Нормативное и техническое обеспечение безопасности жизнедеятельности. Ч. 2. Инженерно-техническое обеспечение безопасности жизнедеятельности


А. Г. Ветошкин





        НОРМАТИВНОЕ
        И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ


Учебное пособие в двух частях



        Часть II

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ




2-е издание








Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021

УДК 614
ББК 68.9
    В39





Рецензенты:
заведующий кафедрой техносферной безопасности Пензенского государственного университета доктор технических наук, профессор Н. Н. Вершинин; профессор кафедры инженерной экологии Пензенского государственного университета архитектуры и строительства доктор технических наук В. С. Демьянова;
руководитель отдела НИИЭМ МГТУ им. Н. Э. Баумана, профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, член редакционных коллегий журналов «Безопасность жизнедеятельности» и «Экология промышленного производства» доктор технических наук Б. С. Ксенофонтов







      Ветошкин, А. Г.
В39      Нормативное и техническое обеспечение безопасности жизне      деятельности : учебное пособие в двух частях Ч. 2. Инженернотехническое обеспечение безопасности жизнедеятельности / А. Г. Ветошкин. - 2-е изд. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. - 652 с.
          ISBN 978-5-9729-0679-6
          ISBN 978-5-9729-0681-9 (Ч. 2)
      Освещены основные нормативно-правовые и практические аспекты обеспечения безопасности жизнедеятельности в техносфере и окружающей среде. Приведены организационно-управленческие и инженерно-технические решения в области техносферной, экологической и промышленной безопасности, показаны методы обеспечения защиты в чрезвычайных ситуациях, методы и средства инженерной экологии, методы оценки, анализа и расчета допустимых и оптимальных параметров окружающей и производственной среды. Даны подробные решения типовых задач, контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы.
      Для студентов вузов и колледжей технических направлений подготовки. Может быть использовано при изучении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» студентами других направлений подготовки.

УДК 614
ББК 68.9



ISBN 978-5-9729-0679-6     © Ветошкин А. Г., 2021
ISBN 978-5-9729-0681-9 (Ч. 2) © Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021

ВВЕДЕНИЕ


    Одной из важнейших компетенций, формируемых у бакалавра в результате изучения и освоения основных положений дисциплины БЖД, являются:
    -     умение прогнозировать опасности при создании новых технических средств, организации и проведении технологических процессов, а также в условиях создания санитарно-защитных зон;
    -      получение практических навыков в минимизации опасности до нормативных значений за счет применения рациональных средств и методов защиты.
    Большую роль при изучении курса дисциплины имеет самостоятельная работа студентов с учебной литературой и выполнение дополнительных заданий по практическим расчетам.
    Вторая часть учебного пособия содержит: примеры решения практических задач по обеспечению безопасности в чрезвычайных ситуациях, экологической и производственной безопасности, организации охраны труда; большое количество контрольных вопросов и заданий для самостоятельного решения студентами. Решению примеров предшествует краткая теоретическая часть с изложением необходимых методик расчета. Эта часть пособия снабжена обширным приложением с табличными данными параметров, необходимых для решения задач.
    Учебное пособие может быть использовано студентами при изучении курсов безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии, их подготовке к практическим занятиям, выполнении курсовых проектов, выпускных квалификационных работ по разделу «Безопасность технологических процессов и производств. Охрана труда», а также преподавателями вузов при проведении учебных занятий, магистрантами и аспирантами для углубленного изучения вопросов по безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии.

3

Глава 8. Прогнозирование и оценка чрезвычайных ситуаций

    Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях (ЧС) включает стадии их прогноза и оценки для планирования и заблаговременного принятия мер безопасности.
    Прогнозирование ЧС - это метод ориентировочного выявления и оценки обстановки, складывающейся в результате ЧС. При прогнозировании ЧС получают информацию о состоянии потенциально опасных объектов или источников на определенной территории, развитии природных явлений, экологических и биолого-социальных бедствий, приводящих к ЧС, и оценки возможных последствий при возникновении ЧС различного характера.
    Целью прогнозирования ЧС является обеспечение своевременного и эффективного принятия мер заблаговременной и непосредственной защиты.



