Учебное пособие ОПП Крепша. национальный исследовательский томский политехнический университет
 Скачать 7.22 Mb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
Экстремальные осадки и снежно-ледниковые явления Штормы и ураганы сопровождаются обычно обильными осадками. Рассмотрим условия выпадения экстремальных осадков. Максимальные значения интенсивности осадков выше летом. Чаще летом осадки выпадают вблизи океанов, на наветренных склонах гор, в наиболее влажных районах эква ториального и тропического климатических поясов. В сухих районах возможны интенсивные осадки, но они, обычно, реже во времени. Рекорды минутной интенсивности принадлежат конвек тивным (грозовым) ливням тропиков Центральной Амери ки – до 20–25 мм/мин при средней интенсивности более 10–20 мм/мин. Конвективные ливни обычно охватывают небольшие территории (до 200 км2), непродолжительны (в тропиках до 2–4 ч, чаще до 1 ч; в средней полосе – до 30 мин), неравномерны, начинаются и заканчиваются рез ко. Наибольший диаметр капель при таких ливнях: в тропи ках – до 7–8 мм, в умеренных широтах – до 4–5 мм. Фронтальные ливневые дожди длятся от не скольких часов до 4 суток, с перерывами до 2–3 недель. Они охватывают территории площадью до сотен тысяч квадрат ных километров. При тропических циклонах интенсивность ливней нередко превышает 150 мм/сут и достигает 500–800 мм/сут. Чаще всего ливень длится 5–10 часов и за 10–20 ч может вы пасть вся годовая норма осадков. В районах, где эта норма особенно велика (например, на Филиппинах 2000–3000 мм), ее могут набирать интенсивные ливни в течение 60–70 ч. В субтропиках Средиземноморья атлантические циклоны могут давать ливни интенсивностью до 400–500 мм/сут. В Батуми интенсивность ливней превышает 250 мм/сут, что отвечает нескольким метрам снега в близлежащих горах Аджарии. В умеренном климатическом поясе величины интенсивности еще меньше: в Англии, Молдавии, на Украине 100–200 мм/сут, в цент ральных районах европейской части России – 50–100 мм/сут, в северных районах – до 50 мм/сут. Экстремальное количество и продолжительность выпадения осадков оказываются опасными для лю дей и различных объектов и также активизируют другие виды чрезвычайных ситуаций: 1) интенсивные ливни возбуждают наводнения, эрозию, сели и оползни в горах; несвоевременные и затяжные дожди вредоносны для урожая; 2) экстремально малые суммы осадков приводят к засухе, опасности лес ных пожаров, обмелению рек, трудностям для судоходства и водоснаб жения и т. д. Рассмотрим опасные природные явления зимнего времени. По режиму и форме воздействия на людей и различные объекты снежно-ледниковые явления весьма разнообразны. Чрезвычайные ситуации связаны с эпизодическими собы тиями – экстремальными снегопадами и метелями, холодами, массо вым сходом лавин, крупными заторами льда на реках и т. п. Снежный покров – это слой снега на поверхности земли, возникающий в результате снегопадов. Различают временный и устойчивый снежные покровы. Устойчивый снежный покров распространяется в районах со средней тем пературой самого холодного месяца 0°С и ниже, неустой чивый снежный покров и редкие снегопады возможны при температуре этого месяца +10–(+12)°С. Названным условиям со ответствуют почти 2/3 площади суши, причем приблизитель но на 1/4 суши снежный покров держится не менее четырех месяцев в году. Области с многолетней мерзлотой, подзем ными льдами и наледями занимают около 1/7 суши, аква тория с морскими льдами и айсбергами –1/4 поверхности морей и океанов. В районах, где зимой устанавливается снеж ный покров, размещается 1/5 населения мира и еще почти столько же – в районах, где возможны неустойчивый снеж ный покров и редкие снегопады. Благодаря малой теплопроводности снежный покров пре дохраняет почву от сильного вымораживания и озимые посевы от вымерзания. В нем содержатся снегозапасы, яв ляющиеся источником пресной воды при таянии снега. Снеж ный покров оказывает большое влияние на климат, рельеф, гидрологические и почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных. Он используется в хозяйственных целях путем снегозадержания и снежной мелиорации. Величина снежного покрова характеризует снежность зи мы. По абсолютной снежности выделяют: а) бесснежные районы (толщина снежного покрова менее 10 см), б) малоснежные (с покровом 10–30 см, в континентальных районах – до 40–50 см), в) многоснежные (с большой, более 0,5 м снежного покрова). В зимнее время циклоны вызывают интенсивные снегопады и метели. Метель, вьюга, буран (в азиатской части России), пурга (в северных районах России) – все