москвамонография. Сулайманов С. С
 Скачать 3.35 Mb.
|
|
Рис. 3.10. Результаты ответов на вопрос: «Знаете ли вы об опасности землетрясения?» Рис 3.11.Результаты опросов по вопросу «Знаете ли Вы об риске землетрясения в г. Ташкенте?» в Алмазарском районе утвердительно ответили 98%, а в Юнусабадском районе 92,3 % опрошенных. Вместе с тем на вопрос– « Знаете ли Вы признаки возможных землетрясений?» - 187 утвердительно ответили 55,8 % учащихся школ обоих районов, 24,2 % тем 6,7% учащихся школ обоих районов ответили, что землетрясение произойдет через несколько лет, 12,3% опрошенных высказали, что они ожидают землетрясения вскоре, но затрудняются указать время и 6,8% опрошенных ответили, что землетрясения не будет (рис.3.12). На вопрос о том – «Что нужно предпринять в случае землетрясения?» - 26,4 % опрошенных ответили, что необходимо, в первую очередь, защитить себя и после этого оказать помощь 1-не знаю признаков;2-о землетрясение скажут ученые; 3-знаю, признаки есть Рис.3.12.Результаты ответов на вопрос «Знаете ли Вы признаки землетрясений?» близким и другим пострадавшим. В первую очередь принять меры защиты членов семьи от бедствий сочли нужным 23,2% опрошенных. В школьное время оказать помощь одноклассникам и друзьям высказались 23,7 процентов опрошенных. Опрос показал определенную степень информированности и подготовленности учащихся общеобразовательных школ к возможным стихийным бедствиям – землетрясениям. Однако информированность и подготовленность учащихся общеобразовательных школ к возможным землетрясениям школ не означают, что они готовы выполнить конкретные и точные действия при чрезвычайных 188 ситуациях с учетом экстремальности действующего фактора – землетрясения. Готовность человека к конкретным и точным действиям зависит от устойчивых образований – знаний, опыта, способностей и что они готовы выполнить конкретные и точные действия при чрезвычайных ситуациях с учетом экстремальности действующего фактора – землетрясения. Готовность человека к конкретным и точным действиям зависит от устойчивых образований – знаний, опыта, способностей и психического состояния на конкретном этапе деятельности, характеризующих состояние психики в данный момент. Программа и организация учебных тренировок школьников максимально должны учитывать нервно-психологическое состояние (стресс) человека в момент землетрясения, определяемое напряженностью органов чувств, вниманием, усилием воли. В программе учебных тренировок должна зеркально отражаться технология выхода из чрезвычайной ситуации. При организации учебных тренировок должны учитываться все природные особенности землетрясения. Все характерные особенности землетрясений, в том числе землетрясений Ташкентской очаговой зоны должны учитываться программой и организацией учебных тренировок по подготовке школьников к действиям в момент землетрясений. В связи с тем, что школьники во время землетрясения могут находиться дома, в школе, общественном месте, метро, транспорте, необходимо разработать отдельные программы учебных тренировок для каждого случая. В программах должны быть разделы, посвященные общим вопросам; вопросам, касающимся действий школьника в момент землетрясений и вопросам, связанным с действиями школьника после землетрясений. Учебные тренировки необходимо организовывать на конкретном месте (дома, в школе, в классе, на улице, в метро) по конкретной программе, составленной для освоения технологии 189 выхода из чрезвычайной ситуации с учетом особенностей конкретного места нахождения школьника. Учебные тренировки должны быть нацелены на организацию выполнения определенных действий за определенное время, сопоставимых с продолжительностью землетрясений Ташкентской очаговой зоны (2- 3,5 с). Время совершения действий школьника в момент землетрясения должно быть меньше времени продолжительности землетрясения. После землетрясения школьник также моментально должен выполнить определенные действия для предотвращения последствий землетрясений, т.к. последствия, особенно их масштаб, тесно связаны с качеством и временем совершаемых действий школьника. Например, моментально выключить газ, горячую и холодную воду и т.д. Таким образом, в целях повышения потенциала местного населения в сфере готовности к землетрясениям Ташкентской очаговой зоны, в первую очередь, школьников, необходимо разработать программы учебных тренировок по действию на конкретном месте (дома, в школе, на улице, в метро и т.д.). При этом с учитывать ,что землетрясение является угрозой природной, закономерной, внезапной, неожиданной, доминантной, катализирующей и скоротечной. Организация учебных тренировок должна быть нацелена на выполнение конкретных действий на конкретном месте (дома, в школе, на улице, в метро и т.