8.1. Прогнозирование и оценка чрезвычайных ситуаций природного характера

    Природными ЧС будут являться ЧС, источником которых является природа: землетрясения, наводнения, сели, обвалы, лавины, ураганы, смерчи и иные опасные природные явления, которые будут оказывать негативное воздействие на природные экосистемы.

8.1.1. Прогнозирование и оценка обстановки при землетрясениях
    Землетрясение - это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.
    Около 20 % территории России находится в сейсмоопасных зонах. В XX веке здесь произошло более 40 разрушительных землетрясений.
    Опасные последствия землетрясений разделяют на природные и техногенные, связанные с деятельностью человека. К природным относятся: нарушение грунта (трещины и смещения), оползни, лавины, сели, цунами. Связанные с деятельностью человека - разрушение или обрушение зданий, мостов и других сооружений; наводнения при прорывах плотин и водопроводов; пожары при повреждениях нефтехранилищ и разрывах газопроводов; повреждение транспортных средств, коммуникаций, линий энерго- и водоснабжения, а также канализационных труб; радиоактивные утечки при повреждениях ядерных реакторов.
    Количество человеческих жертв при землетрясениях зависит от времени начала землетрясения, магнитуды, глубины очага, удаления от населенных пунктов, типа построек и их качества, наличия в зоне землетрясения взрыво- и пожароопасных объектов, водохранилищ и плотин и т. п. Основная причина гибели людей при землетрясениях - обрушение зданий.
    Основными характеристиками землетрясений являются магнитуда и интенсивность.


4

ГЛАВА 8. Прогнозирование и оценка чрезвычайных ситуаций

    Магнитуда землетрясения является мерой общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн в гипоцентре землетрясения, расположенном в очаге землетрясения на глубине до 730 км. Проекция гипоцентра на поверхность земли определяет эпицентр землетрясения, вокруг которого располагается область, называемая эпицентральной, и испытывающая наибольшие колебания грунта.
    Сила землетрясения исчисляется в баллах, причем обычно применяют либо шкалу Рихтера, использующую величину магнитуды (1 < М < 9), либо международную шкалу MSK (или близкую к ней шкалу Меркалли), использующие величину интенсивности землетрясения (1< J < 12).
    Землетрясения в зависимости от интенсивности колебаний грунта на поверхности земли классифицируются следующим образом: слабые (1...3 балла); умеренные (4 балла), довольно сильные (5 баллов); сильные (6 баллов); очень сильные (7 баллов); разрушительные (8 баллов); опустошительные (9 баллов); уничтожающие (10 баллов); катастрофические (11 баллов); сильно катастрофические (12 баллов).
    Интенсивность землетрясения J(R) определяется по формуле:

J(R) = 3 +1,5M - 3,5 • 1gл/R² + h²,           (8.1)

где R - расстояние от эпицентра землетрясения, км; h - глубина гипоцентра землетрясения, км; М- магнитуда землетрясения, равная:

M = 1gZₘ -1,32 • 1gR,                   (8.2)

где Zₘ - амплитуда земных колебаний, мкм.
    Реальная интенсивность (Jреал) землетрясения и степень разрушений зданий и сооружений будет зависеть от типа грунта как под застройкой, так и на остальной окружающей местности:
J реал = J (R )-(^J пост о.м ) ,        (8.3)
где А/пост - приращение балльности для грунта (по сравнению с гранитом), на котором построено здание; А/ом - приращение балльности для грунта в окружающей местности (табл. 8.1).
Таблица 8.1
Значения Ыпост; А/о.м

                    А./    ;                       
    Тип грунта       пост ~    Тип грунта    AJ   ;
                       м                     пост ~
                      о.м                     Ы о. 
Гранит                 0     Песчаные         1,6  
Известняк             0,52   Глинистые        1,61 
Щебень, гравий        0,92   Насыпные рыхлые 2,6   
Полускальные грунты   1,36                         

5

Ветошкин А.Г. Нормативное и техническое обеспечение безопасности жизнедеятельности

    Все здания и типовые сооружения традиционной постройки (без антисейсмических мероприятий) подразделяются на три группы, каждой из которых свойственна определенная сейсмостойкость (табл. 8.2).
Таблица 8.2
Классификация зданий и сооружений по сейсмостойкости (Jс)

Группа                  Характеристика здания                 Jс, баллы
        Здания со стенами из местных строительных материа-             
        лов: глинобитные без каркаса; саманные или из сырцо-           
  А1    вого кирпича без фундамента; выполненные из скатан-       4    
        ного или рваного камня на глиняном растворе и без ре-          
        гулярной (из кирпича или камня правильной формы)               
        кладки в углах и т. п.                                         
        Здания со стенами из самана или сырцового кирпича; с           
А       каменными, кирпичными или бетонными фундамента-                
        ми; выполненные из рваного камня на известковом, це-           
        ментном или сложном растворе с регулярной кладкой в            
  А2    углах; выполнение из пластового камня на известковом, 4,5      
        цементном или сложном растворе; выполненные из                 
        кладки типа ’’мидис’’; здания с деревянным каркасом с          
        заполнением из самана или глины, с тяжелыми земля-             
        ными или глиняными крышами; сплошные массивные                 
        ограды из самана или сырцового кирпича и т. п.                 
  Б1    Здания с деревянным каркасом с заполнением из сама-       5    
        на или глины и легкими перекрытиями                            
Б       Типовые здания из жженого кирпича, тесаного камня              
  Б2    или бетонных блоков на известковом, цементном или     5,5      
        сложном растворе: сплошные ограды и стенки, транс-             
        форматорные киоски, силосные и водонапорные башни              
  В1    Деревянные дома, рубленные «в лапу» или «в обло»          6    
        Типовые железобетонные, каркасные, крупнопанель-               
В В2    ные и армированные крупноблочные дома; железобе-      6,5      
        тонные сооружения: силосные и водонапорные башни,              
        маяки, подпорные стенки, бассейны и т. п.                      
        Типовые здания и сооружения всех видов (кирпичные,             
С С7    блочные, панельные, бетонные, деревянные, щитовые и       7    
        др.) с антисейсмическими мероприятиями для расчет-             
        ной сейсмичности 7 баллов                                      
  С8    Тоже для расчетной сейсмичности 8 баллов                  8    
  С9    Тоже для расчетной сейсмичности 9 баллов                  9    

    Примечание. При сочетании в одном здании признаков двух или трех типов здание в целом следует относить к слабейшему из них.

6

ГЛАВА 8. Прогнозирование и оценка чрезвычайных ситуаций

    Состояние зданий и сооружений после землетрясения оценивается степенью повреждения I (табл. 8.3).
Таблица 8.3
Степени (I) разрушений зданий при землетрясениях

 Степень I                   Характеристика повреждений                 
     0                                                                  
Отсутствие  Сотрясение здания в целом; сыплется пыль из щелей, осыпа-   
  видимых   ются чешуйки побелки                                        
повреждений                                                             
            Слабые повреждения материала и неконструктивных элементов   
            здания: тонкие трещины в штукатурке; откалывание небольших  
            кусков штукатурки; тонкие трещины в сопряжениях перекры-    
     1      тий со стенами и стенового заполнения с элементами каркаса, 
  Слабые    между панелями, в разделке печей и дверных коробок; тонкие  
повреждения трещины в перегородках, карнизах, фронтонах, трубах. Види-  
            мые повреждения конструктивных элементов отсутствуют.       
            Для ликвидации повреждений достаточен текущий ремонт        
            здания                                                      
            Значительные повреждения материала и неконструктивных       
            элементов здания, падение пластов штукатурки, сквозные тре- 
            щины в перегородках, глубокие трещины в карнизах и фронто-  
     2      нах, выпадение кирпичей из труб, падание отдельных черепиц. 
 Умеренные  Слабые повреждения несущих конструкций: тонкие трещины в    
повреждения несущих стенах, незначительные деформации и небольшие от-   
            колы бетона или раствора в узлах каркаса и в стыках панелей.
            Для ликвидации повреждений необходим капитальный ремонт     
            здания                                                      
            Разрушения неконструктивных элементов здания: обвалы ча-    
     3      стей перегородок, карнизов, фронтонов, дымовых труб. Значи- 
  Тяжелые   тельные повреждения несущих конструкций: сквозные трещи-    
повреждения ны в несущих стенах, значительные деформации каркаса, за-   
            метные сдвиги панелей, выкрашивание бетона в узлах каркаса. 
            Возможен восстановительный ремонт здания                    
            Частичные разрушения несущих конструкций: проломы и вы-     
     4      валы в несущих стенах; разрывы стыков и узлов каркаса;      
 Частичное  нарушение связей между частями здания; обрушение отдель-    
разрушение  ных панелей перекрытия; обрушение крупных частей здания     
     5      Обрушение несущих стен и перекрытия, полное обрушение       
   Обвал    здания с потерей его формы                                  

