Аварии на канализационных системах способствуют массовому выбросу загрязняющих веществ и ухудшению санитарно-эпидемиологической обстановки. Аварии в системах водоснабжения нарушают обеспечение населения водой или делают воду непригодной для питья.
Аварии на тепловых сетях в зимнее время года приводят к невозможности проживания населения в неотапливаемых помещениях и его вынужденной эвакуации.
Лекция 18. Гидродинамическая авария: поражающий фактор и его параметры, последствия и характеристика зоны наводнения
Устойчивость и прочность гидротехнического сооружения проектируется на основе максимальных расчетных значений уровня воды водоема, скорости ветра, высоты волны.
Причинами разрушения (прорыва) ГТС могут быть природные явления или стихийные бедствия (землетрясения, обвалы, оползни, паводки, размыв грунтов, ураганы и т.п.) и техногенные факторы (разрушение конструкций сооружения, эксплуатационно-технические аварии, конструктивные дефекты или ошибки проектирования, нарушение режима водосбора и др.), а также в ЧС военного времени - современные средства поражения (ССП) и террористические акты].
Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бъефа через проран в нижний бъеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется волна прорыва.
Проран - узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.
Волна прорыва - волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой.
Следовательно, поражающее действие волны прорыва ГА связано с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения ЧС.
Поражающий фактор ГА - волна прорыва гидротехнического сооружения. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва.
По своей физической сущности волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, при котором глубина, ширина, уклон поверхности и скорость течения изменяются во времени (рис. 1).
Рис. 1. Волна прорыва и ее сущность
Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от объема и глубины водохранилища, площади зеркала водного бассейна, размеров прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бъефах, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. В районе нулевого створа (тела плотины) высота волны прорыва (Нвп) определяется по формуле:
Нвп=0,6(Н - Ннб)
где Н - глубина водохранилища у плотины, м;
Ннб - высота нижнего бъефа, м.
Высота волны прорыва, как правило, находится в пределах 2-12м и может достигать 10-30м. Скорость распространения волны прорыва составляет 3-25 км/ч, а для горных и предгорных районов - до 100 км/ч.
Примечание. Скорость движения волны прорыва V=2,5-5 м/с принимается для зон катастрофического затопления и опасного затопления, а для участков возможного затопления - V=1,5-2,5 м/с.
При этом статическое давление потока воды - не менее 20 кПа (0,2 кгс/см2) с продолжительностью действия не менее 0,25ч.
Характер воздействия на объект поражающего фактора определяется гидродинамическим давлением потока воды (гидропотоком), высотой, глубиной и скоростью потока воды, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, грунтов, размыванием и переносом грунтов.
Основным последствием гидродинамической аварии является катастрофическое затопление местности.
Катастрофическое затопление - это бедствие из-за гидродинамической аварии, являющееся результатом разрушения плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения. Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:
· максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;
· расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в соответствующий створ (местность);
· максимальной глубиной затопления участка местности;
· длительностью затопления территории;
· границами зоны возможного затопления.
Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после прорыва плотины к затоплению обширных территорий слоем воды более 0,5-10м. При этом образуются зоны затопления. Так, в РФ при разрушениях или авариях на ГТС (плотины, дамбы, перемычки, шлюзы и т.п.) в зоне затопления окажутся десятки миллионов человек, тысячи населенных пунктов, предприятий, сооружений, сельскохозяйственных земель и др. Возможный ущерб от такой гидродинамической аварии в РФ составит 250 млрд рублей.
Недавние катастрофы на реках РФ - прорыв плотины Киселевского водохранилища (Свердловская обл.) на р. Каква в 1993 г. (общий ущерб - 63,3 млрд руб.), разрушение плотины Тирлянского водохранилища в 1994 г. (Башкортостан) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд руб.), наводнение в Приморье (сентябрь 1994 г.), в Якутии (1999 г. и 2001 г.). Наводнение в Краснодарском крае (июль 2002 г.) привело к разрушению его гидроузла, унесло жизни 114000 человек и причинило материальный ущерб на сумму в 15 млрд руб. Прорыв плотины Горьковской ГРЭС представляет опасность как для г. Н. Новгорода, так и для области. При прорыве плотины ГРЭС возможно образование зоны катастрофического затопления с общей площадью 1210 км2, в которую частично попадают 5 городов и 61 населенный пункт с численностью населения 188600 человек. Высота подъема воды в г. Н. Новгороде составит 0,3-1,9м. Частично подтапливаются Сормовский и Московский районы. Время прихода волны прорыва к г. Н. Новгороду - 3,5ч. Время наступления максимального уровня воды в городе - 48-51ч, время спада воды до нормального уровня - 10-12 суток. Высота подъема воды у плотины ГРЭС - 15-17м.
Зоной затопления при разрушении ГТС называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой водой. В зависимости от последствий воздействия потока воды из-за разрушения ГТС на территории возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления (ЗКЗ). Часть зоны затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных ценностей и называется зоной катастрофического затопления. На ее внешних границах высота гребня волны прорыва (Нвп) превышает 1м (рис.1), а скорость ее движения - более 10 м/с. Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4ч до нескольких суток. Параметры зоны затопления зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности.
