Природные и техногенные катастрофы - (курсовая)

Во время этого процесса происходит сталкивание между собой континентов и плит, их смещение относительно друг друга. Некоторые из них расходятся. Вдоль этих границ происходят землетрясения и извержения вулканов. Существуют две основные причины землетрясений. Одна из них отражает процессы поверхностного характера и вызывает незначительные землетрясения. Она заключается в том, что плиты, дрейфующие вдоль таких великих разломов, как Сан-Андреаса в Калифорнии и Альпийский разлом в Новой Зеландии, действуют подобно ножницам, круша и размалывая края друг друга. Еще одна причина отражает более глубокие процессы, происходящие в зонах вдоль краев смещающихся плит, где ребра этих масс земной коры погружаются в земную мантию и на глубине около 500 километров повторно всасываются, поглощаются.

Дрожание земли возникает при землетрясении вследствие столкновения этих масс или при“наезде”одной плиты на другую. При этом в земной коре возникают стрессы, напряжения и давления, которые находят свое разрешение на поверхности Земли. Можно нарисовать такую картину. Оболочка Земли - это поверхность моря, волнующаяся от приливов и отливов. Твердый объект, натолкнувшийся на препятствие в каком-то месте под землей, вдруг став свободным, устремляется к поверхности. Там, где он появляется на поверхности, происходят процессы, аналогичные тем, что идут в центре землетрясения. Место нахождения этого прорвавшегося на поверхность объекта называется эпицентром. Круги, расходящиеся от эпицентра, точно соответствуют волновому эффекту распространения колебаний, происходящему при землетрясении. Единственная поправка, которую может внести в этот аналог действительность, состоит в том, что землетрясения обычно имеют несколько эпицентров одновременно на протяжении всей линии разлома. Таким образом, ударная волна и ее эффект имеют сложный характер и зону действия.

Землетрясение, как правило, начинается с легкого дрожания. Вслед за этим, порой с пугающей людей скоростью, возникает серия сильных толчков, способных вызвать извержение вулкана, камнепад и разрывы земной поверхности. Участки земли могут подниматься и опускаться, провоцируя, в свою очередь, оползни и цунами - гигантские волны, внезапно обрушивающиеся на прибрежные зоны Азии (в остальных местах эти ужасающие стены воды называются сейсмическими волнами). И, наконец, завершающая стадия цикла землетрясения характеризуется уменьшением силы вибрации. Когда землетрясения происходят в городской зоне, разрушения обычно бывают значительными и носят катастрофический характер. Податливые строения, возведенные на скальном основании, лучше переносят землетрясения, чем жесткие, возведенные на неустойчивой основе. Землетрясения сопровождаются величайшими трагедиями именно в последнем случае. За последние 4000 лет землетрясения и возникшие в их результате пожары, оползни, наводнения и иные последствия унесли жизни более 13 миллионов человек.

Сейсмологи научились измерять силу и разрушительную мощь землетрясения. С помощью сейсмографов они собирают информацию о скорости распространения, глубине и длительности таких процессов. Существует два типа волн, проходящих в толще Земли. П - первичные волны, имеющие компрессионный характер и распространяющиеся очень быстро. П-волны не проходят сквозь толщу воды. В вторичные волны, являющиеся поперечными и вызывающие вибрацию земли, перпендикулярную направлению их распространения. Цунами вызываются третьим типом волн, которые называются Д (длинными) волнами, расходящимися вокруг эпицентра землетрясения.

Важно отметить, что П-волны и В-волны при изменении плотности и твердости вещества, через которое проходят, тоже изменяются. Это позволяет ученым с большой долей уверенности говорить о точных границах всех трех слоев Земли: ядра, мантии и коры. (Землетрясение рождается в мантии и коре, извержение вулканов — в ядре. ) Исчезновение В-волн на глубине свыше 3000 километров указывает на то, что, по крайней мере, внешняя оболочка ядра Земли жидкая.

