Невозможно представить себе более разрушительное и опасное стихийное бедствие, чем землетрясение. Люди, живущие в сейсмически опасных районах, подвергаются риску попасть в эпицентр землетрясения на протяжении всей жизни. Население, проживающее в относительно стабильной местности, опасается отголосков движения , подобно волнам, расходящимися от центра события к его периферии.
Естественные причины землетрясений
В древние времена бедствие считалось гневом богов, проявлением силы прочих магических и мифических персонажей. Благодаря современным исследованиям и развитию сейсмологии, причины возникновения колебаний в литосфере четко определены:
- субдукция. Верхняя оболочка земли состоит из плит. По причинам внутренней работы, происходящей в , эти плиты могут раздвигаться или, наоборот, наползать друг на друга, что и приводит к ;
- деформация плит. Определенные силы влияют на устойчивость самих платформ, вследствие чего землетрясение может происходить не только на периферии, но и в центре плит, как, например, в Китае;
- вулканическая деятельность. Извержения вулканов также способствуют возникновению колебаний в земной коре. Случаются такие явления чаще, однако имеют менее разрушительную силу.
Техногенные причины катастроф
Человечество активно вмешивается в природу, старясь перекроить среду обитания по своему усмотрению, не задумываясь при этом о глобальных изменения, ведущих к увеличению количества стихийных бедствий. Так, на частоту землетрясений влияют следующие виды деятельности «царя природы»:
- создание искусственных водоемов на больших площадях. При концентрации огромной водной массы в водохранилищах, ее вес начинает давить на пористые подповерхностные породы, вызывая уплотнение последних. Изменяется и качество подошвенной почвы, она становится слишком насыщенной влагой. Все это приводит к подземным толчкам даже в тех районах, которые никогда не славились землетрясениями;
- сверхглубокое бурение и наполнение использованных скважин водой. Изменение внутреннего состояния литосферы вследствие выработки при добыче полезных ископаемых приводит к подземным толчкам различной мощности – как известно, природа не любит пустоты;
- ядерные взрывы, как подземные, так и на поверхности планеты, создающие мощную ударную волну и сотрясающие все слои верхней оболочки Земли.
Все это основные природные и техногенные причины возникновения землетрясений.
Кислотные дожди – это серьезная экологическая проблема, причиной которой является загрязнение окружающей среды. Их частое появление пугает не только ученых, но и простых людей, ведь подобные осадки могут оказать негативное влияние на здоровье человека. Характеризует кислотный дождь пониженный уровень pH. Для обычных осадков этот показатель равен 5,6, и даже небольшое нарушение нормы чревато серьезными последствиями для живых организмов, попавших в зону поражения.
При существенном сдвиге пониженный уровень кислотности становится причиной гибели рыб, земноводных, насекомых. Также в районе, где отмечены такие осадки, можно заметить кислотные ожоги на листьях деревьев, отмирание некоторых растений.
Отрицательные последствия выпадения кислотных дождей существуют и для человека. После ливня в атмосфере скапливаются токсические газы, и вдыхать их крайне не рекомендуется. Небольшая прогулка под кислотным дождем может стать причиной астмы, сердечных и легочных заболеваний.
Кислотные дожди: причины и последствия
Проблема кислотных дождей уже давно носит глобальный характер, и каждому жителю планеты следует задуматься о своем вкладе в данное природное явление. Все вредные вещества, попадающие в воздух в процессе жизнедеятельности человека, никуда не исчезают, а остаются в атмосфере и рано или поздно возвращаются на землю в виде осадков. При этом последствия кислотных дождей настолько серьезны, что на их устранение порой требуются сотни лет.
Для того чтобы узнать, какими могут быть последствия кислотных дождей, следует разобраться в самом понятии рассматриваемого природного явления. Так ученые сходятся во мнении, что это определение является слишком узким, чтобы обрисовать глобальную проблему. Нельзя принимать во внимание только дожди – кислотные грады, туманы и снега также являются носителями вредных веществ, поскольку процессы их образования во многом идентичны. Кроме того, в засушливую погоду могут появляться токсические газы или пылевые облака. Они также являются разновидностью кислотных осадков.
Причины образования кислотных дождей
Причина кислотных дождей в большей степени кроется в человеческом факторе. Постоянное загрязнение воздуха кислотообразующими соединениями (оксидами серы, хлористым водородом, азотом) приводят к нарушению баланса. Основными «поставщиками» данных веществ в атмосферу являются крупные предприятия, в частности, работающие в сфере металлургии, обработки нефтесодержащих продуктов, занимающиеся сжиганием угля или мазута. Несмотря на наличие фильтров и очистительных систем, уровень современной техники все еще не позволяет полностью устранить негативное влияние промышленных отходов.
Также выпадение кислотных дождей связано с увеличением транспортных средств на планете. Выхлопные газы, хоть и в малых долях, но также содержат вредные кислотные соединения, а в пересчете на количество автомобилей, уровень загрязнения становится критичным. Свой вклад вносят и тепловые электростанции, а также множество предметов быта, вроде аэрозолей, чистящих средств и пр.
Кроме влияния человека, кислотные дожди могут возникнуть и из-за некоторых природных процессов. Так к их появлению ведет вулканическая деятельность, во время которой выбрасывается большое количество серы. Кроме того, она образует газообразные соединения во время распада некоторых органических веществ, что также ведет к загрязнению воздуха.
Как образуются кислотные дожди?
Все выброшенные в воздух вредные вещества вступают в реакцию с солнечной энергией, углекислым газом или водой, в итоге получаются кислотные соединения. Вместе с каплями влаги они поднимаются в атмосферу и формируют облака. В итоге, возникают кислотные дожди, образуются снежинки или градины, которые возвращают на землю все впитанные элементы.
В некоторых регионах были замечены отклонения от нормы в 2-3 единицы: допустимый уровень кислотности составляет 5,6 pH, но в Китае и Подмосковье выпадали осадки с показателями в 2,15 pH. При этом предсказать, где именно появятся кислотные дожди довольно трудно, ведь ветер может относить образовавшиеся тучи довольно далеко от места загрязнения.
Состав кислотных дождей
Основными элементами в составе кислотного дождя являются серная и сернистая кислоты, а также озон, который образовывается во время грозы. Существует также азотная разновидность осадков, в которой основным ядром являются азотная и азотистая кислоты. Реже причиной возникновения кислотного дождя может стать большое содержание в атмосфере хлора и метана. Также в осадки могут попасть другие вредные вещества, в зависимости от состава промышленных и бытовых отходов, которые поступают в воздух в конкретном регионе.
Последствия: кислотные дожди
Кислотные дожди и их последствия являются постоянным предметом наблюдения для ученых со всего мира. К сожалению, их прогнозы весьма неутешительны. Осадки с пониженным уровнем кислотности опасны и для флоры, и для фауны, и для человека. Кроме того, они могут привести и к более серьезным экологическим проблемам.
Попадая в грунт, кислые дожди уничтожают множество питательных веществ, которые необходимы для роста растений. При этом они также вытягивают на поверхность токсичные металлы. Среди них свинец, алюминий и пр. При достаточно концентрированном содержании кислот, осадки приводят к отмиранию деревьев, почва становится непригодной для выращивания урожая, и на ее восстановление требуются годы!
Землетрясение – это одно из самых страшных природных явлений. Ежедневно в мире фиксируются случаи землетрясения. Но большинство из них настолько незначительны, что обнаружить их можно только с помощью датчиков и приборов. Однако пару раз в месяц ученым удается зафиксировать сильное колебание земной коры, которое способно на серьезные разрушения.
Описание землетрясения
Землетрясением называют колебания земной коры и подземные толчки, которые вызваны естественными или искусственно созданными причинами. Что может стать причиной землетрясения? Любое землетрясение – это мгновенное высвобождение энергии, происходящее за счет разрыва горных пород. Объем разрыва называют очагом землетрясения. Он играет важную роль, так как от его размера зависит размер выделяемой энергии и сила толчка.
Очаг землетрясения представляет собой разрыв, после которого идет смещение земной поверхности. Этот разрыв происходит не сразу. Сначала плиты наталкиваются друг на друга. В результате этого происходит трение и образуется энергия. Она постепенно нарастает и накапливается.
В какой-то момент напряжение становится максимальным и превышает силу трения. Именно тогда происходит разрыв горной породы. Освобожденная таким образом энергия порождает сейсмические волны. Они имеют скорость около 8 км/с и вызывают колебания земли.
Надо заметить, что деформация горных пород происходит скачкообразно, то есть землетрясение состоит из нескольких этапов. Самому сильному толчку предшествуют колебания (форшоки), после которых идут афтершоки. Такие колебания могут происходить в течение нескольких лет до того, как произойдет основной толчок.
Очень сложно рассчитать, какой именно толчок окажется самым сильным. Именно поэтому многие землетрясения оказываются полной неожиданностью и приводят к серьезным катастрофам. Кроме этого, бывают случаи, когда сильные содрогания земли на одном конце планеты приводят к землетрясениям на противоположной стороне.
Причины возникновения землетрясений
Существует несколько причин возникновения землетрясений.
Среди них:
- вулканические;
- тектонические;
- обвальные;
- искусственные;
- техногенные.
Также существует такое понятие, как моретрясение.
Тектонические
Это самая распространенная причина землетрясений. Именно в результате смещения тектонических плит происходит самое большое количество катастроф. Обычно этот сдвиг небольшой и составляет всего несколько сантиметров. Однако он приводит в движение горы, которые находятся сверху, именно они выделяют огромную энергию. В результате этого на поверхности земли появляются трещины, по краям которых происходит смещение всех находящихся на ней объектов.
Вулканические
Причиной землетрясений может стать вулканическая деятельность. Вулканические колебания редко приводят к серьезным последствиям, обычно они фиксируются в течение достаточно продолжительного периода времени. Содержимое вулкана оказывает давление на поверхность земли, которое называют вулканическим тремором. Во время подготовки вулкана к извержению можно наблюдать периодические взрывы пара и газа. Именно они порождают сейсмические волны.
Причиной землетрясений может стать как действующий, так и потухший вулкан. В последнем случае колебания говорят о том, что он еще может проснуться. Именно исследования сейсмологической активности помогают прогнозировать извержения. Часто ученые затрудняются определить причину возникновения подземных толчков. В этом случае землетрясение, причиной возникновения которого стал вулкан, характеризуется близким расположением эпицентра к вулкану и небольшой магнитудой.
Обвальные
Обвалы горных пород могут также стать причиной землетрясений. Они могут происходить как по естественной причине, так и в результате человеческой деятельности. При этом причиной обвала могут стать и тектонические землетрясения. Но даже обрушение значительной массы горной породы вызывает незначительную сейсмическую активность.
Землетрясения, причиной возникновения которых является обвал горных пород, имеют незначительную интенсивность. Чаще всего даже большого объема горной породы недостаточно для того, чтобы вызвать сильные колебания. Чаще всего катастрофа возникает именно по причине схода оползня, а не из-за самого землетрясения.
