московский государственный университет путей сообщения
(миит)
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Б.Н. Рубцов
Расчетно-графические задачи
для исследования полей и уровней
поражающих факторов источников
чрезвычайных ситуаций
Учебное пособие
Москва – 2009
московский государственный университет путей сообщения
(миит)
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»
Б.Н. Рубцов
Расчетно-графические задачи для
исследования полей и уровней
поражающих факторов источников
чрезвычайных ситуаций
Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов специальности «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
Москва – 2009
УДК 6583
Р82
Рубцов Б.Н. Расчетно-графические задачи для исследования полей и уровней поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2009. – 140 c.
Учебное пособие разработано в рамках программы подготовки студентов университета по дисциплине «Общий курс безопасности в ЧС». Посвящено разработке и обобщению математического аппарата для расчетов полей и уровней поражающих факторов источников ЧС, а также вопросам устойчивости объектов в ЧС. Даны примеры расчетов по многим разделам программы. Будет полезно для преподавателей, аспирантов и студентов всех специальностей университета при ведении научно-исследовательских, лабораторных работ, практических занятий, выполнении курсовых работ и дипломных проектов по вопросам безопасности в ЧС.
Рецензенты
доцент РГТЭУ Рушанский В.Я.
зам.начальника
учебного отдела Мантуров Ф.С.
ИКБ МИИТа
© Московский государственный
университет путей сообщения
(МИИТ), 2009
Глава 1. Теоретические основы прогнозирования чрезвычайных ситуаций и их последствий
1.1.Общие положения
Прогноз – «основанное на специальном исследовании заключение о предстоящем развитии и исходе чего-нибудь» (прогноз погоды; прогноз события; и т.п.) [8].
Прогнозирование – научная деятельность по заблаговременному определению вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций и их последствий на основе оценки риска. Или – «научная деятельность по установлению прогноза» [8].
Обстановка – условия, которые сложились или могут сложиться в районе (регионе, отдельном объекте) в результате произошедшей или возможной ЧС и их влияние на жизнедеятельность населения.
Любое решение на практические действия по ликвидации последствий ЧС должно основываться на выявлении и оценке обстановки.
Под выявлением обстановки понимается сбор и обработка исходных данных о ЧС, определение размеров зон чрезвычайных ситуаций и нанесение их на карту (план). Главная цель выявления обстановки – определить масштаб и степень поражений (разрушений), а также продолжительность действия поражающих факторов источников ЧС.
Под оценкой обстановки понимается решение основных задач по определению полей и уровней поражающих факторов источников ЧС и их воздействие на объекты и окружающую среду, жизнедеятельность населения, а так же выбора оптимальных мер защиты населения и дальнейших действий сил и средств по ликвидации последствий ЧС.
Потери населения в ЧС [4,5] – включают все людские потери, возникшие при ЧС. Они подразделяются на безвозвратные и санитарные.
К безвозвратным потерям относят погибших до оказания медицинской помощи; к санитарным – пораженных (оставшихся в живых), но утративших работоспособность (боеспособность) и поступивших в лечебные учреждения или медицинские пункты.
Пораженный в ЧС - человек, заболевший, травмированный или раненый в результате поражающего воздействия источника ЧС. [5].
Разрушение объекта экономики – результат поражающего воздействия, вследствие которого объекты полностью или частично (временно) теряют способность к нормальной работе (выпуску продукции). [5].
Поражения людей по их тяжести принято делить на смертельные, крайне тяжелые, средней тяжести и легкие.
Риск – возможная опасность какой-либо неудачи, возникшая в связи с предпринимаемыми действиями, а также сами действия, при которых достижение желаемого результата связано с такой опасностью [5] или «…возможность опасности, неудачи…» [8]. Понятие риска связывают с возможностью наступления сравнительно редких событий. При этом риск часто отождествляют с вероятностью наступления этих событий за интервал времени (как правило, за год.). Вероятность выступает в этом случае как мера (показатель) риска.
Риск связывают также с размером ущерба от опасного события в натуральном или стоимостном выражении. В формализованном виде наиболее общий показатель риска имеет вид:
Показатель риска (ущерб/время) = частота (события/время) × средний ущерб (ущерб/события).
Т.О. независимыми переменными, по которым оценивается риск, являются время и ущерб, а для оценки (прогноза) риска необходимо определять частоты реализаций опасных событий и ущерб от них.
Таблица 1.1. Частоты некоторых опасных событий
|
Опасное событие |
Частота/год |
|
Техногенные ЧС, в том числе: пожары и взрывы аварии на трубопроводах крупные автомобильные катастрофы крупные крушения на ж/д |
(0,9-1,2)Е10-3 350-450 60-80 120-150 15-20 |
|
Природные ЧС, в том числе: лесные пожары (площадь >100га) бури, ураганы, смерчи, шквалы |
200-500 100-200 80-120 |
|
Биолого-социальные ЧС |
100-150 |
Различают риски: индивидуальный риск – это мера возможности наступления негативных последствий для здоровья из-за действия на человека в течение определенного времени опасных факторов; коллективный риск – интегральная характеристика опасностей определенного вида в конкретном районе и характеризует масштаб возможной аварии (оценивается числом смертей на рассматриваемую совокупность людей).
Различают также: добровольный риск (относится к личной жизни – например, альпинизм, прыжки с парашютом и др.); вынужденный риск (связан с необходимостью выполнять профессиональные обязанности в определенных действиях).
Понятие риска в настоящее время широко используется в науке и практике.
Анализ риска для населения и территорий от ЧС основан на использовании различных концепций, методов и методик (рис 1.1).
Рис.1.1. Методический аппарат анализа риска
Методы оценки риска: феноменологические; детерминистские и вероятностные.
Исследование риска для населения и территорий от ЧС на основе вероятностного метода, позволяет применить различные методики оценки риска. В зависимости от имеющейся исходной информации это могут быть методики следующих видов:
- статистическая, когда вероятности определяются по имеющимся статистическим данным (при их наличии);
- теоретико-вероятностная, используемая для оценки рисков от редких событий, когда статистика практически отсутствует;
-эвристическая, основанная на использовании субъективных вероятностей, когда отсутствуют не только статистические данные, но и математические модели.
На рис. 1.2. показана классификация методов прогноза рисков катастроф и стихийных бедствий, а в табл. 1.2. представлены подходы к прогнозированию ЧС.
Вероятностно-статический подход основан на представлении природных явлений на рассматриваемой территории или аварий на совокупности однотипных объектов пуассоновским потоком случайных событий. Используется для оценивания частот экстремальных природных явлений с силой не менее заданной и аварийных ситуаций определенного вида.
Рис. 1.2. Методический аппарат прогноза риска
Вероятностно-детерминированный подход основан на установлении законов и закономерностей развития природных процессов во времени и пространстве, цикличности природных явлений, что можно использовать для целей их долгосрочного и среднесрочного прогнозирования. Если имеется циклически действующий фактор, то свойство отсутствия последствия нарушается, и поток природных явлений не подчиняется закону Пуассона.
Таблица 1.2. Подходы к прогнозированию ЧС
|
Подход |
Интервал упреждения, исходная информация |
Аппрок-симация модели |
Прогнозиру-емый показатель |
Меры по снижению рисков и смягчению последствий ЧС |
|
Вероят-ностно-статисти-ческий |
Оценка частоты по данным многолетних наблюдений |
Пуассо-новский поток, FИС(u) |
aИС(Δt/uИС≥un) на рассматрива-емой территории |
Меры по ограничению антропогенной деятельности (налоги на выбросы в атмосферу); предупреждение (снижение силы) некоторых природных явлений; регулирование застройки на основе районирования территории и т.д. |
|
Вероятно-стно-детермини-рованный |
Долгосрочный (годы) прогноз времени наступления по данным многолетних наблюдений |
Цикли-чность, унимо-дальные распреде-ления FИС(t) |
tИС(uИС≥un), QИС(Δt/t*) на рассматри-ваемой территории |
|
|
Среднесрочный прогноз места и времени (месяцы, недели) наступления по данным мониторинга |
Модели возникно-вения и развития экстре-мальных природных явлений |
tИС(xИС, uИС≥un) |
Повышение защищенности территорий; обучение населения и аварийно-спасательных формирований действиям в условиях ЧС |
|
|
Детерми-нированно-вероят-ностный |
Краткосрочный прогноз места, силы и времени наступления (дни, часы) по предвестникам |
tИС, xИС, uИС |
Смягчение последствий (оповещение; эвакуация, своевременное начало аварийно-спасательных работ) |
Детерминировано-вероятностный подход используется для краткосрочного прогнозирования (с учетом предвестников и оперативной информации о приближающемся событии, а также неопределенностей методик прогноза их развития и перемещения). При этом кроме времени наступления события прогнозируется его место и сила. Подход применим и для прогнозов аварий на технических объектах с непрерывным контролем технического состояния.
Прогнозирование последствий ЧС можно представить следующей блок-схемой (рис.1.3).
Рис.1.3. Блок-схема прогнозирования исследований ЧС
мирного и военного времени