§ 6. Опасные природные явления и предупреждение их действий

К опасным природным явлениям относятся все те, которые отклоняют состояние природной среды от диапазона, оптимального для жизни человека и для ведущегося им хозяйства. Они представляют катастрофические процессы эндогенного и экзогенного происхождения: землетрясения, извержения вулканов, цунами, наводнения, лавины и сели, а также оползни, оседания грунтов.

По размеру разового ущерба воздействия опасные природные явления изменяются от мелких до создающих стихийные бедствия.

Стихийное бедствие - любое непредотвратимое грозно разрушительное природное явление, причиняющее экономический ущерб и несущее угрозу здоровью и жизни людей. Когда речь идет об измерении потерь, пользуются термином - чрезвычайная ситуация (ЧС). При ЧС прежде всего измеряются абсолютные потери - для быстрого реагирования, для решения о необходимой внешней помощи пораженному району и т.п.

Бюро ООН по оказанию помощи при бедствиях (ЮНДРО) ЧС подразделяют на происшествия (угроза для жизни людей), несчастные случаи (число пострадавших до 1000 чел.), бедствия и катастрофы (число пострадавших до и более 1 млн. чел.)

Землетрясения - это подземные удары и колебания поверхности земли, вызванные главным образом тектоническими процессами. Землетрясения происходят в результате пульсационно-колебательного развития литосферы - сжатия ее в одних регионах и расширения в других. При этом наблюдаются тектонические разрывы, смещения и поднятия. Энергия землетрясения оценивается по шкалам или энергетическим классам, поверхностный эффект - в баллах шкалы интенсивности (по 12-балльной шкале). Принято различать магнитуду и интенсивность землетрясений. Магнитуда определяется амплитудой сейсмических волн и измеряется по 12-балльной шкале Рихтера. Интенсивность оценивается по реакции людей и состоянию сооружений в пострадавшей местности и определяется по наиболее распространенной 12-балльной шкале Меркали.

По имеющимся подсчетам, за последние 4 тыс. лет землетрясения унесли более 13 млн. жизней, миллиардами исчисляются экономические потери, которые связаны с пожарами, разрушением и повреждением материальных ценностей (зданий, инженерных сооружений, дорог, линий связи и др.).

В СНГ наиболее крупные катастрофические землетрясения отмечались в 1948 и 1968 гг. (ашхабадские), в 1966 г. (ташкентское), в 1970 г. (дагестанское) и в 1988 г. (армянское). Землетрясение в Армении унесло более 25 тыс. жизней, полностью разрушенными оказались многие населенные пункты.

Причинами землетрясений могут быть также взрывные работы, ядерные испытания, создание крупных гидротехнических сооружений и водохранилищ, разгрузки напряжений в земной коре в результате интенсивных подземных выработок. Так, например, материалы геодезических и геофизических измерений по таким водохранилищам мира, как Кариба в Африке или Гувер в США и другие, показывают, что после заполнения их водой происходят землетрясения, крупные оседания и прогибания земной коры. Скорость проседания под водохранилищами часто достигает 1-2 см в год, а магнитуда землетрясений может достигать 4-6 баллов. При этом возникают трещины на поверхности, повреждаются плотины, имеются разрушения и даже человеческие жертвы.

В настоящее время на земном шаре выделены зоны землетрясений разной активности. К зонам сильных землетрясений относят территории Тихоокеанского и Средиземноморского поясов. В нашей стране более 20% территории подвержены землетрясениям.

Катастрофические землетрясения (9 баллов и более) охватывают районы Камчатки, Курильских островов, Памира, Забайкалья, Закавказья и ряда других горных районов. В таких районах инженерное строительство, как правило, не ведется.

Сильные (от 7 до 9 баллов) землетрясения бывают на территории, простирающейся широкой полосой от Камчатки до Карпат, включая Сахалин, Прибайкалье, Саяны, Крым, Молдавию и др. Здесь должно проводиться только сейсмостойкое строительство.

Большая часть территории России относится к сейсмичной зоне, в которой крайне редко бывают землетрясения небольшой силы. Так, в 1977 г. в Москве были зарегистрированы толчки силой в 4 балла, хотя эпицентр самого землетрясения находился в Карпатах.

Несмотря на большую работу, проведенную учеными по предсказанию сейсмической опасности, прогнозирование землетрясений - очень сложная проблема. Для ее решения строят специальные карты, математические модели, организуют с помощью сейсмических приборов систему регулярных наблюдений, составляют описание прошедших землетрясений на основе изучения комплекса факторов, включая и поведение живых организмов, анализируя их географическое распространение.

Вулканизм - это совокупность процессов и явлений, связанных с движением магмы в верхней мантии, земной коре и на поверхности земли. В результате извержения вулканов образуются вулканические горы, вулканические лавовые плато и равнины, кратерные и запрудные озера, грязевые потоки, вулканические туфы, шлаки, брекчии, бомбы, пепел, в атмосферу выбрасываются вулканическая пыль и газы.

Вулканы располагаются в сейсмоактивных поясах, особенно в Тихоокеанском. В Индонезии, Японии, Центральной Америке насчитывается по несколько десятков активных вулканов - всего на суше от 450 до 600 действующих и около 1000 “спящих” вулканов. В опасной близости от активных вулканов находится около 7% населения Земли. На срединно-океанических хребтах имеются по меньшей мере несколько десятков крупных подводных вулканов.

В России опасности вулканических извержений и цунами подвергаются Камчатка, Курильские острова, Сахалин. Потухшие вулканы есть на Кавказе и Закавказье.

Наиболее активные вулканы извергаются в среднем раз в несколько лет, все активные ныне - в среднем 1 раз в 10-15 лет. В деятельности каждого вулкана имеются, видимо, периоды относительного понижения и повышения активности, измеряемые тысячами лет.

При извержениях островных и подводных вулканов часто возникают цунами. Кроме того, образующиеся при подводных извержениях облака всплывающих газов и пара могут служить причиной гибели морских судов. Возможно, газ способен выделятся не только в точках извержения, но и на соседних с ними больших пространствах морского дна. С такого рода событиями можно связать, например, загадки “Бермудского треугольника”

Нередко вблизи вулканов располагаются населенные пункты, ведется активная хозяйственная деятельность. Все это предполагает разработку мер защиты от вулканических извержений. В настоящее время применяется охлаждение наползающей на населенные пункты лавы сильными струями воды, отклонение движения лавовых потоков посредством сооружения защитных барьеров, систем тоннелей и даже бомбардировок. Создаются специальные карты районирования по размещению населенных пунктов в менее опасных вулканических районах, расширяется сеть постоянных наблюдений за вулканами.

Цунами - японский термин, обозначающий необычно крупную морскую волну. Это волны большой высоты и разрушительной силы, возникающие в зонах землетрясений и вулканической активности океанического дна. Скорость продвижения такой волны может колебаться от 50 до 1000 км/ч, высота в области возникновения от 0,1 до 5,0 м, а у побережья - от 10 до 50 м и более. Цунами часто вызывают разрушения на побережье - в ряде случаев катастрофические: приводят к размыву берегов, образованию мутьевых потоков, разрушают населенные пункты, сооружения.

В последние 50 лет отмечено около 70 сейсмогенных цунами опасных размеров, из них 4% в Средиземном море, 8% в Атлантике, остальные в Тихом океане. Наиболее цунамиопасны берега Японии, Гавайских и Алеутских островов, Камчатки, Курил, Аляски, Канады, Соломоновых островов, Филиппин, Индонезии, Чили, Перу, Новой Зеландии, Эгейского, Адриатического и Ионического морей. На Гавайских островах цунами интенсивностью 3-4 балла бывают в среднем 1 раз в 4 года, на тихоокеанском побережье Южной Америки - раз в 10 лет.

Защита от цунами заключается в своевременном прогнозировании их возникновения, выводе судов из зоны активного воздействия, эвакуации жителей из зоны разрушения. Предупреждению цунами способствует создание автоматизированной системы, основанной на сети сейсмических станций и современных каналах связи, включая и спутниковую.

Наводнение - это значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море. Они вызываются обильным выпадением ливневых дождей, таянием снега, льда, ураганами и штормами, которые способствуют разрушению насыпных сооружений, плотин, дамб. Наводнения могут быть речными (пойменными), нагонными (на побережьях морей), плоскостными (затопление обширных территорий водосбора) и др. Крупные катастрофические наводнения сопровождаются быстрым и высоким поднятием уровня воды, резким увеличением скорости потоков, их разрушительной силой. Разрушительные наводнения происходят практически ежегодно в различных регионах земли. В России они наиболее часты на юге Дальнего Востока. Материальный ущерб связан с гибелью людей, затоплением больших территорий, как правило, сельскохозяйственных, размывом берегов, их обвалами и обрушением, образованием новых русел грязевыми потоками, разрушением водохранилищ, железных и шоссейных дорог и др. Важное значение в борьбе с наводнениями имеют данные о речном стоке, его колебаниях, максимальных расходах, ритмичности наводнений, размываемости грунтов, почвенном и растительном покрове, контрастности рельефа в пределах водосборного бассейна.

Наиболее эффективные способы борьбы с наводнениями - зарегулированность стока рек, а также строительство защитных плотин и дамб. Так, в Голландии протяженность плотин и дамб составляет более 1800 миль. Без этой защиты 2/3 ее территории каждый день оказывались бы затопленными приливом. Для защиты Санкт-Петербурга от наводнений в Финском заливе сооружена дамба. Особенность этого реализованного проекта заключается в том, что он требует качественной очистки сточных вод города и нормального функционирования водопропускных сооружений в самой плотине, что в проекте плотины не было предусмотрено в должной мере. Строительство и эксплуатация подобных инженерных объектов требуют также определения оценки возможных экологических последствий.

Половодья - ежегодно повторяющееся сезонное длительное и значительное увеличение водности рек, которые сопровождаются повышением уровня воды в русле и затоплением поймы - одна из основных причин наводнений.

Большие затопления поймы во время половодий наблюдаются на большей части территории СНГ, в Северной Америке и Восточной Европе.

Сели - грязевые или грязекаменные потоки, внезапно возникающие в руслах горных рек и характеризующиеся резким кратковременным (1 - 3 часа) подъемом уровня воды в реках, волнообразным движением и отсутствием полной периодичности. Сель может возникнуть при выпадении обильных ливней, интенсивном таянии снега и льда, реже вследствие извержения вулканов, прорывов перемычек горных озер, а также в результате хозяйственной деятельности человека (взрывные работы и пр.). Предпосылками образования селей являются: чехол склоновых отложений, значительные уклоны горных склонов, повышенная увлажненность грунтов. По составу различают грязекаменные, водокаменные, грязевые и вододресвяные сели, в которых содержание твердого материала колеблется от 10-15 до 75%. Отдельные обломки, переносимые селями, весят более 100-200 т. Скорость движения селей достигает 10 м/с, а объемы выбросов достигают сотен тысяч, а иногда и миллионов кубических метров. Обладая большой массой и скоростью передвижения, сели часто приносят разрушения, приобретая в наиболее катастрофических случаях характер стихийного бедствия. Так, в 1921 г. катастрофический селевой поток разрушил Алма-Ату, при этом погибло около 500 человек. В настоящее время этот город надежно защищен противоселевой плотиной и комплексом специальных инженерных сооружений. Основные меры борьбы с селями связаны с закреплением почвенного и растительного покрова на горных склонах, с профилактическим спуском угрожающих прорывом горных водоемов, со строительством плотин и различных селезащитных сооружений.

Лавины - массы снега, низвергающиеся по крутым горным склонам. Особенно часто лавины сходят в тех случаях, когда снежные массы образуют нависающие над нижележащим склоном валы или снежные карнизы. Лавины возникают при нарушениях устойчивости снега на склоне под влиянием мощных снегопадов, интенсивного снеготаяния, дождей, некристаллизации снежной толщи с образованием слабо связанного горизонта глубинной изморози. В зависимости от характера движения снега по склонам различают: осевые - снежные оползни, соскальзывающие по всей поверхности склона; лотковые лавины - движущиеся по ложбинам, логам и эрозионным бороздам, прыгающие с уступов. При сходе лавин из сухого снега возникает распространяющаяся впереди разрушительная воздушная волна. Огромной разрушительной силой обладают и сами лавины, так как их объем может достигать 2 млн. м³, а сила удара - 60-100 т/м². Обычно лавины, хотя и с разной степенью постоянства, приурочены год от года к одним и тем же местам - лавинным очагам разных размеров и конфигурации.

Для борьбы с лавинами разработаны и создаются системы защиты, которые предусматривают размещение снегозащитных щитов, запрещение вырубки лесов и проведение лесопосадок на лавиноопасных склонах, обстрел опасных склонов из артиллерийских орудий, возведение противолавинных валов и рвов. Борьба с лавинами очень сложна и требует больших материальных затрат.

Помимо охарактеризованных выше катастрофических процессов бывают и такие, как обваливание, оползание, оплывание, просадки, разрушение берегов и т.д. Все эти процессы приводят к перемещению вещества, часто в крупных масштабах. Борьба с этими явлениями должна быть направлена на ослабление и предотвращение (где это возможно) процессов, вызывающих отрицательное воздействие на устойчивость инженерных сооружений, подвергающих опасности жизнь людей.