Курсовая Циклические и ациклические воздействии природной среды на антропоэкосистемы
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Курсовая работа
Циклические и ациклические воздействии природной среды на антропоэкосистемы
План:
Введение
1. Ациклические воздействия природной среды на антропоэкосистемы
1.1 Общая характеристика и территории России подвергающиеся воздействию смерчей
1.2 Антропоэкологическая характеристика ураганов и бурь на территории России
1.3 Классификация оползней и селей и их региональное проявление.
1.4 Антропоэкологические районы, подвергающиеся воздействию землетрясений
2. Циклические влияния природной среды на антропоэкосистемы
2.1 Наводнения и их антропоэкологическая характеристика
2.2 Заторы и их проявления
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Мы не унаследовали землю от наших детей. Мы взяли ее в долг у наших детей. Древняя индийская мудрость.
В наши дни довольно трудно удивить кого-либо новостями о капризах погоды, но последствия мощных процессов в Мировом океане, гидросфере и литосфере никого не оставляют равнодушным.
По мере роста населения Земли и эволюционирования средств воздействия на ее природные богатства усиливается нагрузка на окружающую среду. Все меньше остается районов, не затронутых антропогенной деятельностью.
Современная цивилизация достигла небывалого могущества: человек покорил сушу, глубины морей и океанов, космос, вывел новые сорта растений и породы животных, построил огромные и не очень техногенные комплексы, отгородился «каменной сиеной» от природы.
Но это ему только кажется - миром по прежнему правит стихия природы. Всего за считанные секунды землетрясение, извержение вулкана способно уничтожить продукты человеческой деятельности, создаваемые не одним поколением.
В различных частях нашей планеты постоянно происходят такие природные катаклизмы, которые приводят к разрушениям жилых зданий и производственных сооружений, а также к гибели людей. По классификации чрезвычайных ситуаций, принятой в нашей стране (постановление Правительства Российской Федерации N° 1034 от 13 сентября
В отдельных регионах определенные стихийные бедствия периодически повторяются, их можно предсказать заранее, следовательно, можно и нужно так организовать жизнедеятельность, чтобы уменьшить число жертв и наносимый стихией ущерб. Но некоторые природные бедствия предвидеть невозможно. В этих случаях все зависит от скорости и профессиональности ликвидации последствий природных чрезвычайных ситуаций, нарушающих безопасность жизнедеятельности.
В данной курсовой работе мы попытаемся рассмотреть и изучить причины, последствия и характеристики стихийных бедствий и катастроф. Сможем проследить их зарождение и эволюцию, а так же оценить материальный и человеческий ущерб причиняемый ими.
1. Ациклические воздействия природной среды на антропоэкосистемы
1.1 Общая характеристика и территории России, подвергающейся воздействию смерчей
Торнадо – так называют смерчи в Америке (только сухопутный смерч), в Западной и Южной Европе он зовется тромбом. В России – смерч. Русское слово "смерч" происходит от слова "сумрак", поскольку смерчи появляются из чёрных грозовых облаков, застилающих небо... Все это вихри с вертикальной осью вращения (скорость вращения300-500 м/ч), образующиеся в нижних слоях атмосферы при неустойчивом ее состоянии, когда воздух в верхних слоях очень холодный, а в нижних тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен, сопровождаемый образованием вихря огромной силы. Возникают смерчи в мощных грозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом (размеры отдельных градин в окружности иногда доходят до
Если воронка смерча обладает массивными стенками, то их вращение должно приводить к расширению воронки и понижению давления воздуха внутри нее из-за действия центробежных сил. Расширение воронки происходит до тех пор, пока перепад давления снаружи и внутри не уравновесит действия центробежных сил. Внутри воронки смерча давление резко понижено. Это обусловливает «взрывы изнутри» запертых домов с закрытыми окнами, высасывание воды из колодцев, песка, снега и другого материала. Как только скорость снежинок, песчинок или других частиц достигает критического значения, они будут выброшены через стенку наружу и могут образовать вокруг смерча своеобразный футляр или чехол. Характерной особенностью этого футляра-чехла является то, что расстояние от него до стенки смерча по всей высоте примерно одинаково: оно определяется скоростью, которая у всех частиц с одинаковой плотностью оказывается одинаковой. Важный частный случай, когда плотность тела, попавшего в смерч, близка к плотности стенки воронки. В этом случае равновесная скорость для тела совпадает со скоростью стенки. Если тело попадает на внутреннюю поверхность стенки, то на него действует воздушный вихрь, вращающийся внутри воронки, скорость тела возрастает и станет больше равновесной. Тело сместится к внешней поверхности стенки. Здесь под действием трения о внешний воздух тело затормозится, скорость станет меньше равновесной, и тело вновь сместится к внутренней поверхности стенки. Поэтому тела с плотностью стенки оказываются устойчивыми внутри стенок. Таким образом внешний и внутренний поверхностные слои оказываются в совершенно необычных условиях, при которых на них непрерывно действуют силы, стремящиеся убрать их с поверхности и "заглубить" внутрь стенки, т.е. силы, которые по своим свойствам напоминают силы поверхностного натяжения. Эти силы придают стенкам смерча повышенную устойчивость к возмущениям, делают их однородными по плотности, гладкими, четко ограниченными.
Смерчи характеризуются:
1. большой скоростью вращения (от 50-100 до 300 м/с);
2. высота столба (трубы, тромба)-300-3000м, что соответствует нижней границе кучевых и кучево-дождевых облаков, благодаря которым образуются смерчи;
3. диаметр смерча у земли составляет 0.001-
4. диаметр смерча у облака – 1-
5. длина пути - от нескольких метров до нескольких сотен километров;
6. средняя скорость движения торнадо у земной поверхности - 50-60 км/час;
7. ширина смерча составляет 50-
8. ширина пути разрушения – от нескольких метров до 2-3 километров (иногда до
9. линейная скорость стенок смерча от 20-30 м/с до 100-300 м/с;
10. толщина стенок смерча
11. пиковая мощность за 100с -30 ГВт;
12. давление внутри смерча < 0,4-0,5 атмосфер;
13. скорость перемещения от 0 до
14. максимальная масса поднятых предметов - 300 т;
15. длительность существования смерча – от 1-10 мин до 5 час;
16. площадь разрушения – от 10-100 м2 до 400 км2.
Интересные факты:
1. вероятность прохождения смерча большой интенсивности через определенный пункт равна 1:1000 или 1:10000 (даже в местах подверженных частому образованию смерчей), то есть 1 раз в 1000-10000 лет;
2. абсолютное большинство смерчей вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой в южном;
3. в пустынях смерчи более мощные и частые. Некоторые из них могут быть
4. В странах умеренного климатического пояса смерчи над сушей наблюдаются в десятки раз реже, а в высоких широтах они совсем редки;
5. в присутствии торнадо возникают электромагнитные поля очень высокой напряжённости, видимый свет и шаровые молнии. Торнадо может стать причиной сплавления друг с другом физических объектов. Тогда материя действительно становится способной проникать сквозь другую материю (две сгоревших и обуглившихся деревянных доски слились друг с другом в торнадо, несмотря на то, что они раскрашивались при малейшем прикосновении; галька проходила через стекло и не разбивала его; соломинки проходили через окно и застревали в окне, не разбив его).
Смерч угасает, когда прекращается подпитка его теплым воздухом или он переходит на территорию, где блокируется его прогресс. Смерч в горах движется вверх и только на прогреваемых склонах. Термический поток, питаемый смерчом двигаясь по ветру, будет находиться левее смерча в северном полушарии и правее в южном.
Определить точно место зарождения торнадо или морского смерча на местности не представляется возможным. Лишь после их появления удается проследить их путь с помощью метеорологических радиолокаторов. География морских смерчей на открытых акваториях Мирового океана почти не изучена.
Интенсивность, размеры и длину пути смерча определяют обычно косвенно, по причиненному им ущербу. В последние годы появилась возможность для непосредственных измерений характеристик смерча благодаря внедрению в метеорологию таких средств, как радиолокация, фотограмметрия и др. Но тем не менее до сего времени основным источником сведений о смерче по-прежнему являются результаты причиненных им разрушений. Даже при помощи самых современных средств определить его физические особенности можно только грубо.
Интенсивность торнадо оценивают по шкале Фуджита — Персона, названной так по имени ученых, исследовавших это явление. По этой шкале интенсивность смерчей оценивается по трем показателям: силе (скорости ветра) F, длине L и ширине траектории W. (См. табл. 1)
Представление о характере и размере повреждений и разрушений, причиняемых торнадо, могут дать также отдельные выдержки из международной классификации. Например, F 0 — частично повреждаются дымовые трубы и телеантенны, ломаются верхушки деревьев и кустарники, F 2 — срываются крыши с домов, с корнем вырываются большие деревья, на шоссе поднимаются в воздух и переносятся на значительные расстояния автомашины.
Таблица 1
Интенсивность торнадо по шкале Фуджита-Персона (Борисенко М.М., 1986)
| ИНТЕНСИВНОСТЬ ТОРНАДО ПО ШКАЛЕ ФУДЖИТА-ПЕРСОНА | ||||
| Индекс шкалы | F, м/с | L, км | W,м | Оценка разрушения |
| F 0 | 17.8-32.6 | <1.6 | <16 | Повреждения легкие |
| F 1 | 32.7-50.3 | 1.6-5.0 | 16-50 | Разрушения умеренные |
| F 2 | 50.4-70.3 | 5.1-16.0 | 51-160 | Разрушения значительные |
| F 3 | 70.4-91.9 | 16.1-50.8 | 161-508 | Разрушения сильные |
| F 4 | 92.0-116.6 | 50.9-160 | 509-1500 | Разрушения опустошительные |
| F5 | 116.7-142.5 | 161-507 | 1600-5000 | Разрушения неимоверные |
| F 6 | >142.5 | >507 | >5000 | Разрушения невообразимые |
Где F-скорость ветра, L-длина и W-ширина траектории движения.
В Америке существует система измерения силы торнадо по шкале Ф:
Ф0 - простейшие смерчи, которые мы можем видеть в ветреные дни, завихрения листьев и снега, и обычно не приводят к каким либо ощутимым последствиям.
Ф1 - такой смерч может перевернуть урну, обломить ветку, сломать антенну.
Ф2 - смерчи со скоростью 100-200км/ч приносят умеренные разрушения, могут переносить большие скопления всякого мусора.
Ф3 - смерчи со скоростью 200-300км/ч приносят уже очень ощутимые разрушения. Обычная доска, вылетев из смерча такой силы, способна продырявить машину насквозь.
Ф4 - смерчи со скоростью 300-
Ф5 - самые разрушительные смерчи в мире. Их скорость превышает 500км/ч. Такие смерчи могут не только порвать вдребезги дом, но запросто поднимут в воздух тяжеленный, несколькотонный вагон поезда, а уж автомобили для него тем более не проблема.
Уменьшить отрицательные последствия рассматриваемого природного процесса можно, во-первых, в районах периодически повторяющихся катастроф - постройкой зданий и сооружений, выдерживающих соответствующие движения воздушных масс, а во-вторых, заблаговременным предупреждением о грозящей катастрофе.
Смерчи в России
Сопоставляя описания смерчей (торнадо) прошлого и нынешнего столетий в России и других странах, можно видеть, что они развиваются и живут по одинаковым законам, но эти законы до конца не выяснены и поведение смерча кажется непредсказуемым. Каждый год во всем мире от смерчей погибают около 400 человек.
В жаркую погоду могут появиться и в средней полосе РФ. В Восточной Европе к областям повышенной смерчевой деятельности относятся Центрально-Черноземный район, Прибалтику и Белоруссию, в Сибири смерчи распространены до низовьев Оби. Отдельные смерчи были зарегистрированы на территории от Соловецких островов до Сочи; так же смерчи отмечались вблизи побережий Азовского, Черного и Балтийского морей, озер Иссык-Куль, Севана и в глубине континента.
Первое упоминание о смерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под Нижним Новгородом "вихорь страшен зело" поднял в воздух упряжку вместе с лошадью и человеком и унёс так, что они стали "невидимы бысть". На следующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другую сторону Волги, а человек пропал без вести...
Над восточной частью Москвы 29 июня
Самые же страшные опустошения принес смерч, возникший к юго-востоку от Москвы в районе деревни Беседы. Ширина грозовой области в южной части Московского района определена в
Смерч, пронесшийся над Горьким в
В 1958 нанес урон ростовскому кремлю, в 1985 на одном из аэродромов Дальнего Востока смерч уничтожил 17 вертолетов.
Во второй половине дня 9 июня 1984 года через Московскую, Калининскую, Ярославскую, Ивановскую и Костромскую области прошли смерчи чудовищной силы. Наиболее мощный смерч наблюдался в Иванове. В 15.45 близ города появилось очень темное облако с "хоботом". Напоминающий воронку выступ опускался к земле, раскачиваясь из стороны в сторону. Почти коснувшись поверхности, воронка стала быстро расширяться и всасывать в себя предметы. Нижний конец её приподнимался и вновь опускался. Было хорошо видно, что "хобот" стремительно вращается, выбрасывая на высоте втянутые в него предметы. Слышался сильный свист и гул, словно от реактивного самолета. Воронка внутри светилась, и все это напоминало кипящий котёл. Облако, из которого опустился смерч, быстро перемещалось на север. В полосе шириной около
Бывает, что смерч втягивает в себя огромное количество воды, которая при распаде его колонны выливается на землю единым потоком. 21 августа 1985 года близ Сочи водяным валом, пронёсшимся по речке Хобза, в море было смыто около 40 автомобилей и множество палаток с находившимися в них людьми. Накануне в этом районе почти сутки непрерывно шёл дождь, но заметного подъема уровня воды в реке не наблюдалось. Оказалось, что с моря на сушу вышел смерч. Вся содержащаяся в нём вода - несколько миллионов кубометров - пролилась в верховьях Хобзы. Образовался водяной вал высотой
Что же делать, если смерч застанет врасплох? Лучше всего укрыться в подвале. Если есть время, нужно закрыть двери, вентиляцию, слуховые окна. Свет и газ во избежание пожара включать не рекомендуется. Бежать от смерча невозможно, но на автомобиле можно от него уехать. При этом стоит помнить, что траектория смерча непредсказуема, как и места падения поднятых им предметов или градобития. К тому же автомобиль - хорошая мишень для молний. Лучше всего укрыться в кювете дороги, яме, рве, овраге и плотно прижаться к земле. Ещё лучше, если есть возможность чем-то прикрыться сверху (лезть под автомобиль не рекомендуется). Ни в коем случае нельзя привязывать себя к каким-то предметам, сцена спасения двух учёных, привязавших себя к трубам в фильме режиссёра Яна де Монта "Смерч", является полностью вымышленной.
Слова "ураган" и "тайфун" на языках аборигенов островов Карибского моря, Центральной Америки и жителей Юго-Восточной Азии означают "сильный ветер"; другое название урагана - "циклон" имеет греческое происхождение и означает "кольцо змеи" — этим подчеркивается круговое вращение воздуха в циклоне.
Тайфуны и ураганы - тропические циклоны (На восточном побережье Азии и островах Тихого океана их называют тайфунами, в Северной Америке – ураганами). Сильные ветры со скоростью до 90-110 м/с возникающие над теплыми водами Мирового океана в его тропической зоне. Ураганы сопровождают катастрофические дожди, наводнения на суше и штормовые волнения в океане. В поперечнике достигает 300-
Наиболее важным условием для зарождения урагана является наличие обширной водной глади, которая изо дня в день в течение длительного времени интенсивно нагревается солнцем. С точки зрения физики, ураган - это вихревой поток. В природе вихри возникают во множестве и практически постоянно, особенно там, где скорость потока быстро меняется в направлении, перпендикулярном потоку. Вихревые движения характерны для атмосферы Земли. Однако далеко не все вихри "делают погоду". Погода на земном шаре в значительной степени зависит от присутствия гигантских атмосферных вихрей-циклонов и антициклонов, задающих ветровой режим в данном районе Земли.
В вихревой системе, называемой циклоном, атмосферное давление понижается от периферии к центру. Поэтому вблизи поверхности Земли воздушные течения направлены к центру циклона. Все циклоны имеют вращательную составляющую скорости ветра. В Северном полушарии она направлена против часовой стрелки, в Южном - по часовой. В развивающихся циклонах (то есть таких, у которых давление в центре продолжает падать) наблюдаются восходящие потоки. При этом образуется мощная облачность, и выпадают осадки.
Направление вращения циклонов в различных полушариях объясняется закручивающим действием силы Кориолиса, связанной с суточным вращением Земли.
Отклоняющее действие этой силы в нашем полушарии, например, заставляет реки подмывать свои правые берега. Воздушный поток не удерживается берегом, и поэтому при своем движении к центру он будет отклоняться вправо, если смотреть в сторону центра, то есть против часовой стрелки при взгляде сверху.
Интересно, что возле самого экватора в полосе широт менее 5 градусов по обе стороны от него мощные вихри не образуются. Этот факт объясняется тем, что на экваторе горизонтальная составляющая силы Кориолиса равна нулю.
Возникновение урагана начинается с конденсации значительных масс водяного пара. При этом выделяется огромное количество тепла, что усиливает восходящие потоки. Когда это происходит над морской поверхностью тропических морей, вода в которых теплее 26 градусов по Цельсию, возникает турбулентность. Циклоны, перерастающие в ураганы в нашем полушарии, возникают в экваториальной зоне между 5-м и 25-м градусами северной широты.
Действующие у экватора силы Кориолиса закручивают воздушные потоки в спирали. Известно 7 главных зон возникновения ураганов. Пять из них расположены в Северном полушарии. Ураганы – в основном метеорологические явления, но, учитывая то, как сильно они влияют на земную поверхность, эти проблемы можно рассматривать и как геологические явления.
В северной Атлантике сезон ураганов длится с 1 июня по 30 ноября.
В
Таблица 2
Краткая характеристика результатов действия ветра различной интенсивности и его оценка в баллах. (Алексеенко В.А., 2005)
| Баллы | м/с | км/ч | Признаки | Баллы | м/с | км/ч | Признаки |
| 1 | 0,9 | 3,24 | Изгибается дым | 7 | 15,5 | 55,8 | Изгибаются стволы деревьев |
| 2 | 2,4 | 8,64 | Шевелятся листья | 8 | 18,9 | 68,4 | Ломаются ветви |
| 3 | 4,4 | 15,84 | Двигаются листья | 9 | 22,6 | 79,41 | Срываются черепица и трубы |
| 4 | 6,7 | 24,12 | Летят листья и пыль | 10 | 26,4 | 95,0 | Вырываются деревья с корнем |
| 5 | 9,3 | 33,48 | Качаются тонкие деревья | 11 | 30,5 | 109,8 | Везде повреждения |
| 6 | 12,3 | 43,3 | Качаются толстые ветви | 12 | 34,8 | 122,28 | Большие повреждения, несчастья |
Однако не так уж редко встречающиеся катастрофические перемещения воздушных масс существенно превышают скорости, отмечаемые даже при двенадцатибалльных ураганах (в атлантических ураганах нередки скорости, превышающие
Среди ураганов особо выделяются тропические, представляющие собой гигантские атмосферные вихри (циклоны) с убывающим к центру атмосферным давлением (так называемый глаз циклона) и циркуляцией воздуха вокруг него по часовой стрелке в Южном полушарии и против - в Северном. Их средняя ширина составляет несколько сотен километров, а высота обычно колеблется от 6 до
Молэн, проникший на самолете в центр урагана, так пишет о нем: «У него нет отчетливых границ, это масса со смутными очертаниями в два раза выше Эвереста, с кратером в центре...Это мир неистовых сил, мир неотвратимой гибели, мир с энергией, равной энергии трех атомных бомб в секунду» (1967).
Установлена связь средней продолжительности ураганов с местом их зарождения. Для зародившихся в Атлантическом океане она составляет 9-12 дней; для зародившихся в Африке и в районе островов /Зеленого мыса 3-4 недели. Скорость поступательного движения ураганов – до
В начальной стадии развития намечается спиральное вращение дождевых облаков без их замкнутого кольца. При этом скорость ветра меньше 12 баллов. В зрелую стадию появляется «глаз урагана», а все его тело, сжимаясь, приобретает форму почти круглой спирали. В конечную стадию скорость движения урагана ослабевает, а облака, ранее образовывавшие спираль, распадаясь, располагаются неправильно, в форме отдельных куч.
При всем разнообразии путей движения тропических ураганов они в своем большинстве подчиняются планетарным закономерностям. Чаще всего атлантические ураганы зарождаются в западной части Сахары и доходят до Северной Америки, редко затем достигая Европы и крайне редко - России. Тропические циклоны Тихого океана чаще всего зарождаются над Тихим океаном в районе острова Гуам и обычно достигают Японии, Кореи и Китая. На Дальний Восток России эти циклоны проникают сравнительно редко и обычно ослабленные.
Тропические циклоны чаще всего возникают: в районе Желтого моря, Филлипинских островов, Малых Антильских островов, островов Зеленого Мыса, к западу от Мексики, в Карибском море, в Мексиканском заливе, в Бенгальском заливе, в Аравийском море; к востоку от Гвинеи и северной Австралии до островов Самоа, между Мадагаскаром и Маскаренскими островами, между северо-западным побережьем Австралии и Кокосовыми островами (местное название – вили-вилли).
Всего на земном шаре за год возникает в среднем 80 тропических циклонов со штормовыми и ураганными ветрами.
Внетропические циклоны по своему строению близки к тропическим. Пути одних из них чаще всего приурочены к субполярным и полярным широтам. Другие, зарождаясь в пустынях Африки или над Средиземным морем, проникают в Европу, доходя до Украины, Польши, Голландии и Англии.
Основное отличае таких циклонов от тропических в том, что в о внетропических циклонах происходит постоянное возникновение, развитие, перемещение, а затем разрушение циклонов и антициклонов (циклоническая деятельность).
Энергия и разрушительная сила ураганов чрезвычайно велики. Подсчеты показали, что выделяемой ураганом за сутки энергии хватило бы для снабжения электроэнергией США в течение полугода. А тепло, выделяемое большим ураганом, равно теплу, связанному со сгоранием 2-3 млн. т угля.
Внетропические ураганы обычно обладают меньшей разрушительной силой. Однако в
Огромную опасность представляют сопровождающие ураганы ливни и грозы. Так, на Тайване за двое суток ливня, сопровождавшего ураган
Часто ураганы сопровождают своеобразные электрические явления - многочисленные шаровые молнии. Еще более многочисленные «обычные молнии» иногда описываются так: «Казалось, что масса огненных паров соприкасается с домами и извергает на землю горящее пламя» (Дове, 1869). Естественно, что такие явления вызывают и человеческие жертвы, и пожары.
Предотвратить ураганы человечество пока не в силах. Нет и способов использовать громадную энергию ураганов. Но есть возможность следить за их зарождением и продвижением из космоса. Это позволяет заранее оповещать население о приближении ураганов. Частая повторяемость путей их движения делает возможным в пределах таких участков возводить сооружения, наиболее устойчивые к этому явлению природы. (См. приложение 1).
Бури. Буря - это ливень, сопровождающийся сильным ветром шквального характера, что может легко вызвать паводок в реке, наводнение или сель. Буре часто предшествует гроза, сильные электрические разряды молнии. Зачастую приближение молнии предваряется металлическим звуком, свечением на острых поверхностях и предметах с металлическими краями, волосы на голове встают "дыбом". Эти стихийные бедствия повсеместно отмечаются на земном шаре и характеризуются большим разнообразием. Часть из них отличается одновременным развитием вихревого и поступательного движения (вихревые бури). Для других характерно только движение воздуха в форме потока (потоковые бури).
Среди вихревых бурь часто выделяются пыльные, которые можно рассматривать как огромные воздушные реки шириной до
Пыльные бури практически не представляют непосредственной опасности для жизни людей, но наносят громадный материальный ущерб. За последние 30-40 лет мощность гумусового (плодородного) слоя российских черноземов уменьшилась на 10-
На водораздельных участках (элювиальные и трансэлювиальные ландшафты), где пыльные бури обладают небольшой скоростью, но повторяются довольно часто, выдуваются только наиболее легкие частицы почв. Те же из них, которые сорбировали тяжелые металлы, остаются. За счет этого происходит резкое обогащение верхнего горизонта почв тяжелыми металлами до концентраций, вредных для организмов.
Методы борьбы с пыльными бурями довольно просты:
1. нельзя распахивать как одно поле огромные территории (в период освоения в СССР целинных земель было распахано свыше 42 млн га);
2. необходимо соблюдать севообороты с травосеянием;
3. необходимо проводить лесомелиоративные работы.
Своеобразной разновидностью вихревых бурь являются шквальные со следующими характерными признаками: почти внезапное образование, малая продолжительность, часто значительная разрушительная сила. Отмечаются они на море и на суше, сопровождаются грозой, ливнями, градом. Примером этого явления может служить шквальная буря в Подмосковье в
У потоковых бурь отсутствует вихревое тело, поэтому движение воздуха имеет вид потока. Среди них наиболее распространены бури, движущиеся по склонам сверху вниз (их часто называют стоковыми). Классическим примером потоковой бури служит так называемая Новороссийская бора. Поступающий с севера холодный воздух, перевалив через западное окончание Кавказского хребта, скатывается к Цемесской бухте Черного моря и обрушивается на Новороссийск. При этом температура за несколько часов может понизиться более чем на 20°С. Брызги морской воды, срываемые ветром, порывы которого превышают 60 м/с, замерзают на портовых и городских строениях и на судах, не успевших выйти из бухты. Толщина образующегося льда в отдельных случаях превышает
Предсказать место развития шквальных бурь пока практически невозможно, а следовательно, невозможно и принимать специальные предупреждающие меры безопасности.
В отличие от шквальных потоковые бури типа Новороссийской боры постоянно развиваются в одних и тех же местах, поэтому поступающие предупреждения позволяют судам покинуть бухты до начала бури, а людям принять все меря для уменьшения разрушительных последствий боры.
Чтобы избежать риска быть пораженными бурей или ураганом, надо вести себя следующим образом:
- отключить телевизор и другие электрические приборы; - не стоять перед открытым окном, не держать в руках металлических предметов; - закрыть окна и двери, потому что поток воздуха - хороший проводник электрического тока;- помнить, что середина комнаты - самое надежное место;- находясь вне помещения, никогда не бежать, остановить автомашину; - не укрываться под деревьями, особенно под дубами и лиственницами; - переместиться из возвышенной местности в низину; - держаться подальше от металлоконструкций, труб и водных поверхностей.
При приближении смерча необходимо:
- закрыть двери и окна, избегать находиться на последнем этаже, выключить газ и электроэнергию, укрыться в подвале;
- если дом находился в эпицентре смерча лишь несколько минут, прежде чем возвратиться туда, осмотрите строение и выполните возможные ремонтные работы;
- ураганы нередко сопровождаются грозой, поэтому избегайте укрываться под отдельно стоящими деревьями; не подходите близко к опорам линий электропередач и т.п. во избежание поражения молнией.
Несколько полезных наблюдений для тех, кто попал в грозу:
- ветер не дает правильного представления о направлении движения грозы, грозы часто идут против ветра;
- расстояние до грозы можно определить по времени между вспышкой молнии и раскатом грома (1с - расстояние 300-
- непосредственно перед началом грозы обычно наступает безветрие или ветер меняет направление;
- мокрая одежда и тело повышает опасность поражения молнией;
- предпочтительно в лесу укрываться среди невысоких деревьев, в горах в 3-
- песчаная и каменистая почва безопаснее глинистой;
- признаками повышенной опасности являются: шевеление волос, жужжание металлических предметов, разряды на острых концах снаряжения.
В грозу запрещено:
- укрываться возле одиноких деревьев;
- не рекомендуется при движении прислоняться к скалам и отвесным стенам;
- останавливаться на опушке леса;
- идти и останавливаться возле водоемов;
- прятаться под скальным навесом;
- передвигаться плотной группой;
- хранить металлические предметы в палатке.
Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане, а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях. Наиболее надежной защитой населения от ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежищ, подземных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в прибрежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвышенных участках местности.
1.3
Классификация оползней и селей и их региональное проявление
Сели - бурные грязекаменные потоки, устремляющиеся по балкам и долинам горных рек вниз; временный горный русловой поток, характеризующийся высоким содержанием твердого материала и резким подъемом уровня. Начало движения таких потоков обычно провоцируется либо продолжительными дождями (ливнями), либо таянием снегов и ледников. Масса перемещающегося грязекаменного потока может измеряться миллионами кубометров. Около 80% потока представлено обломками и грязью (крупнообломочного материала, песчаных, пылеватых и глинистых частиц), 20% приходится на воду, реже - 30% общей массы. Верхняя часть потока обычно движется в 5-7 раз быстрее нижней, поэтому за непродолжительное время в нижних частях скапливается громадное количество материала, движущегося со скоростью 0,5-5,0 м/с. В составе грязекаменного потока можно встретить валуны до
Под действием различных видов выветривания на склонах и на дне ущелий накапливается большое количество рыхлообломочного материала. При интенсивных ливнях вся эта масса пропитывается водой и приходит в неустойчивое состояние. При дальнейшем насыщении водой она начинает сползать вниз, в ущелья и ложбины. При достаточном уклоне ущелья или ложбины смесь из грязи, воды и камня с ревом устремляется вниз, по пути захватывая все новые порции щебня, грязи, валунов, размывая дно и борта ущелья, по которому движется селевой поток, и тем самым еще более увеличивая свой объем. Если на пути этого «ревущего зверя» попадается какое-либо сооружение, неспособное противостоять его чудовищному напору, оно прекращает свое существование в течение нескольких минут. Дойдя до выхода из ущелья или выйдя на пологое место, сель как бы распластывается по равнине, быстро теряя скорость и ударную мощь и заваливая прилегающую равнину слоем грязи, песка, камней. В зависимости от размера селя мощность отложений может колебаться от десятков сантиметров до нескольких метров.
Селевые потоки, притом необычайно большой силы, могут также образовываться при прорыве моренных запрудных ледниковых озер. В этом случае бурный поток воды по мере продвижения вниз по ущелью насыщается рыхлообломочным материалом и превращается в сель.
Cелевыми потоками могут быть вызваны серьезные разрушения (Новороссийск, Ереван, Алма-Ата…). Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории нашей страны. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них более половины приходится на Среднюю Азию и Казахстан. В
В горных и предгорных районах защита от селей относится к числу важнейших проблем. Обычно для этого строят плотины. Так, на реке Алмаатинке, по которой сели неоднократно передвигались к одноименному городу, в
Виды селей:
Водно-каменный сель - такой поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал. Формируется в основном в зоне плотных пород.
Водно-песчаный - такой поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает в основном в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смывающий огромное количество мелкозема.
Грязевой сель близок к водно-пылеватому. Формируется в районах распространения пород преимущественно глинистого состава.
Грязекаменный сель характеризуется значительным содержанием в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока.
Водно-снежно-каменный сель - переходная стадия между собственно селью, в которой транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.
Вулканогенные сели - «лахары» образуются при извержении вулканов.
Распространены сели преимущественно в горах. Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы: в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе - грязекаменные, в Средней Азии - грязевые потоки. Чем выше горы, тем разрушительнее сели. Но ставить в абсолютную зависимость высоту рельефа и силу селевых потоков не следует. Восточный Памир, Альтиплано в Боливии — плоскогорья высотой 4—5 тыс. м — далеко не поражают нас размахом селевой деятельности. В первую очередь важна контрастность, изрезанность рельефа, крутизна склонов. Очень важную роль играет количество и интенсивность осадков. Какие бы нагромождения рыхлообломочной массы не скопились на склонах и днищах ущелий, селевой поток никогда не сформируется без воды. Не последнюю роль играет наличие и густота травяного покрова и леса (пожалуй самого надежного защитника от селей). Но при наличии благоприятных условий селевые явления в горах встречаются всюду. Большие Гималаи, Западный Кунь-Лунь, Гиндукуш, Каракорум — все они оспаривают друг у друга пальму первенства в отношении гляциальных селей.
На территории нашей страны селевая деятельность развита довольно широко. Прежде всего, это касается Памира, Тянь-Шаня, Алая, где сходят самые мощные селевые потоки, объем которых выражается в миллионах кубических метров. Сели гор Европейской части РФ, особенно Кавказа, хотя и уступают по величине и мощи среднеазиатским селям, приносят бед не меньше, чем они, так как этот регион освоен лучше. Трагедии Геналдона и Кармадонского народного курорта (1903,2003) на Кавказе являются печальным тому подтверждением. Саяны и Алтай постоянно порождают селевые потоки. Если двигаться дальше на северо-восток, величина селей на таких хребтах, как Баргузинский, Яблоновый, Кодар, Черского и других горных системах Восточной Сибири значительно уменьшается, хотя по количеству и интенсивности они даже превосходят сели горных стран, названных выше. Для Камчатки и Курильских островов характерны лахары, в облаках пара несущиеся вниз по склону вулканов.
По мере дальнейшего продвижения человека в горы сели представляют для него все большую угрозу. Более того, люди в результате неправильно организованной хозяйственной деятельности иногда сами вызывают их к жизни. Примером этому могут служить сели из отвалов горных выработок. Вред, причиненный и причиняемый селевыми потоками, огромен. Ежегодный ущерб, приносимый селевыми потоками в СССР, очень значителен. Засыпанные грязью и камнями поля, сады, виноградники, порванные линии связи, разрушенные участки дорог — далеко не полный перечень итогов работы грязекаменных потоков. Беспощадная, слепая сила крупного селя колоссальна. Вал из грязи и камней высотой в несколько метров может смести за несколько минут большой поселок.
Десятки тысяч людей в самых разных горных уголках нашей планеты стали жертвами селевых потоков. Среди катастрофических селей есть свои рекордсмены, оставившие наиболее глубокий след в памяти человечества.
На территории РФ крупнейшим из наблюдавшихся селей был Жарсайский сель 7 июля
В Районе Алма-Аты 7 июля
Малая Алматинка держала под угрозой селевых потоков столицу Казахстана до
В Кавказском регионе наиболее крупные сели сходят в верховьях рек (селевые потоки Западного Приэльбрусья, верховьев рек Кубани и Терека и др). Эти районы в подавляющем большинстве еще не затронуты хозяйственной деятельностью, и селевые потоки вреда здесь не причиняют. В более обжитой зоне селевые потоки не так безобидны. В
Селевые катастрофы, еще более страшные, чем в нашей стране, происходили за рубежом. В
Широко известна Уаскаранская катастрофа
Можно ли вообще защищаться от селей? Можно и нужно. Человек не может позволить себе терпеливо наблюдать, как грязекаменные реки смешивают с землей плоды его деятельности. История борьбы с селевыми потоками насчитывает не один век. В Австрии еще в XVII в. Начали сооружать противоселевые плотины, некоторые из них и сейчас служат людям. С той поры пройден долгий и трудный путь. Во многих странах разработаны специальные противоселевые программы стоимостью в десятки миллионов рублей. Программа защиты Алма-Аты предусматривает затраты в 124 миллиона рублей, Тироля — 60 миллионов долларов. Система селезащитных сооружений Лос-Анджелеса обошлась почти в миллиард долларов. Такие страны, как РФ, США, Австрия, Франция, Япония, Швейцария, переходят от пассивного сопротивления к активной селезащите, призванной предотвратить зарождение селевых потоков на наиболее опасных участках. И хочется думать, что в будущем о катастрофических селях можно будет прочитать только в книгах.
Оползни — проявление гравитации на склонах. Оползни могут быть на всех склонах с крутизной 20° и более и в любое время года. Они различаются не только скоростью смещения пород (медленные, средние и быстрые), но и своими масштабами. Скорость медленных смещений пород составляет несколько десятков сантиметров в год, средних - несколько метров в час или в сутки и быстрых - десятки километров в час и более. Известно множество случаев, когда сползали дома и целые кварталы, исчезали дороги и «переезжали» с места на место горы. При оползнях вовлекаются в движение огромные массы горных пород, объём которых иногда достигает нескольких кубических километров. Они соскальзывают вниз по слою своеобразной «смазки», в качестве которой обычно выступает насыщенная водой глина, залегающая на некоторой глубине. При этом на склоне образуется понижение — оползневый цирк. Тело оползня при движении часто разрушается, покрывается буграми и впадинами. Оползни возникают не только в горах, но и на равнинах, особенно на крутых берегах рек, озёр, морей.
Из-за возможности их возникновения здание Московского государственного университета, например, не было построено непосредственно над обрывом Воробьёвых гор - его пришлось возвести на расстоянии почти 1км от реки.
Большинство склонов на равнинах и в горах могут показаться совершенно неподвижными: об этом свидетельствует покрывающая их густая растительность. Однако это не совсем так - верхние слои грунта на склонах, особенно имеющих крутизну более 10°, как правило, движутся, правда очень медленно — от 0,2 до 1см в год. Эффект этого движения весьма незначителен, но за длительное время может повлиять на облик рельефа, если не помешают иные процессы. Холмы и долины Центральной России или дальневосточные сопки приобрели свои плавные, мягкие очертания благодаря сглаживающему влиянию крипа (от англ, creep — «ползти») — векового движения грунта по склонам.
Несколько иначе ведут себя грунты на склонах в областях вечной мерзлоты. Оттаивая и насыщаясь водой в тёплое время года, они начинают относительно быстро — от 3 до 10м в год — перемещаться в виде полужидкой массы и образуются так называемые сппывы. Особый вид имеют развалы крупных глыб в областях вечной мерзлоты — курумы. Они спускаются по склонам широкими — до 1км и более — «каменными реками», которые имеют скорость 0,2 — 1,5м в год. Движению их также способствуют резкие колебания температур и регулярное замерзание и оттаивание воды между глыбами, из-за чего камни поднимаются, опускаются и переворачиваются.
Оползни, образующиеся на естественных склонах и в откосах выемок принято подразделять на две группы.
1-я группа. Структурные оползни (структура - однородные связные глинистые породы: глины, суглинки, глинистые мергели).
Основными причинами образования оползней являются:
- чрезмерная крутизна склона (откоса);
- перегрузка верхней части склона различными отвалами и инженерными сооружениями;
- нарушение целостности пород склона траншеями, нагорными канавами или оврагами;
- подрезка склона и его подошвы;
- увлажнение подошвы склона.
Характерными местами (условиями) возникновения оползней могут быть:
- искусственные земляные сооружения с крутыми откосами;
- в выемках, образующихся в однородных глинистых грунтах на водораздельных участках возвышенности;
- в глубоких разрезах для открытой разработки месторождений полезных ископаемых;
- в насыпях, отсыпанных такими же породами при переувлажнении почвенно-растительного покрова и глинистых пород, залегающих у дневной поверхности.
2 группа. Контактные (соскальзывающие, срезающие, скалывающие) - связные глинистые породы, залегающие в виде пластов с хорошо выраженными плоскостями напластования (глины, суглинки, мергели, неплотные известняки, некрепкие глинистые сланцы, лесс, лессовидные суглинки и др.).
Основными причинами образования контактных оползней являются:
- чрезмерное крутое падение слоев;
- перегрузка склона отвалами или различными земляными сооружениями;
- нарушение целостности пород на склоне траншеями или нагорными канавами;
- подрезка склона;
- смачивание плоскостей напластывания (контактов) подземными водами.
Характерными местами (условиями) возникновения оползней могут быть: естественные склоны возвышенностей и долин рек (на косогорах), откосы выемок, состоящих из слоистых пород, у которых падение слоев направлено в сторону склона или по направлению к выемке.
Наиболее действенной защитой от оползней является их предупреждение. Из комплекса предупредительных мероприятий следует отметить собирание и отведение поверхностных вод, искусственное преобразование рельефа (в зоне возможного отрыва земли уменьшают нагрузку на склоны), фиксацию склона с помощью свай и строительства подпорных стенок.
1.4 Антропоэкологические районы, подвергающиеся воздействию землетрясений
ураган сель землетрясение наводнение
По мере того как накапливались знания о Земле, изменялись и представления людей о причинах, вызывающих её сотрясение.
Во второй половине XIX столетия, оформилась в самостоятельную науку сейсмология (от греч. «сейсмос» — «колебание», «землетрясение» и «логос» — «учение»), предмет исследования которой — землетрясения и связанные с ними явления. В XX в. сейсмологи доказали, что практически все сильные и 99 % слабых толчков относятся к категории тектонических: они возникают при резком смещении горных пород по разрывам. Сегодня специалисты умеют определять истинные причины подземных толчков, а кроме того, пытаются предсказывать и даже бороться с этим грозным явлением.
Изучать землетрясения и знать их особенности необходимо не только сейсмологам и жителям сейсмически опасных областей. Архитекторы, инженеры и строители при подготовке проектов и строительстве здании должны учитывать такой критерий, как сейсмостойкость — способность конструкций противостоять сейсмическим воздействиям. Однако строить везде железобетонные коробки, похожие на блиндажи, которые могут выдержать мощное землетрясение слишком дорого. Поэтому проектирование и строительство сейсмостойких сооружений проводят в соответствии с сейсмическим районированием: тех областях и районах Земли, где существует потенциальная опасность сильных землетрясений.
Над составлением карт сейсмического районирования работает целая армия специалистов. Так называемые «полевые» сейсмологи изучают событие и его последствия (а значит, причины) непосредственно на месте, а «кабинетные» — расшифровывают записи приборов, которые улавливают колебания, происходящие на расстоянии в несколько тысяч километров от станции.
Землетрясение — одно из самых древних катастрофических явлений на Земле.
Землетрясение – колебание земной поверхности, вызванное природными и антропогенными факторами; это прохождение серии колебаний через породы Земли, которые представляют собой упругую среду, способную передавать колебания внутри себя и на поверхности. В результате деятельности человека могут возникать искусственно вызванные, или техногенные, землетрясения. Их сила меняется от небольших колебаний грунта, связанных с движением транспорта, до заметных сотрясений, вызванных подземными ядерными испытаниями, созданием водохранилищ и закачкой вод в глубокие горизонты (закачивание зараженных радиоактивными отходами вод в специальные глубокие скважины в штате Колорадо (США) вызвало более 700 небольших землетрясений). Несравненно чаще и гораздо сильнее землетрясения, вызванные природными факторами, прежде всего выделением тепла в недрах Земли. А их непосредственными причинами являются образование разрывных нарушений в земной коре, вулканизм, суммарное воздействие различных факторов. Оно возникает при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результате тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров.
Область, где возникает процесс разрушения, называется очагом, гипоцентром или гипоцентральной областью. Проекция очага или его области на земную поверхность называется эпицентром или эпицентральной областью. Если очагом является протяженный сброс вдоль вертикальной плоскости, то эпицентром будет длинная полоса; при наклонной плоскости сброса эпицентральная область будет представлена широкой полосой. Диаметрально противоположное эпицентру место на земном шаре называют антицентром; расстояние от эпицентра до какой-либо точки на земной поверхности — эпицентральным. Для удаленных землетрясений оно измеряется вдоль дуги большого круга, часто в градусах (1° =
В зависимости от глубины очага землетрясения подразделяются на:
- нормальные – при глубине от 0 до
- промежуточные – при глубине от 70 до
- глубокофокусные – при глубине более
Чувствительные сейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно из них может быть катастрофическим, а около ста — разрушительной силы. Участки поверхности Земли, подверженные землетрясениям, распределены довольно неравномерно : до 90% их приходится на кольцевой тихоокеанский пояс. В год происходит более 20 сильных землетрясений, вызывающих большие разрушения, из них в среднем одно - катастрофическое. За год регистрируется около миллиона небольших толчков. Обычно землетрясения повторяются в одних и тех же районах, но закономерности в их повторяемости установить не удается. По внешним проявлениям последствий землетрясений на поверхности Земли определяется их интенсивность, выражаемая в баллах.
Большинство землетрясений происходит на глубине до
Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях, принадлежит поверхностным и только 3% — глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5,5. Анализ распределения сильных землетрясений по земному шару показывает, что примерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти все глубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг, глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясений происходит также в Альпийско-Гималайском поясе. Так, очаги сильных промежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше.
Особенно много примеров связи поясов поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений непосредственно с тектонической деятельностью существует в Тихоокеанской области: поверхностные землетрясения обычно происходят между океаническими прогибами и ближайшей материковой или островной горной цепью, промежуточные возникают под островными горными цепями, очень же глубокие значительно удалены от океанических впадин. Арктическо-Атлантический пояс возникновения землетрясений и пояс Индийского океана, как и ответвление Тихоокеанского пояса к острову Пасхи, также совпадают с подводными горными цепями.
Распределение землетрясений по энергии, по географическим зонам, а также их связь со строением этих зон, т.е. вся эта совокупность характеристик, объединяются понятием сейсмичность.
Пояса сейсмической активности делят всю поверхность земного шара на блоки, внутренние части которых можно считать асейсмическими. Тихоокеанский бассейн является одним из таких блоков; остальные, наиболее крупные, имеют континентальный характер.
Механизм возникновения землетрясений
Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма — одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.
В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность, как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.
До сих пор путем непосредственных измерений были получены довольно немногочисленные данные о величине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофических землетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны. Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены для землетрясения
1. Разрыв сплошности горных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода. Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительно друга.
2. Относительные перемещения блоков нарастают постепенно.
3. Движение в момент землетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.
4. Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва — сначала на ограниченном участке, затем площадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее роста не превосходит скорости распространения сейсмических волн.
5. Энергия, освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругой деформации горных пород.
В результате тектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, система которых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения. Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальных поверхностей в поле смещений(y = 0, z = 0).
В настоящее время для изучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций, размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направление первых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн.
В одной из нодальных плоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающих напряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этими плоскостями углы в 45°. Так что, если на основе наблюдений найдено положение в пространстве двух нодальных плоскостей продольных волн, то этим самым будут установлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и два возможных положения поверхности разрыва.
Границу разрыва называют дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефекты кристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавинным нарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но и электрические и магнитные явления, которые могут служить предвестниками землетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказания землетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестников различной природы.
В настоящее время общепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений, которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из них развитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежит зависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщенной пористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряжениях выше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростей сейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем, в результате диффузии воды в очаговую зону, происходит увеличение скоростей волн.
Согласно модели лавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объяснены без предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростей сейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин, которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинают сливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материал неустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которых трещины закрываются. Эффективная жесткость среды возрастает, что приводит к увеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, что отношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначала уменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним из предвестников землетрясений.
Расчеты энергии землетрясений
Оценка энергии землетрясений представляет большое значение для выявления их взаимосвязи и причин возникновения. Такая связь существует: слабые землетрясения могут являться предвестниками сильных. Важно классифицировать землетрясения по величине энергии. Оценка их силы в баллах требует обследования на местности и может быть дана далеко не всегда (особенно в малонаселенных районах и на морях). Немаловажно, что балльная оценка делается, как правило, не для эпицентра, а для ближайшего к нему населенного пункта. Энергия же землетрясения может быть рассчитана по данным сейсмических станций для любого зарегистрированного колебания, причем это будет величина, характеризующая не эпи-, а гипоцентральную область землетрясения.
Остановимся на понятии «энергия землетрясения». Причиной землетрясения являются значительные деформации земных слоев. С энергетической точки зрения землетрясение есть «освобождение» энергии деформации и ее переход в другие формы. Освобождающаяся энергия расходуется главным образом на разрушение горных пород в районе очага, часть ее переходит в тепло и лишь небольшая доля этой энергии идет на образование упругих волн, излучаемых очагом. Умение определять общую освобождаемую энергию позволило бы судить о величине потенциальной энергии деформаций, вызывающих землетрясение, оценивать по наблюдениям сейсмических станций силу сотрясения в эпицентральной области и т. п. К сожалению, пока возможно непосредственно измерить лишь энергию различных упругих волн, вызываемых землетрясением в толще Земли. В связи с этим термин «энергия землетрясения» можно употреблять для обозначения суммарной энергии упругих волн, излученных в очаге. Учитывая вышесказанное, можно ставить задачу о классификации землетрясений по величине суммарной энергии упругих волн.
Землетрясения очень различаются по величине энергии, это заставляет нас сравнивать энергию разных по силе землетрясений по логарифмической шкале. Обычно достаточно определить значение энергии с точностью до порядка.
Следует отметить, что оценка силы землетрясений в баллах имеет существенный недостаток, обусловленный многообразием индивидуальных особенностей конструкций любых сооружений.
Поиск предвестников
Одним из методов поиска предвестников землетрясений является мониторинг электрического сопротивления земной коры. Физическим основанием для этого является высокая чувствительность удельного электрического сопротивления горных пород к изменениям их напряженного состояния, которая объясняется тем, что в условиях естественного залегания горных пород в земных недрах их удельное электрическое сопротивление практически не зависит от сопротивления минерального скелета, а определяется количеством и минерализацией воды в порах и трещинах породы, «трещиноватостью» и пористостью этой породы, ее структурой и текстурой, температурой и давлением, т.е. теми факторами, которые могут претерпевать существенные изменения при изменениях характера напряженно-деформированного состояния горных пород в процессе подготовки землетрясений.
Источником зондирующего поля служит магнитогидродинамический генератор — энергетическая машина, непосредственно преобразующая химическую энергию в электрическую.
Годовая периодичность
При исследованиях природы временных вариаций геофизических явлений, в частности режима микроземлетрясений, исследователями отмечались их регулярные изменения с годовой периодичностью.
Сейсмические предвестники
Изучение сейсмического режима и его изменений во времени в целях поиска возможных предвестников сильных землетрясений занимает особое место среди других методов прогноза землетрясений. Пространственно-временная картина сейсмичности непосредственно отражает развитие под действием тектонических напряжений процесса разрушения материала земных недр и подготовки магистрального разрыва, каковым является сильное землетрясение. Количество слабых землетрясений, их расположение в пространстве, механизмы их очагов могут служить основой для определения напряженно-деформированного состояния отдельных блоков среды, картирования свойств отдельных участков глубинных разломов и их изменений во времени, выявления неоднородностей и зон повышенной концентрации локальных напряжений, которые играют важную роль в возникновении предвестников землетрясений. Очень важно, что при этом обеспечивается возможность изучения процессов на больших глубинах, непосредственно в очаговых зонах землетрясений. Причем информацию о том или ином пункте можно получить даже в тех случаях, когда непосредственно в этом пункте сейсмические станции отсутствуют, хотя, конечно, точность определения параметров землетрясений, в первую очередь глубины гипоцентра, ухудшается.
С точки зрения организации массовых наблюдений важно отметить, что сейсмические наблюдения в различных регионах мира проводятся и независимо от задач прогноза землетрясений. В частности, они являются неотъемлемой частью системы мониторинга подземных ядерных взрывов, поэтому многие задачи поиска предвестников землетрясений могут решаться на основании сейсмических данных без установки дополнительных сейсмических станций.
Имеются обширные каталоги землетрясений отдельных регионов, материалы мировой сети сейсмических наблюдений, а также сведения об исторических землетрясениях, полученные как из письменных источников, так и с помощью исследований палеосейсмодислокаций. Все это позволяет сопоставлять особенности развития сейсмического процесса как в различных (с точки зрения геолого-тектонического строения) регионах мира, так и в различные периоды времени, оценивать значимость тех или иных эффектов прогностического характера и количество ложных тревог.
Важным требованием к используемым для анализа сейсмологическим данным (которое, к сожалению, не всегда выполняется) является однородность каталога землетрясений, поскольку в противном случае возможно возникновение целого ряда «аномальных» изменений сейсмического режима, обусловленных не реальными изменениями в земных недрах, а неоднородностью анализируемых данных, т.е. неоднородность каталогов приводит к ложным аномалиям. Один из наиболее распространенных видов такого рода ложных аномалий связан с изменениями нижнего порога энергии землетрясений, регистрируемых той или иной сетью сейсмических станций. Это может быть обусловлено изменениями количества станций в сети, конфигурации их расположения; сменой типа аппаратуры или изменением ее чувствительности; изменениями методики обработки данных. Те же самые причины могут вызывать и другой, более сложный с точки зрения его выявления, эффект, связанный с систематическими изменениями в определении энергетических характеристик землетрясений. Следует отметить, что при малом количестве станций в сети эффекты могут возникать, например, из-за того, что отдельные землетрясения не удается регистрировать с достаточной точностью на всех станциях сети.
Повторяемость землетрясений и сейсмические бреши
Землетрясение представляет собой разрушение материала земных недр под воздействием тектонических напряжений. По теории упругой отдачи Дж. Рейда, можно предположить, что следующее землетрясение в том или ином сегменте разлома произойдет лишь после того, как уровень накопленных напряжений достигнет некоторого порогового уровня, превышающего предел прочности материала. Скорость накопления тектонических напряжений определяет период повторяемости землетрясений, и при постоянной скорости этот период должен быть достаточно стабильным. Анализируя данные о сильных землетрясениях Камчатки, Курильских островов и северной части Японии, С.А. Федотов в
Было установлено, что сильные землетрясения в одном и том же сегменте границы плит обычно повторяются не чаще, чем через несколько десятилетий, а во многих местах еще реже. Период повторяемости, как уже отмечалось, определяется скоростью накопления напряжений. Сегменты, в которых не происходило сильных землетрясений в течение нескольких последних десятилетий, стали называть сейсмическими брешами. Имеется множество примеров использования сейсмических брешей для предсказания мест сильных землетрясений на границах тектонических плит. Всего с
К. Моги (
Для описания повторяемости землетрясений и объяснения феномена сейсмической бреши существует много моделей. В уже упоминавшейся работе К. Моги (
Деформационные предвестники
К деформационным обычно относят предвестники землетрясений, выявленные на основании данных наблюдений за медленными движениями земной поверхности. Такие наблюдения представляют собой один из основных методов поиска предвестников различных геодинамических явлений, в том числе землетрясений. Это объясняется тем, что они позволяют фактически непосредственно контролировать процесс изменения напряженного состояния и деформирования земной коры.
Для мониторинга медленных движений земной коры при изучении тектонических процессов и поиске возможных предвестников землетрясений используется большое количество методов, обеспечивающих измерения на разных масштабных уровнях. Интегральные характеристики перемещений литосферных плит и крупных блоков земной коры изучаются с помощью повторных геодезических съемок и светодальномерных измерений, методов космической геодезии. Поскольку неоднородные горные массивы характеризуются резкой неоднородностью деформаций и изменений физико-механических свойств горных пород, значительный интерес представляют изменения на малых базах. Для их проведения разработан ряд деформографов и наклономеров различных типов. К настоящему времени наибольшее распространение получили кварцевые деформографы. В этом случае базы измерений составляют, как правило, десятки метров, а между точками крепления кварцевой трубы могут находиться отдельные неоднородности и тектонические нарушения различной ориентации. Идеальной реализацией стремления осуществлять локальные наблюдения является, по-видимому, мониторинг смещений по отдельным тектоническим нарушениям и трещинам.
Перечисленные методы обеспечивают прямые измерения деформаций горных массивов. Однако объемное деформирование горных пород приводит и к изменениям уровня подземных вод, что послужило основанием для развития гидрогеодеформационного метода прогноза землетрясений.
Под прогнозом землетрясения обычно подразумевают предсказание энергии, места и времени его возникновения. Однако ограничение только этими параметрами ожидаемого сейсмического события изначально предполагает ориентацию на чисто эмпирический подход в исследованиях по прогнозу землетрясений. С методологической точки зрения уже сейчас необходимо в качестве одной из главнейших ставить задачу предсказания не только энергии, места и времени возникновения землетрясения, но и его фокального механизма. Для этого нужно пересмотреть требования к системам прогностических наблюдений и применяемым методам интерпретации данных, более целенаправленно изучать природу процессов в очаговых зонах. С практической точки зрения, предсказание фокального механизма землетрясения позволит более точно оценивать характер сильных движений земной поверхности в различных пунктах. Только на пути глубоких фундаментальных исследований природы тектонических сил и характера накапливаемых в регионе упругих деформаций можно ожидать реального продвижения вперед в решении столь сложной и важной проблемы, как прогноз землетрясений.
Экспериментальной основой таких исследований являются данные геодезических наблюдений, предоставляющие возможность слежения за развитием процесса накопления упругих деформаций в больших объемах земной коры. Они могут использоваться для определения размеров и пространственного положения зон с аномальным характером движений земной поверхности, оценок скоростей этих движений. Важность результатов повторных геодезических измерений для понимания процессов подготовки землетрясений была убедительно продемонстрирована еще в начале века, когда именно на их основе была разработана теория упругой отдачи Дж. Рейда. По мнению А.К. Певнева (
Электромагнитные предвестники
Одним из возможных механизмов электризации горных пород при их деформировании и разрушении может быть пьезоэффект кварцсодержащих пород. Однако электромеханические явления наблюдаются и в горных породах, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами.
Электризация возникает при неоднородном поле напряжений в образце, причем появление электрического поля и его изменения отражает наличие динамических процессов в очаге готовящегося разрушения независимо от характера развития механических напряжений в массиве горных пород.
Наблюдения за вариациями естественных электрических полей широко и весьма успешно используются для изучения напряженного состояния массивов в горных выработках. С помощью этого метода определяют расположение и размеры нарушенных зон массива и их развитие. При этом появление в некоторые моменты времени в массиве структурно-нарушенных участков четко отмечается по локальным изменениям электрического потенциала, что позволяет оценивать опасность возникновения горных ударов. Установленные общие закономерности и диапазон изменений потенциала в пределах зоны опорного давления применительно к различным породам позволили разработать автоматизированную систему оповещения об опасных проявлениях горного давления.
Таким образом, и в горных выработках метод измерения электрических полей оказывается информативным средством изучения изменений напряженного состояния массивов, что также находит применение в решении проблемы прогноза землетрясений.
Самые разрушительные землетрясения:
- в Китае в
- в Италии в
- в Китае в
- в Японии в
- в Ашхабаде в
- в Таджикистане в
- Тянь-шаньское в Китае
- в Иране в 856 г. погибло 200 тысяч человек;
- в Сирии в 1138 г. погибло 230 тысяч человек.
Как измеряют силу подземных толчков
Простейший и наиболее распространенный способ оценки интенсивности землетрясения — в сейсмических баллах. Баллы не являются физическими единицами и служат для определения силы подземных толчков и колебаний по внешним проявлениям: ощущениям людей, перемещению предметов, степени разрушения строений, изменению рельефа. Чаще всего для оценки землетрясения используется балльная шкала. Это означает, что зависимости от интенсивности все возможные землетрясения разбиты 12 рангов по нарастающей. (См. приложение 3)
Силу подземных толчков без присутствия свидетелей или все они погибли определяют по Шкале интенсивности, которую разработали сейсмологи, предусматривает разные случаи и разные признаки. Например, 10—12-балльные землетрясения оцениваются в основном по изменениям местности, а при 7—9-балльных больше сведений поступает о повреждениях и разрушениях домов, мостов и т. п. И только об умеренных и слабых землетрясениях обычно судят по поведению людей. (См. табл. 3)
Чтобы составить полную картину событий, лучше учитывать все группы признаков, ведь очевидцы преувеличивают силу землетрясения. Однако главный недостаток балльной шкалы интенсивности заключается в том, что инженеры и строители не могут ею пользоваться. Им нужны физические данные о колебаниях земной коры — ускорение, амплитуда, спектр. Поэтому одновременно разрабатываются такие шкалы, в которых удаётся соединить оценки в баллах с физическими величинами, определяемыми с помощью приборов.
Таблица 3
Краткая характеристика результатов землетрясений и их оценка в баллах (по шкале МSK—64) (по Алексеенко В.А., 2005)
| Интенсивность, баллы | Характеристика землетрясения | Внешний эффект |
| 1 | Незаметное | Колебание почвы отмечается приборами |
| 2 | Очень слабое | Ощущается в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном состоянии |
| 3 | Слабое | Колебания отмечаются немногими людьми |
| 4 | Умеренное | Отмечается многими людьми, возможно дребезжание стекол, колебанию предметов, посуды, скипу дверей и стен. |
| 5 | Довольно сильное | Качание висячих предметов, многие спящие просыпаются |
| 6 | Сильное | Легкие повреждения в зданиях, тонкие трещины на штукатурке |
| 7 | Очень сильное | Трещины в штукатурке и откалывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах |
| 8 | Разрушительное | Большие трещины в стенах, падение карнизов, дымовых труб. Трещины на кpутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Строения сильно повреждаются. |
| 9 | Опустошительное | Обвалы в некоторых зданиях: обрушение стен, перекрытий, кровли |
| 10 | Уничтожающее | Обвалы во многих зданиях. Трещины в грунтах до |
| 11 | Катастрофа | Многочисленные трещины на поверхности Земли, большие обвалы в горах. Каменные дома совершенно pазpушаются. |
| 12 | Сильная катастрофа | Изменение рельефа и почвы в больших размерах. Многочисленные трещины, обвалы и оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озерах, отклонение течения pек. Ни одно сооружение не выдерживает. |
Землетрясения большой силы происходили во все века. В частности, есть довольно детальные документальные данные о землетрясении в Китае в
В
По подсчетам сейсмологов, землетрясения привели в сумме к гибели более 13 млн. человек. По мере развития цивилизации и концентрирования населения в крупных городах последствия землетрясений становятся все более ужасными: гибнут люди, рушатся здания, рвутся самые различные трубопроводы. Прогнозировать точно время, место и интенсивность землетрясений пока невозможно, поэтому в сейсмоопасных районах просто необходимо проведение ряда мероприятий для защиты от трагических последствий землетрясений.
Во-первых, целесообразно составлять карты изосейст. Для этого интенсивности землетрясений, определенные в каждом пункте, наносятся на карту и по ним проводятся изосейсты - линии, разделяющие участки с разной интенсивностью. Главная ценность такой карты в том, что она привлекает внимание к участкам с недостаточно прочными постройками, особенно при плохих грунтах основания. Это должно уменьшать разрушительные последствия будущих землетрясений.
Во-вторых, обязательно обеспечивать сейсмостойкость построек. Особое внимание следует уделять предприятиям, аварии на которых могут привести к выбросам отравляющих веществ. По данным американских специалистов, стоимость строительства сейсмостойких сооружений возрастает менее чем на 10%, если все учесть на стадии проектирования.
В-третьих, учитывать, что при выборе строительных конструкций наиболее безопасны те, которые способны двигаться как единое целое, т.е. так, чтобы отдельные их части не ударялись друг о друга.
В-четвертых, не возводить постройки на неустойчивых грунтах: лучшим основанием для крупных построек оказываются скальные выходы коренных горных пород, не имеющие разрывных нарушений.
В-пятых, учитывать различный уровень риска, для чего создавать карты сейсмической опасности с конкретными особенностями геологической ситуации.
В-шестых, привести ныне существующие постройки в соответствие со стандартами сейсмостойкости, что является серьезной проблемой.
В-седьмых, составлять планы мероприятий по смягчению последствий подземных толчков.
Чем отличается балл от магнитуды
В средствах массовой информации часто появляются подобные сообщения: «Вчера в 17 часов 30 минут по местному времени произошло сильное землетрясение на Филиппинах. Сила землетрясения составила 6,5 балла по шкале Рихтера. Имеются жертвы и разрушения». В такой информации есть явная путаница. Дело в том, что крупнейший американский сейсмолог Чарлз Рихтер разработал в
Находится в пределах от 0 до 9,0 и рассчитывается через амплитуду поверхностной волны Zm (мкм) и расстояния R (км) до эпицентра по формуле:
М = lg Zm + 1,32 *lg R.
Теперь, если где-нибудь в глубинах Тихого океана или в азиатских пустынях произойдёт сильное землетрясение, через полчаса - час сейсмологи во многих странах мира уже будут знать его магнитуду. Поскольку существует тесная связь между магнитудой, глубиной очага и интенсивностью в баллах, то эти параметры также можно оценить теоретически, не выходя из кабинета. Но именно оценить, а не установить, так как отклонения на месте события могут оказаться довольно значительными.
Степень разрушений зависит и от того, на какой глубине возникли толчки. Например, Ташкентское землетрясение имело магнитуду 5,3, а его очаг находился на глубине всего 5—
При увеличении магнитуды всего лишь на единицу энергия землетрясения возрастает в 30 раз. Поэтому во время подземных толчков в Рачинске (Грузия,
Выделяющаяся во время землетрясения энергия измеряется в эргах (от греч. «эргон» — «работа»; 1 эрг =10-7 Дж). Самое слабое землетрясение, которое могут зарегистрировать сейсмографы, даёт 2-Ю4 эрг; едва ощутимое людьми с магнитудой около 3 высвобождает энергию 2-1010 эрг. Разрушительное землетрясение с магнитудой порядка 7, подобное Спитакскому, излучает 2-1015 эрг. А энергия самого крупного из зарегистрированных приборами землетрясений с магнитудой 8,9 была равна 2-Ю18 эрг. Вот какую энергию выделяет Земля, всего лишь ослабляя напряжения в своей каменной оболочке!
Спитак
7 декабря 1988 года весь мир узнал о страшной трагедии, когда был разрушен целый город, а под его развалинами погибли десятки тысяч жителей.
В развалины полностью обратился город Спитак, наполовину разрушился Ленинакан и Кировакан и другие города и села Армении.
Землетрясение 1988г. нанесло большой урон экономике республики. Оно охватило более 40% территории республики. Пострадал 21 город и район, 342 деревни, 58 из которых полностью были разрушены.
Армянское нагорье имеет более чем 600 больших и малых вулканических центра, оно является одним из сейсмоактивных центров земли, то есть здесь очень часты землетрясения. За последние 1500 лет на Армянском нагорье произошло более 300 землетрясений.
Многие помнят, какое мощное движение было развернуто по оказанию помощи пострадавшим. Все республики, входившие в состав Советского союза, откликнулись на беду, направляя на место трагедии людей, технику, все необходимое. Ежегодно 7 декабря в Армении поминают жертв землетрясения 1988 года. См. приложение 2
Нефтегорск
В ряду сравнительно недавних мощных землетрясений можно назвать и катастрофу в Нефтегорске на Сахалине. Прежде этот небольшой город, как и тысячи ему подобных, был известен очень немногим. После страшной ночи на 28 мая
В ту ночь на Северном Сахалине 9-балльное землетрясение. Нефтегорск оказался ближайшим к эпицентру населённым пунктом и попал в 8— 9-балльную зону. Погибло около 2 тыс. человек, ущерб составил триллионы рублей.
Раньше на карте сейсмического районирования город помешали в зону 7-балльных сотрясений, поскольку более сильных толчков там не отмечалось и не прогнозировалось. Это была ошибка сейсмологов. Теперь, после специальных палеосейсмогеологических исследований на севере Сахалина, установлено, что землетрясения, подобные нефтегорскому, происходили там и прежде — с интервалом в несколько сот лет. Но ошибки допускали и строители. Большинство разрушенных в Нефтегорске домов не выдержало бы и менее сильных толчков: их строили вообще безо всяких антисейсмических приёмов, вопреки законам.
Столь мощных землетрясений и с такими жестокими последствиями в России давно уже не было. Поэтому ему уделили особое внимание, в том числе при проведении спасательных и восстановительных работ, при выработке рекомендаций на будущее.
Широко распространено мнение, что в последние годы землетрясений и связанных с ними несчастий стало больше. О тяжёлых последствиях слышно всё чаше, но совсем не потому, что растёт число землетрясений или они становятся сильнее. Если бы точно такое же землетрясение произошло на Сахалине, например, в начале XX в., его, скорее всего, заметили бы только рыбаки, моряки да случайные охотники.
В наши дни род человеческий расселился по всей планете, но быстрое освоение территорий не всегда сопровождается соответствующими защитными мероприятиями, многие постройки и коммуникации уязвимы, действия сил моментального реагирования на опасность недостаточно отработаны или не выполняются в нужный момент. Именно поэтому люди, особенно в развивающихся и экономически слабых странах, всё чаше становятся жертвами разбушевавшихся стихий, не всегда могут им противостоять, не успевают выработать и использовать меры предупреждения и борьбы со стихийными бедствиями.
Последствия землетрясения на Сахалине
Сверимся с картой
Среди всех известных карт — физических, политико-административных, карт минеральных ресурсов — есть и такие, которые составляют сейсмологи. Это карты эпицентров землетрясений, сейсмической активности, выделенной сейсмической энергии и др. Самая важная из них — карта сейсмического районирования. Её утверждают как государственный документ, и она становится законом для проектировщиков и строителей.
Такие карты начали составлять ещё в первой половине XX столетия. На них показывали зоны балльности, т. е. области, в которых интенсивность сотрясений на поверхности была одинаковой. Сначала отмечали только те районы, где уже произошли сильные землетрясения. Учёные полагали, что равные по силе толчки могут здесь повториться. Но мощные подземные колебания наблюдались и в других местах.
Тогда на картах стали выделять сравнительно однородные геологические зоны, где и землетрясения ожидались примерно одинаковой силы. Однако и это не избавляло от ошибок в прогнозировании. Сильные землетрясения время от времени случались совсем не в той зоне, в которой они считались наиболее вероятными. Например, такие разрушительные землетрясения, как Спитакское в Армении (
Что же делать? Учиться на ошибках можно до бесконечности. И в
Обычно составляют три варианта карты — с вероятностью превышения расчётной интенсивности на 10, 5 и 1 %, что в среднем соответствует возможности повторения сильных землетрясений раз в 500, 1000 и5000 лет. Подобные карты для России составлены в
В целом карта
2. Циклические влияния природной среды на антропоэкосистемы
2.1 Наводнения и их антропоэкологическая характеристика
Рассказ о наводнениях подобает начать со Всемирного Потопа: "В шестисотый год жизни Ноевой, во второй месяц, в семнадцатый день месяца, в сей день разверзлись все источники великой бездны, и окна небесные отворились; и лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей. И усилилась вода на земле чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы, какие есть под небом. На пятнадцать локтей поднялась над ними вода, и покрылись горы". Легенды о нем найдены у народов всех частей Земли, и некоторые ученые не теряют надежды отыскать его природные причины. К сожалению, легендами исчерпывается все наличные сведения об этом колоссальном явлении. Современное естествознание не может его объяснить. Для всемирного сорокадневного дождя не хватит всей влаги, содержащейся в атмосфере, а для покрытия самых высоких гор - даже всей вообще воды на Земле, включая ледниковые щиты Антарктиды и Гренландии. По-видимому, такое поистине всемирное распространение легенд о потопе вызвано всемирным распространением великих наводнений.
Но не все наводнения были столь губительны, а некоторые, наоборот, обеспечивали благополучие и процветание. Ежегодные разливы Нила многие тысячелетия служили экономической базой цивилизации Египта. Искусство устройства каналов и запруд - одно из древнейших технических достижений человечества. Скорее всего, оно не намного младше колеса. Примечательно, что люди впервые научились ему в Египте и Шумере в связи с разливами рек. Уже в те отдаленные времена техника управления водой достигала высокого уровня. В Китае техника ирригации появилась вначале в долине реки Хуанхэ, также известной своими наводнениями.
Наводнения представляют собой значительные временные затопления суши в результате подъема уровня воды в реках, озерах, морях. В большинстве районов земного шара наводнения вызываются продолжительными, интенсивными дождями и ливнями в результате прохождения циклонов. Наводнения на реках Северного полушария происходят также в связи с бурным таянием снегов и заторами льда. Предгорья и высокогорные долины подвергаются наводнениям, связанным с прорывами внутриледниковых озер. В приморских районах при сильных ветрах нередки нагонные наводнения, а при подводных землетрясениях и извержениях вулканов наводнения, вызываемые волнами цунами. Ураганы, бури и смерчи обычно сопровождаются ливнями, в результате которых может резко подняться уровень воды в реках и озерах. На побережьях морей рассматриваемые природные явления могут вызвать ураганные волны, высота которых может приближаться к
Различают наводнения речные и морские, когда суша может затопляться раками или морем. Наводнения на реках бывают от самых различных причин. Сезонные наводнения, половодья, характеризуются высоким и длительным подъемом уровня воды, выходом воды из русла на пойму. Такие наводнения повторяются ежегодно в один и тот же сезон, но могут иметь различную интенсивность и продолжительность. Такие половодья вызываются на равнинных реках умеренного климата - снеготаяние или загромождение русел рек льдом - затором; на реках, берущих начало в горах, - таянием снега и ледников, в областях муссонного климата - летним дождями. Кроме таких сезонных подъемов воды на реках бывает кратковременное и непериодическое увеличение воды - паводок. Он может вызываться продолжительными ливнями, вызванными ураганом, или очень быстрым таянием снега в горах, вызванным продолжительной жарой и т.д. В отличие от половодий, сезонных увеличений воды в реке, паводки случаются в любое время года. Наводнения бывают и от обрушения плотин, которые удерживают воды водохранилища.
Летнее половодье
Летнее половодье возникает на реках, берущих свое начало в горах. Летом начинают таять снега и ледники в горах. Поэтому количество воды даже в небольших горных речках возрастает в несколько раз. Обычно таяние снегов и ледников происходит постепенно, но бывают исключения.
В Канаде в 1948 году после долгой зимы в мае наступила сильная оттепель, высокие температуры держались несколько недель. На реке Фрейзер, берущей свое начало в скалистых горах, началось наводнение, погибло несколько десятков человек. Наводнения на горных реках могут возникать также вследствие таяния ледников в результате вулканических извержений. Это особенно характерно для Исландии. Так при одном из вулканических извержений ледник Громсват спустил 7500 млн. куб.м. воды. Реки, стекающие с ледника, переполнились так, что расход воды достиг 50 тысяч куб.м/сек, все долины были опустошены наводнением.
Летнее половодье также возникает на реках от муссонных дождей, которые бывают летом (Ганг) Для значительной территории эти разливы не представляют опасности.
В 1970 году произошел разлив рек, обусловленный муссонными дождями и тропическим циклоном. Был затоплен огромный участок дельты, погибло более 1 млн. человек. Наиболее страшные и разрушительные наводнения происходят на реках в результате внезапного и сильного подъема воды.
Такое кратковременное и непериодическое увеличение расхода воды в реке называется паводком. Паводки обычно возникают в результате ливневых дождей, связанных с ураганами. Место и время выпадения дождей, конечно, неизвестны, поэтому такие наводнения страшны именно своей внезапностью. В отличие от сезонных наводнений паводки не приурочены к определенному времени года. Если сезонные наводнения (весеннее половодье и летнее половодье) продолжаются несколько недель, то паводки продолжаются всего несколько часов (в июне 1972 года в Южной Дакоте в США за 6 часов выпало
Реками бедствий можно назвать: По и Арно в Италии, Миссисипи и Миссури в США, Амазонку в Бразилии, Янцзы и Хуанхэ в Китае, Ганг и Брахмапутра в Индии, Амур в России.
Наводнения сопутствуют человеческому обществу с древнейших времен. Легенды о великом потопе, в котором погибло почти все человечество, распространены по всему миру. С каждым веком ущерб от наводнений продолжает расти.
Особенно сильно, примерно в 10 раз, он возрос за вторую половину ХХ века, когда площадь паводкоопасных территорий на Земле составила примерно 3 млн. кв. км, на которых проживает около 1 миллиарда человек.
Наводнения могут сопровождаться пожарами вследствие обрывов и короткого замыкания электрокабелей и проводов, а также разрывами водопроводных и канализационных труб, электрических, телевизионных и телеграфных кабелей, находящихся в земле, из-за последующей неравномерной осадки грунта.
Из истории
Историками, археологами и другими специалистами проделана большая работа по исследованию сказаний о великом потопе в разных странах. Из перечня этих сказаний следует, что крупные наводнения, как и в наше время, происходили практически во всех районах Земного шара. Перечень сказаний о великом потопе включает в себя: вавилонское, еврейское, древнегреческое, древнеиндийское, а также сказания о великом потопе в Восточной Азии, на островах Малайского архипелага, в Австралии, в Новой Гвинее и Меланезии, в Полинезии и Микронезии, в Южной Америке, в Центральной Америке и Мексике, в Северной Америке, в Африке.
Исследованиями археологов, географов, историков и этнографов установлено, что в первой половине четвертого и третьем тысячелетии до нашей эры в Месопотамии произошли грандиозные наводнения. Населению, проживавшему в долине Тигра и Евфрата, обжитые ими районы между горами и пустыней представлялись целым миром. Поэтому катастрофические наводнения, в которых погибла большая часть жителей долины, у немногих оставшихся в живых ассоциировались с всемирным потопом.
С ростом населения, сведением лесов и многими другими видами деятельности человека наводнения, в том числе и разрушительные, стали происходить все чаще и чаще. Так, на реке Хуанхэ в Китае в период с ХХI по ХVI век до нашей эры наводнения происходили примерно каждые 50 лет.
Еще более поразительны цифры стремительного роста ущерба от наводнений. Если в начале ХХ века среднегодовой ущерб от наводнений в США составил 100 млн. долларов, то в его второй половине он превышал 1 млрд. долларов, а в отдельные годы последнего десятилетия - 10 млрд. долларов.
Немало наводнений произошло в ХХ веке. Только в
Самое катастрофическое наводнение в Европе в ХХ столетии охватило территорию Нидерландов, Великобритании и Германии в 1953 году. При штормовом ветре необычайной силы на северное побережье Европы обрушились огромные волны. Они вызвали резкий подъем воды на 3 -
Более 300 раз с момента основания подвергался наводнениям Санкт-Петербург. Одним из самых трагических по своим последствиям был штормовой нагон воды из Финского залива в 1824 году, когда уровень воды в устье Невы поднялся выше
К ХХ веку во многих странах были созданы системы прогнозирования паводков и извещения населения о времени наступления наводнения, о максимально возможных отметках его уровня и продолжительности.
Особенности ликвидации последствий наводнений
Наводнение является опасным природным явлением, возможным источником чрезвычайной ситуации, если затопление водой местности причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей, сельскохозяйственных животных и растений.
По повторяемости, площади распространения и суммарному среднегодовому материальному ущербу наводнения на территории Российской Федерации занимают первое место в ряде стихийных бедствий, а по количеству человеческих жертв и удельному материальному ущербу (ущербу, приходящемуся на единицу пораженной площади) - второе место после землетрясений.
Реки отличаются друг от друга различными условиями формирования стока воды. (Сток воды - количество воды, протекающей через замыкающий створ реки, за какой-либо интервал времени).
По условиям формирования стока и, следовательно, по условиям возникновения наводнений реки Российской Федерации подразделяются на четыре типа. (См. табл. 4)
Таблица 4
Условия возникновения наводнений на реках РФ. (Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов, 1999)
| Условия формирования максимального стока | Районы распространения на территории РФ |
| Максимальный сток формируется весенним таянием снега на равнинах | Европейская часть РФ и Западная Сибирь |
| Максимальный сток формируется таянием горных снегов и ледников | Северный Кавказ |
| Максимальный сток формируется при выпадении интенсивных дождей | Дальний Восток и Сибирь |
| Максимальный сток формируется совместным влиянием снеготаяния и выпадения осадков | Северо-западные районы РФ |
В зависимости от причин наводнений, как правило, выделяют пять групп наводнений:
1-я группа - наводнения, связанные в основном с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Такие наводнения отличаются значительным и довольно длительным подъемом уровня воды в реке и называются обычно половодьем.
2-я группа - наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемами уровня воды и называются паводками.
3-я группа - наводнения, вызываемые в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при заторах и зажорах льда.
4-я группа - наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек.
5-я группа - наводнения, создаваемые при прорыве или разрушении гидроузлов.
В зависимости от масштабов и повторяемости наводнений их делят на 4 класса. (См. табл. 5)
Таблица 5
Классификация наводнений в зависимости от масштаба их распространения и повторяемости. (Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов, 1999)
| Класс наводнения | Масштаб распространения наводнения | Повторяемость (годы) |
| Низкие (малые) | Наносят сравнительно незначительный ущерб. Охватывают небольшие прибрежные территории; затопляется менее 10% с/х угодий, расположенных в низких местах. Почти не нарушают ритм жизни населения. | 5-10 |
| Высокие | Наносят ощутимый моральный и материальный ущерб, охватывают сравнительно большие земельные участки речных долин, затапливают примерно 10-15% с/х угодий. Существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения; приводит к частичной эвакуации людей. | 20-25 |
| Выдающиеся | Наносят большой материальный ущерб, охватывая целые речные бассейны. Затапливают примерно 50-70% с/х угодий, некоторые населенные пункты; парализуют хоз. Деятельность и резко нарушают бытовой уклад населения. Приводит к необходимости массовой эвакуации населения и материальных ценностей из зоны затопления и защиты наиболее важных хоз. объектов. | 50-100 |
| Катастрофические | Наносят огромный материальный ущерб и приводят к гибели людей, охватывая громадные территории в пределах одной или нескольких речных систем. Затапливается > 70% с/х угодий, множество населенных пунктов, промпредприятий и инженерных коммуникаций. Полностью парализуется хоз. и производственная деятельность, временно изменяется жизненный уклад населения. | 100-200 |
При наводнении возможно возникновение вторичных поражающих факторов: пожаров (вследствие обрывов и короткого замыкания электрических кабелей и проводов); обрушения зданий, сооружений (под воздействием водного потока и вследствие размыва основания); заболеваний людей и сельскохозяйственных животных (вследствие загрязнения питьевой воды и продуктов питания) и др. (См. табл. 6)
Таблица 6
Характеристика основного поражающего фактора наводнений (Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов, 1999)
| Основной поражающий фактор | Характеристика основного поражающего фактора | Единицы измерения характеристики |
| Поток воды | Максимальный уровень воды в реке за время наводнения (в рассматриваемом створе реки) | М или см |
| Максимальный расход воды за время наводнения (в рассматриваемом створе реки) | мі/с | |
| Скорость течения (в рассматриваемом створе реки) | м/с | |
| S затопления местности | кмІ | |
| Продолжительность затопления местности | Недели, сутки, часы | |
| Повторяемость величины максимального уровня воды | Годы, месяцы | |
| Обеспеченность максимального уровня воды | % | |
| t воды во время наводнения | Градусы Цельсия | |
| Время начала (сезона) наводнения | Месяц, дата | |
| Скорость подъема (интенсивность подъема) уровня воды за время наводнения | м/ч, см/ч | |
| Слой (глубина) затопления местности в рассматриваемой точке | М, см |
Здания, периодически попадающие в зону затопления, теряют капитальность: гнилью повреждается дерево, отваливается штукатурка, выпадают кирпичи, подвергаются коррозии металлические конструкции, из-за размыва грунта под фундаментом происходит неравномерная осадка зданий и, как следствие, появляются трещины.
Основные характеристики последствий наводнений следующие:
- численность населения, оказавшегося в зоне, подверженной наводнениям (здесь выделяются: количество жертв, количество пострадавших, количество населения, оставшегося без крова и т.п.);
- количество населенных пунктов, попавших в зону, охваченную наводнением (здесь выделяются города, поселки городского типа, сельские населенные пункты, полностью затопленные, частично затопленные, попавшие в зону подтопления);
- количество объектов различных отраслей экономики, оказавшихся в зоне, охваченной наводнением;
- протяженность железных и автомобильных дорог, линий электропередачи, линий коммуникаций и связи, оказавшихся в зоне затопления;
- количество мостов и тоннелей, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;
- количество жилых домов, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;
- площадь сельскохозяйственных угодий, охваченных наводнением;
- количество погибших сельскохозяйственных животных и др., а также обобщенные характеристики последствий: величины ущерба, наносимого наводнением.
Основными особенностями обстановки, возникающей при наводнениях и катастрофических затоплениях являются: разрушительный характер чрезвычайной ситуации, быстрое нарастание параметров поражающих факторов, ограниченные сроки выживания пострадавших, оказавшихся под их воздействием; сложность доступа к пострадавшим, необходимость применения для этого специальных плавучих средств, а также сложные погодные условия (проливные дожди, ледоход, сели и т. п.).
Главной целью аварийно- спасательных и других неотложных работ в условиях наводнений и катастрофических затоплений являются поиск, оказание помощи и спасение людей, оказавшихся в зоне затопления, в возможно короткие сроки, обеспечивающие их выживание в условиях складывающейся обстановки.
Основными требованиями к организации и проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ в условиях наводнения и катастрофического затопления являются:
организация и проведение указанных работ в пределах всей зоны затопления, в короткие сроки, обеспечивающие выживание пострадавших, а также снижение материального ущерба;
применение способов спасения пострадавших, а также способов защиты людей и объектов, соответствующих сложившейся обстановке, обеспечивающих наиболее полное и эффективное использование возможностей спасательных сил и средств, безопасность спасателей и пострадавших.
Успех проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при ликвидации последствий наводнений достигается:
- проведением планомерной, заблаговременной подготовки органов управления и подразделений войск гражданской обороны, поисково-спасательных формирований и служб к ведению аварийно-спасательных работ в условиях наводнений и катастрофических затоплений с учетом риска их возникновения и характера возможной обстановки;
- быстрым реагированием на возникновение угрозы стихийного бедствия, приведением в готовность и выдвижением необходимых сил и средств, организацией эффективной разведки и развертывания системы управления;
- всесторонней оценкой обстановки, принятием обоснованного решения на выполнение поставленной задачи, организацией действий подразделений соответственно их предназначению, возможностям и сложившейся обстановке;
- созданием необходимой группировки сил, организацией ввода ее на участки (секторы) и объекты работ, организацией согласованных действий органов разведки, спасательных подразделений, медицинских сил и средств и подразделений обеспечения в ходе выполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ;
непрерывным ведением аварийно-спасательных работ до их полного завершения;
- применением эффективных способов и технологий поиска и спасения пострадавших, а также способов защиты населения и хозяйственных объектов;
- непрерывным и твердым управлением действиями подразделений, формирований и служб;
- неуклонным выполнением требований безопасности ведения работ в зоне затопления;
- организацией и поддержанием всестороннего обеспечения ведения работ.
Спасательные работы в условиях наводнений и катастрофических затоплений включают:
- поиск пострадавших;
- обеспечение доступа спасателей к пострадавшим и спасение пострадавших;
- оказание пострадавшим первой медицинской помощи;
- эвакуацию пострадавших из опасной зоны.
Неотложные аварийные работы при ликвидации последствий наводнений и катастрофических затоплений включают:
- укрепление (возведение) ограждающих дамб и валов;
- сооружение водоотводных каналов;
- ликвидацию заторов и зажоров;
- оборудование причалов для спасательных средств;
- мероприятия по защите и восстановлению дорожных сооружений;
- восстановление энергоснабжения;
- локализацию источников вторичных поражающих факторов.
Наиболее эффективным способом защиты населения является своевременная эвакуация людей из опасной зоны. Применение этого способа защиты имеет минимальные последствия для жизни и здоровья людей, связанные в основном с их психическим перенапряжением.
Помимо непосредственного воздействия водного потока угрозу для жизни и здоровья людей представляют аспирация (попадание в дыхательные пути) воды, длительное пребывание в холодной воде, нервно-психическое перенапряжение, а также затопление (разрушение) систем, обеспечивающих жизнедеятельность населения, особенно - выход из строя систем водоснабжения и канализации.
При продолжительном вынужденном пребывании людей в воде с пониженной температурой наступает гипотермия (переохлаждение) тела. При попадании человека в воду замерзание возможно даже при относительно высокой температуре. (См. табл. 7)
Таблица 7
Время безопасного пребывания человека в воде (Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов, 1999)
| t воды, °С | Время безопасного пребывания, мин |
| 24 | 420-540 |
| 5-15 | 210-270 |
| 2-3 | 10-15 |
| До2 | 5-8 |
Главными задачами разведки при наводнениях являются:
- определение границ катастрофического затопления;
- контроль динамики развития чрезвычайной ситуации (наводнения);
- установление мест нахождения нуждающихся в помощи людей и сельскохозяйственных животных;
- выявление материальных ценностей, подлежащих вывозу из зоны бедствия;
- выбор и разведка маршрутов эвакуации людей, животных и материальных ценностей плавсредствами, оборудование причалов;
- выбор и оборудование площадок для приземления вертолетов в районе бедствия.
Особенностями организации разведки является наличие больших территорий, разведка которых наземными видами транспорта затруднена и необходимость круглосуточного ведения.
При чрезвычайных ситуациях организуется комплексная разведка (воздушная, наземная, надводная).
При проведении воздушной разведки используются летательные аппараты (вертолеты, самолеты), с помощью которых выявляются границы затопления, места нахождения людей в зоне затопления и определяется возможность доступа к ним.
При наземной разведке специально созданные посты контролируют уровень воды и оповещают руководящие органы о ее подъеме. В выборе маршрутов эвакуации людей, скота и материальных ценностей кроме воздушной разведки применяется надводная (катера, малые суда).
Основными способами ведения разведки при наводнениях являются: визуальный, фотографический, телевизионный, тепловизионный, радиолокационный. Соответствие способов ведения разведки решаемым задачам отражено в табл. 8.
Таблица 8
Способы решения задач при чрезвычайных ситуациях, связанных с наводнением. (Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов, 1999)
| Задачи разведки | Способы ведения разведки |
| Определение границ катастрофического затопления и подтопления | Визуальное наблюдение, фотографирование места с воздуха, телевизионный, радиолокационный |
| Контроль динамики развития ЧС | Визуальное наблюдение, фотографирование места с воздуха, телевизионный, радиолокационный |
| Установление мест нахождения нуждающихся в помощи людей и с/х животных | Визуальное наблюдение, телевизионный |
| Выявление способов эвакуации материальных ценностей | Визуальное наблюдение, фотографирование с воздуха, телевизионный |
| Выбор и разведка маршрутов эвакуации людей, животных материальных ценностей | Визуальное наблюдение, фотографирование с воздуха, телевизионный |
В зависимости от наличия соответствующих сил и средств поисковые работы проводятся следующими способами:
- сплошным визуальным обследованием зоны затопления разведгруппами на плавсредствах;
- облетом зоны затопления на вертолетах;
- по свидетельствам очевидцев и спасенных пострадавших.
При проведении поисковых мероприятий необходимо:
- обследовать всю зону затопления;
- определить и обозначить места нахождения пострадавших;
- определить состояние здоровья пострадавших, характер полученных травм и способы оказания первой медицинской помощи;
- определить пути извлечения пострадавших;
- устранить или ограничить воздействие на пострадавших вторичных поражающих факторов.
В зависимости от местонахождения пострадавших и технологии выполнения работы по деблокированию разделяются на три основных вида:
- снятие пострадавших, находящихся над поверхностью воды (с деревьев, верхних этажей и крыш домов);
- спасение пострадавших, находящихся на поверхности воды;
- извлечение пострадавших, оказавшихся ниже уровня воды (в затопленных помещениях, на дне).
Деблокирование пострадавших с верхних этажей (уровней) затопленных зданий и сооружений, а также с деревьев и кустарников осуществляется различными способами:
- по сохранившимся или восстановленным лестничным маршам;
- с использованием спасательной веревки (пояса);
- с использованием лестницы-штурмовки;
- с применением канатных дорог;
- с применением спасательного рукава.
Кроме этого, для снятия пострадавших с верхних этажей зданий, могут быть использованы вертолеты, оборудованные специальными средствами.
Аварийно-спасательные и другие неотложные работы при наводнениях и катастрофических затоплениях должны вестись непрерывно, днем и ночью, в любую погоду и обеспечить спасение пострадавших в сроки, не превышающие времени, как указывалось выше, наступления опасных для жизни физиологических изменений в организме человека при нахождении в воде в данных условиях.
Для выполнения аварийно-спасательных работ назначаются подразделения войск гражданской обороны, поисково-спасательных отрядов (служб), усиленные переправочно-десантными средствами. Для выполнения других неотложных работ, с учетом их характера, назначаются инженерные, инженерно-технические, дорожные подразделения и формирования.
Опыт последних лет по ликвидации катастрофических последствий наводнений (Якутия -
- ускорить формирование территориальных систем мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций;
- принять меры по развитию систем оповещения населения, уделив особое внимание сельским районам;
- принять меры по созданию и укреплению берегозащитных сооружений, ремонту плотин, углублению и очистке русел рек;
- активизировать работу по созданию поисково-спасательных формирований, финансируемых за счет бюджетов субъектов Российской Федерации;
- с учетом указанного опыта переработать планы действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
- создать в полном объеме резервы финансовых и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуаций;
- рассмотреть вопрос о необходимости (целесообразности) перераспределения средств бюджетов субъектов Российской Федерации в сторону увеличения средств на проведение неотложных мероприятий, направленных на безопасное функционирование водохозяйственных комплексов регионов.
В ХХ веке, все большую роль в увеличении частоты и разрушительной силы наводнений играют так называемые антропогенные факторы, т.е. последствия деятельности человека: уничтожение лесов, прежде удерживавших до 2/3 выпадающей влаги, и нерациональное ведение сельского хозяйства (продольная распашка склонов, переуплотнение полей при использовании тяжелой техники, переполивы в результате нарушения норм орошения).
2.2 Заторы и их проявления
Затор льда представляет собой скопление льда в русле, стесняющее живое сечение (течение) и вызывающее подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него. Заторы, как правило, образовываются при вскрытии рек при скоростях течения более 0,6 м/с.
К местам образования затора можно отнести:
- участки с изменением уклонов водной поверхности от большего к меньшему;
- крутые повороты реки;
- сужение русла реки;
- участки с повышенной толщиной ледяного покрова.
Наиболее часто встречаются заторы торошения. Они формируются при интенсивном подъеме уровня воды, когда вслед за образованием трещины вдоль берегов ледяной покров разламывается на отдельные поля и льдины. В результате столкновения происходит наползание одних льдин на другие, их сжатие и торошение.
На участках со значительным разрушением ледяного покрова при скоростях течения более 1 м/с образуются заторы подныривания. Поверхность затора торосистая. Высота торосов может достигать нескольких метров. Потеря устойчивости и прорыв затора происходит под влиянием напора воды и повышением температуры воздуха. При прорыве скорость движения заторов составляет от 2 до 5 м/с, толщина движущегося скопления льда - 3-6 м . Водный поток ниже прорвавшегося затора может выйти за пределы русла и затопить местность, оставляя на берегах рек навалы льда высотой более 3 м .
Зажор льда - это явление, сходное с затором льда. Оно также представляет собой скопление ледового материала в русле реки, вызывающего подъем воды в месте скопления и на некотором участке выше него. Однако между затором и зажором имеются и различия. Во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого ледового материала (комьев шуги, частиц внутриводного льда, обломков айсбергов, небольших льдин), тогда как затор есть скопление крупнобитых и мелкобитых льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор - в конце зимы и весной.
К местам образования зажоров можно отнести различные русловые препятствия: острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла, участки в нижних бьефах ГЭС.
К основным характеристикам заторов и зажоров обычно относят: строение, размеры, максимальный подъем уровня воды.
В строении затора выделяются три характерных участка:
замок затора - покрытый трещинами ледяной покров или перемычка из ледяных полей, заклинивших русло;
голова затора (собственно затор) - многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению;
хвост затора - примыкающее к затору однослойное скопление льдин в зоне подпора.
Максимальный заторный уровень характеризует превышение уровня при заторе над уровнем весеннего половодья без заторов.
Максимальный зажорный уровень характеризует превышение уровня при зажоре над уровнем при ледоставе без зажора.
По значениям максимальных подъемов заторных (зажорных) уровней воды и крупномасштабным картам определяются площади затопления и глубины в этой зоне.
По значениям максимальных заторных (зажорных) уровней воды заторы и зажоры можно подразделить на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые:
- при максимальном заторном подъеме уровня воды более5 метров - катастрофически мощный затор;
- при максимальном заторном подъеме уровня воды от 3 до5 метров - сильный затор;
- при максимальном заторном подъеме уровня воды от 2 до3 метров - средний затор;
- при слабом заторе максимальный заторный уровень подъема воды не превышает 1-1,5 м .
Опасные участки, подверженные образованию заторов:
Река Обь: с. Быстрый Исток Быстроистокского района, с. Шелаболиха Шелаболихинского района, с. Соколово Каменского района, с. Фоминское в Бийске.
Река Чумыш: с. Староперуново, с. Шипицино Тальменского района.
Река Бия: с. Новиково, с. Усятское Бийского района.
Река Ануй: с. Солонешное Солонешенского района, с. Зеленый Дол Петропавловского района, с. Хлебородное Быстроистокского района.
Река Чарыш: с. Карпово-2 Краснощековского района, с. Усть-Чарыш Усть-Пристанского района, с. Белоглазово Шипуновского района.
Река Алей: г. Рубцовск, с. Усть-Алейка Калманского района.
Река Бурла: с. Хабары Хабарского района. См. приложение 4
Заключение
В начале XIX века на Земле было меньше одного миллиарда человек, причем эта цифра век от века практически не изменялась. Колебания были незначительными, они зависели от эпидемий, войн, глобальных катастроф. Переход от феодализма к развитому капитализму вызвал взрыв роста населения планеты. За сто лет - два миллиарда, потом через 30 лет еще один миллиард, а в первые дни XXI века - уже свыше шести миллиардов человек. По прогнозам специалистов, к середине наступившего века эта цифра станет близкой к десяти миллиардам. Естественно, при каждой катастрофе теперь будут погибать гораздо больше людей...
"Великое переселение" крестьян в города вынуждает их расти хаотично и стремительно. И вовсе не случайно мы часто видим в кадрах телехроники, как обрушиваются новые дома, погребая под обломками своих жильцов.
Трагедия в Нефтегорске, в которой погибли две тысячи человек, - это иллюстрация того, как был построен город: мол, сильных землетрясений и здесь давно не было, - и здания при ударе подземной стихии складывались как карточные домики.
К сожалению, подобное отношение к современному строительству городов распространено повсеместно, и поэтому последствия стихийных бедствий становятся все более страшными.
Беспощадная статистика свидетельствует: деятельность человечества не только соизмерима с природными силами, но и подчас превосходит их в несколько раз. Мы изменяем нашу планету, и во благо ли ей?
Список литературы
1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера.- М.: Логос, 2005. – 96-117 С.
2. Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов "Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов" / ГУУ. – М.: ЗАО "Финстатинформ", 1999.
3. Апродов В.А. Дыхание Земли: Вулканы и землетрясения.- М.: Государственное издательство географической литературы, 1963. - 112 С.
4. Арустамов Э.А.Безопасность жизнедеятельности.– М.: Просвещение, 2000. – 240 С.
5. Атаманюк В.Г. "Гражданская оборона: Учебник для вузов" под ред. Д.И. Михайлика. – М.: "Высшая школа", 1986.
6. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник под ред. Н.К. Шишкина. – М., ГУУ, 2000.
7. Короновский Н.В. Общая геология.- М.: КДУ, 2006. – 528 С.
8. Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. Учебник для экологических специальностей вузов.- М.: Академия, 2003. - 448 С.
9. Мелем Джон. Земля. М.: Астрель АСТ, 2001. – 106-107 С.
10. Ростоцкий С.Б. Районы бедствий и надежд.- М.: Мысль,1990. – 140 С.
11. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясения. Наука, 1992г.
12. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: издательство Московского университета, издательство «КолосС», 2004. – 402-414 С.
13. Борисова Л.Е., Цветков А.В. Эль-Ниньо и аномалии погоды. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 54-56 С.
14. Борисенко М.М. Торнадо, смерчи, тромбы. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 69-70 С.
15. Долин И.А. Каменные реки гор. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 99-101 С.
16. Энциклопедия Аванта+. Геология. 2001
17. Энциклопедия Аванта+. География. 2001
Приложение 1
Самые грозные ураганы, тайфуны и циклоны с начала XX века
Приложение 2
Соотношение магнитуды и балла. Сила землетрясения по шкале Рихтера
Сила землетрясения по шкале Рихтера:
0-4.3 легкое
4.4-4.8 умеренное
4.9-6.2 среднее
6.3-7.3 сильное
7.4-8.9 катастрофическое
Приложение 3
Сила землетрясений в баллах
1-2 балла 3-4 балла 5 баллов6-7 баллов
1 балл (незаметное) — приборы улавливают колебания почвы;
2 балла (очень слабое) — землетрясение практически не ощущается людьми;
3 балла (слабое) — колебания отмечаются немногими людьми;
4 балла (умеренное) — многие люди чувствуют подземные толчки; открываются неплотно закрытые окна и двери;
5 баллов (довольно сильное) — раскачиваются висячие предметы, скрипят полы, дребезжат стёкла, осыпается побелка;
6баллов (сильное) — землетрясение ведёт к лёгкому повреждению некоторых зданий: появляются тонкие трещины в штукатурке, печах и т.п.;
7 баллов (очень сильное) — неизбежны значительные повреждения отдельных зданий: сыплется штукатурка, возникают тонкие трещины в стенах, ломаются дымовые трубы;
8 баллов (разрушительное) — наблюдаются сильные разрушения: образуются большие трещины в стенах зданий, падают карнизы, дымовые
8 баллов9 баллов10—11 баллов12 баллов
9 баллов (опустошительное) — во многих зданиях рушатся стены, перегородки, кровля; в грунте образуются трещины шириной более10 см ; происходят обвалы, осыпи и оползни в горах;
10 баллов (уничтожающее) — разрушается большинство зданий, в некоторых — серьёзные повреждения; трещины в грунте до1 м шириной; обвалы и оползни в горах; в результате завалов в речных долинах возникают озёра;
11 баллов (катастрофа) — многочисленные трещины на поверхности Земли и вертикальные перемещения по ним; сильные обвалы в горах; общее разрушение зданий;
12 баллов (сильная катастрофа) — наблюдается сильное изменение рельефа: многочисленные трещины, вертикальные и горизонтальные перемещения по ним; огромные обвалы и оползни в горах; изменяются русла рек, образуются водопады и озёра; полное разрушение всех зданий и сооружений.
Приложение 4
Наибольшие заторные и зажорные подъемы воды в реках РФ
Размещено на Allbest.ru
Затор льда представляет собой скопление льда в русле, стесняющее живое сечение (течение) и вызывающее подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него. Заторы, как правило, образовываются при вскрытии рек при скоростях течения более 0,6 м/с.
К местам образования затора можно отнести:
- участки с изменением уклонов водной поверхности от большего к меньшему;
- крутые повороты реки;
- сужение русла реки;
- участки с повышенной толщиной ледяного покрова.
Наиболее часто встречаются заторы торошения. Они формируются при интенсивном подъеме уровня воды, когда вслед за образованием трещины вдоль берегов ледяной покров разламывается на отдельные поля и льдины. В результате столкновения происходит наползание одних льдин на другие, их сжатие и торошение.
На участках со значительным разрушением ледяного покрова при скоростях течения более 1 м/с образуются заторы подныривания. Поверхность затора торосистая. Высота торосов может достигать нескольких метров. Потеря устойчивости и прорыв затора происходит под влиянием напора воды и повышением температуры воздуха. При прорыве скорость движения заторов составляет от 2 до 5 м/с, толщина движущегося скопления льда - 3-
Зажор льда - это явление, сходное с затором льда. Оно также представляет собой скопление ледового материала в русле реки, вызывающего подъем воды в месте скопления и на некотором участке выше него. Однако между затором и зажором имеются и различия. Во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого ледового материала (комьев шуги, частиц внутриводного льда, обломков айсбергов, небольших льдин), тогда как затор есть скопление крупнобитых и мелкобитых льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор - в конце зимы и весной.
К местам образования зажоров можно отнести различные русловые препятствия: острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла, участки в нижних бьефах ГЭС.
К основным характеристикам заторов и зажоров обычно относят: строение, размеры, максимальный подъем уровня воды.
В строении затора выделяются три характерных участка:
замок затора - покрытый трещинами ледяной покров или перемычка из ледяных полей, заклинивших русло;
голова затора (собственно затор) - многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению;
хвост затора - примыкающее к затору однослойное скопление льдин в зоне подпора.
Максимальный заторный уровень характеризует превышение уровня при заторе над уровнем весеннего половодья без заторов.
Максимальный зажорный уровень характеризует превышение уровня при зажоре над уровнем при ледоставе без зажора.
По значениям максимальных подъемов заторных (зажорных) уровней воды и крупномасштабным картам определяются площади затопления и глубины в этой зоне.
По значениям максимальных заторных (зажорных) уровней воды заторы и зажоры можно подразделить на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые:
- при максимальном заторном подъеме уровня воды более
- при максимальном заторном подъеме уровня воды от 3 до
- при максимальном заторном подъеме уровня воды от 2 до
- при слабом заторе максимальный заторный уровень подъема воды не превышает 1-
Опасные участки, подверженные образованию заторов:
Река Обь: с. Быстрый Исток Быстроистокского района, с. Шелаболиха Шелаболихинского района, с. Соколово Каменского района, с. Фоминское в Бийске.
Река Чумыш: с. Староперуново, с. Шипицино Тальменского района.
Река Бия: с. Новиково, с. Усятское Бийского района.
Река Ануй: с. Солонешное Солонешенского района, с. Зеленый Дол Петропавловского района, с. Хлебородное Быстроистокского района.
Река Чарыш: с. Карпово-2 Краснощековского района, с. Усть-Чарыш Усть-Пристанского района, с. Белоглазово Шипуновского района.
Река Алей: г. Рубцовск, с. Усть-Алейка Калманского района.
Река Бурла: с. Хабары Хабарского района. См. приложение 4
Заключение
В начале XIX века на Земле было меньше одного миллиарда человек, причем эта цифра век от века практически не изменялась. Колебания были незначительными, они зависели от эпидемий, войн, глобальных катастроф. Переход от феодализма к развитому капитализму вызвал взрыв роста населения планеты. За сто лет - два миллиарда, потом через 30 лет еще один миллиард, а в первые дни XXI века - уже свыше шести миллиардов человек. По прогнозам специалистов, к середине наступившего века эта цифра станет близкой к десяти миллиардам. Естественно, при каждой катастрофе теперь будут погибать гораздо больше людей...
"Великое переселение" крестьян в города вынуждает их расти хаотично и стремительно. И вовсе не случайно мы часто видим в кадрах телехроники, как обрушиваются новые дома, погребая под обломками своих жильцов.
Трагедия в Нефтегорске, в которой погибли две тысячи человек, - это иллюстрация того, как был построен город: мол, сильных землетрясений и здесь давно не было, - и здания при ударе подземной стихии складывались как карточные домики.
К сожалению, подобное отношение к современному строительству городов распространено повсеместно, и поэтому последствия стихийных бедствий становятся все более страшными.
Беспощадная статистика свидетельствует: деятельность человечества не только соизмерима с природными силами, но и подчас превосходит их в несколько раз. Мы изменяем нашу планету, и во благо ли ей?
Список литературы
1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера.- М.: Логос, 2005. – 96-117 С.
2. Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н. Дудко, Г.Д. Елистратов "Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов" / ГУУ. – М.: ЗАО "Финстатинформ", 1999.
3. Апродов В.А. Дыхание Земли: Вулканы и землетрясения.- М.: Государственное издательство географической литературы, 1963. - 112 С.
4. Арустамов Э.А.Безопасность жизнедеятельности.– М.: Просвещение, 2000. – 240 С.
5. Атаманюк В.Г. "Гражданская оборона: Учебник для вузов" под ред. Д.И. Михайлика. – М.: "Высшая школа", 1986.
6. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник под ред. Н.К. Шишкина. – М., ГУУ, 2000.
7. Короновский Н.В. Общая геология.- М.: КДУ, 2006. – 528 С.
8. Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология. Учебник для экологических специальностей вузов.- М.: Академия, 2003. - 448 С.
9. Мелем Джон. Земля. М.: Астрель АСТ, 2001. – 106-107 С.
10. Ростоцкий С.Б. Районы бедствий и надежд.- М.: Мысль,1990. – 140 С.
11. Сидорин А.Я. Предвестники землетрясения. Наука, 1992г.
12. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М.: издательство Московского университета, издательство «КолосС», 2004. – 402-414 С.
13. Борисова Л.Е., Цветков А.В. Эль-Ниньо и аномалии погоды. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 54-56 С.
14. Борисенко М.М. Торнадо, смерчи, тромбы. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 69-70 С.
15. Долин И.А. Каменные реки гор. // Человек и стихия. Научно-популярный сборник. - 1986. - 99-101 С.
16. Энциклопедия Аванта+. Геология. 2001
17. Энциклопедия Аванта+. География. 2001
Приложение 1
Самые грозные ураганы, тайфуны и циклоны с начала XX века
| Регион | Дата | Число жертв |
| Цунами 26 декабря 2005 года | 2005 | 40000 |
| Ураган Карел | 2004 | |
| Ураган Жанна, Гаити | 2004 | 250 |
| Ураган Иван, Карибский бассейн, Флорида, США | 2004 | |
| Ураган Френсис, Гаити | 2004 | 128 |
| Ураганы Чарли и Френсис, Флорида, США | 2004 | 27 |
| Ураган Исабель, Гаити | 2004 | 90 |
| Ураган Исабель. Северная Каролина, США | 2003 | 33 |
| Ураган Флойд. Восточные районы США | 1999 | 17 |
| Ураган Джордж. Пуэрто-Рико, Флорида, юго-восток США | 1998 | 16 |
| Циклон. Андхра-Прадеш, Индия | 1996 | 1000 |
| Ураган Эндрю. Флорида, Луизиана, США | 1992 | 61 |
| Циклон. Бангладеш | 1991 | 139000 |
| Ураган Хьюго. Пуэрто-Рико, Виргинские острова, Южная и Северная Каролина (США) | 1989 | 61 |
| Циклон. Бангладеш | 1970 | 300000 |
| Ураган Флора. Карибское море | 1963 | 600 |
| Тайфун Вера (Айсван). Япония | 1958 | 4466 |
| Циклон. Бенгальский залив | 1942 | 40000 |
| Тайфун. Гонконг | 1906 | 10000 |
Приложение 2
Соотношение магнитуды и балла. Сила землетрясения по шкале Рихтера
Сила землетрясения по шкале Рихтера:
0-4.3 легкое
4.4-4.8 умеренное
4.9-6.2 среднее
6.3-7.3 сильное
7.4-8.9 катастрофическое
Приложение 3
Сила землетрясений в баллах
1-2 балла 3-4 балла 5 баллов6-7 баллов
1 балл (незаметное) — приборы улавливают колебания почвы;
2 балла (очень слабое) — землетрясение практически не ощущается людьми;
3 балла (слабое) — колебания отмечаются немногими людьми;
4 балла (умеренное) — многие люди чувствуют подземные толчки; открываются неплотно закрытые окна и двери;
5 баллов (довольно сильное) — раскачиваются висячие предметы, скрипят полы, дребезжат стёкла, осыпается побелка;
6баллов (сильное) — землетрясение ведёт к лёгкому повреждению некоторых зданий: появляются тонкие трещины в штукатурке, печах и т.п.;
7 баллов (очень сильное) — неизбежны значительные повреждения отдельных зданий: сыплется штукатурка, возникают тонкие трещины в стенах, ломаются дымовые трубы;
8 баллов (разрушительное) — наблюдаются сильные разрушения: образуются большие трещины в стенах зданий, падают карнизы, дымовые
8 баллов9 баллов10—11 баллов12 баллов
9 баллов (опустошительное) — во многих зданиях рушатся стены, перегородки, кровля; в грунте образуются трещины шириной более
10 баллов (уничтожающее) — разрушается большинство зданий, в некоторых — серьёзные повреждения; трещины в грунте до
11 баллов (катастрофа) — многочисленные трещины на поверхности Земли и вертикальные перемещения по ним; сильные обвалы в горах; общее разрушение зданий;
12 баллов (сильная катастрофа) — наблюдается сильное изменение рельефа: многочисленные трещины, вертикальные и горизонтальные перемещения по ним; огромные обвалы и оползни в горах; изменяются русла рек, образуются водопады и озёра; полное разрушение всех зданий и сооружений.
Приложение 4
Наибольшие заторные и зажорные подъемы воды в реках РФ
| Заторные подъемы | Зажорные подъемы | ||
| Реки | Подъем, м | Реки | Подъем, м |
| Воронеж | 4-6 | - | - |
| Сясь, Великая | 4.5-6.5 | Нева, Свирь, Нарва | 3-4 |
| Томь, Иртыш, Енисей | 7-10 | Томь, Енисей, Ангара, Катунь | 5-7 |
| Нижняя Тунгусска | 10-20 | | |
| Оленек, Лена, Алдан, Витим | 7.5-10 | Мамакан | 4-4.5 |
| Колыма, Мамакан | 5-7 | - | - |
| Амур, Бурея | 7-9 | Амур, Бурея, Зея | 3-4 |
| Онон, Анадырь, Уда, Зея, Шилка, Аргунь | 3-4 | - | - |
| Тым, Поронай | 2-3.5 | Тым, Тумнин | 2-3 |
Размещено на Allbest.ru
