Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

защиты и т.п. Наиболее сильные пожары происходят на объектах нефтегозодобывающей промышленности.

К тяжелым последствиям приводят не только пожары, возникающие в местах добычи нефти и газа, но и на складах горючего. На характер пожара при катастрофе (крупной аварии) существенно влияют конструктивные особенности строений и материал, из которого они изготовлены, характер планировки, наличие на объекте горючих материалов, а также систем и средств пожаротушения. В этих условиях борьба с пожарами может осложнится изза нарушения системы водоснабжения, трудностей доступа к местам горения, быстрого распространения огня. Иногда пожары не только вызывают быстрое разрушение конструкций (пережег и деформацию), но и приводят к выделению под воздействием горения или термического разложения токсических продуктов, чаще всего дымов. В этом отношении наиболее опасно горение полистирола полиэтилена и других пластмасс.

Оценка возможности возникновения пожаров на объекте показана в [41].

Возможность возникновения очагов воспламенения и горения устанавливается по данным возгораемости материалов; вторичным фактором поражения, вызванным воздействием ударной волны (разрушение печей, газопроводов, порывы и пробои электропроводки, кабелей и т.п.).

Для материалов и изделий световой импульс можно рассчитать по их температуре загорания или нагрева:

∆Т = 1,13UT (λCvtH )−0,5 ,

U = UT (A Cosλ) ,

где ∆Т – повышение температуры с освещенной стороны, оС; UТ – количество светового излучения, которое поглощается единицей поверхности материала (тепловой импульс), кДж/м2; λ - коэффициент теплопроводности, кВт/(м К); CV – удельная теплоемкость

вещества, кДж/(м3 К); tH = 0,023 q – время наступления наибольшей температуры огненного

шара (с), где q – мощность взрыва, т; А – коэффициент поглощения световой энергии материалом; α - угол между направлением распространения света и перпендикуляром к освещенной поверхности.

Данные по загораемости материалов и изделий от светового излучения приведены в таблице 6.2 [41].

Образование очагов пожаров и их развитие зависит также от степени огнестойкости зданий и сооружений и пожароопасности технологических процессов.

По пожарной опасности объекты в соответствии с характером технологического процесса подразделяют на пять категорий: А, Б, В, Г и Д. Объекты категории А: нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, цеха фабрик искусственного волокна, склады бензина, цехи обработки и применения металлического натрия, калия и др. Объекты категории Б: цеха приготовления и транспортировки угольной пыли и древесной муки, размолочные отделения мельниц, цеха обработки синтетического каучука, изготовления сахарной пудры, склады кинопленки и др. Пожары на предприятиях категории А и Б возможны при средних и даже слабых разрушениях; наиболее уязвимы на этих объектах воздушные коммуникации. Объекты категории В: лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, модельные и лесотарные цеха, открытые склады масла,

481

масляное хозяйство электростанций, цеха текстильного производства и др. Объекты категории Г: металлические производства, предприятия горячей обработки металла, термические и другие цеха, а также котельные. Объекты категории Д: предприятия по холодной обработке металлов и другие, связанные с хранением и переработкой несгораемых материалов. На объектах категории В, Г и Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, образование сплошных пожаров – от плотности застройки.

Таблица 6.2 Данные по загораемости материалов и изделий от светового излучения [41]

Здания и сооружения по огнестойкости делятся на пять степеней: 1 – основные элементы выполнены из несгораемых материалов, а несущие конструкции обладают повышенной сопротивляемостью к воздействию огня; 2- основные элементы выполнены из несгораемых материалов; 3 – с каменными стенами и деревянными оштукатуренными перегородками и перекрытиями; 4 – оштукатуренные деревянные здания; 5 – деревянные неоштукатуренные строения.

482

Наиболее опасными являются здания и сооружения, выполненные из сгораемых материалов – 3, 4 и 5 степени огнестойкости. Ориентировочное время развития пожара до полного охвата его огнем: для зданий и сооружений 1 и 2 степени – не более 2 ч, зданий и сооружений 3 степени - не более 1,5 м; для зданий и сооружений 4 и 5 степени не более 1 ч.

