MINISTERUL ADMINISTRAŢIEI ŞI INTERNELOR INSPECTORATUL GENERAL PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ

BULETINUL POMPIERILOR

Nr. 2/2009

Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor

Publicaţie editată de: INSPECTORATUL GENERAL PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ

Bucureşti, România Fondat – 1955, Apare semestrial

ISSN 1222-1352

Nr. 2 – 2009

Colegiul de redacţie: Preşedinte: General-locotenent Vladimir SECARĂ

Redactor-şef: Colonel Valentin UBAN

Secretar responsabil de redacţie:

Locotenent-colonel drd. ing. Cristian DAMIAN

© Copyright: I.G.S.U. ® Drepturile asupra materialelor publicate aparţin autorilor Materialele pentru publicare pot fi trimise la adresele de e-mail din pagina web:

www.revista.pompieri.go.ro/altepublicatii

3

CUPRINS

SECŢIUNEA 1

Lucrări cu caracter profesional

1. Conceptul unităţii mobile de intervenţie la accidentele colective şi calamităţi – dr. Raed Arafat, Subsecretar de stat în Ministerul Sănătăţii, preşedintele Societăţii de Medicină de Urgenţă şi Catastrofă din România ........................................................................5

2. Hazardurile naturale în contextul dezvoltării durabile şi al schimbărilor climatice – acad. prof. univ. dr. Dan Bălteanu, Institutul de Geografie al Academiei Române ....................9

3. Riscuri naturale şi antropice pentru patrimoniul construit al Bucureştiului – Director general prof. univ. dr. ing. Dan Lungu, Institutul Naţional al Monumentelor Istorice, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti ..........................................................13

4. Reducerea potenţialelor de dezastru în caz de cutremur în România în contextul cerinţelor Uniunii Europene şi platformei ONU-ISDR – prof. univ. dr. ing. Emil-Sever Georgescu, INCERC Bucureşti, Laboratorul de Evaluare a Riscului Seismic şi Acţiuni în Construcţii ................................................................................................................34

5. Fenomene meteorologice extreme în România – dr. Ion Sandu, dr. Aristiţa Busuioc, dr. Elena Mateescu, Dumitru Baltă, Administraţia Naţională de Meteorologie .......................44

6. Reducerea dezastrelor şi implementarea programului APELL în România – prof. dr. ing. Alexandru Ozunu, prof. dr. Cristina Roşu, drd. Camelia Costan, Lucrina Ştefănescu, Facultatea de Ştiinţa Mediului, Universitatea „Babeş-Bolyai” Cluj-Napoca; E. Roman, Fundaţia Centrul Naţional APELL pentru Managementul Dezastrelor ..................59

7. Norme juridice şi administrative ce reglementează activitatea statelor membre ale Uniunii Europene în domeniul urgenţelor civile – colonel drd. Decebal Chifulescu, Centrul Operaţional Naţional, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă .....................68

8. Determinarea zonelor inundabile în cazul viiturilor rapide – prof. dr. ing. Radu Drobot, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti ...........................................................................75

9. Schimbările climatice şi reducerea riscului dezastrelor – căpitan drd. ing. Nicolae Merlă, Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă .....................................87

10. Senzori inteligenţi – aplicaţii ale acestora în managementul dezastrelor – lt. colonel drd. ing Cristian Damian, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă............................................94

11. Aportul datelor şi tehnologiilor spaţiale la managementul eficient al situaţiilor de urgenţă create de dezastre naturale – drd. Ioana Vlad, dr. Ion Nedelcu, Agenţia Spaţială Română; Vasile Crăciunescu, Administraţia Naţională de Meteorologie.................129

12. Fenomenul de prăbuşire de la Ocnele Mari. Un pericol depăşit colonel drd. Adrian Andrei Mesescu, colonel Virgil Popa, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al Judeţului Vâlcea..............................................................142

13. De la hazarduri naturale la dezastre naturale – sublocotenent Florinela Luca, Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă ...........................148

14. O altfel de abordare: dezastrele naturale nu există, deci nici hazardurile naturale nu există – căpitan. drd. ing. Nicolae Merlă, Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă..........................................................................................152

15. Prăbuşirea de teren din câmpul II de sonde – Teica, Ocnele Mari, judeţul Vâlcea – colonel drd. Adrian Andrei Mesescu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al Judeţului Vâlcea ................................................................................................157

4

SECŢIUNEA 2 Lucrări cu caracter ştiinţific

16. Algoritmi de optimizare multiagent; aplicaţii în managementul dezastrelor – lt. colonel drd. ing Cristian Damian, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă ........161

17. Măsuri generale/specifice pentru controlul riscurilor de deteriorare a furtunurilor plate destinate stingerii incendiilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”; colonel dr. ing. Liviu Dumitraşcu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „Lt. col. Dumitru Petrescu” al judeţului Gorj; lt. colonel Ion Vintilă, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă Drobeta al judeţului Mehedinţi; locotenent drd. ing. Aurelian Constantinescu, Centrul Naţional de Perfecţionare a Pregătirii pentru Managementul Situaţiilor de Urgenţă – Ciolpani; ag. pr. de poliţie ing. Octavian TIVIG, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”.............202

18. Instalaţie experimentală pentru studiul termohidrodinamic al proceselor de stingere a incendiilor – locotenent drd. ing. Aurelian Constantinescu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă al Municipiului Bucureşti; locotenent asist. univ. dr. ing. Dragoş-Iulian Pavel, lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri; ag. pr. de poliţie ing. Octavian Tivig, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ................................................................................211

19. Elemente generale/specifice referitoare la utilizarea apei pulverizate ca substanţă pentru stingerea incendiilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, locotenent asist. univ. dr. ing. Dragoş Iulian Pavel, student sublocotenent Liviu Sbora, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ................... 219

20. Conceptul de inertizare, alternativă la conceptele de prevenire/stingere a incendiilor şi suprimare/inhibare a exploziilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, sublocotenent student Liviu Sbora, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ......................................................................................................................................225

21. Achiziţia automată a temperaturilor în structurile cu risc ridicat de incendiu. Stand experimental pentru conducţia termică într-o bară cilindrică – lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, student sublocotenent Liviu-Mihai Sbora, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”; Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Facultatea de Instalaţii ..............................................................232

22. Achiziţia automată a temperaturilor în structurile cu risc ridicat de incendiu. Stand experimental pentru determinarea coeficientului de convecţie termică la curgerea peste un cilindru orizontal – lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, student sergent Marius-Eugen Pîrvuleţu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie Al.I. Cuza; conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Facultatea de Instalaţii, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti ............................................................................................243

23. Riscuri/pericole determinate de descărcările sub formă de trăsnet – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”; conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Facultatea de Instalaţii, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti......................................................................249

SECŢIUNEA 3 Varia

24. Jocurile dinamice de mişcare – metodă eficientă în pregătirea psiho-fizică a studenţilor de la specializarea Pompieri – comisar-şef lector univ. dr. Doru Galan, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ...........................................................................................261

25. Rezolvarea subiectelor la disciplina fizică date la concursul de admitere la Facultatea de Pompieri, sesiunea iulie 2009 – lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ...........................................................................................267

26. Principiul antropic – prof. Alexandru Mironov.....................................................................271

5

CONCEPTUL UNITĂŢII MOBILE DE INTERVENŢIE LA ACCIDENTELE COLECTIVE ŞI CALAMITĂŢI

dr. Raed Arafat

Subsecretar de stat, Ministerul Sănătăţii, Preşedintele Societăţii de Medicină de Urgenţă şi Catastrofă din România

Capacitatea de intervenţie în cazul accidentelor colective şi a situaţiilor în care există victime multiple necesită o pregătire prealabilă a sistemului. La baza modului de organizare a unei intervenţii se regăsesc echipajele şi resursele utilizate în mod curent în cazul situaţiilor obişnuite. În anumite situaţii numărul de victime poate să depăşească această capacitate de intervenţie de bază resursele disponibile devenind insuficiente.