Интенсивность землетрясений измеряется двумя способами: по шкале Рихтера и по шкале Мер-калли. Шкала Рихтера, изобретенная в 1933 г. американским сейсмографом Чарльзом Ф. Рихтером, предполагает измерение величины энергии, освобожденной землетрясением в точке происхождения. Поскольку она основана на измерении, сделанном на расстоянии 62 миль от эпицентра, принятом произвольно, требовалось применение многочисленных сейсмографов и переводных таблиц, что было слишком трудно для понимания неспециалиста, то было решено остановиться на баллах Рихтера. Шкала является логарифмической. То есть освобождаемая энергия измеряется баллами, когда каждый последующий отличается от предыдущих на единицу. Фактическая же сила землетрясения, измеряемая этими баллами, отличается при этом в 10 раз. Например, сила землетрясения, равная 6 баллам по шкале Рихтера, будет в 10 раз больше той, которая обозначается 5 баллами.

У этой шкалы не существует верхнего или нижнего предела. Небольшие землетрясения оцениваются в пределах 0, а некоторые даже имеют отрицательное значение. Землетрясение до 1 балла в норме может быть зарегистрировано только сейсмографом. Колебания земли в 2 балла - это самые слабые землетрясения, ощущаемые людьми. При землетрясении в 5 баллов освобождается столько же энергии, сколько при взрыве 100 тонн тринитротолуола (ТНТ).

Землетрясение, достигшее по шкале Рихтера 6 баллов и более, считается сильным. При землетрясении в 7 баллов по шкале Рихтера высвобождается энергия, равная энергии при взрыве 1 миллиона тонн ТНТ. Случались и землетрясения в 8, 5 балла по шкале Рихтера. Аляскинское землетрясение - из этой серии.

Шкала, разработанная итальянским сейсмографом Джузеппе Меркалли, учитывает влияние субъективных факторов. Они измеряют силу землетрясения на основании воздействия на обитателей района: повреждений строений, ранений и гибели людей, а при слабом землетрясении - проснулись ли от него спящие люди. На шкале Меркалли есть I и XII степени. Первая степень обычно не ощущается людьми (кроме самых чувствительных или находящихся в благоприятных для этого условиях). Вторая степень ощущается большинством людей и вызывает небольшие подвижки малых предметов. При землетрясении IV степени в стенах могут образоваться трещины, при этом эффект похож на удар в здание тяжелого транспортного средства.

При IX степени здание может быть сдвинуто с фундамента и иметь заметные трещины и повреждения. При XI степени почти не остается стоящих зданий, мосты разорваны, в земле образуются глубокие расселины. При XII степени разрушения полные, а волны можно наблюдать прямо на поверхности земли.

Все землетрясения, описанные в данном разделе, имели не менее 6, 5 балла по шкале Рихтера, а по шкале Меркалли классифицировались как землетрясения IX степени и выше.

    Наводнения

На первый взгляд причина наводнений кажется ясной: тающие снега, частые штормы, обильные дожди.

Но эти очевидные факторы составляют лишь незначительную часть предпосылок. Наводнение - одно из самых катастрофических стихийных бедствий, известных человечеству. Так, в одном исследовании сообщается, что с 1947 по 1967 гг. от наводнений в результате только разлива рек погибли 173170 человек. Другие факторы, обычно сопровождающие наводнения и включающие еще 18 видов стихийных бедствий таких, как торнадо, ураганы, землетрясения, извержения вулканов, добавили к этой цифре еще 269635 смертей.

Одним из множества факторов является проявляющаяся во времени неизбежность: морские приливы и отливы и бесконечный круговорот воды в природе, во время которого вода из океанов попадает в атмосферу, из атмосферы в виде осадков возвращается на землю, проходит сквозь слои земной поверхности и снова возвращается в океаны. С таким же постоянством, с каким восходит и заходит Луна, воды в реках поднимаются и опускаются. С такой же неизбежностью, с какой происходит смена времен года, совершается круговорот воды в природе. В течение 3 миллиардов лет общее количество воды на Земле и в ее атмосфере остается неизменным. А раз это количество оставалось неизменным на протяжении 3 миллиардов лет, то мы можем смело предположить, что таковым оно останется и в течение следующих 3 миллиардов лет. Конечно, если мы своим безрассудным отношением к мировой экосистеме не нарушим это равновесие, как некоторые другие природные феномены. Водный баланс и его цикл обусловлены как воздействием солнечного тепла, так и силой земного притяжения, сочетание которых ведет к постоянному круговороту воды в природе. Жидкость испаряется и в виде пара попадает в атмосферу, где конденсируется и снова попадает в землю в виде дождя или снега. Итак, вполне вероятно предположить, хотя от этого можно сойти с ума, что выпитый вами сегодня стакан воды мог плескаться в ванне Клеопатры. Но если такой образ несколько неприятен, то можно вообразить, что вода, находящаяся сейчас в вашем бассейне, когда-то выпадала в виде снега на войска Ганнибала.

