Определение землетрясения и цунами

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Магнитуда землетрясения	Магнитуда цунами	Высота главной волны, м
7,5	1	2-3
8	2	4-6
8,25	3	8-12
8,5	4	14-20

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

Давление потока, кПа	Вид разрушений
до 5	повреждения
5-10	слабые
10-20	средние
20-30	сильные
30-40	полные

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

№	Признак	Вид опасности
1	Происхождение	Антропогенно-техногенные
2	Вид потока	Массовые
3	Интенсивность потока	Опасные
4	Длительность воздействия	Переменные, периодические
5	Зона воздействия	Производственные, городские
6	Размеры зоны воздействия	Локальные (местные)
7	Степень завершенности воздействия	Потенциальные, реальные, реализованные
8	Степень идентификации человеком	Различаемые
9	Степень опасности	Вредные
10	Масштаб (численность) воздействия	Групповые (коллективные), массовые

3.2 Паспорт опасности линии электропередач

№	Признак	Вид опасности
1	Происхождение	Техногенные
2	Вид потока	Энергетические
3	Интенсивность потока	Опасные
4	Длительность воздействия	Постоянные
5	Зона воздействия	Городские, производственные
6	Размеры зоны воздействия	Локальные
7	Степень завершенности воздействия	Реальные, потенциальные
8	Степень идентификации человеком	Неразличаемые
9	Степень опасности	Вредные, травмоопасные
10	Масштаб (численность) воздействия	Индивидуальные (личные), групповые (коллективные)

3.3 Паспорт опасности квартиры

№	Признак	Вид опасности
1	Происхождение	Антропогенно-техногенные
2	Вид потока	Массовые, энергетические
3	Интенсивность потока	Опасные
4	Длительность воздействия	Импульсные, кратковременные
5	Зона воздействия	Бытовые
6	Размеры зоны воздействия	Локальные (местные)
7	Степень завершенности воздействия	Потенциальные
8	Степень идентификации человеком	Различаемые, неразличаемые
9	Степень опасности	Вредные, травмоопасные
10	Масштаб (численность) воздействия	Индивидуальные (личные)

3.4 Паспорт опасности кухни

№	Признак	Вид опасности
1	Происхождение	Антропогенно-техногенные
2	Вид потока	Массовые
3	Интенсивность потока	Опасные
4	Длительность воздействия	Импульсные, кратковременные
5	Зона воздействия	Бытовые
6	Размеры зоны воздействия	Локальные
7	Степень завершенности воздействия	Потенциальные
8	Степень идентификации человеком	Различаемые
9	Степень опасности	Травмоопасные
10	Масштаб (численность) воздействия	Индивидуальные (личные)



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

Размещено на Allbest.ru