Чрезвычайные ситуации. Часть III. Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Учебное пособие

Особенностями аварий на воде являются:

-большое разнообразие транспортных средств, которые отличаются по назначению, эксплуатационным характеристикам и скорости движения;

-воздействие водной стихии;

-большой объем одновременно транспортируемых опасных и вредных веществ;

-нахождение аварийных судов на значительном расстоянии от аварийноспасательных служб.

Основными причинами аварий на водном транспорте являются:

-погодные условия (ураганы, шторм, туманы, льды);

-ошибки при проектировании и строительстве судов;

-неумелая эксплуатация;

-ошибки членов экипажа.

Основными видами аварий на водном транспорте являются: столкновения, посадка на грунт, пожары и взрывы, гибель судна.

Под действием неблагоприятных погодных условий и в результате ошибок при управлении судном может произойти столкновение с другим судном или препятствием (рифы, подводные скалы, платформы, айсберги). При этом происходит повреждение корпуса, затопление внутренних помещений и изменение посадки судна, что приводит к его стремительному погружению.

При неправильном расположении грузов и их креплении, в случае неблагоприятных погодных условий возможна потеря остойчивости судна, приводящая к сильному крену, при котором может произойти опрокидывание судна на борт или вверх килем.

При крушении судов, перевозящих АХОВ, нефть и другие горючесмазочные продукты, происходит загрязнение акватории и прибрежных территорий, которое может привести к экологической катастрофе.

7.4 Аварии на автомобильном транспорте

По статистике основными причинами аварий на автомобильном транспорте являются: нарушение водителями правил дорожного движения (до 75% всех аварий), неудовлетворительное состояние дорожного полотна, техническая неисправность транспортных средств.

Наиболее тяжелые последствия имеют аварии, связанные с автотранспортом, перевозящим большие группы людей. Автомашины сталкиваются с железнодорожным транспортом, друг с другом, падают в пропасти на горных дорогах и т.п.

Необходимо отметить, что транспорт является источником опасности не только для его пассажиров, но и для населения, проживающего в зонах транспортных магистралей, поскольку по ним перевозится большое количество легковоспламеняющихся, химических, радиоактивных, взрывчатых и других веществ, представляющих при аварии угрозу жизни и здоровью людей. Такие вещества составляют в общем объеме грузоперевозок на всех видах транспорта около 12%.

51

Особенно тяжелыми бывают автотранспортные аварии с пожарами, взрывами, утечкой опасных веществ. В целом, в основной своей массе дорожно-транспортные происшествия имеют локальный масштаб, но из-за огромного их числа суммарно они являются на сегодня самым губительным техногенным бедствием во всем мире.

Дорожно-транспортные происшествия с автомобильным транспортом на железнодорожных переездах возникают в следующих случаях:

-неисправности автоматической сигнализации на переездах, когда переезд остается открытым при приближении поезда;

-по вине водителей автотранспорта, которые, стремясь различными незаконными способами проследовать закрытый переезд, попадают под локомотив.

Эти происшествия отличаются высокой тяжестью последствий, что связано с характерными особенностями железнодорожного транспорта: большой массой и высокой скоростью передвижения подвижного состава, перевозкой большого числа пассажиров, грузов (в том числе опасных), высоким напряжением электропитания локомотива и т.д.

7.5 Аварии на магистральных трубопроводах

Авария на магистральном трубопроводе - это авария на трассе трубопровода, связанная с выбросом и выливом под давлением опасных химических или пожаровзрывоопасных веществ, приводящая к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации [2].

Статистика аварий на магистральных трубопроводах показывает, что наибольший риск аварий достигается на участках, имеющих лупинги,

подводные переходы, пересечения с другими трубопроводами, авто- и

железными дорогами, линиями электропередачи, а также на участках с наличием запорной арматуры, участках, проходящих вблизи населенных пунктов (врезки с целью хищения нефтепродуктов и ущерб населению) и

объектов повышенной хозяйственной деятельности.

В зависимости от вида транспортируемого продукта выделяют аварии на газопроводах, нефтепроводах и продуктопроводах.

7.5.1 Магистральные нефтепроводы

Причинами аварий на линейных участках магистральных нефтепроводов (МН) являются[30]:

а) Внешние антропогенные воздействия:

52

- проведение в охранной зоне нефтепровода строительных, взрывных, изыскательских и т.п. работ (на сухопутных участках) и дноуглубительных, землечерпательных работ, прохождение судов с отданными якорями, цепями, волокушами, тралами в районах подводных переходов;

- наличие трубопроводов и других коммуникаций иной ведомственной принадлежности в охранной зоне нефтепровода;

-наличие участков автомобильных и железных дорог в пределах охранной зоны нефтепровода;

-наличие (отсутствие) и материал ограждения наземного оборудования;

-наличие между автоили железной дорогой и наземным оборудованием дополнительного «барьера» (траншея, ров, лесопосадка и др.) и др.