    Примечание. В зданиях, возведенных с антисейсмическими мероприятиями, при оценке степени повреждения учитываются только повреждения несущих элементов конструкций.

7

Ветошкин А.Г. Нормативное и техническое обеспечение безопасности жизнедеятельности

    Люди, находящиеся в момент землетрясения внутри зданий, поражаются преимущественно обломками строительных конструкций. Вероятность общих (Pобщ) и безвозвратных (Pбезв) потерь в зависимости от степени повреждения зданий представлена в табл. 8.4.
        Таблица 8.4 Вероятность общих (Pобщ) и безвозвратных (Pбезв) потерь

Вероятность Степень разрушения здания (I)    
  потерь    0, 1,2     3        4       5   
   р;6щ       0      0,05      0,5    0,95  
  PI6C3B      0      0,01     0,17    0,65  

    Для группы однотипных зданий в зависимости от их сейсмостойкости Jс и реальной интенсивности землетрясения Jреал может быть найдена осредненная степень разрушения (табл. 8.5), которая используется для приближенной оценки потерь населения, находящегося в этих зданиях, по данным табл. 8.4.
Таблица 8.5
Зависимость осредненной степени разрушения однотипных зданий (Iср) от приведенной интенсивности (Jреал - Jс) землетрясения

Jреал - Jс  0   1    2   3   4   5   6 
   1 ср    0,1 0,50 1,5 2,5 3,5 4,5 4,9

    Так как степени разрушения зданий тоже являются случайными величинами, поэтому более точно потери населения с учетом данных табл. 8.4 следует оценивать по их математическим ожиданиям. Для этого сначала вычисляются вероятности людских потерь различных видов (структура потерь) по формулам:
    -  вероятность общих потерь населения

Pобщ = 0,05/'7 + 0,05/'\ + 0,95 P..;           (8.4)

    -  вероятность безвозвратных потерь населения

P⁶езв = 0,01 /'\ + 0,17 PIt₄ + 0,65 PIt₅;      (8.5)

    -  вероятность санитарных потерь населения

- P

»сан

юбщ

безв

(8.6)

где РД₃ ₅ - вероятность получения зданиями степеней поражения от 3 до 5 (см. табл. 8.6).

8

ГЛАВА 8. Прогнозирование и оценка чрезвычайных ситуаций

Таблица 8.6
Вероятность PI’ получения зданиями различной степени повреждения (I)

 Ле ал" Л  Степень повреждения I      
реал     l 0   1       2   3   4   5 
    0      0,9 0,1                   
    1      0,4 0,5    0,1            
    2      0,1 0,3    0,5 0,1        
    3       0  0,1    0,3 0,5 0,1    
    4      0   0      0,1 0,3 0,5 0,1
    5       0  0       0  0,1 0,3 0,6
    6      0   0       0   0  0,1 0,9

     Далее, учитывая, что по своей физической сущности величины P°вщ, Pбезв и Pсан представляют собой относительные потери населения, под которыми понимают отношение численности пострадавшего населения (по видам поражения) в зданиях к его обшей численности в них, то абсолютные потери населения в зданиях при землетрясении определяются по формулам:
N общ _ P общ N ;