Din punct de vedere al modului de organizare a intervenţiei în situaţiile care implică multiple victime s-au definit mai multe concepte: în anumite cazuri există posibilitatea intervenţiei cu un număr mare de resurse care sunt implicate în mod curent în acţiunile de salvare cotidiene, acest lucru permiţând evacuarea rapidă a victimelor către unităţile sanitare; în alte situaţii, evacuarea se realizează treptat din dorinţa de a nu transfera haosul şi situaţia greu de controlat de la locul dezastrului în interiorul unităţilor sanitare, ceea ce ar determina blocarea structurilor destinate gestionării victimelor respective, de la serviciile de primiri urgenţe la secţiile specializate.

Alegerea unui anumit concept de organizare a intervenţiei în cazul accidentelor colective trebuie să ia în considerare mai multe aspecte:

1. Capacitatea sistemului de intervenţie la situaţiile cotidiene, curente; 2. Capacitatea suplimentară de reacţie sau rezerva de resurse la care se poate apela şi

timpul de mobilizare a acestora; 3. Elementele geografice specifice ţării sau regiunii în care funcţionează sistemul de

urgenţă respectiv; 4. Raportul dintre capacitatea spitalelor, nivelul lor de competenţă şi, respectiv,

răspândirea în teritoriu şi numărul total al acestora; 5. Corelarea dintre distanţele care vor fi parcurse până la unităţile sanitare

competente şi disponibilitatea unor mijloace de transport speciale: mijloacele de transport aerian sau mijloacele pentru multiple victime.

Aplicarea unui anumit concept pe teritoriul unei anumite ţări nu trebuie să fie restrictivă. Ambele concepte prezentate pot funcţiona în paralel sau concomitent. Totuşi, aplicarea celui de-al doilea concept, respectiv al celui care implică utilizarea sistemelor de triaj şi a mijloacelor de stabilizare în faza prespitalicească determinând o evacuare controlată a victimelor, este strict condiţionată de o planificare şi o pregătire prealabilă, necesitând totodată o dotare şi o instruire specifică, inclusiv validarea modului de intervenţie prin exerciţii repetate. Transportul victimelor de la locul accidentului direct la spital fără o stabilizare şi fără prioritizare va determina inevitabil blocarea activităţii unităţii sanitare ceea ce va induce diminuarea capacităţii de intervenţie a unităţii sanitare respective. În astfel de situaţii există o tendinţă a serviciilor de urgenţă de a transporta victimele la cel mai apropiat spital, dar care de cele mai multe ori nu este şi cel mai potrivit, fiind necesar, ulterior, transferul victimelor la alte unităţi sanitare, pierzând astfel timp valoros.

În România sistemul de intervenţie în cazul accidentelor colective este încă la

începutul organizării sale. În cazul intervenţiei la un accident colectiv, unde numărul

6

victimelor a depăşit capacitatea de intervenţie a sistemului, de cele mai multe ori s-a procedat la transportul rapid, şi deseori improvizat, către cele mai apropriate unităţi sanitare, chiar dacă acestea nu erau şi cele mai competente şi nu erau pregătite să facă faţă necesităţilor terapeutice ale acestor victime, ducând la întârzieri importante în acordarea tratamentului adecvat şi definitiv victimelor. Totodată, este cunoscut faptul că în România există mai multe aglomerări urbane si rurale situate în zone cu risc seismic ceea ce poate să determine afectarea inclusiv a capacităţii de primire a unităţilor sanitare din zonele situate în imediata vecinătate. Luând în considerare aspectele enumerate mai sus, organizarea intervenţiei la accidentele colective a fost abordată într-un mod similar cu alte ţări europene, considerând că efectuarea triajului, stabilizarea victimelor şi evacuarea lor în mod controlat poate fi soluţia pentru particularităţile menţionate. Ca atare am început înfiinţarea unităţilor mobile de intervenţie la accidentele colective. Acţionarea lor este regională, fiind posibilă mobilizarea în orice moment prin ordin al inspectorului general al I.G.S.U. şi translocarea lor oriunde se consideră că este necesară prezenţa lor. De exemplu, în cazul unui cutremur cu efecte majore, generând un număr mare de victime, este posibilă mobilizarea acestor unităţi şi punerea lor la dispoziţie în zona calamitată. Timpul maxim de deplasare poate fi încadrat în 5–6 ore, chiar şi pentru cea mai îndepărtată unitate. Amplasarea lor a fost astfel gândită încât luând în considerare disponibilitatea resurselor umane medicale în anumite centre, unităţile mobile au fost amplasate în oraşe care au capacitatea de a mobiliza un număr adecvat de personal medical şi paramedical care să asigure funcţionarea lor, pe lângă personalul asigurat de către structurile IGSU. La momentul actual, astfel de unităţi sunt în curs de înfiinţare la Bucureşti, Craiova, Târgu Mureş şi Iaşi având dotarea de bază asigurată. Este prevăzută deja şi înfiinţarea unor noi unităţi şi dotarea lor şi în alte oraşe cum ar fi Timişoara, Constanţa, Galaţi şi Cluj.

Componenţa unei unităţi de intervenţie la accidentele colective, care poate fi

mobilizată parţial sau în totalitatea sa, este următoarea:

1. O autospecială de intervenţie la accidente colective şi calamităţi „post medical avansat”:

Vehiculul de bază al unităţii mobile de intervenţie în caz de accidente colective, rămâne postul medical avansat de tip I. Acesta este format dintr-o autospecială de mare tonaj, 4x4 cu caracteristici „off-road” care are în dotare următoarele:

a) trei corturi care permit, în cel mult 20 de minute, amplasarea unui punct medical avansat pentru 40–50 de victime de diferite grade de gravitate;

b) un număr de genţi/truse de prim-ajutor pentru echipele care se deplasează să asiste la operaţiunile de salvare la faţa locului şi la transportul victimelor până în postul medical avansat;

c) mai multe containere portabile care conţin echipamentele, medicamentele şi materialele sanitare necesare postului medical avansat;

d) spaţii de depozitare a tărgilor şi echipamentelor de imobilizare a victimelor accidentelor, asigurând o capacitate de transport pe targă pentru mai mult de 40 de victime;

e) echipament de descarcerare grea şi de stabilizare a structurilor sau construcţiilor afectate;

f) echipamente de comunicaţii locale. 2. Trei autospeciale de transport personal şi multiple victime: Autospecialele de transport personal şi multiple victime sunt construite pentru a

îndeplini o dublă misiune. Prima este cea de transport al personalului de intervenţie în poziţie şezândă fiind posibilă transportarea astfel a 11 persoane/autovehicul. A doua misiune este de transport a 8 pacienţi în poziţie şezândă şi administrarea de oxigen la nevoie sau transportul a patru pacienţi pe targă din care doi cu posibilitatea de ventilaţie mecanică şi monitorizare a funcţiilor vitale.

7

3. Un centru mobil de comandă şi control: Centrul mobil de comandă şi control este amplasat pe un şasiu 4x4 cu capacităţi off-road,

având două sectoare de lucru: primul este reprezentat de o sală de comandă unde se pot ţine întâlniri între responsabilii echipajelor aflate la locul intervenţiei şi comandantul intervenţiei, iar cel de-al doilea este destinat telecomunicaţiilor locale, regionale sau naţionale utilizând mai multe sisteme inclusiv, Tetra sau cele de transmitere prin sateliţi.