Искусственные
Искусственные землетрясение и причины их возникновения бывают вызваны человеком. Например, после того как в КНДР происходило испытание ядерного оружия, во многих местах планеты были зафиксированы толчки умеренной силы.
Техногенные
Техногенные землетрясения и причины их возникновения также вызваны человеческой деятельностью. Например, ученые фиксируют увеличение подземных толчков в местах крупных водохранилищ. Причиной таких колебаний становится давление большого объема воды на земную кору. Кроме этого, вода начинает просачиваться сквозь грунт и разрушать ее. Также увеличение сейсмической активности регистрируется в районах добычи газа и нефти.
Моретрясение
Моретрясение – это одна из разновидностей тектонического землетрясения. Оно возникает в результате смещения тектонических плит на дне океана или недалеко от побережья. Опасным последствием такого природного явления является цунами. Именно оно становится причиной многих катастроф.
Цунами появляется из-за содрогания морской коры, во время которой одна часть дна опускается, а другая поднимается над ней. В результате этого происходит движение воды, которая старается вернуться в первоначальное положение. Она начинает двигаться вертикально и порождает серию огромных волн, которые идут по направлению к берегу.
Землетрясение: основные характеристики
Для того чтобы разобраться в причинах возникновения землетрясений, ученые разработали параметры, определяющие силу явления.
Среди них:
- интенсивность землетрясения;
- глубина эпицентра;
- энергетический класс;
- магнитуда.
Шкала интенсивности
Она основывается на внешних проявлениях катастрофы. Учитывается воздействие на людей, природу и здания. Чем ближе эпицентр землетрясения к земле, тем больше будет его интенсивность. Например, если эпицентр располагался на глубине 10 км, а магнитуда была равна 8, то интенсивность землетрясения составит 11–12 баллов. При такой же магнитуде и расположении эпицентра на глубине 50 км, интенсивность землетрясения составит 9–10 баллов.
Первые явные разрушения происходят уже при 6-балльном землетрясении. При такой интенсивности появляются трещины на стенах. А вот при землетрясении в 11 баллов уже происходит разрушение зданий. Самыми сильными и катастрофическими считаются землетрясения в 12 баллов. Они способны серьезно изменить не только вид местности, но даже направления течения воды в реках.
Магнитуда
Другим способом измерения силы землетрясения является шкала магнитуд или шкала Рихтера. По этой шкале замеряют амплитуду колебаний и количество высвобождаемой энергии. Если размер эпицентра в длину и ширину составляет несколько метров, то колебания слабые и фиксируются только приборами. При катастрофических землетрясениях длина эпицентра может составлять до 1 тыс. км. Магнитуда измеряется в условных единицах от 1 до 9,5.
Журналисты часто путают в своих сообщениях магнитуду и интенсивность. Нужно помнить, что описание землетрясений должно происходить именно по шкале интенсивности, которая в сейсмологии является синонимом балльности.
Глубина эпицентра
Также существует характеристика землетрясения по глубине эпицентра. Чем глубже эпицентр, тем дальше смогут дойти сейсмические волны.
- нормальные – эпицентр до 70 км (на этот тип приходится примерно 51% землетрясений);
- промежуточные – эпицентр до 300 км (около 36%);
- глубокофокусные – эпицентр находится глубже 300 км (около 13% землетрясений).
Глубокофокусные землетрясения типичны для Тихого океана. Наиболее значительное глубокофокусное моретрясение произошло в Индонезии в 1996 году на глубине 600 км.
Землетрясение: причины и последствия
Вне зависимости от причины, последствия землетрясений могут быть катастрофическими. За последние полтысячи лет они унесли около 5 миллионов жизней. Больше всего жертв приходится на сейсмоопасные районы, главным из которых является Китай. Таких катастрофических последствий можно избежать, если продумывать защиту от землетрясений на государственном уровне.
В частности, нужно учитывать возможность толчков при проектировании зданий. Кроме этого, необходимо обучать людей, проживающих в сейсмически активной зоне, порядку действий при землетрясении.
Если вы почувствовали сильные подземные толчки, то необходимо действовать следующим образом.
- Если землетрясение застало вас в здании, то необходимо выбраться из него как можно быстрее. При этом нельзя пользоваться лифтом.
- На улице необходимо отойти от высоких зданий как можно дальше. Двигайтесь в сторону широких улиц или парков.
- Необходимо держаться в стороне от электрических проводов и отойти подальше от промышленных предприятий.
- Если возможности выйти на улицу нет, то необходимо залезть под крепкий стол или кровать. При этом голову необходимо накрыть подушкой.
- Не стоит становиться в дверном проеме. При сильных толчках он может обрушиться, и часть стены над дверью может упасть на вас.
- Безопаснее всего оставаться возле наружных стен здания.
- Как только толчки закончатся, необходимо как можно быстрее выбраться на улицу.
- Если землетрясение застало вас в машине в черте города, то необходимо выбраться из нее и сесть рядом. Если вы оказались в машине на трассе, то необходимо остановиться и переждать толчки внутри.
Если вас завалило обломками, не стоит впадать в панику. Человеческий организм способен продержаться без еды и воды в течение нескольких дней. Сразу после землетрясений на месте катастроф работают спасатели, у которых есть специально обученные собаки. Они легко находят живых людей под завалами и подают знак спасателям.
Министерство образования и науки Украины
Кафедра гражданской защиты
населения и территорий
Расчетно-графическая работа
По предмету «Гражданская защита»
Севастополь, 2009 г.
Землетрясения - подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.
Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).
Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.
