Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей освітньо-кваліфікаційних рівнів «спеціаліст»,



Сторінка5/9
Дата конвертації03.04.2017
Розмір1.42 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Держава бере на себе наступні обов’язки:

  • добровільне відселення населення;

  • постійний дозиметричний контроль;

  • щорічна медична диспансеризація;

  • забезпечення медичними препаратами;

  • забезпечення чистими продуктами і водою;

  • надання пільг згідно до даного закону.

ЛЕКЦІЯ 4. ТЕМА4. ОЦІНКА ІНЖЕНЕРНОЇ ОБСТАНОВКИ ТА ЕКОНОМІЧНИХ НАСЛІДКІВ В УМОВАХ НС ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРУ
ВСТУП

Природні НС є результатом прояву стихійних сил природи, призводять до стихійного лиха.



Стихійне лихо - явище природи надзвичайного характеру, наслідком якого є порушення життєдіяльності людей, знищення матеріальних цінностей і загибелі людей.

В залежності від сфери прояву їх можна поділити на чотири групи:



  • літосферні (землетруси, зсуви);

  • гідросфері (повені, цунамі);

  • атмосферні (бурі, урагани, смерчі);

  • космічні (астероїди, метеорити, космічні випромінювання).

Антропогенний вплив розповсюджується і на прояв природних небезпек. Порушення рівноваги в природі в результаті діяльності людини призводить до підсилення небезпечних подій. Так, біля 80% зсувів пов'язані з діяльністю людини. В результаті вирубування лісу зростає активність селів, збільшується збиток від повені. Це наочно підтвердила катастрофічна повінь у Закарпатті у листопаді 1998 року.

За наявними оцінками, число небезпечних природних подій на Землі з бігом часу не росте або майже не росте, але людські жертви і матеріальні збитки збільшуються. Щорічно ймовірність загибелі жителя планети від природних небезпек орієнтовано становить 10-4, тобто на кожні 100 тисяч жителів гине 1 людина.

Таким чином запобігання виникненню НС природного характеру, зниження їх наслідків і ефективний захист людей від природних небезпек є актуальною проблемою. Рішення цієї проблеми можливо здійснювати шляхом виконання заходів наведених в «Структурно-функціональній моделі мінімізації матеріальних та людських втрат в умовах НС природного характеру» (Додаток 3.). Передумовою цьому є глибоке вивчення причин і механізмів прояву природних небезпек,що дозволяє передбачити їх, прогнозувати наслідки і проваджувати як активні (будівництво інженерних споруд і та ін.), так і пасивні заходи щодо захисту життєдіяльності в районах лиха.


  1. ОСЕРЕДКИ УРАЖЕННЯ ПІД ЧАС ЗЕМЛЕТРУСІВ


Землетрус - підземні поштовхи і коливання земної поверхні. Вони бувають тектонічні, вулканічні, обвальні, при падінні метеоритів та ін. найчастіше відбуваються тектонічні землетруси, які пов'язані з горотворними процесами і розривами земної кори, в результаті чого утворюється енергія величезної сили.

Щорічно на Землі відбувається більше 100 тис. тектонічних землетрусів, але не всі вони небезпечні. До десятка землетрусів на рік мають катастрофічний характер з утворенням складних осередків ураження. За декілька секунд руйнуються і затоплюються міста, руйнуються і деформуються будинки і споруди, комунально-енергетичні мережі, виникають пожежі, люди опиняються під завалами.



Основний уражаючий фактор землетрусу - сейсмічна хвиля (пружні коливання земної кори).

Об'єм у товщі Землі, що є джерелом землетрусу) називається гіпоцентром (гіпо - глибоко. Прямо над ним на поверхні землі знаходиться епіцентр (епі - мілко), навколо якого знаходиться область, що зазнає найсильніші поштовхи. Від гіпоцентру по твердому тілу землі розходяться пружні хвилі: поздовжні та поперечні.



Основні параметри землетрусу, що характеризують силу і характер землетрусу є: магнитуда, глибина гіпоцентру, сила землетрусу (інтенсивність енергії на земній поверхні).

Магнитуда (М) - це міра оцінки загальної енергії землетрусу. Вимірюється за шкалою Ріхтера (в межах від 0 до 9 балів), на якій кожна наступна одиниця відповідає (40-50) - кратному збільшенню енергії коливань (верхня межа відповідає самому катастрофічному землетрусу). Запропонована американським вченим Ч. Ріхтером у 1935р. магнитуда являє собою десятичний логарифм максимальної амплітуди зміщення земної кори (Амах) по сейсмографу (в мікронах) на відстані 100 км від епіцентру землетрусу:

М = l g ( λ max )

Сейсмічна енергія (Е) пов'язана з магнитудою співвідношенням:



lgE = 4 + 1.6M

Звідки: Е=10 ( 4+ 1.6 M) ,(Дж)


Глибина гіпоцентру землетрусу - положення центра осередку (гіпоцентру) відносно поверхні Землі. Може бути, в межах від 0 до 700км. Чим більше глибина, тим на більшу відстань розповсюджуються сейсмічні хвилі.

