КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ. ПОНЯТИЕ И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ПОВТОРЯЕМОСТЬ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

/8 "Civil SecurityTechnology", Vol. 18, 2021, No. 1 (67) УДК 303.425:614.8

Крупномасштабные чрезвычайные ситуации. Понятие и статистическая повторяемость

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2021

В.В. Артюхин, О.А. Морозова Аннотация

В статье предложен термин «крупномасштабная чрезвычайная ситуация», приведены обобщающая информация о чрезвычайных ситуациях, подпадающих под сформулированное определение, а также результаты исследования распределения чрезвычайных ситуаций по масштабу (региональные, межрегиональные, федеральные), по типу (природного, техногенного, биолого-социального характера) и по виду источников возникновения на территории Российской Федерации за 2010-2019 гг. Приведены результаты оценки возможности одновременного возникновения крупномасштабных чрезвычайных ситуаций в зависимости от прогнозируемого количества чрезвычайных ситуаций за год.

Ключевые слова: классификация; крупномасштабная чрезвычайная ситуация; анализ; прогноз; оценка.

Large-scale Emergencies. Concept and Statistical Repeatability

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2021

V. Artjukhin, O. Morozova

Abstract

The article proposes the term "large-scale emergency", provides general information about emergency situations that fall under the formulated definition as well as the results of emergency situations distribution study by scale (regional, interregional, federal), by type (natural, man-made, biological and social nature) and by occurrence type sources on the territory of the Russian Federation for 2010-2019. The assessment results of the large-scale emergencies simultaneous occurrence possibility, depending on the projected number of emergencies per year are presented.

Key words: classification; large-scale emergency; analysis; forecast; assessment.

21.01.2021

Введение

В рамках проведенного исследования проанализировано более трех тысяч чрезвычайных ситуаций за период с 2010 по 2019 гг. на основании данных ежегодных Государственных докладов «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера» [1]. Примерное распределение субъектов Российской Федерации по количеству чрезвычайных ситуаций, произошедших с 2010 по 2019 гг, приведено на рис. 1.

При проведении аналитической работы с параметрами чрезвычайных ситуаций в рамках прогнозирования или разработки методов смягчения последствий важно обращать внимание не только на тип и источник ЧС, но и на их масштаб [2, 3, 4]. Крупные ЧС случаются реже ЧС, небольших по объему ущерба, и агрегирование параметров ЧС, которые в данной работе названы «крупномасштабными», с параметрами всех остальных ЧС может привести к тому, что ряд важных закономерностей касательно крупномасштабных ЧС будет упущен из виду. [5]

Данная работа целиком посвящена крупномасштабным ЧС, а именно: формулированию определения (критерия отнесения ЧС к таковым) и анализу их повторяемости.

1. Статистическая повторяемость крупномасштабных чрезвычайных ситуаций

В рамках работы под «крупномасштабными чрезвычайными ситуациями» понимаются чрезвычайные ситуации регионального, межрегионального и федерального характера. Классификация ЧС регионального характера и выше за период 2010-2019 гг. осуществлялась в соответствии с постановлением Правительства РФ от 21.05.2007 № 304 «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»*.

За рассматриваемый период на территории Российской Федерации было зарегистрировано 270 крупномасштабных чрезвычайных ситуаций, из которых каждая десятая ЧС является ЧС федерального характера (28 ЧС), одиннадцать ЧС носило межрегиональный характер, а двести тридцать одна ЧС — региональный (рис. 2).

Если анализировать крупномасштабные чрезвычайные ситуации по отношению к типу — природного, техногенного, биолого-социального характера,— то с 2010 по 2019 гг. было зарегистрировано: 191 ЧС природного характера, 62 ЧС — техногенного характера и 17 ЧС — биолого-социального характера. Процентное соотношение природных, техногенных и биолого-социальных чрезвычайных ситуаций за рассматриваемый десятилетний период приведено на рис. 3.

Республика Дагестан

Забайкальский край

Ростовская область

Краснодарский край

Нижегородская область

Иркутская область

г. Москва

Республика Татарстан Ханты-Мансийский автономный округ Пензенская область Республика Бурятия

Республика Крым Воронежская область Приморский край Республика Коми

Свердловская область Республика Тыва Чеченская Республика Чувашская Республика

Ленинградская область Самарская область Кировская область

Оренбургская область

Республика Башкортостан

Волгоградская область

Саратовская область

Красноярский край

Московская область

Пермский край

Ставропольский край

Кол-во ЧС 200

Рис. 1. Примерное распределение субъектов РФ по количеству чрезвычайных ситуаций, произошедших

с 2010 по 2019 гг.

