Интенсификация производства и масштабы хозяйственной жизнедеятельности человека настолько возросли, что сопровождаются в настоящее время нарушениями экоравновесия и всплеском природных, техногенных и обусловленных ими природно-техногенных ситуаций. По феномену «новой активизации планеты» цикловая активность геосферных оболочек и проявление природных, техногенных и обусловленных ими природно-техногенных ситуаций характеризуются тенденцией устойчивого роста, как в региональном, так и в глобальном масштабе. Последствия перечисленных ситуаций – многочисленность человеческих жертв, масштабность материальных потерь, нарушенные условия жизнеобеспечения. Поэтому тенденция увеличения исследуемых ситуаций заставляет производить анализ стихийных явлений.
Опыт человечества показал, что не существует безопасной деятельности человека и любая необдуманная деятельность человека наносит урон геосферным оболочкам и живому веществу природной среды, оказывает негативное воздействие на самого же человека. Исследованию стихийных явлений, вызывающих чрезвычайные ситуации (ЧС) и нарушение устойчивости геосистем, уделяется значительное внимание, что подтверждает увеличение числа различных работ: монографий, статей, тезисов.
Актуальнейшая проблема современности – предупреждение ЧС и снижение/ ликвидация опасности, порождаемой указанными ситуациями. Ежегодное исчисление жертв от ситуаций природного и техногенного характера – сотни тысяч человек и более. Оперативность и умелость действий в целях спасения людей, оказания им помощи и приведения АСДНР (аварийно-спасательных и других неотложных работ) в очаге поражения при ЧС сокращают число погибших, потери материальных ценностей и сохраняют здоровье пострадавших.
Представленный в [1] контент-анализ понятия «практико-ориентированное обучение» (ПОО) позволил выявить, что данный процесс обучения построен с усилием на практической части занятий, что являет важную задачу образования. При ПОО отметим и интеграцию дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», увязываемую с дисциплиной «Экологические основы природопользования», при этом повышая интерес к изучаемому предмету [2]. Укажем интеграцию, как внутрипредметную дисциплины БЖД, связывая разные блоки, например блок БЖД в ЧС и ГО, так и межпредметную интеграцию, в нашем случае с экологическими знаниями. Показательный пример интегрирования естественнонаучных и технических областей знаний.
Не остается незамеченной и рефлексия в процессе практико-ориентированного обучения с активизацией познания учащихся (данная тема, цунами, вызывает осознанный интерес у обучающихся, живущих в прибрежной зоне г. Находки); усиливается мотивация не только к изучаемой дисциплине, но к обучению в целом; что в конечном итоге формирует профессиональные компетенции.
Тематически природные, техногенные и обусловленные ими природно-техногенные ситуации, заявим их объектом изучения в рассматриваемой дисциплине, и представляются разделом ЧС (чрезвычайные ситуации). Цель работы – показать возможности применения исследуемого направления обучения – практико-ориентированного обучения (ПОО) на практическом занятии, где примером послужила дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» (БЖД). Изучается процесс возникновения опасного природного явления – цунами – с разбором понятия, факторов, причин данного явления и пр.
Материалы и методы исследования
Материалами указанной статьи послужили исследования в данной области знаний, применены такие методы, как наблюдение, сравнение, анализ, обобщение, личный опыт.
Результаты исследования и их обсуждение
В Приморском крае наблюдается большое разнообразие природных особенностей, к примеру географических, геологических, климатических, сейсмических и гидрологических. С таким разнообразием особенностей отмечается 11 видов опасных природных процессов. Отметим проявления паводков и наводнений, лесных пожаров, ураганов, отрывов льда, сильных снегопадов, града, смерчей, засух, землетрясений, цунами. На территории края перечисленные явления проявляются с различной частотой и интенсивностью, соответственно проявляется и различный характер воздействия на ландшафты. Исследование данных явлений является крайне сложной и важной задачей для нормального функционирования как существующих производственных сооружений и сельскохозяйственных угодий, так и вновь возводимых объектов (в настоящее время крупным строящимся объектом в крае и в Дальневосточном регионе считается Находкинский завод минеральных удобрений – НЗМУ).
Одним из наиболее грозных стихийных явлений природы, наряду с землетрясением и наводнением, является цунами. Основной район зарождения цунами ‒ Тихий океан. Цунамигенно и побережье Приморского края, соответственно подвергается воздействию волн цунами от возникающих землетрясений в Японском море. Опасны приморские регионы: побережье бухт Находка, Преображение, Валентин; заливы Уссурийский, Ольга, Владимир, Опричник, пос. Рудная Пристань. В XX в. установлено три случая цунами, которые нанесли значительный ущерб экономике Приморья: 1940, 1983, 1993 гг., наблюдался подъем уровня воды 4–5 м.
Японское слово цунами переводится как «волны в гавани» («цу» – гавань, «нами» – волна) – волны с определенным чередованием. В океане эти волны незаметны, высотой порядка 2 м. На шельфовой зоне высоты волн значительны, достигают высоты 10–50 м. Например, при извержении вулкана (что может являться причиной цунами) Кракатау в 1883 г. высота волны на берегу была 45 м. При землетрясении и последующей волне цунами в Юго-Восточной Азии 26 декабря 2004 г. (отнесенное к пяти самым сильным цунами с 1990 г.) высота достигала более 15 м, многие деревни были погребены.
Исследование опасных природных процессов показало, что цунами приводит к быстрым проявлениям таких процессов, как эрозия, абразия, наводнения, оползни, термокарст и др. Скорость проявления таких процессов может быть катастрофична, последствия для природных и антропогенных ландшафтов значительны. Главным критерием является то, что количественное изменение каких-либо параметров приводит к качественному скачку и нарушению равновесия в геосистемах. Хозяйственная деятельность и функционирование ландшафтов осложняются воздействием цунами.
Некоторые природные процессы имеют характер мегасобытий. Встречаемость мегацунами 1 %, остальные 99 % случаев цунами считаются локальными и региональными [3]. Отметим также, что цунами, как и другие явления (землетрясения, вулканизм, обвалы, оползни, лавины и др.), обладает свойством нелинейности и вызывает интерес во многих областях наук: математика, физика, экология и др.
Важным параметром цунами является высота волны на берегу, также степень разрушения прибрежных районов и масштаб наносимого ущерба. Очертания берегов океанов и морей очень сложны и многообразны, а наблюдаемые на побережьях континентов и островов высоты волн цунами в сильной степени зависят как от параметров источника, так и от особенностей рельефа дна и конфигурации береговой линии. Распределение высот цунами вдоль побережья от конкретного источника представляет большой интерес для цунамирайонирования и оценки цунамиопасности.
Многие опасные природные явления взаимосвязаны (синонимами считаются многоступенчатость, каскадность, пусковой механизм), при котором одно явление приводит к росту или скачку другого (других) явлений. В частности, цунами вызывает абразию морских берегов, приводя к более разрушительным последствиям. Абразию могут вызывать и штормовые нагоны с высотой 4–5 м. Отметим, что при штормовых нагонах захватывается поверхностная вода, цунами же имеет глубинный характер, при котором вовлекается в процесс вся толща воды, поэтому и отмечается катастрофический характер. Физика цунами такова: к берегу длина волны снижается, а высота соответственно растет, при приближении к берегу вся толща воды обрушивается на берег.
Отметим воздействие опасных природных явлений (в частности, землетрясение и последующее цунами) на производственную инфраструктуру. Такое воздействие разрушительно для общества и производства. Примером служит японское землетрясение 2011 г., далее цунами и техногенная катастрофа Фукусимской АЭС.
Цунами, как один из опасных природных процессов, наносит большой ущерб не только в зоне зарождения, но и на достаточно удаленных районах по пути следования волн. Приведем пример чилийского землетрясения и последующего цунами 1960 г., которое пересекло Тихий океан за сутки, пройдя более 10000 км, ущерб от которого наблюдался во всех бухтах мира.
Цунами явление сложное и обусловлено сейсмическим риском, слагаемым компонентами: природная сейсмоопасность; техногенная надежность среды; возможность предупреждения о землетрясении; сейсмическая готовность населения и официальных органов власти [4]. Так как механизмы зарождения исследуемого процесса являются внутренними процессами земли, отнесем данный процесс к эндогенному процессу и естественному риску (от «эндо» – внутри). Не все подводные землетрясения приводят к цунами. Цунамигенным (т.е. порождающим волну катастрофической высоты) считается землетрясение с расположением очага от 10 до 60 км, с большой силой (> 7–8 шкалы Рихтера), волны цунами возникнут почти неизбежно. Землетрясение магнитудой 6 и менее не приведет к цунами.