4. Un număr de ambulanţe de prim-ajutor şi de reanimare din structura SMURD care

sunt retrase de la activitatea lor zilnică şi mobilizate către zona calamitată. „Echipajele SMURD pot fi concentrate şi mobilizate în alte judeţe sau oraşe dacă este

nevoie. Principiul de bază este că în caz de calamitate, SMURD poate fi concentrat pe plan regional sau chiar naţional pe un interval de timp determinat urmând ca echipajele retrase să fie înlocuite temporar de către echipaje suplimentare ale serviciilor de ambulanţă. Astfel de acţiuni au avut loc deja în cursul anului trecut în cazul accidentului minier de la Petrila şi în cazul exploziei din judeţul Harghita soldate cu mai multe victime”.

5. În caz de nevoie vor putea fi mobilizate şi echipajele de descarcerare grea care

sunt în curs de dotare, pe plan naţional, în cadrul programelor finanţate prin fondurile structurale.

6. În cazul accidentelor colective cu implicare CBRN (chimic, biologic, radiologic,

nuclear) aceste unităţi urmează a fi dotate cu autospeciale de intervenţie şi decontaminare care sunt în curs de achiziţie, la nivel regional, în cadrul programelor finanţate prin fondurile structurale. La nevoie astfel de echipaje pot fi incluse în unităţile mobile de intervenţie la accidentele colective şi calamităţi.

Personalul care deserveşte o astfel de unitate mobilă include:

1. Cel puţin 15 pompieri care au responsabilitatea ridicării corturilor şi punerea în funcţiune a postului medical avansat.

2. Cel puţin 15 persoane din rândul cadrelor medicale şi care include cel puţin cinci medici care urmează să activeze în postul medical avansat.

3. Personal paramedical şi medical care însoţeşte ambulanţele tip B şi C. 4. Personal specializat în operarea centrului mobil de comandă. 5. Structura de comandă a unităţii mobile din cadrul ISU care va include şi un

medic cu experienţă şi pregătire în domeniu, din cadrul SMURD. 6. Personal specializat în CBRN şi în decontaminare, la nevoie.

În paralel, se realizează definirea standardelor şi a modului de intervenţie. În cursul

lunii octombrie 2009 va începe implementarea sistemului de alertare a echipelor de intervenţie la calamităţi în şapte regiuni. Alertarea se va realiza printr-un sistem de paging special destinat personalului de serviciu în cadrul echipelor respective. Sistemul va permite atât alertarea simultană, cât şi transmiterea unor mesaje vocale ce vor putea fi stocate în pagerele respective, astfel va putea fi alertat un anumit număr de persoane aflat în gardă la domiciliu. În cazul alertării unei unităţi, personalul poate fi mobilizat prin acest sistem în cel mult 30 de secunde, indiferent de locul în care se află, dacă este în zona de acoperire a sistemului respectiv. Zona de acoperire va fi astfel organizată încât să permită accesul la nivelul fiecărui judeţ în care este amplasată o unitate de intervenţie, la nivelul municipiului Bucureşti şi a zonei limitrofe acestora.

Comparând situaţia de acum cu cea din urmă cu 2–3 ani, putem afirma că România

evoluează rapid şi în direcţia optimă în acest domeniu. Este clar că realizarea unui sistem eficient de intervenţie în cazul accidentelor colective nu poate fi asigurată decât printr-o

8

abordare integrată a diferitelor instituţii care aparţin mai multor ministere, dar mai ales a Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă împreună cu sistemul medical de urgenţă al Ministerului Sănătăţii. Sistemul de intervenţie la accidentele colective şi calamităţi depinde în mare parte de modul de organizare şi funcţionare a sistemului de intervenţie de bază, cel care permite desfăşurarea intervenţiilor curente, de zi cu zi. Acesta va trebui întărit în continuare, iar nivelul său de pregătire crescut continuu.

9

HAZARDURILE NATURALE ÎN CONTEXTUL DEZVOLTĂRII DURABILE

ŞI AL SCHIMBĂRILOR CLIMATICE

Acad. prof. univ. dr. Dan Bălteanu Institutul de Geografie al Academiei Române

Abstract: Natural hazards and sustainable development. The article approaches some

aspects related to international cooperation in the field hazards prevention and mitigation in relation with sustainable development. Relevant notions of present-day environmental problems and development stipulated in IDNDR and ISDR HYOGO programmes are also incuded.

Cuvinte-cheie: hazardurile naturale, dezvoltare durabilă, programe internaţionale.

Introducere

Hazardurile naturale şi tehnologice generează, în fiecare an, numeroase pierderi de vieţi omeneşti şi pagube materiale uriaşe, care afectează direct procesul de dezvoltare economică şi socială. Uraganele violente, cutremurele puternice, inundaţiile, alunecările de teren distrug numeroase localităţi, devastează terenuri agricole, avariază şosele şi căi ferate. În ultimii ani acestor hazarduri li se adaugă din ce în ce mai evident ameninţările legate de activităţile teroriste.

Amploarea şi frecvenţa hazardurilor prezintă o evidentă tendinţă de creştere în legătură cu creşterea rapidă a populaţiei globului, care se extinde tot mai mult în regiunile nefavorabile, expuse producerii unor fenomene extreme, şi cu dezechilibre din ce în ce mai accentuate ale mediului.

În ultimele decenii, omul a influenţat din ce în ce mai mult mediul Terrei, determinând apariţia unor hazarduri care, prin amploarea lor, au devenit fenomene globale. În această categorie se încadrează fenomenul de încălzire al Terrei datorat efectului de seră, ridicarea nivelului Oceanului Planetar şi reducerea stratului de ozon. În ultimele patru decenii costul global al dezastrelor naturale a crescut cu peste 800% în strânsă legătură cu creşterea vulnerabilităţii populaţiei care trăieşte în zonele cu risc mare.

Tabelul 1 – Dezastrele naturale cu cele mai mari pierderi economice în anul 2002 –

Natural disasters in 2002 (Cornford, 2003) Data Ţara/regiunea Fenomenul Victime Pierderi economice

(mil. USD) 4–20 august Europa Inundaţii 230 18.500 31 august –

6 septembrie Coreea de Nord

şi de Sud Taifunul Rusa 50 4.500

iulie-august SUA, special Secetă, valuri de căldură

3.300

iunie Nebraska Inundaţii 500 3.100 Iulie–decembrie China Secetă 3.000

26–28 august Australia Furtuna Jeanette 33 2.000 23 septembrie – 3 noiembrie

Europa Centrală şi Occidentală

Uraganul Lili 8 2.000

10

Spre exemplu, numai în perioada 1995–2004 au fost afectaţi de dezastre naturale circa 2.500 milioane de oameni, s-au înregistrat 890.000 de decese şi pagube de 570 miliarde dolari. Cea mai mare parte a dezastrelor 75% este legată de fenomenele extreme climatice (ISDR).

În acelaşi timp, hazardurile cunoscute încă din vechime şi-au modificat tiparele, s-au extins şi au devenit mai frecvente, fiind din ce în ce mai dificilă prognozarea lor. În aceste condiţii, eforturile de prevenire a hazardurilor şi de atenuare a impactului lor asupra societăţii sunt incluse în politicile de dezvoltare durabilă.

Modificările climei constituie unul dintre obiectivele prioritare din Strategia Uniunii Europene pentru dezvoltare durabilă (A European Union strategy for sustainable development, 2002). Aceste modificări includ nu numai tendinţele globale de încălzire, ci şi incertitudinile legate de magnitudinea şi frecvenţa unor hazarduri şi de apariţia sau intensificarea unor fenomene extreme noi pentru anumite teritorii cum sunt: precipitaţiile torenţiale, tornadele, secetele şi deşertificarea (Bălteanu, Şerban, 2003).

În România lipsa unei legislaţii ferme la începutul perioadei de tranziţie a determinat o înrăutăţire a condiţiilor de mediu prin despăduriri necontrolate, distrugeri ale perdelelor forestiere şi ale sistemelor de irigaţii din câmpie şi o accentuare a impactului hazardurilor naturale asupra societăţii.

Programul internaţional IDNDR referitor la dezastrele naturale

(ISDR) Prin Rezoluţia 236/1989 ONU a stabilit organizarea unui amplu program de cercetare

intitulat International Decade for Natural Disaster Reduction (IDNDR) pentru a coordona colaborarea internaţională în acest domeniu în perioada 1990–1999.

Aspectele esenţiale ale acestei colaborări au fost dezbătute în 1994 în cadrul Conferinţei Mondiale pentru Reducerea Dezastrelor Naturale de la Yokohama, care a elaborat Strategia şi Planul de Acţiune Yokohama pentru o lume mai sigură. În această strategie s-a precizat că dezvoltarea durabilă poate să contribuie la atenuarea efectelor dezastrelor naturale.

Principalele obiective ale Decadei au cuprins activităţi menite să îmbunătăţească situaţia din fiecare ţară prin creşterea capacităţii de reacţie în cazul producerii unor dezastre naturale şi prin conturarea unor măsuri diferenţiate pentru fiecare situaţie în parte. Prin desfăşurarea unor planuri complexe de asistenţă tehnică şi de transfer tehnologic s-a asigurat accesul ţărilor sărace, afectate de dezastre naturale la sisteme de alertă globale şi regionale corelate cu cele naţionale. În acest fel strategiile sunt diferenţiate în funcţie de specificul naţional al dezvoltării economice şi de tradiţiile culturale specifice. Numeroase activităţi cuprind educarea populaţiei pentru a lua parte activă la toate acţiunile impuse de producerea unor evenimente extreme.

Programul IDNDR s-a concentrat cu precădere asupra acţiunilor de prevenire şi de planificare prealabilă şi a cuprins o mare diversitate de aspecte referitoare la dezvoltarea unor scenarii pentru dezastre potenţiale, cartări şi evaluări ale hazardurilor şi vulnerabilităţii şi la constituirea unor echipe de urgenţă. Planificarea prealabilă a cuprins acţiuni pentru dezvoltarea infrastructurii de detectare şi alertare specifică pentru fiecare hazard în parte şi un management mai bun al acţiunilor de salvare, de atenuare a efectelor şi de restabilire a arealelor afectate. A fost avută în vedere şi îmbunătăţirea activităţilor post-dezastru care cuprind serviciile de urgenţă, furnizarea de bunuri populaţiei afectate şi ulterior, acţiunile de reconstrucţie. Pentru aceste activităţi complexe care impun corelarea precisă a unor specialişti din diferite domenii este esenţială utilizarea unor Sisteme Geografice Informaţionale (Geographical Informational Systems – GIS) specializate referitoare la cartarea hazardurilor, analiza vulnerabilităţii, evaluarea riscului şi la monitorizarea acţiunilor de salvare.

11

În cadrul IDNDR au fost elaborate numeroase proiecte ştiinţifice referitoare la: managementul integrat al dezastrelor; cartarea arealelor susceptibile de a fi afectate de diferite dezastre; vulnerabilitatea marilor oraşe; habitatul factor de risc pentru sănătate; cartarea hazardului alunecărilor; managementul integrat al inundaţiilor şi o mare diversitate de studii educaţionale.

O nouă strategie pentru reducerea efectelor dezastrelor

Încheierea Programului IDNDR (1990–1999) a pus în evidenţă complexitatea deosebită a problemei dezastrelor naturale şi necesitatea continuării eforturilor interdisciplinare internaţionale pentru a se garanta generaţiilor viitoare o lume mai sigură. Forumul internaţional desfăşurat cu acest prilej în iulie 1999, la Geneva „Towards Partnerships for Disaster Reduction in the 21st Century” a transmis, în primul rând, un mesaj politic precis subliniind necesitatea de a se integra managementul riscului şi reducerea efectelor dezastrelor în politicile guvernamentale ale fiecărui stat.

Procesul politic derulat la Geneva a inclus adaptarea a două documente, şi anume strategia „A Safer World in the Twenty-First Century: Risk and Disaster Reduction" şi „A Geneva Mandate on Disaster Reduction" care au pus în evidenţă consensul dintre guverne, organizaţii internaţionale, organizaţii non-guvernamentale, comunitatea academică şi sectorul privat.

În cuvântarea Secretarului General ONU rostită la acest forum a fost subliniată importanţa prevenirii dezastrelor: „Trebuie să trecem, în primul rând, de la o cultură a reacţiei la o cultură a prevenirii. Prevenirea este nu numai mult mai umană decât vindecarea; este şi mai ieftină (...) Este necesar să nu uităm că prevenirea dezastrelor este o obligaţie morală la fel de importantă ca şi reducerea riscului de război”.

Forumul de la Geneva a pus în evidenţă necesitatea continuării, sub egida Naţiunilor Unite, a eforturilor de reducere a impactului dezastrelor asupra societăţii în cadrul unui nou program internaţional numit International Strategy for Disaster Reduction – ISDR.

Prin rezoluţia Adunării Generale A/54/219 s-a stabilit că ISDR va continua programul IDNDR prin intensificarea eforturilor multidisciplinare şi intersectoriale pentru cercetarea impactului hazardurilor naturale, tehnologice şi environmentale asupra societăţii moderne. De la alocarea preponderentă a resurselor şi a activităţilor pentru protecţia faţă de hazarduri se va trece, în viitor, la orientarea cu precădere a acestora spre managementul riscului prin integrarea strategiilor de prevenire a riscului în planurile de dezvoltare durabilă. Deci noul program are o sferă de preocupări extinse de la protecţia faţă de hazarduri la acţiuni de prevenire a riscurilor prin integrarea problematicii acestora activităţile politice şi economice. Acest concept nou este semnificativ pentru corelarea activităţilor referitoare la calitatea mediului cu cele legate de prevenirea riscului în spiritul Conferinţei de la Rio. În Declaraţia de intenţii a Forumului de la Geneva a fost subliniat rolul esenţial al voinţei politice pentru implementarea unei „culturi de prevenire” la toate nivelele societăţii.

Principalele preocupări ale ISDR constau în: conştientizarea publicului privind riscurile pe care le implică hazardurile naturale, tehnologice şi environmentale pentru societatea modernă; obţinerea hotărârii autorităţilor publice de a reduce riscurile pentru populaţie, pentru spaţiul în care trăieşte pentru infrastructura socială şi economică şi pentru resursele mediului; angajarea participării publice la toate nivelele în scopul de a forma comunităţi rezistente la dezastre printr-o colaborare mai intensă şi prin crearea unor reţele de reducere a riscului la toate nivelele; reducerea pierderilor economice şi sociale generate de dezastre (UN Documents on ISDR, 2000).

Strategia actuală elaborată de ONU în cadrul Programului Internaţional ISDR (International Strategy for Disaster Reduction) continuă Programul internaţional IDNDR prin concentrarea eforturilor guvernelor, agenţiilor internaţionale, societăţii civile şi sectorului privat asupra managementului riscurilor în relaţie cu problemele actuale ale mediului şi cu dezvoltarea durabilă.

12

Scopul major al acestor activităţi constă în reducerea pierderilor de vieţi omeneşti, a pierderilor economice şi sociale prin reducerea vulnerabilităţii societăţii moderne în contextul dezvoltării durabile.

Planul Hyogo de acţiune (2005–2015) Conferinţa Mondială asupra reducerii dezastrelor de la Kobe, Hyogo, din ianuarie

2005 a marcat un moment important pentru accentuarea colaborării pe plan internaţional, conform unor principii strategice bine conturate în acest domeniu. S-a pornit de la premisa că dezastrele subminează dezvoltarea economică şi în acest fel împiedică dezvoltarea durabilă şi eradicarea sărăciei.

Planul de acţiune adoptat pentru perioada 2005–2015 s-a conturat asupra dezvoltării rezilienţei naţiunilor şi comunităţilor faţă de dezastre şi pe realizarea unei strategii coerente pentru reducerea vulnerabilităţii. Au fost stabilite cinci obiective majore care cuprind: actualizarea Strategiei Yokohama; Corelarea cu Planul Johanesburg privind dezvoltarea durabilă diseminarea cât mai largă a practicilor dezvoltării durabile; implementarea politicilor de reducere a dezastrelor; informarea cât mai largă a publicului. Concomitent în această conferinţă s-a desfăşurat un Forum al publicului şi o sesiune de postere referitoare la dezvoltarea societăţii reziliente la dezastre.

A doua Platformă Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor (2009) La cea de a doua Platformă Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor, care s-a

desfăşurat la Geneva în iunie 2009, au participat reprezentanţii a 152 de ţări şi peste 140 de organizaţii non-guvernamentale.

În sesiune s-a pus un accent deosebit pe reducerea riscurilor generate de schimbările climatice în contextul creşterii voinţei politice de sprijinire a reducerii riscurilor generate de fenomenele extreme. În acest sens s-a subliniat necesitatea intensificării eforturilor pentru reducerea sărăciei, pentru adoptarea unor măsuri de adaptare la schimbările climatice, şi de ameliorare a stării de sănătate a populaţiei.

În sinteza realizată de Preşedintele sesiunii au fost puse în evidenţă progresele realizate după Planul Hyogo (2005) şi orientările actuale care ar fi util să se concentreze asupra unor aspecte care măresc riscul la dezastre cum sunt sărăcia în mediul rural, pericolele legate de creşterea oraşelor şi reducerea calităţii unor ecosisteme.

În acest context, secretarul general al Naţiunilor Unite, Ban-Ki-moon a propus ca până în anul 2015 să se realizeze o reducere la jumătate a pierderilor de vieţi omeneşti.

Bibliografie:

[1.] Cornford, S.G. (2003), Conséquences socio-economique des phénomenes météorologiques en 2002, Bull. OMV, vol. 52, 3.

[2.] Bălteanu, D., Chendeş, V., Cheval, S. (2001), A geographical information system (GIS) for the study of natural disasters, în vol. ,,Societatea informaţională, Societatea cunoaşterii, Concepte, soluţii şi strategii pentru România”, Editura Expert, Bucureşti.

[3.] Bălteanu, D., Şerban, Mihaela, (2003), Modificările globale ale mediului, Centrul de Învăţământ la Distanţă CREDIS Universitatea din Bucureşti.

[4.] *** (2000), Stop Disasters, Bull. de la Décennie Internaţionale des Nation pour la Prevision des Catastrophes Naturelles, 1992–2000.

[5.] *** (2002), Living with risk, ISDR, Geneva. [6.] *** (2002), A European Union strategy for sustainable development, European Communities,

Brussels.

13

RISCURI NATURALE ŞI ANTROPICE PENTRU PATRIMONIUL CONSTRUIT AL BUCUREŞTIULUI

Prof. dr. ing. Dan Lungu

Director general, Institutul Naţional al Monumentelor Istorice& Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

1. Patrimoniul construit al capitalei Patrimoniul de arhitectură, istoric şi cultural al Bucureştiului a fost, este şi va fi expus

la trei surse majore de distrugere: (i) Cutremurele; (ii) Incendiile; (iii) Demolarea intenţionată.

Patrimoniul construit al capitalei aparţine următoarelor clase din punctul de vedere al legislaţiei naţionale de protecţie:

(i) Monumente istorice; (ii) Construcţii situate în „zone protejate”.

Statistica monumentelor istorice cuprinse în Lista Monumentelor Istorice 2004,

Monitorul Oficial al României, Anul 172 (XVI) – Nr. 646 bis., 16 iulie 2004, Volumele I, II, III indică distribuţia din Tabelul 1 a monumentelor istorice din Bucureşti şi respectiv din întreaga ţară.

Tabelul 1. Monumentele istorice din Bucureşti şi din România Număr

monumente I

Arheologie II

Arhitectură III

For + public

IV Memoriale

Monumente grupa

valorică A Bucureşti 2627 190 2089 112 236 247 România 29425 9585 17708 678 1464 6640

Distribuţia pe categorii şi vârstă a monumentelor istorice din Bucureşti grupa A

(importanţă naţională) şi grupa B (importanţă locală) este cea din Tabelul 2.

Tabelul 2. Monumente istorice de arhitectură în Bucureşti, exemple

Grupa A Sec. XV

Sec. XVI

Sec. XVII

1700- 1776

1776-1830

1831-1920

1921-1945

1946-1960

Clădiri de cult 14 8 29 3 10 10 4 Hoteluri 1 1 1 Imobile, case 4 4 9 5 Palate 3 7 1 2 7 3 Clădiri industriale 1 2 Instituţii 6 19 11

14

51

6

2024

10 912

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Date:Ministerul Culturii si CultelorInstitutul Naţional al Monumentelor IstoriceLista Monumentelor Istorice (2004)

Distributia celor 87 de biserici din Bucuresti cuprinse inLista Monumentelor Istorice 2004, cu

perioada de constructie

51

6

2024

10 912

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Date:Ministerul Culturii si CultelorInstitutul Naţional al Monumentelor IstoriceLista Monumentelor Istorice (2004)

Distributia celor 87 de biserici din Bucuresti cuprinse inLista Monumentelor Istorice 2004, cu

perioada de constructie

2 4

1620

16

29

4750

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Distributia celor 184 de biserici din Bucuresti descrise inAtlas-Ghid al lacasurilor de cult (1999), cu

perioada de constructie

Date: Atlas-Ghid, Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti, Vol. I, II, III(1999)

2 4

1620

16

29

4750

0

10

20

30

40

50

60

1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

Distributia celor 184 de biserici din Bucuresti descrise inAtlas-Ghid al lacasurilor de cult (1999), cu

perioada de constructie

Date: Atlas-Ghid, Istoria si arhitectura lacasurilor de cult din Bucuresti, Vol. I, II, III(1999)

Grupa B Sec. XV

Sec. XVI

Sec. XVII

1770- 1776

1776-1830

1831-1920

1921-1945

1946-1960

Clădiri de cult 1 18 16 3 8 4 Hoteluri 1 2 11 6 Imobile, case 2 7 16 941 705 Palate 2 3 3 3 Clădiri industriale 1 1 12 8 Instituţii 4 56 40

Între cele mai vechi monumente istorice din patrimoniul construit al Bucureştiului pot

fi enumerate: – în secolul XVIII: Hanul Gabroveni, 1739 (Str. Lipscani nr. 86-88), Casa Melik (Str.

Spătarului nr. 22), Reşedinţa patriarhală (Aleea Dealul Mitropoliei nr. 21) ş.a.; – în secolul XIX: Hanul lui Manuc, 1808 (Str. Franceză nr. 42), Palatul Ghica Tei,

1822 (Str. Doamna Ghica nr. 5), Palatul Suţu, 1833 (Muzeul de Istorie al oraşului Bucureşti), Casa Capşa, 1848 (Calea Victoriei nr. 36), Casa Kreţulescu, 1863 (Muzeul Literaturii Române, Bd. Dacia nr. 12), ş.a.

