Лекция №3. Стихийные бедствия. Прогнозирование и оценка последствий

1. Классификация и виды стихийных бедствий. Общие понятия.

2. Прогнозирование и оценка последствий стихийных бедствий.

1. СБ называется разрушительное природное или природно-антропогенное явление или процесс значительного масштаба, в результате которого может возникнуть или возникла угроза жизни и здоровья людей, произойти разрушения или уничтожения материальных ценностей. Они являются основным источником ЧС природного характера.

По характеру происхождения все СБ можно подразделить на:

1. Геологические (землетрясения; извержения вулканов; обвалы; оползни; сели; снежные лавины; карстовые явления).

2. Метеорологические (ураганы (тайфуны); бури (штормы); смерчи (торнадо); снежные (пыльные) бури).

3. Гидрологические (наводнения; заторы; зажоры; нагоны; цунами).

4. Природные пожары (лесные; торфяные; степные).

5. Массовые заболевания (эпидемии; эпизоотии – для животных; эпифитотии – для растений).

Рассмотрим некоторые из СБ:

А. Стихийные бедствия геологического характера

1. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (З) - это колебания земной поверхности вследствие смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии. Движение грунта при этом носит волновой характер. Выделяют продольные, поперечные и поверхностные волны- сейсмические волны, которые распространяются с различной скоростью, вызывая повреждения или разрушения зданий.Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется как интенсивными колебаниями грунта, так и вторичными факторами -лавинами, оползнями, обвалами, опусканием земной поверхности, наводнениями и т. д. Интенсивность З. оценивается либо по шкале Рихтера с помощью магнетуд (М) от 0,0до 9,0(мера энергии упругих колебаний, выделяемой в очаге,гипоцентре З., логарифмическая шкала – шкала магнетуд) или измеряется на поверхности земли в баллах (J)по 12-бальной шкале (шкала ИФЗ-инст. физики земли, положенная в основу СНиП-11-7-81^*). Глубина очага З. (гипоцентра)может быть в пределах 5...300 км. и более. Проекцию гипоцентра на поверхность земли именуют эпицентром З.Для приближенной оценки интенсивности З.в эпицентре можно применить соотношениеJ=M+(1,5…2,5) в зависимости от глубины З.

Для оценки повторяемости (прогнозирования) сильных З.применяют модель Пуассона:

,

где, P(N,t) – вероятность появленияNсильных З.в течение временного интервалаt;

- среднее число сильных3.в единицу времени (чаще за период 100 лет);N=0,1,2….

Вероятность того, что не произойдёт ни одного 3. За время t:

P(0,t)=exp(-, а оценка сейсмического риска для периодаt:

Пример: Если в районе происходит в среднем три сильных3.за 100 лет (=0,03), то вероятность одного такого3.в течение t=10 лет равна.

Сейсмический риск .

В строительных нормах (СНиП) применяют сейсмическое районирование регионов. При этом опасные районы разделяют на зоны с одинаковой интенсивностью. Карты сейсмического районирования приводятся в нормах. Там же приводится список пунктов с указанием сейсмичности в них в баллах и повторяемости З..

Последствия сейсмического воздействия на здания и сооружения различны. Они оцениваются по специальной шкале [1, кн.1, с.19]. Согласно данной шкале все здания и сооружения подразделяются на три типа А, Б, В (А - типа сельских построек; Б - кирпичные дома; В - ж/б здания), а степень их повреждений оценивается по 12 бальной шкале. Отметим, что для 10 баллов наступает всеобщее разрушение зданий; 11 баллов - катастрофа; 12 баллов - изменение рельефа.

Воздействие З.на поверхность земли, инженерные сооружения (водоемы, плотины и т. д.), системы жизнеобеспечения и др. системы см. [1, кн.1, с.25].

Пример: Воздействие З.с интенсивностью в 7 баллов: возможны оползни и трещины на дорогах; нарушение стыков трубопроводов; возникают новые или пропадают существующие источники воды; разрушаются (повреждаются) до 25% эл. подстанций, до 15% воздушных высоковольтных линий эл. передач; возможны взрывы и возгорания из-за разрушения различных емкостей и газоводов и образования ГВС и др. воздействия. Заметим, что основной причиной количества людских жертв при3.является обрушение зданий и сооружений.

Землетрясения были всегда и будут всегда. Но обязательно ли сильное 3.это катастрофа, как в Армении. В таблице приведены ряд З., близких по магнетудам, и число жертв. З. прогнозируемы. Вероятность их предсказания велика, особенно за считанные часы до его начала^*.

Таблица 3.1

Год	Страна	Магнетуда (баллы)	Число жертв, тыс.чел.
1980	Италия	7,0 (9…10)	3,1
1980	Алжир	7,3	5,0
1981	Иран	7,3	2,5
1982	Сальвадор	7,0	0,016
1982	Мексика	7,2	0,009
1984	Газли, СНГ	7,2	0,001
1988	Армения, СНГ	7,0	25,0
1989	Калифорния, (США)	7,1	0,06

2. СЕЛИ. Селевым потоком (селью) называют временный горный поток смеси воды с обломками горных пород, глинистых частиц, песка, камней и др. включений. Большие плотности и скорости потока обеспечивают высокий энергетический потенциал селя и большую опасность для окружающей среды. Частость селей – раз в 15-20 лет, а катастрофических 1-3 случая за 100 лет. Прогнозирование селей базируется на выявлении аномальных отклонений водного и температурного режимов. Основные параметры селей: плотность – (1,2-1,9)кг/м³; вязкость – 4…20 пуаз; скорость движения – 2,5…7,5 м/с (зависит от уклона) и до 16 м/с; предельная крутизна остановки селя – 2…5(град.); высота потока – 1,5…10 м; ширина потока 5…70 м; расход 30-800 м³/с (до 2000 м³/с); продолжительность – 0,5…3 часа; повторяемость 15-20 лет (1-3 за 100 лет для катастрофических).

О характере воздействия селя на сооружения в общем случае судят по суммарному объёму селевого выноса W, м³. Расчёт селевого выноса довольно сложен и требует массу практических данных, характерных для конкретных районов (подробнее см. 1, кн.1, с. 93 - 116).

Для оценки воздействия селя на конкретное здание используют основной критерий – давление на стены Р. Давление на плоскость объекта Р в точке на глубине – h.

, где

-статическое давление. Здесь - плотность потока, кг/м³;

g– ускорение свободного падения; - глубина объекта, м;

- давление скоростного напора селя.=0,5С.

Здесь: С – коэффициент взаимодействия (характеризует обтекаемость объекта и угол встречи селя с преградой); V– скорость селя, м/с. При действии селя по нормали с стене С=1, под углом С=sin².

Суммарная смещающая сила, действующая на объект:

F=S(P_ср+Р_ск),

где, S– площадь проекции обтекаемой части объекта на плоскость,

перпендикулярную направлению движения селя, м²;

P_ср– среднее статическое давление на половинной глубине; Р_ср=(). ЗдесьH– глубина потока селя ,м.

При высоте селя 5 и 10 м, кг/м³статическое давление на полной глубине равно соответственно 0,1 и 0,2 МПа (1 и 2 кГс/см²). При скоростях потока 2,5; 7,5; 15,0 м/с, динамическое давление составляет (без учёта ударов крупных включений) 6,25; 0,056 и 0,225 МПа (0,0625; 0,56 и 2,25 кГс/см²) независимо от глубины.

Методика определения ущерба от воздействия селя на конкретный объект состоит в определении эквивалентного давления селя Р по его исходным параметрам. По расчётному давлению и по данным табл. 5.10 [1, к.н. 1, с.110] оценивают степень повреждения объектов: слабое, среднее, сильное повреждения и разрушения в зависимости от Р.

Краткая информация о обвалах, оползнях, снежных лавинах более подробно изложено [1, кн. 1].

Для защиты населения делают различные противоселевые сооружения: запруды; плотины; уловители (канавы, котлованы); селеотводящие (селерезы, стенки) и тормозящие устройства (надолбы) и др. устройства. Сели так же поддаются прогнозу.