* С 1 января 2020 года действует новая редакция данного постановления Правительства РФ.

150

100

Рис. 2. Распределение долей между чрезвычайными ситуациями регионального, межрегионального и федерального характера в общем количестве крупномасштабных чрезвычайных ситуаций

Детализированные сведения о количестве крупномасштабных чрезвычайных ситуаций по типу, виду источников возникновения и масштабу по годам (с 2010 по 2019 гг.) приведены в табл. 1.

Сведения о суммарном количестве крупномасштабных природных и техногенных чрезвычайных ситуаций по виду источников возникновения за 2010-2019 гг. приведены в табл. 2 и 3.

Из табл. 2 видно, что наиболее часто регистрируются ЧС, связанные с:

заморозками, засухой (34%); сильным дождем, сильным снегопадом, крупным градом (27%),;

опасными гидрологическими явлениями (20%). Данные табл. 3 показывают, что наиболее часто регистрируются ЧС, связанные с:

Рис. 3. Процентное соотношение природных, техногенных и биолого-социальных крупномасштабных чрезвычайных ситуаций

авиационными катастрофами (34%); авариями на электроэнергетических системах (15%); взрывами в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения (13%).

За 2010-2019 гг. было зарегистрировано 17 крупномасштабных биолого-социальных чрезвычайных ситуаций; по масштабу все ЧС были классифицированы как имеющие региональный характер. По виду источников возникновения наиболее часто регистрируются ЧС, связанные с поражением сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями (59%). Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных составляет 35%, инфекционная заболеваемость людей — 6%.

Таблица 1

Количество крупномасштабных чрезвычайных ситуаций по типу, источнику и масштабу за 2010-2019 гг.

Тип Вид источников возникновения Региональ- Межреги- Федераль-

ЧС* ные ЧС ональные ЧС ные ЧС

2010 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 1 - -

П Крупные природные пожары 2 1 -

П Опасные гидрологические явления 1 - -

П Заморозки, засуха 8 - 2

Т Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения 1 - -

Т Аварии на электроэнергетических системах 1 - -

Т Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов 1 - -

Т Авиационные катастрофы 3 - -

2011 год

П Опасные гидрологические явления 4 - -

П Заморозки, засуха 1 - -

П Землетрясения, извержения вулканов - 2 -

Т Аварии на электроэнергетических системах 1 - -

Т Обнаружение (утрата) неразорвавшихся боеприпасов, взрывчатых веществ 1 - -

Т Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов - 2 -

Т Авиационные катастрофы 2 1 -

Т Аварии грузовых и пассажирских судов - 1 -

Безопасность в чрезвычайных ситуациях «Технологии гражданской безопасности», том 18, 2021, № 1 (67) /11

Продолжение табл. 1

Тип „ ЧС* Вид источников возникновения Региональ- Межреги- Федераль-

ные ЧС ональные ЧС ные ЧС

2012 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 3 - -

П Крупные природные пожары 1 - -

П Опасные гидрологические явления 3 - -

П Заморозки, засуха 7 - 1

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 2 - 1

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 1 - -

П Землетрясения, извержения вулканов - -

Т Аварии на тепловых сетях в холодное время года 1 - -

Т Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Т Авиационные катастрофы 1 - -

2013 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 1 - -

П Опасные гидрологические явления - 1

П Морские опасные гидрологические явления (сильное волнение, напор льдов, обледенение судов) 1 - -

П Заморозки, засуха 11 - 1

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 11 - 1

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 1 - -

П Землетрясения, извержения вулканов - 1

Т Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Т Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов 1 - -

Т ДТП с тяжкими последствиями 1 - -

Т Авиационные катастрофы 3 - -

2014 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 1 - -

П Крупные природные пожары 2 - -

П Опасные гидрологические явления 2 - 1

П Заморозки, засуха 2 - -

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 4 - 1

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 8 - -

Т Аварии на электроэнергетических системах - 1 -

Т Обрушение зданий и сооружений жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Т Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 2 - -

