Основная задача обучения в высших учебных заведениях по курсу ГО - дать студентам теоретическую основу для осуществления мероприятий ГО на объектах народного хозяйства. Компьютеризация всех сфер народного хозяйства предоставляет широкие возможности по использованию средств вычислительной техники в сфере обучения . Возникает потребность в разработке АРС (Автоматизированной расчетной системы), одним из возможных применений которой является использование ее студентами при выполнении лабораторных работ по курсу "Гражданская оборона". Предполагается, что студент предварительно знакомится со справочной информацией по работе, получая необходимые сведения о цели работы, составе входных и выходных параметров, а также о методике расчета. После этого студент производит необходимые измерения и вводит данные в систему, которая выдает рассчитанные значения параметров.
Другим важным применением АРС является ее использование сотрудниками отделов ГО предприятий, которые получают возможность делать необходимые расчеты по предложенным методикам. Выполняемые ранее человеком сложные расчеты берет на себя АРС. Это не только облегчает работу сотрудников отделов ГО, но и предотвращает возможное появление ошибок. Кроме того, при расчетах часто используется информация, получаемая из справочных таблиц, АРС содержит многие из них внутри себя, что устраняет необходимость искать необходимые данные в многотомных справочниках. При разработке такой АРС важное значение приобретает тот факт, что система ориентирована на пользователей, имеющих в большинстве своем чрезвычайно небольшой опыт обращения с ЭВМ. Это приводит к необходимости создания развернутой системы помощи, которая в каждый момент времени давала бы пользователю необходимые сведения о возможных действиях. Кроме того, должна быть обеспечена проверка введенных пользователем данных, чтобы не возникло сбоев системы. Вообще, система должна корректно реагировать на любое действие пользователя, например, выполнять требуемое действие или выдавать сообщение об ошибке, в противном случае пользователь перестанет понимать, что он должен делать, что в конечном итоге приведет к отказу от использования системы.
Состав и содержание расчетов, составляющих АРС "Гражданская оборона", определялись в соответствии с консультациями, получаемыми на кафедре "Охрана труда". Состав работ выбирался, исходя из анализа проблем, стоящих перед некоторым промышленным предприятием, и сравнительной сложности расчетов. Состав и распределение задач между исполнителями для АРС СКБ-2 выглядит следующим образом:
Тему "Землетрясения.Общая характеристика" разрабатывает Р. Чихирев.
Тему "Землетрясения.Распространение СДЯВ" разрабатывает В. Базин.
Тему "Землетрясения.Распространение пожаров" разрабатывает Р. Баймеев.
Тему "Землетрясения.Взрывы ГВС" разрабатывает А.Сачков.
Таким образом, в соответствии с заданием кафедры охраны труда в КДП СКБ‑2 разработана АРС по моделированию и исследованию вышеописанных процессов.
АРС представляет собой комплекс однотипных программ для ЭВМ IBM PC 486 (структура системы изображена на рис.3.1 на стр. __):
Каждая программа обеспечивает расчет и моделирование зависимостей выходных параметров от входных.
Работа с системой предполагает выполнение студентами ряда лабораторных работ с использованием этих программ (темы работ соответствуют названиям программ). Для каждой лабораторной работы членами СКБ‑2 написаны методические указания.
Проектирование АРС проводилось под автором (ответственным по Гражданской обороне).
3.1.2. Характеристика землетрясений
Землетрясение- это колебание земной поверхности при прохождении волн от подземного источника энергии. Землетрясения наиболее опасные и разрушительные стихийные бедствия. По самым скромным подсчетам все происшедшие только в нашем столетии землетрясения унесли около одного миллиона жизней [14, 16].
3.1.2.1. Механизм землетрясения
Землетрясение происходит, когда в породах, слагающих земную кору, в результате нарастания избыточного напряжения, которое в свою очередь обычно является следствием движения литосферных плит, образуется разрыв. Разрыв происходит по неровной области вдоль более или менее плоской поверхности геологического разлома, которая может быть вертикальной или наклонной. Длина вспоровшейся части разлома может быть от нескольких метров при практически неощутимых землетрясениях до нескольких сотен километров при крупнейших землетрясениях. Вспарывающаяся трещина может достичь поверхности Земли, но может и остановиться много глубже. В целом, чем больше длина вспоровшегося разлома, тем больше магнитуда землетрясения.
