Глава 2 Прогнозирование обстановки при чрезвычайных ситуациях

2.1. Теоретические основы прогнозирования

При определении влияния поражающих факторов источников чрезвычайных си­туаций на жизнедеятельность населения, работу объектов экономики и действия сил ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также при обосновании и принятии мер защиты выявляется и оценивается обстановка, складывающаяся при ЧС. Под выявлением обстановки понимается сбор и обработка исходных данных о чрез­вычайных ситуациях, определение размеров зон чрезвычайных ситуаций и нане­сение их на карту (план).

Под прогнозной оценкой обстановки понимается определение влияния поражаю­щих факторов источников ЧС на работу объектов экономики, жизнедеятельность населения и действия сил ликвидации ЧС. Оценка обстановки включает выбор оптимальных действий сил ликвидации ЧС, работы объектов экономики и жизне­деятельности населения, анализ полученных результатов и выбор наиболее целе­сообразных вариантов действий, которые при условии выполнения поставленных задач обеспечивают минимальные потерн (исключают потери). Выявление и оценка обстановки осуществляется в 3 этапа:

• I этап - заблаговременные выявление н оценка обстановки по прогнозу, по оце­ночным параметрам ЧС с учетом преобладающих среднегодовых метеоусловий. Основанием для этого являются сведения, полученные от соответствующих .ми­нистерств, ведомств п органов гидрометеослужбы. Полученные результаты не­обходимы для планирования мероприятий по защите населения и территории.

• II этап - выявление и оценка обстановки по прогнозу после ЧС. Основанием

для прогнозирования являются данные, поступившие от вышестоящих, подчи­ненных и взаимодействующих органов управления ГОЧС. объектов экономики и подчиненных сил разведки, наблюдения и контроля с учетом реальных метеорологических данных. Полученные результаты необходимы для принятия председателями КЧС разных уровней решения по защите населения и территорий, а также для уточнения задач органам разведки и проведения неотложных защитных мероприятии.

□ III этап - выявление и оценка фактической обстановки (по данным разведки). Основанием для этого являются данные, полученные от органов разведки, на­блюдения и контроля. Полученные данные необходимы для уточнения ранее- принятых решений по защите населения и проведения работ по ликвидации чрезвычайных ситуаций. Прогнозированием обстановки при чрезвычайных си­туациях принято называть выявление и оценку обстановки по прогнозу.

2.1.1. Общие положения прогнозирования

В основу расчетно-математических моделей прогнозирования последствий ЧС мир­ного времени положена причинно-следственная связь двух процессов: воздействия поражающих факторов на объект и сопротивления самого объекта этому воздействию. Оба процесса носят ярко выраженный случайный характер, например, в силу того, что невозможно заранее достоверно определить, колебания земной коры какой ин­тенсивности будут действовать в районе расположения здания пли какое давление во фронте воздушной ударной волны будет воздействовать на сооружение. Эти поража­ющие факторы с разной вероятностью могут принимать различные значения. Кроме того, даже при воздействии „а здания одинаковой нагрузки будет суще­ствовать только некоторая вероятность их разрушения. На вероятность разруше­ния зданий влияют разброс прочности материалов, отклонение строительных эле­ментов от проектных размеров, различие условий изготовления элементов и другие случайные факторы.

Поражение людей будет зависеть как от перечисленных факторов, так и от ряда дру­гих случайных событий. В частности, от вероятности размещения людей в зоне рис­ка, плотности расселения в пределах населенного пункта и вероятности поражения людей обломками при получении зданиями той или иной степени повреждения. Итак, можно сделать вывод о том, что для прогнозирования последствий ЧС мир­ного и военного времени необходимо применять вероятностный подход. Основные факторы, влияющие на последствия ЧС:

• интенсивность воздействия поражающих факторов;

• положение населенного пункта относительно очага воздействия;

• характеристика грунтов в месте расположения зданий и сооружений;

• конструктивные решения и прочностные свойства зданий и сооружений-

• плотность застройки и расселения людей в пределах населенного пункта;

• режим нахождения людей в зданиях в течение суток и в зоне риска — в течение года. Перечисленные характеристики называют пространственно-временными факторами.

Различают следующие поражающие факторы ЧС- тепловые, химические, радиационные, биологические и механические.

Поражающим фактором при расчете последствий ЧС считают фактор. вызываюший основные разрушения и поражения.

2.1.2. Модели воздействия

Прогнозирования воздействий, связанных с ЧС мирного времени, описываются в виде аналитических, табличных или графических зависимостей. Эти зависимос­ти позволяют определить интенсивность поражающих факторов той или иной ЧС в рассматриваемой точке. Зависимости, определяющие поля поражающих факто­ров при прогнозировании последствий ЧС, называют моделями воздействия, имея в виду то, что они характеризуют интенсивность и масштаб воздействия При модельной оценке воздействий используются:

1. Информация, основанная на факте уже существующей ЧС. Приводятся коорди­наты центра очага, интенсивность или мощность воздействия, время воздействия.

2. Пространственная функция распределения параметров поражающих факторов Ф. характерная для рассматриваемой чрезвычайной ситуации. F (х.у.Ф). Пример типичного вида данной пространственной функции для нормального характера распределения поражающего фактора (распределения Гаусса [50J) приведен на рис, 2.1, а. В этом случае наиболее вероятны средние значения поражающих фак­торов, большие и малые значения спадают по экспоненциальному закону.