эти понятия относятся к одному и тому же явлению природы. Сильный снегопад (ГОСТ Р 22.0.03–95) – это продолжительное интенсивное выпадение снега из облаков, приводящее к значительному снижению видимости и затруднению снижения транспорта. Снежные заносы – обильное выпадение снега при скорости ветра свыше 15 м/с и продолжительности снегопада более 12 часов. Метель (вьюга) – это перенос снега сильным ветром над поверхностью земли. Количество переносимого снега определяется скоростью вет ра, а участки аккумуляции снега – его направлением. В про цессе метельного переноса снег движется параллельно поверхности земли. При этом основная масса его переносит ся в слое высотой менее 1,5 м. Рыхлый снег поднимается и переносится ветром при скорости 3–5 м/с и более (на вы соте 0,2 м). У метели коварный нрав – начинается она внезапно и очень быстро набирает силу. Различают низовые (при отсутствии снегопада), верховые (при ветре лишь в свободной атмосфере) и общие метели, а также метели насыщенные, т. е. переносящие предельно возможное при данной скорости ветра количество снега, и ненасыщенные. Последние наблюдаются при нехватке сне га или при большой прочности снежного покрова. Твердый расход насыщенной низовой метели пропорционален третьей степени скорости ветра, верховой метели – первой ее степе ни. При скорости ветра до 20 м/с метели относятся к слабым и обычным, при скорости 20–30 м/с – к сильным, при боль шой скорости – к очень сильным и сверхсильным (фактиче ски это уже штормы и ураганы). Слабые и обычные метели длятся до нескольких суток, более сильные – до несколь ких часов. Снегонакопление при метельном переносе во много раз превышает аккумуляцию снега, которая наблюдается в ре зультате снегопадов при безветренной погоде. Отложение снега происходит в результате уменьше ния скорости ветра вблизи наземных препятствий. Форма и размер запасов снега определяются формой и размером препятст вий и их ориентацией по отношению к направлению ветра. В целом по миру эти чрезвычайные ситуации находятся на 4-ом или 5-ом месте по величине наносимого ими ущерба. На пример, в США сильные снегопады уступают по среднемноголетнему числу жертв лишь грозам и смерчам, а по эконо мическому ущербу суммарно с морозами оказываются на первом месте. Больше всего снега выпадает на склонах вулкана Рейнир (штат Вашинктон, США) – в среднем 14,6 м в год. Это достаточно, чтобы засыпать по самую крышу шестиэтажный дом. Велик разовый ущерб от экстремаль ных снегопадов в обычно малоснежных Молдавии, Закав казье, предгорьях Средней Азии. В России повсеместно распространены опасные природные процессы, связанные с холодными и снежными зимами. Это приводит к удорожанию строительства и эксплуатации городов и дорог в среднем на 30 %, к увеличению риска многих ЧС в случае отказа систем теплоснабжения. Сильным снежным заносам подвержены, прежде все го, многоснежные районы Заполярья, Сибири, Урала, Дальнего Вос тока и Севера Европейской части. На территории всей страны ежегодно бывает в среднем 5–6 сильнейших буранов, способных парализовать же лезные и автомобильные дороги, обрывать линии связи и электро передач и т. д. На европейской части России среднее число дней с метелью – 30–40, средняя продолжительность метели – 6–9 ч. Последствия снежных заносов могут быть достаточно тяжелыми. Чрезвычайные ситуации при снегопадах следующие: а) слой сне га толщиной 5–10 см существенно затрудняет движение на автодорогах; б) слой снега 20–30 см – вызывает значительную задержку движения автотранспорта и железнодорожного транспорта, увеличивает в 2 раза количество аварий; в) слой снега более 30 см почти полностью парализует (вызывает остановку) движение автомобильного транспорта и поездов, приводит к закрытию автодорог и аэропортов, школ, обрыв ЛЭП и линии связи, электро снабжения, теплоснабжения, обрушению крыш домов; г) люди, оказавшиеся на местности в изоляции из-за снежных заносов, подвергаются опасности обморожения и гибели, а в условиях буранов теряют ориентировку. Защита городов и дорог от неблагоприятных и опасных снежно-ледовых явлений требу ет удорожания строительства и эксплуатации на величину до 100–200 %. В многоснежных районах проектирование и строительство зданий, сооружений и коммуникаций, особенно дорог, долж но проводиться с учетом уменьшения их снегозаносимости. Дорожные службы Москвы рассчитаны на уборку снега 10–15 см в сутки без привлечения служб ЧС. Снеговые нагрузки могут ломать крыши домов, деревья, губить плантации и т. д., особенно в районах, где снегопады редки и сильны (юг