Характеристика ЧС природного характера 2

ЛЕКЦИЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА ЧС ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

НАВОДНЕНИЯ

Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей.

Затопление местности, не сопровождающе­еся материальным ущербом, считается  разливом реки, озера или водохранилища.

По повторяемости, площади распространения и среднегодовому материальному ущербу в масштабах нашей страны, наводнение занимает первое место среди стихийных бедствий. За последние 5 лет наводнения по повторяемости, площади распространения и суммарному ущербу составляют около 1/3 всех случаев ЧС.

СПРАВКА

1824 г. В Санкт-Петербурге во время наводнения было разрушено 3 тыс. домов, погибло 600 человек.

1970 г. В районе прибрежной полосы Бенгальского залива мощная нагонная волна, возникшая от урагана, накрыла густонаселённые острова. Погибло около 800 тыс. человек.
Возникла эпидемия холеры и брюшного тифа.

Рекомендуемые материалы

1976 г. В Пакистане от наводнения погиб 1 млн.  чел.

1953 г. В Голландии при прорыве дамбы погибло 18 тыс. чел.

Основной поражающий фактор наводнения - поток воды, высоких уровней, а при прорывах плотин и дамб - значительные скорости течения.

Вторичные поражающие факторы - пожары, оползни, обвалы, обрушение зданий и сооружений, заражение природной среды ядовитыми веществами, загрязнение питьевой воды.

Особенностью наводнений - их невозможно предотвратить,  можно, используя различные организационно-технические решения, только снизить возможный ущерб от них. Величина ущерба от наводнения в значительной мере зависит от степени заселенности и застройки городов и населенных пунктов. Поэтому наводнения представляют собой не только явления природы, но и явление социального порядка.

В зависимости от причин возникновения (выпадение осадков в виде дождя, таяние снега и льда, при заторах и зажорах льда на реках, цунами, тайфуны, опорожнение водохранилищ, связанные с разрушением гидротехнических сооружений), как правило, выделяют пять групп наводнений:

1-я группа - наводнения, связанные, в основном, с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Такие наводнения отличаются значительным и довольно длительным подъемом уровня воды в реке и называются, обычно, половодьем.

Наводнения, вызываемые весенними водами, можно прогнозировать за месяц и более до их начала в зависимости от высоты снежного покрова, запаса влаги в почве, сроков вскрытия рек, температуры воздуха в период половодья.

2-я группа - наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемами уровня воды и называются паводками.

На основе материалов, накопленных в результате многолетних наблюдений, определяют время наступления наводнений, происходящих в результате обильных ливней или интенсивного таяния ледников.

3-я группа - наводнения, вызываемые, в основном, большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при зажорах и заторах льда.

Затор - нагромождение льдин во время весеннего ледохода, вызывающий подъём уровня воды. Зажор - скопление рыхлого льда во время ледостава в сужениях и излучинах русла реки, вызывающий подъём уровня воды.

4-я группа - наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек.

Ветровой нагон - подъём уровня воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность, обычно происходящий в морских руслах крупных рек, а также на больших озёрах и водохранилищах. Главным условием возникновения нагона служит сильный и продолжительный ветер (25 м/с).

Примеры нагонных явлений в России.

Катастрофические нагонные наводнения в Петербурге (Ленинграде) в 1777, 1824, 1924, 1955 годах. Максимальный подъём воды в районе Горного института достигал 2 - 4 метров. В пределах дельты Северной Двины (г.Архангельск) - от 1,8 до 2 метров. В устье реки Енисей - от 1,5 до 2,1 метра; в устье реки Дон (г.Азов) - от 2,6 до 2,8 метра.

5-я группа - наводнения, создаваемые при прорыве или разрушении гидротехнических сооружений.

По размерам или масштабам и по наносимому ущербу наводнения, как правило, делятся на четыре группы:

— низкие (малые) наводнения, которые наблюдаются, в основном, на равнинных реках, повторяются примерно один раз в 5 - 10 лет, наносят незначительный материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни населения;

— высокие наводнения, сопровождающиеся значительным затоплением, охватывают сравнительно большие участки речных долин, повторяются - один раз в 20 - 25 лет и иногда существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения. В густонаселенных районах высокие наводнения приводят к частичной эвакуации населения;

— выдающиеся наводнения, охватывающие целые речные бассейны. Имеют повторяемость - один раз в 50 - 100 лет. Они парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный ущерб, приводят к массовой эвакуации населения и материальных ценностей;

— катастрофические наводнения, вызывающие затопления громадных территорий в пределах одной или нескольких речных систем, случаются раз в 100 - 200 лет. Такие наводнения приводят к громадным материальным убыткам и гибели людей.

Типы рек по условиям возникновения наводнений:

Первый - реки с максимальным стоком, вызываемым таянием снега на равнинах.

Второй - реки с максимальным стоком, возникающим при таянии горных снегов и ледников. Третий - реки с максимальным стоком, обусловленным выпадением интенсивных дождей.

