Определение землетрясения и цунами

/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет путей сообщения

МГУПС(МИИТ)

Кафедра 'Управления безопасностью в техносфере'

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине

'Ноксология'

Москва

2014

1. Землетрясение

1.1 Определить

1. Количество зданий, получивших повреждения (в зависимости от интенсивности землетрясения), площадь разрушений части города, в пределах которой застройка получила тяжелые, частичные разрушения и обвалы, общий объем завалов, протяженность заваленных проездов, средние дальность разлета обломков и высоту завалов, количество аварий на КЭС;

2. Общие и безвозвратные потери людей в зависимости от интенсивности землетрясения, прогнозируемые потери населения;

3. Оценить возможность оповещения жителями одного населенного пункта жителей другого о землетрясении, если первый из них расположен непосредственно в окрестности эпицентра, второй - на расстоянии L = 150 км. Модуль Юнга , коэффициент Пуассона , плотность грунта (соответствует скальному грунту);

4. Расстояние от сейсмостанции до гипоцентра. Интервал времени между вступлениями Т = 18 с;

5. Вероятность того, что произойдет не менее одного землетрясения с магнитудой, полученной в данном варианте, за 75 лет службы здания.

1.2 Исходные данные

1. Глубина очага землетрясения - H = 10 км;

2. Энергия землетрясения - Е = Дж.

1.3 Размещение людей, характеристика зданий

1. Количество зданий в населенном пункте, попавшем в эпицентр: = 300, = 300, = 700;

2. Плотность застройки - Ф = 85 зд;

3. Средняя высота застройки = 20 м;

4. Население 200 000 человек (крупный город);

5. Количество человек в зданиях: = 20 000, = 50 000, = 100 000;

6. Время происшествия - 12:00.

безопасность техносфера цунами землетрясение

1.4 Расчет основных параметров землетрясения

1. Магнитуда землетрясения через энергию:

где: E - энергия землетрясения, Дж.

2. Интенсивность землетрясения:

где: Н = глубина очага землетрясения, км; 3,1,5 и 3,5 - региональные константы для России; R - радиус от эпицентра землетрясения, принимаем за 200 км.

3. Интенсивность землетрясения в эпицентре:

4. Вероятность не менее одного землетрясения с заданной магнитудойза срок службы здания:

где: t - предполагаемое время службы здания, лет; - среднее число землетрясений в единицу времени.

1.5 Расчет параметров обстановки после землетрясения

5. Количество зданий , получивших j-ю степень разрушений:

6. где: - количество зданий i-го типа в городе; - вероятность получения зданием i-го типа j-й степени разрушения; n - число типов рассматриваемых зданий.

;

7. Площадь разрушений части города, в пределах которой застройкаполучила тяжелые, частичные разрушения и обвалы:

где: - количество зданий, получивших 3, 4 и 5-ю степень разрушения, зд; Ф - плотность застройки в городе, зд.

8. Общий объем завалов, определяющийся из условия, что причастичном разрушении здания объем завала составляет примерно 50% отобъема завала при его полном разрушении:

где: вероятность получения зданиями 4 и 5-й степени разрушения; средняя высота застройки, м; доля застройки на рассматриваемой площади (плотность застройки); коэффициент объема завала на 100 объема здания, принимаемый для промышленных зданий 20, для жилых 40.

9. Протяженность заваленных проездов, определяющаяся из условия,что на 1 разрушенной части города в среднем приходится 0,6 км заваленных маршрутов:

10. Обобщенные зависимости по определению дальности разлетаобломков и высоты завалов при землетрясении:

где: H - высота здания, м.

11. Количество аварий на коммунально-энергетических сетях (КЭС),определяющаяся из условия, что на 1 разрушенной части города приходится 6-8 аварий:

12. Обобщенная зависимость по определению потерь приразрушительных землетрясениях:

где: R - вероятность размещения людей в зоне риска в зданиях; - численность людей в зданиях i-группы, чел; - вероятность поражения людей в зданиях i-й группы, чел.

13. Скорость распространения продольной волны:

где: плотность грунта, ; модуль Юнга, Па; коэффициент Пуассона.

14. Скорость распространения поперечной волны:

15. Время распространения первой волны землетрясения до населенного пункта, расположенного непосредственно в окрестностях эпицентра:

где: H - глубина очага землетрясения, км; скорость распространения продольной волны.

16. Время распространения первой волны землетрясения до населенного пункта:

где: L - расстояние от населенного пункта до эпицентра землетрясения.

17. Возможность оповещения жителями одного населенного пункта жителей другого о землетрясении:

18. Расстояние от сейсмостанции до гипоцентра:

где: T - интервал времени между вступлениями волн, с.

1.6 Результаты по первому разделу

1. Количество зданий, получивших повреждения:

ед

ед

ед

ед

ед

2. Площадь разрушений части города, в пределах которой застройка получила тяжелые, частичные разрушения и обвалы:

3. Общий объем завалов:

4. Протяженность заваленных проездов:

5. Средняя дальность разлета обломков:

6. Средняя высота завалов:

7. Количество аварий на КЭС:

8. Общие и безвозвратные потери людей:

9. Прогнозируемые потери населения:

Согласно таблице 'Прогнозируемые потери в процентах от численности населения (на 60% человек в зданиях)' имеем:

1.

2.

3.

10. Оценить возможность оповещения жителями одного населенного пункта жителей другого о землетрясении, если первый из них расположен непосредственно в окрестности эпицентра, второй - на расстоянии L = 350 км:

11. Расстояние от сейсмостанции до гипоцентра:

12. Вероятность того, что произойдет не менее одного землетрясения с магнитудой, полученной в данном варианте, за 75 лет службы здания:

2. Цунами

2.1 Определить

· время распространения волн цунами к берегу,

· высоту волны возле уреза воды,

· дальность распространения волн на берегу,

· высоту волны,

· давление на фронтальную поверхность сооружения на расстоянии 4 км от берега,

· вид разрушения зданий.

2.2 Исходные данные

Магнитуда землетрясения 8,1. Расстояние от эпицентра до берега 250 км. Средняя глубина океана 7 км. Уклон берега 0,001. Глубина потока в конечной рассматриваемой точке 0,5 м.

2.3 Расчет параметров цунами

Для определения скорости распространения волн цунами пользуются формулой Лагранжа:

= = 370,5

где: - ускорение свободного падения, ; - глубина океана, м.

Эта формула предполагает дно горизонтальным и дает величины скоростей, хорошо согласующиеся с данными наблюдений в Тихом океане.

Время распространения волн цунами от эпицентра до берега:

= 674,7 с = 11 мин

где: - расстояние от эпицентра цунами до берега, м; - скорость распространения волн цунами.

Последствия цунами - результат воздействия волн на берег и расположенные на нем объекты. Масштабы воздействий зависят от разрушительной силы волны, характера и природных особенностей берега и побережья, эффективности и своевременности принятых мер по снижению ущерба. Сила воздействия цунами может быть снижена лесными массивами и пересеченным рельефом местности побережья. Хорошо защищены от цунами закрытые бухты, огражденные узким скалистыми воротами, где во время цунами наблюдается лишь повышение уровня воды (бухты Авачинская, Владивостокская).

Основными разрушающими факторами являются:

v гидростатическое давление;

v давление гидравлического потока;

v размывающее действие;

v транспортирующее действие.

Интенсивность гидравлического воздействия на сооружения можно оценить давлением гидравлического потока. Цунами сопровождаются мощными потоками воды по равнинным побережьям и долинам рек.

Глубина гидропотока возле уреза воды:

= 1,5 6 =9, м

где: - высота главной волны цунами, м.

Цунами характеризуют магнитудой, за которую принимают натуральный логарифм амплитуды колебаний уровня воды (в метрах), измеренный стандартным мареографом у береговой линии на расстоянии от 3 до 10 км. Магнитуда цунами отличается от сейсмической: первая характеризует часть энергии землетрясения, вторая - энергию в целом.

Зависимость между сейсмической магнитудой, магнитудой цунами и высотой главной волны цунами

Давление гидравлического потока в основном зависит от скорости потока по берегу. Скорость потока у уреза воды:

где: 3 - коэффициент с размерностью .

Сопротивление движению потока в гидравлических расчетах учитывается коэффициентом шероховатости:

где: - уклон берега.

Дальность распространения воды по берегу зависит от уклона берега, шероховатости, глубины потока в конечной рассматриваемой точке:

где: - глубина потока в конечной рассматриваемой точке; - коэффициент шероховатости. Обычно принимают глубину, при которой ущерба практически не наблюдается 0,5 м.

Высота волны на различных расстояниях от берега:

Скорость распространения гидравлического потока:

После достижения волной фронтальной стены на ее поверхность действует давление:

где: - среднее гидростатическое давление, Па; - гидродинамическое давление, Па.

где: - плотность воды, (1000); - ускорение свободного падения, ; - высота волны, м.

где: - коэффициент лобового сопротивления, 1,4; - скорость потока, .

Зависимость степени разрушения береговых зданий от давления гидропотока

Результаты по второму разделу:

19. Скорости распространения волн цунами

V=370,5

2. Время распространения волн цунами к берегу

Т=11 минут

3. Дальность распространения воды по берегу

4. Высота волны на различных расстояниях от берега

H=3,2

5. Давление на фронтальную поверхность сооружения на расстоянии 4 км от берега

P=24,8

6. вид разрушения зданий

Сильное разрушение

3. Паспорт опасности

3.1 Паспорт опасности сброса сточных вод на гальваническом участке

3.2 Паспорт опасности линии электропередач

3.3 Паспорт опасности квартиры

3.4 Паспорт опасности кухни

Список используемых источников

1.Мазур И.И., Иванов О.П. Опасные природные процессы. Вводный курс. Учебник. -М.:Экономика, 2004. - 702с

2.Опасные природные процессы: Учебник / Баринов А. В., Седнев В. А.: Академия ГПС МЧС России, 2009-334с