4. Оценка последствий стихийных бедствий
Стихийные бедствия — опасные природные явления географического, геологического, атмосферного происхождения, которые характеризуются внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушениями, уничтожением материальных ценностей, травмами и гибелью людей. Такие явления могут служить причиной многочисленных аварий и катастроф, появления вторичных поражающих факторов.
Перечень основных видов стихийных бедствий включает: землетрясения, извержения вулканов, ураганы (циклоны, тайфуны), обильные снегопады, затяжные сильные дожди, сели, оползни, лесные и торфяные пожары, обледенение дорого и линий электропередач, наводнения, цунами и др.
Землетрясениям по ущербу, жертвам и разрушительному действию нет равных. Для определения степени ущерба нанесенного подземной стихией в данном конкретном регионе используют определенные параметры: интенсивность и магнитуда.
Интенсивность — сила землетрясения, мера сотрясения грунта. Определяется степенью разрушения, степенью изменения земной поверхности и ощущениями людей. Измеряется по 12-бальной международной шкале MSK-64 (табл. 25).
Магнитуда, или мощность землетрясения,— мера суммарного эффекта землетрясения по записям сейсмографов. Это условная величина, характеризует общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясением или взрывом, измеряется шкалой Рихтера от нуля до 8,9 единиц (табл. 26).
Табл. 25. Краткая характеристика возможной интенсивности землетрясений по 12-бальной шкале Меркалли (MSK-64).
Балл |
Наименование землетрясений |
Краткая характеристика землетрясений |
I |
Незаметное сотрясение почвы |
Отмечается только сейсмическими приборами |
II |
Очень слабые толчки |
Ощущается отдельными людьми, находящимися в полном покое |
III |
Слабые толчки |
Ощущается небольшой частью населения |
IV |
Умеренное |
Легкое дребезжание и колебание предметов, посуды и оконных стекол |
Окончание табл. 25
V |
Довольно сильное |
Общее сотрясение зданий, колебание мебели, трещины в оконных стеклах и штукатурке |
VI |
Сильное |
Пробуждение спящих, падение со стен картин, откалываются отдельные куски штукатурки |
VII |
Очень сильное |
Трещины в стенах каменных домов, антисейсмические и деревянные постройки остаются невредимыми |
VIII |
Разрушительное |
Трещины на почве, сдвиг или опрокидывание памятников, сильное повреждение домов |
IX |
Опустошительное |
Сильное разрушение каменных домов, перекосы деревянных домов |
X |
Уничтожающее |
Трещины в почве, иногда до метра шириной, оползни, обвалы со склонов, разрушение каменных построек, искривление железнодорожных рельсов |
XI |
Катастрофическое |
Большие изменения ландшафта, многочисленные трещины, обвалы, оползни, возникновение водопадов, подпруд на озерах, изменения течения рек, ни одно сооружение не выдерживает |
XII |
Абсолютно или сильно катастрофическое |
|
Нулевая отметка на сейсмографе означает абсолютное спокойствие почвы, один балл указывает на слабый толчок, каждый последующий балл означает толчок в десять раз сильнее предыдущего.
Табл. 26. Соотношение между шкалой Рихтера и MSK-64
Магнитуда по Рихтеру |
4,0—4,9 |
5,0—5,9 |
6,0—6,9 |
7,0—7,9 |
8,0—8,9 |
Интенсивность по шкале MSK-64 |
IV—V |
VI—VII |
VIII—IX |
IX—X |
XI—XII |
Связь между магнитудой и интенсивностью землетрясения на расстоянии R от эпицентра выражается соотношением:
где J — интенсивность землетрясения по шкале MSK-64;
M — магнитуда землетрясения по шкале Рихтера;
R — расстояние от эпицентра землетрясения, км;
h — глубина очага (гипоцентра) землетрясения, км.
Степень разрушения зданий и сооружений в зависимости от интенсивности землетрясения оценивается по табл. 27.
Табл. 27. Степень разрушения строений при землетрясениях, баллы
Тип (конструкция) здания |
Слабые |
Средние |
Сильные |
Кирпичные с ж/б перекрытиями: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
6…7 5…6 |
7…7,5 6…7 |
7,5…8 7…7,5 |
Те же, антисейсмические: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
6,5…7,5 6…7 |
7,5…8 7…8 |
8…8,5 8…8,5 |
Каркасы с ж/б перекрытиями: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
6,5…7,5 5,5…6,5 |
7,5…8 6,5…7,5 |
8…8,5 7,5…8 |
Те же, антисейсмические: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
7…8 6…7 |
8…8,5 7…8 |
8,5…9 8…8,5 |
Ж/б крупнопанельные: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
6…7 5…6 |
7…7,5 6…7,5 |
7,5…8 7,5…8 |
Те же, антисейсмические: малоэтажные (до 4 этажей) многоэтажные (до 8 этажей) |
6,5…7,5 5,5…7 |
7,5…8 7…7,5 |
8…8,5 7,5…8 |
Ж/б каркасные: многоэтажные высотные (более 25 этажей) |
7…7,5 6,5…7,5 |
7,5…8 7,5…8,5 |
8…8,5 8,5…9 |
Ж/б каркасные с большими пролетами |
7…7,5 |
7,5…8 |
8…8,5 |
Те же, антисейсмические |
7…8 |
8…8,5 |
8,5…9 |
Здания электростанций |
7…7,5 |
7,5…8 |
8…9 |
Те же, антисейсмические |
7,5…8 |
8…8,5 |
8,5…9,5 |
Подвалы зданий |
7…8 |
8…9 |
9…10 |
Убежища 3-го класса |
9…10 |
10…11 |
11…12 |
Быстровозводимые убежища |
7,5…8,5 |
8,5…9,5 |
9,5…11 |
Водонапорные башни |
6…7 |
7…8 |
8…9 |
Емкости наземные |
7…7,5 |
7,5…8,5 |
8,5…9,5 |
Воздушные ЛЭП ВН |
7…8 |
8…8,5 |
8,5…9 |
Антенные устройства |
6…7 |
7…8 |
8…9 |
Подземные сети |
9…11 |
11…12 |
|
Ураган — спиралевидное движение воздушных масс, скорость которых превышает 32,6 м/с. Ураганами также называют тропические циклоны (тайфуны), скорость ветра в которых превышает 50 м/с. Ветер, скорость которого достигает 20—24 м/с валит ветхие строения, срывает крыши с домов. Степень разрушения жилых и промышленных зданий ураганом оценивается по табл. 28.
