Поражающие факторы пожара

Динамика опасных и чрезвычайных ситуаций

Опасная ситуация возникает при нахождении человека в опасной зоне, т.е. в пространстве, где постоянно или периодически возникают опасности, обусловленные вредными и опасными факторами. Опасные ситуации реализуются вследствие совокупности причин, обусловливающих воздействие вредных и(или) опасных факторов на человека, что приводит к постепенному или мгновенному повреждению его здоровья.

Чрезвычайная ситуация — совокупность событий и опасностей, внезапно нарушающих сложившиеся условия жизнедеятельности, создающих угрозу жизни и здоровью людей, среде их обитания, элементам техносферы.

Каждую чрезвычайную ситуацию можно рассматривать как крупномасштабную опасную ситуацию, создающую угрозу одновременно большому числу людей и объектам техносферы.

Какими бы различными ни были ЧС, в своем развитии они проходят следующие характерные стадии.

1 стадия — зарождение ЧС

На данной стадии создаются предпосылки будущей ЧС: активизируются неблагоприятные природные процессы, накапливаются технологические неполадки и проектно-производственные дефекты, происходят сбои в эксплуатации оборудования, работе инженерно-технического персонала и т.д. Продолжительность стадии зарождения может быть определена весьма приблизительно.

Параметры поражающего воздействия ЧС

2 стадия — инициирование ЧС

На этой стадии возникают технологические нарушения, связанные с выходом параметров процесса (давления, температуры, концентрации или расхода вещества, скорости реакции и т. д.) за критические значения. Происходят спонтанные реакции, разгерметизация трубопроводов, резервуаров, коррозионное повреждение стенок сосудов и емкостей.

Возникновение опасной ситуации

Возможно нарушение работы оборудования (насосов, клапанов, измерительных приборов, датчиков, блокировок). Обнаруживается неисправность систем обеспечения (электрической, водоснабжения, охлаждения, теплообмена, вентиляции и т.п.). Первая и вторая стадии часто протекают скрыто и связаны с накоплением большого разрушительного потенциала.

3 стадия — кульминация ЧС

На стадии кульминации образуется множество вредных и опасных факторов, объединяемых в один или несколько поражающих факторов. Высвобождаются большие количества энергии и массы, причем даже небольшое инициирующее событие может привести в действие цепной механизм с многократным увеличением мощности и масштабов ЧС («эффект домино»)

На этой стадии очень важно предсказать сценарий развития ЧС, что позволит принять действенные меры защиты, избежать человеческих жертв или уменьшить их число, а также сократить наносимый ущерб

Развитие чрезвычайной ситуации

4 стадия — затухание ЧС

Эта стадия продолжается от момента устранения источника опасности до полной ликвидации последствий ЧС, что может продолжаться годы и даже десятилетия, как, например, в случае чернобыльской катастрофы.

Моретрясение

Это – важная тема № 2. Землетрясения и их поражающие факторы действительно страшны. Но если колебания касаются водоёмов – грядёт самая настоящая катастрофа.

Моретрясение во всех случаях сопровождается приливно-отливными волнами. Это как минимум. И нередко данное явление – последствие землетрясения, имевшего эпицентр на суше рядом с морем или же на его дне.

Причиной может стать также грандиозный оползень берегового слоя. Или, что не лучше, извержение подводного вулкана. Последствия любого из перечисленных вариантов сокрушительны. Стоит вспомнить 1755 год – катастрофу, произошедшую рядом с Лиссабоном. Это были сейсмические толчки, спровоцировавшие моретрясение, десятки пожаров и мощнейшее 17-метровое цунами. Катастрофа случилась в 9:20, 1 ноября. За шесть минут погибло 80 000 (!) человек. Если верить геологам, то магнитуда тогда приблизилась к 8.7 балла. Во что сложно не поверить – ведь 1/3 города тогда была безнадёжно разрушена.

Основные характеристики

Согласно законам аэродинамики, для обеспечения полета в атмосфере земли любого аппарата важно знать:

  • Аэродинамическое сопротивление (ось X), оказываемое потоками воздуха на объект. Исходя из этого параметра подбирается мощность силовой установки.
  • Подъемную силу (ось Y), обеспечивающую набор высоты и позволяющую аппарату лететь горизонтально к поверхности земли.
  • Моменты аэродинамических сил по трем осям координат, действующих на летящий объект. Наиболее важным является момент боковой силы по оси Z (Mz), направленной поперек самолета (условно вдоль линии крыла). Он определяет степень продольной устойчивости (будет ли аппарат «нырять» или задирать нос вверх при полете).

От землетрясения – к извержению вулкана

И это вполне реально. Международный коллектив ученых в апреле текущего года ещё раз подтвердил вывод – землетрясение может стать причиной (или фактором) извержения вулкана. Или даже не одного, а нескольких.

Ученые уже давно выяснили, что определенные извержения происходили сразу после землетрясений. Однако, как ни странно, на удалении от их эпицентров. Эта тема интересовала еще Чарльза Дарвина.

И связь между одним и вторым явлением объясняется по-разному. Одна из версий такова: подземные толчки положительно влияют на рост пузырей магмы. Они увеличиваются в объемах. И усиливают давление магмы. А ещё было выяснено, что сферические очаги магмы резонируют с сейсмическими волнами.

Чрезвычайные ситуации, возможные на территории Украины, в Запорожском регионе.

Вероятность
возникновения и масштабы ЧС в том или
другом регионе определяются, главным
образом, характером производства
плотностью его распределения и
особенностями географических условий.

Промышленность
Украины характеризуется большим
насыщением потенциально опасных
производств.

На территории
государства имеется более 1500 предприятий,
на которых содержится около 30 Кт
различных сильнодействующих ядовитых
веществ (СДЯВ). Они размещены в 135 городах.
Практически это все областные города
и большинство центров, где проживает
более 22 млн. человек.

По территории
Украины проходят:

    1. аммиакопровод
      Тальятти-Одесса. Протяженность 814км.
      Пересекает 8 областей. На каждый
      километр его труб приходится 55т
      аммиака.

    2. два нефтепровода
      «Дружба» и «Союз». Протяженность
      2,3 тыс. км, пересекают практически все
      области. На каждый км. его труб
      приходится 250 т нефтепродуктов.

На Украине построены
и функционируют 4 АЭС – 11 энергоблоков
(Запорожская, Южно-Украинская, Ровенекая,
Хмельницкая).

Авария на ЧАЭС
привела к радиоактивному загрязнению
территории трёх государств равной 300
тыс. кв. км.

На территории
Украины имеется также 13 крупных
гидроузлов, на реках около 200 плотин.
Аварийное разрушение гидроузлов только
на Днепровском каскаде может привести
к катастрофическому затоплению 426
населённых пунктов с населением около
2 млн. человек.

На территории
нашего государства могут возникать ЧС
от всех видов стихийных бедствий. Так,
землетрясению с интенсивностью от 5 до
9 баллов подвергнуты юго-западные районы
Украины и Крым. Общая площадь охвата
землетрясениями составляет 27 тыс. кв.
км.

Приморские районы
бассейна Черного моря могут быть
подвергнуты воздействию цунами.

Практически
ежегодно отдельные районы подвергаются
воздействию бурь, ураганов и других
стихийных бедствий.

Таким образом, на
территории нашего государства в мирное
время наиболее вероятны два вида
чрезвычайных ситуаций:

а) ЧС, связанные
с авариями и катастрофами на различных
промпредприятиях;

б) ЧС, возникающие
при стихийных бедствиях.

Ежегодный учёт и
анализ ЧС показывает, что вероятность
их возникновения в нашей стране
достаточно велика.

На территории
Запорожского региона

могут возникнуть ЧС как техногенного,
так и природного происхождения, за
исключением опасных геофизических
явлений (извержение вулканов, сильные
землетрясения). Однако, из всех видов
ЧС следует выделить, по крайней мере,
три ситуации, которые по своей вероятности
и масштабам возможных опасных последствий
представляют для жителей Запорожья
наибольшую опасность:

  • аварии
    с выбросом СДЯВ на предприятиях (при
    их производстве, хранении или
    транспортировке);

  • аварии
    с выбросом (угрозой выбросов) радиоактивных
    веществ;

  • прорывы
    плотин (с образованием волны прорыва
    и угрозой катастрофического затопления).

