CC BY
57
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 614.811
А.А. Волков, Л.А. Шилова*
ФГБОУВПО «МГСУ», *ФГБУ «РЭА» Минэнерго России
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОБЪЕКТОВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ
Исследована возможность построения модели устойчивости объектов жизнеобеспечения в условиях различных видов чрезвычайных ситуаций с учетом современных тенденций в области развития информационно-аналитических систем и принципов системотехнического подхода.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, объект жизнеобеспечения, модель устойчивости, автоматизация, оптимизация.
Современный мир немыслим без промышленности и транспорта, которые во многом являются основой мировой экономики и источником материальных благ для современного человечества. Однако, несмотря на то, что благодаря индустриализации и постоянному наращиванию производственных мощностей человеку удалось существенно расширить границы своих возможностей, нельзя забывать и о том, что сегодня неуклонно повышается и его зависимость от созданной инфраструктуры. Наиболее явно это проявляется в случае возникновения опасных природных явлений или катастроф, приводящих к нарушению привычных условий жизнедеятельности. Кроме того, глобализация техносферы привела к тому, что и техногенные катастрофы по своим масштабам и тяжести последствий уже вполне сопоставимы с природными.
Любые из перечисленных негативных явлений принято называть чрезвычайной ситуацией (ЧС). Под этим понятием обычно подразумевается некая обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате опасного природного явления, катастрофы, аварии, стихийного или иного бедствия, способная повлечь (или повлекшая) за собой значительные материальные потери, человеческие жертвы, ущерб здоровью людей, либо ущерб окружающей среде.
Необходимо отметить, что зачастую важной особенностью многих ЧС является невозможность их полного или частичного предотвращения, что выдвигает на передний план различные мероприятия по минимизации ущерба и потерь от ЧС, где наиболее важной задачей, безусловно, является поддержание жизнедеятельности и безопасности людей. При этом в условиях постоянной урбанизации остро встает вопрос обеспечения или повышения устойчивости объектов жизнеобеспечения и обеспечения безопасности в экстремальных условиях ЧС.
Эта задача является объектом исследований ученых не один десяток лет. В 1940-е гг. внимание было направлено на решение проблем по обеспечению
ВЕСТНИК лтмл
4/2014
гражданской обороны, а также обеспечению населения средствами защиты от оружия массового поражения. Позднее с 1970-х гг. был взят ориентир на разработку решений, направленных на обеспечение безопасности населения путем повышения устойчивости объектов жизнедеятельности (далее — ОЖ).
Существенный вклад в решение проблем, связанных с повышением устойчивости объектов и систем жизнеобеспечения, а также обеспечения безопасности ОЖ, внесли такие российские и зарубежные ученые, как А.А. Комаров, А.Я. Корольченко, М.Ю. Слесарев, В.М. Ройтман, С.С. Тимофеева, О.Л. Фи-говский, Я. Шолтысек и др.
На сегодняшний день, в соответствии с ФЗ от 21 декабря 1994 г. «О защите населения...»1 обеспечение устойчивой работы объектов жизнеобеспечения в условиях возникновения чрезвычайной ситуации является одной из главных задач единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС).
Это связано с тем, что возникновение ЧС на самих ОЖ приводит к широкому спектру негативных последствий, таких как:
дезорганизация функционирования систем жизнеобеспечения на объектном, местном, региональном, федеральном уровнях;
исключение, либо полное уничтожение ОЖ;
частичное или полное сокращение возможностей обеспечения потребностей населения;
опасность для жизни и здоровья населения.
Несмотря на значительное число научных публикаций многие теоретические, методологические и методические аспекты создания механизмов и моделей устойчивости объектов и систем требуют дальнейшего исследования, что обусловлено:
отсутствием снижения вероятности возникновения ЧС;
ускорением научно-технического прогресса;
сохранением угрозы начала войны при постоянном совершенствовании типов вооружений;
угрозой террористических актов;
усложнением и повышением опасности техногенных объектов и др.
Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что, в связи с ведущей ролью ОЖ в предотвращении и сокращении числа жертв среди населения и важностью обеспечения их функционирования в условиях вероятностного воздействия ряда внешних факторов, необходимо вырабатывать новые решения, направленные на повышение устойчивости ОЖ в условиях возникновения всех видов ЧС. Важной задачей здесь является создание таких условий функционирования ОЖ, при которых будет возможно принятие в кратчайшие сроки наиболее эффективных мер с учетом всех основных особенностей функционирования рассматриваемого ОЖ. В связи с этим, целесообразно создать комплексную систему обеспечения устойчивости объектов жизнеобеспечения в условиях возникновения ЧС на всех стадиях их жизненного цикла с учетом возможностей современного научно-методического инструментария и результатов практической деятельности.
1 Федеральный закон от 21 декабря 1994 г. № 68 «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».
Достижение этой цели позволит получить научно-технический задел для выработки практических рекомендаций, направленных на сохранение и повышение устойчивости ОЖ с учетом воздействия внешних факторов, где под устойчивостью понимается способность этих объектов поддерживать выпуск продукции в запланированном объеме согласно утвержденному графику и противостоять воздействию поражающих факторов, возникающих в условиях ЧС. Построение модели устойчивого функционирования ОЖ, в современных условиях роста информационно-вычислительных возможностей, должно опираться на принципы повышения информатизации и автоматизации основных процессов с учетом того опыта, который был получен при решении аналогичных задач в смежных областях [3—7].
Очевидно, что такой подход потребует, прежде всего, определения исходных данных и граничных условий, необходимых для эффективного функционирования указанной модели, поэтому важно отметить, что принимаемые в условиях ЧС меры сильно зависят от классификации как ЧС, так и самих ОЖ в соответствии с их особенностями, функциональным назначением и этапом жизненного цикла.
ЧС классифицируются по достаточному количеству разных признаков, которые описывают явления с разных сторон их природы и свойств. Вместе с тем, систематизировать классификационные структуры ЧС можно: по видам/типам чрезвычайных событий, лежащих в основе ЧС; масштабу распространения, учитывая тяжесть последствий; скорости распространения опасности (темпу развития); сложности обстановки;
масштабу и уровням задействованных для ликвидации последствий органов управления, сил и других ресурсов.
При определении общего содержания и объема мер по противодействию различным опасным явлениям и событиям, а также для выработки практических рекомендаций, в исследовании решено использовать классификацию ЧС по виду происхождения и по типам.
Что касается классификации самих ОЖ, то, согласно Приказу МЧС от 28 февраля 2003 г. № 105 «Об утверждении требований.. ,»2, к ним относятся объекты водоснабжения и канализации, очистки сточных вод, тепло- и электроснабжения, гидротехнические сооружения. Очевидно, что обеспечение устойчивости каждого отдельного ОЖ в условиях различных ЧС требует различных подходов. В связи с этим, согласно [6, 8, 10] разработку модели устойчивости целесообразно рассматривать с точки зрения построения системы противодействия, состоящей из некоего типового организационного «ядра», обеспечивающего возможность модульного подключения в оперативном режиме различных решений частного характера в зависимости от риска проявления тех или иных факторов с учетом функционального назначения ОЖ и этапа его жизненного цикла (рис. 1).
2 Приказ МЧС от 28 февраля 2003 г. № 105 «Об утверждении Требований по предупреждению чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения».
ВЕСТНИК
МГСУ-
4/2014
Рис. 1. Система противодействия для создания модели устойчивости объектов жизнеобеспечения
В методологическом плане для построения подобной модели наиболее целесообразным видится использование системотехнического подхода к анализу основных этапов обеспечения функционирования ОЖ в условиях ЧС с целью выбора тех элементов системы, оптимизация функционирования которых позволит добиться максимального положительного эффекта. Построение общей модели устойчивости, в данном случае, должно учитывать как принятую последовательность действий, начиная от обнаружения признаков ЧС и до выработки рекомендаций по ликвидации ее последствий на рассматриваемом ОЖ (рис. 2), так и вопросы обеспечения эффективного взаимодействия между отдельными подсистемами, вовлеченными в данный процесс на всех его уровнях (рис. 3).
