ОТР курсовая 3 семестр. Программа эвм в области прогноза чс и защиты населения 12 Заключение 20

• Название: Программа эвм в области прогноза чс и защиты населения 12 Заключение 20
• Дата: 10.04.2023
• Размер: 0.95 Mb.
• Имя файла: ОТР курсовая 3 семестр.docx
• Тип: Программа; #1051996

Содержание

Введение 4

1 Теоретические основы моделей и компьютерных программ в области прогноза ЧС и защиты населения 5

2 Программа ЭВМ в области прогноза ЧС и защиты населения 12

Заключение 20

Список используемой литературы 21

Введение

Прогнозирование — это получение качественных и количественных характеристик о будущем состоянии объекта, процесса или явления.

ЧС – обстановка, сложившаяся после масштабного происшествия природного, техногенного, биологического характера, которое привело к жертвам, разрушению строительных объектов, причинило вред людям или окружающей среде.
Чрезвычайные ситуации подразделяют на следующие виды:

• 
  Природные: сильные морозы, град, сели, ураганы, цунами, и т.д.
  
• 
  Техногенные: взрыв, авария, пожар. Спровоцированы деятельностью человека.
  
• 
  Экологические связаны с изменением биосферы (опустынивание).
  
• 
  Биологические: эпидемия, эпизоотия.
  
• 
  Социальные: наркомания, алкоголизм, терроризм.
  ЧС могут носить локальный, муниципальный, региональный, федеральный характер. При отнесении к той или иной группе учитывается масштаб происшествия, число пострадавших и материальный ущерб. По скорости развития выделяют внезапные, стремительные, умеренные. К первой группе относят дорожно-транспортные происшествия, взрывы, аварии и другие ситуации, которые нельзя спрогнозировать. Ко второй – пожары, выбросы ядовитых веществ. К умеренным ЧС можно подготовиться, в эту группу входят паводки, извержения вулканов и др.
  

Целью курсовой работы является:

Определение основных компьютерных программ в области прогноза ЧС и защиты населения, а именно узнать:

- какие существуют модели и компьютерные программы;

- их основные задачи;

1 Теоретические основы моделей и компьютерных программ в области прогноза ЧС и защиты населения

1. 
   Понятия и сущность компьютерных программ в области прогноза ЧС
   

Чрезвычайная ситуация — это ситуация называется чрезвычайной именно потому, что происходит что-то, выходящее за рамки привычного, способное принести ущерб не только материальным объектам, но также здоровью и жизни людей.

Источниками ЧС могут быть самые разные факторы:

-природные аномалии;

-распространение опасного для людей или животных вируса;

-технические аварии;

-халатность или злой умысел отдельных лиц.

Ситуацию можно назвать чрезвычайной, если она соответствует следующим условиям:

-существует угроза здоровью и (или) жизни людей;

-нанесен серьезный ущерб окружающей среде;

-оказан большой материальный урон имуществу государства и населения;

-нарушена привычная жизнь населения.

Каждая из ЧС имеет несколько стадий развития:

Предварительная – в этот период происходит накопление предпосылок к возникновению ЧС. Например, предпосылкой к массовым лесным пожарам является сильная засуха;

1) первая – непосредственно возникновение ЧС. Например, взрыв на АЭС;

2) вторая – ликвидация последствий ЧС. Например, разбор завалов после землетрясения;

3) третья – долговременная ликвидация последствий ЧС. Например, возведение жилья для жителей затопленных при наводнении районов.

В наше время существует Комплекс прогнозирования чрезвычайных ситуаций. 

Он предназначен для выполнения автоматизированного прогнозного моделирования и оценки потенциальных последствий чрезвычайных ситуаций. Комплекс прогнозирования чрезвычайных ситуаций (далее - Комплекс «Прогноз ЧС», Комплекс) выполняет построение и анализ математических моделей чрезвычайных ситуаций (ЧС) по следующим сценариям:

-возникновение ЧС на химически опасном объекте;

-возникновение ЧС на радиационно-опасном объекте;

-возникновение ЧС на биологически опасном объекте;

-возникновение ЧС на взрывоопасном объекте;

-возникновение ЧС на гидротехническом сооружении.