Существует интересное и в какой-то мере противоречащее научной теории гидрологического цикла (круговорота воды в природе) предположение, что если в какой-то момент вся вода из атмосферы вдруг окажется на земной поверхности, то она накроет землю всего на несколько миллиметров. Если верить этому (а большинство ученых придерживаются именно такого мнения), значит, Великого Потопа библейских времен, который затопил землю на многие метры, чему есть археологические и исторические доказательства, никогда не было. В природе гидрологический цикл никогда не проявляет себя регулярно в одном месте. Если бы все было сбалансировано, то мы не знали бы ни засух, ни наводнений. Эта нерегулярность проявляется в разных местах и в разное время. В одних местах воды испаряется больше, в других больше выпадает в виде осадков.

После такого рассуждения можно прийти только к одному выводу: если вы живете близ реки, то рано или поздно переживете наводнение.

Но тогда почему люди строят самые прекрасные города возле рек? Есть два ответа на этот вопрос, две причины: торговля и пища. Начиная с времен царств Месоппотамии, реки были торговыми артериями. Даже баротзелард, племена на северо-западных, подверженных разливам рек равнинах Замбии, переправляют товары по Замбези. А когда наступает сезон наводнений, они просто перебираются выше и пережидают его.

Что касается пищи, то человечество всегда знало, что аллювиальные почвы (образованные наносом воды) были самыми плодородными, на них получили наиболее богатые урожаи. Согласно одному исследованию, 1, 5 миллиарда человек, или одна треть населения земного шара, зависит от урожаев, выращенных на таких почвах. Поэтому нет ничего удивительного в том, что города, поселки, деревни и фермы, как правило, располагаются в речных долинах или на морском побережье. Только в США около 3800 населенных пунктов, в каждом из которых проживает не менее 2500 человек, располагаются на территориях, периодически заливаемых водой.

Но очень часто в таких местах методы хозяйства и сооружения построек усугубляют предрасположенность к наводнениям. Растительный покров удерживает осадки до проникновения в грунт и возвращает их в атмосферу. Уничтожение растительного покрова путем вытаптывания и стравливания пастбищ стадами домашних животных, проведения строительных работ, распахивания земель или безумной вырубки лесов ведет к нарушению этого процесса.

От некоторых характеристик почв также зависят наводнения. Если грунт крупнозернистый и состоит из песка и гравия, дождевые воды впитываются быстро. Если же грунт мелкозернистый и состоит, например, из глины, то внутрь просачивается меньше влаги и ее избыток неизбежен. Раньше или позже и совершенно независимо от характеристик почвы вода достигает уровня менее проницаемых пород, известного под названием уровня грунтовых вод, и начнет выходить на поверхность, также вызывая повышенный сток.

Нет ничего удивительного в том, что наименее проницаемой поверхность земли становится в местах расположения различных сооружений. Почти сплошное бетонирование поверхности не позволяет воде впитываться в землю и, таким образом, в городах создается потенциальная опасность наводнения из-за повышенного стока воды. Угроза наводнений заставила человека предусмотреть методы отведения (или сбора) воды, выпавшей с осадками, принесенной приливами, тающим снегом или цунами. Так были изобретены дамбы, плотины и системы отводных каналов. Но ни одно из этих сооружений не в состоянии противостоять крупной катастрофе. Внезапные наводнения или прорывы дамб являются самыми разрушительными и бедственными из всех наводнений. Во-первых, из-за непредсказуемости и, во-вторых, потому что люди, живущие в зоне потенциальной опасности, как правило, трагически пренебрегают ею, развивая в себе чувство ложной самоуверенности.

