БЖД_ПР-5

1.

Практическая работа 5
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ УРАГАНОВ
5.1. Общие положения
Ураган - ветер разрушительной силы и значительной продолжительности, скорость которого
превышает 32 м/с.
Сильный ветер - движение воздуха относительно земной поверхности со скоростью или
горизонтальной составляющей свыше 14 м/с.
Вихрь - атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной
или наклонной оси.
Циклон - атмосферное возмущение с пониженным давлением воздуха и ураганными
скоростями ветра, возникающее в тропических широтах и вызывающее огромные разрушения и
гибель людей.
Шторм - длительный очень сильный ветер со скоростью свыше 20 м/с, вызывающий
сильные волнения на море и разрушения на суше.
Смерч - сильный маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором
воздух вращается со скоростью до 100 м/с. Обладает большой разрушительной силой.
Шквал - резкое кратковременное усиление ветра до 20-30 м/с и выше, сопровождающееся
изменением его направления, связанное с конвективными процессами.
Основная причина возникновения ураганов - циклоническая деятельность атмосферы.
Передвижение воздушных масс в горизонтальной плоскости, называемое ветром, происходит
вследствие того, что существует разность атмосферного давления между двумя точками в
пространстве. Воздушные массы перемещаются из областей, где образуется высокое давление, в те
области, где уровень атмосферного давления существенно ниже. Движение воздушного потока
происходит соответственно из области более высокого атмосферного давления в сторону
территории с пониженными показателями. Кроме того, воздух, имеющий более низкую
температуру, перемещается на нижние эшелоны, а соответственно воздух с высокой температурой
двигается вверх. В результате этих перемещений и возникает ветер. При этом скорость или, как
говорят, сила ветра будет тем больше, чем больше разница между показателями в температуре и в
атмосферном давлении воздушных масс.
Распространенность сильных ветров в России определяется главными путями циклонов.
Наибольшая повторяемость сильных ветров наблюдается в прибрежных районах Севера и
Дальнего Востока, а в континентальной части - в степях. На Севере скорость ветра, превышаемая в
среднем раз в 5 лет, находится в пределах 28-35 м/с, на Дальнем Востоке -31-38 м/с, в степях
Северного Кавказа - 28-31 м/с. Скорость ветра в порывах в этих районах - более 40 м/с, на о.
Сахалин - более 50 м/с. Повторяемость ветров со скоростью 23-24 м/с в Магаданской области и на
Чукотке превышает 25 случаев в год, на юге Камчатки и на Курильских островах - 10-15 случаев в
год, в степных местностях Краснодарского и Ставропольского краев и в отдельных районах
Башкортостана и Оренбургской области - более 3 случаев в год. Наименьшая повторяемость ветров
со скоростью 23 м/с свойственна средней части Красноярского края и большей части Якутии и
Магаданской области. Повторяемость ветров со скоростью более 35 м/с наиболее высока (до 2-3
случаев в год) на юге Камчатки и на Таймыре. Наименьшая повторяемость таких ветров (реже 1
раза в 100 лет) свойственна Центрально-Черноземному, Уральскому, Западно-Сибирскому
регионам и Якутии. Аномально высокая повторяемость ветров более 40-50 м/с характерна для
ограниченных участков, подверженных ветрам типа боры (Новороссийск и др.). Ветры со
скоростью более 58 м/с на территории России пока не отмечены, за исключением отдельных
районов, где формируются местные ветры. Например, на Мархотском перевале скорость ветра
иногда достигает 100 м/с. Такой скорости ветер достигает в силу местных орографических
особенностей, а также при прохождении смерчей. Скорость ветра напрямую зависит от рельефа
местности - увеличивается на наветренных склонах и над возвышенностями, снижается в
48

2.