Табл. 28. Степень разрушения при ветровой нагрузке (скорость ветра м/с)
Тип (конструктивное решение) строения |
Слабые |
Средние |
Сильные |
Полные |
Промышленные здания с легким металлическим каркасом или бескаркасные |
30 |
30…50 |
50…70 |
>70 |
Кирпичные: малоэтажные многоэтажные |
25 25 |
25…40 25…35 |
40…60 35…50 |
>60 >50 |
Административные здания с ж/б каркасом |
35 |
35…50 |
50…60 |
>60 |
Крупнопанельные жилые здания |
30 |
30…40 |
40…50 |
>50 |
Складские кирпичные здания |
30 |
30…45 |
45…55 |
>55 |
Трансформаторные подстанции |
45 |
45…70 |
70…100 |
>100 |
Водонапорные башни |
35 |
35…55 |
55…85 |
>85 |
Резервуары: наземные заглубленные |
40 45 |
40…55 45…65 |
55…70 65…85 |
>70 >85 |
Насосные станции: наземные кирпичные наземные ж/б заглубленные ж/б |
30 35 40 |
30…40 35…45 40…50 |
40…50 45…55 50…65 |
>50 >55 >65 |
Крановое оборудование |
40 |
40…55 |
55…65 |
>65 |
Контрольно-измерительная аппаратура |
25 |
25…35 |
35…45 |
>45 |
Трубопроводы: Наземные на эстакаде |
45 40 |
45…60 40…50 |
60…80 50…65 |
>80 >65 |
ЛЭП |
30 |
30…45 |
45…60 |
>60 |
Оценка масштабов возможного затопления при прорывах плотин, дамб, шлюзов
При прогнозировании последствий разрушения плотины необходимо:
Определить время прихода волны пропуска на различные расстояния
(49)
где tпр — время прихода волны пропуска на заданное расстояние, ч;
R — заданное расстояние от плотины, км;
V — скорость движения волны пропуска, м/с.
Определить высоту волны пропуска на заданных расстояниях от плотины
hx = K·H (50)
где hx — высота волна пропуска, м;
K — коэффициент (табл. 29);
H — глубина воды перед плотиной, м.
Определить время опорожнения водохранилища
(51)
где Т — время опорожнения водохранилища, ч;
W — объем водохранилища, м3;
N — максимальный расход воды на 1м ширины прорыва (участка перелива) м3/с (табл. 30);
B — ширина участка прорыва, или участок перелива воды через гребень неразрушенной плотины, м.
Определить продолжительность прохождения волны пропуска на заданных расстояниях
(52)
где tx — продолжительность прохождения волны пропуска, ч;
К — коэффициент (табл. 29);
Т — время опорожнения водохранилища, ч.
Табл. 29. Ориентировочная высота волны пропуска и продолжительность ее прохождения на различных расстояниях от плотины
Наименование параметров |
Расстояния от плотины, км |
|||||||
0 |
25 |
50 |
100 |
150 |
200 |
500 |
||
Высота волны (hx), м |
0,25H |
0,2H |
0,15H |
0,07H |
0,05H |
0,03H |
0,02H |
|
Продолжительность прохождения волны пропуска (tx), ч |
T |
1,7T |
2,6T |
4T |
5T |
6T |
7T |
|
Табл. 30. Максимальный расход воды на 1м ширины прорыва (участка перелива), м3/с м
Глубина воды перед плотиной (глубина прорана), Нм |
5 |
10 |
25 |
50 |
Максимальный расход воды (N), м3/с м |
10 |
30 |
125 |
350 |
Табл. 32. Характеристики наиболее крупных водохранилищ Республики Беларусь
Характеристики |
Вилейское водохранилище |
Заславское водохранилище |
Площадь водохранилища,км2 |
73,6 |
34,45 |
Объем водохранилища, млн. м3 |
260 |
119,4 |
Высота плотины, м |
12 |
10 |
Глубина перед плотины, м |
6 |
8,8 |
Длина плотины, км |
2,3 |
0,8 |
Высота волны прорыва, м |
4,5 |
5,6 |
Скорость движения волны пропуска, м/с |
30 |
2,3 |
Затапливаемая территория, км2 |
188 |
39 |
Затапливается населенных пунктов |
41 |
5 |
Население попадающее в зону затопления, тыс. чел. |
8,4 |
30 |