Исходные входящие данные для модели — это вид ОЖ и этап его жизненного цикла, тип ЧС. Итог — выдача комплекса мер по действиям на объекте, направленных на ликвидацию ЧС и снижение как полного ущерба от ЧС, так и любого его составляющего. Понятие «ущерб» вводится для оценки последствий ЧС — это количественная величина, которая может быть представлена стоимостным эквивалентом либо потерями жизней. Угроза причинения ущерба от ЧС зависит от расположения источника опасности по отношению к объекту воздействия, а полный ущерб от возникновения ЧС на ОЖ рассматривается как сумма прямого и косвенного ущербов, которые в свою очередь делятся на экономический, социальный и экологический (рис. 4). Прямой ущерб — это потери и убытки всех структур народного хозяйства, попавших в зону действия поражающих либо вредных факторов ЧС, а косвенный — это те потери и убытки, которые понесут объекты народного хозяйства, не попавшие в зону действия ЧС.
Рис. 2. Укрупненная блок-схема, описывающая процесс выработки рекомендаций по ликвидации ЧС и снижению ущерба на ОЖ
Система мошпорннга состояния ОЖ Объект Жизнеобеспечения Система мониторинга эффективности решек nil
■ г 1 1 < ■
Система аналитической обработки информации Система оперативного управления е условиях ЧС Система анализа эффективности решен ни
1 к !
Система определения исходных данных и граничных. условий — Система поддержки приняли решеннГг *— ■ Дннамнческая база знаний
<
Система о повешения о ЧС Статическая база знаний
Рис. 3. Организационная схема взаимодействия основных подсистем в рамках рассматриваемой модели обеспечения устойчивости ОЖ
По рис. 3 видно, что наиболее значимыми элементами разрабатываемой модели являются блоки «Система поддержки принятия решений», «Статистическая база данных» и «Динамическая база данных». Это обусловлено тем, что решения вырабатываются на основании баз данных и, вместе с тем, являются основой для пополнения динамической базы этой системы. Исходя из известного опыта [1—4, 13—15], оптимизация подобных подсистем возможна за счет повышения эффективности их взаимодействия на различных уровнях. Такой подход требует дополнительного исследования с учетом технологических и организационных особенностей, относящихся к рассматриваемой предметной области.
ВЕСТНИК
МГСУ-
4/2014
Рис. 4. Структура полного ущерба от ЧС
Библиографический список
1. Бардулин Е.Н., Ипатов Д.Н. Управление рисками в условиях чрезвычайных ситуаций // Вестник СПбУГПС. 2012. № 4. С. 7—13.
2. Буркова И.В., ТолстыхА.В., Уандыков Б.К. Модели и методы оптимизации программ обеспечения безопасности // Проблемы управления. 2005. № 1. С. 51—55.
3. Волков А.А. Комплексная безопасность условно-абстрактных объектов (зданий и сооружений) в условиях чрезвычайных ситуаций // Вестник МГСУ. 2007. № 3. С. 30—35.
4. Волков А.А. Комплексная безопасность зданий и сооружений в условиях ЧС: формальные основания ситуационного моделирования // Обследование, испытание, мониторинг и расчет строительных конструкций зданий и сооружений : сб. науч. тр. М. : Изд-во АСВ, 2010. C. 55—62.
5. Волков А.А. Основы гомеостатики зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2002. № 1. С. 34—35.
6. Волков А.А. Интеллект зданий. Ч. 1 // Вестник МГСУ. 2008. № 4. С. 186—190.
7. Волков А.А. Системы активной безопасности строительных объектов // Жилищное строительство. 2000. № 7. С. 13.
8. Волков А.А. Интеллект зданий. Ч. 2 // Вестник МГСУ. 2009. № 1. С. 213—216.
9. Волков А.А. Иерархии представления энергетических систем // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 190—193.
10. Волков А.А., Пихтерев Д.В. К вопросу об организации информационного обеспечения строительного объекта // Вестник МГСУ. 2011. № 6. С. 460—462.
11. Копейченко Ю.В., Тернюк Н.Э. Система управления чрезвычайными ситуациями. [Электронный ресурс] // Сайт Межрегиональной общественной организации «Евро-Азиатское геофизическое общество» Краснодарского краевого отделения. Режим доступа: http://eago.gelendzhik.ws/content/view/317/41. Дата обращения 24.10.2014.
12. Emergency Response & Recovery Competencies: Competency Survey, Analysis, and Report / J.A. Barbera, A.M. Macintyre, G.L. Shaw, V.I. Seefried, L. Westerman, S. De Cosmo. Institute for Crisis, Disaster, and Risk Management, The George Washington University, May 25, 2005.
13. Rubin C.B. Long term recovery from disasters — the neglected component of emergency management // Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2009. Vol. 6. No. 1.
14. Stambler K., Barbera J.A. Engineering the Incident Command and Multiagency Coordination Systems // Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2011. Vol. 8. No. 1. Pр. 29—32.
15. Incorporating time dynamics in the analysis of social networks in emergency management / J. Wolbers, P. Groenewegen, J. Mollee, J. Bim // Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2013. Vol. 10. No. 2. Pр. 555—585.
Поступил в редакцию в январе 2014 г.
Об авторах: Волков Андрей Анатольевич — доктор технических наук, профессор, ректор, заведующий кафедрой информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, it@mgsu.ru;
Шилова Любовь Андреевна — главный специалист отдела анализа энергетической безопасности департамента энергетической безопасности и специальных программ, Российское энергетическое агентство Министерства энергетики Российской Федерации (ФГБУ «РЭА» Минэнерго России), 129110, г. Москва, ул. Щепкина, д. 40, стр. 1, 8(495)789-92-97 вн. 20-76; магистрант Института гидротехнического и энергетического строительства, Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, shilova@rosenergo.gov.ru.
Для цитирования: Волков А.А., Шилова Л.А. Обеспечение устойчивости объектов жизнеобеспечения в условиях возникновения чрезвычайной ситуации // Вестник МГСУ. 2014. № 4. С. 107—115.
A.A. Volkov, L.A. Shilova
SUSTAINABILITY OF LIFE SUPPORT SYSTEMS IN EMERGENCY SITUATIONS
Modern humanity development is impossible without scientific and technological progress, energy, industry, transport.
Despite the fact that industrialization and the constant increase of production capacity have helped people to expand their limits significantly, we should not forget that today our dependence on the established infrastructure is steadily increasing.
It is most vivid in case of natural hazards or disasters, which lead to disruption of normal living conditions.
Any of these negative phenomena is called "emergency situation." However, the occurrence of emergency situations in life support systems leads to the following negative consequences:
disorganization of life support systems functioning on the object, local, regional, national levels;
exclusion or complete destruction life support systems;
partial or complete reduction of the opportunities for ensuring the needs of the population;
danger to life and health of the population.
Despite the considerable number of scientific publications, many theoretical and methodological aspects of creating mechanisms and resistance patterns of objects and systems require further investigation that is due to:
the possibility of emergency situations doesn't decrease; acceleration of scientific and technical progress;
existing threat of war together with the continuous improvement of weapons; threat of terrorist acts, etc.
The authors present a research of the opportunity to construct a sustainability model
ВЕСТНИК лтмл
4/2014
of life support systems under different emergency situations in respect of modern current trends in the development of information-analytical systems and principles of systems engineering approach.
The development of a general stability model, in that case, must consider common sequence of actions, ranging from signs of disaster to the recommendations for eliminating its consequences for life support systems, and the issues of effective interaction between individual subsystems involved in this process at all stages.
Key words: emergency situations, life support systems, model of sustainability, automation, optimization.
References
1. Bardulin E.N., Ipatov D.N. Upravlenie riskami v usloviyakh chrezvychaynykh situ-atsiy [Risk Management in Emergency Situations]. Vestnik SPbUGPS [Proceedings of St.Petersburg University of State Fire Service]. 2012, no. 4, pp. 7—13.
2. Burkova I.V., Tolstykh A.V., Uandykov B.K. Modeli i metody optimizatsii programm obespecheniya bezopasnosti [Models and Methods of Security Programs Optimization]. Problemy upravleniya [Management Problems]. 2005, no. 1, pp. 51—55.
3. Volkov A.A. Kompleksnaya bezopasnost' uslovno-abstraktnykh ob"ektov (zdaniy i sooruzheniy) v usloviyakh chrezvychaynykh situatsiy [Integrated Safety of Conditionally Abstract Objects (Buildings and Structures) in Emergency Situations]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2007, no. 3, pp. 30—35.
4. Volkov A.A. Kompleksnaya bezopasnost' zdaniy i sooruzheniy v usloviyakh ChS: formal'nye osnovaniya situatsionnogo modelirovaniya [Integrated Safety of Buildings and Structures in Emergency Situations: Formal Foundations of Situational Modeling]. Obsledo-vanie, ispytanie, monitoring i raschet stroitel'nykh konstruktsiy zdaniy i sooruzheniy: Sborn-ik nauchnykh trudov [Inspection, Testing, Monitoring and Calculation of Constructions and Structures: Collection of Works]. Moscow, ASV Publ., 2010, pp. 55—62.
5. Volkov A.A. Osnovy gomeostatiki zdaniy i sooruzheniy [Fundamentals of Homeostatic Buildings and Structures]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil Engineering]. 2002, no. 1, pp. 34—35.
6. Volkov A.A. Intellekt zdaniy. Chast' 1 [Intelligence of buildings. Part 1]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2008, no. 4, pp. 186—190.
7. Volkov A.A. Sistemy aktivnoy bezopasnosti stroitel'nykh ob"ektov [Active Safety Systems of Construction Sites]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [House Construction]. 2000, no. 7, p. 13.
8. Volkov A.A. Intellekt zdaniy. Chast' 2 [Intelligence of buildings. Part 2]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2009, no. 1, pp. 213—216.
9. Volkov A.A. Ierarkhii predstavleniya energeticheskikh sistem [Hierarchies of Description of Energy Systems]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1, pp. 190—193.
10. Volkov A.A., Pikhterev D.V. K voprosu ob organizatsii informatsionnogo obespecheniya stroitel'nogo ob"ekta [On the Issue of Arrangement of Information Support of a Construction Facility]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011, no. 6, pp. 460—462.
11. Kopeychenko Yu.V., Ternyuk N.E. Sistema upravleniya chrezvychaynymi situatsi-yami [Emergency Management System]. Sayt Mezhregional'noy obshchestvennoy organizatsii «Evro-Aziatskoe geofizicheskoe obshchestvo» Krasnodarskogo kraevogo otdeleniya [Site of Trans-regional Non-governmental Organization "Euro-Asian Geophysical Society" of the Krasnodar Regional Branch]. Available at: http://eago.gelendzhik.ws/content/view/317/41. Date of access: 24.10.2014.
12. Barbera J.A., Macintyre A.M., Shaw G.L., Seefried V.I., Westerman L., De Cosmo S. Emergency Response & Recovery Competencies: Competency Survey, Analysis, and Report. Institute for Crisis, Disaster, and Risk Management, The George Washington University, May 25, 2005.
13. Rubin C.B. Long Term Recovery from Disasters — the Neglected Component of Emergency Management. Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2009, vol. 6, no. 1. DOI: 10.2202/1547-7355.1616.
14. Stambler K., Barbera J.A. Engineering the Incident Command and Multiagency Coordination Systems. Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2011, vol. 8, no. 1, pp. 29—32. DOI: 10.2202/1547-7355.1838.
15. Wolbers J., Groenewegen P., Mollee J., Bim J. Incorporating Time Dynamics in the Analysis of Social Networks in Emergency Management. Journal of Homeland Security and Emergency Management. 2013, vol. 10, no. 2, pp. 555—585. DOI: 10.1515/jhsem-2013-0019.
About the authors: Volkov Andrey Anatol'evich — Rector, Doctor of Technical Sciences, Professor, Chair, Department of Information Systems, Technology and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; +7 (499) 929-52-29; it@mgsu.ru;
Shilova Lyubov' Andreevna — Chief Specialist, Agency of Energy Security Analysis of the Department of Energy Security and Special Programs, Russian Energy Agency of the Ministry of Energy of the Russian Federation, 40/2 Shchepkina street, Moscow, 129110, Russian Federation; master student, Institute for Hydraulic and Energy Sector Construction, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoye shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; shilova@rosenergo.gov.ru; +7 (495) 789-92-92 (*20-76).
For citation: Volkov A.A., Shilova L.A. Obespechenie ustoychivosti ob"ektov zhizneobe-specheniya v usloviyakh vozniknoveniya chrezvychaynoy situatsii [Sustainability of Life Support Systems in Emergency Situations]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 4, pp. 107—115.