От вырвавшейся на свободу воды практически нет никакой защиты. Галлон воды весит около 3, 8 кг, а наполненная водой ванна (0, 76 кубометра) весит три четверти тонны. А теперь представьте себе, какой астрономически огромный объем этого тяжелого вещества . приходится выдерживать бетонным и земляным стенам плотин и дамб. Резервуары водохранилищ вмещают колоссальное количество воды. Озеро Мид за дамбой Гувера на реке Колорадо имеет в длину 185 км, в нем содержится 10, 5 триллионов галлонов (примерно 40 триллионов литров) или, как ученые измеряют его в акро-футах, равно 32 миллионам акро-футов (1 акро-фут равен акру земной поверхности, покрытому водой глубиной 1 фут; 1 акр равен 0, 405 га, 1 фут равен 30, 48 см). Все хорошо и прекрасно, если дамба удерживает это количество воды. Но кроме объема и веса движущаяся вода обладает еще одной характеристикой - силой. 1 дюйм (2, 54 см) дождя, выпавшего с высоты 1000 футов на территории в 1 кв. милю (2, 59 кв. км) имеет энергию, равную 60000 тоннам тринитротолуола. Это в три раза больше мощности атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Когда такая энергия сосредоточена в одном потоке, он превращается в мощный таран, способный разрушать каменные сооружения и мосты, ворочать многотонными обломками и швырять их, как рассыпавшиеся детские кубики.

Скорость реки в большой степени зависит от силы гравитации. Чем больше объем воды и круче уклон, тем быстрее ее течение. Силы трения, складывающиеся из характера дна реки, воздуха над ее поверхностью да и частичек самой воды между собой, обычно не позволяют ей развивать скорость выше 30 километров в час. Учитывая вышеизложенное, следует сказать, что ее разрушительная сила поразительна. Итак, сложив все это вместе с естественными силами дождя, сезонных ветров, естественной склонностью гидрологического цикла концентрироваться в определенных районах и другими, человеческими факторами, вы получите полное представление о том, что такое катастрофическое наводнение. Тогда почему при известности этих факторов количество смертных случаев в результате наводнений так трагически велико? Возможно, потому что люди идут на компромиссы и с жизнью, и с природой. Точно так же, как мы относимся к смерти. Мы думаем, что это не может случиться с нами. Тогда ценой этих компромиссов и иллюзий становятся человеческие жертвы, жизни, уносимые наводнением. Лавины и оползни

Лавины и оползни представляют собой вторичные явления, вызванные такими стихийными бедствиями, как сильные снегопады, муссонные ливни, извержения вулканов, землетрясения. Чтобы произошел сход лавины, нужна недостаточно прочная основа. Собравшийся на склонах гор снег может прийти в движение в результате сотрясений, эха или неравномерного таяния снежных пластов. Вполне надежные почвы могут превратиться в грязь и стать неустойчивыми в результате непрекращающихся дождей. Фундамент городского здания может разрушаться под воздействием повторяющихся естественных или искусственных колебаний почвы, грунта, вызванных деятельностью человека или же перегревом глубинных слоев Земли вследствие вулканической деятельности.

Но какова бы ни была причина, для лавины всегда характерны внезапность и колоссальная мощь. Отдельные горы, водоразделы озер, морские побережья, целые районы местности— все может быть снесено лавинами с лица Земли. Набирая скорость, массу и силу, лавина во время движения с каждым мгновением становится более мощной и разрушительной, захватывая камни, деревья, обломки скал и строений, грунт и воду - все, что, к несчастью, оказывается на пути.

Самые зрелищные и опасные лавины обычно сходят в районах с сильными снегопадами и обледенениями. В таких местах происходит сход снежных лавин объемом до миллиона кубометров. Этого количества снега вполне достаточно для наполнения 10000 мощных грузовиков, которые, выстроившись в линию, образовали бы колонну длиной около четырехсот километров. Сход лавин может быть спровоцирован малейшей вибрацией, поэтому некоторые альпийские фермеры в зимнее время приглушают колокольчики на шее своих коров. Упавший камень, движение животного, гром, прохождение реактивным самолетом звукового барьера, бегущий лыжник -все может спровоцировать сход снежной лавины и льда. Реакция природы бывает то мгновенной, то замедленной. Несколько лыжников могут спокойно спуститься по склону, прежде чем скрытно накопившийся эффект воздействия вызовет вибрацию и сорвавшаяся лавина обрушится на отставшего лыжника. Бывает, на месте первого удара в слежавшемся снегу появляются трещины, которые расходятся, нарушая первоначальную прочность основы и порождают вторую лавину. Трещины во льду могут распространяться со скоростью 100 метров в секунду.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5