Наиболее часто сильные ливневые наводнения происходят на Дальнем Востоке, а также в европейской части России. В таблице 1.27 - приведены данные о частоте затопления пойм некоторых рек. Дан­ные о катастрофических уровнях воды в реках по многолетним наблюдениям сведены в таблицу 1.28.

Четвёртый - реки с максимальным стоком, образующимся от совместного влияния снеготаяния и выпадения осадков.

Таблица 1.27

Частота затопления пойм равнинных рек (% числа лет наблюдения)

Таблица 1.28

Высокие уровни воды в реках, см (от отметки уровня межени*)

*) Межень - ежегодно повторяющееся сезонное стояние низких (меженных) уровней воды в реках. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю межень.

Для снижения материального ущерба и повышения безопасности населения проводится заблаговременное краткосрочное прогнозирование (не более чем за 12-15 дней) возможных последствий наводнения.

На основе данных возможной обстановки в зоне затопления должна быть создана группировка сил ликвидации последствий наводнения способная:

· провести разведку зоны затопления;

· провести спасение пострадавшего населения;

· организовать строительство пунктов посадки и высадки пострадавшего населения со всех видов транспорта;

· организовать восстановление автомобильных дорог и железнодорожных магистралей;

· организовать восстановление поврежденных и строительство (оборудование) новых мостов;

· организовать восстановление поврежденных и строительство новых защитных дамб;

· организовать восстановление коммунально-энергетических сетей и линий связи;

· организовать спасение и захоронение погибшего скота.

ЦУНАМИ

Волны цунами - это длинные морские волны, которые возника­ют вследствие землетрясений (90% случаев), деятельности вулка­нов и мощных подводных взрывов.

Цунами возникают лишь после тех землетрясений, которые свя­заны с быстрым образованием на дне океана сбросов, обвалов, оползней. Это смещение, действуя по принципу поршня, толкает воду, вызывая образование цунами.

Возникновение значительных цунами связано с землетрясения­ми, очаги которых расположены сравнительно неглубоко - на глу­бине не более 40-60 км.

На основе многолетних наблюдений получена следующая статистика:

- землетрясения с магнитудой М> 7,5 вызывают цунами почти всегда;

- при М = 7  - 7,2 - цунами возникают в 67% случаев;

- при М = 6,7 - 6,9 - цунами возникают в 17% случаев;

- при М = 5,8 - 6,2 - лишь в 14% случаев.

Образовавшись в каком-либо месте, цунами может пройти несколько тысяч километров, почти не уменьшаясь. Это связано с длиной волны цунами. Цунами имеют весьма большую длину, обычно превышающую 100 км. Скорость распространения цунами в океане зависит от глубины:

 и составляет - в океане 70 - 80 км/ч, а на побережье - до 20-40 км/ч.

Цунамиопасными регионами нашей страны являются Курильские ос­трова, Камчатка, Сахалин, побережье Тихого океана.

Вторичными последствиями разрушительного действия цунами могут быть пожары, возникающие в результате повреждений неф­техранилищ, пожароопасных предприятий, морских судов, повреж­дения электросетей. Разрушение химически- и радиационноопас­ных объектов, а также коммунальных систем может вызвать химические, радиационные и другие загрязнения, которые быстро распространяются на обширные территории за счет потоков воды.

Большой экономический ущерб несет вызванное цунами прекра­щение функционирования объектов сельского хозяйства, промыш­ленности, энергетики, транспорта, связи и т.д.

Сильные водяные потоки вызывают смыв почвы, размыв насы­пей дорог, оснований мостов. Вторичными последствиями могут быть оползни, обрушение склонов, гибель сельскохозяйственных угодий и природных ландшафтов, а также обрушение сооружений.

Вторичные последствия по размерам ущерба могут превосхо­дить прямые последствия цунами во много раз.

Наиболее тяжелые последствия во второй половине столетия име­ли Курильское (1952 г.), Чилийское (1960 г.) и Аляскинское (1964 г.) цунами.

СЕЛЬ

Сель (от арабского "сайль"– бурный поток) внезапно формирующийся в руслах горных рек грязекаменный поток, характеризующийся резким подъёмом уровня воды и высоким содержанием в ней твердого материала.

Он возникает в результате интенсивных и продолжительных ливней, бурного таяния ледников или снежного покрова, прорыв водоемов, землетря­сений, извержений вулканов и обрушения в русло реки большого количества рыхлого обломочного материала. Имея большую массу и скорость передвижения до 60 км/ч, сели разрушают сооружения, дороги и всё встречающееся на пути движения.

Несмотря на разнообразие причин, механизмы зарождения селей имеют много общего и могут быть сведены к трем главным типам: эрозионному, прорывному и об­вально-оползневому.

При эрозионном механизме зарождения идет насыщение водно­го потока обломочным материалом за счет смыва и размыва селевого бассейна и затем - формирование селевой волны в русле.

При прорывном механизме зарождения водяная волна за счет ин­тенсивного размыва и вовлечения в движение обломочных масс сразу превращается в селевую волну, но с изменчивой насыщенностью.