Т ДТП с тяжкими последствиями 1 - -

Т Авиационные катастрофы 3 - -

Т Аварии грузовых и пассажирских поездов и поездов метрополитена 1 - -

2015 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 2 - -

Б-с Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных 1 - -

П Крупные природные пожары 1 - -

П Опасные гидрологические явления 3 - -

П Заморозки,засуха 7 - -

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 3 - -

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 1 - -

Т Аварии на электроэнергетических системах 2 - -

Т Обрушение зданий и сооружений жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Окончание табл. 1

Тип ЧС* Вид источников возникновения Региональные ЧС Межрегиональные ЧС Федеральные ЧС

Т Внезапное обрушение производственных зданий, сооружений, пород 1 - -

Т Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Т ДТП с тяжкими последствиями 1 - -

Т Авиационные катастрофы 1 - -

Т Аварии грузовых и пассажирских судов 1 - -

2016 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 1 - -

Б-с Инфекционная заболеваемость людей 1 - -

П Опасные гидрологические явления 2 - 1

П Заморозки, засуха 2 - -

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 5 - 4

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 1 - -

Т Авиационные катастрофы 1 - -

Т Аварии грузовых и пассажирских судов 1 - -

2017 год

Б-с Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями 1 - -

Б-с Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных 1 - -

П Крупные природные пожары - 2 1

П Опасные гидрологические явления 4 - 2

П Заморозки, засуха 3 - -

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 8 - -

П Бури, ураганы, смерчи, шквалы 1 - -

Т Аварии на электроэнергетических системах - 1 1

2018 год

Б-с Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных 2 - -

П Опасные гидрологические явления 4 - 2

П Заморозки, засуха 10 - 1

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 6 - -

Т Обрушение зданий и сооружений жилого, социально-бытового и культурного назначения 1 - -

Т Внезапное обрушение производственных зданий, сооружений, пород 1 - -

Т Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 2 - 1

Т Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов 1 - -

Т Аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах и газопроводах 2 - -

Т Авиационные катастрофы 2 - 1

2019 год

Б-с Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных 2 - -

П Крупные природные пожары 4 - 1

П Опасные гидрологические явления 5 - 1

П Заморозки, засуха 9 - -

П Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 5 - -

Т Аварии на электроэнергетических системах 2 - -

Т Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов 1 - 1

Т Авиационные катастрофы 2 - 1

Примечание. П — природные ЧС, Т — техногенные ЧС, Б-с — биолого-социальные ЧС.

Таблица 2

Суммарное количество крупномасштабных природных чрезвычайных ситуаций по виду источников

возникновения за 2010-2019 гг.

Вид источников возникновения Региональные ЧС Межрегиональные ЧС Федеральные ЧС Итого

Заморозки, засуха 60 - 5 65

Сильный дождь, сильный снегопад, крупный град 44 - 7 51

Опасные гидрологические явления 31 - 8 39

Крупные природные пожары 10 3 2 15

Бури, ураганы, смерчи, шквалы 13 - - 13

Землетрясения, извержения вулканов 4 2 1 7

Морские опасные гидрологические явления (сильное волнение, напор льдов, обледенение судов) 1 - - 1

Итого 163 5 23 191

Таблица 3 Суммарное количество крупномасштабных техногенных чрезвычайных ситуаций по виду источников возникновения за 2010-2019 гг.

Вид источников возникновения Региональные ЧС Межрегиональные ЧС Федеральные ЧС Итого

Авиационные катастрофы 18 1 2 21

Аварии на электроэнергетических системах 6 2 1 9

Взрывы в зданиях и сооружениях жилого, социально-бытового и культурного назначения 7 - 1 8

Взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промыш ленных объектов 4 2 1 7

Аварии грузовых и пассажирских судов 2 1 - 3

ДТП с тяжкими последствиями 3 - - 3

Обрушение зданий и сооружений жилого, социально-бытового и культурного назначения 3 - - 3

Аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах и газопроводах 2 - - 2

Внезапное обрушение производственных зданий, сооружений, пород 2 - - 2

Аварии грузовых и пассажирских поездов и поездов метрополитена 1 - - 1

Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения 1 - - 1

Аварии на тепловых сетях в холодное время года 1 - - 1

Обнаружение (утрата) неразорвавшихся боеприпасов, взрывчатых веществ 1 - - 1

Итого 51 6 5 62

2. Оценка возможности

одновременного возникновения крупномасштабных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера

Под «одновременным возникновением» будем подразумевать возникновение как минимум двух ЧС в один день на протяжении года. С учетом принятых терминов проведем расчет вероятности возникновения двух и более ЧС (каждая из которых может носить региональный, межрегиональный или федеральный характер) в течение одного дня в году.

