Визначення впливу вражаючих факторів при землетрусах

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Визначення характеристик небезпечних геологічних процесів

1.1 Землетрус та його різновиди

Землетруси - це підземні поштовхи і коливання земної поверхні, викликані процесами усередині землі. Час від часу на окремих ділянках земної кори, у зв'язку з глибинними фізичними і хімічними процесами, які відбуваються всередині, виникають напруження. Вони можуть бути викликані зближенням чи розходженням окремих плит земної кори або вертикальними рухами певних її блоків. Накопичуючись протягом більш-менш тривалого часу, напруження зрештою розряджаються шляхом стрімких і миттєвих переміщень ділянок земної кори.

Поширення землетрусів підлягає певним закономірностям: там, де формуються великі гори та впадини, звичайно і проявляються сильні землетруси. На земній кулі щорічно реєструється більше ста тисяч підземних поштовхів, з яких близько ста - з певним ступенем руйнування. Фахівці оцінюють середні річні збитки від землетрусів близько 70 млрд. дол.

Основні показники, які дають уявлення про силу і характер землетрусу - магнітуда: інтенсивність енергії на поверхні землі і глибині вогнища.

Магнітуда (у перекладі з латині «величина») - умовна величина, що характеризує загальну енергію пружних коливань, викликаних землетрусом або вибухом, дозволяє порівнювати джерела коливань за їх енергією. За шкалою інтенсивності (шкалою Ріхтера) сила землетрусу припускається пропорційною логарифму амплітуди зсуву ґрунту на епіцентральній відстані 100 км. Інтенсивність найсильнішого землетрусу визначається величиною 8,5 бала.

В останні роки в ряді європейських країн використовується 12-бальна міжнародна шкала МБК - 64, у якій сила землетрусу визначається за наслідками впливу на людей, будинки, споруди, поверхневі шари землі тощо.

Співвідношення між магнітудою землетрусу за шкалою Ріхтера і його силою в епіцентрі за 12-бальною шкалою залежить від глибини вогнища.

При значній глибині і достатній енергії коливання можуть поширюватися на величезні площі (до 10 тис. км?), але навіть в епіцентрі не досягають великої сили (епіцентр - проекція центральної точки вогнища землетрусу (гіпоцентру) на земну поверхню). При дрібному і особливо поверхневому вогнищі навіть незначної енергії в епіцентрі може спостерігатися руйнівний ефект, але вже в декількох кілометрах від нього сила поштовхів слабшає до безпечних значень.

За причинами і місцями виникнення землетруси розрізняють:

Вулканічні - виникають при виверженні вулканів, а часто і передують їм. Звичайно охоплюють невеликі райони і супроводжуються сильними вибухами, потоками лави, хмарами попелу й отруйних газів. При виверженні підводних вулканів можуть утворюватися величезні хвилі - цунамі і створюватися нові острови.

Тектонічні - виникають у результаті переміщення мас земної кори під впливом гірських процесів.

Обвальні - мають локальний характер, спостерігаються при обваленні склепінь підземних карстових пустот.

Моретрус - це різкі коливання води в морях і океанах, що виникають при землетрусі, вогнище якого міститься під дном моря. Воно може супроводжуватися утворенням цунамі, що поширюється зі швидкістю до 800 км/год, змиває на узбережжях цілі міста і спричиняє великі людські жертви.

1.2 Визначення характеристик небезпечних геологічних процесів

Основними параметрами землетрусу є:

інтенсивність землетрусу на відстані R від епіцентру, І_R;

реальна інтенсивність землетрусу, що враховує тип ґрунту під забудовою, І'_R;

час приходу поздовжніх сейсмічних хвиль, t_І;

час приходу поверхневих сейсмічних хвиль, t_ІІ;

інтервал часу від початку першої фази землетрусу до початку другої (головної) фази Дt;

імовірність загальних, , незворотних, , та санітарних втрат,;

потенційні втрати населення в будинках, N_пот.