При обвально-оползневом механизме зарождения, когда про­исходит смыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно (насыщенность сразу практически максимальна).

Селевые потоки бывают: водно-каменными; водно-песчаными и водно-пылеватыми; грязевыми; грязекаменными; водно-снежно-каменными.

Водно-каменный сель - такой поток, в составе которого преоб­ладает крупнообломочный материал. Формируется, в основном, в зоне плотных пород.

Водно-песчаный - такой поток, в котором преобладает песча­ный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозема.

Грязевой сель близок к воднопылеватому. Формируется в райо­нах распространения пород преимущественно глинистого состава.

Грязекаменный сель характеризуется значительным содержани­ем в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их пре­обладанием над каменной составляющей потока.

Водно-снежно-каменный сель - переходная стадия между, соб­ственно, селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеформирующих грунтов, источников интенсивного обводнения грунтов, а также геологических форм, способствую­щих образованию достаточно крутых склонов и русел.

Источниками питания селей твердыми составляющими являются ледниковые морены с рыхлым заполнением, рыхлообломочный материал осыпей, оползней, обвалов, смывов, русловые завалы и загромождения, образованные предыдущими селями, древесно-растительный материал. Источниками питания селей водой явля­ются дожди и ливни, ледники и сезонный снежный покров, воды горных рек.

Наиболее часто образуются сели дождевого питания, основным условием формирования которых является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение (см. таблицу).

Условия формирования дождевых селей

Формирование селей происходит в селевых водосборах, наибо­лее распространенной формой которых является грушевидная с водо-сборочной воронкой и веером ложбинных и долинных русел, переходящих в основное русло. Селевой водосбор включает три основные зоны, в которых формируются и протекают селевые про­цессы:

- зона селеобразования (питания селей водой и твердой составля­ющей);

- зона транзита (движение селевого потока);

- зона разгрузки (массового отложения селевых выносов).

Площади селевых водосборов колеблются от 0,05 до несколь­ких десятков квадратных километров. Длина русел колеблется в пределах от 10-15 м (микросели) до нескольких десятков километ­ров, а их крутизна в транзитной зоне колеблется от 25°-30° (в верх­ней части) до 8°-15° (в нижней части). При меньших уклонах начи­нается процесс отложения селевой массы. Полностью движение селя прекращается при крутизне 2°-5°.

Результат воздействия селевого потока на различные объекты зависит от его основных параметров: плотности, скорости продви­жения, высоты, ширины, расхода, объема, продолжительности, размеров включения и вязкости.

Плотность селевого потока зависит от состава и содержания твердой составляющей. Обычно ее значение не менее 100 кг в од­ном кубическом метре воды, что при плотности породы 2,4-2,6 г/см³ приводит к плотности селевых потоков примерно 1,07-1,1 г/см³ . Как правило, плотность селевого потока колеблется в пределах 1,2-1,9 г/см³.

Скорость движения селевого потока в транзитных условиях (в зависимости от глубины потока, уклона русла и состава селе­вой массы) составляет от 2-3 до 7-8 м/с, а иногда и более. Макси­мальная скорость может превышать среднюю в 1,5-2 раза.

Высота селевого потока варьируется в значительных пределах и может составлять: для мощных и катастрофических селей -3-10 м, для маломощных - 1-2 м.

Ширина селевого потока зависит от ширины русла и в боль­шинстве горных бассейнов на транзитных участках колеблется от 3-5 м (узкие каньоны, горловины, глубоко врезанные русла неболь­ших бассейнов) до 50-100 м.

Максимальный расход селя колеблется от нескольких десятков до 1000-1500 м³/с.

Объем селевых отложений (объем рыхлообломочной породы в естественном залегании, вынесенный из селевого очага и русла) определяет зону воздействия селя. Как правило, суммарный объем селевого выноса определяет тип селя и его разрушительное дей­ствие на сооружение. Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности.

Продолжительность действия селей колеблется от десятков ми­нут до нескольких часов. Большинство зарегистрированных селей имели продолжительность действия 1-3 часа. Иногда сели могут проходить волнами по 10-30 минут с промежутками между ними до нескольких десятков минут.

Максимальные размеры крупнообломочных включений харак­теризуются размерами отдельных глыб и валунов скальных и по­лускальных пород и могут быть 3-4 м в поперечнике. Масса таких глыб может составлять до 300 т.

Вязкость связных селей колеблется от 3-4 пуаз [пз] (Единица дина­мической вязкости. 1пз=0,1 Н*с/м²=0,102 кт*с) до нескольких де­сятков, а иногда и сотен пуаз. При значительной вязкости сель на­поминает густой бетонный раствор. Вязкость при переходе от несвязного селя к связному примерно равна 2,5-4,0 пуаза.

