Что такое катастрофы и как с ними бороться

Множество сложнейших природных процессов, сопровождающихся преобразованием энергии, служат движущей силой постоянного изменения облика нашей планеты – ее геодинамики. Эти же процессы вызывают и разрушительные явления на поверхности и в атмосфере Земли: землетрясения, извержения вулканов, цунами, наводнения, ураганы и др.

За последние полвека число природных катастроф возросло в пять раз, а материальный ущерб от них вырос десятикратно. Причины этого явления – стремительный рост численности населения и экономики и выраженная деградация природной среды. Техногенное же воздействие человека на литосферу не только активизирует развитие природных катастрофических процессов, но и приводит к появлению новых – уже техноприродных.

Борьба со стихийными бедствиями является важным элементом государственной стратегии устойчивого развития. При выработке концепции «борьбы с катастрофами» важно понимать, что человек не в состоянии приостановить или изменить ход эволюционных преобразований планеты – он может только с некоторой долей вероятности предсказывать их развитие и иногда оказывать влияние на их динамику. Поэтому в настоящее время на первый план выходят задачи по своевременному прогнозированию природных катастроф и смягчение их негативных последствий

Природные катастрофы – источники глубочайших социальных потрясений, приводящих к массовым страданиям, гибели людей и огромным материальным потерям. В основе увеличения числа природных катастроф лежат глобальные процессы, такие как рост численности населения и экономики земной цивилизации, деградация природной среды и изменение климата. Борьба со стихийными бедствиями является важным элементом государственной стратегии устойчивого развития. Она должна основываться на принципах разумного хозяйственного использования территорий, прогнозировании грозящих опасностей и проведении превентивных мероприятий.

Человек с древнейших времен испытывал страх перед грозными проявлениями могущества природы. Как показывает история нашей цивилизации, многие природные катастрофы сопровождались крупными социальными потрясениями. Гибель Помпей в Италии в результате извержения вулкана Везувий (79 г. н. э.) – не единственный пример того, как процветавшие города приходили в упадок в результате стихийных бедствий, а потом и вовсе исчезали. Известны случаи, когда экономические потери от природных катастроф превышали величину валового национального продукта отдельных стран, в результате чего их экономика оказывалась в критическом состоянии. Например, только прямой ущерб от землетрясения в Манагуа (1972 г.) был равен двукратному размеру годового валового продукта Никарагуа.

Анализ исторических данных свидетельствует, что количество природных катастроф на Земле неуклонно растет: только за последние полвека частота масштабных бедствий увеличилась в пять раз. Связанные же с ними материальные потери возросли почти в десять раз, достигая в отдельные годы 190 млрд дол. США. Ожидается, что к 2050 г. социально-экономический ущерб от опасных природных процессов (при существующем уровне защиты) составит почти половину прироста глобального валового продукта. В России средний ущерб от природно-технических катастроф в настоящее время – около 3 % валового внутреннего продукта.

Во всеобщей проблеме безопасности катастрофические явления рассматриваются как один из важнейших дестабилизирующих факторов, препятствующих устойчивому развитию человечества.

Но что, собственно, означает это понятие – природные катастрофы? Каков механизм их зарождения и развития? Можно ли избежать их разрушительных последствий? И почему, несмотря на непрерывный научно-технический прогресс, человечество продолжает чувствовать себя незащищенным?

Разрушительная энергия

По мнению выдающегося советского ученого-естествоиспытателя В. И. Вернадского, земная поверхностная оболочка не может рассматриваться как область только вещества, это и область энергии.

Действительно, на поверхности Земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы идет множество сложнейших процессов, сопровождающихся преобразованием энергии. Среди них эндогенные процессы реорганизации материи внутри Земли и экзогенные взаимодействия вещества внешней земной оболочки и физических полей, а также воздействие солнечной радиации.

Все эти процессы являются движущей силой постоянного преобразования облика нашей планеты – ее геодинамики . И они же вызывают разрушительные явления на ее поверхности и в атмосфере: землетрясения, извержения вулканов, цунами, наводнения, ураганы и др.

Природные катастрофы принято подразделять на типы в зависимости от среды, через которую происходит энергетическое воздействие – через земную твердь, воздушную или водную стихию.

Наиболее страшные из них – это, пожалуй, землетрясения . Мощные ударные волны, вызванные глубинными процессами, приводят к разрывам грунта, что оказывает ужасающее разрушительное воздействие на среду обитания человека. Величина выделяемой при этом энергии иногда превышает 1018 Дж, что соответствует взрыву сотни атомных бомб, подобных той, что была сброшена на Хиросиму в 1945 г.

Наиболее сильно страдает от землетрясений Китай, где они происходят почти ежегодно. Например, еще в 1556 г. в результате ряда мощнейших сейсмоударов погибло 0,8 млн человек (около 1 % населения страны). Только за последнее десятилетие погибло около 80 тыс. жителей Китая, а общий экономический ущерб превысил 1,4 трлн юаней.

В России в последние годы наиболее разрушительным стало землетрясение на севере о. Сахалин в мае 1995 г., которое полностью разрушило пос. Нефтегорск и погубило более 2 тыс. человек.

Но все же самым мощным источником энергии на нашей планете являются вулканы . Выброс энергии при вулканическом извержении может стократно превышать «вклад» самого сильного землетрясения. Ежегодно в результате вулканической деятельности в атмосферу и на поверхность Земли выбрасывается примерно 1,5 млрд т глубинного вещества.

В настоящее время на Земле насчитывается около 550 исторически активных вулканов (каждый восьмой из них находится на российской земле). За историческое время непосредственно вследствие вулканической активности в мире погибло не менее 1 млн человек.

В конце XIX в. произошло одно из крупнейших извержений вулкана Кракатау в Юго-Восточной Азии. Миллионы кубометров вулканического пепла, выброшенного в атмосферу, поднялись на высоту около 80 км. В результате наступила «полярная ночь» – на несколько месяцев вся Земля погрузилась в полумрак. Прямые солнечные лучи не достигали поверхности планеты, поэтому резко похолодало. Эту ситуацию позднее сравнивали с феноменом «ядерной зимы» - потенциальным последствием взрыва сверхмощной термоядерной бомбы на поверхности Земли.

Весной прошлого года мир пережил очередную природную катастрофу – извержение вулкана в Исландии, от которого пострадала экономика многих (особенно европейских) стран.

Два сходных по мощности землетрясения 1980-х гг. – в Спитаке (Армения) и Сан-Франциско (Калифорния, США) – имели очень разные последствия. Первое погубило около 40 тыс. человек, второе – всего 40 (!). Причина – различия в качестве использованных строительных конструкций и в организации предупредительных мер

Землетрясения и извержения вулканов, происходящие на водных пространствах, часто приводят к возникновению цунами . Волна, образующаяся в открытом океане при вулканическом взрыве или сейсмическом толчке, у берега может приобрести чудовищную разрушительную силу. Библейский потоп и гибель Атлантиды приписывают извержениям вулкана в Средиземном море, сопровождавшимся цунами.

В XX в. только в Тихом океане было отмечено более двухсот цунами. В декабре 2004 г. череда крупных волн, обрушившихся на северо-восточное побережье Индийского океана, унесла более 200 тыс. человеческих жизней, а экономические потери составили 10 млрд дол.

Библейскую легенду о всемирном потопе часто приходится вспоминать и жителям стран, оказывающихся во власти грандиозных наводнений – затопления местности в результате резкого подъема уровня воды в реках, озерах, водохранилищах. Наводнения опасны сами по себе и к тому же провоцируют множество других природных бедствий – обвалы, оползни, сели.

