Курсовая работа
Циклические и ациклические воздействии природной среды на антропоэкосистемы
План:
Введение
1. Ациклические воздействия природнойсреды на антропоэкосистемы
1.1 Общаяхарактеристика и территории России подвергающиеся воздействию смерчей
1.2 Антропоэкологическаяхарактеристика ураганов и бурь на территории России
1.3 Классификацияоползней и селей и их региональное проявление.
1.4 Антропоэкологическиерайоны, подвергающиеся воздействию землетрясений
2. Циклические влияния природной среды наантропоэкосистемы
2.1 Наводнения и их антропоэкологическаяхарактеристика
2.2 Заторы и их проявления
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Мы не унаследовализемлю от наших детей. Мы взяли ее в долг у наших детей. Древняя индийскаямудрость.
В наши дни довольнотрудно удивить кого-либо новостями о капризах погоды, но последствия мощныхпроцессов в Мировом океане, гидросфере и литосфере никого не оставляютравнодушным.
По мере роста населенияЗемли и эволюционирования средств воздействия на ее природные богатстваусиливается нагрузка на окружающую среду. Все меньше остается районов, незатронутых антропогенной деятельностью.
Современная цивилизациядостигла небывалого могущества: человек покорил сушу, глубины морей и океанов,космос, вывел новые сорта растений и породы животных, построил огромные и неочень техногенные комплексы, отгородился «каменной сиеной» от природы.
Но это ему толькокажется — миром по прежнему правит стихия природы. Всего за считанные секундыземлетрясение, извержение вулкана способно уничтожить продукты человеческойдеятельности, создаваемые не одним поколением.
В различных частяхнашей планеты постоянно происходят такие природные катаклизмы, которые приводятк разрушениям жилых зданий и производственных сооружений, а также к гибелилюдей. По классификации чрезвычайных ситуаций, принятой в нашей стране(постановление Правительства Российской Федерации N° 1034 от 13 сентября 1996 г.), различают локальные, территориальные, федеральные и трансграничные, выходящие за пределыРоссии, последствия этих явлений. Если привлечь данные палеонтологии ипалеогеохимии, то можно говорить, что на Земле происходили и катастрофы,захватывающие практически всю ее поверхность. По мере развития человеческого обществапоследствия природных катастроф не уменьшаются, а, к сожалению, возрастают.Более того, чем больше промышленно развит регион проявления природныхкатастроф, тем больший материальный ущерб наносится ими и тем больше страдаетлюдей.
В отдельных регионахопределенные стихийные бедствия периодически повторяются, их можно предсказатьзаранее, следовательно, можно и нужно так организовать жизнедеятельность, чтобыуменьшить число жертв и наносимый стихией ущерб. Но некоторые природныебедствия предвидеть невозможно. В этих случаях все зависит от скорости ипрофессиональности ликвидации последствий природных чрезвычайных ситуаций,нарушающих безопасность жизнедеятельности.
В данной курсовойработе мы попытаемся рассмотреть и изучить причины, последствия и характеристикистихийных бедствий и катастроф. Сможем проследить их зарождение и эволюцию, атак же оценить материальный и человеческий ущерб причиняемый ими.
1. Ациклическиевоздействия природной среды на антропоэкосистемы
1.1 Общаяхарактеристика и территории России, подвергающейся воздействию смерчей
Торнадо – так называютсмерчи в Америке (только сухопутный смерч), в Западной и Южной Европе онзовется тромбом. В России – смерч. Русскоеслово «смерч» происходит от слова «сумрак», посколькусмерчи появляются из чёрных грозовых облаков, застилающих небо… Все это вихрис вертикальной осью вращения (скорость вращения300-500 м/ч), образующиеся внижних слоях атмосферы при неустойчивом ее состоянии, когда воздух в верхнихслоях очень холодный, а в нижних тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен,сопровождаемый образованием вихря огромной силы. Возникают смерчи в мощныхгрозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом (размерыотдельных градин в окружности иногда доходят до 45 см), нельзя сказать, что смерчи возникают в каждом грозовом облаке. Как правило, это происходит награне фронтов — в переходной зоне между тёплой и холодной воздушными массами.Существуют они не долго: от нескольких секунд до нескольких часов,таккак довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и такимобразом поддерживающая его причина исчезает; движется же с довольно большой скоростьюпо прямой или зигзагообразной траектории. Смерчпредставляет собой огромный пустотелый цилиндр, ярко освещенный внутри блескоммолний. Изнутри раздается оглушительный рев и жужжание; воронка смерчапредставляет собой вращающийся поток дождя и града, свернутый в спираль в видеотносительно тонкой стенки. Содержание водыв стенках воронки должно по массе во много раз превосходить содержание тамвоздуха. Если плотность сухого воздуха составляет 1,3-1,4 кг/м3, то плотностьвоздуха, содержащего воду и лед внутри стенок смерча, может составлять > 50 кг/м3.
/>
Если воронка смерчаобладает массивными стенками, то их вращение должно приводить к расширениюворонки и понижению давления воздуха внутри нее из-за действия центробежныхсил. Расширение воронки происходит до тех пор, пока перепад давления снаружи ивнутри не уравновесит действия центробежных сил. Внутри воронки смерча давлениерезко понижено. Это обусловливает «взрывы изнутри» запертых домов с закрытымиокнами, высасывание воды из колодцев, песка, снега и другого материала.Кактолько скорость снежинок, песчинок или других частиц достигает критическогозначения, они будут выброшены через стенку наружу и могут образовать вокругсмерча своеобразный футляр или чехол. Характерной особенностью этогофутляра-чехла является то, что расстояние от него до стенки смерча по всейвысоте примерно одинаково: оно определяется скоростью, которая у всех частиц содинаковой плотностью оказывается одинаковой. Важный частный случай, когдаплотность тела, попавшего в смерч, близка к плотности стенки воронки. В этомслучае равновесная скорость для тела совпадает со скоростью стенки. Если телопопадает на внутреннюю поверхность стенки, то на него действует воздушныйвихрь, вращающийся внутри воронки, скорость тела возрастает и станет большеравновесной. Тело сместится к внешней поверхности стенки. Здесь под действиемтрения о внешний воздух тело затормозится, скорость станет меньше равновесной,и тело вновь сместится к внутренней поверхности стенки. Поэтому тела сплотностью стенки оказываются устойчивыми внутри стенок. Таким образом внешнийи внутренний поверхностные слои оказываются в совершенно необычных условиях,при которых на них непрерывно действуют силы, стремящиеся убрать их споверхности и «заглубить» внутрь стенки, т.е. силы, которые по своимсвойствам напоминают силы поверхностного натяжения. Эти силы придают стенкамсмерча повышенную устойчивость к возмущениям, делают их однородными поплотности, гладкими, четко ограниченными.
Смерчи характеризуются:
1. большойскоростью вращения (от 50-100 до 300 м/с);
2. высотастолба (трубы, тромба)-300-3000м, что соответствует нижней границе кучевых икучево-дождевых облаков, благодаря которым образуются смерчи;
3. диаметрсмерча у земли составляет 0.001-2 км;
4. диаметрсмерча у облака – 1-2 км;
5. длинапути — от нескольких метров до нескольких сотен километров;
6. средняяскорость движения торнадо у земной поверхности — 50-60 км/час;
7. ширинасмерча составляет 50-500 м;
8. ширинапути разрушения – от нескольких метров до 2-3 километров (иногда до 500 км);
9. линейнаяскорость стенок смерча от 20-30 м/с до 100-300 м/с;
10. толщинастенок смерча -3 м;
11. пиковаямощность за 100с -30 ГВт;
12. давлениевнутри смерча
13. скоростьперемещения от 0 до 150 км/ч;
14. максимальнаямасса поднятых предметов — 300 т;
15. длительностьсуществования смерча – от 1-10 мин до 5 час;
16. площадьразрушения – от 10-100 м2 до 400 км2.
Интересные факты:
1. вероятностьпрохождения смерча большой интенсивности через определенный пункт равна 1:1000или 1:10000 (даже в местах подверженных частому образованию смерчей), то есть 1раз в 1000-10000 лет;
2. абсолютноебольшинство смерчей вращаются против часовой стрелки в северном полушарии и почасовой в южном;
3. впустынях смерчи более мощные и частые. Некоторые из них могут быть 1 км и более в диаметре. На территориях с зеленой растительностью смерчи более редки, слабее и имеютменьший срок жизни. Водяные смерчи возникают при прохождении их над водой. Ониобычно коротко живущие и маловысотные, но указывают на хорошие термическиеусловия, скорость ветра может превышать 200 км/ч и могут быть ипрозрачными, т.е. обнаружить их можно по необычным волнам на поверхности воды;
4. Встранах умеренного климатического пояса смерчи над сушей наблюдаются в десяткираз реже, а в высоких широтах они совсем редки;
5. вприсутствии торнадо возникают электромагнитные поля очень высокойнапряжённости, видимый свет и шаровые молнии. Торнадо может стать причинойсплавления друг с другом физических объектов. Тогда материя действительно становитсяспособной проникать сквозь другую материю (две сгоревших и обуглившихсядеревянных доски слились друг с другом в торнадо, несмотря на то, что онираскрашивались при малейшем прикосновении; галька проходила через стекло и неразбивала его; соломинки проходили через окно и застревали в окне, не разбивего).
Смерч угасает, когдапрекращается подпитка его теплым воздухом или он переходит на территорию, гдеблокируется его прогресс. Смерч в горах движется вверх и только на прогреваемыхсклонах. Термический поток, питаемый смерчом двигаясь по ветру, будетнаходиться левее смерча в северном полушарии и правее в южном.
Определить точно местозарождения торнадо или морского смерча на местности не представляетсявозможным. Лишь после их появления удается проследить их путь с помощьюметеорологических радиолокаторов. География морских смерчей на открытыхакваториях Мирового океана почти не изучена.
Интенсивность, размерыи длину пути смерча определяют обычно косвенно, по причиненному им ущербу. Впоследние годы появилась возможность для непосредственных измеренийхарактеристик смерча благодаря внедрению в метеорологию таких средств, как радиолокация,фотограмметрия и др. Но тем не менее до сего времени основным источникомсведений о смерче по-прежнему являются результаты причиненных им разрушений.Даже при помощи самых современных средств определить его физические особенностиможно только грубо.
Интенсивность торнадооценивают по шкале Фуджита — Персона, названной так по имени ученых,исследовавших это явление. По этой шкале интенсивность смерчей оценивается потрем показателям: силе (скорости ветра) F,длинеL иширине траектории W.(См. табл. 1)
Представление охарактере и размере повреждений и разрушений, причиняемых торнадо, могут датьтакже отдельные выдержки из международной классификации. Например, F0— частично повреждаются дымовые трубы и телеантенны, ломаются верхушки деревьеви кустарники, F2— срываются крыши с домов, с корнем вырываются большие деревья, на шоссеподнимаются в воздух и переносятся на значительные расстояния автомашины.
Таблица 1
Интенсивность торнадопо 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 17.8-32.6 142.5 >507 >5000 Разрушения невообразимые
Где F-скоростьветра, L-длина и W-ширинатраектории движения.
В Америке существуетсистема измерения силы торнадо по шкале Ф:
Ф0 — простейшие смерчи,которые мы можем видеть в ветреные дни, завихрения листьев и снега, и обычно неприводят к каким либо ощутимым последствиям.
Ф1 — такой смерч можетперевернуть урну, обломить ветку, сломать антенну.
Ф2 — смерчи соскоростью 100-200км/ч приносят умеренные разрушения, могут переносить большиескопления всякого мусора.
Ф3 — смерчи соскоростью 200-300км/ч приносят уже очень ощутимые разрушения. Обычная доска,вылетев из смерча такой силы, способна продырявить машину насквозь.
Ф4 — смерчи соскоростью 300-400 км/ч являются предпоследней ступенью. Эти смертельноопасныесмерчи могут переносить по воздуху легковые, и иногда грузовые автомобили.
Ф5 — самыеразрушительные смерчи в мире. Их скорость превышает 500км/ч. Такие смерчи могутне только порвать вдребезги дом, но запросто поднимут в воздух тяжеленный,несколькотонный вагон поезда, а уж автомобили для него тем более не проблема.
Уменьшить отрицательныепоследствия рассматриваемого природного процесса можно, во-первых, в районахпериодически повторяющихся катастроф — постройкой зданий и сооружений,выдерживающих соответствующие движения воздушных масс, а во-вторых,заблаговременным предупреждением о грозящей катастрофе.
Смерчи в России
Сопоставляя описаниясмерчей (торнадо) прошлого и нынешнего столетий в России и других странах,можно видеть, что они развиваются и живут по одинаковым законам, но эти законыдо конца не выяснены и поведение смерча кажется непредсказуемым. Каждый год вовсем мире от смерчей погибают около 400 человек.
В жаркую погоду могутпоявиться и в средней полосе РФ. В Восточной Европе к областям повышеннойсмерчевой деятельности относятся Центрально-Черноземный район, Прибалтику иБелоруссию, в Сибири смерчи распространены до низовьев Оби. Отдельные смерчибыли зарегистрированы на территории от Соловецких островов до Сочи; так жесмерчи отмечались вблизи побережий Азовского, Черного и Балтийского морей, озерИссык-Куль, Севана и в глубине континента.
Первое упоминание осмерче в России относится к 1406 году. Троицкая летопись сообщает, что под НижнимНовгородом «вихорь страшен зело» поднял в воздух упряжку вместе слошадью и человеком и унёс так, что они стали «невидимы бысть». Наследующий день телегу и мёртвую лошадь нашли висящими на дереве по другуюсторону Волги, а человек пропал без вести...
Над восточной частьюМосквы 29 июня 1904 г. пронесся сильнейший вихрь. Его путь лежал неподалеку оттрех московских обсерваторий: Университетской — в западной части города,Межевого института — в восточной и Сельскохозяйственной академии — всеверо-западной, поэтому ценный материал зафиксировали самописцы этихобсерваторий. Надвигался циклон с Юго-Юго-Востокана Северо-Северо-Запад. Около 17 ч, во время прохождения смерча через Москву,город находился на северо-восточном фланге циклона. В последующие дни циклонушел в Финский залив, где вызвал бури на Балтике. Фронт смещался к северу соскоростью 32-35 км/ч. Образование московского смерча произошло перед теплымфронтом, где при участии тропического воздуха всегда создается угрозавозникновения сильнейших гроз и шквалов. Втот день была отмечена сильная грозовая деятельность в четырех районахМосковской области: в Серпуховском, Подольском, Московском и Дмитровском, почтина протяжении 200 км. Грозы с градом и бурей наблюдались в Калужской, Тульскойи Ярославской областях. Начиная с Серпуховского района, буря превратилась вураган. Ураган усилился в Подольском районе, где пострадало 48 селений иимелись жертвы.
Самые же страшныеопустошения принес смерч, возникший к юго-востоку от Москвы в районе деревниБеседы. Ширина грозовой области в южной части Московского района определена в 15 км; здесь буря двигалась с юга на север, а смерч возник в восточной (правой) стороне грозовойполосы.Смерчна своем пути произвел огромные разрушения. Были уничтожены деревни Рязанцево,Капотня, Чагино; далее ураган налетел на Люблинскую рощу, вырвал с корнем исломал до 7 га леса, затем разрушил деревни Грайвороново, Карачарово иХохловку, вступил в восточную часть Москвы, уничтожил Анненгофскую рощу вЛефортово, посаженную еще при царице Анне Иоановне, сорвал крыши домов вЛефортово, прошел в Сокольники, где повалил вековой лес, направился вЛосиноостровскую, где уничтожил 120 га крупного леса, и распался в районеМытищ. Далее смерча не было, и отмечена только сильная буря. Длина пути смерча- около 40 км, ширина все время колебалась от 100 до 700 м. Повнешнему виду вихрь представлял собой столб, широкий внизу, постепенносужавшийся в виде конуса и вновь расширявшийся в облаках; в других местахиногда он принимал вид просто черного крутящегося столба. Многие очевидцыпринимали его за поднимающийся черный дым от пожара.Втех местах, где смерч проходил через Москва-реку, он захватывал столько воды,что обнажалось русло. Среди массы поваленных деревьев и общего хаоса местамиудалось обнаружить некоторую последовательность: так, вблизи Люблино лежали триправильно расположенные ряда берез: северный ветер повалил нижний ряд, над нимлег второй, сваленный восточным ветром, а верхний ряд упал при южном ветре.Следовательно, это признак вихревого движения. При прохождении смерча с юга насевер он захватил этот участок правой стороной, судя по смене ветра, и вращениеу него было циклональное, т.е. против часовой стрелки, если смотреть сверху.Вертикальная составляющая вихря была необычайно велика. Сорванные крыши зданийлетели в воздухе, как клочья бумаги. Были даже разрушены каменные стены. ВКарачарово снесена половина колокольни. Вихрь сопровождался страшным гулом; егоразрушительная работа продолжалась от 30 с до 1-2мин.Тресквалившихся деревьев заглушался ревом вихря. В некоторых местах завихренныедвижения воздуха отчетливо видны по характеру бурелома, но в большинствеслучаев сваленные деревья даже на небольших пространствах лежали вовсевозможных направлениях.Похарактеру разрушений можно отметить существование двух воронок, одна из которыхдвигалась в направлении Люблино — Рогожская застава — Лефортово — Сокольники — Лосиноостровская-Мытищи, а вторая — Беседы — Грайвороново — Карачарово — Измайлово — Черкизово. Ширина пути обеих воронок была от ста до тысячи метров,но границы путей были четкими. Строения на расстоянии нескольких десятковметров от границ пути оставались нетронутыми. Когда надвигалась воронка,становилось совершенно темно. Темноте сопутствовал страшный шум, рев и свист.Зафиксированы электрические явления необыкновенной интенсивности. Из-за частыхразрядов молний погибло 2 человека, несколько получили ожоги, возникали пожары.В Сокольниках наблюдалась шаровая молния. Дождь и град также имелинеобыкновенную интенсивность. Градины с куриное яйцо отмечались неоднократно.Отдельные градины имели форму звезды и весили 400-600 грамм. Количество жертв превышало сто человек, раненых насчитали 233.
Смерч, пронесшийся надГорьким в 1974 г. нанес большой ущерб городскому хозяйству. Судя по характеру имасштабам повреждений, его интенсивность составила 2—3 балла по шкале Фуджита —Персона.
В 1958 нанес уронростовскому кремлю, в 1985 на одном из аэродромов Дальнего Востока смерчуничтожил 17 вертолетов.
Во второй половине дня9 июня 1984 года через Московскую, Калининскую, Ярославскую, Ивановскую иКостромскую области прошли смерчи чудовищной силы. Наиболее мощный смерчнаблюдался 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 сталабыстро расширяться и всасывать в себя предметы. Нижний конец её приподнимался ивновь опускался. Было хорошо видно, что «хобот» стремительновращается, выбрасывая на высоте втянутые в него предметы. Слышался сильныйсвист и гул, словно от реактивного самолета. Воронка внутри светилась, и всеэто напоминало кипящий котёл. Облако, из которого опустился смерч, быстроперемещалось на север. В полосе шириной около 500 метров смерч сравнивал с землей дома, ломал и вырывал деревья, столбы, линии электропередач,сносил с рельсов вагоны. Приподнимались, многократно перевертывались иотбрасывались в сторону автомобили, автобусы, троллейбусы. Падали вывороченныес корнем ели, ломались сосны и березы, рушились дома. Бак водонапорной башнивесом 50 тонн был отброшен на 200 метров в сторону. За одно мгновение смерч превратил всё в сплошное месиво, оставив после себя трупы людей и вырванные скорнем деревья. Спаслись только те жители Иванова, кто укрылся в погребах,каменных домов. Смерч начисто стёр с лица земли деревни Беляницы и Говядово.Только в городской больнице №7 были прооперированны 97 человек, еще 166 оказанапервая помощь. Общее количество жертв было огромным, а точное число погибших ипо сей день неизвестно.
Бывает, что смерчвтягивает в себя огромное количество воды, которая при распаде его колоннывыливается на землю единым потоком. 21 августа 1985 года близ Сочи водянымвалом, пронёсшимся по речке Хобза, в море было смыто около 40 автомобилей имножество палаток с находившимися в них людьми. Накануне в этом районе почтисутки непрерывно шёл дождь, но заметного подъема уровня воды в реке ненаблюдалось. Оказалось, что с моря на сушу вышел смерч. Вся содержащаяся в нёмвода — несколько миллионов кубометров — пролилась в верховьях Хобзы.Образовался водяной вал высотой 5,5 метра и шириной около 150 метров, который понёсся к морю, сметая всё на своём пути.
Что же делать, еслисмерч застанет врасплох? Лучше всего укрыться в подвале. Если есть время, нужнозакрыть двери, вентиляцию, слуховые окна. Свет и газ во избежание пожаравключать не рекомендуется. Бежать от смерча невозможно, но на автомобиле можноот 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-топрикрыться сверху (лезть под автомобиль не рекомендуется). Ни в коем случаенельзя привязывать себя к каким-то предметам, сцена спасения двух учёных,привязавших себя к трубам в фильме режиссёра Яна де Монта «Смерч»,является полностью вымышленной.
1.2Антропоэкологическая характеристика ураганов и бурь на территории России
Слова«ураган» и «тайфун» на языках аборигенов острововКарибского моря, Центральной Америки и жителей Юго-Восточной Азии означают«сильный ветер»; другое название урагана — «циклон» имеетгреческое происхождение и означает «кольцо змеи» — этимподчеркивается круговое вращение воздуха в циклоне.
Тайфуны и ураганы — тропические циклоны (На восточном побережье Азии и островах Тихого океана ихназывают тайфунами, в Северной Америке – ураганами). Сильные ветры со скоростьюдо 90-110 м/с возникающие над теплыми водами Мирового океана в его тропическойзоне. Ураганы сопровождают катастрофические дожди, наводнения на суше иштормовые волнения в океане. В поперечнике достигает 300-1000 метров. В самом центре, где господствуют нисходящие воздушные потоки, располагается «глаз бури»- место почти без облаков и ветра. Но не стоит обольщаться – у границ «глаза»дожди и ветер обрушиваются с удесятеренной силой.
Наиболее важнымусловием для зарождения урагана является наличие обширной водной глади, котораяизо дня в день в течение длительного времени интенсивно нагревается солнцем. Сточки зрения физики, ураган — это вихревой поток. В природе вихри возникают вомножестве и практически постоянно, особенно там, где скорость потока быстроменяется в направлении, перпендикулярном потоку. Вихревые движения характерныдля атмосферы Земли. Однако далеко не все вихри «делают погоду».Погода на земном шаре в значительной степени зависит от присутствия гигантскихатмосферных вихрей-циклонов и антициклонов, задающих ветровой режим в данномрайоне 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 Северномполушарии она направлена против часовой стрелки, в Южном — по часовой. Вразвивающихся циклонах (то есть таких, у которых давление в центре продолжаетпадать) наблюдаются восходящие потоки. При этом образуется мощная облачность, ивыпадают осадки.
Направление вращенияциклонов в различных полушариях объясняется закручивающим действием силыКориолиса, связанной с суточным вращением Земли.
Отклоняющее действиеэтой силы в нашем полушарии, например, заставляет реки подмывать свои правыеберега. Воздушный поток не удерживается берегом, и поэтому при своем движении кцентру он будет отклоняться вправо, если смотреть в сторону центра, то естьпротив часовой стрелки при взгляде сверху.
Интересно, что возлесамого экватора в полосе широт менее 5 градусов по обе стороны от него мощныевихри не образуются. Этот факт объясняется тем, что на экваторе горизонтальнаясоставляющая силы Кориолиса равна нулю.
Возникновение урагананачинается с конденсации значительных масс водяного пара. При этом выделяетсяогромное количество тепла, что усиливает восходящие потоки. Когда этопроисходит над морской поверхностью тропических морей, вода в которых теплее 26градусов по Цельсию, возникает турбулентность. Циклоны, перерастающие в ураганыв нашем полушарии, возникают в экваториальной зоне между 5-м и 25-м градусамисеверной широты.
Действующие у экваторасилы Кориолиса закручивают воздушные потоки в спирали. Известно 7 главных зонвозникновения ураганов. Пять из них расположены в Северном полушарии. Ураганы –в основном метеорологические явления, но, учитывая то, как сильно они влияют наземную поверхность, эти проблемы можно рассматривать и как геологическиеявления.
В северной Атлантикесезон ураганов длится с 1 июня по 30 ноября.
В 1802 г. английский адмирал Бофорт (Beaufort)предложил оценивать скорость (а, следовательно, и силу) ветра в баллах, длячего им была предложена двенадцатибалльная шкала. (См. табл. 2)
Таблица2
Краткаяхарактеристика результатов действия ветра различной интенсивности и его оценкав 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
Однаконе так уж редко встречающиеся катастрофические перемещения воздушных масссущественно превышают скорости, отмечаемые даже при двенадцатибалльных ураганах(в атлантических ураганах нередки скорости, превышающие 240 км/ч, а в отдельных случаях они достигали значений 644 км/ч; в смерчах скорость ветра может превысить звуковую, т.е. 1200 км/ч).
Средиураганов особо выделяются тропические, представляющие собой гигантскиеатмосферные вихри (циклоны) с убывающим к центру атмосферным давлением (такназываемый глаз циклона) и циркуляцией воздуха вокруг него по часовой стрелке вЮжном полушарии и против — в Северном. Их средняя ширина составляет несколькосотен километров, а высота обычно колеблется от 6 до 15 км. В центре («глаза циклона» или «в воронке») почти нет облаков и ветра, а наиболее сильные ветрыфиксируются по его краю.
Молэн,проникший на самолете в центр урагана, так пишет о нем: «У него нет отчетливыхграниц, это масса со смутными очертаниями в два раза выше Эвереста, с кратеромв центре… Это мир неистовых сил, мир неотвратимой гибели, мир с энергией,равной энергии трех атомных бомб в секунду» (1967).
Установленасвязь средней продолжительности ураганов с местом их зарождения. Длязародившихся в Атлантическом океане она составляет 9-12 дней; для зародившихсяв Африке и в районе островов /Зеленого мыса 3-4 недели. Скоростьпоступательного движения ураганов – до 400 км/ч.
Вначальной стадии развития намечается спиральное вращение дождевых облаков безих замкнутого кольца. При этом скорость ветра меньше 12 баллов. В зрелую стадиюпоявляется «глаз урагана», а все его тело, сжимаясь, приобретает форму почтикруглой спирали. В конечную стадию скорость движения урагана ослабевает, аоблака, ранее образовывавшие спираль, распадаясь, располагаются неправильно, вформе отдельных куч.
Привсем разнообразии путей движения тропических ураганов они в своем большинствеподчиняются планетарным закономерностям. Чаще всего атлантические ураганызарождаются в западной части Сахары и доходят до Северной Америки, редко затемдостигая Европы и крайне редко — России. Тропические циклоны Тихого океана чащевсего зарождаются над Тихим океаном в районе острова Гуам и обычно достигаютЯпонии, Кореи и Китая. На Дальний Восток России эти циклоны проникаютсравнительно редко и обычно ослабленные.
Тропическиециклоны чаще всего возникают: в районе Желтого моря, Филлипинских островов,Малых Антильских островов, островов Зеленого Мыса, к западу от Мексики, вКарибском море, в Мексиканском заливе, в Бенгальском заливе, в Аравийском море;к востоку от Гвинеи и северной Австралии до островов Самоа, между Мадагаскароми Маскаренскими островами, между северо-западным побережьем Австралии иКокосовыми островами (местное название – вили-вилли).
Всегона земном шаре за год возникает в среднем 80 тропических циклонов со штормовымии ураганными ветрами.
Внетропические циклоныпо своему строению близки к тропическим. Пути одних из них чаще всегоприурочены к субполярным и полярным широтам. Другие, зарождаясь в пустыняхАфрики или над Средиземным морем, проникают в Европу, доходя до Украины,Польши, Голландии и Англии.
Основное отличае такихциклонов от тропических в том, что в о внетропических циклонах происходитпостоянное возникновение, развитие, перемещение, а затем разрушение циклонов иантициклонов (циклоническая деятельность).
Энергияи разрушительная сила ураганов чрезвычайно велики. Подсчетыпоказали, что выделяемой ураганом за сутки энергии хватило бы для снабженияэлектроэнергией США в течение полугода. А тепло, выделяемое большим ураганом,равно теплу, связанному со сгоранием 2-3 млн. т угля.
Внетропическиеураганы обычно обладают меньшей разрушительной силой. Однако в 1968 г. в Индии и Пакистане таким ураганом было разрушено 7500 деревень с населением свыше миллионачеловек. В этом же году разрушительные ураганы обрушились на Приморский крайРоссии, Калининградскую область, Финский залив и Ленинград.
Огромнуюопасность представляют сопровождающие ураганы ливни и грозы. Так, на Тайване задвое суток ливня, сопровождавшего ураган 1963 г., выпало 160 см осадков. Сильнейшие наводнения от урагана Диана средней силы (1955) причинили США ущерб вмиллионы долларов.
Частоураганы сопровождают своеобразные электрические явления — многочисленныешаровые молнии. Еще более многочисленные «обычные молнии» иногда описываютсятак: «Казалось, что масса огненных паров соприкасается с домами и извергает наземлю горящее пламя» (Дове, 1869). Естественно, что такие явления вызывают ичеловеческие жертвы, и пожары.
Предотвратитьураганы человечество пока не в силах. Нет и способов использовать громаднуюэнергию ураганов. Но есть возможность следить за их зарождением и продвижениемиз космоса. Это позволяет заранее оповещать население о приближении ураганов.Частая повторяемость путей их движения делает возможным в пределах такихучастков возводить сооружения, наиболее устойчивые к этому явлению природы.(См. приложение 1).
Бури.Буря — это ливень, сопровождающийся сильным ветром шквального характера, чтоможет легко вызвать паводок в реке, наводнение или сель. Буре частопредшествует гроза, сильные электрические разряды молнии. Зачастую приближениемолнии предваряется металлическим звуком, свечением на острых поверхностях ипредметах с металлическими краями, волосы на голове встают «дыбом».Эти стихийные бедствия повсеместно отмечаются на земном шаре и характеризуютсябольшим разнообразием. Часть из них отличается одновременным развитиемвихревого и поступательного движения (вихревые бури). Для других характернотолько движение воздуха в форме потока (потоковые бури).