США, Северная Африка, Турция и дру гие страны Средиземноморья). Средние многолетние из максимальных за зиму снеговых нагрузок могут превышать 250 кг/м2, нагрузки от разовых снегопадов – 100 кг/м2. Здесь редкие ин тенсивные снегопады способны вызвать чрезвычайные ситуа ции комплексного характера (снеговые нагрузки; паводки снеготаяния; в горах лавины, активизация оползней и т. п.). Такие снегопады случаются раз в несколько лет или десяти летий, длятся обычно до 2–4 сут, охватывают площадь в 1000 км2 (вставка 13). Дополнительный отрицательный эффект при снежных заносах возникает за счет сильного мороза, сильного ветра при метелях и обледенений. Вставка 13 Невиданный снегопад. В марте 1993 г. свирепая снежная буря на востоке США (штат Флорида и Алабама) за 2 суток унесла жизни 270 человек (погибли от холода, авариях, смыты в море) и причинила ущерба на 3 млрд долларов (линии электропередач, оборванные упавшими деревьям, разрушенные дома и т.д.). Метеорологи уже несколько дней следили за рождающейся над Мексиканским заливом метелью. Вдоль всей восточной окраины США быстро сформировался холодный фронт протяжённостью 2000 км. Скорость ветра достигала 160 км/ч. Метель была такой сильной и обширной, что захватила семь штатов: местами выпало до 1 м снега. Федеральные шоссе были перекрыты, а прочие дороги превратились в непролазное месиво. Все крупные аэропорты восточного побережья на время прекратили работу. Сверкала молния, а в самый разгар снегопада раздался оглушительный гром. Такие феномены, известные как «снежные грозы», наблюдаются только во время сильных буранов. Отключилось электричество. По всему штату пронеслись более дюжины сильных торнадо, а восточное побережье Флориды затопило морем. В Алабаме программы радиопередач прерывались срочными сообщениями и погодными сводками. Для предупреждения заносов используют снегозащитные ограждения из приготовленных заранее конструкций или в виде снежных стенок, валов и т. д. Ограждения сооружают на снегоопасных направлениях, особенно вдоль железных и важных шоссейных дорог. При этом их устанавливают на расстоянии не менее 20 м от обреза дороги. Для ориентировки пешеходов и водителей транспортных средств, застигнутых бураном, вдоль дорог устанавливают вехи и другие указатели. В горных и северных районах прак тикуется растяжка канатов на опасных участках троп, до рог, от здания к зданию. Держась за них, в условиях бурана люди ориентируются на маршруте. В предвидении бурана на строительных и промышленных площадках производят крепление стрел кранов, других кон струкций, не защищенных от воздействия ветра. Прекраща ют работы на открытой местности и высоте. Усиливают швар товку судов в портах. Сводят до минимума выход транспорта на маршруты. Предупредительной мерой является оповещение органов власти, организаций и населения о прогнозе снегопадов и ме телей. При получении угрожающего прогноза приводят в готов ность силы и средства, предназначенные для борьбы с зано сами, проведения аварийно-восстановительных работ. Основной мерой борьбы со снежными заносами является расчистка дорог и территорий. В первую очередь расчищают от заносов железнодорожные и автомобильные магистрали, взлетно-посадочные полосы аэродромов, пристанционные пу ти железнодорожных станций, а также оказывают помощь автотранспорту, застигнутому бедствием в пути. В наиболее тяжелых случаях, парализующих жизнедея тельность целых населенных пунктов, к расчистке снега при влекают все трудоспособное население. Одновременно с расчисткой заносов организуют непре рывное метеонаблюдение, розыск и освобождение от снеж ного плена людей и транспортных средств, оказание помощи пострадавшим, регулирование движения и проводку транс порта, защиту и восстановление систем жизнеобеспечения, доставку экстренных грузов специальным снегопроходимым транспортом в блокированные населенные пункты, защиту животноводческих объектов. При необходимости проводят частичную эвакуацию населения и организуют специальные маршруты коммунального транспорта колоннами, а также прекращают работу учебных заведений и учреждений. В зимнее время, кроме снегопадов и метелей, отмечаются такие негативные явления, как град, туман, гололёд и гололедица (гололёдная корка). Град – частички плотного льда, выпадающего в виде осадков из мощных кучево-дождевых облаков. Туман – помутнение воздуха над поверхностью Земли, вызываемое конденсацией водяного пара Гололед (ГОСТ Р 22.0.03–95) – это слой плотного льда на холодной земной поверхности и на предметах в результате замерзания капель переохлажденного дождя, мороси или сильного тумана, а также при конденсации пара, т.