Чрезвычайные ситуации природного и экологического происхождения

Чрезвычайные ситуации природного и экологического происхождения

Лекция 6

Чрезвычайные ситуации природного И ЭКОЛОГИЧЕСКОГО происхождения

Опасное природное явление - стихийное событие природного происхождения, которое по своей интенсивности, масштабу распространения и продолжительности может вызвать отрицательные последствия для жизнедеятельности людей, экономики и природной среды.

Стихийное бедствие - катастрофическое природное явление (или процесс), которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.

Экологическое бедствие (экологическая катастрофа) - чрезвычайное событие особо крупных масштабов, вызванное изменением (под воздействием антропогенных факторов) состояния суши, атмосферы, гидросферы и биосферы и отрицательно повлиявшее на здоровье людей, их духовную сферу, среду обитания, экономику или генофонд. Экологические бедствия часто сопровождаются необратимыми изменениями природной среды.

Под стихийными бедствиями понимают природные явления (землетрясения, наводнения, оползни, снежные лавины, сели, ураганы, циклоны, тайфуны, пожары, извержения вулканов и др.), носящие чрезвычайный характер и приводящие к нарушению нормальной деятельности населения, гибели людей, разрушению и уничтожению материальных ценностей.

Стихийные бедствия могут возникать как независимо друг от друга, так и во взаимосвязи: одно из них может повлечь за собой другое. Некоторые из них часто возникают в результате не всегда разумной деятельности человека (например, лесные и торфяные пожары, производственные взрывы в горной местности, при строительстве плотин, закладке (разработке) карьеров, что зачастую приводит к оползням, снежным лавинам, обвалам ледников и т. п.).

Независимо от источника возникновения стихийные бедствия характеризуются значительными масштабами и различной продолжительностью - от нескольких секунд и минут (землетрясения, снежные лавины) до нескольких часов (сели), дней (оползни) и месяцев (наводнения).

Землетрясения - это сильные колебания земной коры, вызываемые тектоническими или вулканическими причинами и приводящие к разрушению зданий, сооружений, пожарам и человеческим жертвам.

Территория на которой произошли разрушение сооружений, гибель людей, животных и т.д. в результате землетрясения называется очагом поражения. Очаги массового поражения возникают в районах землетрясения, где интенсивность их по шкале Рихтера составляет 6-8 баллов. Очаг поражения может быть один или несколько. По характеру разрушения очаг поражения при землетрясении близок к очагу ядерного взрыва.

Основными характеристиками землетрясений являются: глубина очага, магнитуда и интенсивность энергии на поверхности земли.

Глубина очага землетрясения обычно находится в пределах от 10 до 30 км, в ряде случаев она может быть значительно больше.

Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения и представляет собой логарифм максимальной амплитуды смещения почвы в микронах, измеренной по сейсмограмме на расстоянии 100 км от эпицентра. Магнитуда (М) по Рихтеру изменяется от 0 до 9 (самое сильное землетрясение). Увеличение ее на единицу означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний в почве (или смещение грунта) и увеличение энергии землетрясения в 30 раз. Так, амплитуда смещения почвы землетрясения с М=7 в 100 раз больше, чем с М=5, при этом общая энергия землетрясения увеличивается в 900 раз.

Интенсивность энергии на поверхности земли измеряется в баллах. Она зависит от глубины очага, магнитуды, расстояния от эпицентра, геологического строения грунтов и других факторов. Для измерения интенсивности энергии землетрясений в нашей стране принята 12-балльная шкала Рихтера.

Некоторые данные о землетрясениях приведены в таблице.

Таблица 2.1

Землетрясения наносят большой материальный ущерб и уносят тысячи человеческих жизней. Так, например, в результате катастрофического землетрясения интенсивностью 8 баллов по шкале Рихтера 21 июня 1990 г. на севере Ирана в провинции Гилян погибло свыше 50 тыс. человек и около 1 млн. человек оказались ранеными и лишенными крова. Разрушены полторы тысячи деревень. Значительно пострадали 12 городов, 3 из которых полностью уничтожены. В 1988 г., 7 декабря, сильное землетрясение произошло в Армении. Были разрушены г. Ленинакан, Спитак, Степанаван, Кировакан и 58 населенных пунктов в сельской местности. Погибло более 25 тыс. человек и разрушены сотни зданий. В ночь с 27 по 28 мая 1995 г. толчок огромной разрушительной силы - в эпицентре 11 баллов - за несколько секунд сделали поселок Нефтегорск на Сахалине большой каменной могилой для многих его жителей

Землетрясения вызывают и другие стихийные бедствия, такие, как оползни, лавины, сели, цунами, наводнения (из-за прорыва плотин), пожары (при повреждении нефтехранилищ и разрыва газопроводов), повреждения коммуникаций, линий энерго-, водоснабжения и канализации, аварии на химических предприятиях с истечением (разливом) СДЯВ, а также на АЭС с утечкой (выбросом) РВ в атмосферу и др.

В настоящее время отсутствуют достаточно надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако по изменению характерных свойств земли, а также необычному поведению живых организмов перед землетрясением (их называют предвестниками) ученым зачастую удается составлять прогнозы. Предвестниками землетрясений являются: быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков); деформация земной коры, определяемая наблюдением со спутников из космоса или съемкой на поверхности земли с помощью лазерных источников света; изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения; изменение электросопротивления горных пород, уровня грунтовых вод в скважинах; содержание радона в воде и др.

Необычное поведение животных накануне землетрясения выражается в том, что, например, кошки покидают селения и переносят котят в луга, а птицы в клетках за 10 - 15 мин до начала землетрясения начинают летать; перед толчком слышатся необычные крики птиц; домашние животные в хлевах впадают в панику и др. Животные могут предчувствовать подземные толчки с магнитудой М4, глубиной очага до 150 км и на расстоянии от эпицентра в несколько сот километров.

Например, глубоководные рыбы накануне землетрясением поднимаются к поверхности. “Приборами” предупреждающими о предстоящих колебаниях земной поверхности служат плавательный пузырь (выполняющий роль резонатора колебаний и улавливают инфразвуковые волны) и боковая линия рыб (она усеяна электрорецепторами, способными принимать электрическое поле и низкочастотное колебание воды). Самыми чувствительными к подземным толчкам оказались крысы и мыши. Эти типично норные и осторожные животные выбираются из нор днем, бегают, кричат, бросаются друг на друга, собираются в стаи и бегают по улицам. Они способны за месяц-полтора уловить сигнал о приближающейся стихии. Даже некоторые растения способны предсказывать землетрясения (меняется цвет листьев из-за изменения концентрации газов в почве).

Традиционное разведение аквариумных рыбок на Японских Островах связано именно с высокой чувствительностью рыбок по отношению к приближающемуся землетрясению.

Почему живые организмы чувствуют приближение землетрясение? Ученые называют ряд причин: инфразвуковые волны, ультразвуки, вариации электоромагнитных полей, микросейсмическую активность земной коры, выделение из почвы родона. Перед стихией происходит изменение элктростатического заряда аэрозольный частиц воздуха, уровня грунтовых вод, давление воздуха, всевозможное проявления деформации земной поверхности, может меняться химический состав воды.

Для защиты от землетрясений заблаговременно выявляются сейсмически опасные зоны в различных регионах страны, т. е. проводится так называемое сейсмическое районирование. На картах сейсмического районирования обычно выделяются области, которым угрожают землетрясения интенсивностью выше VII--VIII баллов по шкале Рихтера. В сейсмически опасных районах предусматриваются различные меры защиты, начиная с неукоснительного выполнения требования норм и правил при возведении и реконструкции зданий, сооружений и других объектов до приостановки действия опасных производств (химических заводов, АЭС и т. п.).

А ведь землетрясения бывают не только природного происхождения, но и возникают в результате деятельности человека. Таких примеров много.

Хибинский горный массив, что на Кольском полуострове в Заполярье.

Хозяйственное освоение Хибин началось в 1929 году с разработки крупнейших в мире месторождений фосфатного сырья.

К середине 90-х годов в результате добычи минерального сырья в Хибинах изъято и перемещено более 3 млрд. тонн горной массы. Карьерами и подземными рудниками образована прерывистая выемка площадью 10 квадратных километров при глубине до 600 метров. Прерывистая дуга из отвалов породы объемом в 400 млн. кубометров протянулась на 30 километров, а пространства на предгорной равнине площадью 67 квадратных километров покрылись отходами обогатительного производства ("хвостохранилища").

