![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
ДИПЛОМ / Раздел ДП Безопасность и охрана труда, Методические указхапния и примеры расчета / ПРимеры выполнения расчетов по ОТ
.pdf![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6321x1.jpg)
15.6. Стихийные бедствия в гидросфере
Гидросфера("гидро" – вода) – водная оболочка на поверхности Земли, охватывающая океаны, моря, реки, озера, болота, подземные воды, горные и покровные ледники (застывшие воды). Виды стихийных бедствий в гидросфере
даны на рис. 15.4.
Опасные явления в гидросфере
|
Гидрологические |
|
Гидрогеологиче- |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сильное волнение |
|
Понижение уровня |
|
|
моря (5 и более |
|
грунтовых вод |
|
|
|
|
|
|
|
Айсберги, обледене- |
|
Повышение уровня |
|
|
ние судов, непрохо- |
|
грунтовых вод |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Высокие уровни |
|
|
|
|
воды (наводнения) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приливная волна на |
|
|
|
|
реках (бор) |
|
|
|
Рис. 15.4. Виды стихийных бедствий в гидросфере [28]
Самым грозным явлением в гидросфере является цунами– гравитационные волны очень большой длины и высоты, возникающие на поверхности морей и океанов (в переводе с японского цунами – большая волна в заливе).
Волны цунами похожи на ветровые, но у них сейсмическая природа. Длина волны – расстояние между соседними гребнями – от 5 до 1500 км, что не позволяет увидеть вторую, третью и последующую волны. Число волн достигает семи, при этом вторая или третья волна бывает наиболее сильной и вызывает наиболее сильные разрушения
Сила цунами оценивается магнитудой М от 0 до 3 (до 6 баллов). Предвестники цунами: землетрясение; отлив в неурочное время (быстрое
обнажение морского дна), длящийся до 30 мин; громоподобный шум, слышные до подхода волн; появление трещин в ледяном покрове у берегов.
Наводнения по повторяемости, площади распространения, суммарному среднегодовому ущербу занимают первое место среди опасных гидрологических явлений и процессов. По числу человеческих жертв и ущербу, приходящемуся на единицу площади поражения, они занимают второе место после землетрясений. Наводнения по высоте стояния воды могут быть низкие, высокие, выдающиеся (большие), катастрофические. Низкие (малые) наводнения наблюдаются примерно один раз в 5... 10 лет. Высокие наводнения, происходящие один раз в 20...25 лет. Выдающиеся, повторяющиеся каждые 50... 100 лет, охватывают целые речные бассейны. Один раз в 100...200 лет случаются
327
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6322x1.jpg)
катастрофические наводнения, вызывающие затоплении громадных территорий в пределах одной или нескольких речных систем.
1хшьшую потенциальную опасность представляют подтопления– повышение уровня грунтовых вод. Подтопление территорий вызывает деформацию и разрушение фунтов оснований зданий и подземных коммуникаций, повышение сейсмичности территории, затопление подвалов зданий, ухудшение санитарной и экологической обстановки в городах и населенных пунктах.
При ливневых дождях наблюдается паводок,т. е. подъем воды в реках. Он, какпривило, скоротечен, возникает внезапно, продолжается несколько дней, но нажили большой ущерб экономике.
Весеннее половодье, т. е. подъем воды вследствие таяния снега и льда, как привило, происходит более медленно, чем при ливневом наводнении, что позволяет принять необходимые меры. Продолжительность половодья на малых реках составляет несколько дней, на больших – 1...3 мес. Большую опасность мри половодье представляют зажоры и заторы. Зажоры– это скопление шуги и мелкобитого льда, образующихся в зимнее время. Заторы– скопление льдин во время весеннего ледохода.
15.7. Очаги поражения стихийных бедствий в гидросфере
Очагом поражения при наводнении называется территория, в пределах которой произошли затопления местности, повреждения и разрушения зданий, сооружений и других объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и урожая, порчей сырья, топлива, удобрений, продуктов питания.
Масштабы наводнений зависят от высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды, площади затопления, времени затопления (весной, летом, осенью, зимой).
Схематически сечение русла реки можно представить либо треугольным либо трапецеидальным, как изображено на рис. 15.5 [24].
