ГЛАВАII ТЕОРИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПРИРОДНЫХ РИСКОВ НА ЛОКАЛЬНОМ УРОВНЕ

2.1.Оценка природных рисков на локальном уровне

 

 

Основными объектами оценки природных рисков на локальном уровне являются различные по занимаемой площади и объему природно-технические системы (ПТС), включающие все, расположенные в их пределах здания, сооружения и другие объекты хозяйства, от отдельных строительных объектов до их систем в пределах небольших муниципальных образований и населенных пунктов. К неотъемлемым составляющим таких ПТС, обособленных для целей риск-анализа, относятся также постоянно и временно в них находящееся население, а также животный и растительный мир (окружающая природная среда).

Локальные ПТС занимают сравнительно небольшую по площади территорию, обычно картируемую при решении градостроительных, проектных и других задач в масштабе 1:10000 и крупнее. Поэтому для них характерны относительная однородность инженерно-геологических, гидрометеорологических, техногенных, экологических, социальных и других условий, а также развитие двух-трех, реже большего числа обычно взаимосвязанных ОПТП, являющихся источниками риска. Все это определяет специфику и детальность локальной оценки природных рисков потерь в различных сферах, которая рассматривается применительно к отдельным, типичным для территории России объектам и действующим природным и техноприродным опасностям.

 

 

2.2.Оценка экономического риска от процесса подтопления строительного объекта

 

 

На северо-западе г. Москвы, на участке со средней опасностью развития процесса подтопления, запроектировано строительство жилого здания. Здание типовое бескаркасное кирпичное 5-этажное 4-подъездное. Форма в плане прямоугольная со сторонами 13 и 76 м. Фундамент ленточный сборный: три продольные ленты под несущие наружные и внутренние стены шириной 1,5 м и общей площадью 342 м². Площадь фундаментной части здания или его основания составляет 988 м². Стоимость строительства здания вместе с обосновывающими проектно-изыскательскими работами определена, по укрупненным расчетам, в размере 2,47 млн. условных единиц (у.е.).

Участок строительства сложен сверху вниз техногенными отложениями (мощность 2-3 м), верхнеплейстоценовыми флювиогляциальными песками (20 м), верхнеюрскими глинами (2 м), каменноугольными закарстованными известняками с прослоями доломитов, мергелей и глин (>70 м). Первый от поверхности горизонт безнапорных подземных вод залегает на глубине 5 м (т.е. участок строительства не подтоплен), а пьезометрический уровень напорных подземных вод карбона зафиксирован на глубине 20 м. Среднемноголетняя скорость подъема уровня этого водоносного горизонта составляет, по данным режимных наблюдений, 15 см/год.

Для оценки риска от подтопления был выполнен методом математического моделирования прогноз дальнейшего хода уровня первого от поверхности водоносного горизонта, который показал, что среднемноголетняя скорость его подъема после строительства здания увеличится до 16 см/год за счет дополнительных утечек из подведенных к зданию водонесущих коммуникаций. Подъем уровня будет происходить до глубины 2,5 м, а затем стабилизируется на этой отметке благодаря естественной дренированности участка.

Фундамент здания расположен на 1,5 м выше уровня подземных вод до начала строительства. Значит, он начнет подтапливаться при установленной скорости подъема уровня примерно через 9,4 года и будет подтоплен на 1 м через 15,6 лет.

Таким образом, в течение 50-летнего срока службы здание будет подтоплено 40,6 лет. При этом большую часть этого времени (38,5 лет) мощность зоны подтопления в пределах фундамента составит от 0,35 до 1м.

Для упрощения вычислений примем за расчетные значения уязвимости этого интервала для оцениваемого здания на ленточном фундаменте и определим по формуле полный средний и максимальный риск экономических потерь этого объекта от процесса подтопления в течение 50 лет его службы.

С учетом приведенных выше данных, указанные ежегодные риски будут соответственно равны:

у.е./год;

у.е./год.

Соответствующие удельные средние и среднемаксимальные экономические риски потерь от подтопления здания составят по формуле в течение срока его службы:

у.е./м² год;

у.е./м² год.

