Исследуется взаимосвязь и последствия природных и техногенных катастроф для жизнедеятельности человек

Голик, В. И.

Комащенко, В. И.

Петин, А. Н.

DSpace at Belgorod State University

УДК 502.7;551.510;628.3МЕХАНИЗМ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ КАТАСТРОФ НА ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ОБЪЕКТЫВ.И. Голик1, В.И. Комащенко2, А.Н. Петин2Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания, г. Владикавказ,2Белгородский государственный национальный исследовательский университет, РоссияВероятность катастроф определяется количеством и качеством поражающих факторов и временем. Выветривание и выщелачивание отходов переработки руд фор­мирует потоки загрязненных вод, создающих ореолы загрязнения.При миграции вещества мобильном состоянии, газы или пары воды проникают в почву, воздух или воду, или непосредственно воздействуют на живое вещество по схе­ме: воздух —> воды —»• почвы —» растения —> животные —> питание и корма —> че­ловек.Природные и техногенные объекты всегда находится в поле напряжений, вы­званных сейсмическим действием естественных вибраций и землетрясений. Поскольку для любого объекта существует резонансная частота колебаний, он находит «свое» землетрясение и в резонансном режиме реагирует на него. Между резонансной часто­той и скоростью развития геодинамических процессов установлена взаимосвязь.При прогнозировании природных катастроф приоритетным считается геомеха- ническое направление, основывающееся на том, что состояние и свойства массива яв­ляются исходными.Приоритетной становится проблема оценки влияния природно-техногенных си­стем на безопасность жизнедеятельности.Современные техногенные системы являются сложными образованиями, имею­щими структуру неоднородных гетерогенных сред (промышленные предприятия, окружающая их городская застройка, горный ландшафт, включающий горнодобываю­щие предприятия и т.п.).В атмосфере концентрация загрязнителей описывается моделью диффузии:Т1дс. т.дс и/*ес ди —  + V—  + W —-  = —  дх дх дх ду' а с 'v а.ду.г \ 2ЯH - z .\  S) dz*' d  ^  . 'Эу.+ Qгде U -  динамическая скорость; V -  горизонтальная составляющая скорости вет­ра; W1 -  вертикальная составляющая скорости ветра; С -  концентрация загрязнителей;Н -  высота распространения загрязнителей; Dy -  коэффициент горизонтальной диффу­зии; х, у, z -  декартовы координаты; q -  конвективный тепловой поток от поверхности земли в атмосферу.В гидросфере процесс распространения воздействий описывается моделью:„  dC  т г  dC  т г  dC п  d 2C _  d*C _  d 2C dC1 * d x +Vy d y +Vz dz Dx dx2 Dy dy1 D z dzl ~ d t 5где x , y , z  — продольная, поперечная и вертикальная координаты; J/ x , J/ v, у 7 —компоненты скорости распространения по координатам; Dx * D y ■> Dz — коэффициентытурбулентного распространения по осям; С -  концентрация загрязнителя; t -  время транспортирования загрязнителя.35В литосфере используют положения теоретической механики.Модель поражения окружающей среды продуктами деятельности промышлен­ных и сельскохозяйственных предприятий:Y m =  f ( . 0 „ , 0 c , - z ,a ,T )  ==  2 2  £ 2 [ ( 2 о  + в г  +  2 л ) -  («1 - а 2 ) ] 'n = lp=lo=lt — \(к с к у Кд Кб к в ■ к н)где у  -  потенциал техногенного поражения; 0„ -  количество промышленныхотходов, вес. ед.; Ос -  количество сельскохозяйственных отходов, вес. ед.; Е -  количе­ство загрязнителей, мигрирующее из отходов в окружающую среду; а -  концентрация загрязнителей, вес. ед. /ед.объема; Т -  время, ед. времени; п -  количество предприятий по переработке отходов; Р -  количество загрязняющих компонентов в отходах; О -  ко­личество операций технологической переработки; Qa, Qr„ Qn -  количество загрязните­лей в атмосфере, гидросфере и литосфере; q v (j 7 -  исходная и конечная концентрациязагрязнителей в отходах; Кс -  коэффициент самоорганизации загрязнителей в местах скопления; Ку -  коэффициент утечки загрязнителей в окружающую среду; Кд -  коэф­фициент дальности миграции загрязнителей; Кб -  коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв -  коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; Кн -  коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.Модель природного катастрофического поражения окружающей среды увязыва­ет процессы в лито, атмо- и гидросфере в результате взаимной интенсификации:У .= Л С .£ сД .П =- i f  i t  \Qs Q,*Q)p ] k , k . k , k .m= U = l p = I f = l Iгде Y „ -  потенциал природного катастрофического поражения; (J  - количество сейсмических явлений с деградацией экосистем; Е с -  энергия, физ. ед.; 3^ -площадьдеградированной земной поверхности; Т-время; п -номенклатура сейсмических прояв­лений с деформированием литосферы;м -  количество изменений в экосистемах окружающей среды; р -  количество ра­бот по ликвидации последствий катастроф; Qa, Qr„ Qn -  факторы поражения системам атмосферы, гидросферы и литосферы; Р3 -  количество работ по компенсации ущерба земле; Кп -  коэффициент точности прогнозирования наступления катастрофы; Кб -  ко­эффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв -  коэффициент вероятности наступ­ления катастрофы со временем; Кн -  коэффициент риска наступления катастрофы от неучтенных факторов.