С 40-х годов нынешнего столетия участились подземные толчки не превышающие 4 баллов в эпицентре которые не воспринимались как сигнал тревоги, хотя их связь с промышленными нагрузками на недра была очевидной. В 1989 году после взрыва на одном из рудников последовал сейсмический толчок, сила которого составила 7-8 баллов в подземных выработках и до 5-6 баллов в разных частях города Кировска. Сообщалось о значительных повреждениях подземных коммуникаций и механизмов, промышленных объектов и жилых зданий. Очаг землетрясения находился на небольшой глубине от поверхности земли, и радиус ощутимого воздействия сейсмических колебаний не превысил 10 километров.

Были зафиксированы здесь и другие техногенные землетрясения. Например - шести бальное в 1993 году.

Проблема прогноза силы и времени таких землетрясений в Хибинах столь же сложна, как и в других сейсмоопасных районах. В частности, остается неясным, почему ядерные взрывы внутри массива в 1972 и 1984 годах не привели к оживлению тектонических разломов, а заурядные промышленные взрывы сынициировали опасные толчки.

Землетрясения возникают и при добыче нефти и газа, порой с больших глубин. В результате образуются значительные по площади пустоты, что может привести к смещению даже сейсмически устойчивых геологических пластов. Такие пустые пространства рекомендуется заполнять водой, что в реальности не делается.

Причиной возникновения землетрясений могут быть подземные ядерные взрывы и промышленные взрывы.

Действие населения.

В случае возникновения землетрясения необходимо взять с собой документы, одежду, запас еды на 3 дня. Оповестить соседей. Уходя из дома (квартиры) отключить свет, воду, газ, выйти на улицу и подальше отойти от здания и линий электропередач. Находясь в помещении при первых толчках встать в дверной или оконный проемы.

Наводнения - это значительные затопления местности в результате подъема уровня воды в реке, озере, водохранилище, вызываемого различными причинами (весеннее снеготаяние, выпадение обильных ливневых и дождевых осадков, заторы льда на реках, прорыв плотин, завальных озер и ограждающих дамб, ветровой нагон воды и т. п.). Наводнения наносят огромный материальный ущерб и приводят к человеческим жертвам.

Непосредственный материальный ущерб от наводнений заключается в повреждении и разрушении жилых и производственных зданий, автомобильных и железных дорог, линий электропередач и связи, мелиоративных систем, гибели скота и урожая сельскохозяйственных культур, порче и уничтожении сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений и т. п.

В результате ливневых дождей, прошедших в Забайкалье в начале июля 1990 г., возникли небывалые в этих местах паводки. Снесено более 400 мостов. По данным областной чрезвычайной паводковой комиссии, народному хозяйству Читинской области нанесен ущерб в 400 млн. рублей. Тысячи людей остались без крова. Не обошлось и без человеческих жертв. В 1992 г. в Хакасии после сильного ливня ручей шириной в 1 м превратился в бурлящий поток. Размыты дороги, снесен мост, ...

Наводнения могут сопровождаться пожарами вследствие обрывов и короткого замыкания электрокабелей и проводов, а также разрывами водопроводных и канализационных труб, электрических, телевизионных и телеграфных кабелей, находящихся в земле, из-за последующей неравномерной осадки грунта.

Основное направление борьбы с наводнениями состоит в уменьшении максимального расхода воды в реке путем перераспределения стока во времени (посадка лесозащитных полос, распашка земли поперек склонов, сохранение прибрежных водо-охранительных полос растительности, террасирование склонов и т. д.).

Определенный эффект дает также устройство прудов, запаней и других емкостей в логах, балках и оврагах для перехвата талых и дождевых вод. Для средних и крупных рек единственное радикальное средство - это регулирование паводочного стока с помощью водохранилищ.

Кроме того, для защиты от наводнения широко применяется давно известный способ - устройство дамб. Для ликвидации опасности образования заторов производится спрямление, расчистка и углубление отдельных участков русла реки, а также разрушение льда взрывами за 10-15 дней до ее вскрытия. Наибольший эффект достигается при закладке зарядов под лед на глубину, в 2,5 раза превышающую его толщину. Тот же результат дает посыпание ледяного покрова молотым шлаком с добавлением соли (обычно за 15 - 25 дней до вскрытия реки).