Выделяемые причины: землетрясения под морским дном (99 %, большинство землетрясений); извержение вулканов (извержения Кракатау в 1883 г.; вулкан на рифе Мейдзин 23 сентября 1952 г.; вулкан Безымянный 30 марта 1956 г.); оползень (бухта Литуйя, Аляска, 10 июля 1958 г.; Маркизские острова, Французская Полинезия 13 сентября 1999 г.; Паатуут, Западная Гренландия 21 ноября 2000 г.); метеорит (малоизученная причина цунами).
Волны, вызванные оползнями, возникают не только в морях и океанах, но и в реках и водохранилищах. Найдено описание цунами 1597 г. на реке Волга, инициированное сходом оползня. Существует и ледовый признак цунами: зимой может наблюдаться необычное движение льда, трещины в береговом льду, взброс воды у кромки льда.
В атомный век человек может подводными взрывами поднять высоту волны на 30 и более метров, назовем такую волну «ядерное цунами».
Существующая система предупреждений цунами в Тихом океане насчитывает 25 государств, в их числе и Россия. Дальневосточная служба предупреждений цунами межрегиональна и включает три службы в регионе: Камчатскую, Сахалинскую и Приморскую.
Развитая Камчатская служба более чем за 70-летний срок (с 1952 г.) накопила уникальный материал о проявлении этого опасного природного процесса на Курильских островах: детально изучены характеристики цунами, развита сеть донных регистраторов цунами, освоены телеметрические данные Службы предупреждения, разработана методика количественной оценки цунамиопасности [5].
Основой метода прогноза цунами считается сейсмика, основанная на разнице скорости распространения сейсмоволн в земной коре и скорости существования волн цунами в океане. Сейсмоволны докатываются к побережью быстрее от 50 до 80 раз, нежели волны цунами. Сейсмические службы, регистрируя землетрясение, определяют параметры землетрясения, возможность цунами, далее происходит передача данной информации в Центр морской гидрометеорологии Приморского УГМС. Объявляется тревога населению и организациям, сообщаются объекты, находящиеся в цунамигенной зоне и время добегания волны к пунктам Приморского побережья. Не существует стопроцентных методов прогноза землетрясений, а значит, и прогноз волн цунами к различным пунктам побережья Приморья, рассчитывается временем добега волн цунами.
Исследуем ПОО. Процесс проведения ПОО осуществляет рефлексию, проявляется с активизацией познания учащихся; происходящее осознание ценности знания вызывает мотивацию обучения, повышается значимость изучаемой темы и самой дисциплины в целом и др., формируются профессиональные компетенции, что позволяет решать своевременные задачи по подготовке специалистов. Практико-ориентированному обучению непосредственно на занятиях ОБЖ (БЖД) посвящены работы [6, 7]. Применяемые технологии в обучении при ПОО: интерактивные, контекстно-компетентностные, саморегулируемое обучение, технологии референтации.
Применим ПОО на примере одного занятия по блоку БЖД в ЧС на тему: «ЧС природного характера. Цунами». Организационно занятие состоит из следующих частей: первая часть теоретическая – подача материала, представленного в статье, визуализация презентации и просмотр видеосюжетов (учебных фильмов); далее описание сценария развития цунами и расчет параметров, характеризующих цунами; в конце обсуждаются мероприятия, направленные на ликвидацию аварийного разлива. Лекционный материал также дополняется историческими фактами цунами, частота проявления и участки Дальнего Востока, где было проявление цунами. В практической части занятия решается задача по представленному ниже сценарию.
Представим описание сценария развития. 20 июня 2022 г. в 15:00 произошло землетрясение силой 8 баллов в северо-восточной части Японского моря в цунамигенной зоне вблизи побережья Японии. В результате образовалось цунами. В прибрежной зоне бухты Находка поселка Козьмино расположено СМНП «Козьмино» с резервуарным парком. Тип и количество опасного вещества: нефтепродукты – 350000 т. Усиленные антикоррозионным покрытием резервуары для нефтепродуктов оснащены устройствами, которые исключают проникновение таких факторов, как искра и открытое пламя, а также устройствами, препятствующими воздействию электростатического электричества и пр. Оперируем следующими данными в табл. 1.
Погодные условия благоприятные: июнь, инверсия, t воздуха 15 °С.