Очаг поражения

ЧС характеризуется
образованием очагов поражения (ОП)

Очагом поражения
называется территория, в пределах
которой в результате воздействия
поражающих факторов произошли разрушения
зданий и сооружений, пожары, заражения
атмосферы

и местности,
затопления, гибель и поражения людей,
сельскохозяйственных животных и
растений.

ОП может образоваться
под воздействием одного поражающего
фактора (простой) или в результате
взаимного воздействия нескольких
первичных или вторичных поражающих
факторов (сложный), ОП характеризуется
формой (круглая, плоская, неправильная),
размерами (радиусом, глубиной, шириной,
площадью), причинённым ущербом (процентом
поражённых людей, сельскохозяйственных
животных и растений, разрушенных зданий
и сооружений
, денежной суммой потерь
материальных ценностей).

Существует понятие
— медико-тактическая характеристика
катастроф
ЧС, ОП.

В это понятие
входят следующие данные:

  • величина и
    структура потерь среди населения;

  • наличие или
    отсутствие заражения местности в
    районе бедствия;

  • размер очага
    поражения;

■ степень выхода
из строя сил и средств здравоохранения.

Знание характеристик
ОП необходимо для прогнозирования и
оценки возможных последствий ЧС в целях
принятия мер по защите людей, снижению
масштабов разрушений, организации и
проведения спасательных и неотложных
работ s
1ри
ликвидации последствий ЧС.

Развитие аэродинамики

Основатель гидродинамики Даниэль Бернулли описал в 1738 году фундаментальную взаимосвязь между давлением, плотностью и скоростью для несжимаемого потока, известную сегодня как принцип Бернулли, который также применителен к расчетам силы аэродинамического подъема. В 1799 году сэр Джордж Кэли стал первым человеком, который идентифицировал четыре аэродинамических силы полета (вес, подъемную силу, сопротивление и тягу), а также отношения между ними.

В 1871 году Фрэнсис Герберт Уэнам создал первую аэродинамическую трубу, позволяющую точно измерять аэродинамические силы. Неоценимые научные теории разработаны Жаном Ле Рондом Даламбером, Густавом Кирхгофом, лордом Рэлеем. В 1889 году Чарльз Ренард, французский инженер по аэронавтике, стал первым человеком, который научно рассчитал мощность, необходимую для устойчивого полета.

1.1. Чрезвычайные ситуации мирного времени

В обычной жизни все
отклонения от обычного нормального
хода событий относятся к чрезвычайным
ситуациям (ЧС) или чрезвычайным пришествиям
(ЧП).

В словаре русского
языка Ожегова слово «чрезвычайный»
трактуется как «исключительный, очень
большой, превосходящий всё».

В широком смысле
под ЧС понимают внешне неожиданную,
внезапно возникшую обстановку,
характеризующуюся резким нарушением
установившегося процесса или явления
и оказывающую значительное отрицательное
воздействие на жизнедеятельность
населения, функционирование экономики,
социальную сферу и природную среду,
иными словами — совокупность проявлений
дестабилизирующих факторов, нарушающих
заданное функционирование социальной
системы. Под дестабилизирующим фактором
понимается природное, антропогенное,
биологическое, социальное или иное
воздействие, угрожающее жизни и здоровья
человека.

Признаками чрезвычайных
ситуаций являются:

1. Опасность для
жизни и здоровья значительного числа
людей;

2. Существенное
нарушение экологического равновесия;

3. Выход из строя
систем жизнеобеспечения;

Значительный
материальный и экологический ущерб;

5. Необходимость
привлечения сил и средств к району ЧС.

6. Психологический
дискомфорт для больших групп людей.

Классификация
чрезвычайных ситуаций

Для практических
целей приняты следующие классификационные
структуры ЧС: по причинам возникновения
(рис. 1.1) , по скорости развития (рис.
1.2), по масштабу распространения поражающих
факторов (рис. .1.3), по видам последствий
(рис. 1.4).

Рис. 1.1. Классификация
ЧС по причинам возникновения.

Рис. 1.2. Классификация
ЧС по скорости распространения.

Рис. 1.3. Классификация
ЧС по масштабам распространения.

Рис. 1. Классификация
ЧС по видам последствий.

Территория, на
которую воздействуют опасные и вредные
факторы ЧС, с расположенными на ней
населением, животными, зданиями и
сооружениями, инженерными сетями и
коммуникациями, называется очагом
поражения
.

Очаги поражения
бывают простые (однородные) и сложные
(комбинированные). Простой очаг
поражения
— это очаг, возникший от
воздействия одного фактора,сложный— в результате действия нескольких
поражающих факторов. Примеры очагов
приведены на рис. 1.5, 1.6.

Рис. 1.5. Примеры
простых очагов.

Рис. 1.6. Примеры
сложных очагов.

Форма очагов поражения
зависит от природы источника опасных
факторов:

— круглая (землетрясения,
взрывы);

— полосная (ураганы,
смерчи, затопления, лавины, сели);

— неправильной формы
(пожары, цунами, оползни).

По общепринятой
концепции ЧC классифицируются по тяжести:

Таблица 1.1

Классификация ЧС
по тяжести последствий

Тяжесть
ЧС

Число
погибших и раненных, чел.

Нуждающихся
в госпитализации, чел.

Малые

25
— 100

10
— 50

Средние

101
— 1000

51
— 250

Большие

Более
1000

Более
250

Характериятика
жертв при техногенных катастрофах и
соотношение числа погибших, раненых
приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Характеристика
жертв при техногенных катастрофах

Катастрофы

Среднее
число жертв

Соотношение
числа погибших и раненых

Авиационные

10
— 100

10:1

Автомобильные

до
10

1:5

На
морском транспорте

10
— 100

На
железнодорожном транспорте

10
— 100

1:10

Взрывы
на крупных предприятиях

10
— 100

1:10

Пожары
в зданиях

10
— 100

1:10;
1:20

Аварии
с выбросом АХОВ

10
— 100

1:50

Взрывы
в шахтах

до
10

1:5

5 НОМЕНКЛАТУРА ПАРАМЕТРОВ (ПОКАЗАТЕЛЕЙ) ПОРАЖАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИСТОЧНИКОВ ПРИРОДНЫХ ЧС

Наименование основных параметров (показателей) поражающего воздействия источников природных ЧС нажизнь и здоровье людей, сельскохозяйственных животных и растений, объекты экономики и окружающую природную среду приведены в таблице 2.

Таблица 2

Объект, подвергающийся поражающему воздействию источника природной ЧС

Параметр (показатель) поражающего воздействия источника природной ЧС

1 Население

Число погибших, пораженных, пострадавших людей.

Продолжительность поражающего воздействия, мин. ч. сут.

Площадь зоны ЧС, км2.

Площадь зоны отселения населения, км2, га.

Затраты на проведение аварийно-спасательных работ, млн. руб.

Экономический ущерб, млн. руб.

Социальный ущерб, млн. руб.

2 Окружающая среда (сельскохозяйственные животные и растения, объекты экономики, окружающая природная среда).

Площадь зоны бедствия, км2.

Число разрушенных, поврежденных объектов.

Степень повреждения объектов, %.

Потеря эксплуатационных качеств объектов, %.

Продолжительность поражающего воздействия, мин. ч. сут.

Продолжительность аварийного периода, ч. сут. мес.

Продолжительность восстановительного периода, сут. мес. Год.

Площадь земель, частично или полностью исключенных из сельскохозяйственного оборота, км2.

Снижение плодородия земель, %.

Продолжительность периода восстановления сельскохозяйственных угодий, продуктивности почв, год.

Число пораженных сельскохозяйственных животных.

Величина погибшего урожая, т.

Площадь уничтоженных, пострадавших лесных массивов, км2, га.

Продолжительность периода восстановления лесонасаждений, год.

Площадь загрязнения опасными веществами почв, грунтов, подземных, поверхностных вод, км2, га.

Площадь радиоактивного загрязнения почв, грунтов, подземных, поверхностных вод, км2, га.

Объем загрязненного грунта, почв, т.

Продолжительность периода самоочищения загрязненных почв, грунтов, подземных, поверхностных вод, год.

Затраты на рекультивацию загрязненных участков, млн. руб.

Продолжительность периода рекультивации загрязненных участков, мес. год.

Экономический ущерб, млн. руб.

Ключевые слова: источник природной чрезвычайной ситуации, перечень поражающих факторов, номенклатура параметров поражающих воздействий

Парадокс Эйфеля

Другой парадокс, близкий в физическом отношении к парадоксам симметрии, обнаружил в 1912 году знаменитый французский инженер-строитель А.Эйфель (1832 — 1923). На склоне лет заинтересовавшись гидродинамикой в связи с вопросом о воздействии ветровых нагрузок на строительные конструкции, Эйфель построил в Париже аэродинамическую трубу. «Продувая» в ней сферы, он обнаружил парадокс, названный впоследствии его именем: вблизи «критического» числа Рейнольдса Re ≈ 150000 сила сопротивления сферы резко (в 4 — 5 раз) уменьшается с увеличением скорости. Этот факт противоречит нашему физическому опыту.

Представим аэродинамическую силу лобового сопротивления в виде

\(~F = C_x(Re) \frac{\rho u^2_{\infty}}{2} \frac{\pi l^2}{4}.\)

Пропорциональность \(~F \sim \rho u^2_{\infty} l^2\), где ρ — плотность, u — скорость невозмущенного набегающего потока, а l — характерный размер тела, легко получить из соображений размерностей (проверьте!). А коэффициенты \(~\frac 12\), \(~\frac{\pi}{4}\), Cx записаны для удобства. Безразмерный коэффициент сопротивления Cx можно определить из экспериментов. Он обычно убывает с ростом числа Re, т.е. с уменьшением сил вязкого трения.

Рис. 4

Парадокс Эйфеля обнаружен не только при обтекании сферы, но и при обтекании других тел. На рисунке 4 представлена полученная экспериментально зависимость Cx(Re) для сферы, кругового цилиндра и диска, при этом тела имеют один и тот же диаметр l. На участке резкого изменения Cx для сферы и цилиндра наблюдается разброс экспериментальных данных, показанный на рисунке «дорожкой». Коэффициент сопротивления диска практически постоянен — для тел с острыми кромками парадокс Эйфеля не справедлив. Объяснение парадокса заключается в том, что вблизи критического значения числа Рейнольдса происходит переход от плавного, стационарного течения, называемого ламинарным, к нестационарному, хаотическому движению, называемому турбулентным. Малое изменение Re приводит к большой перестройке течения.

Такая ситуация, когда малое изменение какого-либо параметра приводит к коренному изменению течения, типична для гидродинамики. Именно она объясняет многочисленные парадоксы расходимости опытных данных — проведенные при, казалось бы, одних и тех же условиях измерения оказываются совершенно различными. Поэтому при моделировании обтекания тел в аэрогидродинамических трубах следует учитывать влияние стенок трубы, поддерживающих модель устройств, неоднородностей в набегающем потоке, физико-химических свойств поверхности модели (шероховатость, смачиваемость, теплопроводность). Сделать это чрезвычайно трудно, если не сказать — невозможно.

Проблемы и решения

Важность аэродинамики самолетов возрастала по мере увеличения их скоростей. Конструкторы начали сталкиваться с проблемами, связанными со сжатием воздуха со скоростью, близкой или большей, чем скорость звука

Различия в потоках при таких условиях привели к проблемам управления воздушным судном, увеличению сопротивления из-за ударных волн и угрозе разрушения конструкции из-за аэроупругого флаттера. Отношение скорости потока к скорости звука было названо числом Маха по имени Эрнста Маха, который одним из первых исследовал свойства сверхзвукового потока.

Уильям Джон Маккуорн Ренкин и Пьер Анри Гугониот независимо друг от друга разработали теорию свойств течения воздуха до и после ударной волны, в то время как Якоб Акерет провел начальную работу по вычислению подъема и сопротивления сверхзвуковых аэродинамических поверхностей. Теодор фон Карман и Хью Латимер Драйден ввели термин «околозвуковой» для описания скоростей на границе 1 Маха (965-1236 км/час), когда сопротивление быстро растет. Впервые звуковой барьер был преодолен в 1947 году на самолете Bell X-1.

Заключение

Как
уже было сказано, непрерывное взаимодействие
человека с живой и неживой природой
реализуется через потоки масс веществ,
энергии и информации. В тех случаях,
когда эти потоки превышают предельно
допустимые уровни своих значений, они
приобретают способность причинять
ущерб здоровью человека, наносить вред
природе, разрушать материальные ценности
и становятся опасными для окружающего
их мира.

Мир
опасностей, угрожающих личности, весьма
широк и непрерывно нарастает. Многообразие
и высокие уровни опасностей, действующих
на человека, характерны, прежде всего,
для техносферы. Непрерывно нарастающие
ухудшения здоровья и гибель людей от
воздействия опасностей техносферы
объективно требует от государства и
общества принятия широких мер с
использованием научного подхода в
решении проблем безопасности
жизнедеятельности человека в условиях
техносферы.

Достижение
приемлемого уровня безопасности в
системе «человек-среда обитания»
неразрывно связано с необходимостью
глубокого анализа причин роста численности
и уровня опасностей; изучение причин
принудительной потери здоровья и гибели
людей; разработки и широкого применения
превентивных защитных мер на производстве,
в быту и в регионах техносферы. Важную
роль в сохранении здоровья и жизни людей
в настоящем и будущем призвана играть
информационная деятельность государства
в области прогнозирования опасностей
среды обитания. Компетентность людей
в мире опасностей и способы защиты от
них — необходимое условие достижения
безопасности жизнедеятельности человека
на всех этапах его жизни.

Таким
образом, на основе проведенного выше
исследования можно прийти к заключению,
что источники экологической опасности
в настоящее время чрезвычайно разнообразны
на каждом из уровней: в рамках всего
мирового сообщества и каждого человека
в отдельности. Причем именно человеческая
цивилизация на всем пути своего развития
создала предпосылки для их зарождения
и расширения зоны их негативного влияния,
активные действия человека по
преобразованию окружающей среды и
созданию искусственной привели к
столкновению с природой, которое
обусловлено нарушением пределов и
ограничений, вытекающих из законов
устойчивости биосферы. Риски экологической
опасности превратились в постоянные
ее источники, воздействующие на человека
на всех уровнях – от молекулярного до
глобального.

На
глобальном уровне главным источником
экологической опасности является
нарушение человеком естественных
экосистем, на региональном – трансграничный
перенос загрязнений, на локальном уровне
наиболее значимым источником экологической
опасности выступают природные условия,
техногенные факторы и загрязнение. Все
эти источники тесно взаимосвязаны между
собой и потому требуют комплексного
подхода к снижению степени их дальнейшего
развития и негативного влияния как на
окружающую среду, так и здоровье
индивидов.

Среди
путей гармонизации экологических
отношений на глобальном уровне можно
выделить, во-первых, следование принципу:
«Мыслить глобально, действовать локально,
учитывая законы биосферы», во-вторых,
обеспечение равной экологической
безопасности для всех людей
, а также
проведение глобального экологического
мониторинга, регулярный обмен экологической
информацией между всеми странами и
регионами, международную научную и
технологическую кооперацию, запрет на
экологическую агрессию. На локальном
уровне мерами по обеспечению экологической
безопасности могут стать внедрение
запретов и ограничений на использование
природных ресурсов и ведения хозяйственной
деятельности, приносящей вред окружающей
среде, проведение экологической
экспертизы, создание особо охраняемых
территорий и другое.

Сегодня
биосфера потеряла устойчивость, а это
непременно ведет к неустойчивости
экономики, социальной структуры общества,
неустойчивости человека как индивида
и его популяции, к неустойчивости жизни
на планете. Все это обуславливает
необходимость обеспечения экологической
безопасности, в противном случае у
человеческой цивилизации нет будущего.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий