Техногенные аварии и катастрофы

Рост энергопроизводства и промышленного потенциала, концентрация промышленных предприятий и населения на ограниченной территории городов, использование энергонасыщенного оборудования, высоких давлений, агрессивных и опасных веществ в технологических процессах объективно обуславливают тенденцию к возрастанию риска возникновения крупных промышленных аварий и катастроф.

Стихийные бедствия усиливают разрушительный эффект воздействия указанных факторов. Всё это приводит к крупномасштабному загрязнению окружающей среды и часто сопровождается человеческими  жертвами. Полностью предотвратить загрязнение, равно как и избежать всех промышленных аварий, невозможно в силу объективных и субъективных причин. Однако возможно и необходимо свести загрязнение среды и количество жертв к минимуму, не допустить крупномасштабных катастроф, влекущих за собой возникновение чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Около 60 % крупнейших промышленных и транспортно-промышленных катастроф ХХ века пришлость на его последнюю четверть. В 1976 г. выброс диоксина в Севезо (Италия), принес ущерб 166 млн.  $. Крупнейшая техногенная катастрофа произошла  в 1984 г. в Бхопале (Индия) на предприятии американской корпорации Union Carbide, производившем минеральные удобрения. Погибло из-за отравления изоцианидом  2800 чел., а всего пострадало 220 тыс. чел., ущерб составил 500 млн. $. Для сравнения в Нагасаки в 1945 г. от атомной бомбы погибло и пострадало – 145 тыс. чел.

В результате катастроф ежегодно в мире погибают 50 тыс.  чел., полу-чают увечья 250 тыс.  чел., а нанесённый ущерб оценивается в сумму более 150 млрд. $. Так в России в 2009 г. зарегистрировано  270 чрезвычайных происшествий техногенного характера  и  133 природного,  в которых пострадало соответственно 1873 и 555 чел., погибло 723 и 11 чел. Чрезвычайно жаркое лето  2010 г. в Европейской части России и в Приморье привело к бесчисленным пожарам, гибели людей, поселений и потери свыше миллиона гектаров леса. Более месяца население Москвы и многих других городов терпели настоящее бедствие от дыма и гари.

Наибольшую потенциальную опасность крупных техногенных аварий и катастроф (ТАК) имеют энергетические объекты (аварии на АЭС графство Камберленд, Великобритания,1957 г.,   ТМА в США, 1979 г., Чернобыль, СССР, 1986 г, ,   Фукусима I, Япония, 2011 г. и др.), Саяно-Шушенская ГЭС, 2009 г., РФ, а также химические предприятия,  транспорт и др.

Причины ТАК – просчёты разработчиков, например, строительство завода БВК в Киришах, прокладка трассы метро в районе площади Мужества в С.Петербурге, «внешние факторы» (стихийные бедствия, военно-диверсионные акты и др.) и «внутренние», связанные непосредственно с конструкцией и режимами работы объекта, а также ошибки обслуживающего персонала. Последним принадлежит главная роль в возникновении ТАК на инженерных объектах: 45 % - на АЭС, 60 % - авиакатастроф, 80 % - катастроф на море.

Анализ развития техногенных  катастроф (ТК) показывает, что период их зарождения (накопление неисправностей, «локальных» аварий) может длиться сутки и месяцы (характерно для ТК «взрывного» типа), а иногда – годы и десятилетия.

Соответствующие  доклады технических инспекций о серьёзных неполадках  были представлены по химическому предприятию Union Carbide в Бхопале  за 3 мес. до катастрофы,  по АЭС ТМА – за 13 мес., по Чернобыльской АЭС – за 4 мес., по Оренбургскому газоконденсатному заводу – за 2 мес. Длительное накопление неисправностей  предшествовало и одной  из круп-нейший  в СССР  ТК на продуктопроводе «Западная Сибирь – Урал - Поволжье» в 1989 г.,  где с 1985 по 1989 г.г. было зафиксировано 30 отказов и сбоев, в том числе 17 крупных.

По характеру возникновения ЧС различают:

а) техногенные – транспортные аварии, пожары, взрывы, аварии с выбросом СДЯВ, аварии с выбросом радиоактивных и биологических веществ, внезапные разрушения зданий, аварии в энергосистемах, в коммунальных сетях, на сооружениях и гидростанциях (прорыв плотин);

б) природные – геофизические (землетрясения, извержение вулканов), геологические явления (оползни, сели, смывы, эрозии, пыльные бури, лавины, просадка коры), метеоявления (бури, ураганы, смерчи, снегопад, гололёд, метель, жара, засуха и т. п.), морские гидрологические явления (циклон, тайфун, цунами, отрыв льда), гидрологические явления на суше (наводнение, половодье, дождевые паводки, резкое повышение или понижение уровня грунтовых вод), пожары (торфяные, лесные, степные), инфекционные заболевания (эпидемии, эпизоотии), поражение растений болезнями и вредителями;

в) экологические – ЧС, связанные с изменениями состоянием суши из-за выработки недр, деградации почв из-за эрозии, засоления, переполнения хранилищ с вредными веществами, а также ситуаций с чрезвычайными изменениями состава атмосферы, гидросферы и биосферы (превышение ПДК в 50 раз и более);

г) социального и военно-политического характера (диверсии на военном объекте, терроризм).

Возможность предсказаний ЧС достаточно мала. Существует так называемый «горизонт прогноза», за которым невозможно никакими совершенными методами достоверно предсказать, например, погоду более чем за две недели (принцип неопределённости В. Гейзенберга). Порой расчётная вероятность аварии не превышает вероятность падения огромного астероида на землю. И тем не менее произошли Чернобыльская катастрофа, гибель «Челенджера», «Курска», «Колумбии», масштабное отключение электроэнергии в США, Европе и др.

 Математики утверждают, что мы вступили в новый мир «знаковых катастроф», когда маловероятные события не подчиняются нормальному распределению и происходят чаще. Ещё один пример - аварии на морских буровых платформах. Расчётная вероятность аварий на них - одна на 20´10⁶ лет, на порядок надёжней, чем для АЭС (!),  Но уже на 16 платформах произошли крупные аварии – среди них крупнейшая авария в Мексиканском заливе в 2010 г., (фирма «Бритиш Петролиум»), приведшая  к экологической катастрофе в этом районе.

За несколько десятилетий человек обрёл фантастическую силу, он породил сложнейшие технические системы с гигантскими причинно-след-ственными цепочками, где одно маловероятное событие может повлечь за собой другое. К этому надо добавить глобализацию мира, огромную нагрузку на биосферу, демографические проблемы. В такой сложной системе даже слабое воздействие может вызвать лавину последующих событий. Но наиболее тревожно то, что такие системы нередко сами по себе стремятся к критическому состоянию, как бы тянутся к катастрофам. Таким образом, человечество оказалось в совершенно новой для себя ситуации.  Известный  ученый  У. Бек утверждает, что именно сейчас происходит эпохальное историческое событие: переход от постиндустриального общества к обществу риска. Отсюда следует, что человечество уже не может себе позволить и дальше развиваться методом проб и ошибок. Слишком высока цена неверного шага.

Наша страна, не успев стать по настоящему постиндустриальной, по ряду показателей ближе многих других стран подошла к черте риска. Учёные сравнили важнейшие показатели развития общества и экономики со значениями, считающимися в мире катастрофическими. По двадцати  пунктам мы уже попали в критическую область.

 Особо тяжёлое положение в промышленности. Износ оборудования в среднем превышает 60 %, а в химическом комплексе - около 80 %, многие технологические комплексы уже выработали свой ресурс. Свыше 200 крупнейших водохранилищ эксплуатируются без ремонта более 50 лет. Всего в стране насчитывается около 100 000 опасных производств и объектов, из них 1500 ядерных и 3000 химических обладают повышенной опасностью. Усугубляется это тем, что в очаг возможного заражения попадает 300 000 км² с населением около 54 млн. чел., наибольшей опасности подвергается Центральный район (16 млн. чел.). В такой ситуации управление рисками - это не вопрос технических и даже политических решений, а выбор стратегии развития страны. Поэтому создание и внедрение качественно новых систем достоверного мониторинга является важнейшей задачей.

Специалисты московского Центра исследований экстремальных ситуаций в сотрудничестве с МЧС Московской области разработали аппаратно-программный комплекс для региональных служб спасения. Это система мониторинга, позволяющая выявлять ЧС природного и техногенного характера на ранних стадиях развития и прогнозировать их последствия. С помощью этого эффективного инструмента можно не только уменьшить ущерб от чрезвычайных ситуаций, но и предотвратить катастрофу.

Важнейшей составляющей данной разработки является многоуровневая геоинформационная система «Гелиос». Её основой является электронная географическая многослойная карта. Это трехмерная топографическая карта местности, где даются сведения о растительности, границы лесных массивов, породы деревьев, сведения о почвах, о размещенных населённых пунктах и типах застройки, о транспортных магистралях, об особо опасных предприятиях и многое другое.

Для прогнозирования пожара или наводнения на первом уровне строится математическая модель по результатам непрерывных наблюдений за погодой, с учётом особенностей местности. На электронной карте обозначены зоны с различным уровнем опасности. Эта система способна предсказать вероятность пожара или наводнения при определённых условиях (влажность, сила и направление ветра, лесной покров и т. п.).

Второй уровень - это разведка или система раннего обнаружения. В соответствии с электронной картой прогноза ставятся датчики, которые зафиксируют возможное опасное событие. Первые два уровня системы «Гелиос» определяют, что именно и где произошло, и дают возможность выработать план действий и направить соответствующую технику и людей в нужное место.

На третьем уровне с помощью математических моделей даётся прогноз: с какой скоростью и в каком направлении, куда и через какое время доберётся пожар или наводнение, что позволяет выработать правильное решение и направить средства в первую очередь в нужное место. Создается план оптимальных действий для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

На четвертом уровне «Гелиоса» оцениваются ошибки прогноза, подсчитывается реальный ущерб, и новые данные заносятся в базу ЭВМ для корректировки алгоритма действий (модели). В силу каких-то причин модель в лето 2010 г. не сработала.

Для мониторинга создан беспилотный летательный аппарат «Вертикаль», массой 20 кг и размером 1,6´1,6 м, который засекает пожары и передает их координаты в Центр мониторинга. В 2001 г. для пополнения базы данных и анализа принятых решений в республиках, краях и областях созданы территориальные центры мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций.