Литосферни стихийные бедствия
Лекция №9: Опасности, которые ведут к чрезвычайным ситуациям и мероприятия снижения их последствий.
Естественные опасности
В наше время человек способен полететь на Луну, мы много знаем о других планетах, но силы природы нашей собственной планеты все еще нами не покоренные. В наш цивилизованный, технически развитое время человечество остается зависимым от природных явлений, которые достаточно часто имеют катастрофический характер. Извержение вулканов, землетрясения, засухи, селевые потоки, снежные лавины, наводнения влекут гибель многих тысяч людей, наносят огромные материальные убытки.
Наибольшие убытки из всех стихийных бедствий влекут наводнения (40%), на втором месте — тропические циклоны (20%), на третьем и четвертом местах (по 15%) — землетрясения и засухи.
Стихийные бедствия — это природные явления, которые имеют чрезвычайный характер и приводят к нарушению нормальной деятельности населения, гибели людей, разрушения и уничтожения материальных ценностей.
За местом локализации стихийные бедствия разделяют на:
літосферні (извержение вулканов, землетрясения, сдвиги, селе);
гідросферні (наводнения, снежные лавины, штормы);
атмосферные (ураганы, ливни, гололеда, молнии).
Иногда в учебной литературе используется деление стихийных бедствий на: тектонические, топологические и метеорологические.
Литосферни стихийные бедствия
* Извержение вулканов. За разрушительным действием и количеством энергии, которая выделяется при извержении вулкана, именно это стихийное бедствие принадлежит к опаснейшим для жизнедеятельности человечества. Под пеплом и лавой погибали целые города.
Наиболее известно извержение вулкану — это извержение Везувия. Рядом с Везувием процветали такие древние города, как Помпея, Геркуланум и Стабия. В течение столетий Везувий молчал. 24 августа в 79 г. внезапно в голубое небо над Неаполитанским заливом всплесков лавовая пробка, которая тысячелетиями плотно закупоривал жерло кратера Везу-вию. Высоко в гору на несколько километров взлетели обломки горных пород, со страшным грохотом розверзлась вершина горы. Черная туча пепла затмила солнце и три дня висела над местом катастрофы. Только 27 августа, через трое суток после начала извержения, впервые просмотрело солнце, которое осветило три мертвых города. На земном шаре насчитывается приблизительно 600 активных вулканов, то есть таких вулканов, которые после более-менее длительного перерыва могут опять ожить. Большинство из них расположено на стыках тех участков земной коры, которые называются тектоническими плитами. За теорией А.Вегенера, земная кора состоит приблизительно из 20 малых и больших пластов, которые называются плитами, или платформами, они постоянно изменяют свое место расположения. Эти подвижные тектонические плиты земной коры имеют толщину от 60 до 100 км и плавают на поверхности вязкой магмы.
Вокруг Индонезии, которая находится на одном из таких стыков тектонических плит, больше сотни вулканов; на западном побережье Американского континента, где сталкиваются Североамериканская и Тихоокеанская плиты, расположен десяток вулканов. Эти районы, а также восточное побережье Тихого океана — Камчатка, Курили, Япония — наиболее активные вулканические зоны нашей планеты.
Недра земного шара делятся на четыре зоны: в центре — внутреннее ядро, его окружает внешнее ядро, потом мантия и земная кора. Радиус Земли 6371 км, твердая оболочка земной коры — от 35 до 70 км, а на дне океана толщина твердой оболочки — всего 7—13 км. Толща земной мантии достигает 2900 км. Вязким, расплавленным является только внешнее ядро толщиной от 2950 до 5100 км. Диаметр внутреннего ядра — небольшой, но его температура достигает 6000 градусов. Однако внутреннее ядро твердое через огромное давление на него высших слоев. Магмой называется расплавленная масса, которая выделяется при извержении вулканов. Геологи считают, что она образуется в нижней части земной коры и в верхней части мантии на глубине от 30 до 90 км. Горная порода на этой глубине так розпечена, что должна быть жидкой, но она остается твердой, ее делает плотнее огромное давление верхних пластов. Это давление обычно одинаково по всей поверхности магмы; лишь там, где две плиты трутся друг о друга и сдвигаются, он может послабшати. В этих местах порода переходит из твердого состояния в жидкий, расширяется, жмет на верхние слои и с чрезвычайной силой вырывается на поверхность. Происходит извержение вулкана.
Невзирая на большой исторический опыт, человечество не нашло надежное средство уменьшить катастрофические последствия извержения вулканов.
Путем наблюдений удалось выяснить размеры зон опасного влияния вулканов. Лавовый поток при больших извержениях распространяется к ЗО км, порой достигает 100 км. Розпечени газы составляют опасность в радиусе нескольких километров. До 400-500 км распространяется зона выпадения кислотных дождей, которые вызывают ожоги в людей, отравления растительности, почвы. Селевые потоки, которые возникают на вершинах вулканов во время внезапного таяния снега и льда в период извержения, имеют длину от нескольких десятков километров до 100-300 км.
Разработаны и применяются мероприятия защиты и уменьшения негативного влияния 1 вулканической деятельности. Например, для предотвращения негативного влияния потока лавы используется метод отведения его в бок от населенных пунктов путем создания искусственного русла (отведение лавового потока из горы Мауна-лоа 1942p., какой угрожал городу Хило, с помощью взрывчатки, которую бросали из самолета); возможно строительство дамб, охлаждения лавовых потоков водой. В Исландии1973р. применялось охлаждение лавы при извержении вулкана на острове Хеймей морской водой к температуре ниже 100'С.
* Землетрясения. Ежегодно ученые фиксируют около 1 млн. сейсмических и микросейсмических колебаний, 100 тыс. из которых чувствуются людьми и 1000 наносят значительные убытки.
Те места, в которых сталкиваются между собой тектонические плиты (из них состоит земная кора), являются сейсмически опасными зонами, то есть движение плит вдоль их границь внедряется землетрясениями. Землетрясения с особенно тяжелыми последствиями происходят там, где две тектонических плиты не просто трутся друг о друга, а сталкиваются. Это причина наиболее разрушительных землетрясений. Ученые геофизики выделили два главных сейсмопояси: Средиземноморский, что охватывает юг Евразии от Португалии к Малайскому архипелагу, и Тихоокеанский, что оперезає берега Тихого океана. Они включают молодые горные пояса: Альпы, Апеннини, Карпаты, Кавказ, Гималаи, Крым, Кордильери, Анды, а также подвижные зоны подводных океанов материков.
Землетрясение — это сильные колебания земной коры, вызванные тектоническими причинами, которые приводят к разрушению сооружений, пожаров и человеческих жертв.
Гипоцентр, или ячейка землетрясения, — место, где сдвигаются горные породы.
Эпицентр — точка на поверхности земли, которая находится прямо над гипоцентром.
Колебание земной коры передается сейсмическими волнами. Самые сильные они в гипоцентре. С отдалением от него волны ослабевают.
Для регистрации землетрясений сделаны две шкалы.
До 30-х годов XX ст. сила землетрясения измерялась вызванными убытками — по так называемой шкале Меркалли. В настоящий момент для определения силы землетрясения пользуются более совершенным средством. Идею подал в 1935 г. американский сейсмолог Ч.Рихтер. Он предложил определять силу землетрясения по 12-бальной шкале. Нулевая отметка на сейсмографе означает абсолютный покой почвы, один балл указывает на слабый подземный толчок, каждый следующий балл помечает толчок в 10 раз сильнее предыдущего. Да, 9-бальное землетрясение в 10 раз сильнее 8-бального, в 100 раз превышает 7-бальный и, наконец, в 100 миллионов раз сильнее колебания земной коры силой в один балл (табл. 4.1).
Таблица 4.1 Схематизируется сейсмическая шкала
| Баллы | Общая характеристика | Внешние эффекты |
| Незаметный | Колебания почвы регистрируются только приборами, людьми не чувствуются | |
| Очень слабый | Слабые толчки, едва чувствуются людьми на верхних этажах | |
| Слабый | Колебания отмечаются многими людьми, висячие предметы слегка раскачиваются | |
| Умеренный | Толчки чувствуются людьми, раскачиваются подвешенные предметы, дзеленчать оконные стекла. | |
| Достаточно сильный | Ночью люди просыпаются, качаются подвешенные предметы, беспокоятся животные. Незначительные повреждения отдельных зданий | |
| Сильный | Легкие повреждения домов, образуются трещины в штукатурке, сдвигается с места легкая мебель, падает посуда | |
| Очень сильный | В домах появляются повреждения, трещины в стенах, отдельные здания разрушаются. Сдвиги на берегах рек. Небольшие горные обвалы | |
| Разрушительный | Разрушение и повреждение зданий, людям трудно устоять на ногах. Трещины в почве. Горные обвалы | |
| Опустошающий | Разрушение зданий. Искривление железнодорожных путей. Трещины в почвах в ширину 10 см. Сдвиги, большие горные обвалы | |
| Уничтожающий | Разрушение зданий и памятников. Трещины в почве до 1 м шириной, большие сдвиги и обвалы | |
| Катастрофа | Повсеместное разрушение зданий, насыпей, дорог, дамб. Вертикальное перемещение слоев. Большие обвалы, изменяется уровень грунтовых вод | |
| Большая катастрофа | Повсеместное разрушение зданий и сооружений. Массовая гибель людей и животных. Значительные изменения рельефа местности |
Основными характеристиками землетрясений является: глубина ячейки, магнитуда и интенсивность энергии на поверхности земли.
Глубина ячейки землетрясения обычно находится в пределах от 10 до 30 км, в некоторых случаях она может быть значительно больше.
Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения и является логарифмом максимальной амплитуды смещения почвы в микронах, которая измеряется за сейсмограммой на расстоянии 100 км от эпицентру. Магнитуда за Рихтером измеряется от 0 до 9 (самое сильное землетрясение). Интенсивность — это показатель последствий землетрясений, который характеризует размер убытков, количество жертв и характер восприятия людьми психогенного влияния.
Землетрясения преимущественно бывают в виде серии толчков, главный из которых имеет наибольшую магнитуду. Сила, число и длительность толчков сугубо индивидуальны для каждого землетрясения. Длительность толчков преимущественно достигает нескольких секунд.
Заметное сотрясение поверхности земли от главного толчка длится от 30 до 60 с, или даже до 3-4 хв. Более слабые толчки могут длиться с интервалами в несколько суток, недель, месяцев и даже лет.
На сегодня отсутствуют надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако за изменением характерных свойств почвы, необычным поведением живых организмов перед землетрясением ученым достаточно часто удается составлять прогнозы. Предсказателями землетрясений является:
> быстрый рост частоты слабых толчков (форшоків);
> деформация земной коры, которая определяется наблюдениями из спутников или съемкой на поверхности земли с помощью лазерных источников света;
> изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн в канун землетрясения;
> изменение уровня грунтовых вод в скважинах;
> содержание радона в воде и тому подобное.
Какие самые сильные землетрясения описаны в истории за последние 100 лет?
> Калифорния, США, 18 апреля 1906 года. Эпицентр — около Сан-Франциско, интенсивность — 10 баллов. Основные убытки города — из-за пожара, который не удавалось затушить три дня. Погибло 700 лиц.
> Япония, И сентября 1923 года. В полдень землетрясением разрушены Токио и Йокогама. Уничтожены сотни тысяч домов, разрушенные мосты и тоннели, страшные пожары. Погибло около 150 тыс. лиц.
>СССР, Ашгабат, 6 октября 1948року. О 1 час. 12 хв. без предыдущих толчков разрушено большинство зданий в городе. Повреждена железная дорога. Сила толчка в эпицентре — 9-10 баллов. Погибло ПО тыс. лиц.
>СССР, Спитак, Ленинакан, 7 декабря 1988року. Сила землетрясения — 8 баллов. Повреждены дороги, железная дорога. Спитак разрушен вдребезги, Ленинакан — на 80%. Погибло свыше 25 тыс. лиц.
> Гилян, север Ирана, 21 июня 1990року. Сила землетрясения — 8 баллов. Погибло свыше 50 тыс. лиц.
> Турция, сентябрь 1999року. Сила землетрясения — 7,4 балла. Погибло 17 тысяч лиц.
В Украине сейсмически опасными районами являются Карпаты и горный Крым. В прошлом здесь происходили разрушительные землетрясения силой 6-8 баллов (например, Ялтинское землетрясение в 1927 г.). Центральные районы Украины принадлежат к сейсмически спокойным, хотя и здесь иногда регистрируются подземные толчки, которые докачиваются из районов Карпат и гор Вранча (Румыния). Да, в 1977 г. во время землетрясения в восточной части Карпат (эпицентр находился в Румынии), сейсмические волны достигли Львова, Ровно, Киева и даже Москвы.
Некоторые рекомендации относительно правил поведения в условиях опасности землетрясения.
При землетрясении почва ощутимо колеблется относительно недолгое время — только несколько секунд, дольше всего — минуту при очень сильном землетрясении. Эти колебания неприятны, могут вызывать испуг. Поэтому очень важно хранить покой. Если чувствуется вздрагивание почвы или дома, следует реагировать немедленно, помня, что наиболее опасные являются предметами, которые падают.
Находясь в помещении, следует немедленно занять безопасное место. Это отверстия капитальных внутренних стен (например, отворить двери из квартиры), углы, образованные ими. Можно спрятаться под балками каркасу, под несущими колоннами, у внутренней капитальной стены, под кроватью или столом. Следует помнить, что чаще всего заваливаются внешние стены домов. Необходимо держаться подальше от окон и тяжелых предметов, которые могут перевернуться или сдвинуть с места. Не следует выбегать из дома, поскольку обломки, которые падают вдоль стен, являются серьезной опасностью. Безопаснее переждать толчок там, где он вас застал, и, лишь дождавшись его окончания, перейти в безопасное место. Находясь внутри многоэтажного дома, не спешите к лифтам или лестнице. Лестничные пролеты и лифты часто обваливаются во время землетрясения. После прекращения толчков нужно срочно выйти на улицу, отойти от зданий на открытое место, во избежание ударов обломков, которые падают. Находясь в автомобиле, который двигается, следует медленно затормозить подальше от высоких домов, мостов или эстакад. Необходимо оставаться в машине к прекращению толчков.
Очутившись в завале, следует спокойно оценить положение, оказать себе первую помощь, если она нужна. Необходимо оказать помощь тем, кто в ней нуждается. Важно позаботиться об установлении связи с теми, кто находится снаружи завала (голосом, стуком). Человек может хранить жизнеспособность (без воды и еды) свыше двух недель.
* Сдвиги. Сдвиги могут возникнуть на всех склонах с наклоном в 20° и больше в любое время года. За скоростью смещения пород сдвиги разделяют на:
медленные (скорость составляет несколько десятков сантиметров на год);
средние (скорость составляет несколько метров через час или сутки);
скорые (скорость составляет десятки километров через час).
Сдвиги — это скользкие смещения масс горных пород вниз по склону, которые возникают через нарушение равновесия.
Сдвиги возникают через ослабление прочности горных пород в результате выветривания, вымывания осадками и подземными водами, систематических толчков, безрассудной хозяйственной деятельности человека и тому подобное.
Только быстрые сдвиги могут влечь катастрофы с человеческими жертвами. Объем пород, которые смещаются при сдвигах, находится в пределах от нескольких сотен до многих миллионов кубических метров.
Самые значительные ячейки сдвигов на территории Украины зафиксированы на правобережье Днепра, на Черноморском побережье, в Закарпатье и Черновицкой области. Сдвиги разрушают здания, уничтожают сельскохозяйственные угодья, создают опасность при добывании полезных ископаемых, вызывают повреждение коммуникаций, водохозяйственных сооружений, главным образом дамб.
Наиболее действенными мероприятиями для предотвращения сдвигов является отведение поверхностных вод, искусственное превращение рельефа (уменьшение нагрузки на склоны), фиксация склона с помощью подпоров.
* Селе. Возникают селе в бассейнах небольших горных рек в результате ливней, интенсивного таяния снегов, прорывов завальных озер, обвалов, сдвигов, землетрясений.
Селе — это паводки с большой концентрацией почвы, минеральных частиц, камней, обломков горных пород (от 10-15 до 75% объема потока).
«Сель» (сайль) — слово арабское и в переводе означает бурный поток, то есть за внешним видом селевой поток — это безумно бурлящая волна высотой с пятиэтажный дом, которая мчит ущельем с большой скоростью.
Селе случаются во многих странах — в некоторых областях Индии и Китая, Турции и Ирана, в горных районах Северной и Южной Америки. От селевых потоков страдает население Кавказа, Средней Азии и Казахстана. В Украине селевые потоки случаются в Карпатах и Крыму.
За составом твердого материала, который переносит селевой поток, их можно разделить на:
грязевые (смесь воды с почвой при незначительной концентрации камней, объемный вес составляет 1,5-2 т/куб. м);
грязекам'яні (смесь воды, гравия, небольших камней, объемный вес — 2,1-2,5 т/куб. м.);
водокаменные (смесь воды с преимущественно большими камнями, объемный вес — 1,1-1,5 т/куб. м);
В Карпатах чаще всего случаются водокаменные селевые потоки небольшой мощности, в Средней Азии — грязевые потоки.
Скорость селевого потока обычно составляет 2,5 -4,5 м/с, но во время прорыва заторов она может достигать 8-Ю м/с и больше.
Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления. Средств прогнозирования селей на сегодня не существует, поскольку наука точно не знает, что именно провоцирует начало восхождения потока. Однако известно, что необходимы две основных предпосылки - достаточное количество обломков горных пород и вода. Вместе с тем для некоторых селевых районов установленные определены критерии, которые позволяют оценить достоверность возникновения селей.
Средства борьбы с селевыми потоками достаточно разнообразны:
• строительство дамб
• каскаду запруд для разрушения селевого потока
• стенок
• закрепление відкосів и тому подобное.
В случае предупреждения о селевом потоке или сдвиге, которые надвигаются, следует:
- как можно быстрее оставить помещение и выйти в опасное место;
- оказывать помощь людям, которые попали в селевой поток, используя доски, палки, бечевки и другие средства; выводить людей из потока в направлении его движения, постепенно приближаясь к краю;
- при увлечении снежной лавиной необходимо сделать все, чтобы очутиться на ее поверхности (освободиться от груза, пытаться двигаться вверх, движения как при плавании); если это не удается, то нужно пытаться закрыть лицо курткой, чтобы создать воздушную подушку (снежная пыль попадает в нос и рот — человек задыхается);
- отправляясь в горы, необходимо иметь при себе лавинные бечевки яркого цвета; веревке пытаться выбросить на поверхность, чтобы благодаря бечевке человека, который попал в снежную лавину, могли найти.