Природные опасности и характер их проявления и действия на людей, животных, растения, объекты экономики. Лекция 4.1

Тема 3. Природные опасности и характер их проявления и действия на людей, животных, растения, объекты экономики
Лекция 4.1
Общие сведения о природных опасностях.
2. Основные характеристики опасных геологических процессов и явлений. Поражающие факторы, которые ими формируются.
3. Биологические опасности. Поражающие факторы биологического характера.

1. Общие сведения о
природных опасностях
К природным опасностям относятся стихийные явления, представляющие непосредственную опасность для жизни и здоровья людей.
Некоторые природные явления нарушают или усложняют нормальное функционирование систем и органов человека. К ним относятся, например: туман, гололедица, жара, холод и др.

Несмотря на значительные отличия, по сути, все природные опасности подчиняются некоторым общим закономерностям.
Во-первых, для каждого вида опасностей характерна определенная пространственная приуроченность.
Во-вторых, установлено, что чем больше интенсивность (мощность) опасного явления, тем реже оно случается.
В-третьих, каждому виду опасностей предшествуют определенные специфические признаки (предвестники).
В-четвертых, при всей непредсказуемости той или иной природной опасности, ее появление может быть предусмотрено.
Наконец, в-пятых, во многих случаях могут быть предусмотрены пассивные и активные защитные меры от природных опасностей.

Рассматривая природные опасности, нужно отметить роль антропогенного влияния на их появление. Известны многочисленные факты нарушения равновесия в природной среде в результате деятельности человечества, которые привели к усилению опасного влияния. Так, согласно данным международной статистики, происхождение около 80 % современных оползней связано с деятельностью человека. В результате вырубки леса возрастает активность селей.
Сегодня масштабы использования природных ресурсов существенно возросли. Это привело к тому, что стали ощутимо проявляться черты глобального экологического кризиса. Природа словно мстит человеку за грубое вторжение в ее владения.

Между природными опасностями существует взаимосвязь. Например, землетрясение может вызвать снежные лавины, наводнения, водную эрозию, сели, оползни, горные обвалы и камнепады, шторм, тайфуны и приливы.
По существующим оценкам, количество природных явлений на Земле с течением времени не возрастает или почти не возрастает, но человеческие жертвы и материальный ущерб увеличиваются.
Ежегодная вероятность гибели жителя нашей планеты от природных угроз ориентировочно равна 10-5, то есть на каждые сто тысяч жителей гибнет один человек.

Условием успешной защиты от опасностей является изучения их причин и механизмов. Зная суть процессов, можно их предусмотреть. А своевременный и точный прогноз опасных явлений является важнейшим условием эффективной защиты.
Защита от природных опасностей может быть активной (строительство инженерно-технических сооружений, мобилизация природных ресурсов, реконструкция природных объектов и т.п.) и пассивной (например, использование укрытий). В большинстве случаев активные и пассивные методы объединяются.

Классификация природных опасностей:
1. По происхождению природные явления подразделяются на:
геологические (землетрясения, карст, оползни, обвалы, эрозии грунта);
метеорологические (сильный ветер, ураганы, смерчи, шквалы, град, жара, мороз, снегопады, гололедица);
гидрологические (наводнения, сели, цунами, снеговые лавины);
космические (солнечная активность, падение на Землю небесных тел);
биологические (грибки, вирусы, риккетсии, бактерии).

2. По характеру воздействия опасные природные процессы подразделяются на:
оказывающие преимущественно разрушительное действие (ураганы, тайфуны, смерчи, землетрясения, нашествие насекомых и т.д.);
оказывающие преимущественно парализующее (останавливающее) действие для движения транспорта (снегопад, ливень с затоплением, гололед, туман);
оказывающие истощающее воздействие (снижают урожай, плодородие почв, запас воды и других природных ресурсов);
стихийные бедствия, способные вызывать техногенные аварии (природно-техногенные катастрофы) (молнии, гололед, обледенение, биохимическая коррозия).

3. По продолжительности (времени) действия различают:
мгновенные (секунды, минуты) – землетрясения;
кратковременные (часы, дни) – шквалы, атмосферные явления, паводки;
долговременные (месяцы, годы) – вулканы, проблемы озоновых дыр;
вековые (десятки, сотни лет) – климатические циклы, современное потепление климата.