а- треугольное русло; б- трапецеидальное русло
Рис. 15.5. Расчетная схема сечения реки
328
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6323x1.jpg)
Исходные данные для определения очага поражения при наводнении: ширина реки до паводка b0 (м); ширина дна реки а0 (м); глубина реки до паводка h0 (м); скорость течения реки υ0 (м/с); интенсивность дождя J(мм/ч); площадь выпадения осадков F(км2); высота места hм (м); глубина затопления h3, (м); параметр профиля реки М= 1,4(трапеция), М= 2(треугольник); расход воды до выпадения осадков Q0 (м3/с); α, β – угол наклона береговой черты; tgα = 2h0/ b0 – треугольное русло, tgα=2h0/x0– трапецеидальное русло; x0=(b0– а0)/2.
Расход воды в реке до наступления наводнения (паводка) определяют по формуле (м3/с)
Qo=υ0S0 |
(15.10) |
где υ0– скорость воды в реке до наступления паводка, м/с;
S0 – площадь сечения русла реки до паводка, м2; S0 = 0,5boho – для треугольного сечения, S0= 0,5(а0+b0)h0– для трапецеидального сечения.
Подставляя в формулу (15.10) значение S0,получим расход воды в реке
Qo=½h0·b0·υ0. |
(15.11) |
Расход воды после выпадения осадков (таяния снега) и наступления половодья (паводка) рассчитывается по формуле (м3/с)
Qmax = S·υmax или Qmax=Q0+ (J·F)/3,6 |
(15.12) |
где S –площадь поперечного сечения потока при паводке, м2; υmax– максимальная скорость потока, м/с;
|
|
|
|
h0 h |
|
2/3 |
|
|
max |
|
|
|
, |
(15.13) |
|
|
0 |
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
где J –интенсивность осадков (таяния снегов), мм/ч; F –площадь выпадения осадков (таяния снега), км2. Высота подъема воды в реке при прохождении паводка (м) определяется по формулам
- для треугольного русла
h |
|
2Qmaxh05/3 |
3/8 |
h , |
(15.14) |
|
|
b |
|
0 |
|
|
|
0 0 |
|
|
|
- для трапецеидального русла
|
|
3 |
|
|
|
3/8 |
|
|
|
2Qmax |
b0 |
/2ctg |
|
b0 |
(15.15) |
||||
h |
|
|
|
|
|||||
|
b0 0 |
|
2ctg |
||||||
|
|
|
|
|
|
329
Максимальная скорость потока воды при прохождении паводка (м/с)
Qmax |
Qmax |
(15.16) |
|
Smax |
|||
|
где Smax–площадь поперечного сечения потока при прохождении паводка, м/с, определяемая по формулам треугольного и трапецеидального сечения, в которые вместо hoподставляется h,а вместо bo–b.
Поражающее действие паводка определяется глубиной затопления h3(м) и максимальной скоростью потока затопления υ3(м/с), которые определяются по формулам
h3=h–hM |
(15.17) |
υ3=υmax·f |
(15.18) |
где f – параметр удаленности объекта от русла реки.
Параметр удаленности объекта от русла реки f определяется по данным табл. 15.10 в зависимости от параметра М, характеризующего профиль русла реки: М=1,25– для трапецеидального профиля; М=1,5 –для овального; М = 2,0–для треугольного профиля и отношения h3/h.
Таблица 15.10 – Значения параметра удаленности объекта от русла реки f
|
М=1,25 |
М = 1,5 |
M=2,0 |
3/h |
|
|
|
,1 |
,20 |
,23 |
,30 |
,2 |
,38 |
,43 |
,50 |
,4 |
,60 |
,64 |
,72 |
,6 |
,76 |
,84 |
,96 |
,8 |
,92 |
,05 |
,18 |
,0 |
,12 |
,20 |
,32 |
Ширина затапливаемой территории при прохождении паводка LN (м) рассчитывается по формуле
|
h |
(15.19) |
|
Ln sin |
|||
|
где h – высота подъема воды в реке, м; α – угол наклона береговой черты.
Поражающее действие волны затопления оценивают по табл. 15.11.
330
Таблица 15.10 – Параметры волны затопления
Объект |
|
|
Степень разрушения |
|
|
||
|
сильная |
|
|
средняя |
|
слабая |
|
|
, м/с |
0,м/с |
|
, м/с |
0,м/с |
, м/с |
0,м/с |
Здания: - кирпичные |
|
,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- каркасные |
,5 |
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Мосты: - деревянные |
|
|
|
|
,5 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
- металлические |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
- железобетонные |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
Дороги: - с асфальто- |
|
|
|
|
|
|
1 |
вым покрытием |
|
|
|
|
,5 |
|
|
- с гравийным покры- |
|
|
|
|
|
|
0,5 |
тием |
,5 |
|
|
|
,5 |
,5 |
|
Пирс |
|
|
|
|
|
,5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Плавучий док |
|
|
|
|
,5 |
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Плавучий кран |
|
|
|
|
,5 |
,5 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
В отличие от волны прорыва, наводнение и паводок оказывают более продолжительное действие, усугубляющее первоначальное разрушающее воздействие волны прорыва, как показано в табл. 15.12
Таблица 15.12 – Доля поврежденных объектов на затопленных площадях при крупных наводнениях, скорость потока затопления υ3 = 3...4М/C (%)
Объект |
|
|
Часы |
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
24 |
48 |
||
|
|||||||
Затопление подвалов |
10 |
15 |
40 |
60 |
85 |
90 |
|
Нарушение дорожного движения |
15 |
30 |
60 |
75 |
95 |
100 |
|
Разрушение уличных мостов |
|
- |
3, |
6 |
30 |
45 |
|
Смыв деревянных мостов |
- |
7 |
70 |
90 |
100 |
100 |
|
Разрушение кирпичных зданий |
- |
- |
10 |
40 |
50 |
60 |
|
Прекращение электропитания |
75 |
90 |
95 |
100 |
100 |
100 |
|
Прекращение телефонной связи |
75 |
85 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
Повреждение систем газо- и тепло- |
- |
- |
7 |
10 |
30 |
70 |
|
снабжения |
|
|
|
|
|
|
|
Гибель урожая |
- |
- |
- |
- |
3 |
8 |
Примечание.При υ3 =1,5...2,5м/сприведенные в таблице значения надо умно-
жить на 0,6; при υ3 = 4,5...5,5м/с–на 1,4
При определенных скоростях водного потока разрушаются транспортные
331
пути, плотины и дамбы (табл. 15.13,15.14).
Таблица 15.13 – Условия разрушений транспортных сооружений в зависимости от глубины А и скорости водного потока v
Объект |
|
|
|
Разрушения |
|
|
|
||
|
сильные |
|
средние |
|
слабые |
||||
|
h, м |
|
υ, м/с |
h, м |
|
υ, м/с |
h, м |
|
υ, м/с |
Металлические мосты и путепроводы с |
2 |
|
3 |
1 |
|
2 |
0 |
|
0,5 |
пролетом 30... 100 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
То же, более 100 м |
2 |
|
2,5 |
1 |
|
2 |
0 |
|
0,5 |
Железобетонные мосты |
2 |
|
3 |
1 |
|
1,5 |
0 |
|
0,5 |
Деревянные мосты |
1 |
|
2 |
1 |
|
1,5 |
0 |
|
0,5 |
Дороги с асфальтобетонным покры- |
4 |
|
3 |
2 |
|
1,5 |
1 |
|
1 |
тием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дороги с гравийным покрытием |
2,5 |
|
2 |
1 |
|
1,5 |
0,5 |
|
0,5 |
Промышленные объекты с легким |
5 |
|
2,5 |
4 |
|
2 |
2 |
|
1 |
каркасом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Промышленные объекты с ж/б каркасом |
12 |
|
3 |
9 |
|
3 |
4 |
|
1,5 |
Кирпичные дома 1...2 этажа |
4 |
|
2,5 |
3 |
|
2 |
2 |
|
1 |
Кирпичные дома 3 и более этажей |
6 |
|
3 |
4 |
|
2,5 |
2,5 |
|
1,5 |
Деревянные дома |
3,5 |
|
2 |
2,5 |
|
1,5 |
1 |
|
1 |
Сборные дома |
3 |
|
2 |
2,5 |
|
1,5 |
1,5 |
|
1 |
Пирс |
4 |
|
6 |
3 |
|
4 |
2,5 |
|
1 |
Мосты |
1-2 |
|
1,5-2 |
0,5 |
|
1 |
|
|
- |
Таблица 15.14 – Условия разрушения плотин и дамб при толщине слоя воды h и длительности перелива τ
Объекты |
h, м |
τ, ч |
Плотины из местных материалов: |
|
|
с защитным покрытием |
4 |
3 |
с нормальным покрытием |
2,5 |
2 |
Земляные дамбы: |
|
|
с защитным покрытием |
2 |
2 |
без покрытия |
1,5 |
1 |
Пример 15.4. Определить последствия паводка, вызванного ливневыми дождями, для предприятия, расположенного на берегу реки. На территории предприятия имеются деревянные одноэтажные дома и трехэтажное административное здание. Интенсивность осадков J = 50 мм/ч, площадь выпадения осадков F = 150 км2. Ширина реки b0 = 100 м, глубина h0 = 2,5 м, скорость течения реки υo = 1 м/с. Русло реки треугольное, угол наклона берегов α = β = 45°. Высота места hм= 2м.
Решение.Определим расход воды в реке до выпадения осадков по формуле
(15.11)
332
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6327x1.jpg)
Qo =½ ho·bo·υo = ½·2,5·100·1=125м3/с
Определим расход воды после выпадения осадков по формуле (15.12)
Qmax=Q0+ (J·F)/3,6=125+(50·150)/3,6=2208,3м3/с
Определим высоту подъема воды при прохождении паводка по формуле (15.14) для треугольного русла
|
|
2Qmaxh05/3 |
3/8 |
|
|
2 2208,3 3 |
|
|
3/8 |
|
||
h |
h |
= |
2,52 |
2,5 4,8м |
||||||||
|
||||||||||||
|
b0 0 |
|
|
100 1 |
|
|
|
|||||
|
0 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим максимальную скорость потока в русле реки по формуле
(15.13)
|
|
|
h |
h 2/3 |
= 1,0 |
|
2,5 4,8 |
|
2/3 |
|||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
2,1м/с |
|
|
max |
0 |
|
|
h |
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитаем отношение h3/h = (h–ho)/h = (4,8– 2)/4,8=0,6.
По табл. 15.10 найдем значение параметра удаленности объекта от русла реки (для М=2)F=0,96.
Определим максимальную скорость потока затопления по формуле (15.18)
υ3=υmax·f= 2,1·0,96=2м/с
Определим глубину затопления по формуле (15.17) h3 =h–hм = 4,8–2=2,8 м
Поражающее действие паводка определяем по табл. 15.13, принимая высоту воды 2,8ми скорость потока 2м/с.
Вывод. Сборные деревянные дома получат сильные разрушения, кирпичные здания –средние разрушения.
При землетрясениях и извержениях вулканов в океане, а также при подводных ядерных взрывах возможны такие колебания воды, которые при подходе к мелководью образуют волны – цунами. Чем больше магнитуда М, тем больше высота цунами.
Скорость распространения волн-цунами рассчитывается по формуле (м/с)
|
g Ho ; |
(15.20) |
где g–ускорение силы тяжести, м/с2;
333
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6328x1.jpg)
Н0–глубина океана в эпицентре землетрясения, м.
Время подхода волны к побережью можно определить из выражения (ч)
tn=R/υ, |
(15.21) |
где R – расстояние до эпицентра землетрясения, км. Высота волны у побережья определяется по формуле
4 |
Ho |
, |
(15.22) |
|
|||
h ho |
H |
|
где h0– высота волны в океане, м;
Н0– глубина океана в эпицентре, м; Н– глубина акватории у побережья, м.
Степени разрушения (сильная, средняя, слабая) в зависимости от высоты волны приведены в табл. 15.15.
Таблица 15.15 – Степени разрушения объектов от волн-цунами
Объект |
|
Разрушения |
|
|
сильные |
средние |
слабые |
||
|
||||
Здания с ж/б каркасом |
12 |
9 |
4,5 |
|
Цех промышленный |
7,5 |
6 |
3 |
|
Кирпичные дома в 1-3 этажа |
4 |
3 |
2 |
|
Кирпичные дома 4 и более этажей |
6 |
4 |
2,5 |
|
Деревянные дома |
3,5 |
2,5 |
1 |
|
Суда |
5 |
4 |
2 |
Крупные суда при угрозе цунами выводят в море, маленькие - закрепляют на берегу, людей эвакуируют на возвышенные места, на расстояние более 3 км от берега.
Пример15.5.В результате землетрясения в океане на глубине 6000м возможно формирование волны-цунами высотой 2 м. Расстояние до берега 9000 км. Глубина океана у побережья 20 м. Определить скорость, высоту и время прихода волны к побережью, а также степень разрушения кирпичных домов до 3 этажей.
Решение.Определяем скорость волны по формуле (15.20)
g Ho =
9,8 6000 242м/с
Определяем время прихода волны к побережью по формуле (15.21)
334
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6329x1.jpg)
tn=R/υ = 9000000/242= 10ч
Определяем высоту волны у побережья по формуле (15.22)
h h 4 |
Ho |
= 2 4 |
6000 |
8,3м |
|
||||
|
20 |
|||
o |
H |
|
Результат воздействия волны высотой 8,3 м на объекты определим по табл. 15.15.
Вывод. Дома будут иметь сильные разрушения.
Задачи
1 Магнитуда в эпицентре землетрясения равна 6 баллам. Рассчитать энергию и интенсивность землетрясения на расстоянии 50 км. Определить минимальный предел устойчивости и характер разрушения одноэтажных деревянных и многоэтажных кирпичных зданий при природном землетрясении.
2 Рассчитать избыточное давление ударной волны при взрыве емкости с углеводородным готом 500 км определить соответствующий балл интенсивности землетрясения и оценить характер разрушения объекта, на котором имеются одноэтажные кирпичные производственные здания и многоэтажное административное здание. Расстояние от объекта до эпицентра 200м.
3 Оценить обстановку и степень разрушения малоэтажных кирпичных зданий на расстоянии 70 км от эпицентра землетрясения интенсивностью 7 баллов. Рассчитать время прихода продольных и поверхностных сейсмических волн. Глубина гипоцентра 30 км. Дома построены на насыпном грунте (осадочных породах).
4 Определить расстояние, на котором в населенном пункте, состоящем из одноэтажных кирпичных домов, произойдут разрушения не выше слабых. Интенсивность в эпицентре 10 баллов.
5 В регионе с плотной жилой застройкой, состоящей из многоэтажных кирпичных домов (3...5 этажей) и деревянных одноэтажных домов, ожидается ураганный ветер с максимальной скоростью 35 м/с. Общее количество людей, находящихся в зданиях, 800 человек. Оценить последствия урагана для региона.
6 Произошло землетрясение в океане на глубине 5000м, которое вызвало волну-цунами высотой 1,5 м. Расстояние от эпицентра до берега 5000км, глубина океана у побережья 25 м. Рассчитать скорость прихода, высоту и время прихода волны-цунами к побережью. Оценить последствия ее воздействия на промышленное предприятие, на котором имеется административное кирпичное здание малой этажности, складские деревянные помещения и промышленные цеха.
335
![](/html/2706/393/html_anjsFIPnNs.t1I2/htmlconvd-3GpZD6330x1.jpg)
Раздел 6. Очаги поражения при применении оружия
Глава 16. Современные средства поражения
16.1.Общие сведения
Вклассификации чрезвычайных ситуаций по причинам возникновения особую группу представляют социально-политические конфликты. Под соци- ально-политическими конфликтами понимают крайне острую форму разрешения противоречий между государствами с применением современных средств поражения, а также межнациональные кризисы, сопровождающиеся насилием.
К современным средствам поражения относятся различные виды оружия, среди которых особую группу представляет оружие массового поражения: ядерное, нейтронное, химическое, бактериологическое (рис. 16.1).
Современные средства поражения
|
Оружие мас- |
|
Психотрон- |
|
Информаци- |
|
Обычные |
|
|
сового по- |
|
ное оружие |
|
онное ору- |
|
средства |
|
|
|
|
|
|||||
|
ражения |
|
|
|
жие |
|
поражения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ядерное |
|
нейтронное |
|
химическое |
|
бактериологическое |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 16.1. Современные средства поражения [28]
Под оружием понимают средства поражения и средства доставки. В последнее время разработаны виды оружия, предназначенные не для уничтожения противника, а для разгона больших масс людей, например, демонстрантов. К такому «несмертельному» оружию относятся клеевые пушки, пеномёты; инфразвуковые генераторы; лазерные винтовки; микроволновые пушки; "пончиковые" винтовки; "гладиаторская сеть" и др.
Особого внимания заслуживает оружие, действие которого основано на взрыве. Под взрывомпонимают широкий круг явлений, связанных с выделением за очень короткий промежуток времени большого количества энергии в ограниченном пространстве. Взрывы обычно связаны с превращениями вещества в результате химической реакции или ядерных превращений [14].
Боеприпасы, действие которых основано на использовании внутриядерной энергии, выделяющейся при взрывных ядерных реакциях, называются ядерным оружием.Подземный взрыв (тектонический) дает волну сжатия, распространяющуюся в грунте и приводящую к искусственным землетрясениям. Подводный взрыв вызывает цунами – мощную волну высотой до 40 метров, заходящую вглубь суши на расстояние до 3 км.
336