Интегральная модель совокупного природного и техногенного катастрофическо­го поражения окружающей среды увязывает все процессы, причинно связанные друг с другом:Y =Y +Yл . и J- т л . £п Р О ТY ,=л  а £, е, т)=х  I Е I  [(а+е,+a  )■ рJ к, к. к т к„П=1 р - 1 0=1 (-1где YM -  потенциал интегрального поражения окружающей среды; Q- объем подверженного катастрофе участка Земли; I -  количество агентов воздействия на36окружающую среду; Е -  энергия сейсмических явлений, физ. ед.; Т -  время, ед. време­ни; п -  количество факторов поражения среды; р -  количество работ по ликвидации по­следствий катастроф; Qa, Qr Qn -  количество загрязнителей в атмосфере, гидросфере и литосфере; Р3 -  количество работ по компенсации ущерба земле; Ку -  коэффициент усиления воздействия на среду; Кп -  коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв -  коэффициент вероятности наступления катастрофы со временем; Кт -  коэффициент точности прогнозирования наступления катастрофы; Кн -  коэффициент риска наступ­ления катастрофы от неучтенных факторов.Риск гибели людей от стихийных бедствий в России за последние четыре года составил (1,1-6,5)-10'7 в год. Размер экономического ущерба от природных опасностей в России составляет около 2 млрд. долл. в год.Наибольшим риском стихийных бедствий характеризуются регионы Дальнего Востока и Северного Кавказа. Прогнозы специалистов о вероятном землетрясении на Камчатке и в регионе Эльбруса, усиливают напряженность.В России и в мире увеличивается количества синергетических или многоступен­чатых катастроф, когда природная катастрофа приводит к развитию технических ката­строф или аварий и наоборот. Примером синергетических катастроф являются массо­вые пожары, сопровождающие землетрясения, разрушение плотин при сходе оползней, разнос загрязняющих веществ паводками, ураганами и т.д.Экологическая безопасность среды оценивается управляемостью воздействий и величиной ущерба окружающей среде в результате воздействий, зависящих от эффек­тивности ее защиты:I X  = 1 ОЩ  ~Са.т.)------— - - У С  ( 1 - £  )Г ттшЛ А—'  V ЧП р /  / А  , Г 7 \Й ? -1  П О Р ' H i 'i=i г«1 (1  +  21) ыгде J ]  - прибыль по отдельному показателю; Q -  количество ресурсов региона;С а. т. -  затраты на активные технологии охраны среды; Спор -  затраты на оборудование для реализации технологий в t-м году; Е -  коэффициент дисконтирования.Эффективность охраны окружающей среды определяется соотношением по­следствий катастроф и затратами по профилактике их возникновения.п ,=£ Е £  £ [(о, + & + q, )■ (Рг■ с„- р0 с  А к ,  ■ к „ к Т кп=1 />=1с=11=1ягде П э -  прибыль от использования технологий защиты окружающей среды; £- количество агентов воздействия на окружающую среду; Т -  время, ед. времени; п -  количество факторов поражения среды; р -  количество работ по ликвидации послед­ствий катастроф; Qa, Qr Q.4 -  количество загрязнителей в атмосфере, гидросфере и ли­тосфере; Рк-  количество работ по компенсации ущерба окружающей среде; Ск -  стои­мость работ по компенсации ущерба; Р„- количество работ по охране окружающей сре­ды; С к -  стоимость работ по окружающей среды; Ку -  коэффициент усиления воздей­ствия на среду; Кп -  коэффициент влияния загрязнителей на биосферу; Кв _ коэффици­ент вероятности наступления катастрофы со временем; Кт _ коэффициент точности про­гнозирования наступления катастрофы; Кн -  коэффициент риска наступления ката­строфы от неучтенных факторов.Минимизация катастроф осуществляется по схеме (рис.).37Рис. Структурно-функциональная схема системы минимизации катастрофКачество прогноза загрязнения атмосферы зависит от физико-химических про­цессов, протекающих в атмосфере, и уровня трансформации вредных веществ в приро­де. При переносе вредных веществ в гомогенных средах полуэмпирическая теория ат­мосферной и гидрологической дисперсии дает относительно точные представления о переносе и распределении вредных веществ при гомогенных средах. Однако, реальные природно-техногенные системы представляют собой композицию видов сред.Научно-исследовательская работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ, в рамках Государственного Контракта 16.515.11.0077.Литература1. Алборов И.Д., Голик В.И., Цгоев Т.Ф. Экология промышленного производства. Вла­дикавказ, Рухс, 1996.2. Голик В.И. Горное дело и окружающая среда / В.И. Голик, В.И. Комащенко, И.В. Леонов. -  М.: Академический проект. Культура, 2011. -  216 с.3. Голик В.И., Алборов И.Д. Охрана окружающей среды утилизацией отходов горного производства. -  М.: Недра, 1995 г.4. Гуриев Г.Т., Воробьев А.Е., Голик В.И. Человек и биосфера: устойчивое развитие. Мин. ВО. Владикавказ. Терек. 2001.38

Механизм взаимовлияния природных и техногенных катастроф на горнопромышленные объекты

http://dspace.bsu.edu.ru/bitstream/123456789/11275/1/Golik_Mekhanizm_13.pdf

Механизм взаимовлияния природных и техногенных катастроф на горнопромышленные объекты

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at Belgorod State University