Таким образом, основные параметры селевых потоков следует принимать в следующем диапазоне:

- плотность-(1,2-1,9)*10³кг/м³;

- вязкость   - 4-20 пуаз;

- скорость движения в транзитных условиях:

-для уклонов - 10°-27° - 2,5-7,5 м/с;

- максимально возможная - 14-16 м/с;

 - предельная крутизна прекращения движения - 2-5°;

- высота селевого потока: катастрофического - до 10м; мощного-3-5 м; среднего- 2,5 м; маломощного- 1,5 м;

- ширина потока на транзитных участках - 5-70 м;

- расход (диапазон)-30-800 м³/с, возможный максимум 2000 м³/с;

 - продолжительность - 0,5-3 ч;

- повторяемость -15-20 лет;

 - размер крупных включений - 3-4 м;

- масса включений - 200-300 т.

Меры, предпринимаемые для уменьшения потерь от схода селей.

Закрепляют поверхность земли посадками, расширяют растительный покров на горных склонах, устраивают противоселевые плотины, дамбы и другие защитные сооружения.

Для своевременного принятия мер, организации надежной защиты населе­ния первостепенное значение имеет четкая система оповещения и предупреж­дения. Времени в таких случаях очень мало, и население о грозящей опасности может узнать всего за десятки минут, реже за 1-2 ч и более. Главное - немедленно уйти из вероятной зоны затопления в более возвышенные места.

ОПОЛЗНИ

Оползни – скользящее смещение масс горных пород вниз по склону (>19⁰) под влиянием силы тяжести.

Они возникают на каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, под­мыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов. Причины, вызывающие оползни, условно можно разделить на две группы - естественные и искусственные (антропогенные).

К естественным причинам относятся: увеличение крутизны склонов; подмыв их оснований речными и морскими водами; сейсмические толч­ки.

Искусственными причинами являются: разрушение склонов дорож­ными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразум­ным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международ­ной статистике, до 80% современных оползней связано с деятельностью человека. Подавляющее большинство оползней (90%) происходит в го­рах на высоте от 1000 до 1700 м.

Оползни могут возникать на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Одна­ко на глинистых грунтах они случаются и при крутизне склона 5°-7°. Для этого достаточно избыточного увлажнения пород.

Сходят оползни в любое время года, но большей частью - в весенне-летний период.

Классифицируются оползни по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования.

По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные.

Крупными вызываются, как правило, естественными причина­ми и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина дос­тигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.

Средние и мелкомасштабные оползни имеют меньше размеры и характерны для антропогенных процессов.

Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площа­дью. В этом случае оползни подразделяются на грандиозные - 400 га и более, очень крупные - 200 - 400 га, крупные - 100-200 га, сред­ние - 50-100 га и очень мелкие - до 5 га.

По скорости движения оползни классифицируются на: исклю­чительно быстрые со скоростью движения 3 м/с, очень быстрые -0,3 м/мин, быстрые- 1,5 м/сут, умеренные - 1,5 м/мес., очень мед­ленные - 1,5 м/год, исключительно медленные - 0,06 м/год.

По активности оползни подразделяются на активные и неактив­ные. Главными факторами при этом являются породы склонов и наличие влаги. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. Например, очень влажные содержат такое количество воды, которое создает усло­вия для жидкого течения.

По механизму протекания оползни подразделяются на оползни: сдвига, выдавливания, вязкопластичные, гидродинамического вы­носа, внезапного разжижения. Часто имеются признаки комбини­рованного механизма.

По мощности процесса оползни делятся на: малые (до 10 км), средние (11-100 км), крупные (101-1000 км), очень крупные (свыше 1000 км вовлекаемой в процесс массы горных пород).

По месту образования оползни подразделяются на: горные, под­водные, смежные и оползни искусственных земляных сооружений (котло­ванов, каналов, отвалов пород).

Оползни наносят существенный ущерб экономике, угрожают движению транспорта, жилым домам и другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельско­хозяйственного оборота.

Нередко оползни приводят к человеческим жертвам. Так, 23 января 1984 года в результате Гиссарского землетрясения (Таджи­кистан) произошел оползень шириной 400 метров и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погребенными оказались 50 домов, погибли 207 человек.

В 1989 году оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Оказались поврежденными 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.

СНЕЖНЫЕ ЛАВИНЫ

Лавина (от латинского lavina - оползень) - снежный обвал мас­сы снега на горных склонах, пришедшей в интенсивное движение.

Снежные лавины представляют серьезную опасность. В результате их схода гибнут люди, разрушаются спортивные и санаторно-ку­рортные комплексы, железные и автомобильные дороги, линии электропередачи, объекты горнодобывающей промышленности и другие объекты экономики, блокируются целые районы, а также могут вызываться наводнения (в том числе прорывные) с объемом подпруженного водоема до нескольких миллионов кубометров воды. Высота прорывной волны в таких случаях может достигать 5-6 метров. Лавинная активность приводит к накоплению селево­го материала, так как вместе со снегом выносятся каменная масса, валуны и мягкий грунт.

Возникновение лавин возможно во всех горных районах, где устанавливается снежный покров. Возможность схода лавин обус­ловливается сочетанием лавинообразующих факторов, а также наличием склонов крутизной от 20 до 50° при толщине снежного покрова не менее 30-50 см. К лавинообразующим факторам отно­сятся:

-высота снежного покрова; - плотность снега; - интенсивность снегопада; - оседание снежного покрова; - температурный режим воздуха и снежного покрова; - метелевое распределение снежного покрова.

В отсутствии осадков сход лавин может быть следствием интен­сивного таяния снега под воздействием тепла, солнечной радиа­ции и процесса перекристаллизации, приводящих к разрушению снежной толщи (вплоть до образования мелкодисперсной снежной массы в глубине этой толщи) и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев.

Формирование лавин происходит в лавинном очаге, представ­ляющем собой участок склона и его подножия, в пределах которо­го движется лавина. Лавинный очаг принято характеризовать тре­мя зонами:

- зоной зарождения (лавиносбор);

- зоной транзита (лоток);

- зоной остановки (конус выноса) лавины (см. рис. 1.10).

Классификация лавин по природе их формирования представ­лена в таблице 1.19.

Таблица 1.19

Классификация снежных лавин

До 70% всех лавин обусловлены снегопадами. Эти лавины схо­дят во время снегопадов или в течение 1-2 суток после их прекра­щения.

По частоте схода (повторяемости) различают:

- систематические лавины (сходят каждый год или один раз в два года);

- спорадические лавины (сходят 1-2 раза в 100 лет и реже, место схода трудно определить).

а) План горного склона

б) Расчетные параметры

Рис. 1.10. Схема лавинного очага

(L_maх - дальность выброса лавины; В - ширина лавиносбора; b - ширина выброса; α₁- средний угол наклона площади лавиносбора; α₂ - средний угол наклона лотка; ΔН - превышение лавинного очага (разность максимальной и минимальной высот склона в пределах лавинного очага); L - длина лавиносбора; F - площадь лавиносбора)

Условия, способствующие образованию лавин, при различных превышениях лавинного очага приведены в табл. 1.20.

Таблица I.20

Характеристика лавиноопасных территорий при различных превышениях лавинного очага ΔН

Наиболее распространенные признаки лавинной опасности тер­риторий являются: резкие изменения погоды;  сильные снегопады и метели; дожди в горах; оттепели; наличие воды в снежном покрове; наличие горизонтов разрыхления в снежном покрове; появление пустот в снегу; скатывание со склонов снежных масс.

Таблица I 21

Количественная характеристика лавинной опасности территории в зависимости от ΔН, м

Таблица 1.22

Основные характеристики снежных лавин

* отношение лавиноактивной площади к суммарной.

** отношение поражаемой длины дна долины ко всей длине на данном участке.

Заносы и обледенения – одно из проявлений стихийных сил природы в зимний период. Они возникают в результате обильных снегопадов, которые могут продолжаться от нескольких часов до нескольких суток.

Резкие перепады температур при снегопадах приводят к покрытию различных поверхностей льдом или мокрым снегом. Обледенение особенно опасно для воздушных линий передач, антенно-мачтовых и других сооружений.

Град – атмосферные осадки, выпадающие в теплые времена года, в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, обычно вместе с ливневым дождём при грозе.

Гололёд – слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана.

БУРИ, УРАГАНЫ И СМЕРЧИ

Ураганы, бури, смерчи - метеорологические опасные явления, характеризующиеся высокими скоростями ветра.

Буря - ветер, скорость которого составляет 20 - 30 м/с (70 - 105 км/ч). Буря может наблюдаться при прохождении циклона или смерча. Различают беспыльные, песчаные и снежные бури. На море бурю называют штормом.

Ураган возникает, когда скорость ветра превышает 33 м/с (>120 км/ч), обладает большой кинетической энергией: ломает деревья, переворачивает автомобили, разрушает строения. Скоростной напор урагана обладает метательным действием.

Эти явления вы­зываются неравномерным распределением атмосферного давле­ния на поверхности земли и прохождением атмосферных фронтов, разделяющих воздушные массы с разными физическими свойства­ми. Они зарождаются вокруг мощных восходящих потоков тепло­го влажного воздуха (циклоны и тайфуны - над океанами), быстро вращаются против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке - в Южном, при этом смещаются вместе с окружа­ющей воздушной массой. По пути (в благоприятных условиях под­питки влагой) они могут усиливаться.

Циклон - это область пониженного давления. Погода при циклоне пасмурная с сильным ветром.

Антициклон - это область повышенного давления. Погода при этом малооблачная, сухая, со слабыми ветрами.

Основными признаками возникновения ураганов, бурь и смер­чей являются: усиление скорости ветра и резкое падение атмосфер­ного давления; ливневые дожди и штормовой нагон воды; бурное выпадение снега и грунтовой пыли.

Обычно ураганы формируются в тропических районах, затем, следуя в северные или южные широты Земли, медленно рас­сеиваются. Считается, что возникновение урагана связано с нали­чием области низкого давления, а его поддержание - с некоторым постоянным источником энергии, который представляет влажный воздух, поднимающийся над водной поверхностью. Тепло, выделяющее­ся при конденсации воды, питает ураганы энергией.