Заторы льда при толщине его скоплений не более 3 - 4 м также ликвидируются с помощью речных ледоколов.

Оползни - это скользящие смещения масс горных пород вниз по склону, возникающие из-за нарушения равновесия, вызываемого различными причинами (подмывом пород водой, ослаблением их прочности вследствие выветривания или переувлажнения осадками и подземными водами, систематическими толчками, неразумной хозяйственной деятельностью человека и др.).

Оползни могут быть на всех склонах с крутизной 20° и более и в любое время года. Они различаются не только скоростью смещения пород (медленные, средние и быстрые), но и своими масштабами. Скорость медленных смещений пород составляет несколько десятков сантиметров в год, средних - несколько метров в час или в сутки и быстрых - десятки километров в час и более.

К быстрым смещениям относятся оползни-потоки, когда твердый материал смешивается с водой, а также снежные и снежно-каменные лавины. Следует подчеркнуть, что только быстрые оползни могут стать причиной катастроф с человеческими жертвами.

Объем пород, смещаемых при оползнях, находится в пределах от нескольких сот до многих миллионов и даже миллиардов кубометров.

Оползни могут разрушать населенные пункты, уничтожать сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, водохозяйственные сооружения, главным образом плотины. Кроме того, они могут перегородить долину, образовать завальное озеро и способствовать наводнениям. Таким образом, наносимый ими народнохозяйственный ущерб может быть значительным.

Например, в 1911 г. на Памире на территории нашей страны сильное землетрясение (М=7,4) вызвало гигантский оползень. Оползло около 2,5 млрд. м3 рыхлого материала. Был завален кишлак Усой с его 54 жителями. Оползень перегородил долину р. Мургаб и образовал завальное озеро, которое затопило кишлак Сараз. Высота этой естественной плотины достигала 300 м, максимальная глубина озера - 284 м, протяженность - 53 км.

Наиболее действенной защитой от оползней является их предупреждение. Из комплекса предупредительных мероприятий следует отметить собирание и отведение поверхностных вод, искусственное преобразование рельефа (в зоне возможного отрыва земли уменьшают нагрузку на склоны), фиксацию склона с помощью свай и строительства подпорных стенок.

Помимо землетрясений вызываемых подземными работами формируются и оползни и снежные лавины.

Однако после того, как нагорные апатитовые карьеры стали размещать отвалы пустой породы на склонах гор, в Хибинах появились техногенные осыпи и каменные глетчеры, во много раз более крупные, чем их естественные аналоги.

На северном склоне этой горы отвальные породы, смешанные со снегом, формируют на дне древнего ледникового цирка техногенный снежно-каменный глетчер, который обладает вязкопластическим течением наподобие настоящего ледника. Потеря им устойчивости периодически приводит к внезапному выбросу массы обломков горных пород, сцементированных льдом и фирном. Со скоростью до 20 метров в секунду она преодолевает 3,5 километра пути по речной долине, уничтожая буровые вышки, постройки, лес.

Маркшейдерской службой ОАО «Апатит» установлено, что накануне обрушения скорость скольжения отвалов составляет не менее 0,5 метра в сутки, доходя до 12 метров. Если при этом отвал продолжают отсыпать, то его обрушение неизбежно. Данный способ наблюдения является надежным прогностическим критерием.

Другое происхождение имеют обвалы подработанных пород, когда в результате самообрушения под влиянием подземных горных работ на поверхности формируются отвесные скальные стены, расколотые трещинами.

Снежные лавины также относятся к оползням и возникают так же, как и другие оползневые смещения. Силы сцепления снега переходят определенную границу, и гравитация вызывает смещение снежных масс по склону. Снежная лавина представляет собой смесь кристалликов снега и воздуха. Крупные лавины возникают на склонах 25 - 60°. Гладкие травянистые склоны являются наиболее лавиноопасными. Кустарники, большие камни и другие препятствия сдерживают возникновение лавин. В лесу лавины образуются очень редко.