Одно из самых страшных наводнений произошло в 1887 г. в Китае, когда вода в р. Хуанхэ за считанные часы поднялась на высоту восьмиэтажного дома. В результате погибло около 1 млн жителей этой речной долины.

В прошлом столетии, по данным ЮНЕСКО, в результате наводнений погибло 4 млн человек. Одно из последних сильных наводнений произошло в Чехии летом 2002 г. Вода залила улицы сотен населенных пунктов и городов, включая Прагу, в которой оказались затоплены 17 станций метро.

Подобные крупные катастрофические явления бывают и в России. Так, во время весеннего паводка 1994 г. на р. Тобол случился перелив воды через защитную дамбу г. Курган. В течение двух недель тысячи жилых домов оставались затопленными по крыши. Спустя семь лет произошло еще более разрушительное наводнение на р. Лена в Якутии.

Наконец, нельзя не упомянуть бушующую воздушную стихию: циклоны, штормы, ураганы, смерчи… Ежегодно на земном шаре возникает в среднем около 80 катастрофических ситуаций, связанных с этими явлениями. Океанские побережья часто страдают от тропических циклонов, обрушивающих на континенты ураганные потоки воздуха со скоростью более 350 км/ч, мощные ливневые осадки (до 1000 мм за несколько дней) и штормовые волны высотой до 8 м.

Так, три крупных разрушительных урагана осенью 2005 г. нанесли американскому континенту ущерб в 156 млрд дол. На этом фоне ураганы, гулявшие на рубеже тысячелетий по Западной и Северной Европе, выглядят более скромно – от них потерь было на порядок меньше.

Вездесущее человечество

Одна из основных причин увеличения числа жертв и материальных потерь в результате природных катастроф – неудержимый рост человеческой популяции.

В древние времена численность человечества изменялась незначительно, периоды ее роста чередовались с периодами спада в результате смертности от эпидемий и голода. Вплоть до начала XIX в. население Земли не превышало 1 млрд чел. Однако с наступлением индустриального периода общественного развития ситуация резко изменилась: уже спустя 100 лет население удвоилось, а к 1975 г. превысило 4 млрд чел.

Рост человеческой популяции сопровождается процессом урбанизации. Так, если в 1830 г. городская часть населения планеты составляла чуть более 3 %, то в настоящее время в городах компактно проживает не менее половины человечества. Общая численность населения Земли ежегодно увеличивается в среднем на 1,7 %, но в городах этот рост идет гораздо более быстрыми темпами (на 4,0 %).

Рост населения планеты приводит к освоению малопригодных для проживания людей участков: склонов холмов, пойм рек, заболоченных территорий. Ситуация часто усугубляется отсутствием заблаговременной инженерной подготовки осваиваемых территорий и использованием для застройки конструктивно несовершенных зданий. В результате города все чаще оказываются в центре разрушительных стихийных бедствий, где страдания и гибель людей приобретают массовый характер.

Промышленно-технологическая революция привела к глобальному вмешательству человека в наиболее консервативную часть окружающей среды – литосферу. Еще в 1925 г. В. И. Вернадский отметил, что человек своей научной мыслью создает «новую геологическую силу». Современная геологическая деятельность человека по масштабам стала сопоставима с природными геологическими процессами. Например, в ходе строительных работ и при добыче полезных ископаемых в год перемещается более 100 млрд т горных пород, что примерно вчетверо больше массы минерального материала, переносимого всеми реками мира в результате размыва суши.

Техногенное воздействие человека на литосферу приводит к значительным изменениям в окружающей среде, активизируя развитие природных и инициируя появление новых – уже техноприродных – процессов. К последним относятся опускание территорий в результате глубинной добычи полезных ископаемых, наведенная сейсмичность, подтопление, карстово-суффозионные процессы, появление разного рода физических полей и т. д.

Таким образом, в современной экономике развиваются две противоположные тенденции: глобальный валовой доход растет, а составляющие «природный капитал» жизнеобеспечивающие ресурсы (вода, почва, биомасса, озоновый слой) деградируют. Это происходит потому, что промышленное развитие, призванное служить прежде всего экономическому прогрессу, вошло в противоречие с природной средой, поскольку перестало учитывать реальные пределы устойчивости биосферы.

Например, некоторыми из причин увеличения частоты и масштабов наводнений являются вырубка лесов, осушение водно-болотных угодий, уплотнение почвенного покрова. Действительно, такое «мелиоративное» воздействие приводит к ускорению поверхностного стока с водосбора в речное русло, поэтому во время экстремальных осадков или таяния снега уровень воды в реках резко повышается.

В адское пекло?

Многих людей волнует вопрос – чего нам ожидать в будущем? Согласно библейским откровениям, человеческую цивилизацию погубит огонь. Судя по глобальным изменениям климата на протяжении последних 150 лет, движение к такому «концу света» уже можно считать начавшимся.

По данным Всемирной метеорологической организации, глобальное повышение температуры составило около 0,8 °C. На региональном уровне наблюдаются более контрастные изменения. Например, в северных регионах России за последние 30 лет среднемноголетняя температура воздуха выросла на 1,0 °C, что примерно в 2,5 раза превышает скорость тренда глобальной температуры. Следует заметить, что это различие обусловлено преимущественно повышением средних зимних температур, в то время как в летние сезоны температура может даже слегка понижаться.

В ряде регионов мира в последнее десятилетие летом иногда наблюдалась аномальная жара. Так, в августе 2003 г. температура в некоторых странах Западной Европы поднималась до +40 °C, что вызвало гибель от теплового удара более 70 тыс. человек.

Несмотря на существование различных точек зрения на причины глобальных климатических изменений, сам факт потепления на Земле является неоспоримым. Дальнейшее увеличение температуры воздуха способно оказать как положительное, так и отрицательное воздействие на природную среду, приведя к опустыниванию, затоплению и разрушению морских побережий, сходу с гор ледников, отступанию вечной мерзлоты и т. п.

Острейшей гуманитарной проблемой становится нехватка питьевой воды. Сильнейшие засухи отмечались в последние годы в Латинской Америке, Северной Африке, Индии и Пакистане. Ожидается, что в ближайшем будущем площадь территорий, испытывающих острый дефицит влаги, существенно расширится. Число «экологических беженцев» продолжает быстро расти.

Одна из наиболее серьезных опасностей, связанных с глобальным потеплением, – таяние ледового покрова Гренландии и высокогорных ледников. По данным спутниковых наблюдений, с 1978 г. площадь морского льда в Антарктике сокращается в среднем на 0,27 % ежегодно. Одновременно уменьшается и толщина ледовых полей.

Таяние ледников и тепловое расширение воды привело к повышению уровня Мирового океана на 17 см за последние 100 лет. Ожидается, что в ближайшие годы уровень океана будет подниматься в 5-10 раз быстрее, что приведет к крупным финансовым затратам на обеспечение безопасности прибрежных низменных территорий. Так, при подъеме уровня Мирового океана на полметра Нидерландам потребуется около 3 трлн евро для борьбы с затоплением, а на Мальдивских островах защита одного лишь погонного метра побережья обойдется в 13 тыс. дол.

Потепление будет сопровождаться и деградацией многолетнемерзлых горных пород в криолитозоне, составляющей значительную часть территории нашей страны. Отмечено, что за прошедшее столетие площадь распространения вечномерзлых грунтов в Северном полушарии сократилась на 7 %, а максимальная глубина промерзания уменьшилась в среднем на 35 см. При сохранении существующей климатической тенденции граница сплошной вечной мерзлоты за десятилетие переместится к северу на 50-80 км (Осипов, 2001).

Деградация криолитозоны вызовет развитие таких опасных процессов, как термокарст – опускание территории в результате вытаивания льдов и образования наледей. Это, несомненно, усугубит проблему безопасности объектов газовой и нефтяной отраслей при освоении минеральных ресурсов Севера.

Профилактика катастроф

До недавнего времени усилия многих стран по «уменьшению опасности» стихийных бедствий были направлены лишь на ликвидацию их последствий, оказание помощи пострадавшим, организацию технических и медицинских услуг, поставку продуктов питания и т. п. Однако устойчивая тенденция к увеличению частоты катастрофических событий и размера связанного с ними ущерба делает эти мероприятия все менее эффективными.

При выработке концепции «борьбы с катастрофами» важно понимать, что человек не в состоянии приостановить или изменить ход эволюционных трансформаций планеты – он может только с некоторой долей вероятности прогнозировать их развитие и иногда оказывать влияние на их динамику. Поэтому в настоящее время специалисты считают приоритетными новые задачи: предупреждение природных катастроф и смягчение их негативных последствий.

Центральное место в стратегии борьбы со стихией занимает проблема оценки риска , т. е. вероятности катастрофического события и величины ожидаемых человеческих жертв и материальных потерь.

Степень воздействия природной опасности на людей и объекты инфраструктуры оценивается показателем их уязвимости . Для людей это снижение способности выполнять свои функции вследствие гибели, потери здоровья или увечья; для объектов техносферы – уничтожение, разрушение или частичное повреждение объектов.

Регулировать развитие большинства природных опасностей – весьма сложная задача. Многие природные явления, такие как, например, землетрясения и извержения вулканов, вообще не поддаются прямому управлению. Но имеется многолетний положительный опыт воздействия человека, в частности, на некоторые гидрометеорологические явления.

Так, в научных организациях Росгидромета были разработаны технологии внесения активных реагентов в облачные поля при помощи ракетной, авиационной и наземной техники с целью искусственного увеличения и перераспределения атмосферных осадков, рассеивания туманов в окрестностях аэропортов, предотвращения градобития сельскохозяйственных культур. Стало возможным регулирование атмосферных осадков во время техногенных катастроф. Так, после взрыва на Чернобыльской атомной электростанции в 1986 г. был предотвращен дождевой смыв продуктов радиационного загрязнения в речную сеть.

Значительно чаще превентивные меры осуществляются косвенным образом, путем повышения устойчивости и защищенности по отношению к природным опасностям и самих людей, и инфраструктуры. Среди наиболее важных мер по снижению их уязвимости рациональное использование земель, тщательная инженерная подготовка объектов инфраструктуры и защита территорий, на которых они размещаются, организация средств предупреждения и экстренного реагирования.

Участки внешне однородной территории с разнообразными геоморфологическими, гидрогеологическими, ландшафтными и другими условиями реагируют на природные воздействия неодинаково. Например, в низинных участках, сложенных слабыми водонасыщенными грунтами, интенсивность сейсмических колебаний может оказаться в несколько раз выше, чем на соседнем участке, сложенном скальными породами.

Очевидно, что для снижения уязвимости и повышения безопасности необходимо строго обоснованно и ответственно подходить к выбору земельных участков для строительства населенных пунктов, промышленных и гражданских объектов, элементов жизнеобеспечивающих систем и т. д. Для решения этой задачи проводится инженерно-геологическое районирование территории, которое заключается в выявлении участков с одинаковыми или близкими геологическими характеристиками и их ранжировании по степени пригодности для хозяйственного освоения и устойчивости к воздействию природных и техногенных опасностей.

Для сейсмоопасных территорий составляется также карта сейсмического микрорайонирования. Ее основное назначение – выделять зоны различной сейсмической опасности (балльности) с учетом всех факторов, влияющих на распространение в геологической среде упругих волн. Например, при участии Института геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН было проведено подобное зонирование Имеретинской низменности на территории Адлерского района, где возводится комплекс сооружений для Олимпийских игр 2014 г.

Природная опасность – экстремальное явление в литосфере, гидросфере, атмосфере или космосе. Риск природной опасности, согласно терминологии ООН, – это ожидаемые социальные и материальные потери в количественном измерении в данном районе за определенный период времени.
Оценка риска производится на основе данных о вероятности проявления природной опасности, ее физических параметрах, а также о месте и времени возникновения.
Если природная опасность появляется на урбанизированных или хозяйственно-освоенных территориях и воздействует непосредственно на людей и объекты материальной сферы, то происходит реализация риска со всеми вытекающими последствиями.
Уязвимость характеризует неспособность людей, а также элементов социальной и материальной сферы противостоять природным явлениям. Выражается в относительных единицах или процентах.
Процедура анализа риска заключается в вычислении ожидаемых потерь при проявлении природной опасности на основе ее количественной оценки и определения величины уязвимости реципиентов риска (людей и объектов).
В случае, когда рассчитанный уровень риска оказывается неприемлемым (критерии приемлемости пока очень субъективны), осуществляют управление риском, т. е. выполняют мероприятия по его снижению. Одни из них непосредственно воздействуют на развивающиеся опасные природные явления, другие способствуют уменьшению уязвимости техносферы и повышению безопасности людей

Нередко возникает необходимость использовать заведомо непригодные для строительства земли, например, участки морских побережий и долин рек, склонов гор, территории с закарстованными и просадочными грунтами. В этом случае проводят превентивные инженерные мероприятия, направленные на повышение устойчивости территорий и защиту самих сооружений: возводят сплошные стены и дамбы, строят дренажные системы и водосбросы, производят поднятие территории с помощью отсыпки грунта, укрепляют грунты путем их уплотнения, цементации и армирования.

Недавний пример крупномасштабного защитного гидротехнического строительства – возведение защитной дамбы, которая перекрыла часть Финского залива и устье Невы. Потребность в подобном сооружении была велика, так как практически ежегодно за счет ветрового нагона из Балтийского моря воды Невы поднимались выше 1,5 м – уровня, в расчете на который проектировался Санкт-Петербург. Это приводило к затоплению отдельных районов города. Законченная в 2009 г., дамба выдерживает подъем воды свыше 4 м, что полностью избавляет жителей от угрозы наводнения.

Однако защита территории и даже рациональный выбор участка под строительство не являются достаточными условиями безопасности. Основная причина гибели людей в природных катастрофах связана с обрушением жилых и промышленных зданий. Поэтому необходимо совершенствование проектных решений, использование более прочных материалов, а также диагностика состояния уже построенных зданий и сооружений и периодическое укрепление их конструкций.

Успешное управление природной безопасностью не может существовать без системы предупреждения и экстренного реагирования, которая включает в себя средства наблюдения за развитием опасных процессов (средства мониторинга ), оперативной передачи и обработки получаемой информации, оповещения населения о назревающей опасности.

Мониторинг – важнейшее звено системы прогнозирования и предупреждения. Прогностический мониторинг предназначен для организации регулярных наблюдений за аномальными явлениями природы или геоиндикаторами, отражающими их развитие. Проведение такого мониторинга в течение длительного времени позволяет создавать банки данных и временные ряды наблюдений, анализ которых дает возможность выяснять закономерности динамики опасного процесса, моделировать причинно-следственные связи его развития и предсказывать возникновение экстремальных ситуаций.

Для смягчения последствий от «мгновенно» развивающихся катастрофических процессов (например, землетрясений) в случае отсутствия надежных методов их прогнозирования целесообразно применять так называемый охранный мониторинг. Он настраивается на экстремальную фазу катастрофического события и позволяет без вмешательства человека автоматически принимать срочные меры по минимизации последствий опасного процесса за считанные секунды до наступления критического момента.

Чаще всего по сигналу охранной мониторинговой системы осуществляется отключение объекта от энергообеспечивающих систем (газ, электричество), оповещение персонала и др. Такие системы устанавливают на особо ответственных и опасных объектах, прежде всего на атомных станциях, нефтеперерабатывающих заводах, морских платформах нефтедобычи, насосных станциях химических продуктопроводов и т. п.

Примером охранного мониторинга может служить система сейсмической безопасности, основанная на применении акселерометров (измерителей величины ускорения) сильных движений. Она была разработана в Институте геоэкологии им. Е. М. Сергеева РАН и установлена на нефтедобывающих платформах, расположенных на шельфе о. Сахалин. Анализ показаний приборов с помощью специального алгоритма дает возможность различать колебания объекта, вызванные сейсмическими и иными причинами. Поэтому система подает тревожный сигнал только тогда, когда уровень заданной пороговой интенсивности превышен, и не реагирует на другие сотрясения. Так исключается возможность «ложной тревоги».

В последние десятилетия наметились опасные тенденции в развитии природных процессов, во многом обусловленных ростом численности населения и экономики земной цивилизации. Необратимый рост числа катастрофических событий, в том числе техноприродного происхождения, выдвигает в качестве важного государственного приоритета оценку природных рисков и разработку методов борьбы с ними.

Эффективное управление рисками опирается на современный уровень знаний о природных явлениях, системную организацию наблюдений за опасными процессами, адекватную культуру хозяйственной деятельности и принятие ответственных управленческих решений на разных уровнях власти. Стратегию управления рисками следует осуществлять во всех проектах и инвестиционных программах, связанных со строительством, образованием, социальным обеспечением, здравоохранением.

После стремительного прорыва в космос человечество вновь обращает свой взгляд к общему дому – планете Земля. Общепланетные проблемы в наступившем столетии должны занять важное место среди фундаментальных и практических задач, ибо от их решения во многом зависит будущее нашей цивилизации.

Литература

Глобальная экологическая перспектива (Гео-3): прошлое, настоящее и перспективы на будущее / Ред. Г. Н. Голубев. М.: ЮНЕПКОМ, 2002. 504 с.

Осипов В. И. Природные катастрофы на рубеже XXI века // Вестник РАН. 2001. Т. 71, № 4. С. 291-302.

Природные опасности России: в 6-ти т. / Под общ. ред. В. И.Осипова, С. Шойгу. М.: Издательская фирма КРУК, 2000-2003: Природные опасности и общество / Под ред. В. А. Владимирова, Ю. Л. Воробьева, В. И. Осипова. 2002. 248 с.; Сейсмические опасности / Под ред. Г. А. Соболева. 2001. 295 с.; Экзогенные геологические опасности / Под ред. В. М. Кутепова, А. И. Шеко. 2002. 348 с. ; Геокриологические опасности / Под ред. Л. С. Гарагуля, Э. Д. Ершова. 2000. 316 с.; Гидрометеорологические опасности / Под ред. Г. С. Голицына, А. А. Васильева. 2001. 295 с.; Оценка и управление природными рисками / Под ред. А. Л. Рагозина. 2003. 320 с.

В статье использованы фотографии вулканов с сайта www.ngdc.noaa.gov/hazard/volcano.shtml Министерства торговли, Национального управления по исследованию океанов и атмосферы и Национальной информационной службы спутниковых данных об окружающей среде США

Сунатулла Сулаймонов
Доктор технических наук, Ташкентский архитектурно-строительный институт, Узбекистан

Нулуфар Хамрабаева
Кандидат технических наук, Ташкентский государственный технический университет, Узбекистан

Надира Мавлянова
Доктор геолого-минералогических наук, Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Россия

Аннотация

В связи с ростом урбанизации, с одной стороны, и увеличением количества природных опасностей - с другой, существенно повышается вероятность того, что в зону риска природно-техногенных катастроф будут вовлечены территории, насыщенные сложными инженерными сооружениями. Сейсмическое воздействие может стать причиной серии техногенных катастроф: пожаров, взрывов, выбросов химических и радиоактивных веществ, которые могут нанести урон, сопоставимый с землетрясением, а иногда и намного его превышающий. Системы электроснабжения и газоснабжения городов в результате сильного землетрясения могут иметь катастрофические повреждения и стать потенциальными источниками возникновения пожаров. В статье рассматриваются защитные системы для отключения электроэнергии и газоснабжения при сильных землетрясениях.

Ежедневно в мире происходят сотни катастроф природного и техногенного характера, но землетрясения занимают среди них особое место. Сильное землетрясение происходит внезапно, длится около минуты, и за это время трудно предпринять какие-либо меры для защиты. С развитием урбанизации землетрясения приносят всё бóльшие людские и материальные потери.

Социально-экономические последствия катастрофических землетрясений, произошедших в 2010–2011 годах в Гаити (12 января 2010 года, M = 7,1), Чили (27 февраля M = 8,8) и (11 марта 2011 года, M = 8,9), еще раз напомнили человечеству, что стихийное бедствие может стать причиной серии техногенных катастроф: пожаров, взрывов, выбросов химических и радиоактивных веществ, которые могут нанести урон, сопоставимый с землетрясением, а иногда и намного его превышающий. В результате существенно расширяется зона бедствия, увеличиваются экономические потери, а также ухудшается состояние окружающей среды. В XX веке во всём мире основное внимание в сфере защиты населения уделялось проблеме «восстановления», т. е. ликвидации последствий катастроф, но сегодня наиболее актуальной становится концепция « ». Приоритет «готовности» над «восстановлением» означает, что все действия по защите общества и государства от сильных землетрясений и их последствий должны быть предприняты до очередного землетрясения, которое неизбежно в сейсмоактивной зоне .

Системы электроснабжения и газоснабжения городов в результате сильного землетрясения могут получить катастрофические повреждения и стать потенциальными источниками возникновения пожаров. Так уже бывало при землетрясениях в Кобе, Япония (17.01.1995, М = 6,9) - именно пожаром, возникшим от землетрясения, была уничтожена вся старинная часть города, что также привело к многочисленным жертвам среди населения; землетрясение в Измите, Турция (17.08.1999, М = 7.6) - на местном нефтеперерабатывающем заводе вспыхнул пожар, потребовалось несколько дней для его ликвидации.

Разработка планов мероприятий по предотвращению пожаров - один из важнейших шагов по . Пожары наносят огромный экономический ущерб жизни, имуществу людей и производственным мощностям. Поэтому целесообразно разрабатывать и внедрять технические средства по предотвращению пожаров в разрушенной землетрясением части города. Известно, что причинами возникновения пожаров являются короткие замыкания в сетях электроснабжения и утечка газа из-за нарушений герметичности системы газоснабжений зданий.

Для защиты от техногенных катастроф необходимо снабжать электрические сети и системы газоснабжения техническими средствами, автоматически и автономно отключающими подачу электроэнергии и природного газа. С этой целью авторами разработаны технические решения по предотвращению пожаров в разрушенной землетрясением части города путем мгновенного отключения подачи электрической энергии и природного газа, которые срабатывают при землетрясении с интенсивностью 4–5 баллов по шкале MSK 64.

Известно, что для подачи электрической энергии в жилые и административные здания применяются подстанции с понижающими трансформаторами. В них предусмотрено защитное реле на случай возникновения различных повреждений. В трансформаторах и на их соединениях с другими элементами систем электроснабжения могут возникать следующие повреждения (аварийные режимы): межфазные кроткие замыкания в обмотках и на выводах; однофазные короткие замыкания на землю (корпус) при установке в сетях с заземленной нейтралью и между витками обмотки (витковые замыкания); недопустимое понижение уровня масла. К ненормальным режимам относятся перегрузка и внешние короткие замыкания, приводящие к появлению в обмотках трансформаторов больших токов, особенно при внешних коротких замыканиях, уменьшение уровня масла ниже определенного предела . Однако они не реагируют на .