Предполагаем, что ЧС возникают независимо, и вероятность возникновения ЧС в каждый из дней года одинакова. Такие допущения являются упрощением, но позволяют получить аналитическое и численное решения задачи. Кроме того, неравномерность распределения ЧС по дням в году (временам года, дням недели

и т.д.) может лишь увеличить вероятность совпадения дней их возникновения, но не уменьшить ее.

Для получения численного решения на конкретный год необходимо, очевидно, предварительно получить прогнозное значение количества крупномасштабных ЧС на этот год (n). При n = 0 или n = 1 искомая вероятность p(n) = 0. При n > 365 (и > 366 для високосного года) p(n) = 1 согласно принципу разумных предположений Дирихле: «если кролики рассажены в клетки, причем число кроликов больше числа клеток, то хотя бы в одной из клеток находится более одного кролика» или «при любом распределении bk + 1 или более предметов по b ящикам в каком-нибудь ящике окажется не менее чем к + 1 предметов» [6].

Для нашего случая принцип Дирихле можно сформулировать следующим образом: «если количество ЧС в течение года превышает количество дней в году, значит как минимум в один из дней произошло более одной ЧС». Наибольший интерес, разумеется, представляет случай, когда 1 < n < 365.

Будем рассуждать следующим образом: возьмем наугад одну ЧС из группы и запомним день ее возникновения. Затем возьмем наугад вторую ЧС, при этом вероятность того, что день ее возникновения не совпадет с днем возникновения первой ЧС, равна 1-—.

Рассуждая по аналогии, мы дойдем до последней ЧС, для которой вероятность несовпадения дня ее возникновения со всеми предыдущими будет равна 1 ——. Перемножая все эти вероятности, получаем вероятность того, что дни возникновения всех ЧС в группе будут различными:

Г л \ Г о \

Р {п ) =

п -1

1 -

1

365

1-

365

--

365

365 • 364 •...•(365 - п +1)

365п

Р(" ) =

365!

365"(365 - n

(1)

(2)

Тогда вероятность того, что в течение года дни возникновения хотя бы двух ЧС из п совпадут, равна:

p (n) = 1 - p (n) = 1 -

365!

365n (365 -n))

(3)

Приведенным выражением для вероятности трудно оперировать численно, поскольку значение 365!, как и 365п, весьма велико, и его затруднительно вычислить

на настольном компьютере без специального программного обеспечения.

С другой стороны, используя формулу разложения экспоненциальной функции в ряд Тейлора:

x 1 л e = 1 + x + — +.. 2!

(4)

можно аппроксимировать выражение (3) следующим образом:

p (n) «1- e 365 • e

2

'365

(n-1) 365

(+-("-1))

= 1-e

= e

(n(n-1))

2-365

(5)

Следовательно:

(Ч"-1))

p (n)«1 - e 2365 .

(6)

На основе данных о количестве крупномасштабных ЧС по годам за период 2010-2019 гг определены максимальное (40) и среднее (27) число крупномасштабных ЧС в течение года. В табл. 4 приводятся вычисленные значения вероятностей одновременного возникновения ЧС в зависимости от количества ЧС в году. Рис. 4 демонстрирует, как быстро увеличивается вероятность одновременного возникновения ЧС при росте числа прогнозируемых ЧС в году. Для количества ЧС в году, не представленного в таблице, соответствующие вероятности легко могут быть вычислены с использованием выражения (6), приведенного выше.

Таблица 4

Вероятности одновременного возникновения крупномасштабных ЧС в зависимости от прогнозируемого

количества ЧС в году

2

365

Количество ЧС Приблизительное значение вероятности одно- Количество ЧС в году Приблизительное значение веро-в году временного возникновения двух и более ЧС ятности одновременного возникновения двух и более ЧС

1 21 0,437488

2 0,002736 22 0,468938

3 0,008185 23 0,500002

4 0,016304 24 0,530536

5 0,027025 25 0,560412

6 0,040263 26 0,589513

7 0,055910 27 0,617736

8 0,073844 28 0,644993

9 0,093922 29 0,671208

10 0,115991 30 0,696320

11 0,139881 31 0,720282

12 0,165416 32 0,743058

13 0,192408 33 0,764625

14 0,220666 34 0,784972

15 0,249992 35 0,804097

16 0,280189 36 0,822010

17 0,311061 37 0,838727

18 0,342413 38 0,854274

19 0,374055 39 0,868682

20 0,405805 40 0,881990

<1 » 50 75 Нв 125 150 175 100 »5 250 ПЬ Ш) ЭМ

Чело прогнозируемых ЧС в году

Рис. 4. Стремительный рост вероятности одновременного возникновения ЧС при увеличении числа прогнозируемых ЧС

Выводы

В интересах подробного анализа и применения специальных методов исследований к параметрам чрезвычайных ситуаций, приведших к значительному ущербу, имеет смысл определить понятие «крупномасштабная чрезвычайная ситуация», что и было сделано в данной работе. Помимо этого в статье обзорного характера приведена статистическая информация по крупномасштабным ЧС, произошедшим на территории РФ за 10 лет (с 2010 по 2019), и выполнена оценка вероятности одновременного возникновения двух и более ЧС.

Литература

1. Государственные доклады «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».

2. Тимошевский А. А. Сравнительная характеристика и анализ чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации в 20112019 гг. // Тенденции развития науки и образования. 2020. № 63-5, С. 134-142.

3. Олтян И. Ю., Жданенко И. В. Оценка потенциальной уязвимости общества, экономики и государства перед природными и техногенными угрозами // Технологии гражданской безопасности. 2019. Т. 16. № 2 (60). С. 8-14.

4. Балер М. А., Крапухин В. В., Олтян И. Ю. Приоритеты Хиогской рамочной программы действий на 2005-2015 годы и совершенствование борьбы с бедствиями в Российской Федерации // Технологии гражданской безопасности. 2015. Т. 12. № 2 (44). С. 20-24.

5. Артюхин В. В., Чяснавичюс Ю. К. Об опасностях иерархической агрегации // Прикладная информатика. 2018. № 6.

6. Дирихле принцип, ящики // Математическая энциклопедия (в 5 т.). М.: Советская Энциклопедия, 1982. Т. 2. С. 182.

Сведения об авторах

Артюхин Валерий Викторович: к. э. н., доц., ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), в. н. с. науч.-исслед. центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. е-таН: ikshot@mail.ru SPIN-код — 7954-1764.

Морозова Оксана Александровна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС

(ФЦ), с. н. с. науч.-исслед. центра.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.

е-таН: Доброе утро! Высылаю гранки Вашей статьи.

SPIN-код — 2004-3929.

Information about authors

Artjukhin Valerii V.: PhD (Economy), Assosiate Professor, All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies, Leading Researcher, Research Department. 7, Davydkovskaya st., Mocow, 121352, Russia. e-mail: ikshot@mail.ru SPIN-scientific — 7954-1764.

Morozova Oxana A.: All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies, Senior Researcher, Research Department.

7, Davydkovskaya st., Mocow, 121352, Russia. e-mail: oxana_morozova@list.ru SPIN-scientific — 2004-3929.

Издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)

Авторы, название URL

Аналитический сборник о результатах развития гражданской обороны, защиты населения и территорий, пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах в свете реализации Указов Президента Российской Федерации от 7 мая 2012 года №№ 596-706 https://elibrary.ru/item.asp?id=35347871

Шапошников С.В. и др. История войсковой части 54277. Изд. 2-е, доп. и перераб. https://elibrary.ru/item.asp?id=35556236

Лутошкин А.В. и др. Гражданская оборона: правовые основы и перспективы развития. Научно-практическая конференция. 30 ноября 2017 г., Москва, Россия. Материалы конференции https://elibrary.ru/item.asp?id=35369851

Олтян И.Ю. и др. Новые подходы к управлению рисками техногенных катастроф и стихийных бедствий. Теория и практика: Материалы Круглого стола в рамках Международного салона средств обеспечения безопасности «Комплексная безопасность-2018». 8 июня 2018 года, Ногинск, Россия https://elibrary.ru/item.asp?id=35371079

Кайнер Марко и др. Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций в Арктике. Международная научно-практическая конференция. 18-20 июля 2018 года, г. Мурманск. Материалы конференции https://elibrary.ru/item.asp?id=36710837