Снежные лавины наносят огромный материальный ущерб и сопровождаются гибелью людей. Так, 13 июля 1990 г. на пике Ленина на Памире в результате землетрясения и схода со склона большой снежной лавины был снесен лагерь альпинистов, располагавшийся на высоте 5300 м. Погибло 40 человек. В феврале 1999 г. в курортном г. Гальтер (Австрия), считавшимся самым безопасным местом, после многодневного снегопада произошли сходы нескольких лавин. Погибло 37 человек. Из зоны катастрофы эвакуировано более 3000 человек. Провели эвакуацию и из соседнего городка во избежания повторения трагедии.

Снежные лавины являются в Хибинах наиболее опасным явлением природы. С 1930 года в результате действия лавин погибло 160 человек и около 500 получило травмы разной степени тяжести. Кроме того, они разрушили немало жилых домов, производственных построек и оборудования, линий электроснабжения, а также поездов и автомобилей.

За долгие годы в Кировске укоренилось мнение, что лавины - неизбежное зло исключительно природного происхождения. Детальный же анализ убеждает в том, что почти все жертвы связаны либо с неосторожностью людей, либо с той или иной формой воздействия человека на залегающий на горных склонах снежный покров. Так, в трех наиболее крупных катастрофах лавины сошли в результате: сотрясения тяжело груженного железнодорожного состава (1935 год), звуковых колебаний при ведении горных работ (1938), профилактического минометного обстрела (1960).

На основе обобщения большого статистического материала удалось установить прямую зависимость между интенсивностью движения поездов и частотой падения лавин на железнодорожное полотно, между уровнем промышленного сейсмофона в местах добычи руды и количеством и массой лавин. Например, в лавинных очагах долины реки Лопарской за период 1968-1987 годов по сравнению с предыдущим 20-летием общее количество лавин увеличилось в три раза, причем техногенных - в пять раз, при неизменном суммарном их объеме и практически одинаковых метеопараметрах.

Защита от лавин может быть пассивной и активной. При пассивной защите избегают использования лавиноопасных склонов или ставят на них заградительные щиты. При активной защите производят обстрел лавиноопасных склонов, вызывая сход небольших неопасных лавин и препятствуя таким образом накоплению критических масс снега.

Сели - это паводки с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (от 10-15 до 75% объема потока), возникающие в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванные, как правило, ливневыми осадками, реже интенсивным таянием снегов, а также прорывом моренных и завальных озер, обвалом, оползнем, землетрясением.

Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории бывшего СССР. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них более половины приходится на Среднюю Азию и Казахстан.

По составу переносимого твердого материала селевые потоки могут быть грязевыми (смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней, объемный вес =1,5--2 т/м3), грязекаменными (смесь воды, гальки, гравия, небольших камней, =2,1--2,5 т/м3) и водо-каменные (смесь воды с преимущественно крупными камнями, =1,1--1,5 т/м3).

Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы. Так, в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе - преимущественно грязекаменные, в Средней Азии - грязевые потоки.

Скорость течения селевого потока обычно составляет 2,5 - 4,0 м/с, но при прорыве заторов она может достигать 8 - 10 м/с и более.

Последствия селей бывают катастрофическими. Так, 8 июля 1921 г. в 21 ч на г. Алма-Ату со стороны гор, из ущелья Медео, обрушилась масса земли, ила, камней, снега, песка, подгоняемая могучим потоком воды. Этим потоком были снесены находившиеся у подножия гор дачные строения вместе с людьми, животными и фруктовыми садами. Страшный поток ворвался в город, обратил улицы его в бушующие реки с крутыми берегами из разрушенных домов. Через минуту на город навалилась вторая волна разрушающая все, что не успела первая. Затем пришел 3, 4, 5 вал... И так до десятка, а по иным подсчетам до 80 селевых волн. Общий вес камней, принесенных ими в город, составлял более 3 млн. тон.

Ужас катастрофы усугублялся темнотой ночи. Слышались крики о помощи, которую почти невозможно было оказать. Дома срывались с фундаментов и вместе с людьми уносились бурным потоком.

К утру следующего дня стихия успокоилась. Погибло свыше 500 человек, сотни получили травмы и увечья. Снесено 65 жилых домов и 174 построек.

Сель был вызван сильнейшими ливнями в верхней части бассейна р. Малой Алмаатинки. Поток перерезал город 200-метровой полосой.

Страницы: 1, 2