д.) за конкретное время, соизмеримое с продолжительностью главного толчка землетрясения Ташкентской очаговой зоны. 3.2. Разработка и оценка эффективности технических решений по повышению потенциала населения по снижению сейсмического риска За последнее время сейсмический риск стали связывать с последствиями землетрясений, понимая его как вероятность потерь 190 человеческого общества, обусловленных поражением населения, повреждениями объекта и экономическими убытками от землетрясений за определенный промежуток времени [119]. Основными показателями риска являются: повреждения и разрушения зданий и сооружений на территории городов и населенных пунктов; повреждения железных и автомобильных дорог, других объектов инфраструктуры, характеризующие полный и удельный физические (инженерные) риски; разрушения и повреждения объектов и окружающей природной среды, характеризующие полный и удельный экономические риски; гибель и поражения населения (ранения, стресс, потеря имущества), характеризующие полный социальный и индивидуальный риски; поражения, уничтожения, гибели, загрязнения и т.п. элементов гео-и био-экосистем различного уровня, характеризующие полный и удельный экологические риски. Основными параметрами риска являются уязвимость и ущерб. При этом применительно к сейсмическому риску под уязвимостью понимается свойство объекта и людей утрачивать способность к выполнению своих естественных и (или) заданных функций в результате их поражения при реализации сейсмического риска [72,119,120]. Землетрясения высокой интенсивности приводят к резкому росту вероятности возникновения “поля опасностей” с поражающими факторами первого, второго и третьего кругов. Степень риска определяется как угроза реализации опасного фактора и уязвимости системы «человек-среда обитания». Общая схема анализа сейсмического риска на любом (как региональном, локальном, так и в рамках системы «человек-среда обитания») уровне выполняется следующей последовательностью: идентификация и прогноз сейсмической опасности; покомпонентная оценка уязвимости населения и объектов экономики; оценка дифференцированного и 191 интегрального сейсмического риска потерь; разработка мероприятий по управлению сейсмическим риском [119,120]. Население, группа людей или человек, которые находятся в момент реализации сейсмического риска в «поле опасностей», формируемое в наших домах, школах, рабочих и общественных местах, подвергаются воздействию опасных поражающих факторов. Понятие ущерба используется для выражения стоимостных потерь общества, в форме так называемого экономического ущерба. При этом различают прямой и косвенный ущерб. Прямой ущерб связан непосредственно с мгновенными проявлениями сейсмического процесса в зоне землетрясения. Косвенный ущерб связан со снижением производительности в различных секторах экономики. Эта компонента ущерба может проявляться как непосредственно после землетрясения, так и на протяжении некоторого периода времени в несколько лет. Он может быть оценен как разность между доходами от производства товаров и услуг до и после землетрясения с вычетом дополнительных затрат в период ликвидации его последствий и восстановления утраченного [119,120]. В условиях большого города, как город Ташкент с развитой коммунально-энергетической сетью (КЭС), при реализации сейсмического риска размер экономического ущерба огромен. Количество аварий, коммунально- энергетических сетей (КЭС) определяется из условия, что на 1 кв.км разрушенной части города приходится 6-8 аварий. В среднем в половине зданий, частично разрушенных и обвалившихся, возможно возникновение пожаров. Пожары наносят огромный экономический ущерб жизни, имуществу населения и производственным мощностям товаропроизводителей. Поэтому целесообразно разрабатывать и внедрять технические средства по предотвращению пожаров в разрушенной части города. Известно, что причинами возникновения пожаров являются короткие замыкания в сетях электроснабжения и 192 утечки газа из-за нарушений герметичности системы газоснабжений зданий различного назначения (жилых и т.д.). Для предотвращения возникновений пожаров необходимо снабжать электрические сети и системы газоснабжения техническими средствами, автоматически и автономно отключающие подачи электроэнергии и природного газа. С этой целью нами разработаны технические решения по предотвращению пожаров разрушенной части города путем мгновенного отключения подачи электрической энергии и природного газа[166,167,168]. Для подачи электрической энергии применяются подстанции с понижающими трансформаторами. В них предусмотрены защитное реле на случай возникновения различных повреждений. В трансформаторах и на их соединениях с другими элементами систем электроснабжения могут возникать следующие повреждения (аварийные режимы): междуфазные кроткие замыкания в обмотках и на выводах, однофазные короткие замыкания на землю (корпус) при установке в сетях с заземленной нейтралью и между витками обмотки (витковые замыкания), недопустимое понижение уровня масла. К ненормальным режимам относятся: перегрузка и внешние короткие замыкания, приводящие к появлению в обмотках трансформаторов больших токов, особенно при внешних коротких замыканиях, уменьшение уровня масла ниже определенного предела[163]. Однако они не срабатывают и не реагируют на сейсмические колебания. Для защиты от токов внешних коротких замыканий используют максимальную токовую защиту, действующую так же, как резервная защита при отказе других защит. Кроме того, максимальная токовая защита работает в качестве основной при коротком замыкании в мертвой зоне токовой отсечки, если она установлена. Защиту от токов перегрузки выполняют в виде максимальной токовой защиты в одной фазе. Она действует, как правило, на сигнал с соответствующей 193 выдержкой времени[163]. Она также бездействует при землетрясениях. Для отключения подачи электроэнергии при реализации сейсмического риска нами разработан сейсмический выключатель. Он устанавливается вместе с реле максимальной токовой защиты. Устройство и принципиальная схема работы сейсмического выключателя подачи электроэнергии от трансформатора приведены на рис 3.13. Сейсмический выключатель действует следующим образом. При землетрясении 4 и более баллов а) б) а-общий вид;б- в рабочем состоянии; 1- корпус; 2- шток; 3- пружина; 4- контакты короткого замыкания; 5- седло-замыкатель; 6- воронка; 7- пластинчатые пружины; 8-шаровидный груз; 9- крышка Рис.3.13.Сейсмический выключатель подачи электроэнергии интенсивности груз 8 под действием силы упругости сбрасывается пластинчатыми пружинами 7 в воронку 6 и он под действием гравитационной силы падает на седло- замыкатель 5. При этом мгновенно замыкаются контакты 4 и происходит междуфазное короткое замыкания. Срабатывает реле максимальной токовой защиты трансформатора. Мгновенно отключается подача электрической энергии. Сейсмический выключатель приводится в действие автоматически и автономно. Груз 8 сейсмического выключателя находится в состоянии неустойчивого равновесия. При смешении груза 9 центр его масс опускается. В состоянии покоя груз 194 удерживается силой сопротивления движения. Его значение зависит от величины силы тяжести и геометрической формы груза. В сейсмическом выключателе установлен груз в форме шара. Вес груза принимается с учетом силы упругости пружины и суммарного веса штока и седло - замыкателя. При этом должно выполняться условие т G >> пр F (где т G - сила тяжести груза, Н; пр F - сила упругости пружины, Н). Расчет силы тяжести груза сейсмического выключателя проводится с учетом следующего момента, при какой величины интенсивности землетрясения требуется отключать подачу электроэнергии или газа. Для этого задается условия смещения груза в форме шара, находящегося в состоянии неустойчивого равновесия. Составляется уравнение движения груза: cпр т ин f G P = (3.1), отсюда после преобразований получается cпр f g a ⋅ = ,м/с 2 , (3.2) где a - значение ускорения центра масс груза при интенсивности землетрясения I, балл; cпр f - коэффициент сопротивления движению груза. Определяется значение коэффициента сопротивления движению при интенсивности землетрясения 4 балла по формуле (2.25,2.26): 63 10 10 6 , 0 4 3 , 0 6 , 0 3 , 0 = = = + ⋅ + I a см/с 2 По формуле (4.2) определяется значение коэффициента сопротивления движения груза: 064 , 0 8 , 9 63 , 0 = = = g a f cпп Если учесть что груз в форме шара и пластинчатые пружины (рис. 3.13) сейсмического выключателя изготовлены из металла, то его 195 чувствительность увеличивается на порядок. Время срабатывания разработанного сейсмического выключателя подачи электрической энергии регулируется в широких диапазонах и определяется следующей формулой: g h t 2 = , (3.3) где h – высота установки груза над седлом- замыкателем, м; g – ускорение свободного падения. Если принять значение времени срабатывания равным t = 0,1 с, то 048 , 0 2 ) 1 , 0 ( 8 , 9 2 2 2 = ⋅ = ⋅ = t g h м. Время срабатывания сейсмического выключателя электроэнергии целесообразно устанавливать на 0,1 с, т.к. продолжительность землетрясений Ташкентской очаговой зоны 2-3 с [68,70]. Система газоснабжения зданий предназначена для бесперебойной подачи газа потребителям от источника [161]. Жилые дома чаще всего присоединяются к газопроводам низкого давления (рис. 3.14). При их отсутствии или недостаточной мощности возможно подключение жилых домов к газопроводам среднего и высокого давления с обязательной установкой газорегуляторного пункта (рис. 3.14). Система газоснабжения здания состоит из ответвлений дворовых (внутриквартирных) сетей, вводов в здание, внутренних газопроводов, газовых приборов и арматуры. На промышленных сетях предусматриваются также продувочные трубопроводы. Ответвления служат для подачи газа из уличной сети в дворовую сеть. Дворовые газопроводы являются развитым ответвлением и подводят газ к отдельным зданиям и вводам. Вводы предназначены для подачи газа во внутренние газопроводы. Они присоединяются к дворовому газопроводу или непосредственно к ответвлению. 196 Внутренние газопроводы служат для распределения газа между потребителями внутри здания. Ответвление присоединяют к уличной сети в точке, наиболее близкой к газифицируемому зданию или группе зданий. На тротуаре или около красной линии застройки устанавливают запорную арматуру [161] . Как видно из рис. 3.14, в системе газоснабжения здания при реализации сейсмического риска не отключают а- от газопровода низкого давления; б- от газопровода среднего давления; в- наружный ввод; 1- футляр; 2- просмоленная прядь; 3- цементная (битумная) стяжка; 4- ввод; 5-арматура; 6- разводящий трубопровод; 7- стояк; 8- поэтажная разводка; 9- газовый прибор (плита); 10 – защитный короб; 11- газорегуляторный щитовой пункт; 12 – уличная сеть среднего давления; 13- уличная сеть низкого давления; 14- ответвление; 15- задвижка; 16-ковер; 17 – дворовая (внутриквартальная) сеть; 18- конденсатосборник; 19-сейсмический запорно-предохранительный клапан. Рис.3.14. Система газоснабжения здания подачу газа к потребителям, что является уязвимым местом системы. Такая система газоснабжения зданий значительно уменьшает потенциал населения по снижению сейсмического риска. Для повышения потенциала населения (района, города) с системой 197 газоснабжения зданий нами разработана, модернизированная система газоснабжения с сейсмическим запорно-предохранительным клапаном. Разработанный сейсмический запорно-предохранительный клапан 19 (рис 3.14) устанавливается в газорегуляторном пункте. Газорегуляторные пункты (ГРП) и газорегуляторные установки (ГРУ) являются автоматическими устройствами и выполняют следующие функции: снижают давление газа, поступающего из газопровода, до заданной величины; поддерживают заданное давление на выходе независимо от изменений потребления газа и его давления перед регуляторными пунктами и установками; прекращают подачу газа при повышении или понижении давления после регуляторных пунктов и установок сверх заданных пределов; очищают газ от механических примесей; проводят учет количества газа [162]. На входе и выходе газопровода из ГРП на расстоянии не менее 5 и не более 100 м от него устанавливают отключающие устройства[167,168]. Однако все предохранительные устройства ГРП и ГРУ не имеют сейсмических запорно- предохранительных клапанов. Для повышения потенциала а) б) а- общий вид; б- в рабочем состоянии; 1- корпус; 2-клапан; 3- шток; 4-направляющий штока; 5- пружина; 6- седло; 7-воронка; 8- пластинчатые пружины; 9-груз; 10- крышка Рис.3.15. Сейсмический запорно–предохранительный клапан системы газоснабжения зданий города 198 населения (района, города) с системой газоснабжения зданий авторами разработан сейсмический запорно-предохранительный клапан (патент № IAP20110129). Устройство предложенного сейсмического запорн–предохранительного клапана ГРП и ГРУ системы газоснабжения зданий города показано на рис.3.15. Он действует следующим образом. При землетрясении 5 и более баллов интенсивности груз 9 под действием силы инерции, возникающей при сейсмических колебаниях, падает в воронку 7. Под действием гравитационной силы стремительно двигается вниз и нажимает на седло 6. Движение седла 6 через шток передается клапану 2. Клапан 2 плотно закрывает подачу газа в систему газоснабжения зданий. Отсутствие газа полностью предотвращает возникновения пожаров и взрывов в разрушенной части района или города. Сейсмический запорно –предохранительный клапан системы газоснабжения зданий приводится в действие автоматически и автономно. Условия срабатывания сейсмического запорно- предохранительного клапана, время и интенсивность, землетрясения, при которой он должен реагировать, определяются по формулам (3.2, 3.3). Время срабатывания разработанного сейсмического запорно- предохранительного клапана можно менять в широких диапазонах. Целесообразно устанавливать его на 0,1 с, т.к. продолжительность землетрясений Ташкентской очаговой зоны 2-3 с. |