понижениях между ними; в горных же долинах она может возрастать или уменьшаться, в
зависимости от общего направления движения воздушных масс.
Максимальная повторяемость чрезвычайных ситуаций, вызванных сильными ветрами,
отмечается на Северном Кавказе, центре европейской части России, на юге Приморского края,
Камчатке, Сахалине и Курильских островах. Помимо указанных районов, повышение значения
повторяемости сильных ветров отмечается на открытых степных пространствах Оренбургской,
Курганской, Омской и Новосибирской областей. Увеличение повторяемости чрезвычайных
ситуаций, вызванных сильными ветрами, наблюдается от внутриконтинентальных районов к
побережьям морей и океанов. В этих же районах отмечаются и максимальные скорости ветра - до
40 м/с и более. Во внутриконтинентальных районах максимальные скорости ветра колеблются в
пределах 20-25 м/с [5].
Многие явления, сопровождающие ураган, так же страшны, как и он сам. Нередко они даже
превосходят его по своей разрушительной силе. Часто ливни, сопровождающие ураган, гораздо
опаснее самого ураганного ветра. Размеры ураганов весьма различны. Обычно за ширину урагана
принимают ширину зоны катастрофических разрушений или зоны ветров ураганной силы. Эта зона
для тропических циклонов имеет ширину от 20 до 200 км. Часто к этой зоне прибавляют зону
ветров штормовой силы со сравнительно небольшими разрушениями, тогда ширина урагана
измеряется сотнями километров, иногда до 1000 и даже 1500 км. Для тайфунов (тропических
ураганов тихого океана) полоса разрушений составляет обычно 15-45 км, но бывает и до 80 км.
Для описания качественной характеристики ветра используют два основных показателя:
направление движения и силу (скорость перемещения).
Направление движения воздушных масс определяется, как правило, стороной света, откуда
он движется (ветер может быть северо-западным, северным, северо-восточным, восточным и т. д.).
Скорость (сила) ветра может измеряться в метрах в секунду или в узлах (узел приблизительно
равен 0,5 м/с). Сила ветра измеряется также в баллах, в соответствии со шкалой Бофорта (табл. 5.1).
Шкала Бофорта - 12-балльная шкала, принятая Всемирной метеорологической организацией для
приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению
в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 м над открытой
ровной поверхностью. В 1955 г., чтобы различать ураганные ветры разной силы, Бюро погоды
США расширило шкалу до 17 баллов.
Таблица 5.1 - Показатели шкалы Бофорта
Бал
лы
Скорость ветра
Характеристика ветра
(название ветрового режима)
1
0
1
2
3
4
5
6
7
м/с
2
0
0,9
2,4
4,4
6,7
9,3
12,3
15,5
км/ч
3
0
3,24
8,64
15,84
24,12
33,48
43,30
55,8
8
9
19,1
22,9
68,8
79,41
Буря
Шторм, буря
10
26,4
95,0
Сильный шторм
11
12
13
14
30,5
34,8
39,2
43,8
110
122
145
158
Жестокий
49шторм
Ураган
Сильный ураган
Жестокий ураган
4
Штиль
Тихий
Легкий
Слабый
Умеренный
Свежий
Сильный
Крепкий
Признаки
5
Дым идет прямо
Дым изгибается
Листья шевелятся
Листья двигаются
Листья и пыль летят
Тонкие деревья качаются
Качаются толстые ветки
Качаются толстые ветки
Стволы деревьев
изгибаются
Ветви ломаются
Черепица и трубы
срываются
Деревья вырываются с
корнем
Везде повреждения
Большие разрушения
Большие разрушения

3.

15
16
17
48,6
53,6
>58
Жестокий ураган
Жестокий ураган
Жестокий ураган
175
193
>200
Большие разрушения
Большие разрушения
Большие разрушения
Ураган является одной из самых мощных сил стихии. По своему воздействию ураганы
зачастую не уступают таким страшным стихийным бедствиям, как землетрясения. Это объясняется
тем, что ураганы несут в себе колоссальную энергию. Количество энергии, выделяемой средним по
мощности ураганом в течение одного часа, равно энергии ядерного взрыва мощностью 36 Мт.
При прогнозировании последствий ураганов оцениваются возможные разрушения жилых,
общественных и промышленных зданий, а также поражения людей в зданиях и на территории
населенных пунктов.
5.2. Порядок проведения расчета
Прогноз последствий ураганов производится с помощью Методики прогнозирования,
разработанной на основании сборника методик по прогнозированию возможных аварий,
катастроф, стихийных бедствий в РСЧС [4].
Для оценки последствий ураганов и бурь для зданий и находящихся в них людей необходимы
следующие исходные данные:
1) план населенного пункта (города) и характеристики его застройки;
2) возможное количество людей, находящихся в конкретных зданиях;
3) скорость ветра.
Прогнозирование и оценка обстановки при ураганах позволяют получить следующие данные:
1) количество зданий и сооружений, получивших определенные степени разрушения;
2) качественное описание разрушений зданий и сооружений;
3) потери населения в результате разрушения зданий.
Степень разрушения зданий и сооружений определяется превышением фактической скорости
ветра над расчетной и месте их расположения. Под расчетной скоростью ветра понимается
максимальная скорость ветра, при котором здания и сооружения не получают разрушений.
Согласно СНиП 23-01-99* Строительная климатология, здания в России рассчитаны на
допустимую скорость ветра 37,3 м/с; максимальные скорости ветра для субъекта РФ или
конкретного населенного пункта рассчитываются исходя из периодичности возникновения
ураганов на данной территории по результатам наблюдений за длительное время. Для европейской
части Российской Федерации сильный ветер достигает силы более 40 м/с в среднем каждые 10 лет,
а превышение скорости более 50 м/с наблюдается, как правило, не чаще одного раза в 50-100 лет.
Частоты возникновения на территории России бурь и ураганов с различной скоростью ветра
представлены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Частоты возникновения на территории России бурь и ураганов с различной
скоростью ветра
Город
Абакан
Ачинск
Барнаул
Владивосток
Воркута
Зима
Иваново
Комсомольск-наАмуре
Магнитогорск
Численность
населения, тыс.
чел
187
105
633
600
52
12
402
241
413
Максимальная скорость ветра, м/с при частоте 1/год
(год-1)
0,2
30
31
35
37
30
27
23
50
28
30
0,05
36
37
42
44
36
32
27
0,02
41
42
48
50
41
37
31
33
36
38
41

4.

Находка
143
45
54
62
Новороссийск
276
42
50
57
Норильск
182
40
48
55
Пятигорск
146
26
31
38
Ростов-на-Дону
1137
26
31
35
Рубцовск
140
30
36
41
Саратов
830
28
33
38
Сочи
432
28
33
38
Ставрополь
455
43
52
59
Тайшет
33
27
32
37
Тобольск
99
26
31
35
Томск
569
31
38
44
Улан-Удэ
438
26
31
35
Уфа
1126
40
48
55
Хабаровск
610
27
32
37
Челябинск
1188
23
27
31
Например, в г. Улан-Удэ буря с максимальной скоростью ветра 26м/с может
наблюдаться с частотой 0,2 год-1, что означает 1 раз в 5 лет, буря с максимальной
скоростью ветра 31 м/с - 1 раз в 20лет (частота 0,05 год-1), ураган с максимальной
скоростью 35 м/с - 1 раз в 50 лет (частота 0,02 год-1)
При ураганах различают четыре степени разрушения зданий и сооружений: слабая, средняя,
сильная и полная (табл. 5.3).
Таблица 5.3 - Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений при ураганах
Здания, сооружения и
оборудование
Производственные,
административные,
жилые здания
слабая
Разрушение
наименее прочных
конструкций
зданий
и
сооружений:
заполнений
дверных и оконных
проемов;
небольшие
трещины в стенах,
откалывание
штукатурки,
падение
кровельных
черепиц, трещины
в дымовых трубах
или падение их
отдельных частей
Степень разрушения
средняя
Разрушение
перегородок,
кровли,
части
оборудования;
большие
и
глубокие
трещины
в
стенах, падение
дымовых
труб,
разрушение
оконных
и
дверных
заполнений,
появление трещин
в стенах
сильная
Значительные
деформации
несущих
конструкций;
сквозные
трещины и проломы в
стенах, обрушения частей
стен
и
перекрытий
верхних
этажей,
деформация перекрытий
нижних этажей
Повреждение
шестерен и
повреждение
Смещение с фундаментов и
Технологическое
передаточных
деформация станин,
механизмов, обрыв трещины в деталях, изгиб
оборудование
маховиков и рычагов
валов и осей
управления, разрыв
приводных ремней
Повреждение
ПодъёмноЧастичное разрушение
наружного
Опрокидывание, срыв
и деформация
транспортные
оборудования, разрыв
отдельных
частей, общая
трубопроводов
механизмы, крановое обшивки, повреждение
деформация
рамы
стекол и приборов
систем питания,
оборудование
смазки и охлаждения
51
Небольшие вмятины, Смещение
Газгольдеры,
на опорах, Срыв с опор, опрокидывание
деформация
резервуары для
деформация
опор, разрушение оболочек,
трубопроводов,
нефтепродуктов и повреждение
оболочек,
запорной
обрыв трубопроводов,
сжиженных газов
подводящих трузапорной арматуры
арматуры
Повреждение
и
деформация
отдельных деталей,
электропроводки,
приборов
автоматики

5.