б) Коррозия.

в) Качество производства труб (возможное наличие производственных дефектов поставляемых труб и оборудования, которые проявляются в зависимости от продолжительности эксплуатации нефтепровода).

г) Качество строительно - монтажных работ.

Некачественное или неправильное выполнение строительно - монтажных работ (СМР) чревато появлением дефектов труб и изоляционного покрытия, возникновением дополнительных напряжений в нефтепроводе, нарушением его устойчивости, что, в свою очередь, значительно повышает вероятность возникновения аварии на этапе эксплуатации. Качество СМР зависит от многих факторов, среди которых важное место занимают сложность трассы, климатические условия, уровень квалификации строителей, контроль всех строительных операций, адекватность и качество материалов, условия их транспортировки и хранения.

д) Конструктивно - технологические факторы (усталость металла, возможность возникновения гидравлических ударов, наличие или отсутствие системы телемеханики, сбои в еѐ работе или недостаточность функции, отсутствие автоматического управления системами отключения перекачивающих агрегатов и соответствующей арматуры, отсутствие подсистемы предотвращения гидроударов и др.)

е) Природные воздействия механического характера:

-повреждения МН при деформациях грунта, происходящих в

форме обвалов, оползней, селевых потоков, термокарста, пучения грунта, солифлюкции;

- повреждения прямых и слабоизогнутых участков МН вследствие продольно - поперечного изгиба МН от действия термических сжимающих нагрузок с разрушением засыпки, полной потерей устойчивости изогнутого состояния и резким нарастанием прогибов и пластических деформаций в

53

- размывы траншеи на подводном переходе МН, связанные с переформированием русла реки, и повреждения МН от гидродинамического воздействия потока.

ж) Эксплуатационные факторы (подготовка и слаженность работы персонала, выполнение инструкций, качество средств связи между персоналом нефтеперекачивающей станции и диспетчером и др.).

и) Дефекты металла трубы и сварных швов и др.

В результате аварий на магистральных нефтепроводах происходит аварийный разлив нефти, под которым понимается разлив нефти объемом более 1 куб. м или загрязнение любого водотока, реки, озера, водохранилища или любого другого водоема при условии, что оно превысило установленные стандарты качества воды для таких водоемов.

окружающей природной среде при авариях на нефтепроводах, являются:

-количество вылившейся из нефтепровода нефти и распределение ее по компонентам окружающей среды;

-площадь и степень загрязнения земель;

-площадь и степень загрязнения водных объектов;

-количество углеводородов, выделившихся в атмосферу.

С точки зрения тяжести экологических последствий в общем случае можно выделить три типа условий взаимного расположения места аварии на нефтепроводах с природными объектами:

-аварии на участках вдали от водных объектов;

-аварии на подводных переходах нефтепровода;

-аварии вблизи водоемов и водотоков.

В первом случае весь объем вылившейся нефти распределяется по поверхности суши. Площадь первичного загрязнения и глубина проникновения в почву существенно зависят от шероховатости поверхности (микро- и макрорельеф, пористость, трещиноватость и др.).

Во втором случае вся вылившаяся нефть поступает в водоѐм. Площадь загрязненной водной поверхности в этом случае определяется объемом разлившейся нефти, попавшей в водные объекты, и площадью загрязненной водной поверхности.

При авариях вблизи водоемов и водотоков соотношение объема нефти, загрязнившей сушу, и объема нефти, попавшей в водные объекты, существенно зависит от взаимного расположения нефтепровода и водных объектов, макрорельефа прилегающей территории, наличия защитных сооружений, а также объема вылившейся нефти.

При авариях на линейной части в случае возникновения пожара разлива, пожара-вспышки паров нефти существует возможность поражения людей как в

54

близлежащих населенных пунктах, так и в местах пересечения с транспортными магистралями.

7.5.2 Магистральные газопроводы

На долю магистральных газопроводов приходится подавляющее число крупных аварий и отказов во всей газовой промышленности. Трассы магистральных газопроводов часто проходят по густонаселенным районам с развитой промышленной, транспортной и сельскохозяйственной инфраструктурами. Линейная часть трубопроводов является потенциально опасным объектом и обладает огромным энергетическим потенциалом, способным оказывать значительное негативное воздействие.

Объектами негативного воздействия при авариях на магистральных газопроводах являются: люди, технологическое оборудование, здания, компоненты природной среды.

Анализ статистических данных по авариям на магистральных газопроводах ОАО «ГАЗПРОМ» [31] показал, что значения интенсивностей аварий (под аварией подразумевается протяженный разрыв газопровода (на полное сечение) и истечение газа из двух концов разрушенного участка) существенно различаются по регионам Российской Федерации в зависимости от конструктивно-технологических характеристик, особенностей монтажа и времени строительства газопроводов, от возможностей поддержания заданных проектом параметров в процессе их эксплуатации, а также от особенностей природной и социальной сред.

Возникновение аварийных разрывов на магистральных газопроводах, газопроводах-отводах и технологических газопроводах компрессорных станций связано

сфизическими эффектами двух видов:

-внутренними - нестационарными газодинамическими процессами в самих трубопроводах, определяющими динамику выброса природного газа в атмосферу;

-внешними - определяющими воздействие процесса разрушения участка трубопровода высокого давления на окружающую среду.

Внешние эффекты сопровождаются:

-образованием волн сжатия за счет расширения в атмосфере природного газа, выброшенного под давлением из разрушенного участка трубопровода, а также волн сжатия, образующихся в случае воспламенения газового «шлейфа» (облака), т.е. за счет расширения продуктов его сгорания;

-образованием и разлетом осколков (фрагментов) разрушенного участка трубопровода;

-термическим воздействием пожара на окружающую среду.

Таким образом, поражающими факторами аварий на магистральных газопроводах являются:

-барическое воздействие волн сжатия, образующихся за счет расширения

ватмосфере природного газа, выброшенного под давлением из разрушенного участка трубопровода («первичная» ударная волна);

55

-барическое воздействие воздушных волн сжатия, образующихся при воспламенении газового облака и расширении продуктов его сгорания («вторичная» ударная волна);

-термическое воздействие огненного шара при воспламенении переобогащенного топливом газового облака;

-термическое воздействие воспламенившихся струй газа.

При авариях на многоцеховых компрессорных станциях, согласно статистике, с точки зрения масштабов поражения людей и разрушения материального оборудования наибольшую опасность представляют аварии, связанные с разрывом труб, фасонных элементов или арматуры на узлах подключения компрессорных цехов к соответствующим магистралям, на всасывающем и нагнетательном шлейфах, а также на надземной технологической обвязке газоперекачивающих агрегатов.

Поражающими факторами аварий, как и для магистральных газопроводов, при этом является: барическое воздействие воздушной ударной волны, вызванной расширением сжатого газа, и термическое воздействие пожара при загорании газа.

7.5.3 Магистральные трубопроводы для перекачки широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ)

По своему компонентному составу ШФЛУ является однородной смесью легких углеводородов, более 90% из которых термодинамически не могут существовать при атмосферных условиях в виде жидкости. Поэтому аварийное истечение ШФЛУ из поврежденного трубопровода будет сопровождаться интенсивным и практически полным его испарением с образованием взрывоопасных углеводородных облаков, способных перемещаться под действием ветра в приземном слое атмосферы на расстояния до нескольких километров.

Причинами аварийного истечения ШФЛУ из трубопровода является нарушение его герметичности (коррозионные дефекты, трещины, разрыв на полное сечение).

Нестационарные гидродинамические процессы, возникающие в трубопроводе при значительных нарушениях герметичности тела трубы, имеют выраженный характер по отношению к другим волновым процессам и могут быть однозначно идентифицированы операторами на насосных станциях с помощью штатных систем измерения расхода и давления. Однако, ввиду относительно низкой скорости распространения волновых процессов в ШФЛУ (не более 700 м/с) и вследствие значительных расстояний между действующими насосными станциями (до 250 км), время идентификации аварийного процесса операторами на насосных станциях (с учетом времени на принятие адекватного решения по остановке перекачки и перекрытию линейных задвижек) может объективно составлять 10 ÷ 30 минут и более. За указанные интервалы времени в окружающее пространство может быть выброшено под давлением до нескольких сотен тонн ШФЛУ, что при характерных скоростях переноса паров ШФЛУ в атмосфере (2 ÷ 5 м/с) может сформировать зону потенциальной опасности в 2,0 ÷ 2,5 км.

56

Поскольку само облако (смесь углеводородных паров с воздухом) не обладает выраженным токсическим эффектом воздействия на людей (как, например, аммиак, сероводород и т.п.), возникновение ущерба для населения напрямую зависит от распределения во времени и по территории вокруг места аварийного разрыва различных потенциальных источников зажигания.