Для циклонов средних широт характерен диаметр порядка 1000 км, максимум 4000 км, существуют они до 3-4 недель, за кото­рые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5-7 тыс. км над сушей со скоростью обычно 30-40 км/ч, редко до 100 км/ч.

Важнейшими характеристиками ураганов и бурь, оп­ределяющими объемы возможных разрушений и потерь, являются скорость ветра, ширина зоны, охваченной ураганом, и продол­жительность его действия. Скоростной напор урагана, зависит от силы ветра у земной поверхности, измеряемой на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью. Скорость ветра при ураганах, бурях и штормах в районах европейской части РФ изменяется от 20 до 50 м/с. а на Дальнем Востоке достигает 60-90 м/с и более. Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в урагане - бо­лее 64 м/с, а в смерче -115 м/с. Фактором опас­ности являются также интенсивные осадки.

Разрушительная способность ветра выражается условными бал­лами и зависит от скорости:

0 баллов -18-32 м/с, слабые разрушения;

1 балл - 33-49 м/с, умеренные разрушения;

2 балла - 50-69 м/с, значительные разрушения;

3 балла - 70-92 м/с, сильные разрушения;

4 балла - 98-116 м/с, опустошительные разрушения.

Более подробные оценки скорости ветра содержит шкала адмирала Бо­форта, модифицированная для ураганов специалистами националь­ной службы погоды США. Эта шкала принята в 1963 г. Всемирной Метеорологической организацией. В таблице 1.23 ПРИЛОЖЕНИЯ 1 она приводится с некоторыми сокращениями второстепенных деталей и дополне­ниями о разрушительном потенциале.

Таблица

Степень разрушения зданий и сооружений при ураганах в зависимости от скоростного напора (м/с)

Для достижения высоких скоростей ветра необходимы особые местные условия, в частности для ураганов - прохождение над воз­вышенностями.

Энергия скорости ветра, т.е. скоростной напор q, пропорциона­лен произведению плотности атмосферного воздуха на квадрат скорости воздушного потока q = 0,5*p*V².

Согласно строительным нормам максимальное нормативное значение ветрового давление для территории России составляет q = 0,85 кПа, что при плотности воздуха р = 1,22 кг/м³ соответст­вует скорости ветра:

               (1.3)

Для сравнения приведем расчетные значения скоростного на­пора, использованные при проектировании атомных станций для района Карибского бассейна: для сооружений I категории -3,44 кПа, II и III -1,75 кПа и для открытых установок - 1,15 кПа.

Частотным анализом годового числа ураганов установлена воз­можность его описания распределением Пуассона:

f(x)=p*exp(-n)/x, (1.4)

где: f(x) - функция распределения; х - ежегодная частота; n - средняя ежегодная частота. Например, для всех урага­нов Атлантического побережья США р = 2.

Функция распределения вероятностей образования урагана мо­жет быть положена в основу прогноза риска возможных разруше­ний. Непосредственная опасность надвигающегося урагана может фиксироваться слежением за его перемещением радиолокаторами, а также спутниками, что позволяет определить направление дви­жения путем краткосрочного прогноза.

Действия населения при урагане

Получено сообщение о приближающемся урагане

1. Плотно закрыть двери, окна (ставни), чердачные люки; с крыш, лоджий и балконов убрать предметы, которые порывами ветра могут быть сброшены вниз.

2. Предметы, находящиеся во дворах надёжно закрепить, потушить огонь в печах.

3. Укрыться в заглублённом помещении или в естественном укрытии.

Шквальный ветер или ураган застал Вас на улице

1. Укрыться в ближайшем прочном здании, заглублённом помещении, естественном укрытии.

2. Так как ураган часто сопровождается грозой, нельзя укрываться под отдельно стоящими деревьями и подходить к опорам ЛЭП.

Очень часто ураганы сопровождаются ливнями, снегопадами, градом, возникновением пыльных и снежных бурь.

Ураган, проходя над морем или океаном, может сформировать мощные облака, которые являются источниками ливневых дождей.

Шквальные бури и смерчи (торнадо) - это вихри, возникающие в теплое время года, в основном на мощных атмосферных фрон­тах, но иногда и при особо интенсивной местной циркуляции.

Шквалы - горизонтальные вихри под краем наступающей по­лосы мощных кучево-дождевых облаков. Ширина шквала соответ­ствует ширине атмосферного фронта и достигает сотен километ­ров. Скорость движения воздуха в вихре складывается со скоростью движения фронта и местами достигает ураганной (до 60-80 м/с).

Их ширина - 2-5 км, длина пути - 20 - 700 км, длительность в каждой точке пути - 2-30 мин. Они сопровождаются мощными лив­нями и грозами. Шквалы и местные шквальные бури характерны для всех территорий, охватываемых циклонической деятельностью. Их повторяемость и сезонность зависят от некоторых характеристик сталкивающихся воздушных масс и весьма различны от места к месту.