е. лёд везде: на проводах и на ветках деревьев. Гололедица употребляется тогда, когда лёд появляется на горизонтальных поверхностях (поверхности земли, дороги и т.д.). Снежные и ледяные корки образуются при налипании сне га и намерзании капель воды на различных поверхностях. На липание мокрого снега, наиболее опасное для линий связи и электропередач, происходит при снегопадах и температуре воздуха в диапазоне от 0° до +3°С, особенно при температуре +1 – +3°С и ветре 10–20 м/с. (рис. 33). Диаметр отложений снега на про водах достигает 20 см, вес 2–4 кг на 1 м. Провода рвутся не столько под тяжестью снега, сколько от ветровой нагрузки. На полотне автодорог в таких условиях образуется скользкий снежный накат, парализующий движение почти так же, как гололедная корка. Такие явления характерны для приморских районов с мягкими влажными зимами (запад Европы, Япония, Сахалин и т. д.), но распространены также во внутриконтинентальных районах в начале и в конце зимы.  Рис. Снежная корка на изгороди Гололёдная корка (голо ледица) образуется при выпадении дождя на промороженную землю и при намокании и последующем замерзании поверхности снеж ного покрова. Она опасна для пастбищных животных, напри мер, на Чукотке в начале 80-х годов гололедица вызвала мас совую гибель оленей. К типу гололедицы относится явление обледенения причалов, морских платформ, судов вследствие замерзания брызг воды во время шторма. Обледенение осо бо опасно для небольших судов, палуба и надстройки кото рых невысоко подняты над водой. Такое судно может набрать ледяную нагрузку критической величины за считанные часы. Ежегодно в мире от этого гибнет около десяти рыбо ловных судов, сотни оказываются в рискованном положении. Поражающие факторы перечисленных выше метеорологических природных явлений представлены в таблице 18 . Таблица 18 Поражающие факторы в атмосфере опасных природных явлений зимнего времени
При замерзании переохлажденных капель тумана на различ ных предметах образуются гололедные (температуры воздуха от 0 до –5°С) и изморозевые корки (при отрицательной температуре 10–30°С). Вес гололедных корок может превышать 10 кг/м (до 35 кг/м на Сахалине, до 86 кг/м на Урале). Такая нагрузка разрушительна для большинства проводных линий и для многих мачт. Воздействие гололеда на хозяйство наиболее заметно в Запад ной Европе, США, Канаде, Японии, в южных районах бывшего СССР и носит в основном опасный характер. Например, в феврале 1984 г. в Ставропольском крае гололед с ветром парализовал автодороги и вызвал аварии на 175 высоковольтных линиях; их нормальная работа возобновилась лишь через 4 суток. При гололеде в Москве количество автоаварий увеличивается втрое. При обледенении наиболее подвержены разрушительному действию линии электропередач и связи, контактные сети электротранспорта. В борьбе с оледенением используется три способа: механический, тепловой и применение антиобледенителей. Механический способ – намёрзающий снег и лёд сбивают с проводов шестами, скребками, укреплёнными на шестах, верёвками, перекинутыми через провода. При тепловом способе используют переменный и постоянный ток. На дорогах лёд скалывают или посыпают песком, шлаком, мелким гравием, особенно на поворотах. При работах по ликвидации снежных заносов, обледенения и их последствий (табл.19) организуют места для обогрева и отдыха людей, привлекаемых к работам. Таблица 19 Мероприятия по уменьшению последствий опасных природных явлений зимнего времени
Подземные льды определяются физико-механическими свой ства рыхлых горных пород в зоне многолетнемерзлых пород. Зона многолетнемерзлых пород относительно устойчиво го состояния характеризуется среднегодовой температурой от –1,5 до –3°С. В ней прерывистое распределение мерзлоты пе реходит в сплошное. Зона устойчивого состояния многолет немерзлых пород и твердомерзлых грунтов отвечает средне годовой температуре ниже –3°С. Во всех этих зонах главным опасным явлением оказывается таяние мерзлоты, веду щее к снижению не сущих свойств грунта. Примером служат разрушение многих вспомогательных сооружений и угроза основным зданиям Ана дырской ТЭЦ в 80-х годах вследствие вытаивания мерзлоты мёрзлых грунтов и деформации фундаментов. Для сооружений, располагающихся на поверхности сезонно промерзающего слоя или на основаниях, углубленных в него, главную опасность представляют мерзлотные дефор мации – пучения, перекосы и т. п. Пучение – это поднятие или вспучивание грунтов за счёт расширения воды промерзающего слоя. Этот