Из этих прогнозных оценок следует, что полный приведенный (к определенному промежутку времени) экономический ущерб или риск от подтопления за 50 лет эксплуатации здания составит от 24,4% до 28,4% от его сметной стоимости, что является (с экономических позиций) мало оправданным.

2.3.Оценка индивидуального, социального и экономического риска от селей

 

 

Оценим указанные риски для одного поселка, расположенного на Северном Кавказе. В 1992 г. мощный грязекаменный сель разрушил в этом поселке два дома с хозяйственными пристройками, при этом легко пострадал один человек. Требуется определить селевой социальный и экономический риск потерь в ближайшие 10-20 лет на стадии обоснования инвестиций в строительство защитных сооружений в оцениваемом поселке.

Для решения поставленной задачи были проведены комплексные инженерные изыскания масштаба 1:5000 в пределах поселка и на прилегающих территориях возможного развития ОПТП, а также масштаба 1:25000, охватившие большую площадь, для выявления очагов образования селей и трасс их движения. Указанный комплекс изысканий и исследований позволил установить следующее. Ущербообразующие сели, затрагивающие поселок, формируются в единственном селеносном сае, заложенном по контакту древних оползневых и осыпных отложений. По общей шкале опасности ОПТП они относятся к четвертой и пятой категориям опасности (энергетическим классам). Сель 1992 года был четвертой категории опасности. Повторяемость селей четвертой и пятой категорий составляет один раз соответственно за 25 и за 100 лет (частота 0,04 и 0,01 случаев в год). В пределах поселка сели затронут площадь в 4 га.

По данным региональных исследований, сели пятой категории опасности в зоне их воздействия приводит к разрушению примерно 50% объектов хозяйства и гибели до 25% населения (физическая и социальная уязвимость 0,5 и 0,25, соответственно). Сели четвертой категории обычно не сопровождаются гибелью людей, но повреждают до 10% объектов (физическая уязвимость 0,1).

Плотность национального богатства, рассчитанная с учетом частной собственности, составляет в поселке, в среднем, 120 у.е./га. В рассматриваемой части поселка постоянно проживают 1600 человек. Плотность населения около 100 чел./га.

В рассматриваемом случае социальный риск обусловлен только селями пятой категории опасности, имеющими частоту P*(M5)=P*(H)=0.01 случаев/год. Вероятность нахождения группы постоянных жителей поселка в зоне поражения рассматриваемыми селями (социальная уязвимость во времени) для упрощения вычислений примем равной 1. Тогда степень социальной уязвимости населения для селей пятой категории опасности V_s(M)=0,25. Численность населения (D_p) в зоне возможного поражения рассматриваемыми селями на площади 4 га составляет 100*4=400 человек. Следовательно,

чел./чел. год., а

чел./год.

Для конкретного жителя поселка риск гибели от селей может отличаться от определенного выше. Например, учитель, проживающий в опасной зоне, проводит вне ее около 10 часов 6 раз в неделю. Еще 12 недель приходятся на отпуск и

Для конкретного жителя поселка риск гибели от селей может отличаться от определенного выше. Например, учитель, проживающий в опасной зоне, проводит вне ее около 10 часов 6 раз в неделю. Еще 12 недель приходятся на отпуск и командировки за пределами поселка. Следовательно, он подвержен опасности (7*24)-(10*6)=108 часов в неделю и 52-12=40 недель в год. Отсюда, вероятность его нахождения в поражаемой зоне (фактор занятости) в момент прохождения селя пятой категории опасности равна:

 

 

.

 

 

2.4.Оценка оползневого и интегрального риска

 

 

В пределах того же поселка наряду с селями возможно образование крупного оползня. Требуется определить индивидуальный, социальный и экономический риск потерь в поселке в зоне воздействия этого оползня и в зоне суммарного воздействия оползня и селей.

По данным инженерных изысканий и прогнозов, рассматриваемый оползень относится к процессам пятой категории опасности. Повторяемость таких оползней в ненарушенных природных условиях составляет около одного раза за 75 лет (частота 0,013 случаев / год). В пределах поселка оползень затронет площадь в 2 га. Оползневой индивидуальный первый, социальный, экономический и удельный экономический риски в пределах поселка по формулам составляют соответственно:

чел./чел. год;

чел./год;

у.е./год;

у.е./га год.

Все полученные значения оползневого риска, кроме индивидуального риска 1, несколько меньше соответствующих значений суммарного селевого риска. При одинаковой и равномерной плотности населения и национального богатства в обоих примерах это обусловлено большей вероятностью образования ущербообра-зующих селей в пределах поселка, а также большей площадью поражения при их воздействии (для социального и общего экономического рисков). Но оползневой индивидуальный риск 1 выше селевого из-за большей вероятности возникновения первого процесса, приводящего к гибели людей.

Данные рассуждения приведены лишний раз для дополнительного обоснования одного принципиального положения о том, что наиболее показательными и объективными количественными характеристиками для анализа пространственной изменчивости риска любого генезиса являются его удельные значения - индивидуальные первые и удельные экономические.

Мы оценили оползневой риск в пределах части поселка. Но в контуре, имеющем площадь 0,8 га, поселок подвержен негативным воздействиям, как оползня, так и селей двух категорий опасности. Природный интегральный социальный, индивидуальный первый, полный и удельный экономический риски потерь в этом контуре складываются из соответствующих частных оползневого и селевого рисков. Их сравнительно легко установить по определенным ранее значениям индивидуальных и удельных рисков следующим образом:

чел./год;

чел./чел. год;

у.е./год;

 у.е./га.

В этих вычислениях P(l) - вероятность гибели одного человека из группы в контуре, имеющей численность 100-0,8=80 человек, а S - площадь поселка в этом контуре, равная 0,8 га.

Очевидно, что значения индивидуального первого и удельного экономического рисков потерь от оползня и от селей в контурах равны значениям рисков, установленным для поселка. Значения же социального и экономического рисков отличаются в меньшую сторону от определенных ранее значений в этих общих контурах.

 

2.5.Оценка абразионного и интегрального риска

 

 

Ниже поселка по течению реки строится плотина. После завершения строительства будет образовано водохранилище, уровни наполнения которого в пределах поселка придутся на уступ второй эрозионно-аккумулятивной террасы. Требуется определить абразионный риск от переработки берега водохранилища в границах 10-летнего этапа развития процесса, а также риск от суммарного воздействия всех опасных геологических процессов в различных частях поселка.

По данным прогнозов, берег в пределах поселка отступит в среднем на 50 м в первые 10 лет эксплуатации водоема. При этом возникнет оползень. Около 60% хозяйственных объектов будут вынесены из зоны переработки. Значит, опасности разрушения будут подвергаться 40% объектов хозяйства при степени их уязвимости для абразионных воздействий, равной 1. Другие природные и социально-экономические условия поселка не изменятся.

Определим вначале ежегодный экономический риск от переработки берега для всей зоны возможных разрушений, имеющей площадь 5,7 га. Ошибка в ее определении составляет ±3 м. Поэтому вероятность разрушения берега в этой зоне за 100 лет можно принять равной 0,1. Тогда по формулам и экономический полный и удельный риски потерь в зоне переработки составят:

у.е./год;

у.е./га год.

Как видно из этого примера, экономический риск от ежегодно повторяющихся процессов может быть существенно выше среднемноголетнего риска, определенного для относительно редко повторяющихся опасностей. Поэтому такие события необходимо оценивать как в показателях комбинированного риска, так и возможного единовременного ущерба.

Индивидуальный риск 1 гибели от переработки на водохранилищах России не превышает 8,6*10^-7 чел./год. Это же значение риска можно принять в первом приближении и для жителей поселка. Проживает и будет проживать 1600 человек, являющихся потенциальными пользователями водохранилища. Тогда по преобразованной формуле величина социального риска во всей 10-летней зоне переработки составит:

чел./год.

Для определения суммарного риска от всех установленных опасных геологических процессов, угрожающих поселку, разобьем зону потенциальной переработки берега на 4, а территорию поселка на 9 участков, различающихся по площадным ассоциациям опасностей и частоте их возникновения. В пределах первого участка (0,7 га) риск обусловлен воздействием процесса переработки и оползня, который может образоваться как в результате абразионной подрезки склона, так и по естественным причинам.

