< Предыдущая		Оглавление		Следующая >

2.2. Основные природные явления и процессы, вызывающие разрушения и повреждения зданий и сооружений

2.2.1. Атмосферные воздействия

Ураган - это ветер силой, достигающей 12 баллов по шкале Бофорта, т.е. ветер, скорость которого превышает 32,6 м/с (117,3 км/ч). Ураганами называют также тропические циклоны, возникающие в Тихом океане вблизи берегов Центральной Америки, на Дальнем Востоке и в районах Индийского океана. Ураганы (циклоны) называют тайфунами. Во время тропических циклонов скорость ветра часто превышает 50 м/с. Циклоны и тайфуны сопровождаются обычно интенсивными ливневыми дождями.

Циклонические изменения погоды в умеренных и высоких широтах связаны с атмосферными фронтами - они разделяют воздушные массы по температуре, влажности, облачности, осадкам, ветру и т.д. Пересечение плоскости фронта с поверхностью Земли называют линией фронта. Фронты возникают как области сходимости различных по физическим свойствам воздушных масс (ВМ). Восходящее движение, как следствие такой сходимости, порождает конденсацию, выделение тепла и рост кинетической энергии.

Теплая ВМ, перемещаясь, оттесняет более холодную, создавая в атмосфере зону, называемую теплым фронтом. При этом в зоне холодной ВМ с приближением фронта давление падает, достигая иногда 7 мбар / 3 ч, а за фронтом давление растет.

При наступлении холодных воздушных масс за холодным фронтом возникает понижение температуры с неустойчивой и резкими изменениями погодой. С холодными фронтами связывают восходящее движение масс теплого воздуха, которые как бы поднимаются по наклонной плоскости холодного фронта, что приводит к ее охлаждению, облакообразованию и выпадению осадков.

Фронты воздушных масс (рис. 2.1) хорошо выражены в поле температур и ветра, имеют мощную облачность с обильными осадками.

Ураган на суше разрушает строения, линии связи и электропередач, повреждает транспортные коммуникации и мосты, ломает и вырывает с корнем деревья; при распространении над морем вызывает огромные волны высотой 10-12 м и более, которые повреждают или даже приводят к гибели судов, разрушают прибрежные сооружения (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Схемы формирования облачности и перемещения фронта воздушных масс: а, б - вертикальный разрез по теплому и холодному фронтам с их облачными системами; 1 - направление движения холодного воздуха вдаль поверхности Земли; 2- движение теплого воздуха; 3 - движение холодного воздуха в зоне фронта; 4 - направление движения фронта

Ураганы и штормовые ветры (скорость их по шкале Бофорта от 20,8 до 32,6 м/с) зимой могут поднимать в воздух огромные массы снега и вызывать снежные бури, что приводит к заносам, остановке движения автомобильного и железнодорожного транспорта, нарушению систем водо-, газо-, электроснабжения и связи.

Рис. 2.2. Штормовые волны, разрушившие эспланаду и корпуса пансионата в Пицунде (Абхазия)

Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане (шторме), а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях. Наиболее надежной зашитой населения от ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежища, подземные переходы, подвалы зданий и т.п.). При этом в прибрежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвышенных участках местности.

Буря - это ливень, сопровождающийся сильным ветром шквального характера, что может легко вызвать паводок в реке, наводнение или сель. Буре часто предшествуют гроза, сильные электрические разряды молнии. Зачастую приближение молнии предваряется металлическим звуком, свечением на острых поверхностях и предметах с металлическими краями, волосы на голове встают "дыбом". Например, в апреле 2007 г. в Нью-Йорке выпало около 7 см осадков. Были размыты дороги и нарушено электроснабжение целых жилых кварталов. В аэропортах Нью-Йорка из-за такой сильной грозы было отменено 350 рейсов. В одном из районов Нью-Йорка из-за падения деревьев было нарушено электроснабжение 1300 домов.

Гроза - атмосферное явление, заключающееся в возникновении электрических разрядов (молний) между облаками или между облаками и земной поверхностью. Эти разряды сопровождаются громом. Образование грозы связано с развитием сильных вертикальных токов воздуха (конвекция) и мощных кучево-дождевых (грозовых) облаков. Грозы сопровождаются внезапными и обильными осадками (дождь, град, крупа, иногда - снег).

Удары молний ежегодно наносят большой ущерб как крупным промышленным объектам, жилым и общественным зданиям в городах, так и небольшим постройкам: коттеджам, фермам и другим строениям в сельской местности.

Чаше всего от удара молний страдают городские высотки. Например, в Останкинскую телебашню высотой 540 м ежегодно попадает около 30 ударов молнии.

По приблизительным подсчетам в земную поверхность ежесекундно падает около ста разрядов молний. На окружающие предметы, электротехническое оборудование, линии электропередачи, средства связи, молния оказывает электростатическое, электромагнитное, термическое, динамическое воздействия, что нередко является причиной большого материального ущерба.