Основные поражающие факторы катастрофического затопления - разрушительная волна прорыва, водный поток и спокойные воды, затопившие территорию суши и объекта. Воздействие волны прорыва на ОЭ, людей во многом аналогично действию ударной волны ядерного взрыва. Существенными отличиями этих поражающих факторов являются гораздо меньшая скорость и более высокая плотность вещества (воды) у волны прорыва.
Зона катастрофического затопления определяется заранее на стадии проектирования ГТС. В границах этой зоны выделяют участок возможного (вероятного) чрезвычайно опасного затопления, т.е. территорию, через которую волна прорыва проходит в течение 1ч после аварии на ГТС. На этой территории возможны наибольшие потери среди населения, сильные разрушения ОЭ и жилых построек. Параметры волны прорыва на данном участке принимаются: высота гребня волны (рис. 1) - более 4м, а скорость движения - свыше 2,5 м/с [7, 9]. Для каждого водохранилища (особенно объемом 50 млн м3), на котором авария приводит к высоте подъема воды более 1м, по результатам прогноза разрабатываются атласы или карты затопления и характеристики волны прорыва].
Весьма важным является прогнозирование развития и масштабов возможных последствий гидродинамических аварий на подпорных ГТС. Перечень основных прогнозируемых параметров аварии (волны прорыва) на водоподпорных ГТС, определяющих размеры бедствия и ущерб в зоне возможного затопления.
Чрезвычайную ситуацию, вызванную гидродинамической аварией, относят к федеральным ЧС.
Наиболее предпочтительный способ определения параметров волны прорыва - использование ЭВМ и программного обеспечения “Волна - 2”, разработанного во ВНИИ ГОЧС. Это позволяет спрогнозировать последствия прорыва гидроузлов, сопровождающегося образованием волны прорыва. Последствиями такой гидродинамической аварии станут разрушения зданий, сооружений, дорог, мостов, потенциально опасных объектов (ПОО) и др., находящихся в зоне воздействия этой волны. По результатам анализа и оценки возможной обстановки, используя программу “Волна - 2”, органом управления ГОЧС могут быть представлены предложения по профилактике и предупреждению гидродинамической аварии.
Таким образом, основным следствием гидродинамической аварии (ГА) является образование зоны катастрофического затопления местности. Поражающий фактор ГА - волна прорыва. Важные параметры ее поражающего действия на объект экономики - высота и скорость движения (течения) волны прорыва. Нагрузки на ОЭ и его элементы (здания, оборудование, сети КЭС и т.п.) при ГА создаются действием волны прорыва - гидропотока воды, критическими параметрами которого служат высота и скорость волны прорыва, а также глубина воды перед ГТС. Это и необходимо учитывать при оценке устойчивости ОЭ, определении ее критерия при возникновении ГА. Возможные степени разрушения ОЭ в зависимости от высоты (h) скорости (V) движения (течения) волны прорыва определяются по
Лекция 19. Современные средства поражения
Оружие массового поражения - оружие большой поражающей способности, предназначенное для нанесения массовых потерь или разрушений. Поражающие факторы ОМП, как правило, в течение определённого времени после его применения могут наносить урон противнику и оказывать сильное морально-психологическое воздействие. Объектами поражения ОМП являются люди, продукты их труда, природная среда обитания (почвенный покров, растения, животные, климатические и геофизические элементы). Основные принципы применения ОМП - внезапность и массирование на решающих направлениях. К существующим видам ОМП относятся химическое, биологическое (бактериологическое) и ядерное оружие.
К видам оружия массового поражения (ОМП) относятся: ядерное, химическое и биологическое оружие, способное уничтожать массы людей и животных, вызывать разрушения, наносить масштабный ущерб окружающей среде.
История создания и развития оружия массового поражения
Несмотря на то, что химические средства и дымовые завесы успешно использовались в ходе боевых действий в течение нескольких тысячелетий, большинство военных историков считают началом использования химического оружия в первой мировой войне 22 апреля 1915 года, когда немецкие войска применили хлор против французских войск на участке фронта у реки Ипр (Бельгия). Французы оказались беззащитными перед токсичным газом. Более 5000 солдат погибли, около 10000 человек получили поражения.
В последующих военных действия химическое оружие получило более широкое применение. Наряду с другими менее токсичными веществами использовались фосген, синильная кислота, хлор и иприт. Общие потери воюющих сторон в первой мировой войне от химического оружия составили более I миллиона человек, что позволило отнести его к оружию массового поражения.
В период до второй мировой войны развитие и совершенствовании этого оружия в капиталистических странах не прекращалось. В фашистской Германии были синтезированы новые отравляющие вещества (ОВ) нервнопаралитического действия. Не имея цвета и запаха, эти OB были в 75 раз токсичнее иприта. Открытие этих ОВ произошло случайно. В 1936 году в ходе использования инсектицидов (химические вещества, применяемые в борьбе с вредными насекомыми) доктор Герхард Шрадер синтезировал фосфорорганический эфир, который стал известен и производился под названием табун. В 1938 гиду аналогичные исследования привели к созданию значительно более токсичного вещества - зарина. Третье ОВ нервнопаралитического действия, известное под названием зоман, было получено в 1944 году. Все три ОВ смертельны для человека после воздействия в течение нескольких минут.