I




N безо _ р безо ^ ;
N сан   ^общ     ^безв

(8.7)



где N°вщ, Nбезв, Nс'"' - абсолютные общие, безвозвратные и санитарные потери; Nз - численность населения, находящегося в зданиях.
    Потери населения зависят от места его нахождения в различное время суток (табл. 8.7).
Таблица 8.7
Среднесуточное распределение городского населения по месту его пребывания

Время                   Место нахождения,%                         
суток,     Жилые     Произ-   В транспорте    На улице (открыто)   
  ч      здания и     вод-                                         
          здания    ственные Города с населением (млн. чел.)       
        культ.-быт.  здания  0,25- 0,5- Более 0,25- 0,5-  Более1,0
        назначения            0,5  1,0   1,0   0,5   1,0          
1  6        94         6       -   -    -       -     -   -       
6  7        74         6       7    9   12     13    11   8       
7  10       22         50      9   11   17     19    17      11   
10 13       28         52      6   7    10     14    13      10   
13 15       45         37      4    4   7      14    14      11   
15 17       27         49      8   9    13     15    15      12   
17 19       45         24     10   12   15     20    18      15   
19 01       77         14      4   4    6       5     5   3       

9

Ветошкин А.Г. Нормативное и техническое обеспечение безопасности жизнедеятельности

8.1.2. Прогнозирование и оценка обстановки при наводнениях

    Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. Затопление же водой местности, не сопровождающееся ущербом, есть разлив реки, озера или водохранилища.
    На территории России находятся сотни тысяч больших и маленьких рек, озер, водохранилищ.
    Прогнозирование наводнений основывается на анализе и оценке количества таящего снега весной, скорости его таяния, глубины промерзания грунта на полях, наличие заторов и зажоров на реках. Наводнения могут возникнуть и за счет затяжных или ливневых дождей, а также за счет аварий и катастроф на гидротехнических сооружениях. Замечено, что природные наводнения носят циклический характер, что используется для долгосрочного прогнозирования.
    Речной бассейн - территория суши, с которой талая и дождевая вода стекает в реку. Различают бассейн реки (или иначе водосбор реки), бассейн озера, водохранилища и т.д. Важнейшей числовой характеристикой является размер водосбора, называемый площадью бассейна.
    Важнейшей характеристикой реки является ее водность, или сток воды, -объем воды, проходящий через поперечное сечение русла за определенный интервал времени (месяц, квартал, сезон, год). Объем стока в единицу времени называют расходом воды. Обычно расход воды обозначают буквой Q и измеряют в куб. м/с или л/с.
    По данным ЮНЕСКО, за последнее столетие от наводнений погибло около 10 млн. человек (для сравнения: от землетрясений и ураганов ~ 2 млн. человек); убытки мировой экономики исчисляются десятками миллиардов долларов, достигая в некоторых странах 15% валового продукта.
    Наводнения в большей или меньшей степени периодически наблюдаются на большинстве рек России. По повторяемости, площади распространения и суммарному среднему годовому материальному ущербу в масштабах всей нашей страны наводнение занимает первое место в ряду стихийных бедствий. По человеческим жертвам и удельному материальному ущербу (т. е. ущербу, приходящемуся на единицу пораженной площади) наводнения занимают второе место после землетрясений. Ни в настоящем времени, ни в будущем наводнения как стихийное бедствие не могут быть целиком предотвращены. Их можно только ослабить и локализовать.
    В России площадь паводкоопасных территорий составляет 400 тыс. км². Ежегодно подвергается затоплению около 50 тыс. км² территорий. Наводнениям с катастрофическими последствиями подвержена территория в 150 тыс. км², где расположены 300 городов, десятки тысяч населенных пунктов, большое количество хозяйственных объектов, более 7 млн. га сельхозугодий. Среднемноголетний ущерб от наводнений оценивается в41,6 млрд. рублей в год (в ценах 2001 г.).

10