Для защиты от токов внешних коротких замыканий используют максимальную токовую защиту, действующую так же, как резервная защита при отказе других защит. Кроме того, максимальная токовая защита работает в качестве основной при коротком замыкании в мертвой зоне токовой отсечки, если она установлена. Защиту от токов перегрузки выполняют в виде максимальной токовой защиты в одной фазе. Она действует, как правило, на сигнал с соответствующей выдержкой времени . Она также бездействует при землетрясениях. Для отключения подачи электроэнергии при сейсмическом воздействии авторами разработан сейсмический выключатель. Он устанавливается вместе с реле максимальной токовой защиты. Устройство и принципиальная схема работы сейсмического выключателя подачи электроэнергии от трансформатора приведены на рис. 1.

Рис. 1. Сейсмический выключатель подачи электроэнергии. а - общий вид; б - в рабочем состоянии; 1- корпус; 2 - шток; 3 - пружина; 4 - контакты короткого замыкания; 5 - седло-замыкатель; 6 - воронка; 7 - пластинчатые пружины; 8- шаровидный груз; 9 - крышка.

Сейсмический выключатель действует следующим образом. При землетрясении интенсивностью 4 и более баллов груз 8 под действием силы упругости сбрасывается пластинчатыми пружинами 7 в воронку 6 и под действием гравитационной силы падает на седло-замыкатель 5. При этом мгновенно замыкаются контакты 4 и происходит междуфазное короткое замыкание. Срабатывает реле максимальной токовой защиты трансформатора. Мгновенно отключается подача электрической энергии. Сейсмический выключатель приводится в действие автоматически и автономно. Груз 8 сейсмического выключателя находится в состоянии неустойчивого равновесия. При смещении груза 9 центр его масс опускается. В состоянии покоя груз удерживается силой сопротивления движения. Его значение зависит от величины силы тяжести и геометрической формы груза. В сейсмическом выключателе установлен груз в форме шара. Вес груза принимается с учетом силы упругости пружины и суммарного веса штока и седла-замыкателя. При этом должно выполняться условие G >> F (где G - сила тяжести груза, Н; F - сила упругости пружины, Н). Расчет силы тяжести груза сейсмического выключателя проводится в зависимости от того, при какой интенсивности землетрясения требуется отключать подачу электроэнергии или газа. Для этого задаются условия смещения груза в форме шара, находящегося в состоянии неустойчивого равновесия. Составляется уравнение движения груза:

отсюда после преобразований:

где ã - значение ускорения центра масс груза при интенсивности землетрясения I, балл; ƒ - коэффициент сопротивления движению груза.

Ускорение, которое придают сейсмические толчки массе неструктурного элемента, можно вычислить эмпирической формулой, предложенной авторами работы :

где ã - среднее значение ускорения колебаний поверхности земли, см/с2 ; I - интенсивность землетрясения, балл.

Значение интенсивности I, в свою очередь, зависит: от магнитуды подземного толчка; от расстояния между эпицентром подземного толчка и местом расположения района, где находятся здания; от состава почвы; от уровня подземных вод; от глубины расположения очага подземных толчков . Формулы (3) и (4) запишем в следующем виде:

Определяем значение коэффициента сопротивления движению при интенсивности землетрясения 4 балла по формулам (5, 6):

По формуле (2) определяем значение коэффициента сопротивления движения груза:

Если учесть, что груз в форме шара и пластинчатые пружины (рис. 1) сейсмического выключателя изготовлены из металла, то его чувствительность увеличивается на порядок. Время срабатывания разработанного сейсмического выключателя подачи электрической энергии регулируется в широких диапазонах и определяется следующей формулой:

где h - высота установки груза над седлом-замыкателем, м; g - ускорение свободного падения, g = 9,82 м/с2.

Если принять значение времени срабатывания равным t = 0,1 с, то:

Время срабатывания сейсмического выключателя электроэнергии целесообразно устанавливать на 0,1 с, т. к. продолжительность землетрясений очаговой зоны принята с продолжительностью 2–3 с .

Система газоснабжения зданий предназначена для бесперебойной подачи газа потребителям от источника. Жилые дома чаще всего присоединяются к газопроводам низкого давления (рис. 2). При их отсутствии или недостаточной мощности возможно подключение жилых домов к газопроводам среднего и высокого давления с обязательной установкой газорегуляторного пункта (рис. 2).

Рис. 2. Система газоснабжения здания. а - от газопровода низкого давления; б - от газопровода среднего давления; в - наружный ввод; 1 - футляр; 2 - просмоленная прядь; 3 - цементная (битумная) стяжка; 4- ввод; 5 - арматура; 6 - разводящий трубопровод; 7 - стояк; 8 - поэтажная разводка; 9 - газовый прибор (плита); 10 - защитный короб; 11 - газорегуляторный щитовой пункт; 12 - уличная сеть среднего давления; 13 - уличная сеть низкого давления; 14 - ответвление; 15 - задвижка; 16 - ковер; 17 - дворовая (внутриквартальная) сеть; 18 - конденсатосборник; 19 - сейсмический запорно-предохранительный клапан.

Здания состоит из ответвлений дворовых (внутриквартирных) сетей, вводов в здание, внутренних газопроводов, газовых приборов и арматуры. На промышленных сетях предусматриваются также продувочные трубопроводы. Ответвления служат для подачи газа из уличной сети в дворовую. Дворовые газопроводы являются развитым ответвлением и подводят газ к отдельным зданиям и вводам. Вводы предназначены для подачи газа во внутренние газопроводы. Они присоединяются к дворовому газопроводу или непосредственно к ответвлению. Внутренние газопроводы служат для распределения газа между потребителями внутри здания. Ответвление присоединяют к уличной сети в точке, наиболее близкой к газифицируемому зданию или группе зданий. На тротуаре или около красной линии застройки устанавливают запорную арматуру . Как видно из рис. 2, в системе газоснабжения здания при сейсмическом воздействии не отключают подачу газа к потребителям, что является уязвимым местом системы. Для предотвращения утечки газа при сейсмическом воздействии авторами разработана модернизированная система газоснабжения с сейсмическим запорно-предохранительным клапаном. Разработанный сейсмический запорно-предохранительный клапан устанавливается в газорегуляторном пункте (ГРП). На входе и выходе газопровода из ГРП на расстоянии не менее 5 и не более 100 м от него устанавливают отключающие устройства. Однако все предохранительные устройства ГРП не имеют сейсмических запорно-предохранительных клапанов. Устройство предложенного сейсмического запорно-предохранительного клапана ГРП и ГРУ системы газоснабжения зданий города представлено на рис. 3.

Рис. 3. Сейсмический запорно-предохранительный клапан системы газоснабжения зданий города. а - общий вид; б - в рабочем состоянии; 1 - корпус; 2 - клапан; 3 - шток; 4 - направляющий штока; 5 - пружина; 6 - седло; 7 - воронка; 8 - пластинчатые пружины; 9 - груз; 10 - крышка.

Он действует следующим образом. При землетрясении с интенсивностью 5 и более баллов (MSK 64) груз 9 под действием силы инерции, возникающей при сейсмических колебаниях, падает в воронку 7. Под действием гравитационной силы стремительно двигается вниз и нажимает на седло 6. Движение седла 6 через шток передается клапану 2. Клапан 2 плотно закрывает подачу газа в систему газоснабжения зданий. Условия срабатывания сейсмического запорно-предохранительного клапана, время и интенсивность, землетрясения, при которых он должен реагировать, определяются по формулам (2, 9).

Время срабатывания разработанного сейсмического запорно-предохранительного клапана можно менять в широких диапазонах. Целесообразно устанавливать его на 0,1 с.

Прекращение подачи электроэнергии и природного газа в жилые и административные здания во время сейсмического воздействия полностью предотвращает такие техногенные катастрофы, как возникновение пожаров и взрывов. Сейсмический выключатель подачи электрической энергии и сейсмический запорно-предохранительный клапан системы газоснабжения зданий приводятся в действие автоматически и автономно.

Литература

1. Мавлянова Н.Г. Типизация городов Узбекистана для оценки сейсмической уязвимости // Геоэкология. 2014. № 1. C. 56–66.
2. Будзко И.А. Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. -М.: Агропромиздат, 1990. 496 с.
   Плотникова Л.М., Нуртаев Б.С., Сейдузова С.С.,. Джалалов Д.Б. Оценка сейсмической опасности для г. Ташкента в свете управления сейсмическим риском // Geologiya va mineral resurslar. 1999. № 2. C. 40–45.
3. Плотникова Л.М. О соотношении сейсмических параметров грунтов, определяемых по записям слабых и сильных землетрясений (на примере землетрясений Ташкентской эпицентральной зоны) // Сейсмическое микрорайонирование. - М.: Наука, 1977. С.181–189.
4. Плотникова Л.М. Спектральные и спектрально-временные особенности землетрясений потенциально опасных зон района Чарвакского водохранилища // Районирование сейсмических аспектов. - Ташкент: Фан, 1990. С. 154–168.
5. Кязимов К.Г. Справочник газовика: Справочное пособие. 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа; Изд. центр «Академия», 2000. 272 с.

14.06.2006 Вероятность техногенных катастроф в России, впрочем, как и во всем мире, с каждым годом увеличивается. К такому выводу пришли участники недавней международной конференции "Актуальные проблемы промышленной безопасности" в Санкт-Петербурге. Так, по словам начальника управления предупреждения чрезвычайных ситуаций Северо-Западного регионального центра МЧС Владимира Попова, в СЗФО в 2005 году было 446 чрезвычайных ситуаций, и из них 403 носило техногенный характер. Уже в этом году в Петербурге и Ленинградской области пришлось ликвидировать последствия двух крупных разливов нефти. Особые опасения вызывает ситуация с объектами топливно-энергетического комплекса, зданиями и морскими судами.

При этом проведенные в этом году специалистами МЧС проверки семи субъектов Федерации, входящих в СЗФО, показали, что во всех регионах округа есть объекты, несущие реальную угрозу для людей и окружающей среды. Однако лишь 26 процентов предприятий, являющихся потенциально опасными, разработали требующиеся по закону паспорта безопасности, и лишь 17,3 процента - планы ликвидации аварийных ситуаций.

"Не забывайте, что вы, конечно, даете работу людям и платите налоги в бюджет, но ликвидация последствий аварий на ваших предприятиях может стоить значительно дороже", - напомнил Владимир Попов собравшимся со всей России представителям крупнейших компаний нефтегазового комплекса, металлургии, химии и других отраслей, чьи предприятия относятся к категории опасных.

С 2008 года, по прогнозам специалистов Института физики металла, число аварийных разрывов газопроводов в России будет возрастать в 2,5 - 3,5 раза ежегодно и к 2010 году достигнет 5,5 тысячи разрывов в год. Если, конечно, не будут проведены все необходимые работы по устранению дефектов, возникающих в результате коррозии труб. Эти данные привел кандидат технических наук Иван Янковский.

Чтобы понять, чего следует и не следует делать, участники конференции внимательно изучили опыт ряда крупных техногенных аварий. Причем не только в России. Так, директор по производственной безопасности крупной нефтедобывающей компании Майкл Броадрибб рассказал об аварии на НПЗ в Техасе в марте 2005 года, в результате которой 15 человек погибли и 127 получили травмы различной степени тяжести. Оказалось, что на установке по разделению нефти использовались устаревшие технические решения, часть приборов не работала или работала плохо, при передаче смены уходившие не сообщили о неисправностях, а некоторые сотрудники занимались вместо работы своими делами. Оператор, так тот просто ушел обедать, оставив без присмотра работающую установку. Кроме того, руководство предприятия в непосредственной близости от колонны разместило бытовки, в которых жили рабочие. В результате выброшенные из вытяжной трубы нефтепродукты дождем оросили окрестности, попали на работающий двигатель трейлера, произошел взрыв...

- Простите, а вы уверены, что все это происходило в Америке? - пошутил ведущий конференции президент Городского центра экспертиз Александр Москаленко. - Уж больно на другую страну похоже.

То же самое корреспонденту "Российской газеты" сказал главный инженер Сочинской ТЭС Владимир Голубничий, которому, по его словам, приходилось несколько раз участвовать в комиссиях по расследованию аварий в энергетике у нас. По его оценкам, ситуация на техасском заводе почти на сто процентов совпадала по причинам аварии с российской. Старое или неработающее оборудование, отсутствие дисциплины и низкая квалификация персонала... Причем последнее важнее всего. По оценкам российских специалистов, 80 процентов техногенных аварий происходят из-за человеческого фактора. "А у нас 99 процентов", - заявил Майкл Броадрибб.

Вот в чем разница, так это в последствиях таких аварий. У нас прежде всего начинают искать, кто виноват. Один из участников конференции так и спросил заграничного гостя: "Кто по результатам вашей проверки был наказан?" "Мы проводили расследование не для этого, а чтобы выработать рекомендации на будущее", - удивился вопросу Броадрибб. И рассказал, что по результатам работы его комиссии компания вложила более 1 миллиарда долларов на устранение всех обнаруженных недостатков. В том числе на повышение квалификации персонала. Причем не только на том НПЗ, где произошла авария.

- Этим мы и отличаемся, - заметил Александр Москаленко. - У нас все ждут, пока государство сверху спустит какие-нибудь требования по безопасности, а на Западе компания тут же разрабатывает свои, более жесткие.

Он призвал участников конференции следовать в этом иностранному опыту.

Хотя виновники, конечно, и в Америке были найдены и наказаны. По результатам внутризаводского расследования уволили трех человек, а еще трем объявили предупреждение. На уровне компании сменили все руководство завода.

И еще: после аварии в Техасе предприятие получило более 1,6 тысячи исков на возмещение ущерба. Причем не только от пострадавших работников, но и от субподрядчиков, у которых в результате взрыва получило повреждение имущество. И пришлось выплатить, по приблизительным прикидкам, столько же, сколько ушло на устранение последствий на самом предприятии. Если бы и у нас было так! Тогда, может быть, наконец с места сдвинулся бы вопрос о страховании гражданской ответственности. А то оно в законе о промышленной безопасности прописано, а на деле никто особо не торопится. Может, правда, потому, что минимальный размер страховой суммы (а многие производства по нему стремятся и страховаться) - от 100 тысяч до 7 миллионов рублей - не вызывает большого желания у страховых компаний этим заниматься. Вот если размер будет повышен... Тогда дело с мертвой точки сдвинется, считает руководитель регионального управления Ростехнадзора по СЗФО Игорь Головач, делая при этом ставку на рассматриваемый в Госдуме законопроект об обязательном страховании ответственности организаций, эксплуатирующих опасные объекты. Кстати, в стране порядка 45 тысяч опасных объектов. Потенциальный объем страховых сборов по ним оценивается специалистами в 25,2 миллиарда рублей./rg.ru/

Изобретение относится к проблемам экологии и защиты окружающей среды от последствий техногенных катастроф. Обеспечивает безопасность эксплуатации объектов хранения и переработки вредных веществ. Сущность изобретения: способ включает мероприятия по сбору загрязняющих веществ. Согласно изобретению под промышленным объектом, являющимся источником загрязнения окружающей природной среды, подземных и грунтовых вод, в процессе его эксплуатации бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину. Устанавливают перфорированные обсадные колонны или фильтрующие трубы. Постоянно или периодически контролируют наличие в скважине загрязняющих веществ и при их наличии производят откачку. Дополнительно с одной стороны, например против водоема или по периметру объекта, возводят подземный барьер локализации загрязнения. Для этого бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных друг над другом. Устанавливают перфорированные обсадные колонны. Цементируют пространство между ними. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к проблемам экологии и защиты окружающей среды от последствий техногенных катастроф. Интенсивное развитие нефтегазового комплекса страны обуславливает освоение и ввод в действие крупнейших нефтяных и газовых месторождений, широкомасштабное строительство сетей мощных нефте- и газопродуктов, насосных станций и объектов наземного базирования для хранения и переработки продуктов. Указанные обстоятельства выдвигают ряд требований обеспечения безопасности эксплуатации этих объектов. Все сказанное выше относится в полной мере и к объектам хранения и переработки других вредных химических веществ: фосфатов, нитратов и т. д. Вредное воздействие нефтепродуктов и ядовитых веществ может реализоваться двумя способами: либо в виде небольших, но длительно происходящих утечек продукта или как выброс больших объемов этих веществ в результате аварии. В любом случае вредные вещества накапливаются в подземных и грунтовых водах и часто выходят в открытые водоемы. Известны многочисленные способы предотвращения техногенных катастроф объектов хранения и переработки вредных веществ, например нефтепродуктов, описанные в книге И.И. Мазура "Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности". - М.: Недра, 1991, с. 18 и 19. Это в основном научные и чисто теоретические мероприятия, не содержащие конкретных технических решений по предотвращению катастроф и уменьшению их вредных последствий: 1. Научное обеспечение охраны окружающей среды при строительстве нефтегазовых объектов. 2. Нормативное и проектное обеспечение охраны окружающей среды. 3. Организационное обеспечение природоохранной деятельности в отрасли. 4. Расширение агитации, пропаганды, обучения и воспитания по вопросам охраны окружающей среды. Недостатки этих мероприятий очевидны: все они являются чисто организационными и не содержат ни одного конкретного технического или технологического решения. Известны также технические мероприятия для предотвращения техногенных катастроф, например организация сбора загрязнений в специальные емкости с их последующей вывозкой, описанные в книге Мазура И.И. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. - М.: Недра, 1991, с. 54 и 55 (прототип). Недостаток этого мероприятия заключается в том, что в случае прорыва и выброса вредных веществ на слой почвы они уходят в подземные и грунтовые воды и для их извлечения требуется бурение многочисленных вертикальных скважин для сбора этих веществ, а также в их прорыве и истечении в открытые водоемы с отрицательными экологическими последствиями. Задача создания изобретения - обеспечение безопасности эксплуатации объектов хранения и переработки вредных веществ. Решение указанной задачи достигнуто за счет того, в способе предотвращения техногенных катастроф, включающем мероприятия по сбору загрязняющих веществ в зоне промышленного объекта, являющегося источником загрязнения окружающей природной среды, подземных и грунтовых вод, в процессе его эксплуатации бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину под этим объектом, устанавливают перфорированные обсадные колонны или фильтрующие трубы, постоянно или периодически контролируют наличие в скважине загрязняющих веществ и при их наличии производят откачку. Дополнительно с одной стороны, например против водоема или по периметру объекта, возводят подземный барьер локализации загрязнения. Ддля этого бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных в вертикальной плоскости, устанавливают перфорированные обсадные колонны и цементируют пространство между ними. Патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1 - 4, где: на фиг. 1 приведена схема реализации способа для нефтегазового объекта, например нефтехранилища, на фиг.2 - это же вариант реализации способа в плане, на фиг. 3 - пример реализации способа с применением подземного барьера локализации загрязнения, на фиг. 4 - пример реализации способа с подземным барьером локализации загрязнения в плане. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА Пример 1 До строительства или в процессе эксплуатации промышленного объекта 1, являющегося источником загрязнения окружающей среды (фиг.1), возведенного на слое почвы 2, под которым находится песок 3 и глина 4, была пробурена, по меньшей мере, одна горизонтальная двухустьевая скважина 5. Эти (эта) скважины 5 имеют по два устья 6. В скважины 5 установлены перфорированные обсадные колонны (фильтрующие трубы) 7 с отверстиями 8. Устья 6 скважин 5, расположенные с одной стороны объединены коллектором 9, к коллектору 9 присоединен откачивающий насос 10. В скважинах установлены датчики контроля загрязнения (на фиг.1...4 датчики не показаны). В процессе эксплуатации постоянно при помощи датчиков или периодически путем взятия проб контролируется наличие вредных веществ в грунтовых и подземных водах и при их повышении концентрации свыше предельно допустимых норм включают откачивающий насос 10, который вместе с грунтовыми водами откачивает вредные вещества. Пример 2 Если объект находится на берегу водоема (фиг.2), то велика вероятность попадания этих веществ в водоемы. Со стороны водоема возводят подземный барьер локализации загрязнения 11. Для этого дополнительно бурят или одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин 5, расположенных в вертикальной плоскости и имеющих по два устья 6. В эти горизонтальные двухустьевые скважины 5 устанавливают перфорированные обсадные трубы 7 с отверстиями 8 и заливают пространство между ними цементом. Нижняя горизонтальная двухустьевая скважина 5 выполняется на уровне глины (скальных пород) другого водонепроницаемого слоя) 4. Вредные вещества задерживаются барьером локализации загрязнения 11, который может быть выполнен вертикально, как это показано на фиг.3, или под углом к горизонту. Применение изобретения позволило: 1. Повысить безопасность эксплуатации объектов хранения и переработки вредных веществ за счет того, что технологические и конструктивные природосберегающие решения при сооружении объектов осуществляются до возникновения аварийной ситуации. 2. Обеспечить сооружение горизонтальных скважин на действующих объектах. 3. Сохранить экологию окружающей среды в районе объекта повышенной опасности и вокруг него. Поверхностный слой почвы при бурении горизонтальных скважин не разрушается. 4. В случае прорыва вредных веществ в грунт своевременно обнаружить утечку и практически полностью извлечь их, отфильтровать для повторного использования или уничтожить. 5. Предотвратить прорыв вредных веществ в водоемы.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения техногенных катастроф, включающий мероприятия по сбору загрязняющих веществ, отличающийся тем, что в зоне промышленного объекта, являющегося источником загрязнения окружающей природной среды, подземных и грунтовых вод, в процессе его эксплуатации бурят, по меньшей мере, одну горизонтальную двухустьевую скважину под этим объектом, устанавливают перфорированные обсадные колонны или фильтрующие трубы, и постоянно или периодически контролируют наличие в скважине загрязняющих веществ и при их наличии производят откачку. 2. Способ предотвращения техногенных катастроф по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно с одной стороны, например против водоема или по периметру объекта, возводят подземный барьер локализации загрязнения, для этого бурят одну или несколько горизонтальных двухустьевых скважин, расположенных друг над другом, устанавливают перфорированные обсадные колонны и цементируют пространство между ними.

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и эксплуатации подземных и наземных сооружений и может быть использовано для изучения строения и динамики земной поверхности и осуществления прогноза интенсивности и активизации деформационных процессов, что очень важно при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, например нефтегазоносных структур

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к области оценки и прогноза продуктивности углеводородных залежей и месторождений, в том числе на ранней или поздней стадии освоения нефтяных и газовых ресурсов, и может быть использовано для многоцелевого изучения и определения балансовых запасов нового вида углеводородного сырья для его промышленной добычи и использования в нефтегазовых отраслях

Главные меры (усилия) человека по борьбе с авариями и катастрофами должны быть направлены на их профилактику и предупреждение. Принятые меры либо полностью исключают, либо локализуют техногенные аварии и катастрофы. В основе таки мер лежит обеспечение надежности технологического процесса.

