Глобальные процессы, лежащие в основе природных катастроф

Среди основных причин роста количества природных и особенно техноприродных опасных явлений, увеличения жертв и материальных потерь от их развития важнейшими являются неудержимый рост человеческой популяции на Земле и промышленного производства, урбанизация, рост мегаполисов, глобальное потепление климата.

Ускоренный рост чрезвычайных ситуаций, связанных с природными явлениями, определяется не только бесконтрольным увеличением человеческой популяции на земле, но и ростом техногенных воздействий на окружающую природную среду. Это обстоятельство нашло отражение в основных документах всемирной конференции в Рио-де-Жанейро (1992 г.), в которых отмечалась тесная связь развития природных катастроф с воздействием на окружающую среду.

Техногенное воздействие человека на литосферу приводит к крупномасштабным изменениям в природной среде, и что очень важно, активизирует развитие в ней ряда опасных процессов, служит причиной появления новых (техноприродных) процессов и явлений, среди которых наибольшую опасность представляют: 1) наведенная сейсмичность; 2) опускание территорий; 3) подтопление; 4) карство-суффозионные провалы; 5) техногенные геофизические поля.

Суть наведенной сейсмичности заключается в том, что антропогенные воздействия могут приводить к образованию дополнительных напряжений внутри Земли и тем самым способствовать увеличению частоты землетрясений, т. е. могут являться так называемым «спусковым крючком» подготовленного природой сейсмического толчка. Основные причины наведенной сейсмичности – создание крупных водохранилищ, закачка флюидов в глубокие горизонты земной коры, подземные ядерные взрывы.

На урбанизированных территориях техногенные воздействия часто приводят к опусканию территорийв результате дополнительной статической и динамической нагрузки от зданий, сооружений и транспортных систем города. Но особенно резко процессы опускания земной поверхности активизируются при извлечении подземных вод, нефти и газа.

Одним из наиболее распространенных опасных техноприродных процессов является подтопление территорий,заключающееся в подъеме верхнего водоносного горизонта к поверхности земли. Подъем уровня грунтовых вод приводит к: 1 – затоплению подвальных и технических помещений; 2 – заболачиванию территорий; 3 – снижению устойчивости грунтов и в конечном счете, к преждевременным деформациям сооружений и подземных коммуникаций, ухудшению в целом экологической обстановки. Подтопление нередко вызывает загрязнение грунтовых вод, усиливает коррозионные процессы в подземных конструкциях, вызывает деградацию почв и угнетение растительных комплексов. На территориях, где подземные воды загрязнены нефтью и нефтепродуктами, возникают условия для подъема жидких и газообразных углеводородов к поверхности земли, что создает взрыво- и пожароопасную обстановку.

На территориях, в геологическом строении которых принимают участие мощные толщи растворимых пород (соли, гипс, известняк, мел), часто образуются карстовые пустоты. Если пустоты расположены на небольшой глубине от поверхности (не более 100 м), то кровля перекрывающих их пород может потерять устойчивость и обрушиться. В результате на поверхности земли образуется специфическая карстовая воронка.

Карстово-суффозионнные процессы, приводящие к образованию воронок, могут активизироваться в результате интенсивной откачки подземных вод и изменения в этой связи установившегося гидродинамического режима. В некоторых районах эти процессы настолько активны, что становятся опасными не только для зданий и сооружений, но и для людей.

Интенсивная хозяйственная деятельность людей вызывает образование на урбанизированных территориях техногенных физических полей– вибрационных, блуждающих электрических токов, температурных.

Вибрационные поля обусловлены прежде всего движением транспорта. Вибрационное поле оказывает динамическое воздействие на грунты, вызывает снижение их несущей способности, влияет на техническое состояние зданий и сооружений, отрицательно сказывается на здоровье людей.

Электрическое поле блуждающих токов формируется в основном за счет утечек с электрифицированного рельсового транспорта, заземленных промышленных установок, станций катодной защиты. Оно увеличивает коррозионную активность грунтов по отношению к находящимся в них подземным коммуникациям. Так, например, разрушение стальных трубопроводов в этом случае ускоряется в 5-10 раз. Установлено, что около 30% повреждений в трубах на территории Москвы приходится на долю электрокоррозии от блуждающих токов. Примерно 24% площади города отнесено к территориям с высокой степенью коррозионной опасности. На этих территориях электрические поля блуждающих токов в сотни раз превышают естественный фон.

Тепловой режим (температурные физические поля) техногенно нагруженных территорий изменяется под влиянием ряда факторов: 1 – нарушение естественного режима поглощения солнечного тепла из-за сильной задымленности атмосферы; 2 – экранирование значительной части площади различными объектами; 3 – использование подземных вод в качестве охладителей систем кондиционирования воздуха; 4 – тепловыделение отдельных промышленных объектов; 5 – утечки нагретых вод из подземных коммуникаций. В результате влияния всех этих факторов в геологической среде промышленных и урбанизированных территорий создаются зоны тепловых аномалий, где температуры превышают фон на 100С и более. Изменение теплового режима территорий отражается на состояние биоты и подземных вод по отношению к подземным сооружениям и коммуникациям, в ряде случаев создает непредвиденные трудности при строительных работах.

Среди глобальных процессов, лежащих в основе роста природных катастроф, важное место принадлежит глобальному изменению климата. Потепление климата может вызвать ряд катастрофических процессов глобального характера. Одна из наиболее серьезных опасностей, которая может проявиться – повышение уровня мирового океана в связи с таянием ледовых покровов в Гренландии и высокогорных ледников. Максимальная величина подъема уровня океана к 2030 г. ожидается около 60 см, а минимальная – 5см. Даже если опираться на умеренный прогноз, то и в этом случае подъем уровня океана может привести в ряде стран к затоплению и подтоплению низменных прибрежных территорий, увеличению частоты развития наводнений, увеличению площади затопляемой территории, активизации развития береговой эрозии, разрушению сооружений береговой защиты, усилению волновых нагонов и т. д.

Другой, исключительно важный процесс, который будет сопровождать потепление климата – повышение температуры многолетнемерзлых пород и деградации криолитозоны, т. е. зоны вечной мерзлоты. Этот процесс имеет важные последствия именно для нашей страны, поскольку 64% территории ее относится к криолитозоне. Повышение температуры пород криолитозоны и ее деградация приведет к интенсификации таких опасных процессов как термокарст и опускание территории в результате вытаивания льдов, развитию оползней и др.

Протаивание мерзлых пород и опускание поверхности сильно льдистых территорий в сочетании с подъемом уровня мирового океана будет способствовать трансгрессии вод Северного ледовитого океана и отступлению береговой линии арктических морей вглубь континента.