Вихідні дані для розрахунку включають:

- М - магнітуда землетрусу;

- Н - глибина гіпоцентру, км;

- R - відстань від епіцентру, км;

- N - кількість людей у будинку, чол.;

- конструкція будинку;

- тип ґрунту під будинком;

- тип ґрунту поза будинком.

Оцінка наслідків землетрусу:

1. Визначимо інтенсивність землетрусу на відстані R від епіцентру І_R, бали. Для однорідного ґрунту використаємо формулу:

І_{R =} 1,5• 6 - 3.5lg+ 3 = 9 - 3.5 lg212 + 3 = 3.88

2. Визначимо реальну інтенсивність землетрусу, що враховує тип ґрунту під забудовую І'_R, бали (ДI_м; ДI_з з табл. 1.1. Додаток 1.)

І'_{R =} 3.88 - (1.61 - 1.61) = 3.88

де ДI_з - збільшення бальності для ґрунту, на якому побудований будинок у порівнянні з гранітом; ДI_м - збільшення бальності для ґрунту оточуючої місцевості.

3. За реальною інтенсивністю землетрусу I'_R, в балах, користуючись шкалою інтенсивності землетрусу MSK-64 (табл. 1.2 Додаток 1), визначити тип землетрусу та його характеристику.

Бал: 3.88

Тип: Помірний

Характеристика: Розпізнається по легкому деренчанню та коливанню речей, посуду, шибок, скрипу дверей.

4. За конструктивними даними будинку визначимо його тип та сейсмостійкість, I_с, бали, які наведені у табл. 1.3. Додаток 1.

Конструкція будинку: великопанельна

Тип за сейсмостійкістю: В2

Сейсмостійкість: 6,6 балів.

5. Визначимо ймовірність та ступінь ушкодження будинку за табл. 1.4. Додаток 1.

B = І'_R - I_с

B = 3,88 - 6,6 = - 2,72

Ступінь ушкодження будинку: 0 - ушкодження відсутні.

Імовірність отримання ушкоджень будинку: Ру = 0,9.

6. Визначити час приходу поздовжніх сейсмічних хвиль - І фаза землетрусу, t_І, с. (V_nовз, V_пов за табл. 1.5 Додаток 1):

,

t_{І = = =} 141,3…424 с.

та час приходу поверхневих (найбільш небезпечних) сейсмічних хвиль - II фаза землетрусу, t_ІІ, с:

t_{ІІ =} + = 100…300 + 150 = 250…450 с.

де V_повз, V_пов - середня швидкість поширення повздовжніх та поверхневих хвиль, км/с.

7. Визначити інтервал часу від настання першої фази землетрусу до настання другої (головної) фази Дt, c:

?t = t_ІІ - t_І.

?t= 250…450 - 141,3…424 =26…108,7 с.

8. Визначимо імовірність загальних Р_заг і незворотних (летальних) Р_незв втрат людей залежно від ступеня ушкодження будинків за таблицею 1.6 додатку 1. Виходячи з того, що ступінь ушкодження будинків 1-й, то ймовірність загальних і незворотних втрат людей дорівнює 0.

9. Визначимо потенційні загальні, незворотні та санітарні втрати населення в будинках N_пот за формулою:

,

де N - загальна чисельність людей у будинку, Р_і - ймовірність відповідних втрат. Ймовірність втрат у нашому випадку дорівнює 0, отже потенційні втрати населення також дорівнюють нулю.

10. Враховуючи те, що однаковий ґрунт поза та під будинком, а також конструкція будинку показують хороші показники щодо сейсмостійкості, глина дуже збільшує бали землетрусу. А конструкція будинку досить стійка, будинок можна було б визначити як відносно небезпечний. Але сила землетрусу, який досягає помірного характеру, не загрожує здоров'ю людей.

1.3 Попередження можливих наслідків при землетрусах

При землетрусах слід дотримуватись стандартних правил при землетрусах. Існують певні рекомендації щодо правил поведінки в умовах небезпеки землетрусу

* При землетрусі ґрунт відчутно коливається відносно недовгий час - тільки декілька секунд, найдовше - хвилину при дуже сильному землетрусі. Ці коливання неприємні, можуть викликати переляк. Тому дуже важливо зберігати спокій та самовладання. Якщо відчувається здригання ґрунту чи будинку, слід реагувати негайно, пам'ятаючи, що найбільш небезпечні предмети - які падають.

* Перебуваючи у приміщенні, слід негайно зайняти безпечне місце. Це пройоми капітальних внутрішніх стін (наприклад, відчинити двері з квартири), кути, утворені ними. Можна заховатись під балками каркасу, під несучими колонами, біля внутрішньої капітальної стіни, під ліжком чи столом. Слід пам'ятати, що частіше завалюються зовнішні стіни будинків. Необхідно триматися подалі від вікон та важких предметів, які можуть перекинутися чи зрушити з місця.

* Не слід вибігати з будинку, оскільки уламки, які падають уздовж стін, є серйозною небезпекою. Безпечніше перечекати поштовх там, де він вас застав, і, лише дочекавшись його закінчення, перейти у безпечне місце.

* Знаходячись всередині багатоповерхового будинку, не поспішайте до ліфтів чи сходів. Сходові прольоти та ліфти часто обвалюються під час землетрусу.

* Після припинення поштовхів потрібно терміново вийти на вулицю, відійти від будівель на відкрите місце, щоб уникнути ударів падаючих уламків.

* Знаходячись в автомобілі, що рухається, слід повільно загальмувати подалі від високих будинків, мостів чи естакад. Необхідно залишатись у машині до припинення поштовхів.

* Коли здригання ґрунту закінчаться, особливо важливо зберігати спокій, негайно розпочати надання допомоги потерпілим та пораненим. Після землетрусу небезпечно запалювати вогонь.

* Опинившись у завалі, слід спокійно оцінити становище, надати собі першу допомогу, якщо вона потрібна. Необхідно надати допомогу тим, хто її потребує. Важливо подбати про встановлення зв'язку з тими, хто перебуває ззовні завалу (голосом, стуком). Людина може зберігати життєздатність (без води і їжі) понад два тижні.

2. Визначення впливу вражаючих факторів при техногенних вибухах

2.1 Визначення характеристик вражаючих факторів техногенних вибухів

Вибух - це процес фізичних і хімічних перетворювань речовин, що швидко протікає й супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому об'ємі, внаслідок чого в навколишньому просторі виникає та розповсюджується ударна хвиля (УХ).

Ударна хвиля - це ділянка сильного стиснення повітря, розігрітого до декількох мільйонів градусів, що поширюється з надзвуковою швидкістю (335 м/с) в усі сторони від центру вибуху.

Найчастіше відбуваються вибухи газо - та паливо-повітряних сумішей (ГПС, ППС).

Характерними рисами вибухів ГПС, ППС є:

· виникнення різних типів вибухів: детонаційного, дефлаграційного чи комбінованого (найбільш розповсюджений);

· утворення п'яти зон ураження: детонаційної, розсіювання продуктів вибуху, дії УХ, теплового ураження та задимлення;

· залежність потужності вибуху від параметрів середовища, в якому відбувається вибух (температура, швидкість вітру, щільність забудови, рельєф місцевості).

Вихідні дані для розрахунку включають:

- тип ГПС (ППС), що зберігаються у ємностях;

- маса ГПС (ППС), М, кг;

- тип вибуху;

- відстань між ємністю з ГПС (ППС) та досліджуваним будинком, R, м;

- висота приміщення будинку, Н, м;

- довжина приміщення будинку, L, м;

- ширина приміщення будинку, B, м;

- температура повітря у приміщенні будинку, t_п, °С;

- ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП);

- маса токсичних продуктів горіння, М_т.п., кг;

- швидкість середнього вітру, v, м/с.

Прогнозування можливих руйнувань та уражень під час вибуху ГПС (ППС) у відкритому просторі.

В осередку вибуху, щодо дії УХ, виділяють три концентричні зони

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зони осередку вибуху ГПС (ППС): 1 - детонації, 2 - розсіювання продуктів вибуху, 3 - повітряної ударної хвилі

1. Для прогнозування можливих руйнувань та уражень знайти радіуси цих зон та визначити в якій зоні знаходиться досліджуваний будинок.

Радіус зони детонації R₁ визначається за залежністю:

, м,

R₁ =17,5•=350 м

Радіус зони розсіювання продуктів вибуху, R₂:

, м.

R₂ =1,7•350=595 м.

Радіус зони дії УХ.R₃:

, м.

R₃ =12•350=4200 м.

2. Визначимо величину надмірного тиску на відстані до досліджуваного об'єкту (будинку).

В межах зони детонації, надмірний тиск, умовно, приймається постійними дорівнює кПа.

В зоні розсіювання продуктів вибухунадмірний тиск визначається за формулою:

, кПа,

?Р₂ = 1300 (350 ? 500) + 50 = 496 кПа

де R - відстань від центру вибуху до досліджуваного об'єкту (будинку), м.

У зоні дії повітряної УХ, надмірний тиск розраховується за приведеними нижче формулами.

Для цього попередньо визначається відносна величина:

= 0,24 (500/350) = 0,343

Так як =0,343 та 1, то

, кПа

?Р₃ = = = =157,22 кПа

3. За знайденою величиною надмірного тиску за таблицями 2.1 та 2.2 (Додаток 2). Зроблено висновки щодо ступеня уражень незахищених людей та можливих руйнувань об'єктів.

?Р_Ф= 157,22 кПа >100 кПа

Ступінь ураження: Смертельні (незворотні)

Ступінь руйнування: Повне руйнування

2.2 Визначення параметрів ударної хвилі при вибуху ППС у приміщенні

Оскільки межі приміщення не дають можливості вільно розширюватися продуктам горіння у замкнутому об'ємі, надмірний тиск вибуху для пальних речовин, визначається за формулою:

, кПа,

P_max =900 кПа

Р_о = 101 кПа

М = 8000 кг = 8 т

Z = 0,3

V_во = 24•110•25•0,8 = 52800 м?

= 3

_п(г) == = 4,89 кг/м?

С_стх == = = 3,97

? P_max = (900-101) = 0,063 кПа

де Р_maх - максимальний тиск вибуху стехіометричної ГПС (ППС) у замкнутому об'ємі, Р₀- початковий тиск у приміщенні, М - маса ГПС (ППС), що потрапила у приміщення в наслідок аварії, z ? коефіцієнт участі пальної речовини у вибуху в приміщенні, V_во ? вільний об'єм приміщення, м?, що складає 80% від загального об'єму, ? коефіцієнт негерметичності приміщення та неадіабатичності процесу горіння, _п(г) ? щільність пари (газу), t_п ? температура повітря в приміщенні, М_р - молярна маса речовини, г/моль (табл. 2.3 дод. 2); С_стх ? стехиометрична концентрація газів чи пари, ? стехиометричний коефіцієнт кисню в рівнянні реакції горіння, п_с, п_н, п_о, n_г - кількість атомів С, Н, О та галогенів у молекулі пального.

2.3 Розрахунок параметрів зон теплового впливу при вибухах ППС

1. Визначимо радіус вогняної кулі, R_вк, при загоранні хмари ГПС за залежністю:

м,

R_вк = 2,25= 45 м.

де М - маса ГПС (ППС), кг.

2. Визначимо час свічення вогняної кулі, t_вк:

с.

t_вк =2,76= 55,2 с.

3. Визначимо інтенсивність теплового випромінювання, І:

кДж/м?с,

І = = 0,21 кДж/м?с.

де R - відстань між ємністю з ГПС (ППС) та об'єктом (людиною).

4. Визначимо тепловий імпульс U вогняної кулі:

, кДж/м?,

U = 0,21• 55,2 = 11,592 кДж/м?.

5. Визначимо вражаючу дію вогняної кулі на людей за табл. 2.4 та на матеріали за табл. 2.5 Додаток 2 відповідно.

Вражаюча дія на людей: безпечна

Вражаюча дія на матеріали: не призводить до займання, обвуглювання

6. Визначимо безпечний радіус дії теплового випромінювання на людину:

R_безп == 206,3 м.

де І^* -безпечна інтенсивність теплового випромінювання для людини, кДж/м?с.

2.4 Розрахунок характеристик зони токсичного задимлення, що утворюється під час пожеж

Зона задимлення при пожежі має форму трапеції (рис. 1).

Рис. 1. Зони вражаючого впливу на людину під час пожежі: 1 - об'єкт, на якому сталася пожежа; 2? зона теплового впливу; 3? зона задимлення; В ? ширина зони горіння (дорівнює ширині об'єкту), м, Г - глибина зони задимлення, м, Ш - ширина зони задимлення, м.

1. Визначимо глибину небезпечної за токсичною дією частини зони задимлення Г, м, за співвідношенням:

Г == 34,2•1,18 = 40,50 м.

де К₁ ? коефіцієнт шорсткості поверхні (відкрита поверхня ? 1); М_т.п. ? маса токсичних продуктів горіння, кг; К₂ ? коефіцієнт ступеня вертикальної стійкості повітря (ізотермія ? 1,5), w? швидкість переносу переднього фронту диму, км/год; D - порогова токсична доза, мг^.хв/л, прийняти для оксиду вуглецю.

2. Визначити ширину зони задимлення Ш, м, за формулою:

,

Ш = 25+2•(0,4•Г) = 25+2•16,2 = 57,4 м.

де В - бічне розсіювання. При нестійкому вітрі (V_в1 м/с), В =0,4 Г.

3. Висновок: будинок не знаходиться в зонах токсичного задимлення.

3. Визначення наслідків радіаційного ураження

3.1 Поняття радіаційного ураження

Радіаційне ураження - ушкодження органів, тканини або системи органів, спричинене діянням іонізуючого випромінювання.

Радіаційна аварія-аварія на радіаційно небезпечному об'єкті з викидом радіоактивних речовин або виходом іонізуючих випромінювань у кількостях більше встановлених норм.

Зовнішнє гамма-опромінення, як і проникаюча радіація, спричиняє у людей і тварин однакове ураження. При впливі проникаючої радіації організм одержує дозу за дуже короткий термін - від десятих частки секунди до секунди, а при зовнішньому опроміненні доза нагромаджується за час перебування на забрудненій території нерівномірно. Основну дозу опромінення організм одержує за чотири доби: у першу добу - до 63% сумарної дози до повного розпаду радіоактивних речовин, а за три доби - до 72% загальної дози.

Опромінення може бути одноразовим і багаторазовим. Одноразовим вважається опромінення, одержане за перші чотири доби, а одержане за більше ніж чотири доби вважається багаторазовим.

З 3 по 30 добу нагромаджується від 5 до 35%, а з 31 до 90 доби від 5 до 10% сумарної дози до повного розпаду радіоактивних речовин.

Такий вплив опромінення залежить від потужності джерела опромінення, відстані до епіцентру вибуху, швидкості вітру. Тому особливо важливо організувати захист у перші чотири доби.

Залежно від дози опромінення, проникаючої радіації чи радіоактивних речовин загальне зовнішнє гамма-опромінення спричиняє у людей і тварин гостру променеву хворобу. Вона може бути від легкого до надзвичайно важкого ступеня.

Діючи на організм людини, іонізаційні випромінювання виявляють такі особливості: висока руйнівна ефективність поглинутої енергії, навіть мала доза може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі; наявність прихованого періоду уявного благополуччя (при опроміненнях малими дозами він може бути дуже довгим); випромінювання має генетичний ефект, тобто впливає не тільки на даний організм, а й на його нащадків; різні органи організму мають не однакову чутливість до опромінення: найбільш чутливі кровотворні органи (кістковий мозок, селезінка), щитовидна залоза, статеві й внутрішні органи, молочні залози; вплив опромінення залежить від частоти впливу іонізаційних випромінювань, одноразове опромінення у великій дозі призводить до тяжчих наслідків, ніж багаторазове у невеликих дозах; вплив від малих доз може підсумовуватися чи накопичуватися, це називається комуляцією.

Вплив на організм іонізуючого опромінення призводить до складаних хімічних, фізичних і біологічних процесів.

3.2 Визначення впливу вражаючих факторів при аварії з викидом радіоактивно небезпечних речовин

Оцінка впливу радіоактивного забруднення на персонал ОЕ і населення.

а) прогнозування дози опромінення при перебуванні в ЗРЗ.

Вихідні дані для розрахунків включають:

t_п - час початку опромінення після аварії, год;

Р_п - потужність дози (рівень радіації) в момент початку опромінення, рад/год;

Т - тривалість опромінення, год;

К_осл - коефіцієнт ослаблення дози радіації спорудами

1. Визначаємо час кінця опромінення:

.

t_к =3+4 = 7 год.

2. Перераховуємонаявний рівень радіації Р_п на 1 годину після аварії за формулою:

;

Р₁== 9,3

де P_п - наявний рівень радіації; К_п - коефіцієнт перерахунку, вибирається з табл. 3.1.

3. Знаходимо з таблиці 3.1 додатку 3 коефіцієнт перерахунку К_к на момент t_к і визначити рівень радіації на момент кінця опромінення за формулою:

.

Р_к = 9,3•0,459 = 4,269 рад/год.

4. Визначимо дозу випромінюванняза співвідношенням:

^{Д = = 3,36685 рад.}

5. Визначмо еквівалентну дозу опромінення (прийняти Q = 1 для гама-випромінювання)

Д_екв = Д ? Q(бер),

Д_екв = 3,36685•1= 3,3 бер.

б) розрахунок допустимого часу перебування в ЗРЗ при заданій дозі випромінювання.

1. Перерахуємо відомий рівень радіації Р_п на 1 год, за допомогою табл. 3.1 Додаток 3:

.

Р₁ = 4/0,645 = 6,2 рад/год.

2. Визначимо значення:

.

= = 0,155

3. За значенням б та t_п, визначимо допустиму тривалість роботи, за табл. 3.4.

Т_доп = 10,00 год., хв.

в) розрахунок радіаційних втрат при знаходженні в ЗРЗ.

Відсоток радіаційних втрат: відсутній

Час початку втрати працездатності: -

г) визначимо режим радіаційного захисту у ЗРЗ.

На основі прогнозованого або виміряного на момент випадання опадів рівня радіації на ранній фазі аварії, визначити номер режиму та заходи щодо захисту населення, користуючись таблицею 3.6 додаток 3.

Р_п = 10 мР/год

№ режиму: 3

Режимні заходи із захисту населення:

- Укриття дітей, герметизація приміщень, укриття та упаковка продуктів харчування.

- Обмежене перебування на відкритому повітрі дорослих.

- Встановлення санітарних бар'єрів на входах у квартири йодна профілактика дітей, обмежене перебування на вулицях всього населення.

- Встановлення санітарних бар'єрів на входах у квартири

- Йодна профілактика всього населення

- Часткова евакуація (дітей та вагітних жінок).

Список літератури

землетрус вибух приміщення ударний

1. Мастрюков, Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: учебник для высших учебных заведений / Мастрюков Б.С. - М.: издательский центр «Академия», 2003. - 336 с.

2. Михайлюк, В.О. Цивільна безпека: навчальний посібник / Михайлюк В.О., Халмурадов Б.Д. - К.: Центр учбової літератури, 2008. - 158 с.

3. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Безпека життєдіяльності типова навчальна програма нормативної дисципліни «Безпека життєдіяльності» для вищих навчальних закладів / Запорожець О.І., Садковий В.П., Михайлюк В.О., Осипенко С.І., Бєгун В.В., Войтенко В.В., Гладкая Л.А. [та ін.] - К., 2011.

4. Наказ Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи Про введення в дію Методики спостережень щодо оцінки радіаційної та хімічної обстановки.: від 06.08.2002 №186.

5. Наказ Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи, Міністерства аграрної політики України, Міністерства економіки України, Міністерства екології та природних ресурсів України Про затвердження Методики прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об'єктах №73/82/64/122.

Размещено на Allbest.ru

...