Землетрясение начинается в некоторой точке и затем распространяется в стороны от нее. Место, в котором начинается вспарывание, называется фокусом землетрясения илигипоцентром, а точка на поверхности Земли точно над гипоцентром - эпицентром . Расстояние от поверхности Земли до гипоцентра, называемое глубиной очага, может быть от нескольких километров до нескольких сотен километров. Самый глубокий из известных толчков произошел на глубине около 720 км под морем Флорес. Наибольшие разрушения приносят мелкофокусные землетрясения, очаги которых расположены непосредственно под земной поверхностью. Часто сильные мелкофокусные землетрясения сопровождаются многочисленными землетрясениями меньшей силы в течение нескольких часов и даже нескольких месяцев. Так, в 1965 году после сильного землетрясения, происшедшего 4 февраля на Крысьих островах (в архипелаге Алеутских островов), в течение 24 дней произошло 750 мелких землетрясений (афтершоков). Некоторым землетрясениям предшествуют предварительные толчки из очаговой области - их называют форшоками [16].
После того как при землетрясении трещина начала вспарываться, она быстро распространяется вдоль поверхности геологического разлома, высвобождая упругую энергию накопленных в горных породах деформаций. Для образования всей трещины требуется определенное время, которое можно измерить. При слабом землетрясении вспарывание заканчивается за несколько секунд, но при сильнейших землетрясениях оно длится десятки секунд.
Энергия выделяется из горных пород на переднем крае трещины по мере развития процесса ее вспарывания. Большая часть выделившейся упругой энергии расходуется на разламывание и дробление пород, на вертикальное и горизонтальное смещение примыкающих блоков земной коры и на образование тепла. Небольшая часть энергии излучается во всех направлениях в окружающее пространство в виде сейсмических волн, которые распространяются в теле Земли. Когда волны достигают земной поверхности, они порождают те колебания почвы, которые мы воспринимаем как землетрясение.
Cуществует два основных типа сейсмических волн - объемные волны, распространяющиеся в объеме Земли и подобные звуковым волнам, и поверхностные волны, идущие вдоль земной поверхности, подобно морским волнам [15].
Объемные волны образуются непосредственно при вспарывании пород. Они излучаются в окружающую среду во всех направлениях, ослабевая по мере удаления от источника. Существует два типа объемных - это первичные (primary), или продольные (Р-волны), и вторичные (secondary), или поперечные (S-волны). Продольные при своем распространении попеременно давят на горные породы (сжимают их) или создают в них разряжение, растягивают их. Поперечные волны при распространении сдвигают частицы вещества в стороны, под прямым углом к направлению своего пути. Скорость распространения этих двух типов волн неодинакова. Продольные волны проходят около 8 км/с, а поперечные волны - лишь 4,5 км/с. В большинстве случаев при землетрясениях продольные волны ощущаются первыми. Их действие похоже на удар воздушной волны, которая создает грохот и треск дребезжащих стекол в окнах. Спустя несколько секунд приходят поперечные волны, которые раскачивают все на своем пути вверх-вниз и из стороны в сторону, смещая поверхность грунта как по вертикали, так и по горизонтали. Именно эти колебания и приводят к наибольшему повреждению построек.
Поверхностные волны распространяются вдоль земной поверхности, захватывая лишь неглубокую зону под ней. В некоторых случаях разрушительные движения почвы могут вызываться этими волнами, которые распространяются с меньшей скоростью и имеют более длинные периоды, чем объемные волны. Поверхностные волны, создаваемые землетрясением, делятся на два вида. Первый называется волнами Лява, второй - волнами Релея (в честь открывших их ученых). В волнах Лява частицы грунта смещаются из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, но под прямыми углами к направлению распространения волн. Вертикальных движений не происходит. Волны Релея распространяются так: сначала происходит толчок в направлении распространения волны, затем движение вверх, назад, вниз и новый толчок. При движении волны частицы перемещаются по эллипсам вверх и назад по отношению к движению волны. Поверхностные движутся примерно в 2 раза медленнее, чем поперечные волны, причем волна Релея распространяется медленнее волны Лява.
Для регистрации землетрясения используют сейсмографы - инструменты, сконструированные таким образом, чтобы записывать колебания своих оснований, установленных на земной поверхности или в шахте. На сейсмографе записывается сейсмограмма, т. е. линия, повторяющая колебания земной поверхности в любом выбранном направлении. Всякое изменение частоты или амплитуды колебания на сейсмографе называется фазой. Сейсмографы строятся таким образом, чтобы регистрировать достаточно ограниченные диапазоны частот или только интенсивные колебания [15].