Причиной землетрясения является быстрое смещение участка земной коры как целого в момент пластической (хрупкой) деформации упруго напряженных пород в очаге землетрясения. Большинство очагов землетрясений возникает близ поверхности Земли. Само смещение происходит под действием упругих сил в ходе процесса разрядки - уменьшения упругих деформаций в объёме всего участка плиты и смещения к положению равновесия. Землетрясение представляет собой быстрый (в геологических масштабах) переход потенциальной энергии, накопленной в упругодеформированных (сжимаемых, сдвигаемых или растягиваемых) горных породах земных недр, в энергию колебаний этих пород (сейсмические волны), в энергию изменения структуры пород в очаге землетрясения. Этот переход происходит в момент превышения предела прочности пород в очаге землетрясения.
Предел прочности пород земной коры превышается в результате роста суммы сил, действующих на неё:
1. Силы вязкого трения мантийных конвекционных потоков о земную кору;
2. Архимедовой силы, действующей на легкую кору со стороны более тяжелой пластичной мантии;
3. Лунно-солнечных приливов;
4. Изменяющегося атмосферного давления.
Эти же силы приводят и к возрастанию потенциальной энергии упругой деформации пород в результате смещения плит под их действием. Плотность потенциальной энергии упругих деформаций под действием перечисленных сил нарастает практически во всем объёме плиты (по-разному в разных точках). В момент землетрясения, потенциальная энергия упругой деформации в очаге землетрясения быстро (почти мгновенно) снижается до минимальной остаточной (чуть ли не до нуля). Тогда как в окрестностях очага за счёт сдвига во время землетрясения плиты как целого упругие деформации несколько увеличиваются. Поэтому и случаются часто в окрестностях главного повторные землетрясения - афтершоки. Точно так же малые «предварительные» землетрясения - форшоки - могут спровоцировать большое в окрестностях первоначального малого землетрясения. Большое землетрясение (с большим сдвигом плиты) может вызвать последующие индуцированные землетрясения даже на удаленных краях плиты.
Из перечисленных сил первые две намного больше 3-ей и 4-й, но скорость их изменения намного меньше, чем скорость изменения приливных и атмосферных сил. Поэтому точное время прихода землетрясения (год, день, минута) определяется изменением атмосферного давления и приливными силами. Тогда как гораздо большие, но медленно меняющиеся силы вязкого трения и Архимедовой силы задают время прихода землетрясения (с очагом в данной точке) с точностью до столетий и тысячелетий.
Глубокофокусные землетрясения, очаги которых располагаются на глубинах до 700 км от поверхности, происходят на конвергентных границах литосферных плит и связаны с субдукцией.
Сейсмические волны, порождаемые землетрясениями, распространяются во все стороны от очага подобно звуковым волнам. Точка, в которой начинается подвижка пород, называется фокусом, очагом или гипоцентром, а точка на земной поверхности над очагом - эпицентром землетрясения. Ударные волны распространяются во все стороны от очага, по мере удаления от него их интенсивность уменьшается.
Скорости сейсмических волн могут достигать 8 км/с.
Модель землетрясения
Типы сейсмических волн
Сейсмические волны делятся на волны сжатия и волны сдвига.
· Волны сжатия, или продольные сейсмические волны, вызывают колебания частиц пород, сквозь которые они проходят, вдоль направления распространения волны, обуславливая чередование участков сжатия и разрежения в породах. Скорость распространения волн сжатия в 1,7 раза больше скорости волн сдвига, поэтому их первыми регистрируют сейсмические станции. Волны сжатия также называют первичными (P-волны). Скорость P-волны равна скорости звука в соответствующей горной породе. При частотах P-волн, больших 15 Гц, эти волны могут быть восприняты на слух как подземный гул и грохот.
· Волны сдвига, или поперечные сейсмические волны, заставляют частицы пород колебаться перпендикулярно направлению распространения волны. Волны сдвига также называют вторичными (S-волны).
Существует ещё третий тип упругих волн - длинные или поверхностные волны (L-волны). Именно они вызывают самые сильные разрушения.
Измерение силы и воздействий землетрясений
Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд и шкала интенсивности.
Шкала магнитуд
Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал: локальная магнитуда (ML); магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms); магнитуда, определяемая по объемным волнам (mb); моментная магнитуда (Mw).
Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера. По этой шкале возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории. Интенсивность землетрясений (не может быть оценена магнитудой) оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах.
Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясений на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности: в США - Модифицированная шкала Меркалли (MM), в Европе - Европейская макросейсмическая шкала (EMS), в Японии - шкала Шиндо (Shindo).
Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64)
12-бальная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ.
| Балл | Сила землетрясения | Краткая характеристика |
| 1 | Не ощущается. | Отмечается только сейсмическими приборами. |
| 2 | Очень слабые толчки | Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными. |
| 3 | Слабое | Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика. |
| 4 | Умеренное | Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей. |
| 5 | Довольно сильное | Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери. |
| 6 | Сильное | Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются. |
| 7 | Очень сильное | Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми. |
| 8 | Разрушительное | Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются. |
| 9 | Опустошительное | Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся. |
| 10 | Уничтожающее | Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов. |
| 11 | Катастрофа | Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов. |
| 12 | Сильная катастрофа | Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает. |
Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 км. Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными
Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.
В одних случаях пласты земли, расположенные по сторонам разлома, надвигаются друг на друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, образуя сбросы. В местах, где они пересекают речные русла, появляются водопады. Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются. Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и заливаются водой. Подземные толчки смещают со склонов верхние, рыхлые слои почвы, образуя обвалы и оползни. Во время землетрясения в Калифорнии в 1906 году образовалась глубокая трещина на поверхности. Она протянулась на 450 километров.
Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге должно сопровождаться ударом колоссальной силы. За год люди могут ощущать около 10 000 землетрясений. Из них примерно 100 бывают разрушительными.
Как предупредить землетрясение
Оказывается землетрясения можно предупредить. Для этого используется сеть с автоматическими датчиками. Расстояния между датчиками составляет около трех тысяч километров. Датчики регистрируют поле на тех частотах, на которых это поле чувствуют животные. Далее эти датчики передают всю информацию на центральный пункт. На центральном пункте все данные обрабатываются, что позволяет определить место и время будущего землетрясения.
Сегодня землетрясения уносят десятки тысяч жизней. Эта проблема существует почти повсеместно. Современные приборы могут определить начало катастрофы за пятнадцать секунд, что совсем не мало. Ведь за это время можно обесточить район бедствия.
Ранее встречались попытки использования животных, которые чувствуют приближение землетрясения за несколько часов до его начала. Также известен случай, когда человек определял время землетрясения с точностью до двух часов, чувствуя колебания почвы босыми ногами. Очень странно повела себя собака, которая не захотела возвращаться с прогулки домой и вела себя очень беспокойно. Землетрясение произошло, но люди, предупрежденные хозяином собаки, не пострадали. Как позже признался хозяин, собака уже пережила землетрясение на Камчатке, поэтому ее поведение его не удивило.
Ученые разных стран долгое время пытались выяснить, что чувствуют животные. В эксперименте принимали участие несколько собак, аквариумные рыбки и морской рак. Данные, полученные от животных в большинстве случаев подтверждались. Удалось даже предупредить несколько землетрясений.
В результате двухлетнего эксперимента была получена формула, с помощью которой датчики могут с поразительной точностью установить время и эпицентр землетрясения.
В ходе тестирования станции предупреждения было установлено, что ошибки, возникающие при установлении силы землетрясения, составляют примерно половину балла, а точно расположения эпицентра равна 98%.
Задача
Вследствие влияния землетрясения на промзону предприятия с одним зданием произошло полное его разрушение. КЧС объекта, штаб ликвидации, вместе со спасательными формированиями прибыли на место аварии, определены причины и масштабы разрушения здания. Аварийно-спасательные команды приступили к разработке завалов.
Комиссия по ЧС организует всестороннее обеспечение СиДНР, используя для этого финансовые и материальные резервы объекта. При их возможном недостатке осуществляет пополнение, по заявкам, подающимся на основании расчетов членов КЧС и служб ГЗН объекта через соответствующие службы КТЭБ и ЧС города.
Необходимо организовать работы и обеспечить материальными и производственными ресурсами.
Здание относится к зоне разрушения Д5 – полное разрушение здания в соответствии с международной модифицированной сейсмической шкале MMSK – 86. Количество людей под завалами 5 человек. Резервный фонд составляет 163 тыс. грн. Длина, ширина и высота здания 30м, 26м и 26м соответственно. Расстояние до полигона ТБО составляет 20км. Производственное здание смешанного типа.
Решение:
1) Определим параметры завала :
Азав. (длина завала) = 30м.
Азав. = 2L+A, где L – дальность разлета обломков.
L== 26/3= 8,7м.
Азав. = 2∙8,7м + 30м = 47,4м
Взав. (ширина завала) = 26м
Взав. = 2L+В = 2∙8,7м + 26м = 43,4м
h(высота завала)= γ*H/(100+K*H)=22*26/(100 + 0,5 * 26) = 572/113 = 5,1 м.
Определим структуру завала по весу обломков :
Таблица 1. СТРУКТУРА ЗАВАЛА ПО ВЕСУ ОБЛОМКОВ(%)
2) Определим структуру завала по составу строительных элементов :
Таблица 2. СТРУКТУРА ЗАВАЛА ПО СОСТАВУ ЭЛЕМЕНТОВ(%)
3) Расчет сил и средств:
Определяем количество групп для механизированного разбора завала по формуле
Nмр = W / P*T = 2308,1/ 15*72 = 2 группы
W зав = γ * Азав * Взав * h/ 100 = 22 *47,4*43,4*5,1/100 = 2308,1
Т = 72 часа - 3 смены по 8 часов, всего работы на 3 суток.
В одной группе механизированного разбора завала находится 20 человек. Необходимо следующее количество техники на 2 группы: 2 крана (10т), 4 грузовых КамАЗов, 2 бульдозера, 2 экскаватора, 2 осветительных станции, 2 компрессора и 2 электросиловых установки.
Каждой механизированной группе помогает разбирать завал и группы ручной разборки.
Звенья ручной разборки рассчитывают по формуле:
Np.p = n * k * N м.p
Np.p = 3 * 3 * 2 = 18 звеньев ручной разборки
18 * 5=90 человек ручной разборки, работающие посменно в течение 3 суток.
Рассчитаем материальные затраты на наем рабочей силы:
1 смена – 40 грн., питание - 25 грн. Следовательно:
Ручная разборка = 90 * (40+25) * 3 = 17550 грн.
Механизированная разборка = (3*40) * (40+25) * 3 = 23400 грн.
Итого материальных затрат: 17550 + 23400 = 40950 грн.
4) Рассчитаем расход топлива на технику:
Стоимость дизельного топлива 7 грн. за литр.
· Рассчитаем расходы на работу крана.
Кран предназначен для подъема обломков, вес которых больше 5т.
Процент работы крана = 90%
Рассчитаем общее время работы крана = 72ч. * 0,9 = 64,8 часов
Рассчитаем общее количество топлива, необходимое для крана на все время работы = 64,8ч * 8,4л/ч = 544,32 л
Определим общие денежные затраты на топливо для 2 кранов = 544,32*7*2 = 7620,48 грн.
· Рассчитаем расходы на работу бульдозера.
Общее время работы бульдозера = 72 часов
Рассчитаем общее денежные затраты на топливо для 2-х бульдозеров = 72ч * 35л/ч * 7грн * 2 = 35280 грн
· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х экскаваторов = 72ч * 14л/ч * 7грн * 2 = 14112 грн.
· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х осветительных станций = 7ч * 3 суток * 2л/ч * 7 грн. * 2 = 588 грн.
· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х компрессоров = 72ч * 6л/ч * 7грн * 2 = 6048 грн.
· Рассчитаем денежные затраты на топливо для 2-х электросиловых установок = 72ч * 2л/ч * 7грн * 2 = 2016 грн.
· Рассчитаем расходы на работу 4 грузовых КамАЗов.
Количество рейсов = Wзав. / 8 м3 = 2308,1/ 8 = 289 рейсов * 2 = 578 рейсов необходимо для разбора завала для 4 КамАЗов.
Составим пропорцию: 100 км – 44,5л, а 20км – Х, следовательно
Х = 20 * 44,5/100 =8,9 л ДТ необходимо для одного рейса до полигона ТБО.
Рассчитаем денежные затраты на топливо для 4 грузовых КамАЗов = 578 рейсов * 8,9 л * 7 грн = 36009,4 грн.
ИТОГО денежных затрат на топливо для техники = 7620,48 + 35280 + 14112 + 588 + 6048 + 2016 + 36009,4 = 101673,88 грн.
Общая сумма финансовых расходов для разбора завала составляет
= 101673,88 + 40950 = 142623,88 грн.
ВЫВОД: Учитывая, что резервный фонд составляет 163 000 грн, можно сделать следующий вывод, что в резервный фонд уложились, а это значит, что начальник финансового отдела организовал правильное проведение работ при завале здания. Но также еще и остались денежные средства в размере 20376,12 грн. (163000 – 142623,88). А эти оставшийся денежные средства можно потратить на дополнительную технику и рабочую силу, чтобы быстрее разобрать завал.
Землетрясение - это физическое колебание литосферы - твёрдой оболочки земной коры, которая находится в постоянном движении. Зачастую подобные явления происходят в горных районах. Именно там подземные породы продолжают формироваться, в результате чего кора Земли является особенно подвижной.
Причины бедствия
Причины землетрясений могут быть разными. Одна из них - это смещение и столкновение океанических или материковых плит. При таких явлениях поверхность Земли ощутимо вибрирует и нередко приводит к разрушениям строений. Такие землетрясения называются тектоническими. При них могут образовываться новые впадины или горы.
Вулканические землетрясения происходят по причине постоянного давления раскаленной лавы и всевозможных газов на земную кору. Такие землетрясения могут длиться неделями, зато массовых разрушений, как правило, не несут. Кроме того, подобное явление часто служит предпосылкой для извержения вулкана, последствия которого могут быть значительно опаснее для людей, чем само бедствие.
Есть ещё один вид землетрясений - обвальные, которые происходят по совсем иной причине. Грунтовые воды иногда образовывают подземные пустоты. Под натиском земной поверхности огромные участки Земли с грохотом обрушиваются вниз, вызывая небольшие колебания, ощутимые за многие километры от эпицентра.
Баллы землетрясений
Для определения силы землетрясения в основном прибегают либо к десяти-, либо к двенадцатибалльной шкале. 10-балльная шкала Рихтера определяет величину выбрасываемой энергии. 12-балльная система Медведева-Шпонхойера-Карника описывает воздействие колебаний на поверхность Земли.
Шкала Рихтера и 12-балльная шкала несопоставимы. Для примера: ученые два раза взрывают бомбу под землей. Одну на глубине 100 м, другую - на глубине 200 м. Затрачиваемая энергия одинакова, что приводит к одной и той же оценке по Рихтеру. Но последствие взрыва - смещение коры - имеет разную степень тяжести и по-разному воздействует на инфраструктуру.
Степень разрушений
Что такое землетрясение с точки зрения сейсмических приборов? Явление в один балл определяется лишь аппаратурой. 2 балла могут быть ощутимыми животными, а также, в редких случаях, особо чуткими людьми, находящимися на верхних этажах. 3 балла по ощущениям напоминают вибрацию здания от проезжающего мимо грузовика. 4-балльное землетрясение приводит к легкому дребезжанию стекол. При пяти баллах явление чувствуется всеми, причем неважно, где находится человек, на улице или в здании. Землетрясение в 6 баллов называют сильным. Оно многих приводит в ужас: люди выбегают на улицу, а на некоторых стенах домов образовываются тещины. 7-балльное приводит к трещинам почти всех домов. 8 баллов опрокидывают памятники архитектуры, фабричные трубы, вышки, а на почве появляются трещины. 9 баллов приводят к сильным повреждениям домов. Деревянные строения либо опрокидываются, либо сильно проседают. 10-балльные землетрясения приводят к трещинам в земле, толщиной до 1 метра. 11 баллов - это катастрофа. Рушатся каменные дома и мосты. Возникают оползни. 12 баллов не выдерживает ни одно строение. При такой катастрофе меняется рельеф Земли, происходит отклонение течения рек и возникновение водопадов.
Японское землетрясение
В Тихом океане в 373 км от столицы Японии, Токио, возник разрушительный подземный толчок. Произошло это 11 марта 2011 года в 14:46 по местному времени.
