БЖД ЧС_Техногенные. Практические занятия по дисциплине Безопасность жизнедеятельности
 Скачать 3.22 Mb.
|
|
Прогноз последствий ЧС – это заблаговременный прогноз обстановки на рассматриваемой территории в случае, если произойдет ЧС определенного вида. При оценке последствий аварий стационарных потенциально опасных объектов известно также местоположение источника ЧС. Заблаговременная оценка последствий ЧС представляет собой частную задачу оценки риска при условии, что инициирующее событие произошло (опасность реализовалась). Прогноз осуществляется по расчетным параметрам неопределенных факторов с учетом преобладающих среднегодовых метеоусловий. Результаты прогнозирования используются для планирования превентивных мер по защите населения и территорий. В основу математических моделей прогнозирования последствий ЧС положена ее вероятностная модель, но при условии, что негативное событие произошло. При этом учитывается как вероятностный характер воздействия поражающих факторов на объекты, так и уязвимости объектов этому воздействию. Уровни поражающих факторов являются случайными величинами и описываются своими законами распределения. Уязвимость зданий и сооружений также описывается случайными величинами вследствие разброса прочности материалов, отклонения строительных элементов от проектных размеров, различий условий изготовления элементов и других факторов. Возможность поражения людей будет зависеть от целого ряда случайных событий. В частности, от вероятности размещения людей в потенциально опасной зоне, плотности расселения в пределах населённого пункта и вероятности поражения людей обломками при получении зданиями той или иной степени повреждения. Основные случайные факторы, влияющие на последствия ЧС, связаны с факторами опасности, пространственно-временными факторами угрозы и уязвимостью территории: размещением населенного пункта относительно очага воздействия; уровнями поражающих факторов; характеристиками грунтов; конструктивными решениями и прочностными свойствами зданий и сооружений; плотностью застройки и расселения людей в пределах населённого пункта; режимом нахождения людей в зданиях в течение суток и в потенциально опасной зоне в течение года и др. Экстренная оценка обстановки в случае произошедшей ЧС осуществляется по данным о месте, силе и времени опасного явления, поступившим от вышестоящих, нижестоящих и взаимодействующих органов управления ГОЧС, объектов экономики и сил разведки, наблюдения и контроля, с учетом реальных метеоусловий. Экстренная оценка представляет собой частный случай предыдущей задачи при условии, что факторы опасности и угрозы реализовались и известны. Результаты оценки используются для принятия решения соответствующими органами управления по защите населения и территорий (выбора рационального сценария реагирования), а также для уточнения задач органам разведки и проведения экстренных мероприятий по защите. Оценка фактической обстановки, сложившейся в результате произошедшего опасного явления, проводится по данным, полученным от органов разведки, наблюдения и контроля. В результате оценки фактической обстановки снимается неопределенность относительно единственного оставшегося неопределенным фактора риска – ущерба. Результаты оценки используются для уточнения ранее принятых решений по защите населения и проведения работ по ликвидации чрезвычайной ситуации. Практическая работа №. 6 Контрольные вопросы 1.Охарактеризовать российскую государственную систему предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций - РСЧС. 2.Назовите органы управления РСЧС на различных уровнях. 3.Предназначение и функционирование РСЧС. 4.Задачи, структура и порядок функционирования РСЧС в Российской Федерации. 5.Полномочия органов власти РФ в области предупреждения и ликвидации ЧС. 6.Перечислите силы и средства ликвидации ЧС. Какие из них относятся к силам постоянной готовности? 7.Что понимается под экстренным реагированием на ЧС? От чего зависит эффективность реагирования? 8.Назовите подходы к прогнозированию инициирующих событий для ЧС. 9.Мониторинг. Типы. Предназначение. 10.Можно ли использовать методики мониторинга для управления ситуацией? 11.Перечислите силы и средства ликвидации ЧС. Какие из них относятся к силам постоянной готовности? 12.Что понимается под экстренным реагированием на ЧС? От каких факторов зависит эффективность реагирования? 13.Каково назначение централизованных систем оповещения различных уровней? Практические задания Задание 1. Приведите пример ЧС и оцените риск и сделайте прогноз в соответствии со схемой на рис. 1.  Задание 2. Используя литературу и интернет ресурсы найдите пример прогноза для объекта, на котором может возникнуть ЧС. Оцените точность прогноза и его эффективность. Предложите мероприятия по улучшению точности прогноза для управления ситуацией с целью предотвращения или ликвидации ЧС. Задание 3. В соответствии со схемой на рис. 2. «Зависимость точности прогноза повторяемости от интервала наблюдения и времени наступления опасного явления от времени упреждения», изучите механизм формирования природного явления, вызывающего развитие ЧС. Охарактеризуйте точность прогноза. Задание 4. Ознакомьтесь с теоретической частью и рассчитайте прогноз возможной ЧС. Различают ряд подходов к прогнозированию инициирующих событий для ЧС (применительно к опасным природным явлениям приведены в Табл. 1). Табл. 1. Подходы к прогнозированию инициирующих событий.