Комплекс прогнозирования чрезвычайных ситуаций входит в состав ГИС «Оператор» и ГИС «Панорама».

С помощью данного комплекса возможно выполнение расчета параметров поражающих факторов и построение зоны возможного поражения в результате возникновения чрезвычайной ситуации. Зона поражения наносится на карту обстановки района чрезвычайной ситуации условными обозначениями, которые соответствуют требованиям МЧС. При расчете учитываются погодные условия, которые вводятся оператором в момент расчета.

При моделировании возникновения ЧС на гидротехническом сооружении при разливе жидкости учитывается форма рельефа местности, которая определяется матрицей высот. В модели ЧС на радиационно-опасном объекте матрицы рельефа могут дополнительно применяться для уточнения зоны поражения.

2. 
   Моделирование возникновения компьютерных программ
   

1.2.1 Моделирование возникновения ЧС на биологически опасном объекте (БОО).

Алгоритм модели реализован на основе методических указаний «Методика оценки санитарно-эпидемиологического состояния, в зонах катастроф, расчет санитарных потерь в эпидемиологических очагах» (Пособие для государственных служащих ФОИВ, М, 2001). Результатом моделирования является набор расчетных показателей в соответствии с методикой, а также отображаемая на карте примерная зона распространения, определяемая исходя из полученного в результате расчета количества зараженных жителей и заданной плотности населения.


Рисунок 1 - Методика оценки санитарно-эпидемиологического состояния
1.2.2 Моделирование возникновения ЧС на радиационно-опасном объекте (РОО).

В результате моделирования возникновения ЧС на радиационно-опасном объекте формируется матричная модель местности, содержащей значения мощности дозы излучения (МДИ) с учетом рельефа и времени, прошедшего с момента аварии.

Точность прогнозирования зон РЗМ в результате аварии на АЭС может быть повышена за счет совместного моделирования местности и радиационной обстановки.


Рисунок 2 - Моделирование возникновения ЧС на радиационно опасном объекте
1.2.3 Моделирование возникновения ЧС на химически опасном объекте (ХОО).

Алгоритм реализован на основе Методики прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте, РД.52.04.253-90 (утв. Председателем госкомитета СССР от 13.03.90 г. и НГО СССР от 14.03.90 г.).

Вычисления выполняются по двум отдельным сценариям:

• 
  аварийный выброс сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) (расчет по одному веществу);
  
• 
  разрушение ХОО.
  

На основе Приложения 3 Методики РД.52.04.253-90 был сформирован справочник, учитывающий способ хранения аварийно химически опасного вещества (АХОВ). Оператор, указывая АХОВ из этой таблицы, уже не должен указывать способ его хранения. В эту таблицу также внесены значения вспомогательных коэффициентов, зависящих от способа хранения АХОВ, в Приложении 3 Методики РД.52.04.253-90 не указанные, но упомянутые в контексте Методики (например, К1 = 1 и К7 = 1 для сжатых газов).

Выходными данными являются Глубина и Площадь зоны заражения, карта с нанесенным объектом «зона заражения», а также пространственная матрица с расчетным временем подхода зараженного облака в каждой ячейке.


Рисунок 3 - Моделирование возникновения ЧС на химически опасном объекте

1.2.4 Моделирование возникновения ЧС на взрывоопасном объекте (ВОО).

В основе лежит алгоритм, целью которого является нахождение избыточного давления на фронте ударной волны и оценка причиненных им разрушений, а также характера воздействия воздушно-ударной волны на человека.

Область действия алгоритма распространяется на случаи взрыва газо - и паровоздушных смесей, образующихся при авариях на взрывоопасных объектах.

Результатом выполнения алгоритма модели возникновения ЧС на взрывоопасном объекте является:

-карта с нанесенными зонами поражения;

-результаты расчетов:

-параметров облака (радиус, объем облака) для детонационного взрыва;

-параметров детонационной и воздушно-ударной волны;

-радиусов зон поражения людей и объектов;

-вероятностей смертельного поражения человека в зависимости от расстояния до центра взрыва.


Рисунок 4 - Моделирование возникновения ЧС на взрывоопасном объекте



Рисунок 5 - Моделирование возникновения ЧС на гидротехническом сооружении

1.2.5 Моделирование возникновения ЧС на гидротехническом сооружении (ГТС).

В основе модели лежит алгоритм, предназначенный для прогнозирования и оценки чрезвычайных ситуаций на хранилищах жидких производственных отходов и пространственного моделирования зон растекания жидких производственных отходов в результате таких ЧС.

Алгоритм основан на методике "РД 03-607-03. Методические рекомендации по расчету развития гидродинамических аварий на накопителях жидких промышленных отходов".

При расчете зоны растекания жидких промышленных отходов используются данные о рельефе местности, поэтому без матрицы высот в составе исходных данных, выполнение расчетов невозможно.

В методике приняты следующие допущения:

• 
  расчет производится для глубины слоя жидкости и неконсолидированных отходов не менее 25 см;
  
• 
  отходы в хранилище могут представлять собой однородный или неоднородный состав;
  
• 
  поперечное сечение прорана принимается прямоугольным и постоянным по всей длине прорана;
  
• 
  после образования прорана жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон;
  
• 
  гидравлический прыжок, возникающий на переходе потока с участка с уклоном дна больше критического на участок, где уклон меньше критического, – не рассматривается;
  
• 
  точность расчетов получаемой на выходе матрицы зона затопления в значительной степени зависит от качества матрицы рельефа в исходных данных.
  

Результатом выполнения расчетов модели аварии ЧС является матрица расчетной зоны растекания жидких отходов.

Расчет может выполняться в одном из двух режимов:

• 
  Объем вытекших отходов известен и задается оператором;
  
• 
  Объем вытекших отходов рассчитывается как результат оценки возможного образования прорана на хранилище отходов по задаваемому оператором множеству параметров, характеризующих хранилище.
  

2 Программа ЭВМ в области прогноза ЧС и защиты населения

2.1 Программа ЭВМ в области прогноза ЧС и защиты населения в России
Программа для ЭВМ прогнозирования последствий природных и техногенных чрезвычайных ситуаций предназначена для решения задач оценки обстановки в авариях и ЧС природного и техногенного характера

Программа обеспечивает:

-построение зон разрушения зданий и сооружений, а также их элементов;

-моделирование возможной обстановки с отображением на электронной карте местности;

-прогнозирование масштабов возможного поражения людей от источников опасности техногенного и природного характера с учетом таких факторов, как скорость и направление ветра, устойчивость атмосферы, вид, характеристики и количество опасного вещества.

Входящие в состав программные модули:

Модуль прогнозирования обстановки при взрывах на пожаро-взрывоопасных объектах позволяет получить размеры зон поражения людей и повреждения зданий, а также вероятности поражения людей на открытой местности и в зданиях при авариях со взрывами конденсированных взрывчатых веществ; топливно-, газопаро- и пылевоздушных смесей. Модуль прогнозирования обстановки при взрывах на пожаро-взрывоопасных объектах позволяет получить размеры зон поражения людей и повреждения зданий, а также вероятности поражения людей на открытой местности и в зданиях при авариях со взрывами конденсированных взрывчатых веществ; топливно-, газопаро- и пылевоздушных смесей.



Рисунок 6 - Прогнозирование последствий взрыва

 

Модуль прогнозирования обстановки при пожарах на пожаро-взрывоопасных объектах позволяет получить размеры зон:

- воспламенения объектов и материалов;

- поражения людей;

- получения ожогов;

а также вероятность поражения и гибели людей на открытой местности и в зданиях.



Рисунок 7 - Прогнозирование последствий пожара


Рисунок 8 - Значение вероятности поражения людей

 

Модуль прогнозирования обстановки при авариях на химически опасных объектах позволяет оценить масштабы химического заражения при разгерметизации технологических емкостей и хранилищ ядовитых веществ; отобразить на карте зоны возможного заражения с возможностью просмотра значений глубины и площади заражения.



Рисунок 9 - Зона возможного химического заражения при аварии на ХОО

 

Модуль прогнозирования обстановки при лесных пожарах позволяет смоделировать зону лесного пожара с отображением значений дальности распространения и общей площади пожара.


Рисунок 10 - Зона распространения лесного пожара

 

Модуль прогнозирования обстановки при наводнениях позволяет определить последствия наводнений при подъеме воды в реках; смоделировать затопление местности; отобразить на карте зоны затопления с возможностью просмотра значений глубин затопления.


Рисунок 11 - Границы зон затопления при моделировании наводнения


2.2 Пространственные данные ЧС
Многим экстремальным природными и техногенным явлениям присущи пространственные и временные закономерности. Землетрясения происходят, как правило, на месте стыка тектонических плит и влияют на жизнь целых регионов. Паводки возникают либо от весеннего снеготаяния, либо от проливных дождей, после чего сотни рек выходят из берегов и затапливают огромные территории. Во время засух природные пожары ежегодно уничтожают миллионы гектаров лесных массивов по всему земному шару. К самым тяжелым последствиям приводят аварии на опасных объектах, вызванные землетрясениями, пожарами и наводнениями. Техногенный терроризм направлен на нанесение максимального ущерба в густозаселенных кварталах мегаполисов… В этих условиях геоинформационные технологии являются самым эффективным инструментом для создания системы прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС).

В базах данных ГИС хранится как постоянная, так и периодически обновляемая информация, которая группируется в несколько информационных массивов:

1. Группа баз данных цифровых топографических карт масштабов 1:5 000 000, 1:1 000 000, 1:100 000, 1:10 000 и 1:2000. Мелкомасштабные карты дают общую информацию о топографии района. Крупномасштабные позволяют описывать структуру городов, населенных пунктов и отдельных объектов. Карты разломов и инженерно-геологических условий дают геологическую характеристику среды. Эта информация дополняется детальными гидрографическими данными. Структура массива соответствует российским стандартам для электронных карт.

2. Базы данных о населении и застройке по всему земному шару (около двух миллионов населенных пунктов). Города представляются в векторном виде - как с детализацией до отдельного здания с набором параметров (тип сооружения, материал и дата постройки, количество этажей и пр.), так и в описании обобщенными данными, например, распределением разных типов зданий в пределах города или микрорайонов; есть также информация о распределении людей в зданиях и городе в течение суток.

3. Данные об инфраструктуре и системах жизнеобеспечения, в том числе о железных дорогах, автомагистралях, аэродромах, о силах и средствах, которые могут быть задействованы в случае возникновения чрезвычайной ситуации, и пр. Параметры законов разрушения зданий, поражения людей, а также параметры моделей для определения перечня мероприятий по снижению рисков и оперативному реагированию. Кроме того, ГИС содержит информацию о факторах техногенного риска: о химически, пожаро- и взрывоопасных объектах, АЭС и ГЭС, о плотинах, магистральных нефте- и газопроводах и др. В базы данных включен каталог всех известных сильных землетрясений. И наконец, в ГИС имеются данные мониторинга: сейсмологические, геофизические, GPS-наблюдения, инженерно-сейсмометрические и гидрологические наблюдения, космические снимки и пр. Все группы информационных массивов связаны единым координатным пространством и единой системой мер.

Вся информация в системе представлена в формате MS Access (MDB) и может быть обработана при помощи любого языка программирования, поддерживающего этот формат. Предусмотрены и варианты экспорта/импорта данных в другие форматы (DBF, MIF-MID, Excel).

На основе разработанных во ВНИИ ГОЧС методик созданы математические модели прогнозирования ЧС, планирования мероприятий по смягчению их последствий и оперативному реагированию на них. Эти модели позволяют получить:

- распределение интенсивностей землетрясений, значения максимальных ускорений колебаний грунта и их повторяемость;

- поля поражающих факторов в случае аварий на опасных объектах;

- законы разрушения зданий различных типов, характерных для рассматриваемого региона;

- законы поражения людей, учитывающие специфику территории;

- оценки последствий землетрясений, вторичных природных и техногенных процессов;

- оценки последствий на пожаро- и взрывоопасных, радиационно- и химически опасных объектах;

- оценки индивидуальных сейсмических рисков, инженерных, экономических и комплексных рисков.

Блок программ, разработанных в среде MS Access на языке Visual Basic, позволяет оценивать последствия и индивидуальные риски при землетрясениях, наводнениях, пожарах в случае аварий на опасных объектах. Модели внутри блока подразделяются на следующие группы:

- модели воздействий;

- модели, описывающие сопротивления объектов воздействию;

- модели оценки рисков.

Комплексное применение этих моделей дает возможность оценить последствия первичного и вторичного воздействий опасных факторов, включая медицинскую, инженерную, пожарную и химическую обстановку, а также спрогнозировать индивидуальный риск населения.

Кратко отметим особенности работы моделей, описывающих различные воздействия.

Входными данными для оценки сейсмического риска являются карты общего сейсмического районирования, прогнозирующие уровень сейсмической опасности на установленный период времени для рассматриваемой территории. Прогноз сейсмической опасности представляет собой либо электронную карту с изображением зон сейсмической активности, либо набор возможных эпицентров. Для каждой зоны или эпицентра задается повторяемость в интервале времени и вероятная магнитуда. В итоге формируется карта индивидуального сейсмического риска с пояснительной запиской, где в табличной форме приводятся результаты расчетов для каждого населенного пункта (квартала или строения).

Для прогнозирования рисков от лесных пожаров и наводнений в состав ГИС включен отдельный модуль. Внушительная площадь региона, где возможны катастрофы (80 процентов территории России покрыто лесами, примерно столько же приходится на бассейны крупнейших рек Европы и Азии), и пространственная неопределенность мест возникновения очагов влияет на состав и объем информации, хранимой в базах данных, ГИС. В них включена информация о 2500 пунктах наблюдения за пожарной обстановкой и о более чем 3000 водомерных постов на территории России. Исходными данными для оценки рисков служат результаты метеорологических прогнозов и наблюдений за изменением уровня воды в реках и за параметрами, характеризующими пожарную обстановку в лесных массивах (температурой, влажностью, количеством дней после дождя). Результатом расчета являются показатели зонирования территории по степени опасности за определенный промежуток времени и показатели индивидуального риска, которые оформляются в виде тематической карты и пояснительной записки.

В настоящее время в Российской Федерации насчитывается около 45 тысяч потенциально опасных объектов различного типа и ведомственной подчиненности. В зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью людей (в случае техногенных ЧС) проживает около 80 млн. человек, то есть 55% населения страны. При оценке индивидуальных рисков от техногенных аварий с помощью специального модуля ГИС осуществляется:

- выбор источников опасности и уточнение их характеристик;

- построение поля поражающих факторов;

- выделение объектов, попадающих в зону влияния этих факторов;

- выбор характеристик уязвимости элементов риска из базы данных;

- оценка степени поражения элементов риска, величина социального и материального ущерба;

- расчет показателей индивидуального риска.

Для реализации приведенной последовательности действий создан ГИС-проект, включающий три уровня детальности информации о возможных источниках опасности, элементах риска и местности.

По результатам расчетов с использованием ГИС «Экстремум» Агентство по мониторингу и прогнозированию ЧС еженедельно дает долгосрочные, среднесрочные и краткосрочные прогнозы возможных ЧС.

Сегодня можно, опираясь на науку и опыт предков, прогнозировать некоторые природные катаклизмы. Но не менее важным фактором снижения пагубных последствий катастроф является оперативное получение подробной информации об уже случившихся несчастьях.

Подсчитано, что за счет оперативного реагирования можно уменьшить количество жертв почти наполовину. Например, после землетрясений для спасения оставшихся под завалами людей более всего эффективны первые сутки.