Абразионный оползень может произойти в любой год из 10 после наполнения водоема. Значит, вероятность его смещения за этот отрезок времени составит 0,1. Вероятность образования оползня при естественном, не нарушенном водохранилищем ходе процесса равна 0,013. Отсюда суммарная вероятность проявления рассматриваемого оползня по теореме сложения вероятностей Р=0,1+0,013=0,113.

Оба оползня после создания водохранилища приводят к одному и тому же ущербу. На участке проживает 100-0,7=70 человек. После переселения и переноса части объектов хозяйства из зоны переработки на участке останутся частные сады и огороды. На них ежедневно будут работать или отдыхать около 20 человек по 4 часа в день в течение восьми месяцев в году (3,8 недель). Тогда вероятность нахождения типичного индивида в рассматриваемой зоне поражения или его уязвимости для оползневых и других воздействий во времени составит:

.

Экономическая и социальная уязвимость населения в пространстве в пределах участка после создания водохранилища не изменятся. Только опасности разрушения оползнями после переноса будут подвержены 40% объектов хозяйства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Налицо некоторое несоответствие полученных результатов. Оно объясняется тем, что переработка берега приводит к полному, а оползни - к значительному разрушению материальных ценностей, которые, как показывает практика, не могут быть компенсированы или восстановлены за 10 лет. Но подобного несоответствия нет при оценке суммарного комбинированного риска и ущерба от редко повторяющихся опасностей, разделенных достаточным для восстановления разрушенного временным отрезком. Учитывая некоторую условность величин комбинированного риска, характеризующих, как уже отмечалось, возможные среднемноголетние потери, следует признать, что некоторые отличия в величинах трансформированного риска и полного ущерба могут иметь место. Но они не являются достаточным критерием достоверности полученных результатов. Эти результаты могут быть поставлены под сомнение только после соответствующего анализа, в случае существенной не менее чем на порядок разницы в значениях рассматриваемых характеристик потерь. По последнему критерию оценки риска довольно точно отражают реально существующую негативную ситуацию в пределах участка 1, требующую принятия неотложных мер по снижению уровня природного риска.

С использованием аналогичной методики были проанализированы и оценены природные социальные и экономические риски от различных площадных ассоциаций опасных геологических процессов, угрожающих отдельным участкам поселка и сопредельных территорий. Такой прием повышает информативность карт риска, но одновременно усложняет их восприятие неспециалистами, для которых они собственно и предназначены. Совмещение можно считать оправданным при картографировании риска от одной-двух опасностей, приводящих к потерям в какой-то одной сфере, то есть для относительно простых природно-техногенных условий. Его следует использовать и в том случае, когда все результаты оценки социального, экономического и экологического риска выражены в единых стоимостных показателях. Последнее, правда, сейчас представляет определенные трудности из-за отсутствия в России и в других странах общепринятых и нормативно узаконенных методик оценки ущерба в различных сферах его фиксации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

 

1. Анофриков В.Н., Бобок С.А., Дудко М.Н, Елистратов Г.Д. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов/ГУУ. – М.: ЗАО "Финстатинформ", 1999г.

2. Бабаев Н.С., Кузьмин И.И. Абсолютная безопасность или “приемлемый риск”. М.,1992г.

3. Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита то них. Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Ладос-Пресс, 2003.

4. Белов С.В., Девисилов В.А., Козьяков А.Ф. Безопасность жизнедеятельности – М.: Высшая школа, 2000г.

5. Владимиров В.А., Воробьев Ю.Л., Салов С.С. и др. Управление риском. Риск. Устойчивое развитие. Синергетика. – М., 2000г.

6. Демин В.Ф., Шевелев Я.В. Развитие основ анализа риска и управления безопасностью. М., 1989г.

7. Рагозин А.Л. Оценка и управление природными рисками. – М.: Издательская фирма «КРУК», 2003г. – 320 с.

8. Демин В.Ф., Шевелев Я.В. Развитие основ анализа риска и управления безопасностью. М., 1989г.

9. Сугак Е.В., Василенко Н.В., Назаров Г.Г. и др. Надежность технических систем.- Красноярск: МГП «Раско», 2001. – 608 с.

10. Степанов Б.М. Теоретические основы обеспечения безопасности жизнедеятельности. – М.: ВА РВСН, 2001г. – 351 с.