Основные меры обеспечения надежности функционирования объекта:

• 1. Выполнение требований государственных стандартов и строительных норм и правил, которые направлены на то, чтобы максимально исключить возможность аварии.
• 2. Жесткая производственная дисциплина. Точное выполнение технологических процессов. Использование оборудования в строгом соответствии с его техническим назначением.
• 3. Дублирование и увеличение запасов прочности важнейших элементов производства.
• 4. Чёткая организация службы инспекции контроля и безопасности.
• 5. Тщательный подбор кадров, повышение практических знаний в объёме выполняемой работы.
• 6. Оценка условий производства с точки зрения возможности возникновения аварии.

Оценка последствий техногенных аварий

Любая чрезвычайная ситуация несет за собой последствия. Которые оказывают влияние практически на все сферы жизни человеческого общества и прежде всего это на жизнедеятельность людей и в огромном количестве на окружающую природную среду.

Ущерб от катастроф носит разнообразный характер. Чтобы его измерить используют различные измерения, среди которых главную роль играют экономические показатели. В последнее время государство уделяет огромное значение в выделение средств на мероприятия по предупреждению и ликвидации возможных и уже реально действующих чрезвычайных ситуаций, а также на ликвидации их последствий. Данное выделение денежных средств и осуществление мероприятий помогает защитить население от возможных катастроф, а также снизить социально-экономический ущерб и повысить уровень безопасности.

Результаты исследований показало, что техногенные и природные аварии и катастрофы, произошедшие в России за последние 10-15 лет, становятся все более опасными для экономики, населения и окружающей среды. Уже сейчас прямые и косвенные ущербы от них составляют 4-5% от валового национального продукта.

По данным, общемировой экономический ущерб стихийных бедствий за 60-е годы составил 40 млрд. долларов США. В 80-х годах этот показатель вырос до 120 млрд. В первой половине 90-х ежегодный ущерб более чес в десять раз превысил уровень данного показателя за 60-е. Если посчитать сумму всего ущерба от стихийных бедствий за 90-е, то он приблизиться к 400 млрд. долл. США. А если брать наше время, то материальный ущерб возрос в неимоверные количества. По оценке МЧС России, уже сейчас ущерб от природных бедствий во много раз превышает возможности мирового сообщества по оказанию гуманитарной помощи пострадавшим. Эта проблема приобрела глобальный характер.

К экономическим последствиям чрезвычайных ситуаций в целом относятся:

• - сокращение основных производственных механизмов за счет их полного или частичного разрушения;
• - выход сельскохозяйственных, лесных и водных угодий из хозяйственного оборота;
• - разрушение объектов социально-культурной сферы;
• - сокращение трудовых ресурсов и рабочей силы;
• - снижение уровня жизни населения;
• - косвенные убытки и ущерб упущенной выгоды в сфере материального производства и услуг;
• - расходы государства на ликвидацию чрезвычайных ситуаций.

При оценивание экономического ущерба принимаются во внимание только прямые материальные ценности. С принятием федерального закона «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 11 ноября 1994 года Россия сделала первые шаги к стандартизации понятия экономических последствий от чрезвычайных ситуаций. Одна из основных целей этого закона - снижение размеров ущерба и потерь от чрезвычайных ситуаций.

Психопатологические последствия ЧС:

Зачастую серьезные масштабные чрезвычайные ситуации приводят к психологическим отклонениям у людей. Каждый человек по-разному реагирует на ту или опасность. У многих людей нервная система слабая.

Различают следующие негативные последствия:

• - непосредственный, возникающие во время самой ЧС;
• - ближайшие, могут возникнуть в течение следующего года как произошла ЧС;
• - среднесрочные, возникновение их может быть в течение 5 лет как произошла ЧС;
• - отдаленные, могут возникнуть и через пять лет.

Каждый человек во время чрезвычайной ситуации испытывает стресс. Стресс в свою очередь бывает разный. Различают эустресс и дистресс. Эустресс является нормальным для человека, он служит в целях сохранения и поддержания жизни. А диастресс является патологический стрессом и проявляется в болезненных симптомах.

Последствия ЧС можно разделить на несколько типов:

• · медицинские - диссоциативные расстройства, нарушение в поведение, психосоматические заболевания, а также злоупотребление психоактивными веществами;
• · психологические - стигматизация и дискриминация, злость, ожесточение, изменение иерархии ценностей, нарушение в мужличностных отношениях, формируется в своем роде месть;
• · социальные последствия - снижение социальной активности, уменьшение работоспособности, антисоциальное поведение.

Наиболее распространенным и научно изучаемым расстройством в результате чрезвычайной ситуации является посттравматическое стрессовое расстройство. На возникновение данного расстройства влияют такие факторы как:

• - личностные - повышенная уязвимость, предварительных травм, соматическая обессиленность;
• - гендерные - у женского пола достоверно чаще возникают посттравматическое стрессовое расстройство, однако они быстрее и выздоравливают;
• - возраст - имеется линейная подчиненность между старшим возрастом и частотой формирования расстройства;
• - социальная поддержка - наличие общественной и родственной поддержки значительно снижает риск возникновения стрессового расстройства. Зачастую люди, пострадавшие от ЧС не обращаются за помощью в специализированную службу психического здоровья, что усложняет дальнейшее лечение.

Социальный ущерб населению и территории в результате воздействия факторов чрезвычайной ситуации; оказывают отрицательное влияние на физическое, материальное и моральное состояние людей, снижают их благополучие и жизнедеятельность. Одним из важных видов социальных последствий чрезвычайных ситуаций является снижение качества жизни, особенно таких её показателей как: состояние здоровья, степень удовлетворения жизненных требований населения, утрата достояния, резкое нарушение привычного уклада жизни, личные невзгоды, физические и моральные страдания. Социальные последствия чрезвычайных ситуаций оказывают существенное влияние на демографическую ситуацию в стране, выражающуюся в снижении численности населения в районах бедствия за счет вынужденных переселенцев из этих районов, в изменении профессиональной структуры населения, его возрастного состава и т.д. Социальные и другие последствия могут негативно сказываться на реализации социальных и экономических программ, тем самым снижая экономические возможности государства. Анализ последствий крупных аварий и катастроф показывает, что затраты на их ликвидацию, создание приемлемых условий для жизнедеятельности населения могут существенно влиять на социально-экономическое развитие государства и даже подрывать его основы.

Для того, что бы сделать по минимуму масштабные чрезвычайные ситуации нужно применить выполнить следующее:

Изменить или дополнить действующие нормативные правовые акты Российской Федерации;

Изменить нормативные правовые акты органов государственной власти Российской Федерации и органов управления территорией, на которой введено чрезвычайное положение в соответствии с пунктом «б» статьи 3 Федерального конституционного закона «О чрезвычайном положении»;

Применить принципы организации управления экономическим обеспечением: централизованного руководства, комплексности, плановости и контроля, взаимосогласованности и заблаговременности;

Проанализировать правовое регулирование и организацию управления на основе создания отраслевых моделей экономического обеспечения масштабных ЧС определенного вида и единого перечня средств ликвидации ЧС;

Развитие в экономическом обеспечении правовых основ для ликвидации масштабных ЧС и др. ;

Органами управления по ликвидации масштабных ЧС: является органы государственной власти; органы управления территорией;

Построение этапов формирования правовых и организационных основ для ликвидации масштабных ЧС:

• 1-го - до создания органов управления территорией, на которой введено чрезвычайное положение;
• 2-го - после создания этих органов;
• 3-го при плановом проведении работ;
• 4-го - при переходе к отмене мер и временных ограничений.