Опасные природные явления – лесные пожары, наводнения. Параметры опасных природных явлений, приводящих к чрезвычайным ситуациям

Волжский  университет имени  В.Н. Татищева (ВУиТ)

Экологический факультет 
 
 
 
 
 
 

Студент Данилова Екатерина Владимировна 
 

РЕФЕРАТ 

По  дисциплине «Техногенные системы и экологический риск» 
 

«Опасные природные явления – лесные пожары, наводнения. Параметры опасных природных явлений, приводящих к чрезвычайным ситуациям»  
 
 
 
 

Руководитель: С.н.с., доктор

     химических  наук Козлов В.Г. 
 
 

                                          Работа  оценена_____________ 
 
 
 
 

Тольятти

2011 

ПЛАН  РЕФЕРАТА 
 
 

Тема: «Опасные природные явления – лесные пожары, наводнения. Параметры опасных природных явлений, приводящих к чрезвычайным ситуациям» 
 

Введение. Основные понятия            

Основная часть:  1. Наводнения

                              2. Лесные пожары 

Вывод 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение. Основные понятия.

     Проблема  защиты человека от опасностей в различных  условиях его обитания возникла одновременно с появлением на Земле наших далеких  предков. На заре человечества людям  угрожали опасные природные явления, представители биологического мира. С течением времени стали появляться опасности, творцом которых стал сам человек.

     Чрезвычайная  ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. (Федеральный закон «О защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера» -1994 г.).

     Мы  живем в мире, к сожалению изобилующем  проявлениями разрушительных сил природы. Увеличение частоты их проявления крайне обострило проблемы, связанные с обеспечением безопасности населения, его защиты от ЧС.

     Нередко эти грозные явления природы  становятся прямой или косвенной причиной аварий и катастроф техногенного характера.

     В настоящее время человек больше всего страдает от им же созданных  опасностей, которые появляются в  результате его деятельности.

     Под стихийным бедствием понимается разрушительное природное и (или) природно-техногенное явление, в результате которого может возникнуть или возникает угроза жизни и здоровью людей, происходит разрушение или уничтожение материальных ценностей и элементов окружающей среды.

     Под катастрофой понимается крупная авария (стихийное бедствие), повлекшая за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей, разрушение или уничтожение объектов и других материальных ценностей в значительных размерах, а также приведшая к серьезному ущербу окружающей среде.

     Проявление  какого-либо исходного события (явления) и, на их основе, ЧС определяется по известным  критериям (системам критериев), позволяющим судить, что данное событие имеет место.

     Критерий – признак, на основании которого производится оценка, определение или классификация чего-либо; мерило оценки. Понятие термина «критерий» можно условно разделить на три элемента: содержание данного понятия, единицы измерения, цифровые показатели этих единиц.

     Основой системы критериев, определяющих наличие  ЧС и характеризующих их по масштабу и степени ущерба, является принцип фиксации и количества пострадавших, нарушения условий жизнедеятельности у определенного количества жителей, либо наличие того или иного материального ущерба, а также масштабы зоны бедствия данного события (Постановление Правительства Российской Федерации от 13.09.96 г.). При этом выполнение хотя бы одного из трех первых критериев дает основание сделать вывод о наличии ЧС.

     Выявление возможного количества пострадавшего  населения и величины материального ущерба в показанной системе оценок ЧС может определяться методом прогнозирования с последующим уточнением фактических данных, либо путем оценки фактической обстановки, если событие уже произошло.

     Опасные природные явления – это суровые и экстремальные метеорологические и климатические явления, которые происходят естественным образом во всех частях мира, хотя некоторые регионы являются более уязвимыми для определенных опасных явлений по сравнению с другими регионами. Опасные природные явления становятся стихийными бедствиями в тех случаях, когда гибнут люди и разрушаются средства к существованию. Людские и материальные потери, вызванные стихийными бедствиями, представляют собой главные препятствия для устойчивого развития. Жизни людей и имущество можно защитить посредством выпуска точных прогнозов и предупреждений в простой для понимания форме и просвещения населения по мерам подготовки к подобным опасным явлениям до того, как они станут бедствиями.

     Но  не каждое опасное природное явление  приводит к возникновению ЧС. Нет  оснований считать чрезвычайной ситуацию, если опасные природные явления происходят там, где человек не живет и не ведет никакой деятельности.

     ЧС  складывается только тогда, когда в  результате опасного природного явления  возникает угроза человеку и окружающей его природной среде. 

2. Наводнение.

     Наводнения  могут произойти в любом месте  после сильных дождей. Все поймы  являются уязвимыми, и сильные бури могут вызвать внезапный паводок  в любой части мира. Кратковременные  бурные паводки могут наблюдаться  также после периода засухи, когда  обильные дождевые осадки выпадают на очень сухую и твердую поверхность, через которую вода не может просочиться в землю. Наводнения характеризуются самыми разными видами – от небольших бурных паводков до слоя воды, покрывающего огромные территории, и могут быть вызваны сильными грозами, торнадо, тропическими и внетропическими циклонами (сила многих из них может увеличиваться в результате явления Эль-Ниньо*), муссонами, ледяными заторами или тающим снегом. В прибрежных районах штормовой нагон, вызванный тропическими циклонами, цунами или подъемом уровня воды в реках в результате необычно высоких приливов, может вызвать наводнение. Причиной затопления территорий, находящихся ниже заградительных дамб, может стать половодье на реках, вызванное снеготаянием. Кроме того, катастрофическое наводнение может быть вызвано разрушениями дамбы или внеплановыми операциями по регулированию уровня воды. Наводнения создают опасность для жизни людей и имущества во всем мире. За последнее десятилетие XX века из-за наводнений пострадало почти 1,5 млрд человек

     НАВОДНЕНИЕ – это временное затопление обширной территории в результате подъема уровня воды в реке, озере, море. Наводнения происходят в результате интенсивного таяния снега (ледников), выпадения обильных осадков, заторов и зажоров, разрушения гидротехнических сооружений, а также цунами.

     Наводнения  в большей или меньшей степени  периодически наблюдаются на большинстве рек России. По повторяемости, площади распространения и суммарному среднему годовому материальному ущербу они занимают первое место в ряду стихийных бедствий. По количеству человеческих жертв и материальному ущербу наводнения занимают второе место после землетрясений. Ни в настоящем, ни в ближайшем будущем предотвратить их целиком не представляется возможным. Наводнения можно только ослабить или локализовать. 

     * Эль-Ни́ньо (исп. El Niño — Малыш, Мальчик) или Южная осцилляция (англ. El Niño/La Niña - Southern Oscillation, ENSO) — колебание температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана, имеющее заметное влияние на климат. В более узком смысле Эль-Ни́ньо — фаза Южной осцилляции, в которой область нагретых приповерхностных вод смещается к востоку. При этом ослабевают или вообще прекращаются пассаты, замедляется апвеллинг в восточной части Тихого океана, у берегов Перу

     Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водоносности рек, сопровождающееся повышением уровня воды. Может привести к наводнению.

     Паводок – относительно кратковременное и непериодическое понятие уровня вод. Следующие один за другим паводки могут приводить к половодью.

     Кроме названных источников наводнения могут  возникать вследствие других гидрометеорологических явлений, таких как заторы, зажоры, нагоны и прорывы плотин.

     Важнейшими  основными характеристиками являются максимальный уровень и максимальный расход воды за время наводнения. С  максимальным уровнем связаны площадь, слой и продолжительность затопления местности. К одной из основных характеристик  относится и скорость подъема  уровня воды.

     Для осуществления прогноза наводнения необходимо знать и такую характеристику, как скорость течения, которая выражается в м/с.

     К факторам, обуславливающим величины максимального уровня и максимального  расхода воды, для случая весеннего  половодья, относятся следующие: запас  воды в снежном покрове перед  началом весеннего таяния; атмосферные  осадки в период снеготаяния и  половодья; осенне-зимнее увлажнение почвы  к началу весеннего снеготаяния; глубина промерзания почвы; ледяная  корка на почве; интенсивность снеготаяния.

     Следует учитывать, что в европейской  части России после схода снега  сумма осадков в 1,5–2 раза больше, чем в период самого снеготаяния.

     Иногда  наводнения сопровождаются пожарами из-за обрыва проводов и короткого замыкания. Здания теряют капитальность: отваливается штукатурка, выпадают кирпичи, размываются фундаменты, деревянные конструкции гниют. Из-за неравномерной просадки грунта происходят разрывы канализационных, водопроводных труб, нарушается работа кабельных линий.

     Существуют  понятия «подтопление» и «затопление». При подтоплении вода проникает в подвалы через канализационную сеть, различного рода траншеи и коллекторы. В случае же затопления местность покрывается слоем воды определенной высоты.

     По  метеорологическим условиям все  регионы России различны. Однако наводнения происходят практически ежегодно то в одном, то в другом районе. Ущерб исчисляется огромными цифрами. Площадь, которая может быть подвергнута затоплению паводковыми водами, составляет около 500 тыс. км2, однако ежегодно реально затапливается от 36 до 56 тыс. км2.

     Наиболее  велико негативное влияние наводнений в следующих бассейнах рек Амура, Уссури, Имана, Зеи, Бурей, рек Сибири, впадающих в северные моря, и рек Северного Кавказа. 

     Еще одни из причин возникновения наводнений являются заторы, зажоры и ветровые нагоны.

     ЗАТОР – это скопление льда в русле, ограничивающее течение реки. В результате происходит подъем воды и ее разлив.

     Затор образуется обычно в конце зимы и  в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Состоит он из крупных и мелких льдин.

     ЗАЖОР – явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор – в конце зимы и весной.

     Главной причиной образования затора является задержка процесса вскрытия льда на тех  реках, где кромка ледяного покрова  весной смещается сверху вниз по течению. При этом движущийся сверху раздробленный  лед встречает на своем пути еще  не нарушенный ледяной покров. Последовательность вскрытия реки сверху вниз по течению является необходимым, но недостаточным условием возникновения затора льда. Основное условие создается только тогда, когда поверхностная скорость течения воды при вскрытии довольно значительна (0,6–0,8 м/с и более). Различные русловые препятствия, как, например, крутые повороты, сужения, острова, изменение уклона поверхности от большего к меньшему, лишь усиливают процесс.

     Зажоры  образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение при этом имеет поверхностная скорость течения (более 0,4 м/с), а также температура воздуха в период замерзания. Образованию зажоров способствуют острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла. Скопление шуги и другого рыхлого ледяного материала, образующегося на этих участках в результате непрерывного процесса образования внутри водяного льда и разрушения ледяного покрова, вызывает стеснение водного сечения, вследствие чего происходит подъем воды выше по течению. Ниже – уровни понижаются. Образование сплошного покрова в месте образования зажора задерживается.

     Непосредственная  опасность этих явлений заключается  в том, что происходит резкий подъем воды и в значительных пределах. Вода выходит из берегов и затопляет прилегающую местность. Кроме того, опасность представляют и навалы льда на берегах высотой до 15 м, которые часто разрушают прибрежные сооружения.

     Зажорные  явления приводят к более тяжелым  последствиям, так как они случаются  в начале, а иногда и в середине зимы и могут длиться до 1,5 месяцев. Разлившаяся вода замерзает на полях  и в других местах, создавая сложности  для ликвидации последствий такого стихийного бедствия.

     Мощные  и частые заторы льда присущи тем  рекам, у которых вскрытие происходит сверху вниз по течению. Такая последовательность характерна для Северной Двины, Печоры, Лены, Енисея, Иртыша – рек, текущих  с юга на север. Места образования  заторов льда можно разделить  на постоянные и непостоянные. Постоянные места известны. Непостоянные – известны меньше. Большей частью это крутые повороты в сочетании с сужением русла.

     Заторы  на реках – широко распространенное явление и свойственны в основном крупным рекам, например: Северной Двине, Сухоне, Печоре, Енисею и многим другим.

     По  частоте зажорных наводнений и величине подъема воды первенство принадлежит  двум самым крупным озерным рекам  – Ангаре и Неве.

     ВЕТРОВЫЕ  НАГОНЫ – это подъем уровня воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность. Такие явления случаются в морских устьях крупных рек, а также на больших озерах и водохранилищах.

     Ветровой  нагон, так же как половодье, затор, зажор является стихийным бедствием, если уровень воды настолько высок, что происходит затопление городов и населенных пунктов, повреждение промышленных и транспортных объектов, посевов сельскохозяйственных культур.

     Главным условием возникновения служит сильный  и продолжительный ветер, который характерен для глубоких циклонов.

     Основной  характеристикой, по которой можно  судить о величине нагона, является нагонный подъем уровня воды, обычно выражающийся в метрах. Другими величинами служат глубина распространения нагонной волны, площадь и продолжительность затопления.

     Главные факторы, влияющие на величину нагонного  уровня – это скорость и направление ветра. В таких условиях скорость обычно достигает 25 м/с, а иногда и более.

     Общим для морских устьев рек является то, что нагон может совпасть по времени с приливом или отливом. Соответственно уровень повысится  или понизится.

     И еще одна общая закономерность. Чем  меньше уклон водной поверхности и больше глубина реки, тем на большее расстояние распространяется нагонная волна. Вот почему на крупных реках с малым уклоном волна распространяется на значительно большие расстояния, чем на малых.

     Нагонные  наводнения нередко охватывают большие  территории. Продолжительность затопления обычно находится в пределах от нескольких десятков часов до нескольких суток.

     Чем крупнее водоем и меньше его глубина, тем больших размеров достигают нагоны. По величине подъема уровня, повторяемости и материальному ущербу нагонные наводнения в устье реки Невы в пределах Санкт-Петербурга занимают первое место в России. Наводнения здесь возникают во все времена года, в том числе и зимой, но самыми опасными являются осенние. На них приходится до 70%, включая и катастрофические.

     Какой-либо общепринятой классификации для  нагонных явлений не установлено. Чаще всего они подразделяются по последствиям на небольшие, большие, выдающиеся и катастрофические.

     При характеристике территории, охваченной наводнением, ис­пользуются термины: зона затопления и зона катастрофического затопления.

     Зона  затопления - территория, в пределах которой произошло затопление местности в результате стихийных бедствий, либо повреждений, разрушений гидротехнических сооружений.

     Зона  катастрофического  затопления - территория, в пределах которой в результате затопления произошли массовые потери людей и (или) разрушения зданий и сооружений, повреждение или уничтожение материальных ценностей.

     Основные  характеристики последствий  наводнений следующие:

     - численность населения, оказавшегося в зоне, подверженной наводнениям (здесь выделяются: количество жертв, количество пострадавших, количество населения, оставшегося без крова и т. п.);

     - количество населенных пунктов, попавших в зону, охваченную наводнением (здесь выделяются города, поселки городского типа, сельские населенные пункты, полностью затопленные, частично затопленные, попавшие в зону подтопления);

     - количество объектов различных отраслей экономики, оказавшихся в зоне, охваченной наводнением;

     - протяженность железных и автомобильных  дорог, линий электропередачи, линий коммуникаций и связи, оказавшихся в зоне затопления;

     - количество мостов и тоннелей, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;

     - количество жилых домов, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;

     - площадь сельскохозяйственных угодий, охваченных наводнением;

     - количество погибших сельскохозяйственных  животных и др., а также обобщенные  характеристики последствий: величины ущерба, наносимого наводнением. 

     Различают прямой и косвенный  ущерб от наводнений. 

       Виды прямого ущерба:

     - повреждение и разрушение жилых и производственных зданий, железных и автомобильных дорог, мостов, линий электропередачи и связи, газопроводов, нефтепроводов и пр.;

     - гибель скота и урожая сельскохозяйственных  культур;

     - смыв, уничтожение и порча сырья, полуфабрикатов, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений, готовой продукции и пр.;

     - затраты на эвакуацию населения  и материальных ценностей в  незатопляемые места;

     - затраты на аварийно-восстановительные и ремонтно-восстановительные работы;

     - убытки из-за временного прекращения  производственного цикла;

     - смыв плодородного слоя почвы  и другие. 

     Виды  косвенного ущерба:

     - затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, строительных материалов, кормов для скота и пр.;

     - ухудшение условий жизни населения;

     - невозможность рационального использования  территории и др.

     К косвенным видам ущерба относятся также негативное влияние наводнений на работу объектов экономики (прекращения поступления электроэнергии, топлива, недополучения сырья, полуфабрикатов, удлинения маршрутов доставки грузов и т. п.). 

     Прямой  и косвенный ущербы обычно находятся  в соотношении 70 и 30%. 

     Затопления  Местности, Вызванные  Авариями На Гидротехнических Сооружениях 

     При авариях на гидротехнических сооружениях  напорного фронта, сопровождающихся их прорывом, основными поражающими факторами являются волна прорыва, которая образуется при изливе воды из водохранилища в нижний бьеф через проран, и затопление местности.

     Воздействие волны прорыва на объекты подобно  воздействию воздушной ударной волны взрыва, но отличается от него тем, что действующим телом в этом случае является вода.

     Волна прорыва, распространяясь вниз по течению  нижнего рельефа, приводит к затоплению прилегающей местности и к  разрушению различных объектов.

     Поражающее  действие волны прорыва является результатом: резкого изменения  уровня воды в нижнем и верхнем  бьефе при разрушении напорного фронта; непосредственного воздействия потока воды, перемещающегося с большой скоростью; изменения под действием потока воды прочностных характеристик грунта, его размыва и перемещения; перемещения со значительными скоростями различных объектов, увлекаемых потоком воды.

     Масштабы  чрезвычайных ситуаций при аварии на гидротехническом сооружении, сопровождающейся образованием волны прорыва, зависят от типа и класса гидротехнического сооружения напорного фронта, от вида аварии (главным образом, от размеров прорана), от параметров водохранилища, плотины (дамбы), от характеристик русла в нижнем бьефе, а также от топографических и гидрографических условий местности, подвергаемой затоплению.

     Волной  прорыва может быть разрушено  большое количество зданий и сооружений, находящихся в зоне ее действия. Степень их разрушения зависит от высоты подъема уровня воды и скорости течения, а также от характеристики самого здания (сооружения) и его основания.

     От  обычных, наблюдаемых на реках в  естественных условиях паводков и половодий, волна прорыва отличается, прежде всего, наличием на ее движущемся фронте значительного перепада уровней воды, называемого бором, а также более высокими (по сравнению с паводками и половодьями) параметрами течения: максимальными величинами уровней воды, скорости течения и др.

     Для оценки масштаба разрушительных последствий  наиболее важными характеристиками волны прорыва являются величины максимальной высоты фронта волны прорыва (перепад уровней воды во фронте волны прорыва), высота гребня волны  прорыва и скорость волны прорыва, изменяющиеся по длине водотока ниже плотины.

     Другими параметрами, оказывающими влияние  на масштабы последствий прорывов плотин, являются временные характеристики: время прихода волны прорыва в какой-либо створ реки, время наступления максимального уровня воды и продолжительность затопления местности.

     При воздействии больших гидродинамических  нагрузок волны прорыва на встречающиеся на пути различные объекты (здания, сооружения) происходит разрушение этих объектов.

     Величины  нагрузок при воздействии потока волны прорыва на различные здания определяются параметрами потока (скоростью и глубиной потока вблизи объекта), а также параметрами самого объекта воздействия: его формой, размерами, ориентацией относительно направления течения потока и проницаемостью объекта (наличием проемов, отверстий).

     Объекты, подверженные воздействию такого интенсивного водного потока, как волна прорыва, условно делят на две группы: первую и вторую. Объекты первой группы представляют собой конструкции, состоящие в основном из элементов стержневого типа, и характеризуются высокой степенью проницаемости потока (мосты, технологические трубопроводы на металлических и железобетонных эстакадах, опоры воздушных линий электропередачи, крановое оборудование и т. п.). Первая фаза воздействия волны прорыва (ударное воздействие фронта потока на объект) для них не существенна по причине малого времени дифракции фронта волны вокруг их элементов. Для них более существенна вторая фаза воздействия – квазистационарное (относительно медленно меняющийся, такой, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянства (стационарности)) обтекание потоком.

     Объекты второй группы имеют в своей конструкции элементы, которые воспринимают нагрузки потока по типу подпорной стенки (промышленные, жилые, административные здания, на­бережные, пирсы и т. п.). Они имеют сравнительно низкую степень проницаемости потока, для них первая фаза воздействия потока волны прорыва имеет существенное значение, и расчет их устойчивости необходимо проводить для обеих фаз взаимодействия потока с объектом. Иногда в процессе взаимодействия с потоком объекты второй группы, разрушаясь, становятся объектами первой группы, когда в процессе разрушения степень проницаемости потока у них резко возрастает.