9-балльное землетрясение в Японии привело к массовым разрушениям. Цунами, обрушившееся на восточное побережье страны, затопило значительную часть береговой линии, уничтожая дома, яхты и автомобили. Высота волн достигала 30-40 м. Незамедлительная реакция людей, подготовленных к таким испытаниям, спасла им жизнь. Лишь те, кто вовремя покинул дома и оказался в безопасном месте, смогли избежать гибели.
Жертвы землетрясения в Японии
Без жертв, к сожалению, не обошлось. Великое землетрясение Восточной Японии - так официально стали называть это событие - унесло 16 000 жизней. 350 000 жителей Японии остались без крова, что привело к внутренней миграции. Многие населенные пункты были стерты с лица Земли, электричества не стало даже в крупных городах.
Землетрясение в Японии в корне изменило привычный уклад жизни населения и сильно подорвало экономику государства. Убытки, причиненные этим бедствием, власти определили в 300 млрд. долларов.
Что такое землетрясение с точки зрения жителя Японии? Это стихийное бедствие, которое удерживает страну в постоянном волнении. Нависшая угроза заставляет ученых изобретать более точные приборы для определения землетрясения и более прочные материалы для постройки зданий.
Пострадавший Непал
25 апреля 2015 года в 12:35 в средней части Непала произошло почти 8-балльное землетрясение, длившееся 20 секунд. Следующее произошло в 13:00. Повторные толчки длились вплоть до 12 мая. Причиной послужил геологический разлом на той линии, где Индостанская плита встречается с Евразийской. В результате этих толчков столица Непала Катманду сдвинулась к югу на три метра.
В скором времени вся земля узнала о разрушениях, которое принесло землетрясение в Непале. Камеры, установленные прямо на улице, зафиксировали момент толчков и их последствия.
26 районов страны, а также Бангладеш и Индия ощутили на себе, что такое землетрясение. Сообщения о пропавших людях и рухнувших зданиях поступают властям до сих пор. 8,5 тысячи непальцев потеряли жизнь, 17,5 тысячи получили ранения, а около 500 тысяч остались без места жительства.
Землетрясение в Непале вызвало настоящую панику среди населения. И неудивительно, ведь люди теряли своих родственников и видели, как быстро рушится то, что было дорого их сердцу. Но проблемы, как известно, объединяют, что было доказано жителями Непала, которые трудились бок о бок, восстанавливая прежний облик городских улиц.
Недавнее землетрясение
8 июня 2015 года на территории Кыргызстана произошло землетрясение магнитудой 5,2 балла. Это последнее землетрясение, которое превысило 5 баллов.
Говоря о страшном стихийном бедствии, нельзя не упомянуть землетрясение на острове Гаити, которое произошло 12 января 2010 года. Серия толчков от 5 до 7 баллов унесла 300 000 жизней. Мир еще долго будет помнить об этой и других похожих трагедиях.
В марте берега Панамы узнали силу землетрясения в 5,6 балла. В марте 2014 года Румыния и юго-запад Украины на своем опыте узнали, что такое землетрясение. К счастью, жертв не было, но волнение перед стихией испытали многие. За последнее время баллы землетрясений не переступали за грань катастрофы.
Частота землетрясений
Итак, движение земной коры имеет различные природные причины. Землетрясений, по оценкам сейсмологов, происходит до 500 000 ежегодно в разных частях Земли. Из них приблизительно 100 000 ощущается людьми, а 1000 причиняет серьезный ущерб: разрушает постройки, шоссейные и железные дороги, обрывает линии электропередач, иногда уносит под землю целые города.
Люди давно знали, что могут вызвать землетрясения своей деятельностью. Как только начали добывать полезные ископаемые из земли, появилась опасность камнепадов и обвалов в шахтах. /сайт/
В настоящее время землетрясения, вызванные людьми, происходят в гораздо больших масштабах. События последнего столетия показали, что добыча полезных ископаемых является лишь одним из многих видов промышленной деятельности, которая может вызвать достаточно крупные землетрясения, причинить значительный ущерб и привести к человеческим жертвам. Сейсмогенно опасными являются строительство плотин и водохранилищ, добыча нефти и газа, а также производство геотермальной энергии.
В связи с тем, что всё больше и больше видов промышленной деятельности признаются потенциально сейсмогенными, Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, компания по добыче нефти и газа в Нидерландах, поручила нам провести всеобъемлющее исследование всех известных антропогенных землетрясений.
Мы собрали в одну целостную картину сотни частей головоломки, разбросанных в литературе и сказаниях многих народов. То, что многие виды производственной деятельности могут быть потенциально сейсмогенными, стало неожиданностью для многих учёных. По мере того, как масштабы промышленности увеличиваются, проблема спровоцированных людьми землетрясений тоже обостряется.
Кроме того, мы обнаружили, что, поскольку небольшие землетрясения могут вызвать более крупные, производственная деятельность может привести в редких случаях к очень большим разрушениям.
Как люди вызывают землетрясения
В рамках нашего исследования мы собрали базу данных о случаях, которые, по нашим сведениям, в полной мере актуальны. 28 января мы опубликуем эти данные, чтобы информировать общественность, стимулировать новые научные исследования в этой области и найти способ справиться с этим новым вызовом человеческой изобретательности.
Согласно Earth-Science Reviews, большинство спровоцированных землетрясений связаны с горнодобывающей деятельностью (37.4%), а также созданием искусственных водохранилищ (23.3%), с природной нефтью и газом (15%), геотермальными источниками (7.8%), закачиванием в пласт жидкости (5%), гидроразрывом пласта (3.9%), ядерными взрывами (3%), научными экспериментами (1.8%), извлечением подземных вод (0.7%), улавливанием и хранением двуокиси углерода (0.3%), строительством (0.3%).