В этом смысле уникальна созданная недавно в Агентстве МЧС России по мониторингу и прогнозированию чрезвычайных ситуаций глобальная геоинформационная система «Экстремум». Она сочетает в себе компьютерную базу данных, интернет-технологии и космический мониторинг. Система отслеживает ситуацию в двух миллионах населенных пунктов по всему миру и в состоянии в течение двух часов выдать полную, обработанную компьютером информацию о землетрясении, произошедшем в любой точке планеты. «Экстремум» оценивает силу природного бедствия и его последствия – масштабы разрушений, количество погибших и раненых, оставшихся без крова.

Во многих случаях эта информация эксклюзивна, ведь в слаборазвитых странах или в отдаленных регионах местные власти в первые часы могут даже не знать о случившейся трагедии или неадекватно оценивать ее последствия. Через Европейский центр новых технологий управления рисками стихийных бедствий и технологических катастроф информация регулярно поступает в 22 страны. Кроме того, компьютер каждые 15 минут автоматически входит в Интернет. Сегодня система «Экстремум» официально признана лучшей в мире среди аналогичных систем.

Можно также оценивать состояние сельхозугодий во времени, прогнозируя урожай и вырабатывая рекомендации по его уборке. Можно отслеживать экологическую ситуацию, определять степень загрязненности воды, выявлять угнетенные леса, невосстанавливаемый почвенный покров и т.д. Можно оценивать последствия наводнений. Это, в частности, помогает ставить на место некоторых губернаторов. Практика показывает, что местные власти склонны завышать ущерб от природных катаклизмов примерно в два раза, что, в общем-то, понятно.

Заключение

Мониторинг и прогнозирование позволяют выявить источ­ники чрезвычайных ситуаций, проследить динамику их раз­вития, определить масштабы, а также решить задачу преду­преждения и организовать ликвидацию последствий стихий­ных бедствий.

Важную роль в деле мониторинга и прогнозирования чрез­вычайных ситуаций выполняет Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, которое осущест­вляет общее руководство государственной системой экологи­ческого мониторинга и занимается координацией деятельности в области наблюдений за состоянием окружающей при­родной среды.

Однако стоит отметить, что прогноз рисков чрезвычайных ситуаций на территории страны в целом осуществляется МЧС России во взаимодействии с другими федеральными органами исполнительной власти. Без учета данных мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций нельзя планировать развитие территорий, принимать решения на строительство промышленных и социальных объектов, разрабатывать программы и планы по предупреждению и ликвидации возможных чрезвычайных ситуаций.

Список используемой литературы

1. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера. - М.: Высшая школа, 2007. - 592 c.

2. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера. - М.: Высшая школа, 2008. - 592 c.

3. Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях / Я.Д. Вишняков и др. - М.: Academia, 2008. - 304 c.

4. Вострокнутов, А. Л. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. Основы топографии. Учебник / А.Л. Вострокнутов, В.Н. Супрун, Г.В. Шевченко. - Москва: Высшая школа, 2014. - 400 c.

5. Государственный надзор в области гражданской обороны и защиты от чрезвычайных ситуаций. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. - 484 c.

6. Дорожко, С. В. Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность. В 3 частях. Часть 1. Чрезвычайные ситуации и их предупреждение / С.В. Дорожко, И.В. Ролевич, В.Т. Пустовит. - М.: Дикта, 2010. - 292 c.

7. Емельянов, В.М. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях / В.М. Емельянов, В.Н. Коханов, П.А. Некрасов, и др.. - М.: Академический проект, 2005. - 480 c.

8. Жуков, В. И. Защита и безопасность в чрезвычайных ситуациях / В.И. Жуков, Л.Н. Горбунова. - М.: ИНФРА-М, 2013. - 400 c.

9. Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность. В 3 частях. Часть 2. Система выживания населения и защита территорий в чрезвычайных ситуациях / С.В. Дорожко и др. - М.: Дикта, 2009. - 388 c.

10. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. - М.: Правительство Московской области, 2000. - 360 c.