Средивихревых бурь часто выделяются пыльные, которые можно рассматривать какогромные воздушные реки шириной до 500 км и с обычной скоростью перемещения воздушного потока около 60 км/ч. Как правило, такой поток переносит пыль имелкообломочный материал из засушливых областей в полузасушливые и влажные. Навысоте нескольких десятков сантиметров перемещаются щебень и грубый песок; довысоты 2 м летит тонкий песок, а выше (до 1,5 км) — темное, плотное облако тонкой пыли. В зависимости от состава наиболее часто переносимыхчастиц различают черные бури, характерные для юга европейской части России(переносится чернозем); желтые, обычные для Средней Азии (переносятсяжелто-бурые супеси и суглинки); красные (суглинки, окрашенные оксидами железа);белые, имеющие место среди обширных солончаков (переносится соль). Последние,чаще всего наблюдаемые в районе погибающего озера Арал, вызывают засолениесопредельных земель на больших территориях. Длительность пыльных бурь — отнескольких часов до 7- 10 суток. Скорость ветра обычно не превышает 40 м/с.
Пыльныебури практически не представляют непосредственной опасности для жизни людей, нонаносят громадный материальный ущерб. За последние 30-40 лет мощностьгумусового (плодородного) слоя российских черноземов уменьшилась на 10-15 см, при этом содержание гумуса в почвах уменьшилось на 1/3. Такое снижение естественногоплодородия почв соответствует недобору зерна в среднем по 10 ц с гектара.Значительная, а часто основная роль в этом явлении принадлежит пыльным бурям.Так, в результате целинной эпопеи было «сдуто» как минимум 10 млн га пашни,часто превращенной после пыльных бурь в развеиваемые пески.
Наводораздельных участках (элювиальные и трансэлювиальные ландшафты), где пыльныебури обладают небольшой скоростью, но повторяются довольно часто, выдуваютсятолько наиболее легкие частицы почв. Те же из них, которые сорбировали тяжелыеметаллы, остаются. За счет этого происходит резкое обогащение верхнегогоризонта почв тяжелыми металлами до концентраций, вредных для организмов.
Методыборьбы с пыльными бурями довольно просты:
1. нельзяраспахивать как одно поле огромные территории (в период освоения в СССРцелинных земель было распахано свыше 42 млн га);
2. необходимособлюдать севообороты с травосеянием;
3. необходимопроводить лесомелиоративные работы.
Своеобразнойразновидностью вихревых бурь являются шквальные со следующими характернымипризнаками: почти внезапное образование, малая продолжительность, частозначительная разрушительная сила. Отмечаются они на море и на суше,сопровождаются грозой, ливнями, градом. Примером этого явления может служитьшквальная буря в Подмосковье в 1937 г., когда скорость ветра достигала 35 м/с.С корнем вырывались громадные деревья, срывались крыши, выдавливались окна,температура понизилась на 12°С. Разрушения прослеживались более чем на 100 км.
Употоковых бурь отсутствует вихревое тело, поэтому движение воздуха имеет видпотока. Среди них наиболее распространены бури, движущиеся по склонам сверхувниз (их часто называют стоковыми). Классическим примером потоковой бури служиттак называемая Новороссийская бора. Поступающий с севера холодный воздух,перевалив через западное окончание Кавказского хребта, скатывается к Цемесскойбухте Черного моря и обрушивается на Новороссийск. При этом температура занесколько часов может понизиться более чем на 20°С. Брызги морской воды,срываемые ветром, порывы которого превышают 60 м/с, замерзают на портовых игородских строениях и на судах, не успевших выйти из бухты. Толщинаобразующегося льда в отдельных случаях превышает 4 м. Из-за обледенения корабли опрокидываются. В 1848 г. была практически уничтожена черноморскаяэскадра (уцелели только флагманский фрегат «Мидия» и шхуна «Смелый», остальныебыли выброшены на берег или же, обледенев, утонули вместе с командами). Окна идвери многих зданий выдавливаются, громадные деревья, телеграфные столбы икрыши ряда домов срываются ветром, переворачиваются железнодорожные вагоны.Новороссийской боре аналогичны Антарктическая, Новоземельская, Балхашская.
Предсказатьместо развития шквальных бурь пока практически невозможно, а следовательно,невозможно и принимать специальные предупреждающие меры безопасности.
Вотличие от шквальных потоковые бури типа Новороссийской боры постоянноразвиваются в одних и тех же местах, поэтому поступающие предупрежденияпозволяют судам покинуть бухты до начала бури, а людям принять все меря дляуменьшения разрушительных последствий боры.
Чтобы избежать рискабыть пораженными бурей или ураганом, надо вести себя следующим образом:
— отключить телевизор идругие электрические приборы; — не стоять перед открытым окном, не держать вруках металлических предметов; — закрыть окна и двери, потому что поток воздуха- хороший проводник электрического тока;- помнить, что середина комнаты — самоенадежное место;- находясь вне помещения, никогда не бежать, остановитьавтомашину; — не укрываться под деревьями, особенно под дубами и лиственницами;- переместиться из возвышенной местности в низину; — держаться подальше отметаллоконструкций, труб и водных поверхностей.
При приближении смерчанеобходимо:
— закрыть двери и окна,избегать находиться на последнем этаже, выключить газ и электроэнергию,укрыться в подвале;
— если дом находился вэпицентре смерча лишь несколько минут, прежде чем возвратиться туда, осмотритестроение и выполните возможные ремонтные работы;
— ураганы нередкосопровождаются грозой, поэтому избегайте укрываться под отдельно стоящимидеревьями; не подходите близко к опорам линий электропередач и т.п. во избежаниепоражения молнией.
Несколько полезныхнаблюдений для тех, кто попал в грозу:
— ветер не даетправильного представления о направлении движения грозы, грозы часто идут противветра;
— расстояние до грозыможно определить по времени между вспышкой молнии и раскатом грома (1с — расстояние 300-400 м, 2с — 600-800 м, 3с — 1000 м);
— непосредственно передначалом грозы обычно наступает безветрие или ветер меняет направление;
— мокрая одежда и телоповышает опасность поражения молнией;
— предпочтительно влесу укрываться среди невысоких деревьев, в горах в 3-8 метрах от высокого «пальца» 10-15 метров, на открытой местности — в сухой ямке, канаве;
— песчаная и каменистаяпочва безопаснее глинистой;
— признаками повышеннойопасности являются: шевеление волос, жужжание металлических предметов, разрядына острых концах снаряжения.
В грозу запрещено:
— укрываться возлеодиноких деревьев;
— не рекомендуется придвижении прислоняться к скалам и отвесным стенам;
— останавливаться наопушке леса;
— идти иостанавливаться возле водоемов;
— прятаться подскальным навесом;
— передвигаться плотнойгруппой;
— хранить металлическиепредметы в палатке.
Современные методыпрогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредитьнаселение города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане, аслужба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке итребуемых действиях в сложившихся условиях. Наиболее надежной защитой населенияот ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежищ,подземных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в прибрежных районахнеобходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбиратьзащитные укрытия на возвышенных участках местности.
1.3 Классификацияоползней 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 твердогоматериала и резким подъемом уровня. Начало движения таких потоков обычнопровоцируется либо продолжительными дождями (ливнями), либо таянием снегов иледников. Масса перемещающегося грязекаменного потока может измерятьсямиллионами 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 обычнодвижется в 5-7 раз быстрее нижней, поэтому за непродолжительное время в нижнихчастях скапливается громадное количество материала, движущегося со скоростью0,5-5,0 м/с. В составе грязекаменного потока можно встретить валуны до 3,5 м в диаметре. Сель — это горный поток, состоящий из смеси воды и рыхлообломочной породы.Плотность селевых потоков колеблется от 1100 до 2500 кг/м3(плотность горной породы в среднем 2700 кг/м3).
Под действием различныхвидов выветривания на склонах и на дне ущелий накапливается большое количестворыхлообломочного материала. При интенсивных ливнях вся эта масса пропитываетсяводой и приходит в неустойчивое состояние. При дальнейшем насыщении водой онаначинает сползать вниз, в ущелья и ложбины. При достаточном уклоне ущелья илиложбины смесь из грязи, воды и камня с ревом устремляется вниз, по путизахватывая все новые порции щебня, грязи, валунов, размывая дно и борта ущелья,по которому движется селевой поток, и тем самым еще более увеличивая свойобъем. Если на пути этого «ревущего зверя» попадается какое-либо сооружение,неспособное противостоять его чудовищному напору, оно прекращает своесуществование в течение нескольких минут. Дойдя до выхода из ущелья или выйдяна пологое место, сель как бы распластывается по равнине, быстро теряя скоростьи ударную мощь и заваливая прилегающую равнину слоем грязи, песка, камней. Взависимости от размера селя мощность отложений может колебаться от десятковсантиметров до нескольких метров.
Селевые потоки, притомнеобычайно большой силы, могут также образовываться при прорыве моренныхзапрудных ледниковых озер. В этом случае бурный поток воды по мере продвижениявниз по ущелью насыщается рыхлообломочным материалом и превращается в сель.
Cелевымипотоками могут быть вызваны серьезные разрушения (Новороссийск,Ереван,Алма-Ата…). Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и вовнезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории нашейстраны. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них болееполовины приходится на Среднюю Азию и Казахстан. В 1968 г. на Тянь-Шане селевой поток за считанные минуты полностью уничтожил поселок и горное озероИссык, расположенные вблизи Алма-Аты.
В горных и предгорныхрайонах защита от селей относится к числу важнейших проблем. Обычно для этогостроят плотины. Так, на реке Алмаатинке, по которой сели неоднократнопередвигались к одноименному городу, в 1967 г. была возведена высокая плотина, уже через несколько лет спасшая город от чрезвычайно большого селевого потока. Вдругих случаях по протяженным балкам — потенциальным местам схода селевыхпотоков — создают целую серию небольших плотин. Однако такие плотины не смогутудержать большой селевой поток. Ранее же скопившийся выше плотины материалможет только усилить интенсивность последующих разрушений. Следовательно,многочисленные, но небольшие плотины можно строить только там, где не ожидаетсясхода больших грязекаменных потоков. Ни одна ландшафтная область нашей планетыне поддавалась освоению с таким трудом, с такими громадными материальнымизатратами, как горные территории.
Виды селей:
Водно-каменный сель — такой поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал. Формируетсяв основном в зоне плотных пород.
Водно-песчаный — такой поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает восновном в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней,смывающий огромное количество мелкозема.
Грязевой сельблизок к водно-пылеватому. Формируется в районах распространения породпреимущественно глинистого состава.
Грязекаменный сельхарактеризуется значительным содержанием в твердой фазе глинистых и пылеватыхчастиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока.
Водно-снежно-каменныйсель — переходная стадия между собственно селью, в которой транспортирующей средойявляется вода, и снежной лавиной.
Вулканогенные сели — «лахары» образуются при извержении вулканов.
Распространенысели преимущественно в горах. Многим горным районам свойственно преобладаниетого или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы: в Карпатахчаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшоймощности, на Северном Кавказе — грязекаменные, в Средней Азии — грязевыепотоки. Чем выше горы, тем разрушительнее сели. Но ставить в абсолютнуюзависимость высоту рельефа и силу селевых потоков не следует. Восточный Памир,Альтиплано в Боливии — плоскогорья высотой 4—5 тыс. м — далеко не поражают насразмахом селевой деятельности. В первую очередь важна контрастность,изрезанность рельефа, крутизна склонов. Очень важную роль играет количество иинтенсивность осадков. Какие бы нагромождения рыхлообломочной массы нескопились на склонах и днищах ущелий, селевой поток никогда не сформируется безводы. Не последнюю роль играет наличие и густота травяного покрова и леса(пожалуй самого надежного защитника от селей). Но при наличии благоприятныхусловий селевые явления в горах встречаются всюду. Большие Гималаи, ЗападныйКунь-Лунь, Гиндукуш, Каракорум — все они оспаривают друг у друга пальмупервенства в отношении гляциальных селей.
Натерритории 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 Европейскойчасти РФ, особенно Кавказа, хотя и уступают по величине и мощи среднеазиатскимселям, приносят бед не меньше, чем они, так как этот регион освоен лучше.Трагедии Геналдона и Кармадонского народного курорта (1903,2003) на Кавказеявляются печальным тому подтверждением. Саяны и Алтай постоянно порождаютселевые потоки. Если двигаться дальше на северо-восток, величина селей на такиххребтах, как Баргузинский, Яблоновый, Кодар, Черского и других горных системахВосточной Сибири значительно уменьшается, хотя по количеству и интенсивностиони даже превосходят сели горных стран, названных выше. Для Камчатки иКурильских островов характерны лахары, в облаках пара несущиеся вниз по склонувулканов.
Помере дальнейшего продвижения человека в горы сели представляют для него всебольшую угрозу. Более того, люди в результате неправильно организованнойхозяйственной деятельности иногда сами вызывают их к жизни. Примером этомумогут служить сели из отвалов горных выработок. Вред, причиненный и причиняемыйселевыми потоками, огромен. Ежегодный ущерб, приносимый селевыми потоками вСССР, очень значителен. Засыпанные грязью и камнями поля, сады, виноградники, порванныелинии связи, разрушенные участки дорог — далеко не полный перечень итоговработы грязекаменных потоков. Беспощадная, слепая сила крупного селяколоссальна. Вал из грязи и камней высотой в несколько метров может смести занесколько минут большой поселок.
Десяткитысяч людей в самых разных горных уголках нашей планеты стали жертвами селевыхпотоков. Среди катастрофических селей есть свои рекордсмены, оставившиенаиболее глубокий след в памяти человечества.
Натерритории РФ крупнейшим из наблюдавшихся селей был Жарсайский сель 7 июля 1963 г. (Заилийский Алатау). Объем выносов составил 5,8 млн. м3, максимальная мощностьотложений — 12,5 м. На пути своего следования грязекаменные валы полностью уничтожилиозеро Иссык площадью 0,8 км2. Озеро явилось своеобразным буфером,который погасил ударную мощь первых валов селевого потока, благодаря чему людиуспели уйти из пределов досягаемости селя, жертв не было.
ВРайоне Алма-Аты 7 июля 1921 г. в верховьях Малой Алматинки прошел сильный икороткий ливень, вызвавший мощный сель. Селевой поток прошел через весь городдвумя громадными грохочущими языками, сея на своем пути панику, смерть,разрушения. Очевидец этой катастрофы горный инженер В.В. Епанечников писал:«Рев воды, гул перекатываемых камней, треск разрушаемых зданий, грохотсдираемых железных крыш, огромные искры, вероятно, от сталкивающихся камней,еще издали предупреждали о приближении ее, и вот лавина, состоящая из воды,грязи, гальки, огромных валунов, стволов деревьев и обломков разрушенныхзданий, ринулась на город… По руслу Алматинки и улицам города плыли целыедома, и крики о помощи уносимых водой людей придавали особую жуткость картиневсеобщего разрушения».
МалаяАлматинка держала под угрозой селевых потоков столицу Казахстана до 1967 г., когда направленным взрывом в урочище Медео было поднято в воздух несколько миллионовкубических метров грунта, образовавших мощную насыпную плотину, которая сталанадежной преградой на пути селевых потоков. 15 июля 1973 г. в 18 часов 15 минут 15-метровый грязекаменный вал ударил о тело плотины. Плотина выдержалачудовищный напор миллионов кубических метров грязекаменной массы, но врезультате закупорки водоотводящих каналов в селехранилище начал резкоподниматься уровень воды. Возникла угроза поверхностного перелива и вследствиеэтого разрушения плотины. Если бы плотина была прорвана, катастрофа 1921 г. померкла бы в сравнении с тем, что произошло бы в этом случае. Невозможно представить, какиеразрушения принесла бы миллионному городу колоссальная грязекаменная лавина, ноблагодаря принятым мерам по укреплению земляного тела плотины угроза былаликвидирована.
ВКавказском регионе наиболее крупные сели сходят в верховьях рек (селевые потокиЗападного Приэльбрусья, верховьев рек Кубани и Терека и др). Эти районы вподавляющем большинстве еще не затронуты хозяйственной деятельностью, и селевыепотоки вреда здесь не причиняют. В более обжитой зоне селевые потоки не такбезобидны. В 1902 г. в ущелье реки Геналдон было полностью снесено крупнымселем несколько селений. 5—6 августа 1967 г. в верхнем течении Терека сошел так называемый Девдоракский сель. В течение часа были снесены всеберегоукрепительные сооружения, разрушен значительный участок Военно-Грузинскойдороги вместе со всеми мостами и коммуникациями, уничтожено головное здание ЭзминскойГЭС, пострадало село Верхний Ларе. Объем отложений крупнообломочного материалана протяжении 20 км по руслу Терека составил несколько миллионов кубическихметров.
Селевыекатастрофы, еще более страшные, чем в нашей стране, происходили за рубежом. В 1792 г. в результате извержения вулкана Унзен на острове Кюсю (Япония) образовался громадный лахар,унесший 10 тысяч жизней. На земном шаре существует много мест, где сели втечение сотен лет постоянно приносили неисчислимые бедствия людям. Это островЯва с его бушующими лахарами, Альпы, где даже небольшой сель превращается всерьезную угрозу жизни людей, гора Сан-Габриэль, чьи селевые потоки угрожают —Лос-Анджелесу.
Широкоизвестна Уаскаранская катастрофа 1970 г. (Перу). Толчком к началу этогостихийного бедствия послужило землетрясение, которое уже само по себепревратило в развалины не один десяток деревень и небольших городов. Врезультате землетрясения от вершины Уаскаран и ледника Хелмес откололся блокльда и горной породы общим объемом 8 млн. м3, которые рухнули надругой ледник, лежащий на 600 м ниже. Захватив 5 млн. м3 фирна сэтого ледника, вся масса ринулась вниз, попутно увлекая с собой миллионыкубических метров рыхлообломочных, моренных и прочих отложений. Общий объемпотока составил 43 млн. м3. Скорость движения фронта потокасоставляла в среднем 110 м/с. По свидетельству очевидцев высота вала была неменее 80 м. Сила этой лавины из камня, льда и грязи была настолько велика, чтоглыбы весом 3 т выбрасывались на 800 м. Через несколько минут вал высотой с20-этажный дом достиг города Юнгай, еще через 2—3 минуты на месте города былокоричневое месиво из грязи, льда, камня. Мощность отложений достигала 30 м. После этого поток прошел по руслу реки Рио-Санты, опустошив ее долину по обоим берегам. В этотдень погибло более 18 тысяч человек. С древности до нас дошли следы еще болееграндиозных селевых потоков. Пять тысяч лет назад со склонов вулкана Рейнир(Северная Америка) сошел селевой поток, получивший название Оцеола. Его объемсоставил 4 млрд м3, он покрыл 25-метровыми отложениями 170 км2.
Можноли вообще защищаться от селей? Можно и нужно. Человек не может позволить себетерпеливо наблюдать, как грязекаменные реки смешивают с землей плоды егодеятельности. История борьбы с селевыми потоками насчитывает не один век. ВАвстрии еще в XVII в. Начали сооружатьпротивоселевые плотины, некоторые из них и сейчас служат людям. С той порыпройден долгий и трудный путь. Во многих странах разработаны специальныепротивоселевые программы стоимостью в десятки миллионов рублей. Программазащиты Алма-Аты предусматривает затраты в 124 миллиона рублей, Тироля — 60миллионов долларов. Система селезащитных сооружений Лос-Анджелеса обошласьпочти 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 опасныхучастках. И хочется думать, что в будущем о катастрофических селях можно будетпрочитать только в книгах.
Оползни —проявлениегравитации на склонах. Оползни могут быть на всех склонах с крутизной 20° иболее и в любое время года. Они различаются не только скоростью смещения пород(медленные, средние и быстрые), но и своими масштабами. Скорость медленныхсмещений пород составляет несколько десятков сантиметров в год, средних — несколько метров в час или в сутки и быстрых — десятки километров в час иболее. Известно множество случаев, когда сползали дома и целые кварталы,исчезали дороги и «переезжали» с места на место горы. При оползнях вовлекаютсяв движение огромные массы горных пород, объём которых иногда достигаетнескольких 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 — оползневыйцирк. Тело оползня при движении часто разрушается, покрывается буграми ивпадинами. Оползни возникают не только в горах, но и на равнинах, особенно накрутых берегах рек, озёр, морей.
Из-за возможности ихвозникновения здание Московского государственного университета, например, небыло построено непосредственно над обрывом Воробьёвых гор — его пришлосьвозвести на расстоянии почти 1км от реки.
Большинство склонов наравнинах и в горах могут показаться совершенно неподвижными: об этомсвидетельствует покрывающая их густая растительность. Однако это не совсем так- верхние слои грунта на склонах, особенно имеющих крутизну более 10°, какправило, движутся, правда очень медленно — от 0,2 до 1см в год. Эффект этогодвижения весьма незначителен, но за длительное время может повлиять на обликрельефа, если не помешают иные процессы. Холмы и долины Центральной России илидальневосточные сопки приобрели свои плавные, мягкие очертания благодарясглаживающему влиянию крипа (от англ, creep— «ползти») — векового движения грунта по склонам.
Несколько иначе ведутсебя грунты на склонах в областях вечной мерзлоты. Оттаивая и насыщаясь водой втёплое время года, они начинают относительно быстро — от 3 до 10м в год —перемещаться в виде полужидкой массы и образуются так называемые сппывы. Особыйвид имеют развалы крупных глыб в областях вечной мерзлоты — курумы. Ониспускаются по склонам широкими — до 1км и более — «каменными реками», которыеимеют скорость 0,2 — 1,5м в год. Движению их также способствуют резкиеколебания температур и регулярное замерзание и оттаивание воды между глыбами,из-за чего камни поднимаются, опускаются и переворачиваются.
Оползни, образующиесяна естественных склонах и в откосах выемок принято подразделять на две группы.
1-я группа. Структурныеоползни (структура — однородные связные глинистые породы: глины, суглинки,глинистые мергели).
Основными причинамиобразования оползней являются:
— чрезмерная крутизнасклона (откоса);
— перегрузка верхнейчасти склона различными отвалами и инженерными сооружениями;
— нарушение целостностипород склона траншеями, нагорными канавами или оврагами;
— подрезка склона и егоподошвы;
— увлажнение подошвысклона.
Характерными местами(условиями) возникновения оползней могут быть:
— искусственныеземляные сооружения с крутыми откосами;
— в выемках,образующихся в однородных глинистых грунтах на водораздельных участкахвозвышенности;
— в глубоких разрезахдля открытой разработки месторождений полезных ископаемых;
— в насыпях, отсыпанныхтакими же породами при переувлажнении почвенно-растительного покрова иглинистых 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 причинамиобразования контактных оползней являются:
— чрезмерное крутоепадение слоев;
— перегрузка склонаотвалами или различными земляными сооружениями;
— нарушение целостностипород на склоне траншеями или нагорными канавами;
— подрезка склона;
— смачивание плоскостейнапластывания (контактов) подземными водами.
Характерными местами(условиями) возникновения оползней могут быть: естественные склонывозвышенностей и долин рек (на косогорах), откосы выемок, состоящих из слоистыхпород, у которых падение слоев направлено в сторону склона или по направлению квыемке.
Наиболее действеннойзащитой от оползней является их предупреждение. Из комплекса предупредительныхмероприятий следует отметить собирание и отведение поверхностных вод,искусственное преобразование рельефа (в зоне возможного отрыва земли уменьшаютнагрузку на склоны), фиксацию склона с помощью свай и строительства подпорныхстенок.
1.4Антропоэкологические районы, подвергающиеся воздействию землетрясений
ураган сель землетрясение наводнение
Помере того как накапливались знания о Земле, изменялись и представления людей опричинах, вызывающих её сотрясение.
Вовторой половине XIX столетия,оформилась в самостоятельную науку сейсмология (от греч. «сейсмос» —«колебание», «землетрясение» и «логос» — «учение»), предмет исследованиякоторой — землетрясения и связанные с ними явления. В XXв. сейсмологи доказали, что практически все сильные и 99 % слабых толчковотносятся к категории тектонических: они возникают при резком смещении горныхпород по разрывам. Сегодня специалисты умеют определять истинные причиныподземных толчков, а кроме того, пытаются предсказывать и даже бороться с этимгрозным явлением.
Изучатьземлетрясения и знать их особенности необходимо не только сейсмологам и жителямсейсмически опасных областей. Архитекторы, инженеры и строители при подготовкепроектов и строительстве здании должны учитывать такой критерий, каксейсмостойкость — способность конструкций противостоять сейсмическимвоздействиям. Однако строить везде железобетонные коробки, похожие на блиндажи,которые могут выдержать мощное землетрясение слишком дорого. Поэтому проектирование и строительствосейсмостойких сооружений проводят в соответствии с сейсмическим районированием:тех областях и районах Земли, где существует потенциальная опасность сильныхземлетрясений.
Надсоставлением карт сейсмического районирования работает целая армияспециалистов. Так называемые «полевые» сейсмологи изучают событие и егопоследствия (а значит, причины) непосредственно на месте, а «кабинетные» —расшифровывают записи приборов, которые улавливают колебания, происходящие нарасстоянии в несколько тысяч километров от станции.
Землетрясение — одно изсамых древних катастрофических явлений на Земле.
Землетрясение –колебание земной поверхности, вызванное природными и антропогенными факторами;это прохождение серии колебаний через породы Земли, которые представляют собойупругую среду, способную передавать колебания внутри себя и на поверхности. Врезультате деятельности человека могут возникать искусственно вызванные, илитехногенные, землетрясения. Их сила меняется от небольших колебаний грунта,связанных с движением транспорта, до заметных сотрясений, вызванных подземнымиядерными испытаниями, созданием водохранилищ и закачкой вод в глубокиегоризонты (закачивание зараженных радиоактивными отходами вод в специальныеглубокие скважины в штате Колорадо (США) вызвало более 700 небольшихземлетрясений). Несравненно чаще и гораздо сильнее землетрясения, вызванныеприродными факторами, прежде всего выделением тепла в недрах Земли. А ихнепосредственными причинами являются образование разрывных нарушений в земной коре,вулканизм, суммарное воздействие различных факторов. Оно возникает привнезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результатетектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры иверхней мантии. При этом происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород,иногда на многие десятки километров.
Область, где возникаетпроцесс разрушения, называется очагом, гипоцентром или гипоцентральнойобластью. Проекция очага или его области на земную поверхность называетсяэпицентром или эпицентральной областью. Если очагом является протяженный сбросвдоль вертикальной плоскости, то эпицентром будет длинная полоса; при наклоннойплоскости сброса эпицентральная область будет представлена широкой полосой.Диаметрально противоположное эпицентру место на земном шаре называютантицентром; расстояние от эпицентра до какой-либо точки на земной поверхности— эпицентральным. Для удаленных землетрясений оно измеряется вдоль дугибольшого круга, часто в градусах (1° = 111,1 км). Время возникновения землетрясения называют моментом землетрясения, или временем в очаге.
В зависимости отглубины очага землетрясения подразделяются на:
— нормальные – приглубине от 0 до 70 км;
— промежуточные – приглубине от 70 до 300 км;
— глубокофокусные – приглубине более 300 км.
Чувствительныесейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно из нихможет быть катастрофическим, а около ста — разрушительной силы. Участкиповерхности Земли, подверженные землетрясениям, распределены довольнонеравномерно: до 90% их приходится на кольцевой тихоокеанский пояс. В годпроисходит более 20 сильных землетрясений, вызывающих большие разрушения, изних в среднем одно — катастрофическое. За год регистрируется около миллионанебольших толчков. Обычно землетрясения повторяются в одних и тех же районах,но закономерности в их повторяемости установить не удается. По внешним проявлениямпоследствий землетрясений на поверхности Земли определяется их интенсивность,выражаемая в баллах.
Большинствоземлетрясений происходит на глубине до 70 км, такие землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят на глубине от 70 до 300 км, называют промежуточными, а глубже 300 км — глубокими. До сих пор не было зарегистрировано ниодного землетрясения глубже 720 км.
Свыше 75% энергии,выделенной при землетрясениях, принадлежит поверхностным и только 3% —глубоким. Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясениявозникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из нихсвязаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения смагнитудой более 5,5. Анализ распределения сильных землетрясений по земномушару показывает, что примерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти всеглубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг,глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясенийпроисходит также в Альпийско-Гималайском поясе. Так, очаги сильныхпромежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше.
Особенно много примеровсвязи поясов поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясенийнепосредственно с тектонической деятельностью существует в Тихоокеанскойобласти: поверхностные землетрясения обычно происходят между океаническимипрогибами и ближайшей материковой или островной горной цепью, промежуточныевозникают под островными горными цепями, очень же глубокие значительно удаленыот океанических впадин. Арктическо-Атлантический пояс возникновенияземлетрясений и пояс Индийского океана, как и ответвление Тихоокеанского поясак острову Пасхи, также совпадают с подводными горными цепями.
Распределениеземлетрясений по энергии, по географическим зонам, а также их связь состроением этих зон, т.е. вся эта совокупность характеристик, объединяются понятиемсейсмичность.
Пояса сейсмическойактивности делят всю поверхность земного шара на блоки, внутренние частикоторых можно считать асейсмическими. Тихоокеанский бассейн является одним изтаких блоков; остальные, наиболее крупные, имеют континентальный характер.
Механизм возникновенияземлетрясений
Выяснение причинземлетрясений и объяснение их механизма — одна из важнейших задач сейсмологии.Общая картина происходящего представляется следующей.
В очаге происходятразрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению.Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней кочагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этойобласти распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить наповерхность, как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней,как во всех случаях слабых землетрясений.
До сих пор путемнепосредственных измерений были получены довольно немногочисленные данные овеличине подвижек и видимых на поверхности разрывов при катастрофическихземлетрясениях. Для слабых землетрясений непосредственные измерения невозможны.Наиболее полные измерения разрыва и подвижек на поверхности были проведены дляземлетрясения 1906 г. в Сан-Франциско. На основании этих измерений Дж. Рейд в 1910 г. выдвинул гипотезу упругой отдачи. Она явилась отправной точкой для разработки различныхтеорий механизма землетрясений. Основные положения теории Рейда следующие:
1. Разрыв сплошностигорных пород, вызывающий землетрясение, наступает в результате накопленияупругих деформаций выше предела, который может выдержать горная порода.Деформации возникают при перемещении блоков земной коры друг относительнодруга.
2. Относительныеперемещения блоков нарастают постепенно.
3. Движение в моментземлетрясения является только упругой отдачей: резкое смещение сторон разрыва вположение, в котором отсутствуют упругие деформации.
4. Сейсмические волнывозникают на поверхности разрыва — сначала на ограниченном участке, затемплощадь поверхности, с которой излучаются волны, растет, но скорость ее ростане превосходит скорости распространения сейсмических волн.
5. Энергия,освобожденная во время землетрясения, перед ним была энергией упругойдеформации горных пород.
В результатетектонических движений в очаге возникают касательные напряжения, системакоторых, в свою очередь, определяет действующие в очаге скалывающие напряжения.Положение этой системы в пространстве зависит от так называемых нодальныхповерхностей в поле смещений(y = 0, z = 0).
В настоящее время дляизучения механизма землетрясений используют записи сейсмических станций,размещенных в разных точках земной поверхности, определяя по ним направлениепервых движений среды при появлении продольных (P) и поперечных (S) волн.
В одной из нодальныхплоскостей расположена площадка скольжения. Оси сжимающих и растягивающихнапряжений перпендикулярны линии их пересечения и составляют с этимиплоскостями углы в 45°. Так что, если на основе наблюдений найдено положение впространстве двух нодальных плоскостей продольных волн, то этим самым будутустановлены положение осей главных напряжений, действующих в очаге, и двавозможных положения поверхности разрыва.
Границу разрываназывают дислокацией скольжения. Здесь главную роль играют дефектыкристаллической структуры в процессе разрушения твердых тел. С лавиннымнарастанием плотности дислокации связаны не только механические эффекты, но иэлектрические и магнитные явления, которые могут служить предвестникамиземлетрясений. Поэтому главный подход к решению проблемы предсказанияземлетрясений исследователи видят в изучении и выявлении предвестниковразличной природы.
В настоящее времяобщепринятыми являются две качественные модели подготовки землетрясений,которые объясняют возникновение предвестниковых явлений. В одной из нихразвитие очага землетрясения объясняется дилатансией, в основе которой лежитзависимость объемных деформаций от касательных усилий. В водонасыщеннойпористой породе, как показали опыты, это явление наблюдается при напряженияхвыше предела упругости. Возрастание дилатансии приводит к падению скоростейсейсмических волн и подъему земной поверхности в окрестности эпицентра. Затем,в результате диффузии воды в очаговую зону, происходит увеличение скоростейволн.
Согласно моделилавиноустойчивого трещинообразования явления предвестников могут быть объясненыбез предположения о диффузии воды в очаговую зону. Изменение скоростейсейсмических волн можно объяснить развитием ориентированной системы трещин,которые взаимодействуют между собой и по мере роста нагрузок начинаютсливаться. Процесс приобретает лавинный характер. На этой стадии материалнеустойчив, происходит локализация растущих трещин в узких зонах, вне которыхтрещины закрываются. Эффективная жесткость среды возрастает, что приводит кувеличению скоростей сейсмических волн. Изучение явления показало, чтоотношение скоростей продольных и поперечных волн перед землетрясением сначалауменьшается, а затем возрастает, и эта зависимость может являться одним изпредвестников землетрясений.
Расчеты энергииземлетрясений
Оценка энергииземлетрясений представляет большое значение для выявления их взаимосвязи ипричин возникновения. Такая связь существует: слабые землетрясения могут являтьсяпредвестниками сильных. Важно классифицировать землетрясения по величинеэнергии. Оценка их силы в баллах требует обследования на местности и может бытьдана далеко не всегда (особенно в малонаселенных районах и на морях).Немаловажно, что балльная оценка делается, как правило, не для эпицентра, а дляближайшего к нему населенного пункта. Энергия же землетрясения может бытьрассчитана по данным сейсмических станций для любого зарегистрированногоколебания, причем это будет величина, характеризующая не эпи-, агипоцентральную область землетрясения.
Остановимся на понятии«энергия землетрясения». Причиной землетрясения являются значительныедеформации земных слоев. С энергетической точки зрения землетрясение есть«освобождение» энергии деформации и ее переход в другие формы. Освобождающаясяэнергия расходуется главным образом на разрушение горных пород в районе очага,часть ее переходит в тепло и лишь небольшая доля этой энергии идет наобразование упругих волн, излучаемых очагом. Умение определять общуюосвобождаемую энергию позволило бы судить о величине потенциальной энергиидеформаций, вызывающих землетрясение, оценивать по наблюдениям сейсмическихстанций силу сотрясения в эпицентральной области и т. п. К сожалению, покавозможно непосредственно измерить лишь энергию различных упругих волн,вызываемых землетрясением в толще Земли. В связи с этим термин «энергияземлетрясения» можно употреблять для обозначения суммарной энергии упругихволн, излученных в очаге. Учитывая вышесказанное, можно ставить задачу оклассификации землетрясений по величине суммарной энергии упругих волн.
Землетрясения оченьразличаются по величине энергии, это заставляет нас сравнивать энергию разныхпо силе землетрясений по логарифмической шкале. Обычно достаточно определить значениеэнергии с точностью до порядка.
Следует отметить, чтооценка силы землетрясений в баллах имеет существенный недостаток, обусловленныймногообразием индивидуальных особенностей конструкций любых сооружений.
Поиск предвестников
Одним из методов поискапредвестников землетрясений является мониторинг электрического сопротивленияземной коры. Физическим основанием для этого является высокая чувствительностьудельного электрического сопротивления горных пород к изменениям ихнапряженного состояния, которая объясняется тем, что в условиях естественногозалегания горных пород в земных недрах их удельное электрическое сопротивлениепрактически не зависит от сопротивления минерального скелета, а определяетсяколичеством 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 приизменениях характера напряженно-деформированного состояния горных пород в процессеподготовки землетрясений.
Источником зондирующегополя служит магнитогидродинамический генератор — энергетическая машина,непосредственно преобразующая химическую энергию в электрическую.
Годовая периодичность
При исследованияхприроды временных вариаций геофизических явлений, в частности режимамикроземлетрясений, исследователями отмечались их регулярные изменения сгодовой периодичностью.
Сейсмическиепредвестники
Изучение сейсмическогорежима и его изменений во времени в целях поиска возможных предвестниковсильных землетрясений занимает особое место среди других методов прогнозаземлетрясений. Пространственно-временная картина сейсмичности непосредственноотражает развитие под действием тектонических напряжений процесса разрушенияматериала земных недр и подготовки магистрального разрыва, каковым являетсясильное землетрясение. Количество слабых землетрясений, их расположение впространстве, механизмы их очагов могут служить основой для определениянапряженно-деформированного состояния отдельных блоков среды, картированиясвойств 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 илиином пункте можно получить даже в тех случаях, когда непосредственно в этомпункте сейсмические станции отсутствуют, хотя, конечно, точность определенияпараметров землетрясений, в первую очередь глубины гипоцентра, ухудшается.
С точки зренияорганизации массовых наблюдений важно отметить, что сейсмические наблюдения вразличных регионах мира проводятся и независимо от задач прогнозаземлетрясений. В частности, они являются неотъемлемой частью системымониторинга подземных ядерных взрывов, поэтому многие задачи поискапредвестников землетрясений могут решаться на основании сейсмических данных безустановки дополнительных сейсмических станций.
Имеются обширныекаталоги землетрясений отдельных регионов, материалы мировой сети сейсмическихнаблюдений, а также сведения об исторических землетрясениях, полученные как изписьменных источников, так и с помощью исследований палеосейсмодислокаций. Всеэто позволяет сопоставлять особенности развития сейсмического процесса как вразличных (с точки зрения геолого-тектонического строения) регионах мира, так ив различные периоды времени, оценивать значимость тех или иных эффектовпрогностического характера и количество ложных тревог.
Важным требованием киспользуемым для анализа сейсмологическим данным (которое, к сожалению, невсегда выполняется) является однородность каталога землетрясений, поскольку впротивном случае возможно возникновение целого ряда «аномальных» измененийсейсмического режима, обусловленных не реальными изменениями в земных недрах, анеоднородностью анализируемых данных, т.е. неоднородность каталогов приводит кложным аномалиям. Один из наиболее распространенных видов такого рода ложныханомалий связан с изменениями нижнего порога энергии землетрясений,регистрируемых той или иной сетью сейсмических станций. Это может бытьобусловлено изменениями количества станций в сети, конфигурации их расположения;сменой типа аппаратуры или изменением ее чувствительности; изменениями методикиобработки данных. Те же самые причины могут вызывать и другой, более сложный сточки зрения его выявления, эффект, связанный с систематическими изменениями вопределении энергетических характеристик землетрясений. Следует отметить, чтопри малом количестве станций в сети эффекты могут возникать, например, из-затого, что отдельные землетрясения не удается регистрировать с достаточнойточностью на всех станциях сети.
Повторяемостьземлетрясений и сейсмические бреши
Землетрясениепредставляет собой разрушение материала земных недр под воздействиемтектонических напряжений. По теории упругой отдачи Дж. Рейда, можнопредположить, что следующее землетрясение в том или ином сегменте разломапроизойдет лишь после того, как уровень накопленных напряжений достигнетнекоторого порогового уровня, превышающего предел прочности материала. Скоростьнакопления тектонических напряжений определяет период повторяемостиземлетрясений, и при постоянной скорости этот период должен быть достаточностабильным. Анализируя данные о сильных землетрясениях Камчатки, Курильскихостровов и северной части Японии, С.А. Федотов в 1965 г. заметил периодичность сильных землетрясений и, развивая идею Дж. Рейда, ввел понятиесейсмического цикла, которое сейчас широко используется многимиисследователями. С.А. Федотову (1965 г.) принадлежит также понятие«сейсмическая брешь», которое непосредственно вытекает из представлений оповторяемости землетрясений в результате медленного накопления напряжений ихорошо согласуется с основными представлениями о тектонике плит.
Было установлено, чтосильные землетрясения в одном и том же сегменте границы плит обычно повторяютсяне чаще, чем через несколько десятилетий, а во многих местах еще реже. Периодповторяемости, как уже отмечалось, определяется скоростью накоплениянапряжений. Сегменты, в которых не происходило сильных землетрясений в течениенескольких последних десятилетий, стали называть сейсмическими брешами. Имеетсямножество примеров использования сейсмических брешей для предсказания местсильных землетрясений на границах тектонических плит. Всего с 1968 г. только в Тихоокеанском сейсмическом поясе в зонах выделенных сейсмических брешей произошло 13сильных землетрясений. В результате анализа данных о сильных землетрясениях запоследние 100 лет в окрестностях о. Хоккайдо (Япония) была уверенно выделеназона сейсмической бреши. К тому времени в этой зоне не было сильныхземлетрясений почти 80 лет при повторяемости сильных землетрясений в этомрегионе от нескольких десятков до 100 лет и более. Во всех других зонахрассматриваемого участка сильные землетрясения произошли за последние 20 лет дорассматриваемого момента времени. Магнитуда рассматриваемого землетрясенияоценивалась как М = 8,0. Автор работы изложил свои соображения на заседаниикоординационного комитета Японии по прогнозу землетрясений. В июне 1973 г. в выявленной им зоне сейсмической бреши произошло землетрясение с М = 7,4, афтершоки которогозаполнили зону сейсмической бреши.
К. Моги (1988 г.), проанализировав ту же последовательность землетрясений, пришел к выводу, что можно былопредсказать не только место, но и примерное время возникновения землетрясения 1973 г. с М = 7,4. Он заметил, что интервалы времени между последовательными событиями от началацикла до его конца постепенно и закономерно уменьшаются.
Для описанияповторяемости землетрясений и объяснения феномена сейсмической бреши существуетмного моделей. В уже упоминавшейся работе К. Моги (1988 г.) предложена и проанализирована простая модель (состоящая из нескольких пружинок, сжимаемыхмежду двумя пластинами), которая объясняет отмеченную им закономерностьизменения временных интервалов между последовательными событиями в цикле.Небольшое усложнение этой модели приводит к возникновению, наряду с циклами,детерминированного хаоса.
Деформационныепредвестники
К деформационным обычноотносят предвестники землетрясений, выявленные на основании данных наблюденийза медленными движениями земной поверхности. Такие наблюдения представляютсобой один из основных методов поиска предвестников различных геодинамическихявлений, в том числе землетрясений. Это объясняется тем, что они позволяютфактически непосредственно контролировать процесс изменения напряженногосостояния и деформирования земной коры.
Для мониторингамедленных движений земной коры при изучении тектонических процессов и поискевозможных предвестников землетрясений используется большое количество методов,обеспечивающих измерения на разных масштабных уровнях. Интегральныехарактеристики перемещений литосферных плит и крупных блоков земной корыизучаются с помощью повторных геодезических съемок и светодальномерныхизмерений, методов космической геодезии. Поскольку неоднородные горные массивыхарактеризуются резкой неоднородностью деформаций и измененийфизико-механических свойств горных пород, значительный интерес представляютизменения на малых базах. Для их проведения разработан ряд деформографов инаклономеров различных типов. К настоящему времени наибольшее распространениеполучили кварцевые деформографы. В этом случае базы измерений составляют, какправило, десятки метров, а между точками крепления кварцевой трубы могутнаходиться отдельные неоднородности и тектонические нарушения различнойориентации. Идеальной реализацией стремления осуществлять локальные наблюденияявляется, по-видимому, мониторинг смещений по отдельным тектоническимнарушениям и трещинам.
Перечисленные методыобеспечивают прямые измерения деформаций горных массивов. Однако объемноедеформирование горных пород приводит и к изменениям уровня подземных вод, чтопослужило основанием для развития гидрогеодеформационного метода прогнозаземлетрясений.
Под прогнозомземлетрясения обычно подразумевают предсказание энергии, места и времени еговозникновения. Однако ограничение только этими параметрами ожидаемогосейсмического события изначально предполагает ориентацию на чисто эмпирическийподход в исследованиях по прогнозу землетрясений. С методологической точкизрения уже сейчас необходимо в качестве одной из главнейших ставить задачупредсказания не только энергии, места и времени возникновения землетрясения, нои его фокального механизма. Для этого нужно пересмотреть требования к системампрогностических наблюдений и применяемым методам интерпретации данных, болеецеленаправленно изучать природу процессов в очаговых зонах. С практическойточки зрения, предсказание фокального механизма землетрясения позволит болееточно оценивать характер сильных движений земной поверхности в различныхпунктах. Только на пути глубоких фундаментальных исследований природытектонических сил и характера накапливаемых в регионе упругих деформаций можноожидать реального продвижения вперед в решении столь сложной и важной проблемы,как прогноз землетрясений.
Экспериментальнойосновой таких исследований являются данные геодезических наблюдений,предоставляющие возможность слежения за развитием процесса накопления упругихдеформаций в больших объемах земной коры. Они могут использоваться дляопределения размеров и пространственного положения зон с аномальным характеромдвижений земной поверхности, оценок скоростей этих движений. Важностьрезультатов повторных геодезических измерений для понимания процессовподготовки землетрясений была убедительно продемонстрирована еще в начале века,когда именно на их основе была разработана теория упругой отдачи Дж. Рейда. Помнению А.К. Певнева (1988 г.), основанному на результатах многочисленныхполевых данных наблюдений, геодезические наблюдения являются единственнымметодом, способным обеспечить детерминированный прогноз места и энергииожидаемых сильных коровых землетрясений. Он считает, что при накоплениисдвиговых деформаций появляется экспоненциальное распределение упругих смещенийв породах сейсмогенного слоя, которое может быть измерено геодезическимиметодами.
Электромагнитныепредвестники
Одним из возможныхмеханизмов электризации горных пород при их деформировании и разрушении можетбыть пьезоэффект кварцсодержащих пород. Однако электромеханические явлениянаблюдаются и в горных породах, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами.
Электризация возникаетпри неоднородном поле напряжений в образце, причем появление электрическогополя и его изменения отражает наличие динамических процессов в очагеготовящегося разрушения независимо от характера развития механическихнапряжений в массиве горных пород.
Наблюдения завариациями естественных электрических полей широко и весьма успешноиспользуются для изучения напряженного состояния массивов в горных выработках.С помощью этого метода определяют расположение и размеры нарушенных зон массиваи их развитие. При этом появление в некоторые моменты времени в массивеструктурно-нарушенных участков четко отмечается по локальным изменениямэлектрического потенциала, что позволяет оценивать опасность возникновениягорных ударов. Установленные общие закономерности и диапазон измененийпотенциала в пределах зоны опорного давления применительно к различным породампозволили разработать автоматизированную систему оповещения об опасныхпроявлениях горного давления.
Таким образом, и вгорных выработках метод измерения электрических полей оказывается информативнымсредством изучения изменений напряженного состояния массивов, что также находитприменение в решении проблемы прогноза землетрясений.
Самые разрушительныеземлетрясения:
— в Китае в 1556 г. погибло 830 тысяч человек;
— в Италии в 1908 г. погибло 83 тысячи человек;
— в Китае в 1920 г. погибло 100 тысяч человек;
— в Японии в 1923 г. погибло 137 тысяч человек;
— в Ашхабаде в 1948 г. погибло 110 тысяч человек;
— в Таджикистане в 1949 г. погибло 20 тысяч человек;
— Тянь-шаньское в Китае 1976 г. погибло 255 тысяч человек;
— в Иране в 856 г.погибло 200 тысяч человек;
— в Сирии в 1138 г.погибло 230 тысяч человек.
Как измеряют силуподземных толчков
Простейший и наиболеераспространенный способ оценки интенсивности землетрясения — в сейсмическихбаллах. Баллы не являются физическими единицами и служат для определения силыподземных толчков и колебаний по внешним проявлениям: ощущениям людей,перемещению предметов, степени разрушения строений, изменению рельефа. Чащевсего для оценки землетрясения используется балльная шкала. Это означает, чтозависимости от интенсивности все возможные землетрясения разбиты 12 рангов понарастающей. (См. приложение 3)
Силу подземных толчковбез присутствия свидетелей или все они погибли определяют по Шкалеинтенсивности, которую разработали сейсмологи, предусматривает разные случаи иразные признаки. Например, 10—12-балльные землетрясения оцениваются в основномпо изменениям местности, а при 7—9-балльных больше сведений поступает оповреждениях и разрушениях домов, мостов и т. п. И только об умеренных и слабыхземлетрясениях обычно судят по поведению людей. (См. табл. 3)
Чтобы составить полнуюкартину событий, лучше учитывать все группы признаков, ведь очевидцы преувеличиваютсилу землетрясения. Однако главный недостаток балльной шкалы интенсивностизаключается в том, что инженеры и строители не могут ею пользоваться. Им нужныфизические данные о колебаниях земной коры — ускорение, амплитуда, спектр.Поэтому одновременно разрабатываются такие шкалы, в которых удаётся соединитьоценки в баллах с физическими величинами, определяемыми с помощью приборов.
Таблица3
Краткаяхарактеристика 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 1 м шириной. Оползни и обвалы. Разрушение каменных построек. Искривление ж/д рельсов. 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 большойсилы происходили во все века. В частности, есть довольно детальныедокументальные данные о землетрясении в Китае в 1556 г. — 830 000 убитых; в Португалии в 1755 г. полностью уничтожена треть Лиссабона, 60 000погибших. В районе Верного (ныне Алма-Аты) в 1887 г. за 15 минут были разрушены до основания сам город и ряд селений, расположенных в десяткахкилометров от него. Из многочисленных провалов и трещин до метра шириной (ониотмечались на расстоянии до 15 км от города) высоко вылетали струи воды. Этоземлетрясение распространилось не менее чем на 400 км по радиусу от Верного, вызвав оползни в горах, образование новых озер, гибель многих людей искота.
В 1976 г. произошло сильное землетрясение в Китае (провинция Таншань). С лица Земли были стерты город смиллионным населением и ближайшие поселки. Погибло 650 000 человек и более 700000 получили ранения.
По подсчетамсейсмологов, землетрясения привели в сумме к гибели более 13 млн. человек. Помере развития цивилизации и концентрирования населения в крупных городахпоследствия землетрясений становятся все более ужасными: гибнут люди, рушатсяздания, рвутся самые различные трубопроводы. Прогнозировать точно время, местои интенсивность землетрясений пока невозможно, поэтому в сейсмоопасных районахпросто необходимо проведение ряда мероприятий для защиты от трагическихпоследствий 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 такойкарты в том, что она привлекает внимание к участкам с недостаточно прочнымипостройками, особенно при плохих грунтах основания. Это должно уменьшатьразрушительные последствия будущих землетрясений.
Во-вторых, обязательнообеспечивать сейсмостойкость построек. Особое внимание следует уделятьпредприятиям, аварии на которых могут привести к выбросам отравляющих веществ.По данным американских специалистов, стоимость строительства сейсмостойкихсооружений возрастает менее чем на 10%, если все учесть на стадиипроектирования.
В-третьих, учитывать,что при выборе строительных конструкций наиболее безопасны те, которые способныдвигаться как единое целое, т.е. так, чтобы отдельные их части не ударялисьдруг о друга.
В-четвертых, невозводить постройки на неустойчивых грунтах: лучшим основанием для крупныхпостроек оказываются скальные выходы коренных горных пород, не имеющиеразрывных нарушений.
В-пятых, учитыватьразличный уровень риска, для чего создавать карты сейсмической опасности сконкретными особенностями геологической ситуации.
В-шестых, привести нынесуществующие постройки в соответствие со стандартами сейсмостойкости, чтоявляется серьезной проблемой.
В-седьмых, составлятьпланы мероприятий по смягчению последствий подземных толчков.
Чем отличается балл отмагнитуды
В средствах массовойинформации часто появляются подобные сообщения: «Вчера в 17 часов 30 минут поместному времени произошло сильное землетрясение на Филиппинах. Силаземлетрясения составила 6,5 балла по шкале Рихтера. Имеются жертвы иразрушения». В такой информации есть явная путаница. Дело в том, что крупнейшийамериканский сейсмолог Чарлз Рихтер разработал в 1935 г. классификацию землетрясений, основанную на оценке энергии, выделяющейся в очаге. Ведь длятого чтобы получить объективную информацию о каком-либо землетрясении и другихпроцессах, происходящих в глубоких оболочках Земли, нужны не приблизительныеоценки в баллах, а точные — в физических единицах. В первой половине XXстолетия сейсмологи научились определять энергию землетрясения, выделившуюся вего очаге, как бы глубоко и далеко он ни находился. Рихтер для удобстваиспользовал не собственно величины колебаний, которые записываются на лентесейсмографа, а их десятичные логарифмы. Получилась шкала с градацией от 1 до 9-Условная единица этой шкалы называется магнитудой (от лат. magnitude—«величина»). Шкала быстро нашла применение у сейсмологов. Только важнопомнить, что магнитуда — это не сама энергия землетрясения, а величина,пропорциональная ей.
Находится в пределах от0 до 9,0 и рассчитывается через амплитуду поверхностной волны Zm (мкм) ирасстояния R (км) до эпицентра по формуле:
М = lg Zm + 1,32 *lg R.
Теперь, если где-нибудьв глубинах Тихого океана или в азиатских пустынях произойдёт сильноеземлетрясение, через полчаса — час сейсмологи во многих странах мира уже будутзнать его магнитуду. Поскольку существует тесная связь между магнитудой,глубиной очага и интенсивностью в баллах, то эти параметры также можно оценитьтеоретически, не выходя из кабинета. Но именно оценить, а не установить, таккак отклонения на месте события могут оказаться довольно значительными.
Степень разрушенийзависит и от того, на какой глубине возникли толчки. Например, Ташкентскоеземлетрясение имело магнитуду 5,3, а его очаг находился на глубине всего 5— 8 км. Это вызвало сотрясения в 8 баллов, и центральная часть города была разрушена. Если бы при тойже магнитуде очаг землетрясения оказался на глубине 15—25 км, единственным егопоследствием стала бы лёгкая паника среди жителей.
При увеличениимагнитуды всего лишь на единицу энергия землетрясения возрастает в 30 раз.Поэтому во время подземных толчков в Рачинске (Грузия, 1991 г.) с магнитудой 7,1 энергии выделилась в 900 раз больше, чем в Ташкенте, хотя сила их былаодинаковой — 8 баллов.
Выделяющаяся во времяземлетрясения энергия измеряется в эргах (от греч. «эргон» — «работа»; 1 эрг =10-7Дж). Самое слабое землетрясение, которое могут зарегистрировать сейсмографы,даёт 2-Ю4 эрг; едва ощутимое людьми с магнитудой около 3 высвобождает энергию2-1010 эрг. Разрушительное землетрясение с магнитудой порядка 7, подобноеСпитакскому, излучает 2-1015 эрг. А энергия самого крупного иззарегистрированных приборами землетрясений с магнитудой 8,9 была равна 2-Ю18эрг. Вот какую энергию выделяет Земля, всего лишь ослабляя напряжения в своейкаменной оболочке!
Спитак
7 декабря 1988 годавесь мир узнал о страшной трагедии, когда был разрушен целый город, а под егоразвалинами погибли десятки тысяч жителей.
В развалины полностьюобратился город Спитак, наполовину разрушился Ленинакан и Кировакан и другиегорода и села Армении.
Землетрясение 1988г.нанесло большой урон экономике республики. Оно охватило более 40% территорииреспублики. Пострадал 21 город и район, 342 деревни, 58 из которых полностьюбыли разрушены.
Армянское нагорье имеетболее чем 600 больших и малых вулканических центра, оно является одним изсейсмоактивных центров земли, то есть здесь очень часты землетрясения. Запоследние 1500 лет на Армянском нагорье произошло более 300 землетрясений.
Многие помнят, какоемощное движение было развернуто по оказанию помощи пострадавшим. Всереспублики, входившие в состав Советского союза, откликнулись на беду,направляя на место трагедии людей, технику, все необходимое. Ежегодно 7 декабряв Армении поминают жертв землетрясения 1988 года. См. приложение 2
Нефтегорск
В ряду сравнительнонедавних мощных землетрясений можно назвать и катастрофу в Нефтегорске наСахалине. Прежде этот небольшой город, как и тысячи ему подобных, был известеночень немногим. После страшной ночи на 28 мая 1995 г. о нём узнала практически вся страна.
В ту ночь на СеверномСахалине 9-балльное землетрясение. Нефтегорск оказался ближайшим к эпицентрунаселённым пунктом и попал в 8— 9-балльную зону. Погибло около 2 тыс. человек,ущерб составил триллионы рублей.
Раньше на картесейсмического районирования город помешали в зону 7-балльных сотрясений,поскольку более сильных толчков там не отмечалось и не прогнозировалось. Этобыла ошибка сейсмологов. Теперь, после специальных палеосейсмогеологических исследованийна севере Сахалина, установлено, что землетрясения, подобные нефтегорскому,происходили там и прежде — с интервалом в несколько сот лет. Но ошибкидопускали и строители. Большинство разрушенных в Нефтегорске домов не выдержалобы и менее сильных толчков: их строили вообще безо всяких антисейсмическихприёмов, вопреки законам.
Столь мощныхземлетрясений и с такими жестокими последствиями в России давно уже не было.Поэтому ему уделили особое внимание, в том числе при проведении спасательных ивосстановительных работ, при выработке рекомендаций на будущее.
Широко распространеномнение, что в последние годы землетрясений и связанных с ними несчастий сталобольше. О тяжёлых последствиях слышно всё чаше, но совсем не потому, что растётчисло землетрясений или они становятся сильнее. Если бы точно такое жеземлетрясение произошло на Сахалине, например, в начале XX в., его, скореевсего, заметили бы только рыбаки, моряки да случайные охотники.
В наши дни родчеловеческий расселился по всей планете, но быстрое освоение территорий невсегда сопровождается соответствующими защитными мероприятиями, многиепостройки и коммуникации уязвимы, действия сил моментального реагирования наопасность недостаточно отработаны или не выполняются в нужный момент. Именнопоэтому люди, особенно в развивающихся и экономически слабых странах, всё чашестановятся жертвами разбушевавшихся стихий, не всегда могут им противостоять,не успевают выработать и использовать меры предупреждения и борьбы состихийными бедствиями.
Последствияземлетрясения на Сахалине 1995 г. Город Нефтегорск практически пересталсуществовать.
Сверимся с картой
Среди всех известныхкарт — физических, политико-административных, карт минеральных ресурсов — естьи такие, которые составляют сейсмологи. Это карты эпицентров землетрясений,сейсмической активности, выделенной сейсмической энергии и др. Самая важная изних — карта сейсмического районирования. Её утверждают как государственныйдокумент, и она становится законом для проектировщиков и строителей.
Такие карты началисоставлять ещё в первой половине XX столетия. На них показывали зоныбалльности, т. е. области, в которых интенсивность сотрясений на поверхностибыла одинаковой. Сначала отмечали только те районы, где уже произошли сильныеземлетрясения. Учёные полагали, что равные по силе толчки могут здесьповториться. Но мощные подземные колебания наблюдались и в других местах.
Тогда на картах сталивыделять сравнительно однородные геологические зоны, где и землетрясенияожидались примерно одинаковой силы. Однако и это не избавляло от ошибок впрогнозировании. Сильные землетрясения время от времени случались совсем не втой зоне, в которой они считались наиболее вероятными. Например, такиеразрушительные землетрясения, как Спитакское в Армении (1988 г.), Корякское на Дальнем Востоке (1990 г.), Зайсанское в Казахстане (1990 г.), Рачинское на Кавказе (1991 г.), наконец, Нефтегорское на Сахалине (1995 г.), произошли в местах, где карта сейсмического районирования СССР, утверждённая в 1980 г., предусматривала в качестве максимальных сотрясения на 1,5— 2 балла ниже.
Что же делать? Учитьсяна ошибках можно до бесконечности. И в 1991 г. российские сейсмологи взялись за решение проблемы иначе. Раньше на карте отмечали зоны максимально возможнойбалльности и указывали, как часто подобные события могут здесь повторяться (спериодичностью от 100 до нескольких тысяч лет). А теперь решили сделать карту,которая отвечала бы на вопрос: какова вероятность того, что в данной зонебалльности в ближайшие 50 лет случится более сильное землетрясение?
Обычно составляют триварианта карты — с вероятностью превышения расчётной интенсивности на 10, 5 и 1%, что в среднем соответствует возможности повторения сильных землетрясений разв 500, 1000 и5000 лет. Подобные карты для России составлены в 1997 г. Теперь проектировщик в зависимости от планируемой долговечности и важности объекта можетвыбрать допустимый уровень риска.
В целом карта 1997 г. заметно «покраснела» по сравнению с предыдущей: зоны, где раз в тысячу лет возможныземлетрясения силой 8 и более баллов, занимают теперь примерно 15 % территориистраны.
/>
/>
2. Циклические влиянияприродной среды на антропоэкосистемы
2.1 Наводнения и ихантропоэкологическая характеристика
Рассказ о наводненияхподобает начать со Всемирного Потопа: «В шестисотый год жизни Ноевой, вовторой месяц, в семнадцатый день месяца, в сей день разверзлись все источникивеликой бездны, и окна небесные отворились; и лился на землю дождь сорок дней исорок ночей. И усилилась вода на земле чрезвычайно, так что покрылись всевысокие горы, какие есть под небом. На пятнадцать локтей поднялась над нимивода, и покрылись горы». Легенды о нем найдены у народов всех частейЗемли, и некоторые ученые не теряют надежды отыскать его природные причины. Ксожалению, легендами исчерпывается все наличные сведения об этом колоссальномявлении. Современное естествознание не может его объяснить. Для всемирногосорокадневного дождя не хватит всей влаги, содержащейся в атмосфере, а дляпокрытия самых высоких гор — даже всей вообще воды на Земле, включая ледниковыещиты Антарктиды и Гренландии. По-видимому, такое поистине всемирноераспространение легенд о потопе вызвано всемирным распространением великихнаводнений.
Но не все наводнениябыли столь губительны, а некоторые, наоборот, обеспечивали благополучие ипроцветание. Ежегодные разливы Нила многие тысячелетия служили экономическойбазой цивилизации Египта. Искусство устройства каналов и запруд — одно издревнейших технических достижений человечества. Скорее всего, оно не намногомладше колеса. Примечательно, что люди впервые научились ему в Египте и Шумерев связи с разливами рек. Уже в те отдаленные времена техника управления водойдостигала высокого уровня. В Китае техника ирригации появилась вначале в долинереки Хуанхэ, также известной своими наводнениями.
Наводнения представляютсобой значительные временные затопления суши в результате подъема уровня воды вреках, озерах, морях. В большинстве районов земного шара наводнения вызываютсяпродолжительными, интенсивными дождями и ливнями в результате прохожденияциклонов. Наводнения на реках Северного полушария происходят также в связи сбурным таянием снегов и заторами льда. Предгорья и высокогорные долиныподвергаются наводнениям, связанным с прорывами внутриледниковых озер. Вприморских районах при сильных ветрах нередки нагонные наводнения, а приподводных землетрясениях и извержениях вулканов наводнения, вызываемые волнамицунами. Ураганы, бури и смерчи обычно сопровождаются ливнями, в результате которыхможет резко подняться уровень воды в реках и озерах. На побережьях морейрассматриваемые природные явления могут вызвать ураганные волны, высота которыхможет приближаться к 15 м. Типичным примером места наводнений, вызываемыхциклонами, является С.-Петербург с Финским заливом, вытянутым в направлениинаиболее частого продвижения циклонов. Наводнение 1824 г., во время которого погибло более 200 человек, в одном из своих произведений описал Пушкин.
Различают наводненияречные и морские, когда суша может затопляться раками или морем. Наводнения нареках бывают от самых различных причин. Сезонные наводнения, половодья,характеризуются высоким и длительным подъемом уровня воды, выходом воды из руслана пойму. Такие наводнения повторяются ежегодно в один и тот же сезон, но могутиметь различную интенсивность и продолжительность. Такие половодья вызываютсяна равнинных реках умеренного климата — снеготаяние или загромождение русел рекльдом — затором; на реках, берущих начало в горах, — таянием снега и ледников,в областях муссонного климата — летним дождями. Кроме таких сезонных подъемовводы на реках бывает кратковременное и непериодическое увеличение воды — паводок. Он может вызываться продолжительными ливнями, вызванными ураганом, илиочень быстрым таянием снега в горах, вызванным продолжительной жарой и т.д. Вотличие от половодий, сезонных увеличений воды в реке, паводки случаются влюбое время года. Наводнения бывают и от обрушения плотин, которые удерживаютводы водохранилища.
Летнее половодье
Летнее половодьевозникает на реках, берущих свое начало в горах. Летом начинают таять снега иледники в горах. Поэтому количество воды даже в небольших горных речкахвозрастает в несколько раз. Обычно таяние снегов и ледников происходитпостепенно, но бывают исключения.
В Канаде в 1948 годупосле долгой зимы в мае наступила сильная оттепель, высокие температурыдержались несколько недель. На реке Фрейзер, берущей свое начало в скалистыхгорах, началось наводнение, погибло несколько десятков человек. Наводнения нагорных реках могут возникать также вследствие таяния ледников в результатевулканических извержений. Это особенно характерно для Исландии. Так при одномиз вулканических извержений ледник Громсват спустил 7500 млн. куб.м. воды.Реки, стекающие с ледника, переполнились так, что расход воды достиг 50 тысячкуб.м/сек, все долины были опустошены наводнением.
Летнее половодье такжевозникает на реках от муссонных дождей, которые бывают летом (Ганг) Для значительнойтерритории эти разливы не представляют опасности.
В 1970 году произошелразлив рек, обусловленный муссонными дождями и тропическим циклоном. Былзатоплен огромный участок дельты, погибло более 1 млн. человек. Наиболеестрашные и разрушительные наводнения происходят на реках в результатевнезапного и сильного подъема воды.
Такое кратковременное инепериодическое увеличение расхода воды в реке называется паводком. Паводкиобычно возникают в результате ливневых дождей, связанных с ураганами. Место ивремя выпадения дождей, конечно, неизвестны, поэтому такие наводнения страшныименно своей внезапностью. В отличие от сезонных наводнений паводки неприурочены к определенному времени года. Если сезонные наводнения (весеннееполоводье и летнее половодье) продолжаются несколько недель, то паводкипродолжаются всего несколько часов (в июне 1972 года в Южной Дакоте в США за 6часов выпало 400 мм осадков; обычно спокойная река Рапид-Крик так переполниласьводой, что смыла 750 домов и погубила 237 жителей).
Реками бедствий можноназвать: 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 сопутствуютчеловеческому обществу с древнейших времен. Легенды о великом потопе, в которомпогибло почти все человечество, распространены по всему миру. С каждым векомущерб от наводнений продолжает расти.
Особенно сильно,примерно в 10 раз, он возрос за вторую половину ХХ века, когда площадьпаводкоопасных территорий на Земле составила примерно 3 млн. кв. км, на которыхпроживает около 1 миллиарда человек.
Наводнения могутсопровождаться пожарами вследствие обрывов и короткого замыкания электрокабелейи проводов, а также разрывами водопроводных и канализационных труб,электрических, телевизионных и телеграфных кабелей, находящихся в земле, из-запоследующей неравномерной осадки грунта.
Из истории
Историками, археологамии другими специалистами проделана большая работа по исследованию сказаний овеликом потопе в разных странах. Из перечня этих сказаний следует, что крупныенаводнения, как и в наше время, происходили практически во всех районах Земногошара. Перечень сказаний о великом потопе включает в себя: вавилонское,еврейское, древнегреческое, древнеиндийское, а также сказания о великом потопев Восточной Азии, на островах Малайского архипелага, в Австралии, в НовойГвинее и Меланезии, в Полинезии и Микронезии, в Южной Америке, в ЦентральнойАмерике и Мексике, в Северной Америке, в Африке.
Исследованиямиархеологов, географов, историков и этнографов установлено, что в первойполовине четвертого и третьем тысячелетии до нашей эры в Месопотамии произошлиграндиозные наводнения. Населению, проживавшему в долине Тигра и Евфрата,обжитые ими районы между горами и пустыней представлялись целым миром. Поэтомукатастрофические наводнения, в которых погибла большая часть жителей долины, унемногих оставшихся в живых ассоциировались с всемирным потопом.
С ростом населения,сведением лесов и многими другими видами деятельности человека наводнения, втом числе и разрушительные, стали происходить все чаще и чаще. Так, на рекеХуанхэ в Китае в период с ХХI по ХVI век до нашей эры наводнения происходилипримерно каждые 50 лет.
Еще более поразительныцифры стремительного роста ущерба от наводнений. Если в начале ХХ векасреднегодовой ущерб от наводнений в США составил 100 млн. долларов, то в еговторой половине он превышал 1 млрд. долларов, а в отдельные годы последнегодесятилетия — 10 млрд. долларов.
Немало наводнений произошлов ХХ веке. Только в 1998 г. с 12 июня по 30 августа в Китае произошло 13наводнений, которые затронули почти всю территорию страны. От наводненийпострадало 240 млн. человек, то есть в 1,5 раза больше, чем проживает в России.Свыше 56 млн. человек пришлось временно эвакуировать, тысячи людей погибли.
Самое катастрофическоенаводнение в Европе в ХХ столетии охватило территорию Нидерландов,Великобритании и Германии в 1953 году. При штормовом ветре необычайной силы насеверное побережье Европы обрушились огромные волны. Они вызвали резкий подъемводы на 3 — 4 метра в эстуариях Рейна, Мааса, Шельды и других рек. Более всегопострадали Нидерланды. Вода проникла вглубь страны более чем на 100 км, затопив 8 процентов территории страны. Погибло 2 тысячи человек.
Более 300 раз с моментаоснования подвергался наводнениям Санкт-Петербург. Одним из самых трагическихпо своим последствиям был штормовой нагон воды из Финского залива в 1824 году,когда уровень воды в устье Невы поднялся выше 4 метров.
К ХХ веку во многихстранах были созданы системы прогнозирования паводков и извещения населения овремени наступления наводнения, о максимально возможных отметках его уровня ипродолжительности.
Особенности ликвидациипоследствий наводнений
Наводнение являетсяопасным природным явлением, возможным источником чрезвычайной ситуации, еслизатопление водой местности причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровьюнаселения или приводит к гибели людей, сельскохозяйственных животных ирастений.
По повторяемости,площади распространения и суммарному среднегодовому материальному ущербунаводнения на территории Российской Федерации занимают первое место в рядестихийных бедствий, а по количеству человеческих жертв и удельномуматериальному ущербу (ущербу, приходящемуся на единицу пораженной площади) — второе место после землетрясений.
Реки отличаются друг отдруга различными условиями формирования стока воды. (Сток воды — количествоводы, протекающей через замыкающий створ реки, за какой-либо интервал времени).
По условиямформирования стока и, следовательно, по условиям возникновения наводнений рекиРоссийской Федерации подразделяются на четыре типа. (См. табл. 4)
Таблица 4
Условия возникновениянаводнений 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 причиннаводнений, как правило, выделяют пять групп наводнений:
1-я группа — наводнения, связанные в основном с максимальным стоком от весеннего таянияснега. Такие наводнения отличаются значительным и довольно длительным подъемомуровня воды в реке и называются обычно половодьем.
2-я группа — наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимнихоттепелях. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременнымиподъемами уровня воды и называются паводками.
3-я группа — наводнения, вызываемые в основном большим сопротивлением, которое водный потоквстречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при заторах изажорах льда.
4-я группа — наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах иводохранилищах, а также в морских устьях рек.
5-я группа — наводнения, создаваемые при прорыве или разрушении гидроузлов.
В зависимости отмасштабов и повторяемости наводнений их делят на 4 класса. (См. табл. 5)
Таблица 5
Классификациянаводнений 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 возможновозникновение вторичных поражающих факторов: пожаров (вследствие обрывов икороткого замыкания электрических кабелей и проводов); обрушения зданий,сооружений (под воздействием водного потока и вследствие размыва основания);заболеваний людей и сельскохозяйственных животных (вследствие загрязненияпитьевой воды и продуктов питания) и др. (См. табл. 6)
Таблица 6
Характеристикаосновного 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) м³/с Скорость течения (в рассматриваемом створе реки) м/с S затопления местности км² 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, периодическипопадающие в зону затопления, теряют капитальность: гнилью повреждается дерево,отваливается штукатурка, выпадают кирпичи, подвергаются коррозии металлическиеконструкции, из-за размыва грунта под фундаментом происходит неравномерная осадказданий и, как следствие, появляются трещины.
Основные характеристикипоследствий наводнений следующие:
— численностьнаселения, оказавшегося в зоне, подверженной наводнениям (здесь выделяются:количество жертв, количество пострадавших, количество населения, оставшегосябез крова и т.п.);
— количество населенныхпунктов, попавших в зону, охваченную наводнением (здесь выделяются города,поселки городского типа, сельские населенные пункты, полностью затопленные,частично затопленные, попавшие в зону подтопления);
— количество объектовразличных отраслей экономики, оказавшихся в зоне, охваченной наводнением;
— протяженностьжелезных и автомобильных дорог, линий электропередачи, линий коммуникаций исвязи, оказавшихся в зоне затопления;
— количество мостов итоннелей, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;
— количество жилыхдомов, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения;
— площадьсельскохозяйственных угодий, охваченных наводнением;
— количество погибшихсельскохозяйственных животных и др., а также обобщенные характеристикипоследствий: величины ущерба, наносимого наводнением.
Основными особенностямиобстановки, возникающей при наводнениях и катастрофических затопленияхявляются: разрушительный характер чрезвычайной ситуации, быстрое нарастаниепараметров поражающих факторов, ограниченные сроки выживания пострадавших,оказавшихся под их воздействием; сложность доступа к пострадавшим,необходимость применения для этого специальных плавучих средств, а также сложныепогодные условия (проливные дожди, ледоход, сели и т. п.).
Главной целью аварийно-спасательных и других неотложных работ в условиях наводнений и катастрофическихзатоплений являются поиск, оказание помощи и спасение людей, оказавшихся в зонезатопления, в возможно короткие сроки, обеспечивающие их выживание в условияхскладывающейся обстановки.
Основными требованиямик организации и проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ вусловиях наводнения и катастрофического затопления являются:
организация ипроведение указанных работ в пределах всей зоны затопления, в короткие сроки,обеспечивающие выживание пострадавших, а также снижение материального ущерба;
применение способовспасения пострадавших, а также способов защиты людей и объектов,соответствующих сложившейся обстановке, обеспечивающих наиболее полное иэффективное использование возможностей спасательных сил и средств, безопасностьспасателей и пострадавших.
Успех проведенияаварийно-спасательных и других неотложных работ при ликвидации последствийнаводнений достигается:
— проведениемпланомерной, заблаговременной подготовки органов управления и подразделенийвойск гражданской обороны, поисково-спасательных формирований и служб к ведениюаварийно-спасательных работ в условиях наводнений и катастрофических затопленийс учетом риска их возникновения и характера возможной обстановки;
— быстрым реагированиемна возникновение угрозы стихийного бедствия, приведением в готовность ивыдвижением необходимых сил и средств, организацией эффективной разведки иразвертывания системы управления;
— всесторонней оценкойобстановки, принятием обоснованного решения на выполнение поставленной задачи,организацией действий подразделений соответственно их предназначению,возможностям и сложившейся обстановке;
— созданием необходимойгруппировки сил, организацией ввода ее на участки (секторы) и объекты работ,организацией согласованных действий органов разведки, спасательныхподразделений, медицинских сил и средств и подразделений обеспечения в ходевыполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ;
непрерывным ведениемаварийно-спасательных работ до их полного завершения;
— применениемэффективных способов и технологий поиска и спасения пострадавших, а такжеспособов защиты населения и хозяйственных объектов;
— непрерывным и твердымуправлением действиями подразделений, формирований и служб;
— неуклоннымвыполнением требований безопасности ведения работ в зоне затопления;
— организацией иподдержанием всестороннего обеспечения ведения работ.
Спасательные работы вусловиях наводнений и катастрофических затоплений включают:
— поиск пострадавших;
— обеспечение доступаспасателей к пострадавшим и спасение пострадавших;
— оказание пострадавшимпервой медицинской помощи;
— эвакуациюпострадавших из опасной зоны.
Неотложные аварийныеработы при ликвидации последствий наводнений и катастрофических затопленийвключают:
— укрепление(возведение) ограждающих дамб и валов;
— сооружениеводоотводных каналов;
— ликвидацию заторов изажоров;
— оборудование причаловдля спасательных средств;
— мероприятия по защитеи восстановлению дорожных сооружений;
— восстановлениеэнергоснабжения;
— локализациюисточников вторичных поражающих факторов.
Наиболее эффективнымспособом защиты населения является своевременная эвакуация людей из опаснойзоны. Применение этого способа защиты имеет минимальные последствия для жизни издоровья людей, связанные в основном с их психическим перенапряжением.
Помимонепосредственного воздействия водного потока угрозу для жизни и здоровья людей представляютаспирация (попадание в дыхательные пути) воды, длительное пребывание в холоднойводе, нервно-психическое перенапряжение, а также затопление (разрушение)систем, обеспечивающих жизнедеятельность населения, особенно — выход из строясистем водоснабжения и канализации.
При продолжительномвынужденном пребывании людей в воде с пониженной температурой наступаетгипотермия (переохлаждение) тела. При попадании человека в воду замерзаниевозможно даже при относительно высокой температуре. (См. табл. 7)
Таблица 7
Время безопасногопребывания 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 задачамиразведки при наводнениях являются:
— определение границкатастрофического затопления;
— контроль динамикиразвития чрезвычайной ситуации (наводнения);
— установление местнахождения нуждающихся в помощи людей и сельскохозяйственных животных;
— выявлениематериальных ценностей, подлежащих вывозу из зоны бедствия;
— выбор и разведкамаршрутов эвакуации людей, животных и материальных ценностей плавсредствами,оборудование причалов;
— выбор и оборудованиеплощадок для приземления вертолетов в районе бедствия.
Особенностямиорганизации разведки является наличие больших территорий, разведка которыхназемными видами транспорта затруднена и необходимость круглосуточного ведения.
При чрезвычайныхситуациях организуется комплексная разведка (воздушная, наземная, надводная).
При проведении воздушнойразведки используются летательные аппараты (вертолеты, самолеты), с помощьюкоторых выявляются границы затопления, места нахождения людей в зоне затопленияи определяется возможность доступа к ним.
При наземной разведкеспециально созданные посты контролируют уровень воды и оповещают руководящиеорганы о ее подъеме. В выборе маршрутов эвакуации людей, скота и материальныхценностей кроме воздушной разведки применяется надводная (катера, малые суда).
Основными способамиведения разведки при наводнениях являются: визуальный, фотографический,телевизионный, тепловизионный, радиолокационный. Соответствие способов веденияразведки решаемым задачам отражено в табл. 8.
Таблица 8
Способы решения задачпри 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 наличиясоответствующих сил и средств поисковые работы проводятся следующими способами:
— сплошным визуальнымобследованием зоны затопления разведгруппами на плавсредствах;
— облетом зонызатопления на вертолетах;
— по свидетельствамочевидцев и спасенных пострадавших.
При проведениипоисковых мероприятий необходимо:
— обследовать всю зонузатопления;
— определить иобозначить места нахождения пострадавших;
— определить состояниездоровья пострадавших, характер полученных травм и способы оказания первоймедицинской помощи;
— определить путиизвлечения пострадавших;
— устранить илиограничить воздействие на пострадавших вторичных поражающих факторов.
В зависимости отместонахождения пострадавших и технологии выполнения работы по деблокированиюразделяются на три основных вида:
— снятие пострадавших,находящихся над поверхностью воды (с деревьев, верхних этажей и крыш домов);
— спасениепострадавших, находящихся на поверхности воды;
— извлечениепострадавших, оказавшихся ниже уровня воды (в затопленных помещениях, на дне).
Деблокированиепострадавших с верхних этажей (уровней) затопленных зданий и сооружений, атакже с деревьев и кустарников осуществляется различными способами:
— по сохранившимся иливосстановленным лестничным маршам;
— с использованиемспасательной веревки (пояса);
— с использованиемлестницы-штурмовки;
— с применениемканатных дорог;
— с применениемспасательного рукава.
Кроме этого, для снятияпострадавших с верхних этажей зданий, могут быть использованы вертолеты,оборудованные специальными средствами.
Аварийно-спасательные идругие неотложные работы при наводнениях и катастрофических затоплениях должнывестись непрерывно, днем и ночью, в любую погоду и обеспечить спасениепострадавших в сроки, не превышающие времени, как указывалось выше, наступленияопасных для жизни физиологических изменений в организме человека при нахождениив воде в данных условиях.
Для выполненияаварийно-спасательных работ назначаются подразделения войск гражданскойобороны, поисково-спасательных отрядов (служб), усиленные переправочно-десантнымисредствами. Для выполнения других неотложных работ, с учетом их характера,назначаются инженерные, инженерно-технические, дорожные подразделения иформирования.
Опыт последних лет поликвидации катастрофических последствий наводнений (Якутия — 2001 г., Южный федеральный округ — 2002 г.) подсказывает, что в целях совершенствования защитынаселения и территорий от наводнений органам исполнительной власти субъектовРоссийской Федерации, органам местного самоуправления можно рекомендовать:
— ускорить формированиетерриториальных систем мониторинга, лабораторного контроля и прогнозированиячрезвычайных ситуаций;
— принять меры поразвитию систем оповещения населения, уделив особое внимание сельским районам;
— принять меры посозданию и укреплению берегозащитных сооружений, ремонту плотин, углублению иочистке русел рек;
— активизировать работупо созданию поисково-спасательных формирований, финансируемых за счет бюджетовсубъектов Российской Федерации;
— с учетом указанногоопыта переработать планы действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайныхситуаций;
— создать в полномобъеме резервы финансовых и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайныхситуаций;
— рассмотреть вопрос онеобходимости (целесообразности) перераспределения средств бюджетов субъектовРоссийской Федерации в сторону увеличения средств на проведение неотложныхмероприятий, направленных на безопасное функционирование водохозяйственныхкомплексов регионов.
В ХХ веке, все большуюроль в увеличении частоты и разрушительной силы наводнений играют такназываемые антропогенные факторы, т.е. последствия деятельности человека:уничтожение лесов, прежде удерживавших до 2/3 выпадающей влаги, и нерациональноеведение сельского хозяйства (продольная распашка склонов, переуплотнение полейпри использовании тяжелой техники, переполивы в результате нарушения норморошения).
2.2 Заторы и ихпроявления
Затор льда представляетсобой скопление льда в русле, стесняющее живое сечение (течение) и вызывающееподъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него.Заторы, как правило, образовываются при вскрытии рек при скоростях теченияболее 0,6 м/с.
К местам образованиязатора можно отнести:
— участки с изменениемуклонов водной поверхности от большего к меньшему;
— крутые повороты реки;
— сужение русла реки;
— участки с повышеннойтолщиной ледяного покрова.
Наиболее частовстречаются заторы торошения. Они формируются при интенсивном подъеме уровняводы, когда вслед за образованием трещины вдоль берегов ледяной покровразламывается на отдельные поля и льдины. В результате столкновения происходитнаползание одних льдин на другие, их сжатие и торошение.
На участках созначительным разрушением ледяного покрова при скоростях течения более 1 м/собразуются заторы подныривания. Поверхность затора торосистая. Высота торосовможет достигать нескольких метров. Потеря устойчивости и прорыв заторапроисходит под влиянием напора воды и повышением температуры воздуха. Припрорыве скорость движения заторов составляет от 2 до 5 м/с, толщина движущегосяскопления льда — 3-6 м. Водный поток ниже прорвавшегося затора может выйти запределы русла и затопить местность, оставляя на берегах рек навалы льда высотойболее 3 м.
Зажор льда — этоявление, сходное с затором льда. Оно также представляет собой скоплениеледового материала в русле реки, вызывающего подъем воды в месте скопления и нанекотором 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 какзатор есть скопление крупнобитых и мелкобитых льдин. Во-вторых, зажор льданаблюдается в начале зимы, в то время как затор — в конце зимы и весной.
К местам образованиязажоров можно отнести различные русловые препятствия: острова, отмели, валуны,крутые повороты, сужение русла, участки в нижних бьефах ГЭС.
К основнымхарактеристикам заторов и зажоров обычно относят: строение, размеры,максимальный подъем уровня воды.
В строении заторавыделяются три характерных участка:
замок затора — покрытыйтрещинами 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 заторныйуровень характеризует превышение уровня при заторе над уровнем весеннегополоводья без заторов.
Максимальный зажорныйуровень характеризует превышение уровня при зажоре над уровнем при ледоставебез зажора.
По значенияммаксимальных подъемов заторных (зажорных) уровней воды и крупномасштабнымкартам определяются площади затопления и глубины в этой зоне.
По значенияммаксимальных заторных (зажорных) уровней воды заторы и зажоры можноподразделить на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые:
— при максимальномзаторном подъеме уровня воды более 5 метров — катастрофически мощный затор;
— при максимальномзаторном подъеме уровня воды от 3 до 5 метров — сильный затор;
— при максимальномзаторном подъеме уровня воды от 2 до 3 метров — средний затор;
— при слабом заторемаксимальный заторный уровень подъема воды не превышает 1-1,5 м.
Опасные участки,подверженные образованию заторов:
Река Обь: с. БыстрыйИсток 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 Хабарскогорайона. См. приложение 4
Заключение
В начале XIX века наЗемле было меньше одного миллиарда человек, причем эта цифра век от векапрактически не изменялась. Колебания были незначительными, они зависели отэпидемий, войн, глобальных катастроф. Переход от феодализма к развитомукапитализму 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 шестимиллиардов человек. По прогнозам специалистов, к середине наступившего века этацифра станет близкой к десяти миллиардам. Естественно, при каждой катастрофетеперь будут погибать гораздо больше людей...
«Великоепереселение» крестьян в города вынуждает их расти хаотично и стремительно.И вовсе не случайно мы часто видим в кадрах телехроники, как обрушиваются новыедома, погребая под обломками своих жильцов.
Трагедия в Нефтегорске,в которой погибли две тысячи человек, — это иллюстрация того, как был построенгород: мол, сильных землетрясений и здесь давно не было, — и здания при удареподземной стихии складывались как карточные домики.
К сожалению, подобноеотношение к современному строительству городов распространено повсеместно, и поэтомупоследствия стихийных бедствий становятся все более страшными.
Беспощадная статистикасвидетельствует: деятельность человечества не только соизмерима с природнымисилами, но и подчас превосходит их в несколько раз. Мы изменяем нашу планету, иво благо ли ей?
Список литературы
1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность ибиосфера.- М.: Логос, 2005. – 96-117 С.
2. Анофриков В.Е., С.А. Бобок, М.Н.Дудко, Г.Д. Елистратов «Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособиедля вузов» / ГУУ. – М.: ЗАО «Финстатинформ», 1999.
3. Апродов В.А. Дыхание Земли: Вулканы иземлетрясения.- М.: Государственное издательство географической литературы,1963. — 112 С.
4. Арустамов Э.А.Безопасностьжизнедеятельности.– М.: Просвещение, 2000. – 240 С.
5. Атаманюк В.Г. «Гражданскаяоборона: Учебник для вузов» под ред. Д.И. Михайлика. – М.: «Высшаяшкола», 1986.
6. Безопасность в чрезвычайныхситуациях: 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 инадежд.- М.: Мысль,1990. – 140 С.
11. Сидорин А.Я. Предвестникиземлетрясения. 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. // Человеки стихия. Научно-популярный сборник. — 1986. — 99-101 С.
16. Энциклопедия Аванта+. Геология. 2001
17. Энциклопедия Аванта+. География. 2001
Приложение1
Самыегрозные 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 ибалла. Сила землетрясения по шкале Рихтера
/>
Сила землетрясения пошкале 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 вбаллах
1-2 балла 3-4 балла 5баллов6-7 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 идвери;
5 баллов (довольносильное) — раскачиваются висячие предметы, скрипят полы, дребезжат стёкла,осыпается побелка;
6баллов (сильное) —землетрясение ведёт к лёгкому повреждению некоторых зданий: появляются тонкиетрещины в штукатурке, печах и т.п.;
7баллов (очень сильное) — неизбежны значительные повреждения отдельных зданий:сыплется штукатурка, возникают тонкие трещины в стенах, ломаются дымовые трубы;
8баллов (разрушительное) — наблюдаются сильные разрушения: образуются большиетрещины в стенах зданий, падают карнизы, дымовые
8 баллов9 баллов10—11баллов12 баллов
9 баллов(опустошительное) — во многих зданиях рушатся стены, перегородки, кровля; вгрунте образуются трещины шириной более 10 см; происходят обвалы, осыпи и оползни в горах;
10 баллов(уничтожающее) — разрушается большинство зданий, в некоторых — серьёзныеповреждения; трещины в грунте до 1 м шириной; обвалы и оползни в горах; врезультате завалов в речных долинах возникают озёра;
11 баллов (катастрофа)— многочисленные трещины на поверхности Земли и вертикальные перемещения поним; сильные обвалы в горах; общее разрушение зданий;
12 баллов (сильнаякатастрофа) — наблюдается сильное изменение рельефа: многочисленные трещины,вертикальные и горизонтальные перемещения по ним; огромные обвалы и оползни вгорах; изменяются русла рек, образуются водопады и озёра; полное разрушениевсех зданий и сооружений.
Приложение 4
Наибольшие заторные изажорные подъемы воды в реках РФЗаторные 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