Изначально технология добычи была примитивной. Шахты были небольшими и сравнительно неглубокими. Аварии случались редко и были незначительными.
Но современные шахты бывают более трёх километров в глубину и простираются на несколько километров от берега под океанским дном. Общий объём удалённой породы по всему миру составляет несколько десятков миллиардов тонн в год - это вдвое больше, чем 15 лет назад. При этом объём добычи удвоится в течение следующих 15 лет. Большая часть угля - основного топлива для индустрии - уже извлечена из неглубоких слоёв, и шахты должны стать больше и глубже, чтобы удовлетворить спрос.
По мере расширения шахт землетрясения стали происходить всё чаще и приносить всё больше ущерба. Сотни смертей произошли в угольных шахтах в течение последних нескольких десятилетий в результате землетрясений магнитудой до 6,1, которые были спровоцированы людьми.
Другие виды деятельности, которые могут вызвать землетрясения, включают возведение тяжёлых строительных объектов. Один из примеров - башня «Тайбэй 101» на Тайване. После начала строительства (1997 год) сейсмическая активность в Тайбэе усилилась, как полагают, из-за давления небоскрёба массой 700 тысяч тонн на малую площадь опорных свай.
Башня «Тайбэй 101» на Тайване. Фото: Wikipedia Commons
В начале XX века стало ясно, что заполнение крупных водохранилищ также может вызвать землетрясения. В 1967 году, всего через пять лет после того, как 32-километровое водохранилище Koyna в западном индийском штате Махараштра было заполнено, произошло землетрясение магнитудой 6,3. Погибли по меньшей мере 180 человек, была повреждена плотина.
Плотина Koyna в западном индийском штате Махараштра. Фото: Wikipedia Commons
На протяжении последующих десятилетий циклическая сейсмическая активность была связана с повышением и понижением уровня воды в водохранилищах. Землетрясения магнитудой больше 5 происходят там в среднем каждые четыре года. Около 170 водохранилищ во всём мире, как сообщается, вызывали сейсмическую активность.
Добыча нефти и газа стала причиной нескольких разрушительных землетрясений в Калифорнии. Эта отрасль становится все более сейсмогенной по мере того, как нефтяные и газовые месторождения истощаются.
Относительно новая технология добычи нефти и сланцевого газа - гидравлический разрыв пласта (ГРП), который по своей природе порождает небольшие землетрясения, так как в породах образуются трещины. Это может привести к крупному землетрясению.
Самое большое землетрясение, с магнитудой 4,6, вызванное гидроразрывом нефтеносного пласта, произошло в Канаде. В Оклахоме происходят одновременно и добыча нефти и газа, и удаление сточных вод, и гидроразыв пласта. Землетрясения силой до 5,7 балла раскачали небоскрёбы, которые были возведены задолго до появления такой неожиданной сейсмичности. Если подобное землетрясение произойдёт в Европе, то может ощущаться в столицах нескольких стран.
Наше исследование показало, что производство геотермального пара и воды было связано с землетрясением магнитудой 6,6 в Серро Прието, Мексика. Геотермальная энергия не является естественным ресурсом, возобновляемым в масштабе времени человеческой жизни, поэтому вода должна закачиваться под землю, чтобы обеспечить непрерывную подачу. Этот процесс, как представляется, ещё более сейсмогенный, чем производство. Есть многочисленные примеры землетрясений, вызванных закачкой воды в буровые скважины в Калифорнии.
Под землю закачиваются углекислый газ и природный газ, что также приводит к сейсмической активности. Недавний проект для хранения 25% природного газа в Испании на старом, заброшенном морском месторождении нефти привёл к немедленному увеличению сейсмической активности и землетрясениям магнитудой до 4,3. Из-за угрозы для общественной безопасности этот проект стоимостью $1,8 миллиарда закрыли.
Что это означает для будущего
В настоящее время землетрясения, вызванные крупными промышленными проектами, уже не вызывают удивления или отрицания. В 2008 году землетрясение магнитудой 8 произошло в провинции Сычуань в Китае, погибло около 90 000 человек. Оно опустошило более 100 городов, разрушило дома, дороги и мосты. Одной из причин считают заполнение резервуара плотины Цзипингпу, хотя это ещё предстоит доказать.
Знаменитая плотина «Три ущелья» в Китае, который в настоящее время потребляет 10 кубических миль воды, уже вызвала землетрясение силой 4,6 балла и находится под тщательным наблюдением.
Учёные говорят, что землетрясения могут произвести «эффект бабочки»: небольшие изменения могут стать последней каплей и вызвать крупные землетрясения.
Землетрясение силой 5 баллов высвобождает столько же энергии, сколько атомная бомба, сброшенная на Хиросиму в 1945 году. Землетрясение магнитудой 7 высвобождает столько энергии, сколько крупнейшее ядерное оружие - царь-бомба, испытанная Советским Союзом в 1961 году. Риск таких землетрясений, спровоцированных людьми, крайне мал, но последствия, если это произойдёт, будут чрезвычайно велики и могут привести к крупной катастрофе. Тем не менее, редкие и разрушительные землетрясения являются фактом на нашей планете, независимо от человеческой деятельности или её отсутствия.
Мы считаем, что единственным способом уменьшить силу потенциальных землетрясений является ограничение масштабов самих проектов. На практике это означало бы шахты и водохранилища меньших размеров, уменьшение добычи полезных ископаемых, нефти и газа, более мелкие скважины т.д. Должен быть найден баланс между растущей потребностью в энергии и ресурсах и уровнями риска, который приемлем в каждом отдельном проекте.
