Чрезвычайные ситуации геологического характера

 

 

Чрезвычайные  ситуации геологического характера.

 

К стихийным бедствиям, связанным с геологическими природными явлениями, относятся землетрясения, извержения вулканов, оползни, обвалы, карст.

 

1. Землетрясения – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Землетрясениям по ущербу, жертвам и разрушительному действию нет равных.

В течение года на Земле происходит свыше 100 тысяч землетрясений. При этом большинство толчков не ощущаются людьми, а лишь регистрируются сейсмографами.

В СНГ ежегодно регистрируется в среднем 500 землетрясений, в Японии - 7500.

Землетрясение представляет собой внезапные подземные толчки или колебания земной поверхности, вызванные происходящими в толще земной коры разломами и перемещениями, при которых высвобождается энергия огромной силы.

Толчки включают в  себя форшоки – «предвестники» землетрясения (слабые предварительные толчки), главный толчок (самый сильный) и афтершоки - подземные толчки, следующие за главным толчком из одной с ним очаговой области.

Число толчков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризуется наибольшей силой. Продолжительность главного толчка обычно несколько секунд, но субъективно людьми воспринимается как очень длительный.

По данным психиатров и психологов, изучавших землетрясения, афтершоки иногда производят более тяжелое психическое воздействие, чем главный толчок. У людей под воздействием афтершоков возникало ощущение неотвратимости беды, и они, скованные страхом, бездействовали, вместо того чтобы искать безопасное место и защищаться.

Сейсмические волны  от центра землетрясения распространяются на значительные расстояния, производя разрушения и создавая очаги комбинированного поражения.

Следовательно, очаг землетрясения — это некоторый объем в толще Земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии.

Область возникновения  подземного удара называется очагом землетрясения. В центре очага находится условная точка, именуемая гипоцентр (или фокус), проекция которой на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг эпицентра происходят наибольшие разрушения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.

Сейсмические волны  делятся на волны сжатия и волны сдвига.

- Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.

- Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).

Существует ещё третий тип упругих  волн — длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.

При сильных землетрясениях нарушается целостность грунта, разрушаются строения, выходят из строя коммуникации, энергетические объекты, возникают пожары, возможны человеческие жертвы.

Землетрясения обычно сопровождаются характерными звуками различной интенсивности, напоминающими раскаты грома, рокот, гул взрывов. При этом несколько десятков начальных секунд могут оказаться спасительными для подготовленного человека. В жилых районах и лесных массивах возникают завалы, провалы почвы на огромных территориях, автомобильные и железные дороги смещаются или деформируются. Район стихийного бедствия часто оказывается отрезанным от остального региона.

Если землетрясение  происходит под водой, то возникают  огромные волны - цунами, вызывающие сильные разрушения и наводнения в прибрежных районах. Землетрясения могут приводить к горным обвалам, оползням, наводнениям, вызывать сход лавин.

 

Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные, могут явиться  результатом падения метеоритов или происходить под толщей морских вод.

Вулканические землетрясения

Вулканические землетрясения - разновидность землетрясений, при  которых землетрясение возникает  в результате высокого напряжения в  недрах вулкана. Причина таких землетрясений - лава, вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго, многократно - недели и месяцы. Тем не менее, опасности для людей этого вида землетрясение не представляет.

Техногенные землетрясения

В последнее время  появились сведения, что землетрясения  могут вызываться деятельностью  человека. Так, например, в районах  затопления при строительстве крупных  водохранилищ, усиливается тектоническая активность — увеличивается частота землетрясений и их магнитуда. Это связано с тем, что масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах, а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Аналогичные явления происходят при выемке больших количеств породы из шахт, карьеров, при строительстве крупных городов из привозных материалов.

Обвальные землетрясения

Землетрясения также могут быть вызваны обвалами и большими оползнями. Такие землетрясения называются обвальными, они имеют локальный характер и имеют небольшую силу.

Землетрясения искусственного характера

Землетрясение может  быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при ядерном взрыве. Такие землетрясения зависят от количества взорванного вещества. К примеру, при испытании КНДР ядерной бомбы в 2006 году произошло землетрясение умеренной силы, которое было зафиксировано во многих странах.

Количество санитарных (временных) и безвозвратных потерь зависит от:

-сейсмической и геологической активности региона;

- конструктивных особенностей застройки;

- плотности населения и его половозрастного состава;

- особенностей расселения жителей населенного пункта;

- времени суток при возникновении землетрясения;

- местонахождения граждан (в зданиях или вне их) в момент ударов.

 

В качестве примера можно  сравнить результаты землетрясений  в Никарагуа (Манагуа, 1972 г., 420 тыс. жителей) и в США (Сан-Фернандо, 1971 г., 7 млн жителей). Сила толчков составила соответственно 5,6 и 6,6 балла по шкале Рихтера, а продолжительность обоих землетрясений - порядка 10с. Но если в Манагуа погибло 6000 и было ранено 20 тыс. человек, то в Сан-Фернандо погибло 60, а было ранено 2450 человек. В Сан-Фернандо землетрясение произошло рано утром (когда на дорогах мало автомобилей), а здания города отвечали требованиям сейсмостойкости. В Манагуа землетрясение произошло на рассвете, постройки не отвечали требованиям сейсмостойкости, а территорию города пересекли 5 трещин, что вызвало разрушение 50 тыс. жилых домов (в Сан-Фернандо пострадало 915 жилых зданий).

При землетрясениях соотношение  погибших и раненых в среднем  составляет 1:3, а тяжело- и легкораненых примерно 1:10, причем до 70% раненых получают травмы мягких тканей; до 21% - переломы, до 37% - черепно-мозговые травмы, а также травмы позвоночника (до 12%), таза (до 8%), грудной клетки (до 12%). У многих пострадавших наблюдаются множественные травмы, синдром длительного сдавливания, ожоги, реактивные психозы и психоневрозы.

Чаще жертвами землетрясений  становятся женщины и дети. Например:

- Ашхабад (1948 г.), среди погибших - 47% женщин, 35% детей;

           - Ташкент (1966 г.), среди санитарных потерь женщин было на 25% больше, чем мужчин, а среди безвозвратных потерь преобладали дети в возрасте от года до 10 лет;

- Токио (1923 г.), до 65% погибших женщин и детей имели ожоги.

 

Для оценки силы и характера  землетрясения используют определенные параметры.

В 1935г. Профессор Калифорнийского  технологического института Ч. Рихтер предложил оценивать энергию  землетрясений магнитудой.

Шкала Рихтера – это сейсмическая шкала магнитуд, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях.

Интенсивность - мера сотрясения грунта. Определяется степенью разрушения, степенью изменения земной поверхности  и ощущениями людей. Измеряется по 12-балльной международной шкале МЗК-64.

Характеристика повреждений  при землетрясении:

 

Характеристика  землетрясения	Характер повреждения  строений
Слабое (до 3 баллов), умеренное (4 балла)	Большие трещины в  стенах. Обрушение штукатурки, дымоходов, повреждение остекления
Сильное (5...6 баллов), очень сильное (7 баллов)	Трещины в наружных стенах несейсмостойких зданий, обрушение  конструкций, заклинивание дверей
Разрушительное  (8...10 баллов)	Сейсмически стойкие  здания получают слабые разрушения, прочие - рушатся
Катастрофическое  (11...12 баллов)	Обрушение наружных конструкций  и полное разрушение зданий

 

Магнитуда, или сила землетрясения - мера суммарного эффекта землетрясения по записям сейсмографов. Это условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясением или взрывом.

Она пропорциональна  десятичному логарифму амплитуды  наиболее сильной волны, записанной сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра.

Шкала измерений от 0 до 8,8 единиц (землетрясение магнитудой в 6 единиц - сильное). Очаги землетрясения в разных районах залегают на различной глубине (от 0 до 750 км).

В местности с высокой  сейсмической активностью население  должно быть готово к действиям в  условиях землетрясения. Прежде всего, необходимо продумать порядок своих действий дома, на работе, на улице, в общественных местах и определить наиболее безопасные в каждом из названных мест.

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

В районах с высокой сейсмической активностью осуществляется сейсмостойкое или антисейсмическое строительство. Это значит, что при проектировании и строительстве учитываются возможные воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. По принятой в РФ 12-бальной шкале опасными для зданий и сооружений считают землетрясения с интенсивностью в 7 баллов и более. Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично. Поэтому в правилах и нормах указания ограничены 7 – 9 бальной сейсмичности.

Проблема защиты от землетрясений  стоит очень остро. Различают 2 группы антисейсмических мероприятий:

- предупредительные,  профилактические мероприятия, осуществляемые  до возможного землетрясения  (изучение природы землетрясений,  раскрытие его механизма, идентификация  предвестников, разработка методов  прогноза);

- мероприятия, осуществляемые  непосредственно перед, во время  и после землетрясения.

Эффективность действий в условия землетрясений зависит  от уровня организации аварийно-спасательных работ и обученности населения, эффективности системы оповещения.

В конце прошлого века группа известных западных сейсмологов  провела сетевые дебаты, главным  вопросом которых был «Является  ли достоверный прогноз индивидуальных землетрясений реалистичной научной  целью?». Все участники дискуссии, несмотря на значительные расхождения в частных вопросах, согласились с тем, что

1. детерминистические предсказания отдельных землетрясений с точностью, достаточной для того, чтобы можно было планировать программы эвакуации, нереальны;
2. по крайней мере, некоторые формы вероятностного прогноза текущей сейсмической опасности, основанные на физике процесса и материалах наблюдений, могут быть оправданы.

Даже если бы точность измерений и несуществующая пока физико-математическая модель сейсмического  процесса дали возможность с достаточной  точностью определить место и время начала разрушения участка земной коры, магнитуда будущего землетрясения остается неизвестной. Дело в том, что все модели сейсмичности, воспроизводящие график повторяемости землетрясений, содержат тот или иной генератор стохастичности, создающий в этих моделях динамический хаос, описываемый лишь в вероятностных терминах. Более явно источник стохастичности качественно можно описать следующим образом. Пусть распространяющийся во время землетрясения фронт разрушения подходит к участку повышенной прочности. От того, будет, разрушен этот участок или нет, зависит магнитуда землетрясения. Например, если фронт разрушения пройдет дальше, землетрясение станет катастрофическим, а если нет, останется небольшим. Исход зависит от прочности участка: если она ниже некоторого порога, разрушение пойдет по первому сценарию, а если выше, по второму. Возникает «эффект бабочки»: ничтожно малое различие в прочности или напряжениях приводит к макроскопическим последствиям, которые нельзя предсказать детерминистически, поскольку это различие меньше любой точности измерений. А предсказание места и времени землетрясения с неизвестной и, возможно, вполне безопасной магнитудой не имеет практического смысла, в отличие от расчета вероятности того, что сильное землетрясение произойдет.