процесс обусловлен способностью воды или рыхлых влажных отложений увеличивать на 7 % свой объём при замерзании. Сезонное пучение может развиваться везде, где происходит промерзание осадочных пород. Бугры пучения распространены в области развития сезонно- и многолетнее- мёрзлых пород и представляет опасность почти для всей территории России. Процессы пучения изменяют условия жизнедеятельности растительности, животных и человека, создают угрозу для инженерных сооружений. Они приводят к выпиранию столбов из земли (и, как следствие, нарушение линий связи и электропередач), свай в основании фундаментов зданий и сооружений, что вызывает их неравномерную деформацию. Значительный ущерб однолетние бугры пучения приносят дорогам, аэродромам. С многолетними буграми пучения (булгунняхов, гидролакколитов) связано активное развитее термокарстовых процессов. По времени действия процессы пучения относятся к кратковременным (зимне-осенний период), имеют локальное развитие в пространстве. Наледи – это ледяные тела разной площади, мощности и формы, формирующиеся в результате последовательного излияния и замерзания природных (речных и подземных), иногда техногенных (хозяйственно-бытовых и промышленных) вод. Излияние вод происходит под действием гидродинамического давления, которое возникает за счёт сужения живого сечения потоков в результате зимнего промерзания водоносных пород или озёр. Большинство наледей формируется за счёт постоянно действующих и по-разному проявляющих себя в течение года источников подземных (грунтовых) вод. Процесс наледеобразования не является постоянным на протяжении зимы. Периоды затишья сменяются активизацией, сопровождаемой прорывами и выбросами на поверхность наледного поля в разных его местах и сразной интенсивностью напорных подземных вод, их растеканием и последующим замерзанием. Наледи характерны для районов с суровым, резко континентальным климатом, с холодными малоснежными зимами, с большим количеством подземных вод, залегающих близко к поверхности. Особенно благоприятны горно-складчатые районы, где широко распространены грубообломочные породы, многочисленные источники трещинно-жильных типов вод. Они представляют своего рода визитную карточку районов прерывистого распространения многолетней мерз лоты. В более холодных районах с многолетнемёрзлыми породами наледи развиты слабее из-за уменьшения объемов грунтовых вод. Образующиеся ледяные массивы (наледи, или по-якут ски – тарыны) нередко имеют огромные размеры – до 100 км2 и больше. Например, длина и ширина известной Момской наледи сопоставима по размерам с крупнейшим на Па мире ледником Федченко. Ледяные образования подобного типа довольно часто встречаются в Якутии и Верхояно-Колымской горноскладчатой области. В наледях Евро-Азиат ского материка аккумулируется более 100 км3 воды. По всеместно в зоне многолетнемерзлых пород есть опасность антропогенного образования наледей на местах нарушения рельефа, теплоизолирующей растительности, водного стока. Такие наледи оказываются значительно меньше естествен ных, но приносят больше неудобств, проявляясь на полках дорог, в карьерах, в населенных пунктах и т. д. С образованием наледей связано формирование своеобразных форм рельефа – «наледные поляны» и «наледные долины». Сама наледь местами покрыта сетью трещин, огромными воронками с провалами во льду, ледяными карнизами и системой надлёдных озёр и ручейков. Наледи снижают комфортность проживания населения, воздействия на сооружения. Они обладают большой разрушительной силой. Процессы наледообразования вызывают очень серьезные и даже катастрофические осложнения при строительстве и эксплуатации железных и автомобильных дорог, мостов, трубопроводов, жилых поселков и разного рода инженерных сооружений, прокладке зимников и т.д. В некоторых услови ях, например, вдоль полотна дорог образуются грунтово-наледные бугры пучения диаметром до 200, высотой до 6 м. Они перекрывают дорожное полотно и осложняют движение транспорта в течение всего зимнего периода. Наледи создают благоприятные условия для обитания животных. Наледи – постоянные пути миграции оленьих стад. Необходимо отметить позитивную роль наледей с ресурсных позиций. Наледи являются аккумуляторами пресных вод и хорошим диагностическим признаком повышенной водообильности пород. Наледи могут использоваться для питьевых целей и орошения сельскохозяйственных угодий в летний период. Они служат поисковым критерием месторождений подземных вод на тер ритории с многолетним промерзанием пород. | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
