Уровень 4 страница

В отличие от волны прорыва, наводнение и паводок оказывают более продолжительное действие, усугубляющее первоначальное разрушающее воздействие волны прорыва (паводка) (табл. 3.14).

Таблица 3.14 - Доля поврежденных объектов на затопленных площадях при крупных наводнениях (w ₃ =3...4 м/с),%

Объект	Часы
Затопление подвалов
Нарушение дорожного движения					95,
Разрушение уличных мостовых	-	-
Смыв деревянных домов	-
Разрушение кирпичных зданий	-	-
Прекращение электропитания
Прекращение телефонной связи
Повреждение систем газо- и теплоснабжения	-	-
Гибель урожая	-	-	-	-

Примечание. При w₃=1,5...2,5 м/с приведенные в таблице значения умножать на 0,6; при

w₃ =4,5...5,5 м/с - умножать на 1,4.

Объект А Б В H w H w H w Металлические мосты и путепроводы с пролетом 30...100 м           0,5 То же более 100 м   2,5       0,5 Железобетонные мосты       1,5   0,5 Деревянные мосты       1,5   0,5 Дороги с асфальтобетонным покрытием       1,5     Дороги с гравийным покрытием 2,5     1,5 0,5 0,5

Таблица 3.15 - Условия сильных (А), средних (Б) и слабых (В) разрушений транспортных сооружений в зависимости от глубины H, м, и скорости w, м/с, водного потока

Таблица 3.16 - Условия разрушения плотин и дамб при толщине слоя воды h, м, и длительности перелива t, ч

Объект	h	t
Плотины из местных материалов:
с защитным покрытием
с нормальным покрытием	2,5
Земляные дамбы:
с защитным покрытием
без покрытия	1,5

При определенных скоростях водного потока разрушаются транс­портные пути (табл. 3.15), плотины и дамбы (табл. 3.16).

3.5. Ураганы и смерчи

Циклоны, тайфуны (ураганы), смерчи (торнадо) являются ат­мосферными вихрями, представляющими значительную опасность для человека и его имущества. Как правило, они зарождаются вокруг мощных потоков восходящего теплого влажного воздуха, быстро вращаются по часовой стрелке в Северном и против часовой стрелки в Южном полушарии, смещаясь при этом вместе с окружающей воздушной массой. По пути при возможности подпитки влагой они могут усиливаться, но со временем теряют энергию и гаснут.

Ураганом (циклоном, тайфуном) называют атмосферные вихри больших размеров, движущиеся со скоростью до 120 км/ч, а в приземном слое - до 200 км/ч. Возникновение урагана обусловлено образованием области низкого давления вследствие притока теплого влажного воздуха. Тепло конденсирующейся влаги поднимающегося над водной поверхностью влажного воздуха является источником энергии урагана, достигающей 4-10¹⁶Дж. Для циклонов средних широт характерен диаметр порядка 1000 км, существуют они 3...4 недели, за которые проходят расстояния до 10 тыс. км, в том числе до 5...7 тыс. км на суше со скоростью 30...40 км/ч.

Смерчи (торнадо) представляют собой вертикальные вихри, спускающиеся от нижней границы облаков. Процесс образования смерча начинается с появления восходящей струи теплого влажного воздуха, поражающего особо крупное и высокое грозовое облако. Из него начинается выпадение дождя и града в кольце вокруг восходящей струи. Завеса дождя закручивается в спираль в виде цилиндра или конуса, касающегося земли. Расширение конуса вследствие центробежных сил приводит к созданию пони­женного давления в трубке и перепаду давлений между периферийной и центральной частями, достигающему 8 кПа.

Необходимым условием образования смерча в 90% случаев является наличие холодного фронта и интенсивного конвективного движения вверх теплого воздуха.

Среднее время существования смерча - 10...30 мин, а при наилучших условиях подпитки по пути - до 1 ч на европейской части России, до 7,5 ч в США. Скорость движения смерча соответствует скорости атмосферного фронта (в среднем 50...60 км/ч, редко более 150 км/ч). Путь, проходимый смерчем, в среднем 10...30 км, но может достигать 50 км на европейской части России (до 500 км в США).

Средний диаметр смерча у земли - 200...400 м, на Русской равнине - до 1 км. Площадь разрушений в среднем не менее 1 км², максимальная до 400

2 10

км. Энергия смерчей достигает 4-10 Дж.

Разрушительное действие атмосферных вихрей определяется их

кинетической энергией E_кин = DP = 0,5pw, причем согласно строительным нормам для территории России DP = 0,85 кПа, что при плотности воздуха p _в = 1,22 кг/м3 соответствует допустимой скорости w_don = 37,3 м/с.

Различают четыре степени разрушения зданий и сооружений (слабая, средняя, сильная и полная), характеристики первых трех приведены в табл. 3.17.

Здания, сооружения и оборудование Степень разрушения слабая средняя сильная Производственные и администра­тивные здания Разрушение наименее прочных конструкций зданий и сооружений: заполнений дверных и оконных проемов; небольшие трещины в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых Разрушение пе­регородок, кровли, части оборудования; большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб, разрушение оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах Значительные деформации несущих конструкций; сквозные трещины и проломы в стенах, обрушения частей стен и перекры­тий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей

Таблица 3.17 - Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений

В зависимости от степени разрушения зданий в соответствии с табл. 3.18 определяются потери населения.

Здания, сооружения и оборудование	Степень разрушения
слабая	средняя	сильная
	трубах или падение их отдельных частей
Технологическое оборудование	Повреждение и деформация отдельных деталей, электропроводки, приборов автоматики	Повреждение шестерен и передаточных механизмов, обрыв маховиков и рычагов управления, разрыв приводных ремней	Смещение с фундаментов и деформация станин, трещины в деталях, изгиб валов и осей
Подъемно-транспортные механизмы, крановое оборудование	Частичное разрушение и деформация обшивки, повреждение стекол и приборов-	Повреждение наружного оборудования, разрыв трубопроводов систем питания, смазки и охлаждения	Опрокидывание, срыв отдельных, частей, общая деформация рамы
Газгольдеры, резервуары для нефтепродуктов и сжиженных газов	Небольшие вмятины, деформация трубопроводов, повреждение запорной арматуры	Смещение на опорах, деформация оболочек, подводящих трубопроводов, повреждение запорной арматуры	Срыв с опор, опрокидывание, разрушение оболочек, обрыв трубопроводов и запорной арматуры
Трубопроводы	Повреждения стыковых соединений, частичное повреждение КИП	Разрывы стыковых соединений, повреждения КИП и запорной арматуры, переломы труб на вводах в отдельных местах	Переломы труб на вводах. Разрыв и деформация труб. Сильные повреждения арматуры

Для оценки возможных последствий ураганов и смерчей должна быть известна характеристика застройки, содержащая данные по назначению, этажности зданий и сооружений, а также материалу стен, перекрытий и покрытий. При выборе типа наземного здания используется следующая классификация зданий по этажности:

малоэтажные (до 4 этажей);

многоэтажные (от 5 до 8 этажей);

повышенной этажности (от 9 до 25 этажей);

Потери Степень разрушения зданий слабая средняя сильная полная Общие 0,05 0,30 0,60 1,00 Безвозвратные 0,00 0,08 0,15 0,60 Санитарные 0,05 0,22 0,45 0,40

Таблица 3.18 - Вероятность потерь населения (доли) в разрушенных зданиях при ураганах

высотные (более 25 этажей).

Тип конструктивного решения зданий, Степень разрушения сооружений и оборудования слабая средняя сильная полная Промышленные здания с легким металлическим 25...30 30...50 50...70 > 70 каркасом и здания бескаркасной конструкции Кирпичные здания:         малоэтажные 20...25 25...40 40...60 > 60 многоэтажные 20...25 25...35 35...50 > 50 Административные многоэтажные здания и         здания с металлическим и железобетонным 20...35 35...50 50...60 > 60 каркасом         Крупнопанельные жилые здания 20...30 30...40 40...50 > 50 Складские кирпичные здания 25...30 30...45 45...55 > 55 Легкие склады-навесы с металлическим каркасом 15...20 20...45 45...60 > 60 и шиферной кровлей Склады-навесы из железобетонных элементов 25...35 35...55 55...70 > 70 Трансформаторные подстанции закрытого типа 35...45 45...70 70...100 > 100 Водонапорные башни:         кирпичные 30...35 35...55 55...85 > 85 стальные 30...35 35...55 55...85 > 85 Резервуары:         наземные металлические 30...40 40...55 55...70 >70 частично заглубленные 35...45 45...65 65...85 >85 Газгольдеры 30...35 35...45 45...55 >55 Градирни:         прямоугольные вентиляторные с 15...20 20...30 30...40 >40 железобетонным или стальным каркасом цилиндрические вентиляторные из монолитного 20...25 25...35 35...45 >45 или сборного железобетона Насосные станции:         наземные кирпичные 25...30 30...40 40...50 >50 наземные железобетонные 25...35 35...45 45...55 >55 полузаглубленные железобетонные 35...40 40...50 50...65 >65 Ректификационные колонны 25...30 30...40 40...55 >55 Открытое распределительное 20...25 25...35 35...55 >55 устройство         Крановое оборудование 35...40 40...55 55...65 >65 Подъемно-транспортное оборудование 35...40 40...50 50...60 >60 Контрольно-измерительные приборы 20...25 25...35 35...45 >45 Трубопроводы:         наземные 35...45 45...60 60...80 >80 на металлических или железобетонных эстакадах 35...40 40...55 55...65 >65 Кабельные наземные линии 25...30 30...40 40...50 >50- Воздушные линии низкого напряжения 25...30 30...45 45...60 >60 Кабельные наземные линии связи 20...25 25...35 35...50 >50

Таблица 3.19 - Зависимость степени разрушения зданий и сооружений от скорости ветра, м/с

Степень разрушения зданий и сооружений зависит от скорости ветра, этажности сооружений, места их расположения (табл. 3.19).

В результате проведенной оценки могут быть получены следующие данные:

количество зданий и сооружений, получивших определенные степени разрушения;

качественное описание разрушений зданий и сооружений; потери населения в результате разрушения зданий.

3.6. Природные пожары

Весьма распространенным стихийным бедствием являются лесные, степные и торфяные пожары.

Лесные пожары представляют собой неуправляемое горение растительности, распространившееся по территории леса. Различают низовые и верховые пожары. По скорости распространения пожары разделяются на три категории: сильные (>100 м/мин), средней силы (3...100 м/мин) и слабые (<3 м/мин).

Низовым называют лесной пожар, распространяющийся по почвенному покрову. Низовой пожар бывает двух видов: беглый и устойчивый.

Беглым низовым называется пожар, при котором горят почвенные покровы, опавшие листья и хвоя. Горение почвенного покрова продолжается достаточно короткое время, в течение которого обгорают корни деревьев, кора, хвойный подлесок.

Устойчивый низовой пожар - это пожар, при котором после сгорания покрова горят подстилка, пни, валежник. Для низовых пожаров характерна вытянутая форма с неровной кромкой, наличием фронта, тыла и флангов. Цвет дыма при низовом пожаре - светло-серый.

Развитие низовых пожаров во многом зависит от характера лесного массива. Низовые пожары на вырубках распространяются с большей скоростью, нежели под пологом древостоя. В изреженных молодняках скорость распространения огня при ветре, как правило, значительно выше, чем в сомкнутых. Фронт низового пожара распространяется при сильном ветре со скоростью до 1 м/ч, высота пламени достигает 1,5...2 м.

Скорость распространения фронта w₍p_p, флангов м>ф_л и тыла w_mvuia,

м/мин, низового пожара различна и может быть ориентировочно определена по следующим соотношениям: фронт и тыл пожара

w 1 = w = \ W(\ + kw)

фр тыла \ 0 ^v,vв)

фланги пожара

(\²

w

Vwe+ C

1 + ^в

(3.15)

м>ф_л = ^w0 + ^kw_e ^{, (3.16)}

где w₀ - скорость распространения пожара на равнине в безветренную погоду, для ориентировочных расчетов равная 0,4 м/мин;

k - коэффициент, учитывающий раздувающее влияние пламени;

w_e - скорость ветра, м/мин;

C - коэффициент, учитывающий удельную теплоемкость горючих материалов.

Значения k и C приведены в табл. 3.20.

Таблица 3.20 - Значения параметров k и C в зависимости от типа и влажности горючих материалов

Тип горючего материала	Параметр	Влажность,%
до 30	до 50	более 50
Сухая трава и опавшие листья и хвоя	k	0,45	0,27	0,16
C	3,50	3,30	3,00
Зеленые мхи	k	0,20	0,10	0,05
C	2,40	2,20	1,80

Верховой пожар является дальнейшей стадией развития низового пожара с распространением огня по кронам и стволам деревьев верхних ярусов со средней скоростью 25 км/ч. Основным ' горючим материалом на фронте пожара являются листья и сучья, главным образом хвойных деревьев, и лесной почвенный покров. На флангах и в тылу верховой пожар распространяется низовым огнем. Наиболее интенсивное горение происходит на фронте пожара. Как и низовые пожары, верховые пожары бывают беглые (пятнистые) и устойчивые.

Беглые верховые пожары наблюдаются при сильном ветре. Огонь обычно распространяется по пологу древостоя скачками (пятнами), иногда значительно опережая фронт низового пожара. При движении пожара по кронам деревьев ветер разносит искры, горящие ветки, которые создают новые очаги низовых пожаров на сотни метров впереди основного очага.

Во время скачка пламя распространяется по кронам со скоростью 15...20 км/ч, однако скорость распространения самого пожара меньше, так как после скачка происходит задержка, пока низовой пожар не пройдет участок с уже сгоревшими кронами. Форма площади при беглом верховом пожаре -вытянутая по направлению ветра. Дым верхового пожара - темный.

При устойчивом верховом пожаре огонь распространяется по кромкам пожара по мере продвижения кромки устойчивого низового пожара. После такого пожара остаются обугленные останки стволов и наиболее крупных сучьев.

Для оценки состояния пожарной опасности погодных условий в лесах используется комплексный показатель K, который учитывает основные факторы, влияющие на пожарную опасность лесных горючих материалов:

K = £(70 -T, (3.17)

i=1

где T_0i - температура воздуха в 12 ч по местному времени; T_i - точка росы в 12 ч (дефицит влажности); n - число дней после последнего дождя.

В зависимости от значения K существуют следующие классы пожарной опасности погоды: I (K < 300); II (300 < K < 1000); III (1000 < K < 4000); IV (4000 < K < 12 000); V (K > 12 000).

Для возникновения крупных лесных пожаров (площадь более 25 га) с переходом в верховые необходимо большое число действующих очагов низовых пожаров, засушливая погода (III-V класс пожарной опасности), усиление ветра от умеренного до сильного или штормового (скорость 8...30 м/с). При особо благоприятных для них условиях лесные верховые пожары могут перерасти в огневые штормы, когда окружающий воздух с ураганной скоростью засасывается к центру пожара, а высокая температура и громадной высоты пламя уничтожают все.

Леса России по загораемости можно разделить на три основные группы:

наибольшей загораемости - хвойные молодняки, сосняки с наличием соснового подростка;

умеренной загораемости - сосняки, ельники, кедровники;

трудно загорающиеся - березняки, осинники, ольховники и другие лиственные породы.

Каждому типу лесного массива соответствует свое значение комплексного показателя пожарной опасности, при котором возможно загорание лесного массива:

Сосняки - брусничники 300

Ельники - брусничники.. 500

Сосняки 550

Смешанные 800

Ельники 900

Березняки - черничники 900

Смешанные - черничники 900

Травяные насаждения 800

Торфяные пожары возникают на торфоразработках или торфяниках. Толщина слоя торфа в среднем по России составляет около 2 м, хотя встречаются торфяники мощностью пласта 8...13 м. В зависимости от водно-минералогического состава различают три типа торфа: низинный, переходный и верховой.

Под воздействием температуры, влажности окружающей среды, биологической структуры растений-торфообразователей и ряда других причин торф постепенно разлагается. Чем выше степень разложения торфа, тем больше он подвержен возгоранию, так как такой торф имеет меньшую влажность, большую среднюю плотность и теплоемкость. Возгорание торфа происходит от искры или вследствие самовозгорания (в сухую погоду). Торф горит медленно, на всю глубину залегания; в выгоревшие пустоты прова­ливается почва, техника, люди, дома.

Скорость выгорания торфа в безветренную погоду или при слабом ветре составляет 0,18 кг/м². При скорости ветра 3 м/с и более нередко происходит разбрасывание горящих торфяных частиц по ветру на значительные расстояния с образованием новых очагов горения. Происходит распространение пожара по направлению ветра.

Перемещение огня по поверхности сплошной линией без учета очагов, образуемых разбрасываемыми ветром искрами, принято называть скоростью продвижения огня, а скорость перемещения огня с учетом очагов, образуемых от искр - скоростью распространения пожара.

В зависимости от скорости продвижения огня различают четыре фронта торфяного пожара:

головной (основной), движущийся по направлению ветра с наибольшей скоростью;

два боковых (фланговых), движущихся в стороны от головного фронта и с меньшей скоростью;

тыльный, движущийся в сторону, противоположную направлению ветра, и с наименьшей скоростью.

Большое влияние на развитие пожара на торфяниках оказывает время года и суток, а также метеорологические факторы (количество осадков, температура воздуха и солнечная радиация).

Особенно быстро пожар распространяется днем, поскольку в результате солнечной радиации верхние слои торфа интенсивно высыхают и по мере их нагревания часть влаги испаряется, а другая уходит в нижние слои залежи. Ночью пожар развивается медленнее, так как температура поверхности торфа ниже температуры залежи и вследствие этого влага поднимается в верхние слои. Кроме того, обычно ночью утихает ветер и выпадает роса.

На поверхности полей торф, как правило, сгорает не полностью, что приводит к задымленности значительной территории.

В развитии торфяных пожаров можно выделить три периода.

1. Загорание торфа характеризуется малой (несколько квадратных метров) площадью очага, небольшой скоростью горения, сравнительно низкой температурой и слабой задымленностыо в зоне горения. Продолжительность периода загорания торфа колеблется от нескольких минут до нескольких часов и зависит от влажности торфа, скорости ветра, температуры и относительной влажности воздуха.

2. Интенсивное горение с нарастанием его скорости и температуры. Искры разбрасываются ветром, в результате чего очень быстро увеличивается площадь пожара, достигая нередко нескольких тысяч квадратных метров. Повышается температура окружающей среды, на большое расстояние распространяется дым.

3. Пожар распространяется наиболее интенсивно и на весьма большие площади, исчисляемые несколькими гектарами. Пожар характеризуется высокой температурой в зоне горения и сильной задымленностью прилегающего района.

Причиной гибели людей при пожарах являются термическое воздействие пламени, механическое воздействие падающих деревьев, отравление продуктами горения. Вдыхание продуктов горения, нагретых до

60°С, даже при содержании 0,1% СО в воздухе, как правило, приводит к летальному исходу.

Степные пожары имеют вид перемещающейся кромки горения. При сильном ветре фронт огня может перемещаться со скоростью до 30 км/ч, а в гористой местности (вверх) - до 50 км/ч.

3.7. Инфекционные заболевания людей и животных

Инфекционные болезни вызываются живыми возбудителями, относящимися к патогенным (болезнетворным) видам.

Под инфекцией понимают проникновение патогенного микроба в организм и размножение в нем. Патогенность проявляется в способности микроорганизма размножаться в тканях макроорганизма и, преодолевая его защитные функции, вызывать заболевание. Это свойство связано с наличием у болезнетворных микробов факторов патогенности, к числу которых относятся инвазионность, токсигенность и способность образовывать капсулу.

Инвазионность, или способность проникать в организм и рас­пространяться в его тканях, обусловливается различными ферментами, вырабатываемыми микроорганизмом. Под токсигенностью понимают способность образовывать ядовитые для макроорганизма вещества - токсины. Токсин, выделяемый живым микробом, получил название экзотоксина, а токсин, освобождающийся при разрушении микроба, называется эндотоксином. Некоторые микробы способны после проникновения в организм образовывать защитную оболочку - капсулу.

Патогенность у одного и того же вида микробов непостоянна и может колебаться в значительных пределах. Для обозначения степени патогенности применяется термин "вирулентность". В качестве единицы измерения вирулентности применяется минимальная смертельная доза (DLM - Dose Letal Minimum), т.е. то наименьшее количество живых микробов, которое вызывает смертельное заболевание подопытных животных. В последнее время для измерения вирулентности чаще стали пользоваться средней летальной дозой (DLM₅₀), которая вызывает гибель 50% подопытных животных.

Для возникновения инфекционного заболевания необходимо, чтобы вирулентный микроб проник в восприимчивый организм в достаточном количестве и специфическим для него путем. Все инфекционные болезни подразделяются на кишечные инфекции, инфекции дыхательных путей, кровяные инфекции, инфекции наружных покровов и инфекции с различным механизмом передачи.

Существование патогенного микроба как вида в природе определяется его способностью переходить из одного организма в другой, причем очередной переход и, следовательно, новое заражение и заболевание наступают до того, как закончится время нахождения возбудителя в предшествующем организме или переносчике. Такую непрерывную цепь следующих друг за другом заражений и заболеваний или бактерионосительства принято называть эпидемическим процессом или эпидемией.