Достаточным условием является

>_l, >_l,

S_i-l < . (7.3) или _i > ^кр. (7.4)

Условия (7.3) и (7.4) являются условиями развития чрезвычайной ситуации техногенного характера. Рассмотрим показатель безопасности ℓ-го объекта. Его безопасность В_ℓ определяют свои источники опасности, воздействие источника ЧС и природная среда.

. (7.5)

Здесь - полный показатель безопасности ℓ-го объекта в условиях ЧС, ΔD_iℓ - составляющая влияния i-го источника ЧС на ℓ-ый объект.

Величина D_iℓ отражает влияние i-го источника ЧС на параметры источников опасности l-го объекта, непосредственное воздействие i-го источника ЧС на l-тый объект и на параметры среды вокруг l-того объекта.

Если ≤ 0, возникает вопрос, не становится ли мощность источника опасности ℓ-го объекта также величиной критической. Для этого рассмотрим .

(7.7)

Если ≤ , то ℓ-тый объект безопасен, и развитие ЧС на этом заканчивается. Если же

>> ,

= , (7.8)

то это условие означает дальнейшее развитие ЧС.

8.3.4. Защита человека в ЧС техногенного характера

Защита человека в чрезвычайной ситуации предполагает следующее.

I. Предотвращение возникновения чрезвычайной ситуации.

II. Предотвращение развития чрезвычайной ситуации.

III. Защита и оказание помощи человеку, попавшему в чрезвычайную ситуацию.

I.Предотвращение возникновения чрезвычайной ситуации состоит в создании защиты , которая бы ограничивала возникновение .

(7.9)

Это означает, что источник опасности, потенциально возможный как источник ЧС, полностью изолирован. Это требует больших средств

Рис. 7.2.

На рис. 7.2 обозначены:

V_ЧС – средства, вложенные в предотвращение ЧС,

_ЧС – средства на ликвидацию последствий ЧС.

С овместное решение уравнений

= μ(V_ЧС),

_ЧС = ν(D_ЧС). (7.10)

позволяет найти оптимальное количество средств на предотвращение ЧС.

Однако на полную изоляцию источника опасности чаще всего средств не хватает. Поэтому защита от ЧС может быть по параметрам источника опасности .

Это означает, что может быть защита, не допускающая развитие мощности источника опасности:

, (7.11)

или расстояния

, (7.12)

или времени воздействия

. (7.13)

Это производится как путем контроля состояния хранилищ и профилактических работ, увеличивающих t_отк оборудования, содержащего источник опасности, желательно до бесконечности, так и путем обучения и тренировок персонала, работающего с этим источником опасности. Главное, однако, состоит в применении .

Это может быть двойной корпус резервуаров, содержащих опасные жидкости и газы, это колпаки над реакторами, другие изолирующие соединения, исключающие воздействие источника опасности на людей и оборудование.

Если же по каким-либо причинам реализовать невозможно, то следует перейти к II.

II. Предотвращение развития чрезвычайной ситуации производится как путем увеличения расстояния от источника ЧС до любого объекта > , так и увеличением устойчивости ℓ-го объекта _, _ и _ возможными средствами: увеличением несущей способности зданий и сооружений, увеличением огнестойкости и другими средствами. Иначе:

. (7.14)

Величина должна быть больше 1.

III.Наконец, если уже люди попали в чрезвычайную ситуацию, то необходимо их эвакуировать, а тех, кому необходимо ликвидировать ЧС, - обеспечить необходимыми средствами защиты.

8.4. Управление чрезвычайными ситуациями природного характера

8.4.1. Причины возникновения чрезвычайных ситуаций природного характера

В природе, в отличие от техники, априорно источник опасности, имеющий значения мощности, превышающие критическое значение, отсутствует. Мощность источника опасности в воздушной, водной и земной среде накапливается постепенно.

, (8.1)

где L(t) – функция накопления мощности источника опасности.

Это может быть накопление снега, и возникнет лавина, накопление гальки и щебня – и будет сель, накопление земли – и будет оползень, накопление энергии ветра – и будет ураган, смерч, тайфун, накопление давления магмы – будет извержение вулкана, накопление внутрикоркового напряжения – и будет землетрясение, накопление дождя или снега – и будет наводнение. Соответственно физической природой источника опасности будет и функция L(t). Достижение _е критического значения мощности _е^кр является необходимым условием ЧС.

Однако накопление снега, дождя, земли, гальки, щебня, энергии ветра не всегда приводит к чрезвычайным ситуациям. Для этого необходимы определенные достаточные условия. К таким относятся возникновение критического значения определяющего параметра.

Определяющий параметр выявляется из рассмотрения физического процесса каждого вида ЧС.

Например, рассмотрим такое явление, как сель. На некотором склоне горы с углом α находится галька, щебень и грунт (рис.8.1)

Рис.8.1.

Селевая масса в постоянных условиях не движется, ибо удерживается силой трения F. При таянии снега или под действием длительных обильных дождей увеличивается селевая масса G до G за счет воды, а коэффициент а – уменьшается.

, (8.2)

где а(G) – коэффициент трения как функция от оставшегося в селевой массе части выпавших осадков,

– масса селя вместе с оставшейся в селевой массе части выпавших осадков G.

Величина G определяется экспериментально, как и а(G).

а(G) – определяющий параметр. При снижении величины а(G) до (G) происходит сход селя.

Аналогично происходит механизм оползня и лавины. Поэтому определяющими параметрами для них являются (G) и (G).

Рассмотрим такую ЧС как наводнение. Процесс возникновения ЧС состоит в появлении избытка воды G от таяния снега или длительных дождей. Рассмотрим простейшее уравнение движения идеальной жидкости [6].

, (8.3)

где F – удельная объемная масса жидкости,

ω – ускорение жидкости,

 - плотность жидкости,

P – давление,

S – площадь поверхности,

 - объем.

Следовательно, чтобы был сток жидкости, необходим перепад давлений:

, (8.4)

Перепад высот обеспечивает перепад давлений, отсутствие такового приводит к отрицательным значениям ускорения, т.е. к замедлению, и следовательно, к накоплению воды. Отсюда следует, что наводнения не будет, если будет обеспечен сток воды. Объем этого стока должен обеспечивать уход избытка G, т.е. условием отсутствия накопления является

>G. (8.6)

Таким образом, критической мощностью является G, а критическим параметром – grad P.

Рассмотрим ЧС, обусловленные движением воздуха – тайфун, ураган и т.п. Важно выяснить, что же здесь может являться критическим накоплением мощности (необходимое условие), и критическим параметром (достаточные условия). Рассмотрим для этого простейшее уравнение движения газа.

, (8.6)

Как следует из уравнений, чем больше разница давлений, тем больше скорость движения воздуха. То же самое можно говорить о влиянии плотности газа, которая является обратной функцией температуры.

Следовательно, высокая скорость движения воздуха обусловлена высоким перепадом давлений. Однако это только достаточные условия. Для того, чтобы скорость достигла критического значения, необходимо, чтобы был большой градиент температур, который приводит к большому градиенту плотностей газа.

Отсюда следует, что существует P^кр как необходимое условие возникновения ЧС, и ^кр как достаточное условие развития урагана, тайфуна, смерча.

8.4.2. Развитие чрезвычайной ситуации природного характера

Пусть создались условия для возникновения чрезвычайной ситуации (8). Рассмотрим развитие чрезвычайной ситуации типа оползня, селя, лавины. Необходимые условия G^кр и достаточные условия а^кр означают, что масса земли, селевой массы или снега начинает двигаться по склону с углом α и перепадом высот (h₂-h₁). При этом масса увеличивается приблизительно в геометрической прогрессии:

а скорость движения этой массы нарастает в соответствии с изменением высоты

Процесс продолжается до тех пор, пока угол α не будет равен 90°, а сила трения движущегося потока не будет равна движущей силе.

Встречающиеся на пути потока препятствия в виде зданий, сооружений, машин, механизмов испытывают на себе воздействие кинетической энергии движения, которая переходит в потенциальную энергию давления. Если устойчивость зданий, сооружений не достаточна, чтобы выдержать воздействие кинетической энергии движущегося потока, то эти здания, сооружения остаются целыми. Однако, учитывая, что оползни, сели и лавины могут приобрести огромные массы (десятки, сотни тысяч тонн), то очень редкие здания выдерживают подобные потоки.

Рассмотрим развитие смерча, тайфуна, урагана. Создавшиеся необходимые условия Р^кр и достаточные условия t^кр приводят к образованию потока воздуха с возрастающей скоростью

Создавая воздушный поток, кинетическая энергия которого воздействует на встречающиеся здания, сооружения, машины, механизмы и людей. Процесс развивается до тех пор, пока перепад давлений Р не будет уменьшаться до нуля.

Воздействие скоростного напора воздуха воздушного потока на здания, сооружения может быть сопоставлена с устойчивостью зданий, сооружений Н_φ, которые могут быть разрушены или сохраниться.

Развитие наводнения, как указывалось в 8.1, зависит от количества прибывающей воды G и от стока воды G_ст, т.е. пропускной способности русла. Если G + G > G_ст, то уровень воды в русле повышается до тех пор, пока не превысит уровня берегов, и избыток воды начинает занимать поверхность выше уровня берегов, при этом заполняются все впадины вблизи реки, ручья. Масса воды с приобретенной скоростью передвигается до тех пор, пока приращение G не уменьшится до (G + G) = G_ст. Кинетическая энергия движущейся воды переходит в потенциальную, встречаясь с преградой (мостом, дамбой, зданием, техникой и т.п.), и если устойчивость преграды Н_φ недостаточна, то она разрушается. Кроме того, заливая поверхность земли, вода смывает посевы и посадки, уничтожает будущий урожай, проводит в негодность технику, мебель и т.п.