В средних широтах ширина зоны действия урагана может дос­тигать нескольких тысяч километров. Продолжительность действия ураганного ветра может изменяться от 9 до 12 суток и более, а бурь и штормов - от нескольких часов до нескольких суток. Ветер при ураганах в наших широтах, в основном, направлен с запада на восток. Наиболее часто ураганы на территории Российской Феде­рации возникают в августе-сентябре.

Смерчи, называемые в Северной Америке "торнадо", - мощные сконцентрированные вихри с вертикальной осью вращения, по­рождаемые грозовыми облаками на высоте до 12-15 км.

Процесс образования смерча протекает иногда лишь за 20-30 минут и начинается с появления восходящей струи теплого влаж­ного воздуха, порождающей особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вок­руг восходящей струи. В какой-то момент завеса дождя закручива­ется в спираль в форме цилиндра или конуса, касающегося земли. Цилиндр (конус) стремится расшириться вследствие центробежной силы, что создает пониженное давление в трубке. Для поддержа­ния смерча требуются продолжение подачи влажного воздуха вверх (что облегчается пониженным давлением в трубе) и определенная плотность вращающейся стенки, состоящей из дождя и града. На­чальное условие - мощное грозовое облако и обильные осадки из него - обычно достигается при комбинировании тепловой конвек­ции и поднятия теплого воздуха подтекающим под него клином холодного. Поэтому 90% смерчей связаны с холодными фронтами, остальные - с экстремально сильной внутримассовой конвекцией. Среднее время существования смерча - 10-30 минут, а при наи­лучших условиях подпитки на пути до 1 часа - на Русской равнине, 5 часов - в Великобритании, 7,5 часов - в США. Смерчи движутся со скоростью атмосферного фронта, на котором они родились (в среднем 50-60 км/ч, редко более 150 км/ч), и проходят путь дли­ной до 50 км - на Русской равнине, 300 км - в Великобритании, 500 км - в США. Наивысшая зарегистрированная скорость ветра в смерче -115 м/с.

Средний диаметр смерча у земли - 200-400 м, на Русской равни­не - до 1 км. Высота смерча может достигать 800-1500 м. Площадь разрушений в среднем менее 1 км², макси­мум до 400 км².

Пыльные (песчаные) бури возникают в распаханных степных районах и сопровождаются переносом миллионов тонн почвы и песка на десятки и сотни километров. Пыльные бури отмечаются летом в сухое время года, иногда весной и в малоснежные зимы. Пыльные бури, сопровождаются ухудшением видимости, выдуванием верхнего слоя почвы вместе с семенами и молодыми растениями, засыпанием посевов и транспортных магистралей. На территории РФ пыльные бури могут возникать в районах юж­нее линии Саратов, Уфа, Оренбург, в предгорьях Алтая и в Хакассии.

Снежные бури характеризуются перемещением огромных масс снега и сравнительно небольшой полосой действия - от несколь­ких километров до 10-20 км. Они возникают на равнинной терри­тории РФ и в степной части Западной и Восточной Сибири.

В результате обильного выделения осадков, сопровождающих ураганный ветер, могут возникать затопления местности и снеж­ные заносы на большой территории. Кроме того, возможны разру­шения линии электроснабжения и связи. Разрушения зданий при ураганном ветре и перехлестывание про­водов ЛЭП способствуют возникновению и быстрому распростра­нению массовых пожаров.

На территории России ежегодно наблюдается до 100 ураганов, шквалов и смерчей (1995 г. - 53, 1996 г. - 98).

16 мая 1990 года территория Иркутской области подверглась действию ураганного ветра со скоростью более 30 м/с. При этом были разрушены и сожжены 723 жилых дома, 24 общественных здания, 4 крупных лесопромышленных объекта, повреждены 24 ЛЭП, схлестнулись провода на 31 ЛЭП, сгорело 255 деревянных опор ЛЭП и связи. Уничтожены зерновые на полях площадью 165 тыс. га. Погибло 27 человек и 296 голов крупного рогатого скота. Было эвакуировано около 700 человек населения г. Ангарска. Об­щий ущерб составил 150 млн. рублей.

Засуха - комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель.

Стихийные метеорологические и гидрометеорологические явления на территории Красноярского края имеют следующие особенности. Возникновение сильных ветров (более 20 м/с) связано с развитием циклонической деятельности воздушных масс и прохождением холодных фронтов. В течение года активность этих процессов отмечается в мае и ноябре. Наибольшее число дней (более 50 за год) с сильным ветром наблюдается в районе нижнего течения Енисея. До 40 дней в году сильные ветра возникают в юго-западной части Красноярского края. На остальной территории среднее годовое число дней с сильным ветром не превышает 20.