На развитие пожаров на объекте влияет также степень разрушения зданий, сооружений, технологических линий ударной волны. Отдельные и сплошные пожары возможны только на тех предприятиях, здания и сооружения которых получили в основном слабые и средние разрушения. Ориентировочно можно сказать, что возникновение и развитие пожара (а не тления или горения в завалах) в зданиях 1, 2 и 3 степени огнестойкости возможно при избыточных давлениях до 30-50 кПа, а в зданиях 4 и 5 степени

– при давлениях до 20 кПа.

6.5 Стихийные бедствия и катастрофы

Большие разрушения и гибель людей наблюдаются не только при техногенных авариях, но и во время природных катастроф. Так в 1989 году после необычайно сильной вспышки солнечной активности в марте в течение полутора месяцев в Евразии было зарегистрировано по меньшей мере 12 значительных землетрясений силой от 4 до 9 баллов (по 12 балльной шкале), в том числе и в зонах, считавшихся сейсмически стойкими.

Затем последовали извержения вулкана на острове Итуруп, сильнейшие сходы лавин, оползни и сели в Аджарии со снегопадами и массовой гибелью скота, небывало сильный градобой в Ставрополье и Восточной Грузии.

ВРоссии в 1991 г. было зарегистрировано 166 природных катастроф, в результате которых погибло 112, пострадало 13 486 человек. Количество природных катастроф в 1997 г. по сравнению с 1996 г. увеличилось на 29 %. Наибольшую опасность представляли смерчи, ураганы, наводнения.

В1996 г. на Земле произошло 600 различных природных катастроф, в том числе 200 ураганов, 170 наводнений и 50 землетрясений. Стихия унесла 11 тысяч человеческих жизней, материальный ущерб от нее составил 60 млрд. долларов. В результате землетрясения в Северном Афганистане, произошедшего 3 февраля 1998 г., 4 тыс. жителей провинции Тахор погибли, 15 тыс. остались без крова, имеются большие разрушения.

Одно из последних змлятрясений силой 6,8 балла произошло 23 февраля 2003 года в Китае. В результате которого погибло 360 и ранено 4000 человек. Стране нанесен большой материальный урон, только одних школ было разрушено более 1000.

Крупнейшее землетрясение в России за последние годы было в 1995 году на Сахалине, когда погибло более 2 тысяч человек.

Проблема борьбы со стихийными бедствиями и катастрофами становится все более актуальной. По данным академика Е.К. Федорова, стихийные бедствия ежегодно наносят только нашей стране материальный урон в 5 – 7 млрд. рублей [6]. Под ударами сил стихии гибнут не только плоды человеческого труда, но и сами люди. Наиболее тяжелая обстановка, приводящая к человеческим жертвам, возникает там, где царят беспечность и благодушие перед лицом возможной опасности, где люди не подготовлены к борьбе со стихией. И наоборот, противопоставляя ей свое умение, стойкость и организованность, человек укрощает разбушевавшуюся стихию, сводит к минимуму последствия от ее воздействия.

История человечества знает природные явления огромной разрушительной силы, подвергшие в прах целые города, опустошавшие обширные территории, уносившие сотни

483

тысяч жизней. Порой материальный ущерб, причиненный разбушевавшейся стихией, приводил к развалу экономики пострадавших регионов.

Человек издревле стремился понять сущность слепых сил стихии. Накопленные в течение веков знания помогли раскрыть законы возникновения и развития многих природных явлений, которые ныне стали управляемыми.

Однако есть еще силы стихии, не подвластные человеку. В ряде случаев их возникновение приводит к стихийным бедствиям – явлениям природы, резко нарушающим повседневную деятельность людей, приводящим к уничтожению значительных материальных ценностей и вызывающим жертвы среди населения. Больше всего люди страдают от наводнений (40 % от общего урона), ураганов (20 %), землетрясений (15 %), засух (15 %) и 10 % общего урона приходится на остальные стихийные бедствия. В отдельные годы это соотношение под влиянием целого ряда факторов может заметно меняться. Хотя число стихийных бедствий, происходящих за определенный период времени, является относительно постоянным, в нынешнем столетии по сравнению с прошлым веком количество пострадавших от грозных явлений природы и размеры материального ущерба значительно увеличились. это объясняется как общим ростом численности населения земли, так и активным освоением районов, наиболее часто подвергающихся воздействию сил стихии.

Наиболее опасные стихийные бедствия – ураганы, землетрясения, наводнения, цунами, снежные и пыльные бури, смерчи, извержения вулканов, массовые пожары, сели, обвалы, оползни, засухи, а также эпидемии, эпизоотии и эпифитотии. Ряд ученых не без основания относит к отдельным видам стихийных бедствий заморозки, обильные снегопады, снежные лавины, резкие изменения температуры воздуха, береговую абразию, внезапные густые туманы, грозу, град и некоторые другие экстремальные природные явления, наносящие существенный ущерб хозяйственной деятельности человека, и, кроме того, с определенной долей условности, - широкое распространение насекомых-вредителей, массовое размножение грызунов и т.п.

В совершенно обособленную группу стихийных бедствий, вызываемых биологическими факторами, входят эпидемии – массовое распространение инфекционной болезни среди людей на значительной территории, эпизоотии – широкое распространение заразной болезни животных, значительно превышающее уровень обычной заболеваемости на данной территории, эпифитотии – широкое распространение инфекционной болезни растений. Особенно опасны пандемия и панзоотия – высшие степени эпидемии и эпизоотии, когда инфекционные болезни охватывают всю страну, несколько сопредельных стран или целиком материк.

Многие стихийные бедствия возникают вследствие взаимодействия очень сложных и динамичных атмосферных, гидрологических, геофизических, биологических и других природных систем. Поэтому для большинства стихийных бедствий характерны относительная неопределенность времени возникновения и неоднородность последствий, которые, в свою очередь, существенно зависят от таких факторов, как уровень экономического развития района бедствия, его географическое положение, характер землепользования, степень социального развития и условий проживания населения, продолжительность, интенсивность, масштаб и частота стихийных бедствий.

Каждое стихийное бедствие имеет свою физическую сущность, свои только ему присущие причины возникновения, свои особенности воздействия на окружающую среду. В то же время нередко те или иные районы подвергаются воздействию сразу нескольких стихийных бедствий, взаимосвязанных друг с другом. Ураганы часто несут с собой

484

наводнения. Засуха приводит к массовым пожарам. Землетрясения и наводнения в ряде случаев способствуют возникновению эпидемий.

Следует также заметить, что растущее влияние человека на окружающую среду, быстрое развитие и усиление эксплуатации отдельных районов земного шара приводят к существенным изменениям в природной среде и неизбежно нарушают процессы естественной саморегуляции природных явлений, что в свою очередь, способствует возникновению некоторых стихийных бедствий.

Несмотря на резкие отличия стихийных бедствий друг от друга им присущи и общие черты – большой пространственный размах, значительное влияние на окружающую среду, сильное психологическое воздействие на человека и др. Наличие ряда общих черт позволяет классифицировать стихийные бедствия: по скорости распространения, первичным причинам возникновения, возможности ограничения площади воздействия.

По скорости распространения стихийные бедствия подразделяются на распространяющиеся мгновенно (землетрясения) и постепенно (ураганы, наводнения, массовые пожары). При мгновенно распространяющихся стихийных бедствиях речь может идти лишь о спасательных и восстановительных работах или о постоянных профилактических мероприятиях, проводимых в довольно обширной зоне, где наиболее велика вероятность возникновения такого стихийного бедствия. При постепенно распространяющихся стихийных бедствиях имеется возможность осуществления относительно широкого комплекса предупредительных мероприятий как в период, предшествующий непосредственной угрозе возникновения стихийного бедствия, так и после его возникновения – до момента прямого воздействия сил стихии.

По первичным причинам возникновения стихийные бедствия разделяют на три группы: источник возникновения – природные силы (ураганы, землетрясения); источник возникновения – биологический фактор (эпидемии, эпизоотии, эпифитотии); источник возникновения – ошибочные и неосторожные действия человека (массовые пожары, отдельные случаи наводнений). Указанные группы стихийных бедствий существенно отличаются друг от друга. Причины их возникновения имеют решающее значение для дальнейшего развития стихийного бедствия, определяют характер его воздействия на окружающую среду и человека. Именно с учетом этого осуществляются профилактические и спасательные работы.

По возможности ограничения зоны воздействия стихийные бедствия принято подразделять на локализуемые (наводнения, массовые пожары) и нелокализуемые (ураганы, землетрясения, цунами, смерчи). Такое деление находится в прямой зависимости от силы и скорости распространения стихийного бедствия. Если действия первых можно ограничить проведением определенных работ и тем самым не допустить распространения стихийного бедствия на другие районы, то вторые удержать в каких – то определенных границах практически невозможно.

ЧС природного характера делятся на: геологические, метеорологические,

гидрологические, природные пожары, биологические и космические [6].

Предпосылкой успешной защиты от природных ЧС является изучение их причин и механизмов. Зная сущность процессов, можно их предсказывать. А своевременный и точный прогноз опасных явлений является важнешим условием эффективной защиты.

Защита от природных опасностей может быть активной (строительство инженернотехнических сооружений, интервенция в механизм явления, мобилизация естественных ресурсов, реконструкция природных объектов и др.) и пассивной (использование укрытий). В большинстве случаев активные и пассивные методы сочетаются.

485

Планируя защитные меры против природных катастроф, необходимо максимально ограничить вторичные последствия и путем соответствующей подготовки постараться их полностью исключить.

6.6 Гидрометеорологические явления

Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды разработаны типовой перечень и критерии стихийных гидрометеорологических явлений.

Стихийные гидрометеорологические явления - гидрометеорологическое явление или комплексы гидрометеорологических величин, которые по своему значению, интенсивности, продолжительности или времени возникновения могут нанести значительный ущерб отдельным отраслям хозяйства и представляют угрозу безопасности людей.

Гидрометеорологические явления и величины относят к стихийным при достижении ими критических значений. Если критические значения не достигнуты, но возникшие гидрометеорологические явления затрудняют деятельность конкретных предприятий или отраслей, их относят к неблагоприятным явлениям.

Согласно существующей классификации стихийных гидрометеорологических явлений [42] их подразделяют на три группы: метеорологические, гидрологические, и морские гидрометеорологические.

Метеорологические явления. Они представляют собой атмосферные и небесные явления, взаимосвязанные с процессами, протекающими на суше и на море.

Атмосфера Земли не однородна. В нижних слоях атмосферы на уровне 20 км содержится водяной пар. На высоте 20 – 25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмы от вредного коротковолнового излучения. Выше 100 км молекулы газов разлагаются на атомы и ионы, образуя ионосферу.

От распределения температуры атмосферу подразделяют на тропосферу,

стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Неравномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли. Движение воздуха относительно Земли называют ветром. Сила ветра оценивается по шкале Бофорта (табл. 6.3).

Шквал – ветер, максимальная скорость которого не менее 25 м/с.

Ураган (в тропиках Тихого океана – тайфун) - это чрезвычайно быстрое вращение струй воздуха со средней скоростью не менее 34 м/с. Наибольшая зафиксированная скорость ураганного вихря составила 84,5 м/с (305 км/ч). Его сечение достигает примерно 500 км, а расстояние действия – несколько тысяч километров. В северном полушарии Земли ураган всегда движется против часовой стрелки, в Южном – по часовой. Скорость движения области, охваченной ураганом, невелика – 15 – 20 км/ч.

Поражающими факторами при урагане служат ветер, волны, осадки. При огромной силе ветра волны во время урагана достигают 12 – 14 м. Боковые волны уходят в стороны от урагана и иногда обрушиваются на берег при полном затишье, предупреждая о его приближении. По разрушительной силе ураганы сопоставимы только с крупным землетрясением. Ураган разрушает здания, полностью уничтожает лесную и полевую растительность, разрушает мосты, дороги, дамбы контактную сеть линии электропередач.

486

Таблица 6.3 Сила ветра по шкале Бофорта

487

Ураган на суше часто вызывает техногенные аварии и катастрофы, которые сопровождаются пожарами.

Кроме прямых разрушений, ураганные волны воздействуют на береговую линию, изменяют глубину моря и рельеф морского дна вблизи побережья, размывают берега и проливы, образуют песчаные косы и отмели.

На территории России ураганы фиксируются чаще всего в летне-осенний период. Смерч – сильный атмосферный вихрь в виде столба или воронки по направлению к

поверхности земли или моря. Его также называют торнадо, тромб, тифон. Характерной частью смерча является стенки его воронки, это наиболее активная и разрушающая часть. Непосредственно измерить скорость ветра в смерче не удается, поскольку приборы не выдерживают нагрузок. Поэтому о скорости судят по косвенным показателям. Так, в 1957 г. в США (штат Техас) пронесший смерч пересек железную дорогу и опрокинул несколько тяжело груженных вагонов. По их весу и форме ученые определили, что скорость ветра достигала 130 м/с, или 469 км/ч. По мнению некоторых специалистов, скорость ветра во вращающейся воздушной воронке достигает своего физического предела – скорости звука (около 1200 км/ч). Смерч способен вызвать гибель людей, нанести ущерб автотранспортным средствам, объектам инфраструктуры транспорта и представляет опасность для мореплавания.

В России смерчи чаще всего происходят в Центральных областях, Поволжье, на Урале, в Сибири, на побережье и акваториях Черного, Азовского, Каспийского и Балтийского морей.

488

Крайне сложно прогнозировать место и время появления смерча, поэтому большей частью они возникают для людей внезапно и предсказать их последствия тем более невозможно. Как и ураганы, смерчи опознают со спутников погоды.

Сильный ливневый дождь - это дождь, при котором выпадает не менее 30 мм осадков за 1 ч. Ливень резко ухудшает видимость при движении транспорта. Ливневые дожди могут служить причиной наводнений и селевых потоков.

Сильный дождь – это дождь, при котором выпавших осадков составляет свыше 50 мм (селеопасных районах не менее 30 мм) за 12 ч. Такой дождь, наряду с ухудшением условий движения, оказывает воздействие на психофизиологическое состояние людей.

Сильный снегопад – характеризуется количеством осадков не менее 20 мм в течение 12 ч. Снегопады и снежные бури могут быть губительными для людей, особенно в странах с теплым климатом. Снегопад снижает видимость, приводит к заносам на железных автомобильных дорогах, отмене полетов самолетов.

Сильная метель – имеет продолжительность не менее12 ч при средней скорости ветра 15 м/с и более. Для побережий арктических и дальневосточных морей продолжительность метели не менее 25 ч при скорости ветра не менее 20 м/с, сопровождается последствиями для транспорта, аналогичными сильному снегопаду.

Град – атмосферные осадки в виде округлых частичек льда. Опасность представляют градины диаметром 20 мм. Убытки от града, например в США составляют примерно 290 млн долларов в год, в Канаде – до 100 млн долларов.Град чаще всего выпадает во время грозы. Грозы являются распространенной причиной аварий в гражданской авиации при полете самолетов. В земной атмосфере каждый день происходит 45000 гроз. Грозы чреваты такими явлениями, как град, молнии, внезапная перемена направления ветра, мощные дожди. Имелись случаи попадания града в двигатель самолета во время полета, что потребовало совершения вынужденной посадки.

Сильная пыльная (песчаная) буря – имеет продолжительность не менее 6 ч при средней скорости ветра не менее 15 м/с и сопровождается ухудшением метеорологической дальности видимости до 100 м. Пыльные бури отмечаются в южных степных районах России на Ставрополье, Кубани, в Ростовской области. Они приводят к заносам дорог пылью, ухудшению условий движения транспорта.

Сильный гололед – это слой плотного льда, образующийся от намерзания капель переохлажденного дождя или мороси, который измеряется на проводах стандартного гололедного станка и имеет диаметр не менее 25мм. Гололед оказывает отрицательное воздействие на состояние дорожных и аэродромных покрытий, придавая им повышенную скользкость.

Сильный продолжительный туман – это скопление водяных капель, ледяных кристаллов или других твердых частиц в приземном слое атмосферы, который сокращает дальность видимости до 50 м за период времени не менее 6 ч. Туман создает большую опасность для движения всех видов транспорта.

Сильный мороз – это критическое низкое значение температуры воздуха; устанавливается территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с учетом особенностей географического положения и экономики обслуживаемой территории. Люди выполняющие работу на открытом воздухе в сильный мороз, подвергаются опасности обморожения и заболеваниям, связанным с переохлаждением.

Сильная жара - это критическое высокое значение температуры воздуха; устанавливается территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу

489

окружающей среды с учетом особенностей географического положения и экономики обслуживаемой территории. Жара оказывает влияние на работоспособность и утомляемость людей, снижает внимание и повышает эмоциональное напряжение. Резкое повышение температуры воздуха и установление жары приводят к возрастанию ошибок при управлении транспортными средствами на 20 – 30 %.

6.7 Гидрологические явления

Они характеризуют состояние природных вод и происходящие в них процессы. Высокий уровень воды – возникает при половодьях, паводках, заторах, когда

возможно затопление пониженных участков местности в населенных пунктах, автомобильных и железных дорог, повреждение крупных промышленных и транспортных объектов. Речные паводки способствуют углублению каналов и фарватеров, которые совпадают с направлением потоков воды. Но при этом основная масса стока воды собирается в основном водотоке, а соседние мелкие заполняются илистыми отложениями, и судоходство по ним нарушается.

Паводок несет и другую опасность, так как в устья рек из верховий поступают наносы, которые переносятся дальше в море и там, где скорость потока падает, образуется отмель. Такие отмели опасны для плавания, поскольку не обозначены на картах и обнаруживаются лишь после специальных промеров.

Низкий уровень воды - устанавливается при пересыхании водоемов и определяется по проектной отметке водозаборных сооружений крупных городов, промышленных районов и по предельным навигационным уровням судоходных рек за период времени не менее 10 дней. Низкий уровень воды может привести к посадке судов на мель при прохождении лимитирующих по глубине участков водного пути, а в результате – к возникновению угрозы опрокидывания судна , получению повреждений или к его разрушению. Колебания уровня воды в мелководных портах нарушают их нормальную работу.

Критерии высокого и низкого уровней воды устанавливают территориальные управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Наводнение - затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемое обильным водным притоком в период снеготаяния, ливней, ветровых нагонов, при заторах и т.д. В гидрологии наводнения подразделяются на 4 типа по размерам затопляемых площадей и величине ущерба:

низкие – происходят на равнинных реках 1 раз в 5 – 10 лет. При таких наводнениях не бывает существенного подъема воды и значительного затопления площадей, поэтому они не представляют угрозы для повседневной деятельности людей и требуют принятия лишь незначительных защитных мер;

высокие – охватывают довольно большие площади речных долин и пониженных мест. Они случаются 1 раз в 20 – 25 лет и выводят из строя хозяйственные объекты, коммуникации, пути сообщения, в ряде случаев приводят к вынужденной эвакуации населения.

выдающиеся – отмечаются 1 раз в 50 – 100 лет. По своим последствиям намного превосходят высокие наводнения, вызывая затопление целых городов. Сопряжены с эвакуацией населения, парализуют работу транспорта, промышленных предприятий и т.д.

катастрофические – связаны с затоплением нескольких речных систем, образуя сплошную водную поверхность. Имеют периодичность 100 – 200 лет.

490