8 АВАРИИ НА КОММУНАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения населения – электроэнергетических, канализационных системах, водопроводных и тепловых сетях редко сопровождаются гибелью людей, однако они создают существенные трудности жизнедеятельности, особенно в холодное время года.

Аварии на электроэнергетических системах могут привести к долговременным перерывам электроснабжения потребителей, обширных территорий, что приводит, в свою очередь, к прекращению подачи тепла и воды населению, на предприятия и учреждения, нарушению графиков движения общественного электротранспорта, поражению людей электрическим током.

Почти при всех стихийных бедствиях - землетрясениях, наводнениях, оползнях, селях, снежных лавинах, ураганах, бурях, смерчах - страдают воздушные линии электропередач, реже здания и сооружения трансформаторных станций и распределительных пунктов. При обрыве проводов почти всегда происходят короткие замыкания, которые, в свою очередь, могут привести к пожарам.

Аварии на канализационных системах способствуют массовому выбросу загрязняющих веществ и ухудшению санитарно-эпидемиологической обстановки.

В системе канализации аварии чаще всего происходят на коллекторах и канализационных сетях. При их разрушении фекальные воды попадают в водопровод, что приводит к различным инфекционным и другим заболеваниям. При аварии на станции перекачки происходит переполнение резервуара сточной жидкостью, подъѐм еѐ уровня и излив наружу.

Чтобы не затоплялась окружающая территория, предусматривается устройство каналов для сброса стоков из сети в пониженные участки местности. Они выбираются заранее и согласовываются с органами санитарного надзора и рыбоохраны.

Аварии в системах водоснабжения нарушают обеспечение населения водой или делают воду непригодной для питья.

Наиболее часты аварии на разводящих сетях, насосных станциях, напорных башнях. Водозаборы, очистные сооружения, резервуары с чистой водой повреждаются реже.

Подача воды прекращается не только из-за аварии непосредственно на каком-либо трубопроводе, но и при отключении электроэнергии, а резервный источник, как правило, отсутствует.

Подземные трубопроводы разрушаются во время землетрясений,

57

оползней и, большей частью, от коррозии и ветхости. Наиболее уязвимы места соединений и выводов в здания.

Устойчивость работы системы водоснабжения заключается в том, чтобы в любых условиях обеспечить подачу необходимого количества воды. Для этого следует оборудовать определенное количество отключающих и переключающих устройств, обеспечивающих подачу воды в любой трубопровод, минуя поврежденный.

Одним из лучших способов повышения устойчивости водоснабжения предприятий является строительство на открытых источниках самостоятельных водозаборов, откуда вода может подаваться непосредственно в сеть объекта.

Аварии на тепловых сетях в зимнее время года приводят к невозможности проживания населения в не отапливаемых помещениях и его вынужденной эвакуации.

Аварии в системах газоснабжения. В системе газоснабжения особую опасность представляют разрушения и разрывы на газопроводах, в разводящих сетях жилых домов и промышленных предприятий. Реже происходят аварии на компрессорных и газорегуляторных станциях, газгольдерах.

Причинами аварий являются: старение оборудования, деформации почвы, нарушение правил безопасности при пользовании газом в быту и на производстве и др. Метан (городской магистральный газ) и сжиженный нефтяной газ (в баллонах), используемые в быту, являются источниками опасности для человека. При утечке они вызывают удушье, отравление и способны привести к взрыву.

9 ВНЕЗАПНОЕ ОБРУШЕНИЕ ЗДАНИИЙ

Полное или частичное внезапное обрушение здания – это чрезвычайная ситуация, возникающая по причине ошибок, допущенных при проектировании здания, отступлении от проекта при ведении строительных работ, нарушении правил монтажа, при вводе в эксплуатацию здания или отдельных его частей с крупными недоделками, при нарушении правил эксплуатации здания, а также вследствие природной или техногенной чрезвычайной ситуации.

Обрушению часто может способствовать взрыв, являющийся следствием террористического акта, неправильной эксплуатации бытовых газопроводов, неосторожного обращения с огнем, хранения в зданиях легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ.

Внезапное обрушение приводит к длительному выходу здания из строя, возникновению пожаров, разрушению коммунально-энергетических сетей, образованию завалов, травмированию и гибели людей.

10 ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ТЕХНОГЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ, СОЗДАЮЩИМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ПОВЫШЕННОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

58

10.1 Классификация источников электромагнитного поля

В связи с интенсивным развитием радиосвязи, радионавигации, телевизионных систем, расширением сферы применения электромагнитной энергии для осуществления определѐнных технологических операций и т.п., существенно возросло воздействие на окружающую среду электромагнитных полей, обладающих сложной пространственной, временной и частотной структурой.

Тенденция наращивания плотности электромагнитной энергии в окружающей среде привела к тому, что в настоящее время напряженность полей, создаваемых техногенными источниками, превосходит на несколько порядков напряженность соответствующих по частоте полей естественного происхождения. Всемирной организацией здравоохранения официально введѐн термин «электромагнитное загрязнение окружающей среды».

По принятой классификации электромагнитное загрязнение в данных условиях по критериям нарушения условий жизнедеятельности населения и возможным отдалѐнным негативным последствиям можно считать плавно протекающей ЧС техногенного характера.

Под электромагнитным загрязнением окружающей среды понимается состояние электромагнитной обстановки, характеризуемое наличием в атмосфере электромагнитных полей повышенной интенсивности, создаваемых техногенными и природными источниками излучения неионизирующей части электромагнитного спектра.

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи, состоящую из взаимосвязанных электрического и магнитного полей.

Источники ЭМП делятся на природные и техногенные.

К природным источникам относятся:

а) поле Земли, состоящее из постоянного электрического поля и основного (постоянного) магнитного поля;

б) радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, галактика и т.д.).

Природные излучатели создают на Земле электромагнитный фон менее 1 мкВт/см2, который является привычным для живых организмов.

Техногенные источники ЭМП по их предназначению можно разделить на источники технологического характера, используемые в различных сферах экономики и побочно создающие негативный фактор воздействия ЭМП на население, и источники военного характера, специально генерирующие ЭМП как для вывода из строя электронных объектов инфраструктуры, так и для нанесения поражения населению.

Технологические источники ЭМП подразделяются на группы по критерию частоты излучения [8]:

-первая группа: источники, генерирующие излучения в диапазоне от 0 Гц до 3 кГц;

-вторая группа: источники, генерирующие излучения в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц.

59

К п е р в о й г р у п п е технологических источников относятся:

-системы производства, передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, системы и линии электропередач);

-офисная и домашняя электро- и электронная техника, электросети жилых и административных зданий;

-транспорт на электроприводе и его инфраструктура.

Ко в т о р о й г р у п п е технологических источников относятся [32]:

-3 ÷ 30 кГц (100 ÷ 10 км) – средства связи на ОНЧ, системы радионавигации, модуляторы радиопередатчиков, медицинские приборы, электрические печи индукционного нагрева, закаливания, сварки, плавления, очистки, видеодисплейные терминалы;

-30 ÷ 300 кГц (10 ÷ 1 км) – радиовещание, радионавигация, морская и авиационная связь, средства связи на НЧ, радиолокация, видеодисплейные терминалы, электрофорез, индукционный нагрев и плавление металла;

-0,3 ÷ 3 МГц (1 ÷ 0,1 км) – радиовещание, связь, радионавигация, морская радиотелефония, любительская радиосвязь, индустриальные радиочастотные приборы, передатчики с амплитудной модуляцией, сварочные аппараты, производство полупроводниковых материалов, медицинские приборы;

-3 ÷ 30 МГц (100 ÷ 10 м) - радиовещание, любительская радиосвязь, глобальная связь, ВЧ-терапия, магнитные резонансные возбудители, диэлектрический нагрев, сушка и склейка дерева, плазменные нагреватели;

-30 ÷ 300 МГц (10 ÷ 1м) - подвижная связь, нагрев, частотномодулированное радиовещание, телевизионное вещание, скорая помощь, диэлектрический нагрев, магнитные резонансные возбудители, сварка пластмасс, плазменный нагрев;

-0,3 ÷ 3 ГГц (100 ÷ 10 см) – радиорелейные линии, подвижная связь, радиолокация, радионавигация, телевизионное вещание, микроволновые печи, медицинские приборы, плазменный нагрев, ускорители частиц;

-3 ÷ 30 ГГц (10 ÷ 1 см) – радиолокация, спутниковая связь, метеорологические локаторы, радиорелейные линии, защитная сигнализация, плазменный нагрев, установки термоядерного синтеза;

-30 ÷ 300 ГГц (10 ÷ 1 мм) – радиолокация, спутниковая связь, радиорелейные линии, радионавигация.

К источникам электромагнитного излучения военного характера относятся различные виды электромагнитного оружия: радиочастотное, микроволновое, лазерное.

10.2 Краткая характеристика отдельных техногенных источников

ЭМП

10.2.1 Технологические источники ЭМП первой группы:

а) Высоковольтные линии электропередач (ЛЭП).

Источниками излучения электромагнитной энергии являются провода

60