Здания, сооружения и
оборудование
слабая
Степень разрушения
средняя
бопроводов,
повреждение
запорной арматуры
сильная
Повреждения
Разрывы стыковых
стыковых
Переломы труб на вводах,
соединений,
соединений,
частичное
повреждения КИП и разрыв и деформация труб,
Трубопроводы
запорной арматуры,
повреждение
сильные повреждения
переломы труб на
контрольноарматуры
измерительных
вводах и отдельных
местах
приборов (КИП)
Степень разрушения при ураганах можно оценить в зависимости от максимальной скорости
ветра и конструктивных особенностей зданий, строений и сооружений: этажности, материалов
стен, перекрытий, покрытий, каркасных элементов.
При выборе типа наземного здания используется следующая классификация зданий по
этажности:
Малоэтажные - до 4 этажей;
Многоэтажные - 5-8 этажей;
Повышенной этажности - 9-25 этажей;
Высотные - более 25 этажей.
Сведения о степени разрушения зданий и сооружений в зависимости от максимальной
скорости ветра представлены в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Степень разрушения зданий и сооружений при разных скоростях ветра (м/с)
Степень разрушения
Типы конструктивных решений зданий,
сооружений и оборудования
слабая средняя
сильная
полная
Промышленные
здания
с
легким 25-30
31-50
51-70
>70
металлическим
каркасом
и
здания
бескаркасной конструкции
Кирпичные малоэтажные здания
20-25
26-40
41-60
>60
Кирпичные многоэтажные здания
20-25
26-35
36-50
>50
Административные многоэтажные здания с 20-35
36-50
51-60
>60
металлическим и железобетонным каркасом
Крупнопанельные жилые здания
20-30
31-40
41-50
>50
Складские кирпичные здания
25-30
31-45
46-55
>55
Легкие склады-навесы с металлическим 15-20
21-45
46-60
>60
каркасом и шиферной кровлей
Склады-навесы из железобетонных элементов 25-35
36-55
56-70
>70
Трансформаторные подстанции закрытого
типа
35-45
46-70
71-100
>100
Водонапорные башни (кирпичные, стальные)
30-35
36-55
56-85
>85
Резервуары
Наземные металлические
30-40
41-55
56-70
>70
Частично заглубленные
35-45
46-65
66-85
>85
Крановое оборудование
35-40
41-55
56-65
>65
Трубопроводы наземные
35-45
46-60
61-80
>80
При использовании этих данных может быть решена и обратная задача, связанная с оценкой
Кабельные наземные линии
25-30
31-40
41-50
>50
силы урагана по степени разрушений зданий и сооружений в ходе их обследования.
Воздушные линии низкого напряжения
25-30
31-45
46-60
>60
Ориентируясь на получаемые данные, в зависимости от степени возможных разрушений и
повреждений объектов экономики по таблице 5.5, может быть определен процент потерь среди
населения, находящегося в зоне чрезвычайной ситуации.
52

6.

Таблица 5.5 - Вероятность (Р) потерь среди населения в разрушенных зданиях при ураганах
Структура потерь
Общие (Робщ)
Безвозвратные (Рбезв)
Санитарные (РобщДля Рбезв)
определения потерь
слабая
0,05 (5 %)
0
Степень разрушения зданий
средняя
сильная
полная
0,30 (30 %) 0,60 (60 %) 1,00 (100 %)
0,08 (8 %)
0,15 (15 %) 0,60 (60 %)
0,05 (5 населения
%) 0,22 (22
%) 0,45 (45учитывать
%) 0,40 (40
%)
среди
необходимо
среднесуточное
распределение населения по таблице 5.6.
Таблица 5.6 - Среднесуточное распределение городского населения по месту его пребывания
Время
Произв.,
суток, ч Жилые здания и админ.
здания культ.- здания
быт. назначения
1
6
94
6
6
7
74
6
7
10
22
50
10
13
28
52
13
15
45
37
15
17
27
49
17
19
45
24
19
10
77
14
Место нахождения, %
в транспорте
на улице (открыто)
города с населением (млн. чел.)
Более
0,25-0,5 0,5—1,0
0,25-0,5 0,5—1,0 Более 1,0
1,0
7
9
12
13
11
8
9
11
17
19
17
11
6
7
10
14
13
10
4
4
7
14
14
11
8
9
13
15
15
12
10
12
15
20
18
15
4
4
6
5
5
3
5.3. Пример расчета
Определить степень разрушения кирпичного трехэтажного здания в г. Находка и потери
жителей в нем при урагане с максимальной скоростью ветра 45 м/с. Число жителей, проживающих
в здании, по данным переписи, - 350 чел. Ураган случился в 14.00 ч.
Решение
1. Определение частоты ураганов и их мощность в г. Находке.
По данным таблицы 5.2 определяем, что ураганы со скоростью ветра 45 м/с случаются в г.
Находке с периодичностью 1 раз в 5 лет (частота 0,2 года-1).
Согласно классификации зданий по этажности, устанавливаем, что трехэтажное здание
относится к малоэтажным.
2. Определение степени разрушения здания при урагане.
По данным таблицы 5.4 определяем, что кирпичные малоэтажные здания при урагане со
скоростью 45 м/с получат сильные разрушения.
По данным таблицы 5.3 устанавливаем, что сильная степень разрушения жилых зданий
характеризуется значительными деформациями несущих конструкций; сквозными трещинами и
проломами в стенах, обрушениями частей стен и перекрытий верхних этажей, деформацией
перекрытий нижних этажей.
3. Определение количества человек, находящихся в здании на момент урагана.
По данным таблицы 5.6 определяем, что численность жителей, которые могли бы находиться
в здании на 14:00, составляет 45 % от общего числа жителей.
N (жители) = 350 чел. х 0,45 = 158 чел.
4. Определение вероятности потерь среди населения.
53

7.

По данным таблицы 5.5 определяем, что вероятность потерь среди населения при сильной
степени разрушения здания составит: общие потери (Робщ) - 0,60, безвозвратные (Рбезв) - 0,15,
санитарные (Рсан) - 0,45.
5. Определение потерь среди населения.
Исходя из численности людей в здании и вероятности потерь рассчитаем потери среди
жителей здания:
Кобщ = 158 чел х 0, 6 = 95 чел.
№езв = 158 чел х 0, 15 = 24 чел.
Ксан = 158 чел х 0, 45 = 71 чел., или Ксан = Кобщ - №езв = 95 - 24 = 71 чел.
Ответ:
Ураганы такой силы случаются в г. Находке с периодичностью 1 раз в пять лет. Кирпичное
малоэтажное здание при урагане со скоростью 45 м/с получит сильную степень разрушения.
Общие потери среди населения, находящегося в здании, составят 95 чел., в том числе
безвозвратные потери - 24 чел., санитарные потери - 71 чел.
5.4. Задание для выполнения практической работы 5
Определить степень разрушения зданий и потери среди населения при урагане в населенном
пункте. Исходные данные для расчета представлены в таблице 5.7.
5.5. Контрольные вопросы
1. Дайте определение таким понятиям, как «ураган», «вихрь», «циклон», «шторм», «смерч»,
«шквал».
2. Какова причина возникновения ураганов?
3. Что такое шкала Бофорта, и как оценивается сила ветра в баллах?
4. Что оценивается при прогнозировании последствий урагана?
5.
Сколько степеней разрушения зданий и сооружений выделяют, дайте краткую
характеристику каждой степени.
6. Как классифицируются здания по этажности?
7. Какое время ЧС - самое опасное для жителей населенного пункта?
5.6. Список рекомендуемой литературы
1.
ГОСТ 22.0.03-97. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные
ситуации. Термины и определения.
2. СНиП 23.01.99. Строительная климатология.
3.
Прогнозирование последствий ураганов // «Гражданская оборона и защита от
чрезвычайных ситуаций в учреждениях, организациях и на предприятиях». - 2019. - № 12.
4.
Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных
бедствий в РСЧС (кн. 2) // Министерство РФ по делам ГО, ЧС и ликвидации последствий
стихийных бедствий. - М., 1994. - 18 с.
5. Шойгу С.К. Атлас природных и техногенных опасностей в Российской Федерации: науч.
изд. - М.: Дизайн. Информация. Картография, 2010. - 696 с.
54