Сила землетрусу (інтенсивність енергії) - енергія коливань на поверхні землі. Вимірюється за міжнародною шкалою МSК-64 в балах від 1 до 12.

Землетрус силою: 1 бал - непомітний, 2 - дуже слабкий, 3 - слабкий, 4 - помірний, 5 - досить сильний, 6 - сильний, 7 - дуже сильний, 8 - руйнівний, 9 - спустошуючий, 10 - знищуючий, 11 - катастрофічний, 12 - сильно катастрофічний.

Осередки ураження при землетрусах утворюються при силі V балів і більше. В залежності від сили землетрусу по ступеню руйнування в осередку умовно можна виділити 4 зони: слабких, середніх, сильних і повних руйнувань.



Наведені в таблиці 4.1. співвідношення наслідків землетрусів і інших стихійних лих з наслідками вибухів в залежності від надмірного тиску ΔРф дозволяє, по аналогії прогнозувати можливу обстановку і вести роботи по підвищенню стійкості будинків і споруд, організації захисту людей і рятувальних робіт, підвищенню безпеки життєдіяльності в умовах НС, використовуючи табличні дані для ударної хвилі.

Таблиця 4.1.

Характеристика зон руйнувань в осередку ураження під час аварій і стихійних лих

Зони руйнувань

Сила землетрусу, бали.

Бурі, урагани, смерчі

Надмірний тиск при вибухах ΔРф, кПа

Збитки (% виходу з ладу обладнання)

сила вітру

Швидкість вітру, м/с.


Слабких



У-УІ


9


18-22


10-20


10-30


Середніх



УІІ-УПІ


11


22-30


20-30


30-50


Сильних



УІИ-Х


12-13


30-50


30-50


50-90


Повних



Х-ХП


13-17


>50


>50


90-100







Розрахунок осередку ураження при землетрусах
При землетрусах утворюються поздовжні, поперечні і поверхневі хвилі, що розповсюджуються від гіпоцентру. Поздовжні сейсмічні хвилі мають найбільшу швидкість (6-8 км/с) і відчуваються на поверхні землі в першу чергу. Поперечні хвилі здійснюють коливання у напрямку перпендикулярному до поздовжніх і мають швидкість в 2-3 рази меншу. Поздовжні і поперечні хвилі викликають руйнування на середніх відстанях від епіцентру. Поверхневі хвилі визначають руйнуючі дії в дальній зоні від епіцентру. Швидкість розповсюдження поверхневих хвиль 1-1,2 км/с.

Інтенсивність (сила) землетрусу на поверхні землі (І), що характеризує ступінь руйнування, залежить від глибини осередку Ь, магнитуди М, складу ґрунту і визначається за формулами:

В епіцентрі:

І0 = 1,5М - 3,5 l g h +З,балів
На відстані:

де h- глибина гіпоцентру, км;

R - відстань до епіцентру, км;

М - магнитуда, в балах за шкалою Ріхтера (0-9) балів.

Енергія землетрусу визначається за формулою:


Е=10 ( 4+ 1.6 M)Дж

Проявлення наслідків землетрусу поділяється на дві фази:



Перша фаза - час прибуття поздовжніх, коли відчуваються поштовхи і будинки одержують незначні руйнування. Час прибуття першої фази визначається за формулою:

(с),

де Vпозд - швидкість поздовжніх хвиль (для осадових порід Vпозд=6,1 км/с);

R - відстань до епіцентру, км;

h - глибина гіпоцентру, км.



Друга фаза - час приходу поверхневих сейсмічних хвиль. Друга фаза головна, вона визначає ступінь руйнування об'єкту і час її прибуття визначається за формулою:

де Vпов - швидкість поверхневих хвиль (для піщаних ґрунтів Vпов =1,2 км/с, глини - 1 км/с, насипного ґрунту - 0,35 км/с).

Інтервал між 1 і 2 фазами складає 30 - 60 с, що дозволяє провести екстрені заходи захисту.

Заходи щодо захисту від наслідків землетрусів поділяються на попередні і дії під час землетрусу.



Попередні заходи захисту від землетрусів:

  • Сейсмостійке будівництво;

  • Нейтралізація джерел підвищеної небезпеки;

  • Підготовка служб рятування і ліквідації наслідків землетрусу;

  • Наявність в кожному будинку запасів продуктів, води на 3 -5 доби, аптечок;

  • Навчання населення правилам поведінки під час землетрусів.

З початком землетрусу люди, які знаходяться в будинках до 2-го поверху, повинні терміново покинути приміщення і вийти на відкрите місце (за 25-30 с). В разі неможливості покинути будинок стати в прорізі дверей або капітальних внутрішніх стін. Вимкнути світло, газ, воду. Після припинення підземних поштовхів покинути приміщення (ліфтом користуватись заборонено). Знаходячись на вулиці, відійти подалі від будинків і споруд, стовпів і ліній електропередач. Знаходячись в автомобілі, негайно зупинитись у .небезпечному місті та перечекати поштовхи.


  1. ПОВЕНІ ТА ЇХ НАСЛІДКИ


Повінь - тимчасове затоплення суші водою в результаті розливу річок вище звичайного горизонту внаслідок танення снігів, зливних дощів, льодових заторів або обвалу, руйнування дамб і гребель та інше. В приморських районах затоплення може бути під впливом гравітаційних хвиль підводного землетрусу - цунамі (в перекладі з японського – «велика хвиля в гавані»).

За кількістю людських жертв і матеріальних збитків, що припадають на одиницю площі, повені займають друге місце після землетрусів.



Уражаючим фактором повені є руйнуюча дія мас води.

Основними параметрами повені є: глибина затоплення, ширина території, що затоплюється, максимальна швидкість потоку води, тривалість затоплення. Параметри повені визначаються за формулами:

а) глибина затоплення (hЗ), м



h3 = h-hм, M,

де h - висота підйому води,м;

hM - висота місця об'єкту, м.

б) ширина території, що затоплюється Ш,м



,

де α - кут нахилу берегової смуги, град.

в) максимальна швидкість потоку води (Vmax), М/с:
.

де h - висота підйому води, м;

h0 - глибина річки в звичайних умовах, м;

V0- швидкість течії води в річці в звичайних умовах, м/с

При великій швидкості прибуття води руйнуюча дія потоку визначається величиною швидкісного натиску ΔРШВ- динамічним навантаженням потоку води, кПа

де ρв - густина води, г/см ;

V - швидкість потоку води, м/с.

Уражаюча дія хвилі затоплення визначається її швидкістю (швидкістю потоку) Vз і висотою хвилі h3.

Наприклад, цегляні житлові будинки одержують слабкі руйнування при Vз=1,5м/с і h3=2,5 м; середні (2,5м/с, 4м) і сильні (3м/с, 6м).

При руйнуванні греблі гідротехнічної споруди в перший момент ураження викликають динамічні навантаження, які створюються хвилею прориву, що залежать від висоти хвилі, швидкості руху хвилі і інших чинників, наведено в таблиці 4.2.



Таблиця 4.2.

Класифікація повеней за причинами виникнення


Найменування повеней

Причини виникнення

Висота підйому води

Тривалість

Повідь

Весняне танення снігу

2-3 м на малих, 15-20 м на великих ріках

До 15-20 діб на малих, 2-3 міс. на великих.

Паводкові

Дощі, зимові відлиги

Декілька метрів

До 15-20 діб на малих, гірські річки - декілька діб.

Зливневі

Інтенсивні короткочасні зливи

До 20-30

Декілька діб

Запірні

Осінньо-зимове скупчення шури

3-4, рідко 8 м

До 4-5 діб

Селеві

Змиття з гірських схилів пухкого ґрунту

Від 2-4 до 80-100 м

До декількох годин

Нагонні

Нагонні води в гирло річок при приливах, сильних вітрах

Від 2-3 м до 10-12 м

До 18-20 діб

Завальні

Перекриття річок обвалом, зсувами

Від декількох десятків до сотень метрів

Декілька годин до прориву завалу

Аварії на ГЕС

Зруйнування греблі

Десятки метрів

Декілька днів

Ступені руйнування будинків і споруд в залежності від глибини затоплення (висоти хвилі) h3м і максимальної швидкості потоку води Vмах м/с наведені в таблиці 4.3.



Таблиця 4.3.

Наслідки дії води при руйнуванні греблі








Слабкі

Середні

Сильні







h3, м

Vmax, м/с

h3, м

Vmax, м/с

h3, м

Vmax, м/с

1

Дерев'яні будинки (1-2 поверхи)

1

1

2,5

1,5

3,5

2

2

Цегляні малоповерхові


2

1

3

2

4

2,5

3

Цегляні середньо поверхові

2,5

1,5

4

2,5

6

3

4

Промислові з легким металевим каркасом

2

1,5

3,5

2

5

2,5

5

Промислові 3 важким металевим або залізобетонним каркасом

3

1,5

6




8

4

6

Бетонні і залізобетонні будинки антисейсмічної конструкції

4

1,5

9

3

12

4

При руйнуванні греблі тривалість хвилі прориву t З і висоту хвилі прориву hв на різній відстані від греблі можна визначити за співвідношеннями, які наведені в таблиці 4.4.



Таблиця 4.4.

Залежність параметрів хвилі прориву від ємності водосховища, ширини прориву

та відстані до греблі

Параметри хвилі прориву

Відстань до греблі, км




0

25

50

100

150

200

250

Висота хвилі прориву hв, м

0,25Н

0,2Н

0,15Н

0,075Н

0,05Н

0,03Н

0,02Н

Тривалість хвилі прориву

t З,год



т

1,7Т

2,6Т









Примітка до таблиці 4.4. Н - глибина води перед греблею, м; Т - час вивільнення водосховища, год, який визначається за формулою:
год

де W – обсяг водосховища, м3;



Вширина прориву, м;

N – максимальний витік води на 1м ширини прориву м2/см.

Залежить глибини води перед греблею Н і максимального витіку води на 1м ширини прориву м2/см наведено в таблиці 4.5.

1   2   3   4   5   6   7   8   9


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка