Характеристика землетрясений по 12-балльной шкале
Анализ сейсмической активности в различных географических районах мира позволил выявить два главных сейсмических пояса: Среднеземноморско-Азиатский, включающий Португалию, Италию, Грецию, Турцию, Иран и далее до Малайского архипелага, и Тихоокеанский, охватывающий Курильскую гряду, Сахалин и Японию.
На территории России примерно 28% районов сейсмоопасны, из которых Прибайкалье, Камчатка, Курильские острова и Сахалин относятся к районам с возможным 9-балльным, а Южная Сибирь и Северный Кавказ – с 8-балльным землетрясениями.
Оползень –скользящее смещение вниз по уклону под действием сил тяжести больших масс грунта или горных пород. Оползни возникают на участках склона вследствие нарушения равновесного состояния пород. В какой-то момент из-за подмыва склона водой, ослабления прочности пород, переувлажнения грунта осадками или подземными водами, сейсмических толчков, производства взрывных, земляных, карьерных и других видов работ, а также иных причин вся масса грунта и пород приходит в движение, вызывая завалы и разрушения дорог и коммуникаций, запруды рек, накрывая отдельные дома или целые населенные пункты, расположенные у подножья гор, плотным, высоким слоем обломочных пород, глины и песка.
В России наиболее часто оползни происходят на Северном Кавказе, побережье Черного моря, по берегам крупных рек с высокими крутыми берегами. Оползни могут возникать и в окраинных жилых массивах городов там, где дома стоят близко к кромкам оврагов. Так, например, в г. Днепропетровске 6 июня 1997 г. в результате оползня были полностью разрушены 9-этажный жилой дом и здание детского сада, а здания средней школы, детского комбината и нескольких гаражей получили значительные повреждения. Только по счастливой случайности обошлось без человеческих жертв.
По мощности переносимого грунта оползни делятся на очень крупные – с выносом более 1 млн. м3 смеси пород и материалов; крупные – от 100 тыс. до 1 млн. м3; средние – от 10 тыс. до 100 тыс. м3; малые – с выносом менее 10 тыс. м3 смеси пород и материалов.
Наводнение –временное затопление значительной территории в результате действия природных сил. Различают две группы природных явлений, лежащих в основе появления наводнений:
• выпадение обильных осадков, обильное таяние снегов или ледников;
• воздействие нагонного ветра.
В первом случае уровень рек, озер и водохранилищ повышается из-за большого дополнительного притока воды, что приводит к образованию при ледоходе заторов. Прорыв заторов и плотин порождает волну прорыва, характеризующуюся перемещением огромных масс воды с большой скоростью и значительной высотой. Волна прорыва, несущая на себе ледяные глыбы, сносит мосты, прибрежные строения, разрушает дороги, затапливает населенные пункты. Гибнут люди и скот, а десятки или сотни тысяч жителей остаются без крова. Такая ситуация имела место в начале лета 2001 года в Ленске (Якутия), когда за счет двух прорывных волн, пришедших с интервалом в несколько дней, уровень воды поднялся более чем в 2 раза выше максимальной отметки, установленной за прошлые годы, многие деревянные дома были унесены водой, практически весь город оказался затопленным. Во время этого наводнения имелись человеческие жертвы. Более 30 тыс. человек лишилось своих жилищ.
Во втором случае наводнение возникает в прибрежных районах, где крупные реки впадают в море. Нагонный ветер задерживает продвижение речной воды в море, что резко повышает ее уровень в реке. Наводнения такого вида очень часты в Санкт-Петербурге. За время своего существования город пережил более 240 наводнений, при этом уровень воды поднимался выше нормы более чем на 4 м. Значительная часть улиц, выходящих к Неве и каналам, при больших наводнениях оказывается под водой, нарушается работа транспорта, город несет огромные материальные потери.
По видам наводнения классифицируют на низкие (малые), высокие (большие), выдающиеся и катастрофические. Частота наводнений различна в разных географических регионах. Мировая статистика показывает, что низкие наводнения повторяются через 5–10 лет, высокие – через 15–25 лет, выдающиеся происходят, в среднем, раз в 50–100 лет, а катастрофические – не чаще одного раза в 100–200 лет.
Все наводнения, как правило, приводят к ухудшению условий жизнедеятельности населения на больших территориях, нарушению инфраструктуры района затопления (разрушение объектов, дорог, линий электропередачи, затопление сельскохозяйственных угодий и т.д.), а катастрофические – к большому числу погибших. Негативные последствия наводнения резко увеличиваются, если оно сопровождается такими стихийными явлениями, как цунами, циклон, ураган и др.
В структуре санитарных потерь от наводнений среди населения большую часть занимают дети, пожилые люди и женщины. В период наводнения люди получают механические травмы, заболевания в результате переохлаждения, инфекционные заболевания, психоневрозы. Частыми спутниками наводнений являются массовые кишечные инфекции и отравления, которые возникают вследствие разрушения очистных сооружений, складов с минеральными удобрениями и иными химически опасными веществами, падежа скота и других причин.
Цунами– гравитационные волны очень большой длины, возникающие в океане в результате быстропротекающего вертикального сдвига участков дна вследствие сильного землетрясения. Вследствие возникшего возмущения столб воды, опирающийся на деформированные участки дна, приходит в колебательное движение по всей толще воды. На водной поверхности образуются волны, распространяющиеся от эпицентра к периферии со скоростью от 50 до 1000 км/ч. В эпицентре высота волн не превышает несколько метров, однако волны, достигающие побережья, набирают высоту до 30–50 м. Они распространяются в глубь суши на 3–5 км, сметая на своем пути строения, железнодорожные составы, автомобили, людей и животных. Цунами в большинстве случаев вызывает катастрофические последствия в прибрежной полосе (число погибших в Юго-Восточной Азии от последнего цунами, имевшего место в 2005 году, превысило более 280 тыс. человек), но для кораблей в открытом море оно не опасно.
Ураган, буря, шквал, смерчотносятся к опасным природным явлениям метеорологического характера.
Ураганом называется ветер большой разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого составляет от 25 до 32 м/с и более (12 баллов по шкале Бофорта). Фронт урагана простирается до 500 км, а путь, который он проходит, составляет сотни километров. Ураганы зарождаются в тропиках (тропические ураганы) и в иных широтах, над сушей и над океаном. Последние называются тайфунами. Ураганы являются одной из самых мощных сил стихии и по своему поражающему воздействию не уступают землетрясениям. Количество энергии, которую несет в себе средний по мощности ураган, сопоставимо с энергией ядерного взрыва в 30–40 Гт.
На своем пути ураганный ветер ломает и вырывает с корнем деревья, сносит крыши с многоэтажных зданий, разрушает легкие строения, башни и дымовые трубы, опустошает сельскохозяйственные угодья, топит корабли, повреждает транспортные магистрали и линии коммуникаций, на побережьях создает волны высотой до 30 м. Часто ураганы, особенно тропические и тайфуны, сопровождаются сильными ливнями, которые являются причинами селевых (грязекаменных или глинистых) потоков и оползней.
Буря –разновидность урагана с несколько меньшей скоростью ветра (от 20 до 25 м/c). Кратковременные усиления ветра до скоростей 20–30 м/c называют шквалами, кратковременные бури – шквальными бурями, а бури на водных просторах – штормами. Бури и шквалы обладают значительно меньшей разрушительной мощью, чем ураганы, но, тем не менее, могут причинять населению, техносфере и природной среде существенный ущерб.
Различают бури вихревые и потоковые. Первые обуславливаются циклонической деятельностью и распространяются на большие площади, вторые проявляются вследствие местных метеорологических событий и охватывают небольшие пространства. По силе потоковые бури уступают вихревым бурям.
Вихревые бури бывают снежными (метель, пурга, буран) и пыльными, потоковые-струевыми и стоковыми. Струевые (поток воздуха движется горизонтально или поднимается вверх) и стоковые (поток воздуха движется сверху вниз) бури чаще всего происходят в долинах между цепями гор.
Смерч (торнадо) –атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся в виде воронкообразного рукава к поверхности суши или моря. Нижняя часть смерча может также приобретать форму перевернутой воронки. Высота смерча может достигать до 1500 м, а скорость движения воздуха в нем – до 500 м/c. Воздух в столбе смерча поднимается по спирали вверх, образуя внутри столба зону пониженного давления. За счет разрежения происходит эффект гигантского пылесоса. Смерч втягивает в себя, разрушает, поднимает над поверхностью и переносит на большие расстояния все, что ни попадается на его пути: пыль, воду, машины, людей, скот, крыши домов и др.
Смерчи обычно возникают в теплом секторе циклона и движутся с ним со скоростью 10–20 м/c, проходя путь иногда в сотни километров. В ряде штатов США мощные торнадо возникают достаточно регулярно, в России также часты эти явления природы. В 1984 г. два сильнейших смерча пронеслись над центральными районами нашей страны. Один зародился в московской области и прошел путь почти до Вологды (около 300 км). Ширина полосы разрушений достигала 300 км, и лишь по счастливой случайности траектория его движения миновала крупные города и села. Другой смерч, получивший название «Ивановское чудище», от Ивановской области прошел зигзагом через Ярославскую область и затих в Костромских лесах, вызвав большие разрушения и человеческие жертвы. Только в Ивановской области погибло более 70 человек, около 300 было травмировано, разрушено практически полностью четыре населенных пункта и ряд объектов в областном центре.
Поражающие факторы урагана, бури, шквала и смерча имеют один характер. Непосредственными причинами гибели людей являются механические травмы, асфиксия от высокого давления или, что характерно для смерча, разрыв внутренних органов из-за низкого внешнего давления. У людей, получивших ранения, наблюдались множественные порезы и ушибы мягких тканей, переломы костей, травмы позвоночника и черепно-мозговые травмы. Характерно сильное засорение открытых ран пылью, песков, частицами асфальта и другими инородными телами, что с большой вероятностью приводит к септическим осложнениям и может вызвать гангрену.
В настоящее время ураганы, бури и смерчи достаточно точно прогнозируются метеорологическими службами, что позволяет при надлежащем своевременном оповещении населения, экипажей судов и администрации предприятий принимать предупредительные меры для защиты людей и снижения материального ущерба.
2. ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА
Мероприятия по защите населения и территорий в чрезвычайных ситуациях природного характера включают:
1) строительство специальных сооружений и убежищ, способных укрыть людей во время развития опасного природного процесса и полностью защитить их от угрозы;
2) повышение устойчивости зданий и сооружений воздействию природной стихии;
3) защитные инженерные мероприятия (противосейсмические, противооползневые и др.);
4) эвакуационные мероприятия;
5) мероприятия медицинской защиты.
Объемы, содержание и сроки проведения мероприятий по защите населения и территорий определяются на основании прогнозов состояния природной опасности соответствующих территорий.
Строительство укрытий
Строительство специальных укрытий и убежищ осуществляется в тех случаях, когда здания, сооружения, дамбы или другие инженерные сооружения неспособны защитить население от природных опасностей. Защитные объекты должны возводиться в легко доступных местах, где имеется большое скопление населения, которое могло бы в предельно сжатые сроки укрыться в этих объектах. Так, например, в Японии был учтен страшный опыт Токийского землетрясения 1923 г. и ядерных бомбардировок 1945 г. Разработанная и реализованная национальная программа строительства в городах сети бомбоубежищ позволяет в каждом из них укрыть до 20 тыс. человек. С учетом этого, а также других мер население Японии в настоящее время считается одним из самых защищенных от природных и техногенных катастроф.
Повышение устойчивости зданий и сооружений достигается совершенствованием проектных решений и применением новых более прочных строительных материалов. Такое строительство признано социально приемлемым и экономически оправданным. Несмотря на то, что стоимость его может повышаться до 60%, а иногда и больше по сравнению с обычным строительством, получаемый эффект несравнимо выше.
Изменившиеся в последние годы требования к безопасности людей ведут к ужесточению строительных норм по стойкости зданий и сооружений. Во многих развитых странах в настоящее время реализуется стратегия строительства, в соответствии с которой строительные объекты и сооружения, подвергающиеся опасным стихийным бедствиям, при всех обстоятельствах не должны выходить из режима нормального функционирования. Так, например, в США национальная стратегия смягчения последствий стихийных бедствий предусматривает разработку новых сооружений на основе такой технологии, которая способна обеспечивать устойчивость ко всем видам катастроф. В первую очередь эти требования относятся к строительству всех федеральных зданий и жизнеобеспечивающих объектов.
Важное значение имеют разработка генеральных планов застройки населенных пунктов и ведение градостроительной политики с учетом природных особенностей регионов и отдельных территорий, подверженных действию опасных природных явлений. С этой целью осуществляется зонирование территории страны, регионов, городов и населенных пунктов по критериям природного риска. Выделяются зоны возможного опасного землетрясения, вероятного катастрофического затопления, возможных опасных геологических явлений.
Гидротехнические сооружения должны возводиться таким образом, чтобы в зону возможного катастрофического затопления попадало минимальное количество объектов социального и хозяйственного назначения.
В районах возможного катастрофического затопления не допускается размещение населенных пунктов и важных промышленных объектов, а также размещение зданий и сооружений в опасных зонах оползней, селевых потоков и снежных лавин, зонах возможного катастрофического затопления, сейсмических районах и зонах, непосредственно прилегающих к активным разломам земной коры.
В районах, подверженных воздействию землетрясений, наводнений, оползней, селей, обвалов, должно предусматриваться местное зонирование территорий. В зонах с наибольшей степенью риска размещаются парки, сады, открытые спортивные площадки и другие свободные от застройки площади и элементы инфраструктуры.
В сейсмических районах необходимо предусматривать расчлененную планировочную структуру городов и рассредоточенное размещение объектов экономики, особенно пожаро- и взрывопожароопасных объектов. Для городов, расположенных в районах с сейсмичностью в 7–9 баллов, как правило, должны проектироваться одно- и двухсекционные жилые дома высотой не более 4 этажей, а также малоэтажная застройка с приусадебными участками.
Смягчению последствий чрезвычайных ситуаций природного характера способствуют разработка и совершенствование технологических методов: разработка проектов, создание строительных материалов, совершенствование технологий строительства, выбор соответствующих конструктивных и технологических решений, компенсирующих опасные воздействия.
Сегодня практически во всех странах на основе мирового опыта с учетом региональных и национальных особенностей каждой страны разработаны строительные нормы и правила (СНиП). Соблюдение строительного законодательства является обязательным для всех организаций независимо от их подчиненности и формы собственности.
Помимо СНиП, содержащих основные правила ведения строительных работ, строительными ведомствами различного уровня выпускаются рекомендации по строительству с учетом специфических особенностей отдельных регионов и видов строительства. В этих документах имеются рекомендации по хозяйственному использованию сейсмоопасных, оползнеопасных, подтопляемых и других территорий, подверженных различным природным опасностям.
Инженерно-технические мероприятия по защите территорий планируются и осуществляются в районах опасных природных процессов независимо от ведомственной принадлежности защищаемой территории и объектов. Мероприятия инженерной защиты должны обеспечивать предотвращение, устранение или снижение до допустимого уровня отрицательного воздействия опасных природных процессов на защищаемые территории, здания и сооружения. Экономический эффект инженерной защиты определяется размером предотвращенного ущерба территории или сооружению за вычетом затрат на осуществление защиты. В настоящее время имеются примеры строительства уникальных защитных сооружений, требующих огромных финансовых затрат. Так, например, в Нидерландах вдоль морского побережья возведены дамбы протяженностью на десятки километров, которые защищают от катастрофических морских штормов почти 50% территории страны, где проживает около 60% населения.
Противосейсмические мероприятия, направленные на снижение разрушительного воздействия землетрясений, включают:
1) строительство зданий и сооружений в сейсмически опасных районах в соответствии с нормами сейсмостойкости;
2) усиление несущих конструкций существующих зданий и сооружений (фундаментов, стен, перекрытий) с учетом сейсмического риска для соответствующей территории;
3) изменение существующей законодательной базы строительства в сейсмоопасных районах, уточнение принципов и системы сейсмозащиты и др.
К противооползневым и противообвальным мероприятиям относятся:
1) изменение рельефа и формы склона в целях повышения его устойчивости;
2) искусственное понижение уровня подземных вод;
3) закрепление грунтов различными способами;
4) строительство удерживающих сооружений (подпорные стены, свайные конструкции и столбы и др.).
В группу противоселевых мероприятий входят:
1) селезадерживающие сооружения (бетонные, каменные плотины, плотины из грунтовых материалов);
2) селепропускные сооружения (каналы, селеспуски);
3) селенаправляющие сооружения (направляющие и ограждающие дамбы);
4) стабилизирующие сооружения (каскады запруд, подпорные стены, дренажные устройства);
5) селепредотвращающие сооружения (регулирующие паводок плотины).
Противолавинными мероприятиями являются:
1) профилактические мероприятия (организация службы мониторинга, прогноза и оповещения, искусственно регулируемый сброс лавин);
2) лавинопредотвращающие сооружения и мероприятия (снегоудерживающие заборы, стенки, щиты, решетки);
3) лавинозащитные сооружения (направляющие — стенки, искусственные русла; тормозящие и останавливающие — холмы, траншеи, дамбы), пропускающие (галереи, эстакады).
Мероприятиями по противодействию наводнениям служат:
1) перераспределение максимального стока между водохранилищами, переброска стока между бассейнами и внутри речного бассейна;
2) ограждение территорий дамбами (системами обвалования);
3) увеличение пропускной способности речного русла (расчистка, углубление, расширение, спрямление русла).
Предупредительными инженерно-техническими мероприятиями по защите от наводнений являются:
1) строительство защитных сооружений (плотин, дамб, обвалований);
2) реконструкция существующих защитных сооружений;
3) использование противопаводковых емкостей водохранилищ с целью срезки пика половодий и паводков.
ЭВАКУАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
При определенных условиях наиболее эффективный способ защиты населения — эвакуация из зоны ЧС природного характера, а в ряде случаев это единственный способ защиты.
Эвакуация осуществляется в безопасные районы, в которых не действуют поражающие факторы стихийного бедствия или природной катастрофы. Эти районы могут быть заблаговременно подготовлены для размещения и первоочередного жизнеобеспечения эвакуированных. Эвакуация считается завершенной, когда все подлежащее эвакуации население вывезено (выведено) за границы зоны действия стихийного бедствия. Пребывание эвакуированного населения в местах размещения обычно носит кратковременный характер. Выбор варианта общей или частичной эвакуации зависит от вида стихийного бедствия, его масштаба, степени риска проживания населения в его зоне, долговременности его последствий, степени необходимости хозяйственного использования производственных объектов, оказавшихся в зоне чрезвычайной ситуации.
Эвакуация при различных видах стихийных бедствий имеет свои особенности. При землетрясениях в случае разрушения или повреждения основных систем жизнеобеспечения эвакуация может носить местный или региональный масштабы.
Оповещение и информирование населения о порядке проведения эвакомероприятий при выходе из строя территориальных систем оповещения осуществляются при помощи оборудованного громкоговорящими устройствами автотранспорта, а также изготовленных для этой цели указателей, транспарантов и другой наглядной информации.