4. По регулярности действия во времени различают:
регулярно (периодически) действующие. Например, наводнения происходят практически в одни и те же сроки, а их сила может быть заблаговременно предсказана. нерегулярно действующие, т. е. возникающие в случайный момент времени. Время наступления таких природных явлений (например, землетрясений), как правило, заблаговременно не предсказывается.
Ряд опасных природных явлений происходит в определенные сезоны (например, тропические циклоны – летом), но в пределах сезона возникают в случайный момент времени, предсказать который не всегда удается.

2. Основные характеристики опасных геологических процессов и явлений. Поражающие факторы, которые ими формируются.
Наша планета имеет форму геоида со средним радиусом 6371 км. Земля состоит из нескольких разных по составу и физическим свойствам оболочек-геосфер. В центре Земли находится ядро, за ним идет мантия, потом земная кора, гидросфера и атмосфера. Верхняя граница мантии проходит на глубине от 5 до 70 км по поверхности Мохоровича, нижняя – на глубине 2900 км по границе с ядром Земли.

Мантию Земли условно разделяют на верхнюю, толщина которой свыше 900 км и нижнюю – около 2000 км. Температура в мантии достигает 2000-25000С, а давление находится в пределах 1-130 ГН/м2. Верхняя мантия вместе с земной корой образуют литосферу.
Литосфера не является монолитной оболочкой. Она состоит из тектонических плит, расположенных на магме. Вследствие физико-химических и энергетических процессов, безостановочно происходящих в ядре и мантии Земли, тектонические плиты находятся в постоянном движении.

Плиты перемещаются одна относительно другой со скоростью до 20 см в год.
Одни из них направляются навстречу, другие расходятся в стороны, третьи скользят вдоль границ в противоположных направлениях. Энергия, выделяющаяся при движении масс весом в миллиарды тон, очень велика и может вызывать периодическое возникновение землетрясений.
К опасным геологическим процессам и явлениям относят: землетрясения, карсты, оползни, обвалы, эрозии почв, вулканическую деятельность.

Ежегодно на земном шаре регистрируется свыше 100000 землетрясений. Большинство из них человек совсем не ощущает, некоторые сопровождаются лишь дрожанием посуды в шкафах и качанием люстр, однако другие превращают города в груды обломков.

Землетрясения – это подземные толчки и колебания земной поверхности, которые возникают в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передаются во всех направлениях на большие расстояния в виде упругих колебаний (сейсмических волн).
Землетрясения проходят в виде серии толчков, которые включают главный толчок – форшок и вторичные – афтершоки.
При землетрясениях образуются продольные, поперечные и поверхностные волны, которые распространяются от гипоцентра.

Продольные сейсмические волны имеют большую скорость (6-8 км/с) и чувствуются в первую очередь на поверхности Земли.
Поперечные волны осуществляют колебания перпендикулярные продольным и имеют скорость в 2-3 раза меньшую.
Продольные и поперечные волны определяют разрушающее действие на средних расстояниях от эпицентра землетрясения.
Поверхностные волны определяют разрушающее действие землетрясения в дальней зоне от эпицентра (их скорость 3,2-4,4 км/с).

Некоторый объем в толще Земли, в пределах которого непосредственно происходит высвобождение энергии, называется очагом землетрясения.
Центр очага землетрясения – условная точка, которая называется гипоцентром, или фокусом.
Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром.

Основные характеристики землетрясения
Магнитуда (М) – мощность землетрясения, выраженная lg максимальной амплитуды смещения почвы в мкм на расстоянии 100 км от эпицентра.
Измеряется в условных единицах по шкале Ч. Рихтера

Основные характеристики землетрясения
Энергия (Е), которая выделяется при землетрясении, Дж:
М – магнитуда землетрясения;

Основные характеристики землетрясения
Интенсивность (J) – качественный показатель последствий землетрясения в определенном месте, который характеризует, прежде всего, размер убытка, количество жертв и восприятие людьми воздействия землетрясения.
М – магнитуда землетрясения;
D – эпицентральное расстояние, км;
Н – глубина очага, км;
В,С,Е – региональные константы.

Шкала интенсивности землетрясений
Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64)

Первая фаза – время прихода продольных волн, когда чувствуются толчки и здания получают незначительные повреждения
D – эпицентральное расстояние, км;
Н – глубина очага, км;
Vп – скорость продольных волн, Vп=6,1 км/с.
Основные характеристики землетрясения
Фазы проявления последствий землетрясения
п
ф
V
H
D
2
2
I
t
+
=

Фазы проявления последствий землетрясения
Вторая фаза – время прихода поверхностных сейсмических волн (главная фаза, т.к. определяет степень разрушения объекта)
Vпов – скорость поверхностных волн, км/с.
пов
п
ф
V
H
V
D
+
=
II
t

Сильнейшие землетрясения за последние 100 лет
18 апреля 1906 года, США, штат Калифорния. Эпицентр – возле Сан-Франциско, интенсивность – 10 баллов.
Основной ущерб городу нанес пожар, который не удавалось погасить три дня.

Сильнейшие землетрясения за последние 100 лет
1 сентября 1923 года, Япония. Магнитуда – 8,3. Разрушены Токио и Иокогама. Уничтожены сотни тысяч домов, разрушены мосты и туннели, сильнейшие пожары.
Погибло около 150 тыс. человек.

Сильнейшие землетрясения за последние 100 лет
7 декабря 1988 года, СССР, города Спитак и Ленинакан. Сила землетрясения – 8 баллов. Повреждены автомобильные и железная дороги. Спитак разрушен полностью, Ленинакан – на 80%.
Погибло свыше 25 тыс. человек.

Предварительные мероприятия защиты:
- сейсмостойкое строительство;
- подготовка служб спасения и ликвидации последствий;
- нейтрализация источников повышенной опасности;
- обучение населения правилам поведения во время землетрясения;
- наличие в каждом доме запасов продуктов, воды на 3-5 суток, аптечек первой медицинской помощи;
- крепление в доме столов, шкафов и другого оборудования, к полу (стенам).
Действия непосредственно во время землетрясения
1. С началом землетрясения люди, которые находятся в зданиях, должны срочно отключить свет, газ, воду, оставить помещение и выйти на открытое место (за 25 – 30 с).
2. Если покинуть здание не представляется возможным, необходимо стать в дверном проеме, или в проемах капитальных внутренних стен.
3. После прекращения подземных толчков покинуть помещение (не пользоваться лифтом).
4. Принять участие в работе служб по спасению людей.

Оползень – это скользящее смещение (сползание) масс почв и горных пород вниз по склонам гор и оврагов, крутых берегов морей и озер под влиянием силы тяжести.
Основными мероприятиями по предотвращению оползней являются:
отвод поверхностных вод;
уменьшение нагрузки на склоны;
фиксация склона с помощью свай и строительства подпорных стенок.
В опасных местах предполагается система наблюдения и оповещения населения, а также действия соответствующих служб по организации аварийно-спасательных работ.

Обвал – отрыв и катастрофическое падение масс горных пород вниз со склонов гор под действием силы притяжения, их перебрасывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах.

Обвалы возникают на склонах речных берегов и долин, в горах, на берегах морей.
Причиной образования обвалов являются нарушения равновесия между сдвигающей силой тяжести и удерживающими силами.
Они вызываются:
увеличением крутизны склона в результате подмыва водой;
ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами;
влиянием сейсмических толчков;
строительной и хозяйственной деятельностью.

Следствиями обвалов являются разрушения зданий и сооружений, укрытие массами горных пород населенных пунктов, с/х и лесных угодий, перекрытие путепроводов и рек, изменение ландшафта, гибель людей и животных.
Для защиты от обвалов строят туннели и плотины.
Основным условием предупреждения этого опасного геологического явления на сегодняшний день остается сохранение равновесия природных условий, сложившихся в обвалоопасных районах за долгие годы. Важную роль в предупреждении обвалов играют системы наблюдения и прогнозирования.

Карст – это совокупность процессов и явлений, связанных с действием воды и выраженных в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами – гипсом, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью.

Для развития карстового процесса необходимы следующие условия:
наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться вглубь по трещинам;
уровень подземных вод должен быть низким, чтобы имелось достаточное пространство для вертикального движения подземных вод;
минерализация воды, входящей в грунт, должна быть меньше растворимости породы.

Карст усложняет промышленное, жилищное и транспортное строительство, сооружение ГЭС, водохранилищ и др.
Почвы с карстовыми явлениями ненадежны для любого вида инженерных сооружений, усложняют добычу полезных ископаемых, залегающих ниже или на уровне карстующихся пород и земледелие, потому что не только высушивают почву, но и портят поля провалами и воронками. Под влиянием карста происходит многому удивительных явлений: буквально пропадают реки, ручьи, озера (проваливаются под землю); некоторые реки внезапно «выныривают» на поверхность.

Слово «Вулкан» берет начало от имени римского бога огня Вулкана. В античные времена вулканы называли его кузнецами.
Вулканы представляют собой геологические образования, которые возникают над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергается на земную поверхность магма.

Магма (от греч. magma – густая мазь) – это расплавленная масса преимущественно силикатного состава, которая образовывается в глубинных зонах Земли. Достигая земной поверхности, магма выливается в виде лавы.
Лава – продукт вулканической деятельности, который состоит в основном из соединений металлов. Лава отличается от магмы отсутствием газов, которые выветриваются во время извержения. Средняя температура лавы составляет приблизительно 1000 градусов. Скорость движения лавового потока может превышать 30 км/ч. Остывая, лавовый поток покрывается корочкой, однако же его внутренняя часть может оставаться горячей.

Самую большую опасность вулканов представляют:
раскаленные лавовые потоки, вызывающие крупномасштабные пожары;
тучи пепла и газа;
взрывная волна и разброс обломков;
водные и грязекаменные потоки;
резкие колебания климата, обусловленные загрязнениям атмосферы вулканическими газами и аэрозолями.
Взрывы вулканов могут инициировать оползни, обвалы, лавины, а на морях и океанах – цунами.

Взрывы вулканов часто становятся причиной гибели людей и животных, разрушения зданий и сооружений.
Раскаленная лава разрушает все, что находится на ее пути, а последствия ее действия ликвидируются очень долго. Земля теряет плодородие на несколько веков, потому что верхний слой полностью теряет полезные свойства. Пепел приводит к гибели животных, скапливаясь в их дыхательных путях.

Для предотвращения негативного воздействия потока лавы используется метод отвода его в сторону от населенных пунктов путем создания искусственного русла. Также возможно строительство дамб, охлаждение лавовых потоков водой. В местах выпадения продуктов извержения сооружают разные навесы и безопасные хранилища.
Наиболее эффективным способом спасения людей при извержении вулканов является эвакуация.

3. Биологические опасности. Поражающие факторы биологического характера.
Биологическими (от греч. bios – жизнь) называются опасности, которые происходят от живых организмов.
Все объекты живого мира можно условно разделить на несколько групп, а именно: микроорганизмы, грибки, растения, животные и люди.
Носителями биологических опасностей являются все среды жизни (воздух, вода, почва), растительный и животный мир, сами люди, искусственный мир, созданный человеком, и другие объекты.

Эпидемия – широкое распространение инфекционного заболевания (чумы, оспы, тифа, холеры, дифтерии, скарлатины, кори, гриппа и др).
Пандемия – это эпидемия, характеризующаяся распространением инфекционного заболевания на территории всей страны, территории сопредельных государств, а иногда и многих стран мира (например холера, грипп, СПИД).

Самые крупные эпидемии в истории:
«Юстинианова чума» (541-750), возникшая в Восточной Римской империи и охватившая весь Ближний Восток. От этой эпидемии погибло свыше 20 млн. человек.
«Черная смерть» – эпидемия бубонной чумы, прокатившаяся по средневековой Европе в XIV столетии. Унесла жизни 50 млн. человек.
«Испанский грипп» («испанка») – в результате этой эпидемии после Первой мировой войны погибло более 40 млн. человек

Эпизоотия – широкое распространение инфекционных заболеваний животных, характеризующееся общностью источника возбудителя, одновременностью поражения, периодичностью и сезонностью (ящур, чума крупного рогатого скота, свиней, птиц).