Развитие чрезвычайной ситуации при извержении вулкана состоит в выбросе камней и пепла на большие высоты и расстояния и в истечении лавы – расплавленной полужидкой массы с высокой температурой. Люди, здания, сооружения, находящиеся в зоне действия вулкана, испытывают воздействие всех этих факторов. Камни попадают на землю и разрушают или повреждают все, что на ней находится, пепел оседает на все поверхности и покрывает землю, лава, во-первых, зажигает растения, леса, постройки, а также заполняет собой все, что возможно, на своем пути.

Развитие чрезвычайной ситуации в виде землетрясения состоит в разрушении зданий и сооружений вследствие смещения фундаментов на некоторую величину – амплитуду колебаний. Если устойчивость зданий, сооружений Н_φ недостаточна, то они разрушаются, поражая людей.

Разрушение зданий, сооружений вследствие недостаточности их устойчивости Н_φ воздействию природных сил приводит к воздействию на людей как непосредственно при разрушении, так и обломками этих зданий, сооружений.

Конечно, в чрезвычайной ситуации возможно и непосредственное воздействие энергии ЧС на человека: лавина, оползень накрывают оказавшегося на их пути человека; водный поток наводнения уносит человека; тайфун, смерч подхватывает человека и ударяет его о встретившуюся преграду; человек может попасть в лаву вулкана. Однако, это – редкие случаи, т.к., как правило, об угрозе чрезвычайной ситуации становится известно населению. Основное количество пострадавших – от разрушения зданий, сооружений.

8.4.3. Методы защиты человека от ЧС природного характера

Человек ограничен в своем воздействии на природу, поэтому предупредить чрезвычайную ситуацию природного характера он, как правило, не в силах. В человеческих силах лишь в некоторых случаях смягчить процесс развития чрезвычайной ситуации и его последствия.

Как и в случаях обеспечения безопасности человека на производстве и в быту, методов обеспечения безопасности три:

• обеспечение безопасности ограничением мощности источника ЧС,

• обеспечение безопасности расстоянием,

• обеспечение безопасности временем воздействия.

Первый метод невозможен в случаях землетрясения, тайфуна, смерча, цунами, извержения вулкана. Однако наводнение, оползень, сель, лавина могут быть ослаблены вполне определенными средствами. Так, наводнение ослабляется регулированием стока через плотины, оползень и сель – системой преград на возможном пути схода, а также увеличением коэффициента трения за счет устройства стока воды и посадки деревьев с развитой корневой системой.

Противодействие мощности источника ЧС состоит в существенном повышении устойчивости зданий и сооружений Н_φ - устойчивость стен, крепость крепления крыши, прочность дамб. В сейсмоопасных районах здания строят на подвижном фундаменте, а конструкция позволяет иметь некоторую свободу колебаний.

Второй метод должен быть основным в предупреждении чрезвычайной ситуации. Наблюдения за природными явлениями уже давно выявили сейсмоопасные регионы, действующие вулканы, селеопасные и лавиноопасные местности, территории, периодически подвергающиеся наводнениям. Зная особенности каждой территории, возможно определить, где нельзя размещать жильё и промышленные объекты, строительство дорог, путепроводов и т.п., ибо они могут быть подвержены воздействию опасных факторов природной среды. Ясно, что если не будет человека, то чрезвычайная ситуация будет только с позиции потерь в экономике.

Третий метод состоит в своевременном оповещении населении о возможной или уже начавшейся ЧС с тем, чтобы люди могли покинуть территорию, подверженную воздействию опасных природных факторов. Очевидно, что время от оповещения до проявления опасных факторов должно быть не меньше времени эвакуации людей из опасной зоны.

Учебно-методические материалы

1. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (охрана труда): Учеб. пособие для вузов/ Кукин П.П.,Лапин В.Л.,Подгорных Е.А. -М.: Высш. шк., 1999.-318 с.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов/ Белов С.В.,Ильницкая А.В.,Козьяков А.Ф.,ред. С.В.Белов.-2-е изд., испр. и доп -М.: Высш. шк., 1999.-448 с.

3. Розанов В.С. Безопасность жизнедеятельности. Электробезопасность: Учеб. пособие/ Моск. гос. ин-т радиотехники, электроники и автоматики (техн. ун-т).. -М.: Изд-во МИРЭА, 1999.-47 с.

4. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов/ Арустамов Э.А.,Волощенко А.Е.,Гуськов Г.В.,ред. Э.А.Арустамов.-2-е изд., перераб. и доп -М.: Дашков и К, 2000.-677 с.

5. Русак, Олег Николаевич и др. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие/ Русак О.Н., Малаян К.Р., Занько Н.Г. -СПб: Лань, 2000.-447 с. -(Учебники для вузов.. Специальная литература).

6. Бурлак Г.Н. Безопасность работ на компьютере: М.: Финансы и статистика, 1998.

7. Журавлев П.П. Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях: М.: Изд. ассоциации строительных вузов, 1999.