3. Вид плотности функции распределения параметров поражающих факторов f(x,y,Ф), плотность распределения вероятности случайной величины Ф При­мер вида такой функции для нормального распределения приведен на рис. 2.1,Б

4. Конкретный вид функции воздействия может характеризоваться статистичес­ким материалом, накопленным поданным натурных наблюдений. Как прави­ло, в регионах такие данные приводятся в виде таблиц для наиболее типичных наводнений, цунами и т. д. Карта распределения уточненных данных по регио­нам России периодически составляется Агентством МЧС по мониторинг,' н про­гнозированию ЧС [1].

5) На основании наблюдений и заблаговременно проведенных расчетов может ' быть определена интенсивность воздействия, например, составлена карта сейс­мического районирования территории-России, карта цунами-районировання. Для сейсмоопасных регионов составлены карты детального сейсмического рай­онирования, а для городов проведено микросейсморайонирование, то есть определена сейсмичность отдельных площадок (кварталов) в пределах города. Обычно эти модели приводятся в графическом виде (в форме изолиний на кар­тах) или в табличном виде. Значение функции распределения для рассматриваемой чрезвычайной ситуации F(х, у, Ф) есть вероятность того, что случайная величина поражающего фактора Ф в пространственной точке с координатами х, у примет значение не выше данной величины Ф,:

F(х,y,Ф) = Р(Ф<Ф1)

В общем случае в качестве случайной величины рассматриваются типичные пара­метры поражающих факторов ЧС: интенсивность землетрясения, избыточное дав­ление на фронте ударной волны при взрыве, плотность теплового потока при пожа­ре, характеристики волн при цунами, дозы облучения при радиационных авариях, концентрации, токсические нагрузки при химических авариях и т. д. Функции рас­пределения F(x, у, Ф) поражающих факторов для наиболее типичных случаев оп­ределяют заранее на основе статистических наблюдений и расчетно-теоретической экстраполяции. Например, такие функции построены .тля основных сейсмоопас­ных регионов. В качестве случайной величины Ф в этом случае рассматривается интенсивность землетрясения в баллах. Следует отметить, что вероятностное про­гнозирование существенно зависит от заданных доверительных вероятностей на­ступления определенных событий и оправданности в тех или иных случаях экстраполяционных зависимостей.

2.1.3. Законы разрушения сооружений и поражения людей

Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и пора­жения. Законы разрушения характеризуют уязвимость сооружений, а законы по­ражения - уязвимость людей в зонах ЧС. Эти термины являются основными при прогнозировании последствий ЧС.

Под законом разрушения сооружения понимают зависимость между вероятностью его повреждения и расстоянием от эпицентра ЧС до сооружения или интенсивно­стью проявления поражающего фактора.

Если закон разрушения представляется в виде функции от расстояния, то закон называют координатным законом разрушения (рис. 2.2, а), а в случае зависимости от поражающего фактора — параметрическим законом разрушения (рис. 2.2, б). При оценке последствий ЧС в системе гражданской обороны наиболее часто использу­ются параметрические законы разрушения.

2.1.4. Законы разрушения сооружений

Законы разрушения сооружений получают на основе анализа и обобщения стати­стических сведений о разрушении жилых, общественных и промышленных зда­ний в результате воздействия поражающих факторов.

Находят применение законы разрушения двух типов: вероятности наступления не менее определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — Р, (Ф) и вероятности наступления определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — Р_в (Ф) (рис. 2.3, а, б).

Для построения кривой, аппроксимирующей вероятности наступления не менее оп­ределенной степени разрушения (повреждения) сооружений, обычно используется нормальный закон распределения вероятностей. Учитывается, что для одного и того же сооружения могут рассматриваться не одна, а несколько степеней разрушения. В настоящее время получены законы разрушения защитных сооружений и зданий различных типов в результате воздействия ядерных взрывов и взрывов техноген­ного характера, а также законы разрушения зданий различной сейсмостойкости при землетрясениях.

2.1.5. Законы поражения людей

Под законом поражения людей понимается зависимость вероятности поражения людей от интенсивности поражающего фактора.

Параметрические законы поражения людей, находящихся в зданиях, получены на основании экспериментальных данных, подтверждающих теорему полной веро­ятности. В расчетах учитывается, что событие Ц (общие, безвозвратные, санит ар­ные потерн) может произойти при получении сооружением одной из степеней повреждения (при одной из гипотез В,), образующих полную группу несовмести­мых событий. Расчеты проводятся по формуле

где Рj (Ф) - вероятность j-го поражения людей от воздействия поражающего фактора Ф; Ps(Ф) - вероятность наступления i-и степени повреждения сооружения при за­данном значении поражающего фактора; P(Cj|Bi) — вероятность получения людь­ми i-й степени поражения при условии того, что наступила i-я степень повреждения здания; п — рассматриваемое число степеней повреждения здания. Значения получа­ют на основе обработки материалов о последствиях аварий и стихийных бедствий. На рис. 2.4 приведен общий вид законов поражения населения. Аналогичные законы получены для людей, находящихся в защитных сооружениях, зданиях, подвергшихся сейсмическому воздействию землетрясений, а также химическому поражению.