Период возникновения сильных метелей составляет около восьми месяцев (октябрь-май). Наибольшей активности метелевая деятельность достигает в ноябре-декабре, в северных районах – в январе, на среднесибирском плоскогорье – в марте. Непрерывная продолжительность одной метели на территории края в среднем составляет 3-9 часов, среднее отклонение изменяется в пределах 3-11 часов. Наиболее часто (50-90% случаев) наблюдаются метели с продолжительностью не более 6 часов. Особо опасные метели (продолжительность более 12 часов при скорости ветра 15 м/с и более) на большей части территории края наблюдались не чаще 1-2 раз в год. В северных районах они отмечаются значительно чаще.

            Интенсивные и продолжительные осадки на территории Красноярского края происходят в теплую половину года с неравномерным распределением по месяцам. Повторяемость числа случаев сильных дождей с интенсивностью более 35 мм/сут увеличивается от весны к лету, а к осени снова уменьшается. Осадки теплого периода, которые дают за сутки слой от 15 до 50 мм, выпадают на всей территории края. Пространственная изменчивость повторяемости этих осадков незначительна. Осадки интенсивностью более 50 мм/сут на территории края крайне редки. На севере и в центральной части региона они не отмечаются вообще, и лишь на юге территории - 1-2 дня с интенсивностью 50 мм/сут, а на отдельных станциях – 3-4 дня за последние 10 лет. Интенсивные и продолжительные осадки приносят ущерб сельскому хозяйству региона, затрудняют проведение строительных работ, ухудшают состояние автодорог и аэродромов, вызывают дождевые паводки и наводнения на реках, сели в горах, приводят к разрушению гидротехнических сооружений.

            Выпадение крупного града – довольно редкое событие, происходящее преимущественно в теплое время года и сопровождающееся ливневыми осадками, грозами, шквальными ветрами. Максимум числа дней выпадения града приходится на июнь. Размеры градин обычно не превышают 1 см, но иногда достигают 2-5 см в диаметре. В суточном ходе максимум случаев выпадения града приходится на вторую половину дня – между 15 и 18 часами. Продолжительность выпадения града в 80-90% случаев не превышает 10 мм.

            Снежные лавины представляют опасность для целого ряда автодорог края:

· автодорога "Курагино-Жаровское" между деревнями Бугуртак и Жербатиха с ежегодным сходом лавин, перекрывающих полотно дороги протяженностью 1,5 км;

· автодорога "Красноярск-Госграница" на участке 600-638 км с четырьмя лавиноопасными участками и сходом лавин всех типов с октября по май;

· автодороги в Норильско-Талнахском промышленном районе с восемью лавиноопасными участками.

Прогноз возможных природных  ЧС ПХ в России

"Синергические  бедствия" – когда  опасное природное явление может вызвать  серию  других процессов, вплоть  до техногенных аварий. Так, изменения  климата  вызывают перераспределение  осадков по  территории  России, увеличение  числа  и  силы  засух, возрастание  количества  ландшафтных пожаров, сезонные  перераспределения  речных  стоков, разрушение  зоны  вечной  мерзлоты  и т.д.

В  нынешнем  столетии  по  прогнозам  средняя  температура  нашей планеты повысится  на 1,2-3,5 градуса (с 70-х гг. за  счет  увеличения  объема  выброса  углеродистых  соединений  в  атмосферу). Для  России  это  приведет  к  растоплению почвенной  мерзлоты и  дополнительному  загрязнению  поверхностных  и  подземных  вод, и  далее  к проседанию грунтов, авариям  на нефте-  и газодобывающих  сооружениях, затоплениям  прибрежных  зон, усилению  штормовой  активности. Киотский протокол 1997г. по "парниковому эффекту" (главные  загрязнители – США (22,4%), Китай, Россия, Япония). Снижение  потребления нефти  и газа, переход  на  альтернативные  источники  энергии.

Общий  риск  смерти  от  воздействия  природной  среды – 3,0х10^-5 на  человека  в  год.

Наводнениям  в  стране  подвержены 746  городов, оползням и обвалам – 725, землетрясениям – 103, смерчам –500.

За  1963-1992гг. От ОПЯ  погибло  более 3  тыс.чел., пострадало  около 540 тыс.чел. Сумма экономического  ущерба 500-570 млрд. руб .(в  ценах 1990года).

Геофизические  опасные  явления

2001-2010гг. В  каждом  из  трех сейсмоопасных   районов (Камчатка, Курилы, Прибайкалье, Северный  Кавказ) может  произойти  по одному  разрушительному  землетрясению.

Метеорологическая  опасность

Снегопады (10-8 случаев  в  год). Кавказ, Ставрополье, Центральная  часть России, Среднее  и  Верхнее  Поволжье, Ленинградская область, Красноярский  край, Тюменская  область.

Смерчи (около 4  случаев  в  год - незначительно).

Шквалы – на  прежнем  уровне.

Лесные пожары – в целом  тенденция  роста.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Сила ветра по шкале Бофорта                                                                                                                                                                  

Таблица 1.23

Шкала Бофорта, модифицированная для ураганов специалистами националь­ной службы погоды США. Принята в 1963 г. Всемирной Метеорологической организацией.