Возможность использования того или иного подходов зависит от соотношения случайности и предсказуемости опасных явлений. Когда о механизме формирования (возникновения, распространения) сопровождающих некоторый природный процесс опасных явлений ничего неизвестно, оно рассматривается как случайное явление. Случайность или неопределенность времени, места и силы опасных явлений обусловлена двумя основными причинами: -отсутствием или недостаточностью наших знаний о закономерностях формирования в определенных месте и времени опасного природного явления; -стохастическим характером влияющих на развитие процесса факторов. По определению неопределенность – это понятие, отражающее отсутствие однозначности. Неопределенность обусловлена внутренними свойствами объектов и неполнотой сведений об объектах. Различают неопределенность стохастическую и детерминированную. Чем больше на развитие природного процесса непредсказуемо (случайным образом) влияет факторов, тем меньше теоретически возможное время упреждения  (Рис. 2, t0 – текущий момент времени) о развитии опасного природного явления. В предельном случае это время равно нулю.От этих же факторов зависит и точность прогноза. Чем меньше случайных факторов и глубже изучены физические процессы, приводящие к опасным явлениям, тем выше точность прогноза, а время упреждения tупр, определяемое с достаточной точностью, больше может быть приближено к . Стимулом к изучению эпизодически происходящих на рассматриваемой территории опасных природных явлений являются вызываемые ими экономические потери, требующие значительных затрат на защиту территории от происходящих в случайный момент времени и в произвольном месте опасных явлений. Чем чаще происходят опасные природные явления, тем больше внимания уделяется их изучению и тем сильнее по прошествии некоторого времени в результате целенаправленного выделения ресурсов на принятие мер защиты территория защищена от них. Это приводит к снижению потерь. Очевидно, что экономически выгоднее предпринимать меры защиты на локальных территориях (по отношению к конкретным объектам) в течение фиксированного интервала времени. Это стимулирует разработку методов прогноза места, силы и времени опасных природных явлений. Недаром говорят: «Знал бы, где (и когда) упадешь, соломку б постелил». Чем больше знаний, тем меньше неопределенность и больше предотвращаемый на основе предпринимаемых в соответствии с имеющимися знаниями мер защиты ущерб. Другими словами, чем больше знаний, тем выше эффективность мер защиты (больше предотвращенный ущерб на единицу затрат). Таким образом, наука является значимым фактором экономии ресурсов государства и, в итоге, его устойчивого развития. В табл. 2 приведены три уровня наших знаний о времени, месте и силе опасных природных явлений. Если время наступления природного явления с некоторой силой в конкретном пункте на основе имеющихся знаний может быть предсказано с интервалом упреждения, отличным от нуля, то говорят о предсказуемых явлениях. Табл. 2. Уровни определенности (неопределенности) и определяемые на их основе характеристики опасных природных явлений
В случае полной неопределенности механизмов возникновения и развития (распространения) опасных природных явлений их пространственное, временное и энергетическое распределения определяются по статистическим данным, полученным в ходе многолетних наблюдений, в виде характеристик повторяемости и встречаемости в областях возможного возникновения. При частичной определенности механизмов возникновения и развития опасных природных явлений или наличии статистических данных, указывающих на некоторые закономерности их наступления (например, цикличность во времени) опасное явление может быть предсказано, хотя и со значительной погрешностью (например, в форме вероятности возникновения природного явления с силой, не менее заданной, на рассматриваемой территории или в определенном пункте за заданный интервал времени в будущем). При полной определенности все три параметра опасного явления могут быть предсказаны с приемлемой точностью для своевременного принятия адекватных мер защиты, объем которых зависит от имеющихся материальных и временных (времени упреждения) ресурсов. С увеличением интервала T наблюдения за развитием опасных природных процессов и явлений точность оценки повторяемости, встречаемости и областей возможного возникновения опасных явлений возрастает. При прогнозе времени, места и силы опасного явления с увеличением интервала упреждения tупр точность наоборот падает (Рис. 2). Поэтому те меры защиты, которые не могут быть реализованы за время упреждения, определенное с приемлемой точностью, планируются на основе информации о повторяемости опасного явления.  Рис.2. Зависимость точности прогноза повторяемости от интервала наблюдения T (слева) и времени наступления опасного явления от времени упреждения tупр (справа): (- - - ) хуже и ( _____ ) лучше изученный механизм формирования природного явления Время определяется интервалом корреляции значений совокупности информативных параметров в момент времени t0 и текущий момент t. Чем больше случайных факторов влияет на развитие природного явления (описывающих этот процесс информативных параметров во времени и пространстве), тем меньше интервал корреляции.Изучение механизмов возникновения и развития опасных природных явлений сопровождается повышением точности прогноза их времени, силы и места, т.е. переходом от их описания как случайного явления к описанию как закономерного явления. Решение этой задачи проводится в рамках фундаментальных исследований в соответствующих областях знаний. На основе этой информации разрабатывается методический аппарат прогнозирования, в частности, использующий идеи обучения (теория распознавания образов, искусственный нейроинтеллект и др.). Вероятностно-статистический подход основан на представлении природных явлений на рассматриваемой территории или аварийных ситуаций на совокупности однотипных объектов пуассоновским потоком случайных событий. Он используется для оценивания частот опасных явлений ОЯс силой не менее заданной (uОЯu0) и аварийных ситуаций определенного вида. В предположении стационарности, ординарности и отсутствия последействия, поток инициирующих событий характеризуется параметром aОЯ(t) = ОЯt - средним числом событий за интервал времени t (обычно за год). Частота (интенсивность) инициирующих событий рассчитывается по их статистике: ОЯ = dОЯ /T, где dОЯ - число инициирующих событий (опасных явлений) за интервал времени T>>t. Повторяемость инициирующих событий (средний интервал времени между ними) определяется по формуле tср = 1/ОЯ, лет. При оценивании возможности наступления сравнительно редких событий (при aОЯ(t)<1) интерес представляет вероятность QОЯ(t) хотя бы одного инициирующего события за предстоящий интервал времени t. В общем случае QОЯ(t/t*) = P(t* TОЯ  ,где TОЯ – случайная величина продолжительности интервала между событиями, t* - момент начала рассматриваемого интервала времени t после реализации последнего инициирующего события. Если инициирующее событие не произошло до момента времени t*, то его вероятность за последующий интервал времени рассчитывается по условному (усеченному) распределению. Для пуассоновского потока время между событиями подчиняется экспоненциальному закону. С учетом свойства отсутствия последействия QОЯ(t/t*) = QОЯ(t) = 1 -exp(-ОЯt). Для редких событий, когда aОЯ(t)<0,1, QОЯ(t) aОЯ(t). По многолетним наблюдениям за природными явлениями на определенной территории определяется также их распределение по силе FОЯ(u) = P(U<u), где U – случайная по совокупности произошедших природных явлений величина уровней создаваемых ими поражающих факторов для объектов техносферы основан на установлении законов и закономерностей. Вероятностно-детерминированный подход развития природных процессов во времени и пространстве, цикличности природных явлений, что можно использовать для целей их долго- и среднесрочного прогнозирования. Если имеется циклически действующий фактор, то свойство отсутствия последействия нарушается и поток природных явлений не подчиняется закону Пуассона. Например, если выявлена цикличность землетрясений, то время до очередного землетрясения подчиняется некоторому унимодальному распределению. При повторяемости (в отличие от пуассоновского потока здесь можно применять более узкий термин - периодичности) землетрясений tср с дисперсией t2, т.е. при нормальном распределении времени между землетрясениями TОЯN(tср, t2)  ,где Ф() – функция Лапласа. Так, сильные землетрясения в Алма-Ате случались в 1887 и 1911 годах. По оценкам специалистов, их цикличность составляет 10015 лет. Исходя из этого, с 1980 года алма-атинцы живут в период сейсмической активности. В течение 20-25 лет на территории города возможны сильные подземные катаклизмы. Применительно к объектам техносферы вероятностно-детерминированный подход основан на установлении закономерностей развития деградационных процессов, накопления повреждений, образования и распространения трещин, приводящих к авариям, и состоит в прогнозировании срока службы их критичных по безопасности составных частей, ограничиваемого параметрическими отказами вследствие процессов старения, изнашивания, разрегулирования. На основе оценки вероятности параметрических отказов определяется необходимость профилактических замен составных частей с истекшим сроком службы. При среднесрочном (месяцы, недели) прогнозировании на основе этой информации кроме вероятности может быть уточнено также наиболее вероятное время наступления инициирующего события  ,где fОЯ’(t) = fОЯ(t/TОЯt*) – плотность распределения вероятности условного времени до очередного инициирующего события при условии, что до момента времени t* оно не произошло. С помощью методик прогнозирования, базирующихся на знании закономерностей формирования инициирующих событий, прогнозируется время tОЯ и место xОЯ природных явлений с силой, превышающей заданную величину uн, время наступления на конкретных объектах техносферы аварийных ситуаций определенного вида. Для краткосрочного (дни, часы) прогнозирования используется детерминированно-вероятностный подход, опирающийся главным образом на оперативную информацию, получаемую от сетей мониторинга – о предвестниках, о приближающемся опасном природном явлении, с учетом неопределенностей методик прогноза их развития и перемещения. При этом кроме времени наступления природного явления tОЯ прогнозируются его место xОЯ и сила uОЯ. Подход применим и для прогнозов аварийных ситуаций на технических объектах с непрерывным контролем технического состояния. Показатели эффективности прогнозов. Относительно ЧС на рассматриваемом интервале времени могут быть высказаны две гипотезы: наступит или не наступит. Если ЧС предсказана и наступила (или не предсказана и не наступила), то это достоверный прогноз. Количественно степень достоверности прогноза ЧС на рассматриваемом интервале времени характеризуется показателями оправдываемости О и предсказуемости П (Табл. 3). Табл.3. Показатели достоверности прогнозов возникновения ЧС
Пусть Nнаступило/предсказано = Nпредсказано/наступило – число наступивших ЧС из числа предсказанных или предсказанных ЧС из числа наступивших. Оно определяется как пересечение двух подмножеств (Рис. 12.2): Nнаступило/предсказано = NнаступилоUNпредсказано, где Nнаступило– число наступивших на рассматриваемом интервале времени ЧС, Nпредсказано– число ЧС, наступление которых на рассматриваемом интервале времени предсказано. Тогда оправдываемость прогнозов ЧС на рассматриваемой территории, происходящих за интервал времени t, определяется по формуле О = Nнаступило/предсказано / Nпредсказано, а предупрежденность произошедших ЧС - П = Nнаступило/предсказано / Nнаступило.  Рис. 3. Оправдываемость прогнозов и предупрежденность ЧС Если ЧС предсказана, но не наступила, то имеет место ошибка 1-го рода, которая характеризуется вероятностью , оценка которой определяется по формуле  .Ошибка 2-го рода состоит в том, что ЧС не предсказана, но наступила. Она характеризуется вероятностью , оцениваемой по формуле  . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||