Шкала для визуальной оценки силы ветра

Окончание табл. 2.32

Примечание. Резкое кратковременное усиление ветра до 20 м/с и более называется шквалом.

Ветровые движения атмосферного воздуха происходят почти параллельно земной поверхности, поэтому под скоростью ветра подразумевается горизонтальная составляющая ветрового движения. Воздействие ветра небезопасно, его приходится учитывать в повседневной жизни. Так, на Камчатке при скорости ветра 30 м/с и более по распоряжению местных органов прекращают работу школьные учреждения, детские сады и ясли, а при ветре более 35 м/с не выходят на работу женщины. При проектировании сооружений принимаются меры, чтобы они могли противостоять самым сильным ветрам. Для территории России максимальное значение скорости ветра при проектировании зданий и сооружений принято 37,3 м/с, или 134 км/час, что соответствует силе ветра в 12 баллов.

Торфяные и лесные пожары. Под воздействием температуры атмосферного воздуха и ряда других причин торф постепенно разлагается и подвергается возгоранию. Скорость выгорания торфа при малом ветре - около 0,18 кг/м². При скорости ветра 3 м/с и более происходит разбрасывание горящих частиц торфа и образование зон горения в слое торфа. Большое влияние на развитие пожара на торфяниках оказывают метеорологические факторы (температура воздуха, солнечная радиация, влажность), время суток, время года. Обычно пожар возникает днем в летний период.

Лесные пожары возникают при сухой и жаркой погоде. Причины их возникновения делятся на естественные (удары молнии), антропогенные (нарушение людьми правил обращения с огнем) и техногенные (использование неисправной техники). При этом пожары делятся на низовые, верховые и подземные.

Чаще всего наблюдаются низовые пожары, когда сгорает почвенный покров, выступающие корни деревьев и нижняя часть стволов. Верховые пожары характеризуются распространением огня по кронам деревьев и по надпочвенному покрову. Возникновению и распространению верхового пожара способствует сильный ветер. В лесах с толстым слоем опавших листьев, сучьев, травы в засушливые годы возникают подземные пожары.

По площади, охваченной огнем, лесные пожары делятся на шесть классов:

В летний период количество лесных пожаров максимально. Летом 2010 г., когда пожары охватили значительную часть территории страны, в зонах задымления средней полосы России умерло на 56 тыс. человек больше, чем в предыдущие годы.

Оползень - это смещение на более низкий уровень масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки. Главными причинами возникновения оползней являются подмыв склона, его переувлажнение, сейсмические толчки и хозяйственная деятельность человека.

В результате одного или нескольких из указанных факторов нарушается равновесие склона, и он приходит в скользящее движение, которое продолжается до достижения склоном нового равновесного состояния. При этом перемещаются значительные массы пород, что может привести к катастрофическим последствиям и приобретать характер стихийного бедствия. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, выводить из оборота сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров, повреждать. транспортные коммуникации, трубопроводы, энергетические сети и угрожать плотинам. Оползни образуются как на естественных склонах, так и в искусственных земляных сооружениях с крутыми откосами.

На оползневых склонах различают шесть основных элементов оползней (рис. 2.42).

Рис. 2.42. Принципиальная схема оползневого склона:

1 - надоползневый уступ; 2 - трещины скольжения (оползневые ступеньки); 3 - плоскость скольжения; 4 - тело оползня; 5 - трещины выпучивания; 6 - нижняя граница оползня

Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно и качественно осуществлять комплекс мероприятий, направленных на контроль, прогнозирование и предотвращение возникновения оползневых процессов.

Карст заключается в процессе растворения, выщелачивания или механическом размывании пород грунта подземными водами, в результате чего в толще земли образуются пустоты, пещеры, вертикальные воронки и колодцы, а на поверхности земли создаются просадки и провалы. Карст образуется только при наличии в толще земли легко размываемых пород - известняков, доломитов, мела, гипса, а также некоторых рыхлых пород, как, например, лесса.

Образующиеся вследствие карстовых явлений на поверхности земли просадки и провалы изменяют естественный рельеф, создавая неровности с колодцами и воронками. Просадки и провалы вызывают разрушение зданий, коммуникаций и инженерных сооружений. Наличие карстовых явлений, возможность и вероятность возникновения просадок и провалов на поверхности земли, отсутствие уверенности в стабильности рельефа усложняют градостроительное использование территорий и приводят к планировочным ограничениям в жилой и промышленной застройке.

Просадки и провалы. Помимо рассмотренных карстовых явлений, на ряде территорий России и даже в некоторых городах наблюдаются просадки, а иногда провалы грунта.

Просадки представляют собой незначительные вертикальные смещения поверхности территории, возникающие в результате уплотнения грунта. При провалах вертикальные смещения грунта достигают нескольких десятков метров (до 50 и более). Явление просадочности может быть вызвано двумя факторами: хозяйственной деятельностью человека и свойствами некоторых горных пород. Провалы же обычно возникают вследствие образовавшихся в земных недрах пустот, нарушивших равновесие окружающих пород (подземные выработки полезных ископаемых). Просадки и провалы в районах горных подземных выработок имеют место в Свердловской области, в Кузбассе и некоторых других районах России.

Явление просадочности свойственно некоторым горным породам, в особенности лессу и лессовидным грунтам. В этом случае просадочные деформации рассматриваются как переход грунтов из недоуплотненного состояния в состояние нормальной для данного природного явления плотности, происходящей под влиянием инфильтрационной воды, замачивания грунта и его уплотнения. Лесс и лессовидные грунты сравнительно широко распространены на территории России. Мощность слоя лесса иногда достигает 10-20 м и более. Просадочность свойственна и некоторым другим породам (суглинки, глины). Оседание поверхности и просадки образуются также при откачке воды из песчаных водоносных слоев.

Многие города и рабочие поселки расположены на территориях с подземными выработками, осуществляемыми при добыче полезных ископаемых. В своем развитии выработки часто оказываются непосредственно под территорией города. В местах горных выработок равновесие в породах над выработками нарушается, происходит сдвижение и прогиб пластов, их обрушение и, как следствие, поверхность земли над выработками просаживается (оседает), а иногда даже проваливается. Установлено, что независимо от характера происхождения образование просадок и провалов зависит от геологических условий, глубины и размеров выработок. Так, близость к поверхности земли, большая ширина выработки и малая плотность породы в кровле способствуют быстрому образованию провалов, значительных по площади и глубине. Выработки, пройденные даже на сравнительно большой глубине, не могут считаться безопасными, хотя на поверхности земли просадки проявляются через сравнительно длительный срок.

Грозы. Они являются довольно распространенным и опасным атмосферным явлением. На всей Земле ежегодно проходит порядка 16 млн. гроз и каждую секунду сверкает около 100 молний. Разряд молнии чрезвычайно опасен. Он может вызвать разрушения, пожары и гибель людей.

Установлено, что средняя продолжительность одного грозового цикла составляет примерно 30 мин, а электрический заряд каждой вспышки молнии соответствует 20-30 Кл (иногда до 80 Кл). На равнинной местности грозовой процесс включает образование молний, направленных от облаков к земле. Заряд движется вниз ступеньками длиной по 50-100 м, пока не достигнет земли. Когда до земной поверхности остается примерно 100 м, молния «нацеливается» на какой-либо возвышающийся предмет.

Своеобразным электрическим явлением является шаровая молния. Она имеет форму светящегося шара диаметром 20-30 см, движущегося по неправильной траектории и исчезающего беззвучно или со взрывом. Шаровая молния существует несколько секунд, но может вызвать разрушения и человеческие жертвы.

В Подмосковье, например, ежегодно из-за грозовых разрядов в летний период происходит около 50 пожаров. Повторяемость гроз в мае на территории России: Санкт-Петербург - 2; Самара - 3; Москва - 3; Екатеринбург - 3; Ростов-на-Дону - 4; Новосибирск - 4; Сочи - 2; Красноярск - 2; Краснодар - 5; Иркутск - 1; Волгоград - 4; Якутск, Мурманск - одна гроза в несколько лет.

Повторяемость гроз обычно возрастает на 10-15% в годы высокой солнечной активности.

Оценка опасности воздействия молнии основана на статистике частоты гроз с опасными молниями в данном районе и носит вероятностный характер. Такая оценка в середине 1980-х гг. была проделана для Москвы по результатам наблюдений 11 метеорологических станций (Внуково, Домодедово, Шереметьево, Быково, Центральная вычислительная станция и др.). Для расчетов было введено понятие «грозового сезона», в который вошли четыре месяца с мая по август - 123 дня. Число грозовых дней за сезон в Москве составляет в среднем 37 дней. За площадь Москвы был принят круг радиусом 20 км (рис. 2.43).

Из графика на рис. 2.43 видно, что грозу следует ожидать во второй половине дня, скорее всего с 12 до 18 часов местного времени. Немного реже она бывает в 21 час и в 3 часа ночи. С 5 до 8 часов утра гроза маловероятна, но в первой половине дня ее вероятность возрастает в 10 с лишним раз. Вторая кривая (более плавная) - результаты, полученные в институте дальней связи США для всей земной суши и грозового сезона в 40 дней. Анализ и сравнение приведенных графиков дают основание полагать, что наиболее вероятны грозы в период с 10 до 18 часов местного времени.

Существует два вида воздействия молнии на объекты: прямой удар и вторичные проявления молнии. Прямой удар сопровождается выделением большого количества теплоты и вызывает разрушение объектов и воспламенение паров ЛВЖ, различных сгораемых материалов, а также сгораемых конструкций зданий и сооружений.

Рис. 2.43. Сравнительная вероятность гроз для Москвы

Под вторичным проявлением молнии подразумеваются явления, которые сопровождаются проявлением разности потенциалов на металлических конструкциях, трубах и проводах внутри зданий, не подвергшихся прямому удару молний. Высокие потенциалы, наведенные молнией, создают опасность искрения между конструкциями и оборудованием. При наличии взрывоопасной концентрации паров, газов или пыли сгораемых веществ это приводит к воспламенению или взрыву.

Как следует из рассмотренного выше, многие стихийные процессы и явления, возникающие в природе, часто сопровождаются негативным взаимодействием с объектами техносферы (разрушение зданий, транспортных магистралей, взрывы и возгорания сооружений, прорыв плотин и т.п.). В этих случаях воздействие естественных опасностей на людей и окружающую среду, как правило, усиливается и поэтому их суммарное влияние целесообразно называть естественно-техногенным, а возникшие при этом опасности - естественно-техногенными.

Убедительным подтверждением значимости естественно-техногенных опасностей являются события в Японии в 2011 г. Начавшееся 11 марта 2011 г. землетрясение земной коры магнитудой 8,9 балла в Тихом океане породило цунами, двигавшееся со скоростью 400-600 км/ч, с высотой волны до 10 м, обрушившееся на остров Хонсю. Цунами разрушило инфраструктуру побережья (промышленные объекты, транспортную сеть) и спровоцировало ряд пожаров и взрывов. Землетрясения и цунами (естественные опасности) серьезно нарушили работу четырех блоков АЭС «Фукусима 1», создав повышенное радиационное загрязнение на обширной территории около АЭС (техногенные опасности).

Виды и количество крупнейших стихийных явлений в мире с 1950 по 2000 г приведены на рис. 2.44. Следует отметить устойчивую тенденцию к росту количества землетрясений, наводнений и ураганов в период 1998-2011 гг.

Рис. 2.44. Виды и число крупных стихийных явлений в год с 1950 по 2000 г.

Анализ современного мира опасностей, возникающих из-за влияния на человека и окружающую его среду избыточных потоков веществ, энергии и информации, показывает рост номенклатуры опасностей, уровня имасштабов их воздействия. Негативное воздействие опасностей в наивысшей степени проявляется в условиях техносферы, где господствуют постоянно-действующие техногенные, антропогенные, антропогенно-техногенные и естественные опасности. Стремительно растет число чрезвычайных опасностей в региональных и глобальных масштабах. Непрерывно растет ущерб от воздействия опасностей. На рис. 2.45 показана динамика ЧС в конце XX - начале XXI в. в России.

Рис. 2.45. Динамика количества ЧС в России

Контрольные вопросы

1. Какие процессы определяют взаимодействие человека и природной среды?

2. Охарактеризуйте опасные зоны естественной радиации.

3. В чем состоит причина возникновения антропогенных опасностей?

4. Перечислите локально действующие на человека техногенные опасности.

5. Что такое «эффективная эквивалентная доза радиации»? В каких единицах она измеряется?

6. Какие источники ионизирующего излучения в быту вы знаете?

7. Что такое кислотные дожди, и каковы причины их возникновения?

8. Что такое парниковый эффект? Проанализируйте основные теории, объясняющие его развитие.

9. Каковы техногенные воздействия на гидросферу?

10. В чем состоят основные техногенные воздействия на литосферу? Каковы последствия загрязнения почв?

11. В чем состоит опасность теплового загрязнения окружающей среды?

12. Назовите основные региональные и глобальные ЧС.

13. Какие виды пожаров вы знаете?

14. Чем опасны лесные и торфяные пожары?

15. Дайте определение понятия «естественно-техногенная опасность». Приведите примеры таких опасностей.

Глава 3

ЗАЩИТА ОТ ОПАСНОСТЕЙ

Любая биологическая система, находясь

в динамически равновесном взаимодействии

с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое давление на среду. Это давление либо должно быть ограничено внешними факторами, либо наступит экологическая катастрофа.

Закон максимума биогенной энергии

(В. И. Вернадский — Э. С. Бауэр)

Расширение любых действий человека не должно приводить к социально-экономическим и экологическим катастрофам, подрывающим саму основу

существования людей.

Принцип разумной достаточности

и допустимого риска (Н. Ф. Реймерс)

Риск и опасности в развитии цивилизации были, есть и будут. И нам придется приучить себя к мысли о необходимости жить под этим бременем. Но это

означает лишь одно: человечеству необходимо научиться предельно снижать этот риск и опасности.

Академик Н. Н. Моисеев

Изучив материалы этой главы, студент должен:

• знать: важнейшие направления достижения техносферной безопасности, принципы снижения техногенных опасностей, основные виды экобиозащитной техники для защиты от потоков масс и потоков энергии, принципы реализации коллективной и индивидуальной защиты работающих и населения, региональной защиты, защиты от чрезвычайных техногенных опасностей, от глобальных опасностей, принципы минимизации антропогенно-техногенных опасностей, современные виды экспертной оценки опасностей объекта экономики;

• уметь: определять варианты взаимного расположения опасных зон и зон пребывания человека на производстве и в окружающей среде;

• владеть навыком выбора профиля подготовки бакалавра в рамках направления 280700 «Техносферная безопасность».

3.1. Понятие «безопасность объекта защиты»

Безопасность объекта защиты - это состояние объекта, при котором воздействие на него всех потоков вещества, энергии и информации не превышает максимально допустимых для объекта значений.

Термин «безопасность» широко используется в технике, социологии, в праве и т.п. Словосочетания «безопасность труда», «безопасность АЭС», «безопасность движения», «радиационная безопасность», «экономическая безопасность» и т.п. привычны для широкого круга читателей, однако они не всегда имеют однозначное толкование и понимание. Например, когда говорят «безопасность труда», имеют в виду безопасное по отношению к человеку проведение производственного процесса. Здесь все однозначно и понятно. Но если говорят «безопасность АЭС», то в этом случае могут иметь в виду, с одной стороны, безопасность эксплуатации АЭС по отношению к человеку и окружающей среде, когда рассматривают совокупность систем «человек - АЭС», с другой - это можно понимать и как обеспечение безопасной эксплуатации АЭС, т.е. как регламентированное проведение работ на АЭС, имея в виду совокупность систем «АЭС - внешние факторы». В первом случае объектом защиты является человек - и это проблема БЖД, а во втором - сама АЭС - и это проблема сугубо техническая, связанная с правильным проектированием и эксплуатацией АЭС. Нормативами на обеспечение безопасности в первом случае являются нормы допустимого воздействия АЭС на людей, а во втором - требования к персоналу по соблюдению режимов работы АЭС, устройству АЭС и др. Чтобы правильно оценить принадлежность процесса обеспечения безопасности к его исполнителю, необходимо термин «безопасность» всегда рассматривать в сочетании с термином «объект защиты». Пользуясь этой схемой, можно всегда правильно оценить обязанности исполнителей и служб безопасности.

Термин «безопасность» имеет практическое значение лишь применительно к совокупности систем «источник опасности - объект защиты». Опираясь на II и III принципы ноксологии, далее мы исследуем в основном лишь две совокупности систем: «техносфера - человек» применительно к достижениям БЖД и «техносфера - природа» для обеспечения ЗОС, принимая, соответственно, в качестве объектов защиты человека и природу.