Молния представляет собой разновидность искрового разряда в электрическом поле атмосферы при длине искры в несколько километров. Причиной возникновения молний является образование большого объемного электрического заряда. Обычным источником молний являются грозовые кучево-дождевые облака, несущие в себе скопление положительных и отрицательных электрических зарядов в верхней и нижней частях облака и образующие вокруг этого облака электрические поля большой напряженности.

Линейная молния встречается в природе наиболее часто и является по сравнению с другими типами молниевых разрядов самой распространенной.

Механизм образования линейной молнии облако - земля связан с постепенным накоплением разнополярных электрических зарядов в верхней и нижней частях облака и образованием вокруг него электрического поля возрастающей напряженности.

Когда градиент потенциала в какой-либо точке облака достигает критического для изоляционных свойств воздуха значения, в этом месте начинает зарождаться молния.

Ввиду того, что в облаке образуется несколько изолированных друг от друга скоплений одноименных зарядов, большинство молниевых разрядов представляет собой серию отдельных импульсов, развивающихся по одному и тому же пути (каналу).

Задача молниезащиты заключается в предотвращении взрывов и пожаров, а также обеспечении нормального функционирования технических средств в условиях активной грозовой деятельности путем снижения неблагоприятного молниевого воздействия (влияния) на элементы оборудования до уровней, определяемых условиями сохранения их работоспособности.

Молниезашиту можно подразделить на защиту от прямого удара молнии и защиту от вторичных проявлений - воздействия электромагнитных полей молниевых разрядов.

Смерч (торнадо) - представляет собой вертикальный или слегка наклоненный крутящийся в воздухе столб, который зарождается под грозовой тучей и поднимает с земли все, что встречает на своем пути. Когда смерч только образуется, можно заметить темную вращающуюся воронку, затем наступает на какое-то время тишина, а потом неожиданно начинают подниматься в воздух все более и более тяжелые предметы. Высота смерча может достигать 800-1500 м. Воздух в смерче вращается обычно против часовой стрелки, при этом он одновременно поднимается по спирали вверх, втягивая пыль или воду, а скорость вращения достигает нескольких десятков метров в секунду. Диаметр смерча над морем измеряется десятками метров, а над сушей - сотнями метров. Смерч проходит путь длиной 40-60 км. Он сопровождается грозой, дождем, градом. Когда смерч достигает поверхности земли, он почти всегда производит большие разрушения, всасывая в себя воду и предметы, поднимая их высоко вверх и перенося на большие расстояния.

В центральной части смерча давление воздуха понижено. Внешне смерч представляется опускающимся вершиной к земле конусообразным облачным столбом. От поверхности земли к нему часто поднимается вершиной вверх другой столб - из пыли, мусора или водяных брызг. При движении над местностью со скоростью нескольких десятков километров в час смерч производит разрушения, вызываемые не только огромной скоростью воздуха внутри самого вихря, но и мгновенным скачком атмосферного давления, которое за считанные секунды может упасть и снова подняться на несколько десятков гектопаскалей. Дома с запертыми дверями и окнами "взрываются" в момент прохождения над ними смерча, целые стены вываливаются наружу, жидкость из сосудов высасывается и разбрызгивается.

Одиночный смерч, опускаясь к земле, производит опустошение в полосе шириной несколько сот метров и длиной от нескольких километров до нескольких десятков километров. Большую опасность при смерчах над сушей представляют поднятые в воздух и разлетающиеся в разные стороны твердые предметы - доски, щепки, обломки зданий, листы железной кровли и пр. Энергия смерча колоссальна: он способен сорвать и опрокинуть железнодорожный мост, тяжелый грузовой автомобиль или поднять в воздух и затем бросить на землю самолет весом в десятки тонн.

В Америке существует система измерения силы торнадо по шкале Ф:

o Ф0 - простейшие смерчи, которые можно видеть в ветреные дни, завихрения листьев и снега, но обычно не приводят к каким-либо ощутимым последствиям;

o Ф1 - такой смерч может перевернуть урну, обломить ветку, сломать антенну;

o Ф2 - смерчи со скоростью 100-200 км/ч приносят умеренные разрушения, могут переносить большие скопления всякого мусора;

o Ф3 - смерчи со скоростью 200-300 км/ч приносят уже очень ощутимые разрушения. Обычная доска, вылетев из смерча такой силы, способна продырявить машину насквозь;

o Ф4 - смерчи со скоростью 300-400 км/ч являются предпоследней ступенью. Эти смертельно опасные смерчи могут переносить по воздуху легковые, а иногда и грузовые автомобили;

o Ф5 - самые разрушительные смерчи в мире. Их скорость превышает 500 км/ч. Такие смерчи могут не только разрушить вдребезги дом, но запросто поднять в воздух тяжелый, многотонный вагон поезда, а уж автомобили для него тем более не проблема. Один из сильнейших смерчей был зарегистрирован в Америке и принес гигантские разрушения. Его скорость достигала 720 км/ч.

Специалисты отмечают в торнадо присутствие электромагнитных полей очень высокой напряженности, видимый свет и шаровые молнии.

< Предыдущая		Оглавление		Следующая >