Максимально возможный объем разлива, согласно [8], составит 100 % одного максимального объекта хранения и составляет 1000 м3. В результате воздействия цунами в 1-м резервуаре образовалась трещина. После отхода волны началось истечение нефтепродуктов из резервуара. Время готовности сил и средств, привлекаемых к ликвидации и оказанию помощи при возникновении ЧС на объекте с «Ч» +30 мин.
Определяем основные показатели для реагирования с момента сигнала о данных землетрясения: давление гидропотока на резервуарный парк «Козьмино» на расстоянии S = 2 км от уреза воды; скорость, время и высоту распространения волны цунами; площадь возможной и фактической зоны разлива. Данные показатели определяют выбор вариантов эвакуации. Время определяет способ эвакуации населения.
Таблица 1
Необходимые данные
|
Магнитуда землетрясения, М, балл |
Расстояние до берега, L, км |
Средняя глубина океана, Н, м |
Уклон берега, i |
|
8 |
500 |
4000 |
0,001 |
Таблица 2
Рассчитанные показатели для реагирования с момента сигнала о данных землетрясения
|
Высота волны, h0, м |
Скорость распространения волны, С, м/с |
Время распространения волн цунами, Т, с |
Глубина гидропотока у уреза воды, hур, м |
Скорость распространения гидравлического потока U, м/с |
|
6 |
280 |
1786 |
9 |
8,3 |
|
Скорость распространения потока у уреза воды, Uур, м/с |
Сопротивление движению потока, n |
Дальность распространения воды по берегу, Sк, км |
Высота волны на различных расстояниях от берега, h, м |
Давление потока, Кпа |
|
9 |
0,016 |
8,5 |
6,9 |
82 |
Таблица 3
Рассчитанные показатели
|
Расчетный объем разлива, Fзр, м2 |
Форма зоны разлива |
|
10800 |
Большая ось bзр 234,58 м; Малая ось азр 58,64 м |
Расчет согласно [9], исходя из параметров легенды, сформируем в табл. 2.
По методикам, представленным в [10], произведем оценку последствий аварийного разлива нефтепродуктов в табл. 3. Статистические данные аварийно разлитых нефтепродуктов из резервуаров позволяют сделать выводы о существовании вероятности 20 % выхода аварийного вещества за пределы обвалования [11].
Аварийное пятно загрязнения принимает форму в виде эллипса, большая полуось составляет 234,58 м, малая полуось составляет 58,64 м, за пределом обвалования направление истечения нефтепродуктов будет вниз по склону к резервуарам РВС № 100-101.
На территории резервуарного парка в момент аварии находится ремонтная группа из восьми человек, производящих ремонт резервуара РВС-1000 № 100. При попадании в зону аварии они не пострадают и по средствам связи оповещают дежурно-диспетчерскую службу об аварии, смогут принять участие в локализации и ликвидации разлива нефтепродуктов.
В конце занятия обсуждаем итоги. Проверка теоретического материала сопровождается беседой; выявляем, что исследуемое явление наносит не только материальный ущерб (восстановление разрушенных зданий и сооружений, экономические потери от загрязнения, различного рода дополнительные и компенсационные затраты и пр.), но и значительный экологический ущерб в результате загрязнения прибрежной территории нефтепродуктами, отрицательного влияния на биоту, необратимых разрушений уникальных экосистем, изменение пригодности использования ландшафтов вследствие их загрязнения.
Заключение
Показана применимость ПОО, позволяющая добиваться результативности учебного процесса. В ходе ПОО отметим, что студенты на лекционном занятии проявляют интерес к изучаемой теме: цунами и его воздействие на производственную инфраструктуру; на практическом занятии интерес подкрепляется расчетами параметров цунами с оценкой последствий аварийного разлива нефтепродуктов. Роль ПОО будет усиливаться в образовательном процессе.
Мероприятия, позволяющие снизить экологический и экономический ущерб от опасных природных процессов – научный прогноз и своевременное предупреждение от них. Планирование строительства опасных производственных объектов, к которым относится резервуарный парк, должно быть сопряжено с оценкой экологических последствий для прилегающей территории, к примеру приморского побережья, если возникнет обрушение (частичное или полное) при воздействии волн цунами. Множественность материала по исследуемому вопросу не позволяет в данной работе полностью раскрыть вопрос, авторы продолжат исследования.