Прогнозирование последствий ураганов
Главная » Статьи » Защита от ЧС (РСЧС)

Прогнозирование последствий ураганов

Одним из источников чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного характера являются ураганы. Прогноз  и оценка таких ЧС проводятся в целях заблаговременного принятия мер по смягчению их последствий, а также  определения сил и средств, необходимых для ликвидации последствий сильных ветров.

В порядке уменьшения энергии и размеров к опасным атмосферным потокам относят циклоны, тайфуны, шквалы, смерчи (торнадо).

Одним из направлений, по которым осуществляется прогнозирование возможных чрезвычайных ситуаций, является прогнозирование последствий ураганов.

В различных источниках ветром называется передвижение воздушных масс в горизонтальной плоскости. Такое движение происходит вследствие того, что существует разность атмосферного давления между двумя точками в пространстве. Воздушные массы перемещаются из областей, где образуется высокое давление в те области, где уровень атмосферного давления существенно ниже. Движение воздушного потока происходит соответственно из области более высокого атмосферного давления в сторону территории с пониженными показателями.

Кроме того, воздух, имеющий более низкую температуру, перемещается на нижние эшелоны, а соответственно воздух с высокой температурой двигается вверх. В результате этих перемещений и возникает ветер. При этом скорость или, как говорят, сила ветра будет тем больше, чем больше разница межу показателями в температуре и в атмосферном давлении воздушных масс.

Во многих нормативных правовых документах указываются несколько терминов, которые можно рассматривать как ветер очень большой силы. Ураган – ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого превышает 32 м/с [1].

Для описания качественной характеристики ветра используют два основных показателя: направление движения и силу (скорость перемещения).

Направление движения воздушных масс определяется, как правило, стороной света, откуда он движется (ветер может быть северо-западным, северным, северо-восточным, восточным и т.д.).

Скорость (сила) ветра может измеряться в метрах в секунду или в узлах (узел приблизительно равен 0,5 м/сек). Сила ветра измеряется также в баллах, в соответствии со шкалой Бофорта[1]. Данные показатели приняты к использованию в 1963 года. В Европе принято использовать 12-и бальную шкалу, в то время как на территории Северной и Южной Америки используют шкалу 17-и бальную (рис. 1).

 

В качестве последствий ураганов рассматриваются разрушения жилых, общественных и промышленных зданий, а также поражения людей на территории населенных пунктов [2].

Степень разрушения элементов техногенных систем при воздействии ветровых нагрузок зависит от видов здания и скорости ветра:

- для кирпичных зданий – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 20 до 25 м/с, средние разрушения – от 25 до 40 м/с, сильные разрушения – от 40 до 60 м/с и полные разрушения – при скорости ветра более 60 м/с;

- для крупнопанельных зданий – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 20 до 30 м/с, средние разрушения – от 30 до 40 м/с, сильные разрушения – от 40 до 50 м/с и полные разрушения – при скорости ветра более 50 м/с;

- для монолитных зданий – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 20 до 35 м/с, средние разрушения – от 30 до 50 м/с, сильные разрушения – от 50 до 60 м/с и полные разрушения – при скорости ветра более 60 м/с;

- для легких промышленных зданий – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 25 до 35 м/с, средние разрушения – от 35 до 50 м/с и сильные разрушения – при скорости ветра более 50 м/с;

- для тяжелых промышленных зданий – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 30 до 35 м/с, средние разрушения – от 35 до 55 м/с и сильные разрушения – при скорости ветра более 55 м/с;

- для воздушных линий электропередач – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 25 до 30 м/с, средние разрушения – от 30 до 45 м/с, сильные разрушения – от 45 до 60 м/с и полные разрушения – при скорости ветра более 60 м/с;

- для воздушных линий связи – слабые разрушения образуются при скорости ветра от 20 до 25 м/с, средние разрушения – от 25 до 35 м/с, сильные разрушения – от 35 до 50 м/с и полные разрушения – при скорости ветра более 60 м/с;

Для оценки и прогнозирования последствий ураганов на территории населенных пунктов и субъектов Российской Федерации Всероссийским научно-исследовательским институтом по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (далее – ВНИИ ГОЧС) разработана «Методика оценки последствий ураганов» (далее – Методика). Документ предназначен для:

- подготовки прогноза и оценки разрушений зданий и сооружений на территории населенного пункта;

- определения характеристик степеней разрушения;

- оперативного определения максимальной скорости ветра в зависимости от частоты повторяемости для конкретных городов;

- оценки и прогнозирования потерь населения и разрушенных зданиях.

Воздействие ураганов на здания, сооружения и людей вызывается скоростным напором воздушного потока и продолжительностью его действия.

В качестве обобщенной характеристики, показывающей уровень воздействия сильного ветра на здания и сооружения, в Методике используется скорость ветра или его сила (в баллах) по шкале Бофорта. Степень разрушения зданий и сооружений определяется исходя из показателя превышения фактической скорости ветра над расчетной в месте расположения выбранных зданий и сооружений.

Под расчетной скоростью ветра понимается максимальная скорость ветра, при котором здания и сооружения не получают разрушений.

При определении вида объекта экономики (здания или сооружения) используется распределение зданий по количеству этажей:

- малоэтажные (до 4-х этажей);

- многоэтажные (от 5 до 8 этажей);

- повышенной этажности (от 9 до 25 этажей);

- высотные (более 25 этажей).

Для оценки последствий ураганов и бурь для зданий и находящихся в них людей необходимы следующие исходные данные:

- план населенного пункта (города) и характеристики его застройки;

- возможное количество людей, находящихся в конкретных зданиях;

- скорость ветра;

- характеристика застройки, содержащая данные по назначению, этажности зданий и сооружений, а также материалу стен, перекрытий и покрытий [2].

В соответствии с Методикой максимальные скорости ветра для субъекта РФ или конкретного населенного пункта рассчитываются исходя из периодичности возникновения ураганов на данной территории по результатам наблюдений за длительное время. Для европейской части Российской Федерации сильный ветер достигает силы более 40 м/с в среднем каждые 10 лет, а превышение скорости более 50 м/с наблюдается, как правило, не чаще одного раза в 50 – 100 лет. Частоты возникновения на территории России бурь и ураганов с различной скоростью ветра указаны в приложении к Методике.

В случае если прогнозирование возможных последствий ураганов осуществляется на территории населенного пункта, не внесенного перечень, указанный в Методике, то прогноз следует осуществлять по населенному пункту, максимально приближенному к требуемому городу. Например, для прогнозирования последствий сильных ветров на территории населенных пунктов Ленинградской области в качестве отправной точки могут быть использованы показатели для города Волхов (условия, при которых скорость ветра достигает 27 м/с, возникают примерно раз в пять лет, примерно один раз в пятьдесят лет ветер может вырасти до 32 м/с и раз в двести лет скорость может достичь 37 м/с).

При осуществлении оценки обстановки, сложившейся в результате урагана, необходимо принимать данные о скорости ветра, которые указаны в экстренной информации об опасных явлениях, выпуск которой осуществляет Росгидромет и его территориальные органы через подведомственные им организации, НИУ и АНО «Московское ГМБ».

Экстренная информация – это незамедлительно передаваемые штормовые предупреждения и (или) штормовые оповещения, а также незамедлительно передаваемая информация о фактических и прогнозируемых резких изменениях погоды и загрязнении окружающей среды, которые могут угрожать жизни или здоровью граждан и наносить ущерб окружающей среде.

Исходя из данных о конструктивных особенностях зданий и сооружений, скорости ветра, который может воздействовать на объекты на рассматриваемой территории, с учетом справочных данных по степеням разрушения зданий и сооружений при ураганах, указанных в Методике, определяются реальные степени разрушения зданий и сооружений существующей застройки населенного пункта (объекта).

Методика предполагает следующий порядок определения степени разрушения зданий и сооружений:

1)  в таблице «Справочные данные по степеням разрушения зданий и сооружений при ураганах» определяется строка с конструктивным решением рассматриваемого здания или сооружения;

2) в столбцах «Скорость ветра» находят значение максимально возможной скорости ветра для рассматриваемой территории;

3) по столбцу с найденным значением определяют степень разрушения здания или сооружения (Рис.2).

 

С целью получения представления о разрушениях зданий и сооружений в зависимости от полученной степени разрушения, методика содержит перечень следующих характеристик:

1. Для производственных и административных зданий сильная степень разрушения подразумевает значительные деформации несущих конструкций, сквозные трещины и проломы в стенах, обрушения частей стен и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей; для средней степени разрушений характерны разрушения перегородок и кровли, большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб, разрушение оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах; при слабой степени разрушений возможно разрушение наименее прочных конструкций зданий и сооружений, появление небольших трещин в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах или падение их отдельных частей.

2. Для технологического оборудования сильная степень разрушения характеризуется смещением с фундаментов и деформацией станин, трещинами в деталях, изгибом валов и осей; при средней степени разрушений возможно повреждение шестерен и повреждение передаточных механизмов, обрывы маховиков и рычагов, разрывы приводных ремней; при слабой степени разрушений наблюдаются повреждения и деформации отдельных деталей, разрушение электропроводки, приборов автоматики.

3. Для подъемно-транспортных механизмов и кранового оборудования при сильной степени разрушений может быть опрокидывание, срыв отдельных частей с направляющих платформ, общая деформация рам крепления; при средней степени разрушений фиксируются повреждения наружного оборудования, разрыв трубопроводов систем питания, смазки и охлаждения; при слабой степени разрушений возможно частичное разрушение и деформация обшивки, повреждение стекол и приборов.

4. Для газгольдеров и резервуаров для нефтепродуктов и сжиженных газов сильная степень разрушения подразумевает срыв с опор, опрокидывание, разрушение оболочек, обрыв трубопроводов и запорной арматуры; при средней степени разрушений возможно частичное смещение на опорах, деформация оболочек, подводящих трубопроводов, повреждение запорной арматуры; при слабой степени разрушений наблюдаются небольшие вмятины, деформация трубопроводов, повреждение запорной арматуры.

5. Для трубопроводов сильная степень разрушения подразумевает переломы труб на вводах, их разрыв и деформацию; при средней степени разрушений можно наблюдать разрывы стыковых соединений, переломы труб на вводах в отдельных местах; слабая степень разрушений характеризуется незначительной деформацией стыковых соединений, частичным повреждением контрольно-измерительных приборов.

При использовании этих данных может быть решена и обратная задача, связанная с оценкой силы урагана по степени разрушений зданий и сооружений в ходе их обследования.

Ориентируясь на получаемые данные, в зависимости от степени возможных разрушений и повреждений объектов экономики, может быть определен процент потерь среди населения, находящегося в зоне чрезвычайной ситуации.

Обобщенные данные по количеству пострадавших в зданиях (сооружениях), разрушенных в результате сильного ветра, может быть определена по следующим показателям:

1) при слабой степени разрушений здания потери будут составлять пять процентов от общего количества людей, находящихся в этот момент в здании. При этом все потери будут относиться к классу санитарных;

2) при средних разрушениях общие потери уже составят тридцать процентов от общего количества людей. Двадцать два процента будут составлять санитарные потери и восемь процентов – безвозвратные;

3) если здание получило сильные разрушения, то потери вырастут до шестидесяти процентов (45 процентов – санитарные и 15 процентов – безвозвратные);

4) при полном разрушении здания процент потерь будет максимальным: безвозвратные потери составят 60 процентов, а санитарные – 40.

В результате проведенного анализа и оценки обстановки могут быть получены следующие данные:

- количество зданий и сооружений (объектов), получивших различные степени повреждения (сильную степень, среднюю степень, слабую степень);

- качественное описание причиненных зданиям и сооружениям разрушений;

- количественные данные по потерям населения в результате разрушения зданий и сооружений [2].

Правильное определение времени подхода урагана к району размещения объектов экономики существенно влияет на деятельность должностных лиц, отвечающих за защиту от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

 

Список используемых источников:

1. ГОСТ 22.0.03-97/ГОСТ Р 22.0.03-95. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения»;

2. «Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф и стихийных бедствий». Книга 2, М.: ВНИИ ГОЧС, 1996.

 

Источник: журнал «Гражданская оборона и защита от чрезвычайных ситуаций в учреждениях, организациях и на предприятиях» N 12/2019.

 

 

[1] Шкала Бофорта – двенадцатибалльная шкала, принятая Всемирной метеорологической организацией для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 метров над открытой ровной поверхностью. В 1955 году, чтобы различать ураганные ветры разной силы, Бюро погоды США расширило шкалу до 17 баллов. – Прим. ред.

 

Другие статьи по теме
Категория: Защита от ЧС (РСЧС) | Добавил: ЦИПЗО (09.09.2020)
Просмотров: 50