Тема 4: Сейсмические шкалы. Сейсмические шкалы. Риски нанесения ущерба от чрезвычайных событий

План лекции:

1. Сейсмические шкалы: шкала Института физики земли ИФЗ-64

2. Сопоставимость сейсмических шкал, применяемых в различных странах мира

3. Сущность и понятие риска

4. Риски нанесения ущерба от чрезвычайных событий

Сейсмические шкалы. Различными авторами в разных странах, начиная с XVIIв.(а по некоторым данным с XVIв.), было предложено около 50 сейсмических шкал, используемых для оценки интенсивности землетрясений.

В 1883г. Появилась шкала Росси-Фореля, которая быстро получила распространение во многих странах Европы. В 1911г. Русский сейсмолог Б.Б. Галицын, используя данные по опрокидыванию параллелепипедов высотой от 8до 83 см при ускорениях колебаний основания от 20 до 220 см/с, предложил 10-бальную шкалу. В 1917г.

Международной сейсмической ассоциацией была принята 12-бальная шкала Меркалли–Канкани–Зиберга, которой пользуются и сейчас в ряде европейских стран.

В США применяют 12-бальную, так называемую модифицированную, шкалу Меркалли (кратко ММ), предложенную в 1931г. Вудом и Ньюманом.

Шкала ИФЗ – Института физики земли

В СССР действовал ГОСТ 6249-52, при составлении которого была использована шкала Института физики Земли АН СССР (шкала ИФЗ), разработанная проф. С.В. Медведевым. Во всех этих шкалах приведена градация интенсивности землетрясений по баллам (в СССР) или по степеням (за рубежом).

Шкала ИФЗ имеет инструментальную и описательную части. Решающей частью для оценки интенсивности землетрясения является инструментальная часть шкалы. Последняя основана на показаниях сейсмометра СБМ, предложенного С.В. Медведевым. Этот прибор измеряет максимальные относительные смещения (х, мм) сферического упругого маятника сейсмометра, характеристики которого подобраны, так, чтобы примерно соответствовали характеристикам малоэтажных жестких зданий (период собственных колебаний 0,25 с, логарифмический декремент =0,5). Описательная часть состоит из трех разделов.

Интенсивность землетрясения классифицирована по степени повреждения сооружений, выполненных без антисейсмических мер.

Шкала ИФЗ, как впрочем, и все другие, имеет некоторые признаки, допускающие субъективную оценку. Известно, например, что при одной и той же интенсивности землетрясения здания с хорошей по прочности и монолитности кладкой могут получить малые повреждения, в то время как при плохом качестве кладки такие здания могут разрушиться.

Для многих населенных мест (особенно новых) описательная часть по разделу «Здания и сооружения» вообще не может быть использована в связи с отсутствием в этих населенных пунктах зданий без антисейсмических мероприятий.

В тоже время, несмотря на эти и некоторые другие недостатки, шкала ИФЗ была наиболее совершенной по сравнению с другими, как по большой полноте признаков, так и по своей инструментальной части. По-видимому, только последняя и может служить объективной основой для оценки интенсивности землетрясений.

Для приближенного сравнения интенсивности землетрясений по шкалам различных стран могут быть использованы данные таблицы 2.

В 1964г. С.В. Медведев (СССР), В. Шпонхойер (ГДР) и В.Карник (Чехословакия) разработали шкалу MSK, являющуюся усовершенствованием предшествующих. В этой шкале, кроме смещений маятника СБМ, приведены скорости и ускорения почвы, характерные для различных баллов.

В 1975г. ИФЗ и другими сейсмологическими институтами подготовлена новая редакция шкалы. В эту шкалу, так же как и в шкалу MSK, введены смещения маятника, скорости и ускорения почвы, однако значения их приняты большими, чем в шкале MSK. В новом варианте шкалы приведены характеристики повреждений зданий с антисейсмическими усилениями.

Весьма важными, существенно влияющими на разрушительный эффект землетрясения, характеристиками является продолжительность его активной части и спектральный состав колебаний грунта. Эти характеристики не отражены в нормативной части проекта новой шкалы. Правда, в приложении к шкале даны некоторые акселерограммы реальных землетрясений, однако вопрос о том, насколько они представительны и на какие случаи распространяются, остается спорным.

В предыдущем параграфе рассмотрены характеристики очага землетрясения. Для практических целей важно связать эти характеристики с сотрясением на поверхности Земли. Н.В. Шебалиным для этой цели предложены следующие эмпирические зависимости: для интенсивности I, баллы: I = 1.5M – 3.5 lg,

откуда максимальная интенсивность (в эпицентре при )

I=1.5M – 3.5 lgh + 3

и уравнение для среднего радиуса изосейсты

- 1,

где , а и - минимальные и максимальные эпицентральные расстояния для одной и той же изосейсты.

Таким образом, зная магнитуду М, глубину очага h, км, и эпицентральное расстояние А в км, можно приближенно определить в любой точке на поверхности Земли интенсивность землетрясения – I, баллы.

Сейсмическая шкала MSK-64, принятая с 1964г, состоит из инструментальной и описательной (макросейсмической) частей. По инструментальной части устанавливают балльность землетрясений силой от 5 до 10 баллов. При этом используют показания сейсмометров, установленных на грунте. Макросейсмическая часть шкалы MSK-64 включает характеристику степени повреждения зданий, возведенных без антисейсмических мероприятий и подразделяемых на группы:

А – здания из рваного камня, сельские постройки, дома из кирпича-сырца, глинобитные дома;

Б – обычные кирпичные дома, здания крупноблочного и панельного типов, фахверковые строения, здания из естественного тесаного камня;

В – каркасные железобетонные здания, деревянные дома хорошей постройки.

Во многих европейских странах применяют 12-балльную шкалу (например, в США пользуются шкалой Меркалли – кратко шкала ММ.). В Японии в качестве стандарта действует 7-балльная сейсмическая шкала. Соотношение между японской шкалой и шкалой ММ, примерно соответствующей шкале MSK-64, приближенно выражается следующей формулой:

I м = 0.5 + 1.5*Iя,

где I м – интенсивность землетрясения по шкале ММ;

Iя - то же, по шкале Японии.

Таблица 1

Сопоставимость сейсмических шкал, применяемых в различных странах мира

MSK, 64	ИФЗ, 1952	Американская ММ, 1931	Японская, 1950	Росси-Фореля	Европейская Меркалли-Канкани-Зиберга, 1917
		I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII	2 – 3 4 – 5	I II III IV V – VI VII VIII IX X X X X	I II III IV V VI VII VIII IX X XI XIII

Сущность и понятие риска

Под риском понимается возможная опасность потерь, вытекающая из специфики тех или иных явлений природы и видов деятельности человеческого общества.

Риск – это историческая и экономическая категория. Как экономическая категория риск представляет собой событие, которое может произойти или не произойти. В случае совершения такого события возможны три экономических результата:

-отрицательный (проигрыш, ущерб, убыток);

-нулевой;

-положительный (выигрыш, выгода, прибыль).

Риском можно управлять, то есть использовать различные меры, позволяющие в определенной степени прогнозировать наступление рискового события и принимать меры по снижению степени риска.

Эффективность организации управления риском во многом определяется классификацией риска.

Под классификацией риска следует понимать распределение риска на конкретные группы по определенным признакам для достижения поставленных целей.

Научно обоснованная классификация риска позволяет четко определить место каждого риска в их общей системе. Она создает возможности для эффективного применения соответствующих методов, приемов управления риском. Каждому риску соответствует своя система приемов управления риском.

Классификационная система рисков включает группу, категории, виды, подвиды и разновидности рисков.

В зависимости от возможного результата (рискового события) риски можно поделить на две большие группы: чистые и спекулятивные.

Чистые риски означают возможность получения отрицательного или нулевого результата. К этим рискам относятся следующие риски: природно-естественные, экологические, политические, транспортные и часть коммерческих рисков (имущественные, производственные, торговые).

В дипломном проекте рассматриваются природно-естественные риски, возникающие вследствие сейсмических катастроф. Природа сейсмических катастроф может быть естественной и искусственной, техногенной, вызванной недальновидной и неосторожной производственной деятельностью людей.

Спекулятивные риски выражается в возможности получения как положительного, так и отрицательного результата. К этим рискам относятся финансовые риски, являющиеся частью коммерческих рисков.

Риск является обязательным элементом любой экономики. Появление риска как неотъемлемой части экономического процесса – объективный экономический закон. Существование данного закона обусловлено элементом конечности любого явления, в том числе и хозяйственного процесса. Каждое явление имеет свой конец, так как объективные явления всегда ограничены, все элементы имеют свой дефицит. Ограниченность (конечность) материальных, трудовых, финансовых, информационных и других ресурсов вызывает в реальности их дефицит и способствует появлению риска как элемента хозяйственного процесса.

Риск представляет собой действие в надежде на счастливый исход по принципу «повезет – не повезет». Риск зависит в первую очередь от таких факторов как: неопределенность и случайность.

Сложность и противоречивость научно-технического прогресса заключается в том, что многие его достижения одновременно с решением материальных и экономических проблем привносят дополнительные трудности и опасности.

В первую очередь это связано с увеличением числа и сложности технических систем, с концентрацией энергонасыщенных производств, повышением их мощности. Ускоренная урбанизация концентрирует источники риска на небольшой территории, приближая к источникам опасности. Созданная и развиваемая техногенная сфера накопила в себе огромные потенциальные опасности. В результате аварий и катастроф гибнут люди, наносится огромный вред окружающей природной среде. Насыщенность народного хозяйства потенциально аварийными объектами рождает риск причинения вреда здоровью человека и окружающей природной среде.

Осуществляя хозяйственную деятельность, человек берет на себя риск серьезных негативных последствий для окружающей среды. Конечно устойчивость человека и устойчивость элементов окружающей среды к действию вредных загрязняющих веществ могут существенно отличаться. Экосистемы способны к само поддержанию и саморегулированию. Вместе с тем экосфера не имеет природной балансовой системы противодействия антропогенному воздействию, поэтому по мере нарастания внешних факторов экосистема может утерять свою способность противостоять внешним возмущениям, и ее целостность нарушается.

Понятие сейсмического, и как следствие, экологического риска складывается из следующих факторов:

- техногенный фактор;

- антропогенный фактор.

Первый является результатом внезапных отклонений от нормального режима функционирования технических и инженерных систем с выделением вещества и энергии, приводящих к деградации природных процессов. Как правило, последствия этого вида риска при его реализации носят локальный характер, хотя иногда имеют субглобальный охват (например, Чернобыльская авария).

Второй вид риска связан с аналогичными последствиями, приводящими к локальным и региональным, а также глобальным эффектам, но являющимися результатом накопления (аккумулирования) ряда процессов в окружающей среде при «нормальном функционировании» технических и инженерных систем.

Риск для здоровья человека, связанный с загрязнением окружающей среды, возникает при следующих необходимых и достаточных условиях:

-существование источника риска;

-присутствие данного источника в определенной, вредной для экосистемы дозе (причем пороговые величины этих доз не всегда могут быть установлены);

-подверженность человека или экосистемы в целом воздействию вредного вещества.

Понятие приемлемого риска

В последние годы ученые и практики стали уделять значительное внимание вопросам управления производственной безопасностью на основе «приемлемого» риска. Она исходит из того, что постоянное наличие в окружающей среде потенциально вредных для здоровья человека веществ всегда создает ту или иную степень реального риска, который никогда не равен нулю.

Существует уровень риска, который можно считать пренебрежимо малым. Если риск от какого-то объекта не превышает такого уровня, нет смысла принимать дальнейшие меры по повышению безопасности, поскольку это требует значительных затрат, а люди и окружающая среда все равно будут подвергаться прежнему риску. С другой стороны, есть уровень риска, который не должен быть превышен, каковы бы ни были расходы. Между двумя этими уровнями лежит область, в которой и нужно уменьшить риск, отыскивая компромисс между социальной выгодой и финансовыми убытками, связанными с повышением безопасности.

В настоящее время отсутствует однозначное решение по этому вопросу и предельно-допустимый уровень (ПДУ) промышленного риска может колебаться в зависимости от национальных особенностей страны, уровня ведения хозяйства, законодательной политики. Другими словами решение о том, какой риск считать допустимым (или согласно теории приемлемого риска – приемлемым), а какой нет, определение порогового уровня риска являясь очень важной, носит не только технический характер, но и политический и во многом определяется экономическими возможностями страны. Ресурсы любого общества ограничены и если оно вкладывает неоправданно много средств в защитные мероприятия по снижению степени риска, то из-за этого оно вынуждено урезать финансирование социальных программ, тем самым снижая уровень жизни общества.

Методология оценки и управления сейсмическим

и экологическим риском

За последние 15-20 лет сформировались достаточно четкие элементы методологии анализа риска, произошла дифференциация сфер приложение анализа риска, а именно:

-оценка риска новых технологий, безопасности технологических систем, включая аварийные ситуации;

-воздействия токсического и других видов загрязнения на здоровье человека и окружающую среду, в том числе медико-экологических последствий аварий и катастроф; кумулятивного и суммарного эффекта воздействия токсичных веществ на здоровье человека и экосистемы;

-восприятия риска людьми.

Эти направления отражают в какой-то мере эволюцию взглядов на анализ риска: от инженерного к медицинским и социально-психологическим аспектам.

В мировой практике уже к концу 70-х годов сложилось представление о различиях между анализом (оценкой) риска и управлением риском.

Оценка риска – это научный анализ его генезиса, включая его выявление, определение степени опасности в конкретной ситуации.

Управление риском – это анализ самой рисковой ситуации, разработка и обоснование управленческого решения, как правило, в форме нормативного акта, направленного на минимизацию риска, поиск путей сокращения риска.

Общим в оценке и управлении риском является то, что два аспекта, две стадии единого процесса принятия решения, основанного на характеристике риска. Эта общность обусловлена единой целью – определением приоритетов действий, направленных на минимизацию риска. Для достижения этого приоритета необходимо знать основные источники и факторы риска (оценка риска) и наиболее эффективные пути его сокращения (управление риском).

Основное различие между оценкой и управлением риском состоит в том, что оценка строится на фундаментальном анализе (естественнонаучном и инженерном) источников и факторов риска, в частности загрязняющих веществ, с учетом особенностей конкретной экологической ситуации и механизма взаимодействия между ними. Управление риском опирается на экономический и социальный анализ, а также на правовые рычаги, которые не нужны и не используются при оценке риска.

Дата добавления: 2014-10-22