3.2. Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях на территории Брянской области

3.2.1. Стихийные бедствия и их прогнозирование

Очаг поражения (зона ч.с.)- это территория или акватория, на которой в результате возникновения источника ч.с. происходит поражение людей, нарушаются условия безопасности жизнедеятельности или наносится материальный ущерб объектам экономики и окружающей природной среде.

Из многочисленных очагов поражения, возникающих в результате различных стихийных бедствий, наиболее значительными по масштабам последствий являются очаги, образующиеся при землетрясениях и наводнениях.

Очаг поражения при землетрясении

Очагом поражения при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли массовые разрушения и повреждения зданий, сооружений и др. объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и растений.

Очаги массового поражения возникают обычно в районе землетрясения, где его интенсивность по шкале Рихтера 7-8 баллов и более. Большинство зданий получают средние и сильные разрушения. В районе землетрясения может быть один или несколько очагов поражения. Очаги поражения при землетрясениях по характеру разрушений зданий и сооружений можно сравнить с очагами ядерного взрыва. Оценка возможных масштабов разрушения при землетрясении может быть проведена аналогично оценки разрушений ядерного взрыва, а в качестве критерия берется максимальная интенсивность землетрясения в баллах по шкале Рихтера.

При прогнозировании характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных значений интенсивности в интервале от величин, вызывающих слабые разрушения, до величин, вызывающих полное их разрушение. В очаге поражения можно выделить четыре зоны разрушений:
R1- зона полных разрушений;
D Рф 50 кПа и более;
R2-зона сильных разрушений;
D Рф 30…50 кПа;
R3- зона средних разрушений;
D Рф 20...30 кПа;
R4-зона слабых разрушений;
D Рф 10...20 кПа.
Характер и степень ожидаемых разрушений могут быть определены для различных значений интенсивности землетрясения в баллах (VI-XI):
VI баллов - 20 кПа; VII - 30 кПа; VIII - 40 кПа; IX - 50 кПа; X - 60 кПа; XI - 70 кПа воздушной ударной волны.

Основные характеристики землетрясения:
1. Энергия землетрясения Е=10(5.24+1.44М) , где М - магнитуда -логарифм амплитуды максимальное смещение грунта в мм на расстоянии 100 км от эпицентра. Измеряется в баллах от 0 до 9 по Рихтеру.
2. Интенсивность землетрясения I=1.5(М-1), измеряется в баллах от 1 до 12. Эпицентром землетрясения называется проекция гипоцентра на поверхность Земли.
3. Глубина очага h, обычно бывает в пределах 8…65 км. Если h неизвестно, то ее принимают равной 20 км.

Расстояние от эпицентра, на котором возможно возникновение колебаний определенной интенсивности:

R=h * 100,57(Io-Ir) -1, (3.2.1)
где:
R - расстояние от эпицентра, км;
  Io - интенсивность землетрясения в эпицентре;
  Ir - интенсивность землетрясения ожидаемая.

Время прихода поверхностных волн:

t=h/Vпр + R/Vпов, (3.2.2)
где:
Vпр - скорость распространения продольных волн, км/с;
Vпр=6.9 км/с (гранит); Vпр=6.1 (осадочные породы);
  Vпов - скорость распространения поверхностных волн, км/с.
Vпов= 5.6 (гранит); Vпов= 1.5 (щебень, гравий, галька);
Vпов= 4.0 (известняк); Vпов= 1 (песчаный грунт); Vпов= 0.35 (насыпной грунт).

Землетрясения интенсивностью в 1балл - незаметное, 2 балла - очень слабое, 3 балла - слабое. Разрушения начинаются при интенсивности 4 балла. В таблице даны степени разрушения объектов и виды травмирования людей.

Таблица 3.2.1

Степени разрушения

Интенсивность землетрясения Тип Магнитуда Последствия
IV Умеренное 5кПа 3 Разрушение остекления
V-VI Довольно сильное, сильное
10 …20кПа
5 Средние разрушения деревянных зданий, слабые - кирпичных, у людей легкие травмы
VII Очень сильные 30 кПа 6 Сильные -деревянных зданий, средние - кирпичных (до 30 км); у людей легкие травмы (ушибы, ссадины)
VIII Разрушительное 40 кПа 6,5 Сильные - кирпичных, трещины -в почве, у людей легкие травмы
IX Опустошительное 50 кПа 7 Сильные всех, разрыв коммуникаций (до 80 км), у людей травмы средней тяжести
X Уничтожающее 60 кПа 7,5 Обвалы, разрушения магистралей (до 120 км), у людей тяжелые травмы (переломы черепа, разрывы внутренних органов)
XI-XII Катастрофическое 70-80 кПа 8 - 9 Изменение рельефа (до 160 км)

Очаг поражения при наводнении

Очагом поражения при наводнении называется территория, в пределах которой произошли затопления местности, повреждения и разрушения зданий, сооружений и других объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и урожая, порчей сырья, топлива, удобрений, продуктов питания. Масштабы наводнений зависят от высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды, площади затопления, времени затопления (весной, летом, осенью, зимой).

Исходные данные для определения очага поражения:
- ширина реки до паводка bо, м;
- ширина дна реки ao, м;
- глубина реки до паводка ho, м;
- скорость течения реки - vo, м/с;
- интенсивность дождя I, мм/ч;
- площадь выпадения осадков F, км2;
- высота места hм, мм;
- глубина затопления, hз, м;
- параметр профиля реки М=1,4 (трапеция), М=2 (треугольник).

Рис 3.2.1. Схема русла реки
а-треугольное русло;
б-трапециедальное русло.

Расход воды до выпадения осадков (м3/с):

Qo = 1/2 ho * bo * vo. (3.2.3)

Расход воды при выпадении осадков:

Qmax = Vmax * S или Qmax = I * F/3,6 +Q, (3.2.4)
где:
S - площадь поперечного сечения потока при паводке, м2;
  Vmax - максимальная скорость потока, м/с; Vmax = Vo( (ho+h )/ ho)2/3

Высота подъема воды в реке при прохождении паводка (h):

h = ( 2Qmax * h5/(bo * vo ) )3/8 (3.2.5)

Глубина затопления при наводнении ( ) :

hз = h - hм (3.2.6)

При прорывах плотин и гидротехнических сооружений определяется время прихода волны прорыва на заданное расстояние (tпр ):

tпр =R / V, (3.2.7)
где:
R - расстояние от плотины до объекта, км;
  V - скорость движения волны, м/с; V=5м/с.


Высота волны (hR ) в зависимости от расстояния R:

hR = a * Н (3.2.8)
где:
H - глубина воды пред плотиной ( прораном);
  a - коэффициент, зависящий от расстояния до плотины R.

Продолжительность прохождения волны (tR ):

tR = b * T, (3.2.9)
где:
T - время опорожнения водохранилища;
  b - коэффициент, зависящий от расстояния R.

Время опорожнения водохранилища Т можно рассчитать по формуле (ч):

T = W / N * B 3600, (3.2.10)
где:
W - объем водохранилища, м3;
  N - максимальный расход воды на 1 м ширины прорана, м3/см;
  B - ширина прорана, м.

Параметры волны, вызывающие слабые, средние и сильные разрушения различных объектов даны в таблицах.

Очаг поражения при ураганах и грозах

Удельное давление ветрового напора при различных скоростях ветра характеризует силу урагана:
При скорости ветра V = 25 м/с удельное давление DPф меньше 10кПа;
При скорости ветра V = 33 м/с удельное давление DPф = 10 … 20кПа;
При скорости ветра V = 44-50 м/с удельное давление DPф = 20 … 30кПа;
При скорости ветра V > 50 м/с удельное давление DPф= 50кПа.

Степени разрушений (слабая, средняя, сильная, полная) даны в таблицах в зависимости от скорости ветра для различных зданий и сооружений.

Молния может ударить не только в высокие предметы, но и в предметы, расположенные над зонами с хорошей проводимостью: места выхода ключей, берега рек, места с близко расположенными грунтовыми водами.

Поле растекания потенциалов при разряде молнии на землю представляет собой окружность на поверхности земли с радиусом R=20 м (иногда до 50м), внутри которой человек или животное могут попасть под напряжение шага.

Шаговое напряжение можно определить по формуле:

Uш = jа - jб, (3.2.11)
где:
jа, jб - потенциалы ног.

Возможность поражения объекта молнией определяется интенсивностью грозовой деятельности в местности, где этот объект расположен, зависит от его размеров и конфигураций, расположения среди объектов.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним количеством грозовых часов в год (nч). Иногда грозовую деятельность измеряют количеством грозовых дней в году (nд). Принято продолжительность грозы считать равной 1,5 часа (nд = 30дней) и 2 часа (nд > 30дней). Следовательно n = (1,5 …2)nд .

Имеется более обобщенный показатель - число ударов в год на 1 км2. поверхности земли.

Для Брянской области интенсивность грозовой деятельности составляет 60-80часов за год, следовательно среднее число ударов молнии в год на 1 км2 - 9.

Среднее число ударов молнии в год определяется из таблицы

Очаг поражения при пожарах

Зона ч.с. при пожарах включает в себя зону горения, теплового воздействия и зону задымления, опасную наличием продуктов полного и неполного сгорания.

Зона горения -это часть пространства, в котором образуется пламя.

Зона теплового воздействия -это часть пространства, премыкающего к зоне горения, в котором происходит воспламенение или изменение состояния материалов и конструкций и поражающее действие на людей.

Зона задымления - это часть пространства, примыкающего к зоне горения и теплового воздействия и заполненная токсичными дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей.

Размеры зоны горения определяются визуально по размерам пламени. Температура в зоне горения достигает 3000?C.

Зона задымления, как правило, имеет форму трапеции (Рис 3.2.2).

Рис. 3.2.2. Зоны ч.с. при пожаре.
1 - очаг пожара, зона горения
2 - зона теплового воздействия
3 - зона задымления

Исходными данными для оценки пожарной обстановки являются:
- географическая карта района пожара;
- лесопожарный коэффициент, постоянный для региона на месяц: на июнь, июль, август h = 0.65 - для большинства регионов России; h = 0.7 - Юго-Запад и Центральный Черноземный районы;
- время развития пожара t,с (время прибытия пожарной команды);
- скорость ветра vв, м/с;
- относительная влажность j , %;
- запас горючих материалов G, т/га;
- влажность материалов w, %;
- крутизна склонов a, град.

Скорость распространения лесного пожара считается высокой от 6 до 7 км/ч, 0,2 км/ч - средней и менее 0.2 км/ч - небольшой.

Высота пламени при высокой скорости равна 50м, при средней до 2м. При небольшой скорости пожар может быть остановлен при встрече с препятствием.

3.2.2. Оценка и прогнозирование обстановки при применении средств поражения

Оценка обстановки при применении физического оружия

Очаг ядерного поражения

Очаг ядерного поражения - это территория, в пределах которой в результате ядерного взрыва произошли массовые поражения людей, животных, растений, разрушения и повреждения зданий и сооружений.

Расстояние от центра взрыва до объекта определяется замером времени распространения звуковой волны по формуле:

R= t/3, (3.2.12)
где: R - расстояние до объекта, км;
  t - время распространения звуковой волны, сек.

Основными параметрами ударной волны являются:

Рф - избыточное давление (разность между максимальным давлением и атмосферным давлением),
Рск - скоростной напор воздуха;
t - время действия избыточного давления.

В очаге поражения выделяются четыре зоны (Рис. 3.2.3.):

- зона полных разрушений, Рф более 50 кПа;
- зона сильных разрушений, Рф от 30 до 50 кПа;
- зона средних разрушений, Рф от 20 до 30 кПа;
- зона слабых разрушений, Рф от 10 до 20 кПа.

Рис. 3.2.3. Зоны очага поражения.

Радиусы зон поражения R можно рассчитать по формулам (м):

(3.2.13)
где:
q - мощность боеприпаса, кт.

Избыточное давление для ядерных взрывов можно определить по формуле:

Рф=84 ( /r)+270 ( 2/r2)+700 ( C/r3) (3.2.14)
где: r - расстояние до центра взрыва, м;
  С - тротиловый эквивалент.

для свободно распространяющейся ударной волны воздушного взрыва С=0.5q; для наземного и подземного взрыва С=2*0.5*q,
где q - мощность боеприпаса, кг.

Под световым излучением ядерного взрыва понимается электромагнитное излучение, включающее в себя ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра.

Световое излучение приводит к пожарам в очаге ядерного поражения с образованием зон пожаров 1 - в завалах, 2 - сплошных и 3 - отдельных.

Радиусы зон пожаров рассчитываются по формулам в зависимости от вида взрыва (наземный, воздушный):

-для воздушного взрыва:

- для наземного взрыва:

(3.2.14)

Время действия светового излучения и размеры светящейся области зависят от мощности взрыва:

t = q1/3 (3.2.15)
где:
q - мощность ядерного взрыва, тыс. т.

При взрыве ядерного боеприпаса радиоактивные продукты поднимаются в воздух вместе с облаком взрыва, перемешиваясь вместе с частицами грунта, перемещаются на значительные расстояния, образуя след радиоактивного облака. След имеет форму вытянутого эллипса и условно делится на четыре зоны:
- умеренного (А),
- сильного (Б),
- опасного (В),
- чрезвычайно опасного (Г) заражения.

Границы зон характеризуются дозой излучения (от момента образования следа до распада) или мощностью дозы (уровнем радиации) через час после взрыва.

Связь между дозой излучения полного распада Д и уровнем радиации Pt на время заражения выражается соотношением:

Д = 5 * Рtзар * tзар (3.2.16)

Внешняя граница зоны А характеризуется Д =40 рад и Р1=8 рад/ч. Доля зоны 60% от площади следа (рис. 3.2.4.).

Рис. 3.2.4. Границы зон.

На внешней границе зоны Б: Д =400рад; Р1=80 рад/ч; доля зоны 20%.
На внешней границе зоны В: Д =1200рад; Р1=240 рад/ч; доля зоны 13%.
На внешней границе зоны Г: Д =4000рад; Р1=800 рад/ч; доля зоны 7%.

Размеры зон А, Б, В зависят от размеров зоны Г и определяются по формулам:

LА=16 LГ; LБ=5 LГ; LВ=2,5 LГ; (3.2.17)
где:
- длина зоны Г, определяемая по формуле:
LГ = q 1/2 (3.2.18)

На схемах и картах внешние границы зон наносятся разными цветами:
- А - синим, работы внутри зоны не прекращаются;
- Б - зелёным, работы прекращаются на сутки;
- В - коричневым, работы прекращаются до 4х суток, люди в убежищах;
- Г - чёрным, работы прекращаются от 4х суток и более, люди в убежищах.

Ширина зон заражения зависит от скорости ветра и может быть определена по формулам в зависимости от длины:

Ш=0,1 L, (V=100 км/ч);
Ш=0,2 L, (V=50 км/ч);
Ш=0,4 L, (V=25км/ч).

(3.2.19)

С течением времени вследствие распада радиоактивных веществ уровни радиации уменьшаются.

Наиболее интенсивный спад радиации наблюдается в первые двое суток и он идёт по принципу 7 - 10, т.е. с увеличением времени в 7 раз уровень радиации уменьшается в 10 раз. Местность считается заражённой, если уровень радиации составляет 0,5 рад/час и более.

Поражающее действие электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением электрических напряжений и токов в проводах линий связи, сигнализации, электропередач и антенных радиостанций. ЭМИ похож на близкую молнию. Напряжённость электрического и магнитного полей достигает максимального значения при наземных взрывах. Защита обеспечивается экранированием линий электроснабжения и плавкими вставками.

Оценка обстановки при применении взрывчатых веществ (ВВ)

Конденсированными ВВ называют твердые вещества с плотностью от 1.5*103 до 1.8*103 кг/м3, содержащие в своем составе количество кислорода, достаточное для осуществления взрывной реакции.

Главной характеристикой ВВ считают теплоту взрыва Qv - количество энергии, которое выделяется при взрыве 1кг ВВ (кДж/кг).
Отношение теплоты взрыва любого вещества к теплоте взрыва тринитротолуола (ТНТ) называют тротиловым эквивалентом

a =QV/QV тнт (3.2.20)
где:
QV тнт - энергия взрыва тринитротолуола, кДж/кг.

Энергия (теплота) взрыва ВВ приведена в таблице 3.2.2.

Таблица 3.2.2

Теплота взрыва ВВ

Взрывчатое вещество Теплота взрыва QV, кДж/кг Тротиловый эквивалент,
Индивидуальные ВВ
1. тринитротолуол (тротил) ТНТ 4.52*103 1
2. гексоген 5.36*103 1.19
3. октоген 6.7*103 1.48
4. нитроглицерин 6.7*103 1.48
5. тетрил 4.5*103 1
6. гремучая ртуть 1.79*103 0.395
7. пикриновая кислота 4.18*103 0.926
8. азид свинца 1.54*103 0.34
Смеси ВВ
1. амматол 80/20 (80% нитрата аммония+20%ТНТ) 2.65*103 0.51
2. 60% нитроглицериновый динамит 2.71*103 0.6
3. торпекс (42% гексогена+40%ТНТ+18%алюминия) 7.54*103 1.67
4. пластическое взрывчатое вещество (90% нитроглицерна+8% нитроцеллюлозы+1% щелочи+0.2% НО) 4.52*103 1

Методика определения последствий воздействия ударной волны на людей

Ударная волна поражает незащищенных людей в результате прямого и косвенного воздействия. При косвенном воздействии люди поражаются обломками разрушенных зданий, осколками стекла и другими предметами, перемещающихся под действием скоростного напора.

Характеристика поражений людей представлена в таблице 3.2.3.

Таблица 3.2.3

Степень поражения незащищенных людей

Избыточное давление
Рф,кПа
Поражения, травмы Характер поражения
от 20 до 40 Легкие Легкая общая контузия организма, временное повреждение слуха, ушибы и вывихи конечностей
от 40 до 60 Средние Серьезные контузии, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные вывихи и переломы конечностей
от 60 до 100 Тяжелые Сильная контузия всего организма, повреждение внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей, возможен смертельный исход
свыше 100 Крайне тяжелые Получаемые травмы часто приводят к смертельному исходу

За пределами зоны слабых разрушений возможны косвенные поражения людей при избыточном давлении 3 кПа, а ранения глаз осколками стекла при 1 кПа.

Возможные потери людей на объекте определяются по формуле:

(3.2.21)
где:
Ni - число людей на объекте, чел.;
  Ci - процент потерь, % (таблица 3.2.4);
  n - число зданий на объекте.

Таблица 3.2.4

Потери рабочих и служащих на объекте, %

Степень разрушений зданий, сооружений Степень защищенности персонала
не защищен в зданиях в защитных сооружениях
общие санитарные общие санитарные общие санитарные
слабая
8 3 1,2 0,4 0,3 0,1
средняя
12 9 3,5 1,0 1,0 0,3
сильная
80 25 30 10 2,5 0,8
полная
100 30 40 15 7,0 2,5

Воздействие ударной волны на объекты, здания и сооружения

На разрушающее действие ударной волны ядерного взрыва оказывает существенное влияние рельеф местности, метеоусловия.

Рельеф местности может усилить или ослабить действие ударной волны.На обращенных в сторону взрыва склонах и в лощинах давление выше, чем на равнинной местности. В лесных массивах избыточное давление на 10-15% больше, чем на открытой местности. Летом в жаркую погоду характерно ослабление волны по всем направлениям, а зимой - усиление, особенно в направлении ветра. При дожде давление уменьшается на 15%, при ливне - на 30%. При снегопаде снижение давления весьма незначительно и его можно не учитывать.

Уровни разрушений зданий при взрыве ВВ даны в зависимости от константы разрушений в таблице 3.2.5.

Таблица 3.2.5

Уровни разрушений зданий

Характеристика повреждения здания Избыточное давление, кПа Константа разрушений
Полное разрушение зданий 70 3.8 ... 5.6
Тяжелые повреждения, здание подлежит сносу 33 5.6 ... 9.6
Средние повреждения, возможно восстановление здания 25 9.6 ... 28
Разбито 90% остекления 4 28 ... 56
Разбито 50% остекления 0.2 более 56
Разбито 5% остекления 0.05 более56

Оценка обстановки в очаге химического поражения

Территория, на которой в результате применения химического оружия произошло поражение людей, животных и растений, называется очагом поражения.

Зона химического заражения (рис. 3.2.5.)характеризуется длиной L, глубиной Г и площадью S. Длина зоны определяется длиной района применения химического оружия (длиной пути самолёта при выливе отравляющих веществ).

Рис. 3.2.5. Зона химического заражения.

Глубина определяется глубиной распространения облака заражённого воздуха В зоне заражения может быть один или несколько очагов поражения S1 , S2 ... Sn. На распространение оказывает влияниерельеф, застройка, скорость ветра VВ.

Количественной характеристикой степени заражения поверхностей является плотность заражения (количество отравляющего вещества на единицу площади, г/м2):

d = M / S (3.2.22)

Количественной характеристикой заражения воздуха и водоисточников является концентрация (предельно допустимая, пороговая, смертельная) - количество отравляющего вещества в единице объёма, г/м3:

C = M / V (3.2.23)

Токсичность отравляющего вещества - это способность оказывать поражающее действие на человека, характеристикой токсичности является токсодоза (пороговая, смертельная):

Д = C * t (3.2.21)
где:
C - концентрация, мг/л, г/м3;
  t - время, мин.

Время подхода облака к населённому пункту определяют по таблицам в зависимости от типа стравляющего вещества, скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха.

Оценка обстановки в очаге биологического поражения

В результате применения бактериологического оружия образуется зона бактериологического заражения, внутри которой может возникнуть один или несколько очагов поражения.

Зоной бактериологического поражения называется территория, подвергшаяся воздействию биосредств, на которой произошли поражения людей, животных и растений.

Зона бактериологического заражения включает район применения и район распространения биосредств, характеризуется длиной, глубиной и площадью. Границы очага устанавливаются медслужбами ГО по данным постов наблюдения и подразделений разведки.

Для предотвращения распространения инфекционных заболеваний устанавливается карантин, а в прилегающих районах вводится режим обсервации.

Карантин (полная изоляция очага) вводят при бесспорном установлении факта применения бактериологического оружия, особенно если возбудители болезней относятся к особо опасным (чума, холера):

- выход людей, вывод животных, вывоз животных запрещается;
- въезд разрешен лишь специальным формированиям и видам транспорта;
- транзитный проезд транспорта запрещён (кроме ж/д.);
- население разобщается, выход из дворов, квартир запрещён;
- продукты, вода доставляются по квартирам;
- прекращается работа предприятий, кроме оборонных.

При обсервации вводятся менее строгие изоляционно-ограничительные меры: максимальное ограничение въезда-выезда, вывоз имущества после обеззараживания, усиление медицинского контроля за питанием, водоснабжением.

В очаге поражения проводят профилактические и санитарно-гигиенические мероприятия (антибиотики, сыворотки, санитарная обработка, прививки и т.п.), а также дезинфекция, дезинсекция, дератизация (обеззараживание техники, предметов, одежды, борьба с насекомыми и грызунами).