Б. Стихийные бедствия метеорологического характера

Эта группа СБ (ураганы, смерчи, бури и т.д.) связана с атмосферными аномалиями (перепадами давления, большим количеством осадков и др.). Их разрушительная сила обусловлена действием следующих факторов:

1. Действием ветра. Ураганы (тайфуны)^*, бури, (штормы, грозы,

пыльные бури), смерчи (торнадо, пылевые смерчи), циклоны (снежные бури),различаются по скорости ветра и оцениваются по шкале Боффорта - 12бальной системе деления скорости ветра (эта шкала дополнена до 17 баллов). Так, сильный ветер >14 м/с; буря (шторм, гроза) >20 м/с; ураган (тайфун) >30 м/с. При этом энергия подобных атмосферных явлений может составлять от 4Дж (пылевые смерчи) до 4Дж (ураганы)^**.

Разрушительное действие ураганов и им подобных явлений определяется в основном энергией ветра, т. е. скоростным напором: ,

где, - скоростной напор, Па;V- скорость ветра, м/с;

-массовая плотность воздуха ().

По строительным нормам ветровое давление для территории России составляет =0,85 кПа (0,0085 кГс/см²), что соответствует скорости ветраV=м/с (для Карибского бассейна скоростной напор принимается 3,44 кПа, т.е. в 4 раза больше, дляV=75 м/c). Максимальная скорость ветра110 м/с (400км/ч) для урагана зафиксирована в 2000 году в США (по радиосводкам).

2.Сильным дождем. Количество осадков при этом может составлять50мм и более за 12часов,а в горных районах -30мм за это же время.

3.Крупным градом при диаметре градин 20мм и более.

4.Сильным снегопадом. Количество осадков 20мм и более за 12 часов.

5.Сильными метелями (скорость ветра 15м/с и более).

6.Пыльными бурями.

7.Сильными морозами или сильной жарой.

УРАГАН -атмосферный вихрь больших размеров со скоростью ветра от 120до 200км/ч (230км/ч). Размеры урагана различны и могут достигать ширины 15-45км до 1000км. Средняя продолжительность 9-12дней. Мощь урагана громадна. Ураганные ветры могут разрушить дамбы, плотины, способны опрокидывать с рельсов поезда, срывать с опор мосты,

выбрасывать на сушу корабли. Большую опасность при ураганах представляет действие обильных дождевых осадков, а также удары от предметов, уносимых ветром. Зарождение урагана можно обнаружить со спутников, радиолокаторами и принять соответствующие меры защиты.

ТОРНАДО -сильные вихри в виде воронок, спускающиеся от нижней границы облаков к земле.Размеры торнадо обычно не превышают 1,5км в диаметре.Наземный след его достигает от нескольких сот метров до сотен км. Скорость движения относительно земли 18-30м/с. Скорость воздуха внутри торнадо может достигать 100м/с и более.В торнадо имеются точки всасывания, которые движутся вокруг ядра и способны приподнимать грузы до 13тонн. В пределах торнадо имеются также сильные нисходящие потоки, способные вдавливать в грунт отдельные предметы на глубину до 45см. Оценка последствий торнадо производится по классам от О до 5в зависимости от скорости ветра [1,кн.1, с.61].

Пример: При Vв=117 м/с соответствует 5классу разрушений. При этом каркасы домов сорваны с фундаментов, ж/б конструкции сильно повреждены, в воздухе летящие предметы (вплоть до автомобилей). Торнадоне поддаетсяпрогнозу. Расчет зданий и сооружений на воздействие от торнадо не производится.

ГРОЗЫ- это наиболее распространенное опасное атмосферное явление. Наибольшую опасность, помимо ветра и осадков, представляют электрические разряды - молнии. Основной отрицательный заряд расположен вблизи изотермы минус 5С, а положительные заряды находятся на несколько км. выше и около нижней границы облака. Для оценки последствий от удара молнии важным является разряд между слоями атмосферы и землей. Предельное напряжение пробоя составляет около 310⁶В/м. Разряды могут достигать 80 Кл и иметь силу тока до 200 кА и температуру до 40000 К. Разряд носит ступенчатый характер по 50...100 м. Большую опасность представляют и шаровые молнии, которые, как правило, имеют форму светящегося шара диаметром 20-30 см. Она существует несколько секунд и исчезает беззвучно или со взрывом. Может вызвать разрушения и человеческие жертвы. Грозы поддаются прогнозу.

В. Стихийные бедствия гидрологического характера

1.НАВОДНЕНИЯ. Это затопление водой прилегающей к реке, озеру, водохранилищу, морю местности в результате подъема в них уровня воды. Среди других СБ в России по повторяемости, площади распространения и ущербу наводнения стоят на первом месте. Наводнения возникают при следующих условиях: выпадение осадков в виде дождя; таяние снега и ледников; воздействия цунами, тайфунов и штормов; опорожнение водохранилищ при прорыве дамб и плотин; опускание суши (последнее бывает очень редко); в результате заторов или зажоров на реках. Наводнения наиболее полно изучены, набрана большая статистика, установлены их повторяемость и уровни воды по многолетним наблюдениям в различных регионах. В силу этого наводнения поддаются прогнозу, что дает возможность принятия заблаговременных защитных мер, которые способны уменьшить наносимый ущерб и количество жертв. При прогнозировании наводнений и для оценки возможного ущерба от них определяют ряд параметров, значения которых могут быть в пределах: высота подъема воды - 2...14 м; площадь затопления -10...1000 кв.км (тоже населенных пунктов - 20...100 %); максимальный расход воды, м3/с - от 100 до 4500 (в зависимости от площади водосбора); продолжительность половодий - 1...3 суток (для малых рек) и 1...3 месяца для крупных рек, скорость потока - 2...5 м/с.

Последствия наводнений. Различают прямой и косвенный ущерб от наводнений, которые находятся в соотношении 70% : 30%.Прямой ущербможет включать: повреждения и разрушения жилых, общественных и производственных зданий, железных и автомобильных дорог, линий электропередачи и связи, мелиоративных систем; гибель скота, урожая с/хозяйственных культур; уничтожение и порчу сырья, топлива, продуктов питания, кормов и удобрений; затраты на временную эвакуацию населения и перевозку мат. ценностей в незатопленные места; смыв плодородного слоя почвы и замыв почвы песком; ущерб морально-психологическому состоянию населения.

К косвенному ущербуотносят: затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, строительных материалов, кормов для скота; сокращение производства и замедление темпов развития; ухудшение условий жизни населения; невозможность рационального использования территорий; увеличение амортизационных расходов по содержанию зданий, сооружений, дорог в нормальном состоянии.

Заметим, что прямой материальный ущерб от наводнений огромен. Но и косвенные расходы весьма и весьма значительны. Так, при частых затоплениях (один раз в 3-4 года) срок межкапитальных ремонтов кирпичных зданий уменьшается на 15 лет, стоимость ремонта обходится в 3 раза дороже. После каждого затопления балансовая стоимость деревянного здания падает на 5-10 %, а шоссейной и железной дороги на 8-12 %. При катастрофических затоплениях (площадь = тысячи км. кв.) составляющие ущерба могут составлять: промышленность - 17 %; транспорт и связь - 9 %; сельское хозяйство - 60 %•„ другие отрасли - 14 %. Ущерб, наносимый наводнениями, будет характерен для каждого региона и каждой реки.

2. ЗАТОРЫ И ЗАЖОРЫ ЛЬДА НА РЕКАХ. Затор - скопление льда (мелких и крупных льдин) в русле реки, вызывающий подъем воды и ее разлив. Зажор - явление, сходное с затором, но состоит из рыхлого и мелкого льда - шуги. Зажор возможен в начале зимы.

3. НАГОНЫ - подъем воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность. Характерен для морских устьев рек. Подъем уровня воды может достигать 1,5... 3 м и более (например на р. Неве).

4. ЦУНАМИ- длинные волны, возникающие в результате подводных землетрясений (в 90 %), а также вулканических извержений или оползней на морском дне. Высота волн у побережья (мелководья) может достигать 5...20 и до 40 м, хотя в открытом море она небольшая и движется со V=100...1000 км/ч. У побережья волна тормозится, ее фронт вздымается и обрушивается со страшной силой на сушу. Интенсивность цунами оценивается по 5-ти бальной шкале (при 5 баллах крупные корабли могут быть выброшены на берег).

Г. Природные пожары

ПОЖАРЫ – это стихийно развивающее горение, не предусмотренное технологическими процессами. Неконтролируемый процесс горения, который может привести к гибели людей и уничтожению материальных ценностей и урону окружающей среде. С точки зрения объективных причин возникновения пожаров к ним можно отнести такое явление как молния, самовозгорание торфа и сухой растительности. Основными видами природных пожаров как стихийных бедствий являются лесные, степные и торфяные пожары.

ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ – неуправляемое горение по территории леса. Они подразделяются на: низовые (сгорание почвенного покрова, опавшей хвои и листьев, валежника, пней); верховые (сгорание надпочвенного покрова и древостоя); подземные (почвенные) – сгорание полностью мощного подстила (более 20 см) или торфа. Скорость горения может достигать до 25 км/ч при сильном ветре и верховых пожаров. Возможность возникновения лесных пожаров определяется степенью пожарной опасности. Для этого разработана «Шкала оценки лесных участков по степени опасности возникновения в них пожаров». Эта шкала содержит пять классов пожарной опасности и соответственно им степени пожарной опасности соответственно – низкая, ниже средней, средняя, выше средней и высокая для пятого класса опасности.

ТОРФЯНЫЕ ПОЖАРЫ– это подземные пожары. Торф горит медленно и на всю глубину залегания, образуя подземные пустоты. Последние представляют серьёзную опасность, так как в выгоревшие места проваливается почва, техника, люди, дома.

СТЕПНЫЕ (полевые) ПОЖАРЫ– возникают на открытой местности с сухой растительностью. Особо опасны в засуху. Скорость фронта пламени может достигать 25 км/ч.

Опасными факторами при пожарных явлениях являются температура горения и задымлённость. Опасным задымлением на открытой местности считается такое при котором видимость не превышает 10 м. Концентрация оксида углерода в воздухе 0,2% вызывает смертельное отравление в течение 30-60 минут, а 0,5 – 0,7% - в течение нескольких минут. Вдыхание нагретых продуктов сгорания до 60⁰С приводит к смертельным случаям при концентрации углерода даже 0,1%.

Другие сведения о пожарах будут изложены в специальной лекции.

Д. Массовые заболевания

При массовых заболеваниях (людей, животных) используется часто следующие термины и определения.

ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ– заболевания, вызываемые болезнетворными микроорганизмами, бактериями, вирусами, риккетсиями, грибками и передающиеся от зараженного человека или животного.

ЭПИДЕМИЧЕСКИЙ ОЧАГ – место заражения и пребывания заболевшего, окружающие его люди и животные, а также территория, в пределах которой возможно заражение окружающих возбудителями инфекционных болезней, значительно превышающее обычный регистрируемый в данном месте уровень заболеваемости.

ЭПИДЕМИЯ– широкое распространение инфекционной болезни, значительно превышающее обычный регистрируемый в данном месте уровень заболеваемости.

Заболеваемость определяется отношением числа заболеваний за определённый период времени к числу жителей данного района (города и т.д.). Она выражается коэффициентами на 100, 10 или 1 тыс.чел.

СМЕРТНСТЬ– число смертей от данного заболевания, выраженное коэффициентом на 100, 10 и 1 тыс.чел.

ЛЕТАЛЬНОСТЬ– процент умерших от числа заболевших данным видом болезни.

Особо опасные инфекционные болезни, которые характеризуются высокой летальностью (гибелью) и могут вызывать эпидемии:

1.Инфекционные болезни людей (чума; холера; жёлтая лихорадка; СПИД; брюшной тиф; дифтерия; дизентерия; вирусный гепатит типа А; грипп и др.). Все инфекционные болезни подразделяются на группы: кишечные инфекции; инфекции дыхательных путей; кровяные; инфекции наружных покровов (контактные).

2.Инфекционные болезни животных (ящур; чума свиней; болезнь птиц (псевдочума); сибирская язва; сап; бруцеллёз; оспа коров, овец и коз; парагрипп; туляремия; столбняк; бешенство; и др.). При болезнях животных используется термины: эпизоотический очаг; спорадия (это единичные или немногие случаи проявления болезни); эпизоотия (средняя степень интенсивности болезни); панзоотия (высшая степень развития эпизоотии, т.е. необычайно широкое распространение болезни).

3.Болезни растений (стеблевая ржавчина пшеницы и ржи; жёлтая ржавчина пшеницы; фитофтороз картофеля; и многие другие). Распространение инфекционных болезней растений на значительной территории в течение определённого времени называют ЭПИФИТОРИЕЙ. Массовые заболевания на обширной территории именуютПАНФИТОТИЕЙ.

Лекции № 4,5 Взрывы. Оценка воздействия поражающих факторов взрывов на людей и различные объекты

1. Взрывы. Общие понятия. Ядерные взрывы.

2. Взрывчатые вещества. Виды взрывов. Взрывоопасные объекты.

3. Поражающие факторы взрывов. Основные параметры поражающих факторов. Характеристика и расчёт.

4. Оценка воздействия взрывов на людей и различные объекты.

1. Взрыв – быстро протекающий (практически мгновенный) процесс химического или физического^*превращения (изменения состояния) веществ, сопровождающийся высвобождением большого (громадного) количества энергии в ограниченном объеме.

Для взрывчатых веществ (ВВ) взрыв является самораспространяющимся химическим превращением (распадом, разложением), подобно горению, с выделением громадного количества тепла и образованием газообразных продуктов. При обычном горении используется кислород атмосферы. При взрывах же используется связанный кислород, который содержится в большинстве ВВ. При этом кислород вступает во внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции распада или взаимодействия между составными частями ВВ, продуктами их разложения или газификации в результате чего выделяется тепло и газообразные продукты.

Химическое превращение ВВ может происходить в виде:

а) термического разложения; б) горения; в) детонации.

Термическое разложение является медленным процессом распада ВВ (например, «горение» мокрой травы, перегнивание навоза). Оно сопровождается выделением тепла.

Горение ВВ – экзотермическая реакция, протекающая в поверхностном слое вещества – в зоне пламени. Реакция поддерживается за счёт теплопроводности и (или) диффузионного теплообмена газообразных продуктов реакции с общей массой ВВ. Различают два вида горения – стационарное (послойное горение) и возмущенное (объемное горение; характерно резкое нарастание давления).

Детонация – особый вид экзотермической реакции. Скорость горения достигает 8,5 км/с. Подобная скорость горения способствует резкому нарастанию давления на фронте детонационной волны. Реакция протекает так быстро, что вся энергия, заключенная в ВВ, высвобождается до того, как наступает расширение продуктов распада. По сути вся освободившаяся энергия сосредоточена в объеме исходного ВВ. Давление может достигать до 10¹⁰Па. Происходит взрыв.

Т. О., различие в химическом превращении ВВ состоит в скорости горения. Различают при: М0,2 (М – число Маха) – чисто дефлаграционное горение, давление при этом не значительно; (в интервале 0,2<М1 процесс перерастает во взырывное дефлаграционное горение (при этом продукты нагреваются до 1500-3000С, давление нарастает постепенно, в закрытых помещениях до 0,60,9 МПа); М>1 – детонационное горение (давление нарастает скачком).

Наиболее сильные взрывы – ядерные (атомные), при которых выделяется огромная энергия, мощь которой превосходит на несколько порядков взрывы обычных ВВ. Атомная энергия может выделятся при:

а) делении ядер тяжелых элементов (урана U₂₃₃,_-235; плутонияPu₂₃₉) – ядерный (атомный) вид реакции на принципе «деления»;

б) реакции синтеза легких элементов (дейтерия и трития) в более тяжелые элементы – термоядерный (водородный) вид реакции на принципе «деление + синтез»;

в) комбинации первых двух видов реакции – реакции на принципе «деление + синтез + деление» (в последнем случае начинает деление природный уран U₂₃₈).

Ядерное оружие (ЯО) основано на использовании указанных видов реакции. Простая атомная (ядерная) бомба основана на принципе деления ядер тяжелых элементов. Термоядерная (водородная) бомба – это двойная бомба – основанная на втором принципе реакции. Атомный взрыв по сути является катализатором (условием), при котором начинает протекать реакция синтеза. На третьем виде реакции устроена «тройная» бомба, мощь которой превосходит мощь атомной и водородной бомб.

Реакции деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер протекают практически мгновенно (за миллионные доли секунды). В зоне протекания ядерных реакций температура повышается до нескольких миллионов градусов, а максимальное давление достигает миллиардов атмосфер ( 10¹⁵Па).

Мощь ядерных взрывов (ЯВ) принято характеризовать тротиловым эквивалентом – килотоннами. Десять килотонн – 10 Кт – означают выделение энергии эквивалентной при взрыве 10 тонн тротила.

2. ВВ – это химические соединения или их смеси, способные под воздействием внешнего импульса (удара; трения; накола; нагрева и др.) к взрывчатому превращению (взрыву). Классификация ВВ вообще обширна. Их классифицируют по различным признакам, из которых ведущими для практики являются: по форме химического превращения; химической природе и составу; условиям применения; чувствительности к различным видам внешних воздействий.

По форме химического превращения ВВ делятся на: бризантные; метательные (пороха); пиротехнические составы.

Бризантные ВВ обладают большой скоростью детонации (до 8,5 км/с.) и способны производить при взрыве дробление среды. Типичный представитель этих ВВ – тротил; гексоген; ТЕН; тетрил; некоторые типы аммонитов и аммоналов и др. Этими ВВ взрывают горные породы, сооружения, конструкции, а также снаряжают боеприпасы. К этой группе относятся так называемые инициирующие ВВ, обладающие большой чувствительностью к удару, трению, наколу, искре (гремучая ртуть, азид свинца, тетрозен и др.). Их применяют для возбуждения взрывчатых превращений других ВВ, т.е. взрыва.

Пороха представляют собой многокомпонентные твердые ВВ, способные к стационарному горению параллельными слоями с образованием большого количества газообразных продуктов. Их энергия используется для метания снарядов, пуль, движения ракет, и в других целях. Различают баллистидные (бездымные) и дымные пороха.

Пиротехнические составы представляют собой различные смеси. Их отличает малая скорость горения. Они используются для зрелищных мероприятий (бенгальские огни, различные фейерверки). В военном деле и др. областях применяют осветительные, трассирующие, сигнальные, зажигательные, дымовые пиротехнические составы.

По своему химическому составу ВВ делятся на индивидуальные (содержат группы NO₂,ONO₂иN-NO₂) и смесевые составы (состоят из двух и более компонентов для обеспечения заданных характеристик). Все промышленные ВВ по своему составу подразделяются на: нитросоединения; ВВ на основе аммиачной селитры; нитроэфиросодержащие; хлоратные и перхлоратные ВВ.

Все ВВ бризантного действия, типа тротила, ТЭНа, тетрила и др. – называют конденсированными.

Горючие газы (ГГ), содержащие атомы C,H,O,N,Cl,Br,J,F, пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в смеси с воздухом при определенных концентрациях взрывоопасны. В замкнутых объемах при определенных концентрациях взрывоопасны в смеси с воздухом угольная, мучная, сахарная, древесная и др. пыли. Подобные смеси называют газопаровоздушными (ГПВС) и пылевоздушными (ПВС) смесями. Взрывы ГПВС и ПВС образуют класс объемных взрывов.

Таким образом, следует различать ядерные взрывы, взрывы конденсированных ВВ, взрывы ГПВС и ПВС, а также взрывы емкостей с газами (парами), находящимися под высоким давлением. Взрывы могут быть на земле (под землей), на воде (под водой) и в воздухе. Их называют наземный (подземный), надводный (подводный) и воздушный соответственно. Воздушные взрывы подразделяют на: низкие, высокие и высотные (H> 10 км.). При воздушных взрывах огненный шар не касается земли.

Исходя из изложенного, потенциально опасными объектами связанными со взрывами, могут стать: склады ВВ; склады боеприпасов; склады ракетного топлива; нефтебазы и нефтесклады; промышленные предприятия мучной, сахарной, угольной, древесной и др. пыльных отраслей; продукция химических и нефтеперерабатывающих предприятий; ЛВЖ при хранении, перевозках, производстве; газовые хранилища и путеводы; паровые котлы; все ВВ, ЛВЖ, сжиженные газы и газы под давлением при их транспортировке ж.д. и др. видами транспорта.

3. К поражающим факторам взрывов конденсированных ВВ, ГПВС и ПВС относятся:

1.Ударная волна.

2.Тепловое (световое) излучение (тепловая волна, тепловая радиация).

1. 3.Осколочное действие.

2. 4.Воздействие на людей ядовитых газов, образующихся при взрыве (окись углерода, окись азота, сероводород, сернистый ангидрид и др.).

Наиболее мощные и обширные поражающие факторы образуются при ЯВ. К ним относятся: ударная волна; световое излучение; проникающая радиация (поток гамма-излучения и нейтронов, -изл. иn⁰⁾; радиоактивное загрязнение местности, приземного слоя атмосферы и объектов; электромагнитный импульс (ЭМИ).

Распределение энергии взрывов между поражающими факторами будет зависеть от вида взрыва и условий, в которых он происходит. Однозначно определить долю энергии, приходящуюся на каждый поражающий фактор, практически невозможно. Во всех случаях надо учитывать безвозвратные потери энергии, которая будет рассеиваться в окружающем пространстве (до 18%). Так, для ЯВ в воздухе (Hдо 10км) по 35% энергии расходуется на ударную волну и световое излучение; 7% на радиоактивное загрязнение местности; 5% на проникающую радиацию и ЭМИ.У нейтронного боеприпаса до 70% от всей энергии расходуется на проникающую радиацию. Учитывая, что взрывы подчиняются законам подобия, указанное соотношение можно принимать для расчётных данных.

1. Ударная волна.

Она является одним из основных поражающих факторов взрывов. В зависимости от того, в какой среде она возникает и распространяется, её называют воздушной ударной волной (ВУВ) – в воздухе; сейсмовзрывной волной – в грунте; ударной волной – в воде.

ВУВ называется область резкого сжатия воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью. Она обладает большим запасом энергии и способна разрушать различные сооружения, здания и др. объекты, а также наносить поражение людям (животным) на различных расстояниях от центра взрыва. С удалением от центра взрыва её интенсивность убывает, и она вырождается в обыкновенную акустическую волну. Её источник образования – центр взрыва, где давление и температура достигают миллионов Па и градусов.Переднюю границу волны называют фронтом ВУВ, где скачком повышено давление, температура, плотность и скорость частиц среды (массовая скорость). При взрыве в воздухе фронт ВУВ будет сферическим.

Характер изменения давления в точке пространства при прохождении через неё волны показан на рис.4.1:

С приходом волны в точку пространства в момент t₀ давление в ней резко повышается на величину, а затем убывает до атмосферногоP₀ и ниже его. Периодназывается фазой сжатия, а период- пониженного давления – фазой разряжения. В фазе сжатия воздушные массы движутся в сторону движения фронта волны (от центра), а фазе разряжения – к центру взрыва.

Повышение давления в какой либо точке пространства представляет собой резкий, кратковременный удар громадной силы на преграду (объект; человека), что ведёт к разрушениям (поражениям).

Форма ВУВ при наземном и воздушном взрывах показана на рис. 4.2,4.3. ВУВ при этом будет иметь некоторые особенности.

Рис.4.1. Изменение давления в точке пространства при прохождении через нее ВУВ.

При наземном взрыве ВУВ имеет форму полусферы с центром в точке взрыва. За счёт уменьшения объёма взрыва плотность энергии, а следовательно и , будут в два раза больше, чем при воздушном взрыве.

Поражающее действие волны при наземном взрыве в ближней зоне (R<H) будет больше, чем при воздушном взрыве. Однако, радиус зоны выхода из строя малопрочных объектов при наземном взрыве будет меньше, чем при воздушном взрыве одинаковой мощности, так как сказывается эффект сложения падающей и отраженной волны в дальней зоне,R>H.