Distribuţia bisericilor din Bucureşti cuprinse în Lista Monumentelor Istorice 2004

împreună cu distribuţia tuturor bisericilor din capitală inventariate în Atlasul – Ghid privind istoria şi arhitectura lăcaşurilor de cult din Bucureşti (1999) sunt indicate în funcţie de perioada de construcţie în Fig. 1.

Fig. 1 – Distribuţia bisericilor din Bucureşti, monumente istorice, în funcţie de perioada de construcţie

15

Similar, în Fig. 2 este indicată distribuţia în funcţie de perioada de construcţie a palatelor şi hotelurilor monumente istorice din Bucureşti.

Fig. 2 – Distribuţia palatelor şi hotelurilor din Bucureşti, monumente istorice, în funcţie de perioada de construcţie

Analiza tipului şi vârstei monumentelor istorice din Bucureşti este de natură a atrage

atenţia asupra responsabilităţii majore de a păstra intact un patrimoniu construit care a fost realizat înainte de 1800 numai în relativ puţine cazuri.

2. Incendiile în Bucureşti Una dintre explicaţiile numărului redus de clădiri vechi în Bucureşti provine din

numărul mare şi locaţia în oraş a incendiilor din Bucureşti în secolele XVII – XIX; în cele ce urmează se consemnează asemenea locaţii şi efecte ale incendiilor după Istoria Bucureştilor, Ionescu Gion, 1889 şi Bucureştii de altădată, G. Potra, 1981:

1691 Foc şi moarte de oameni (Gh. Şincai, Cronica Românilor, Iaşi, 1854, Vol. 3, p. 163); 1704 Foc la Hanul Şerban Vodă (pe locul actualei Bănci Naţionale); 1716 Foc în Centrul târgului; 1739 Au ars case mari 16, mijlocii 49, mici 77, prăvălii 9, chilii 5; mănăstirea Sf.

Sava, biserica Colţea şi alte trei biserici (E. Legrand, Ephemerides Daces, Paris, 1881, p. 185);

1767 Foc la Mănăstirea Cotroceni şi casele domneşti; 1804 Foc în tot târgul, activat de vânt.

Au ars 500 – 600 case mari şi mici şi prăvălii (poate chiar peste 2000 după Dionisie Eclisiarhul, Chronograph);

1812 Foc la Casele domneşti din Dealul Spirii (Arhivele statului), şi la biserica Mihai Vodă;

1822 Foc la Cavafii vechi; 1824 Foc pe Calea Şerban Vodă şi în împrejurimi. Au ars 419 case. 1845 Foc în Centrul comercial al Bucureştiului, la spitalul Colţea, biserica Bărăţia şi

biserica Sf. Anton.

1

4

10

12

0

3

6

9

12

15

1750 1800 1850 1900 1950

Palate: 27

12

4

8

0

3

6

9

12

15

1750 1800 1850 1900 1950

Hoteluri: 15

16

Fig. 3 – Vestitorul Românesc, 5 aprilie1847

1847, 23 martie, Incendiul de Paşte, la amiază. Focul se porneşte lângă biserica Sf. Dumitru şi Palatul Poştelor şi cuprinde rapid Lipscani, Şelari, str. Franceză, Curtea Veche, Colţea, Sf. Gheorghe, Sf. Vineri, Vergului ş.a.

Marele logofăt Ioan Manu, Şeful Poliţiei Capitalei, prezintă date privind clădirile ce au ars la focul din 23 martie 1847 în Vestitorul Românesc din 5 aprilie 1847, p. 100, Fig. 2, date ce pot fi sintetizate ca în Tabelul 3.

17

Tabelul 3 – Consecinţele incendiului din 23 martie 1847 în Bucureşti

Case Prăvălii cu

etaj Prăvalii fără etaj

Hanuri Biserici Zona

130 354 713 16 7 „Vopseaua” de

Roşu

31 359 75 5 „Vopseaua”

Neagră 130 385 1072 91 12 Total

S-au primit 6.733.000 lei pentru refacerea oraşului după incendiu, din care domnitorul Gh. Bibescu 230.000 lei, sultanul Turciei 161.000 lei, domnitorul Moldovei 35.775 lei, fostul domnitor al Serbiei M. Obrenovici 31.500 lei, consulul Austriei 6.500 lei, consulul Rusiei 3980 lei, consulul Franţei 1000 lei ş.a.

Şi astăzi focul este unul din principalii duşmani ai patrimoniului construit, în general şi al monumentelor istorice, în special.

Raportul nr. 72334/9 iunie 2006 al Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă din Ministerul Administraţiei şi Internelor, destinat Comisiei Prezidenţiale pentru Patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale din România, indică că între 1995 şi 2008 s-au produs peste 550 incendii la construcţii de cult, aproximativ 30% dintre acestea afectând lăcaşuri de cult de diferite confesiuni. Incendiile s-au datorat unor cauze de natură tehnică în proporţie de cca 50% şi unor deficienţe de natură organizatorică în proporţie de peste 30%.

Exemple de incendii contemporane cu efecte majore asupra patrimoniului cultural al României sunt cele ce au afectat Muzeul Naţional al Satului „Dimitrie Gusti” din Bucureşti, Teatrul Naţional „Ion Luca Caragiale” din Bucureşti, sau mai recent, Catedrala din Bistriţa (iunie 2008), Fig. 3 şi Moara lui Asan, Lizeanu/Obor, Bucureşti – v. Fig 13.

Fig. 4 – Incendiul de la Catedrala din Bistriţa, mai 2008

18

3. Efectele cutremurelor din Vrancea în Bucureşti Cea mai importantă sursă de hazard natural pentru construcţiile Bucureştiului o

reprezintă marile cutremure moldave, din zona Vrancea situată la curbura Carpaţilor.

Câteva dintre efectele celor mai puternice patru cutremure vrâncene din ultimii 200 ani sunt notate mai jos.

– 1802, magnitudine Gutenberg-Richter MG-R= 7.7, intensitatea epicentrală peste 9.

Cutremurul, foarte adânc, este apreciat ca cel mai puternic cutremur istoric din sursa Vrancea, care a dărâmat o parte din turnul Colţei în Bucureşti şi s-a simţit până la Moscova, Istanbul şi în insulele greceşti. Unele dintre efectele sale majore sunt descrise în Pomelnicul Mănăstirii Văleni, Fig. 5, după cum urmează:

„În 1802, 14 octombrie la 7 ceasuri şi jumătate ziua fost-au mare şi năpraznic cutremur care a prăbuşit multe sfinte Mănăstiri, prăbuşindu-se şi sfânta Mănăstire Cotroceni… Căzut-au şi Sfânta Mănăstire Vălenii de Munte… Şi atunci îndemnându-se de râvna dumnezeiască au zidit mai întâi sfânta Mănăstire Cotroceni adică biserica, clopotniţa şi casele cele mari. Asemenea au zidit şi pe Sfânta Mănăstire Vălenii de Munte…”

Fig. 5 – Pomelnicul Mănăstirii Văleni

– 1838 şi 1829, două cutremure cu intensitate epicentrală peste 8 – Cutremurele au produs victime, au înspăimântat oamenii, le-au dărâmat casele şi le-au crăpat zidurile şi au fost consemnate în numeroase documente româneşti şi străine ale vremii cu distrugerile provocate în Bucureşti şi nu numai. Informaţii recente publicate de noi consideră cutremurul din 1838 mai puternic decât cel din 1829. Astfel cutremurele din 1802, 1824 şi 1836 sunt descrise după cum urmează în „Voyage dans la Russie Méridionale et la Crimée par la Hongrie, la Valachie et la Moldavie” par M. A. De Démidoff; Illustré par Raffet; E. Bourdin, éditeur Paris. 1841 & 1854, page 144, Fig. 6:

« On conserve encore le souvenir du tremblement de terre de 1802, qui renversa la tour du monastère de Koltza; de celui de 1829, qui ébranla fortement la plupart des édifices de Bukharest. Depuis que ces lignes sont écrites, une secousse plus violente que toutes celles dont le souvenir attriste encore le pays, a pensé engloutir Bukharest.

19

Tout à coup, le 11–23 janvier 1838, c'était le soir, la ville s'ébranle; les plus solides monuments chancellent; plusieurs maisons s'écroulent; toutes son endommagées, et, dans tout ces ravages, plusieurs hommes perdent la vie. »

Fig. 6 – Voyage dans la Russie Méridionale et la Crimée par la Hongrie, la Valachie et la Moldavie par M. A. de Démidoff; Illustré par Raffet; E. Bourdin, éditeur Paris. 1841 & 1854

– 1940, magnitudine MG-R= 7.4, adâncime cca. 140 km. Cutremurul a provocat peste

350 victime în România şi prăbuşirea (cu peste 130 victime) a blocului Carlton în capitală (cea mai înaltă clădire din ţară din beton armat, cu 11 etaje şi înălţimea de peste 47 m, Fig. 7).

Fig. 7 – Blocul Carlton, înainte de cutremurul din noiembrie 1940

Academicianul Aurel A. Beleş a publicat în numerele 10 şi 11 din 1941 ale publicaţiei „Buletinul Societăţii Politehnice”, precum şi într-o broşură separată, lucrarea intitulată „Cutremurul şi construcţiile”, lucrare care pune pentru prima dată diagnosticul vulnerabilităţii seismice extreme a tuturor clădirilor înalte din beton armat construite între cele două războaie mondiale în centrul Bucureştiului.

– 1977, magnitudinea MG-R=7.2, adâncimea 109 km, distanţa epicentrală faţă de Bucureşti cca. 105 km, cea mai mică distanţă evaluată instrumental pentru un cutremur vrâncean puternic. Cutremurul a cauzat 1.578 victime, din care 1.424 în Bucureşti, 11.221

20

răniţi, din care 7.598 în Bucureşti, pagube la construcţii, în general, peste 70% din totalul de 2,05 miliarde $ în 1977 (valoare ce poate fi actualizată la 6–7 miliarde $, astăzi), 32 clădiri integral prăbuşite în Bucureşti, din care 29 au fost clădiri înalte din beton armat (sau beton armat şi zidărie de cărămidă) construite înainte de cel de Al Doilea Război Mondial, ş.a., Fig. 8m Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12. În secolul XX, cu excepţia cutremurului din sudul Italiei (la începutul secolului XX), cutremurul din România din 1977 a fost evenimentul seismic din Europa cu cel mai mare număr de victime. Ca urmare, Bucureştiul a fost calificat de Banca Mondială ca fiind capitala din Europa cu cel mai ridicat risc seismic.

Fig. 8 – 4 martie 1977, Blocul Dunărea Fig. 9 – 4 Martie 1977, Blocul Casata Clădiri monumentale din capitală precum: Palatul Telefoanelor, Palatul de Justiţie,

Facultatea de Medicină, Primăria, Palatul CFR, Muzeul de Istorie a României, numeroase biserici, spitale, şcoli şi clădiri de locuinţe au fost grav avariate.

Fig. 10 – 4 martie 1977, Facultatea de Medicină, Bucureşti

21

Practic întregul fond construit vechi al Bucureştiului, clădiri istorice şi clădiri înalte din beton armat interbelice şi postbelice, numeroase palate ce au ilustrat numele de „micul Paris”

Fig. 11 – 4 Martie 1977, Biserica Sfântu-Elefterie din Bucureşti

dat Bucureştiului „de altădată” au avut de suferit şi se află astăzi pe lista de priorităţi de consolidare, însemnate cu „bulina roşie” care ne reaminteşte că „nu suntem nemuritori”, cum recent remarca maestrul Radu Beligan într-un interviu la împlinirea vârstei de 90 de ani!

(a) (b)

Fig. 12 – Bucureşti, Facultatea de Chimie după 4 Martie 1977 (a)

şi după bombardamentul din 1944 (b)

22

Explicaţia pentru numărul foarte mare de clădiri înalte prăbuşite în centrul Bucureştiului în 1977 rezultă din:

(i) planul Director de Sistematizare a Capitalei din 1935, care a fixat perimetrul pentru clădirile înalte în centrul oraşului ca în Fig. 8, şi

(ii) vulnerabilitatea mare a clădirilor înalte din beton armat construite înainte de război, în absenţa cunoştinţelor de protecţie seismică la vremea când ele au fost ridicate.

Fig. 13 – Planul director de sistematizare a Bucureştiului din 1935, zonele roşie şi portocalie recomandate pentru clădiri înalte au furnizat majoritatea colapsurilor în 1977

Zona si tipul cladirilor

Spatii verziI Rurala

II Residentiala, cladiri P+1E

III Protejata, cladiri P+3E

IV Mixta, cladiri P+5E (pline)V Comerciala, cladiri P+6E (pline)

VI Industriala

Suburbii

Zona si tipul cladirilor

Spatii verziI Rurala

II Residentiala, cladiri P+1E

III Protejata, cladiri P+3E

IV Mixta, cladiri P+5E (pline)V Comerciala, cladiri P+6E (pline)

VI Industriala

Suburbii

Bucureşti – zona centrală

23

Fig. 14 – Locaţia clădirilor prăbuşite la 4 martie 1977, în centrul Bucureştiului

În ultimii ani România a continuat programele naţionale şi internaţionale de reducere a riscului seismic prin consolidarea şi reabilitarea clădirilor din clasa 1 de risc, implementarea unei noi generaţii de coduri de proiectare, extinderea instrumentării seismice a construcţiilor şi teritoriului, dezvoltarea cercetării ştiinţifice şi crearea de parteneriate între instituţiile de specialitate cu atribuţii specifice în domeniul protecţiei seismice a construcţiilor şi monumentelor istorice.

Programul MLPAT/MTCT/Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei dezvoltat

în baza Ordonanţei nr. 20/1994 pentru clădiri de locuit multietajate încadrate în clasa I de risc seismic şi care prezintă pericol public, a finalizat lucrările de consolidare pentru 12 clădiri în Bucureşti şi trei în ţară, iar conform Programului de acţiuni al MDRL, aprobat prin HG nr. 491/2009: (i) se află în curs de consolidare trei clădiri în Bucureşti şi trei în ţară, (ii) au documentaţiile de execuţie pregătite în vederea contractării, 14 clădiri în Bucureşti şi cinci în ţară, (iii) au proiecte de consolidare în curs de elaborare 14 clădiri in Bucureşti şi două în ţară, şi (IV) urmează să se contracteze proiectarea lucrărilor de consolidare la alte şapte clădiri în Bucureşti.

De asemenea, sunt 40 construcţii în ţară şi opt în Bucureşti nominalizate ca prezentând pericol public în Programul MDRL pe anul 2009 pentru expertizarea tehnică şi proiectarea unor lucrări de intervenţie în prima urgenţă, din fonduri proprii MDRL.

Proiectul Băncii Mondiale (componenta B) pentru reducerea riscului seismic (2005–

2009, cu extindere până în 2011) în valoare de 73.7 mil. USD (16.8 mil. USD contribuţia Guvernului României, 56.9 mil. USD împrumut de la BIRD) implementat de MTCT/MDRL şi cofinanţat cu cca. 108 mil. USD de către beneficiarii lucrărilor de reabilitare şi consolidare seismică are în prezent: (i) finalizate lucrările la opt clădiri publice de importanţă majoră, (ii) în curs de execuţie lucrări la 17 obiective, (iii) în curs de licitare a execuţiei şase obiective (IV) în pregătire documentaţiile de licitaţie pentru 12 obiective.

$

$$$

$

$

$

$$

$$ $$$$

$$

$

$$

$

$

$

$

$

$

$

$

$$

$

$

1

23

4

8

5

6 7

9

33

31

1817

20 21

22

1312

24

10

11

14

23

29

25

15

32

19

26

16

27

28

1 0 1 2 Kilometers

N

EW

S

Land useStreetUrban built zoneRural built zoneLake, river, canalParkForestGardenCemeteryEconomic zoneAgricultural zone

$ Collapsed building

ArcView GIS 3.2 - ESRI California

24

Proiectul pentru reducerea riscului seismic pentru construcţii şi structuri din România (2002-2008) al Agenţiei de Cooperare Internaţionala a Japoniei, JICA, realizat in cooperare cu MTCT/MDRL prin CNRRS, Centrul Naţional pentru Reducerea Riscului Seismic în parteneriat cu UTCB şi INCERC, în valoare de peste 7 mil. USD (donaţie a Guvernului Japoniei către Guvernul României) s-a finalizat prin (i) donarea şi instalarea unor echipamente japoneze avansate pentru încercări dinamice pentru structuri şi pentru teren şi a unei reţele seismice de excepţie în Bucureşti cu senzori pe construcţii înalte, în câmp liber şi în foraje de adâncime (până la –150 m) in valoare de cca 3 mil. USD, (ii) acordarea a 26 de burse de studiu şi cercetare în Japonia pentru ingineri români, (iii) proiecte de consolidare cu soluţii inovative pentru clădiri înalte din Bucureşti, s.a.

4. Demolarea clădirilor din Bucureşti situate în zone zise „protejate” Din păcate pentru identitatea culturală, istorică, de arhitectură şi urbanistică a

Bucureştiului, se demonstrează în prezent, cu succes!, că cel mai important contributor la pierderea construcţiilor frumoase din zonele protejate ale Bucureştiului este acţiunea conştientă a unor ambiţii de arhitectură şi, mai presus, de acestea, a intereselor speculative imobiliare ale momentului.

Legislaţia în vigoare care prevede protecţia monumentelor istorice sub autoritatea Ministerului Culturii, Cultelor şi Patrimoniului Naţional şi protecţia clădirilor din „zone protejate” sub autoritatea Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei/Ministerul Infrastructurii şi Transporturilor şi a planurilor urbanistice administrate de administraţia locală conduce în final la o protecţie ce tinde spre zero pentru clădirile din zonele numai formal şi global denumite „protejate”.

Tabloul de astăzi al Bucureştiului cu (i) demolări rapide, peste noapte, ale clădirilor istorice nedegradate seismic, situate în centrul capitalei şi în zonele rezidenţiale elegante şi nepoluate al oraşului şi cu (ii) zgârie-nori care răsar în mod aleator şi dezordonat, deşi aprobaţi de direcţiile de specialitate ale autorităţilor locale şi centrale, pe întreaga suprafaţă a Capitalei, inclusiv în zona de protecţie a monumentelor istorice, amestecându-se cu clădiri de joasă înălţime şi creând probleme de circulaţie şi parcare irezolvabile (atât în prezent, cât şi în viitor), este alarmant şi prefigurează o distrugere a Bucureştiului care o va depăşi pe cea din perioada comunistă.

Democraţia este un sistem evident şi indiscutabil mai eficient decât dictatura şi este pe

cale de a-şi demonstra superioritatea şi în politica de demolare a construcţiilor din zonele capitalei declarate „protejate”, cuprinzând, în fapt, construcţii neprotejate de furia imobiliară.

În prezent Lista clădirilor expertizate tehnic şi încadrate în Clasa 1 de risc seismic de

la Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei cuprinde 392 poziţii/adrese ce pot fi grupate (în % din totalul clădirilor expertizate) după cum urmează:

(i) Clădiri înalte ≥ P + 9E sub 3% ≥ P + 7E 16%

(ii) Clădiri joase ≤ P + 4E 57% ≤ P + 1 E 17% Dintre cele 392 poziţii numai şase sunt din Clasa de importanţă 2, iar restul în Clasele

de importanţă 3 (311 clădiri) şi 4 (75 clădiri), reprezentând construcţii comune. Cele şase clădiri din Clasa 2 de importanţă sunt situate în centrul Capitalei pe străzile

Franceză (No 9), J.L. Calderon (No 2), J. Michelet (No 2 – 6), Calea Victoriei (No 33 – 35) şi Bd. Magheru (No 12 – 14 şi No 20).

25

Clădirile înalte (≥ P +9E) interbelice sunt situate tot în centrul capitalei pe Calea Victoriei (No 33–35, No 95 şi No 101 A şi B), Bulevardul N. Bălcescu (No 32 – 34), Bulevardul Gh. Magheru (No 12 – 14), str. I. Brezoianu (No 44) şi str. A. Beldiman (No 1), iar cele construite după 1945 sunt pe Şoseaua Ştefan cel Mare (No 33 şi No 32), str. Gării de Nord (No 6–8) şi Piaţa Romană (No 9).

Examinarea datelor prezentate pentru cădirile expertizate tehnic în Clasa 1 de risc seismic din Bucureşti – clădiri cu „Bulină roşie” (Fig 15) – permite şi următoarele două concluzii:

Fig. 15 – „Bulina roşie”

(i) Scopul iniţial ale programului de expertizare seismică a clădirilor din Bucureşti avariate de cutremurele vrâncene din 1940, 1977 şi 1990 a fost realizarea unei Liste de priorităţi de consolidare şi de punere în siguranţă a locatarilor din construcţiile cu probleme grave la structura de rezistenţă a imobilelor.

(ii) În ultimii ani lista s-a completat cu un număr foarte mare de construcţii joase, având câteva nivele, în general cu structura din zidărie portantă sau mixtă (zidărie şi beton) şi cu planşee uneori din lemn sau cu profile metalice şi bolţi de cărămidă.

Aceste construcţii pot fi eventual încadrate în aceeaşi clasă de vulnerabilitate seismică cu cele înalte – de tipul celor prăbuşite în 1977 – dar nu pot fi riguros considerate ca aparţinând aceleiaşi clase de risc seismic şi pentru simplu fapt că pe baza experienţei seismice din 1977 ele generează, în cazul unui cutremur major, similar cu cel din 1977, consecinţe umane, economice şi structurale complet diferite de cele ce au fost provocate de prăbuşirea construcţiilor multietajate înalte din beton armat, la 4 martie 1977.

(iii) Întrucât peste 50% din Lista de construcţii din Bucureşti încadrate în Clasa 1 de risc seismic sunt construcţii joase, sub P + 4E (17 % fiind construcţii P şi P + 1E) şi întrucât nicio construcţie nu aparţine clasei de importanţă 1 şi numai şase construcţii din cele 392 din Listă aparţin Clasei de importanţă 2, se poate simplu observa că sensul listei de priorităţi de consolidare seismică a fost deviat spre alte scopuri, neexplicit declarate. Practic, în prezent „bulina roşie” devine o „invitaţie” pentru desfiinţarea a numeroase clădiri introduse din Clasa 1 de risc seismic ce sunt situate în zonele din centrul capitalei sau în zonele rezidenţiale din nordul oraşului, ş.a. (unde 1 m2 de teren costă între 3.000 şi peste 6.000 Euro/m2!).

26

Aceste clădiri au structura de rezistenţă fragilă, din zidărie de cărămidă, uşor de demolat (practic într-o noapte), şi au devenit astfel extrem de „atractive” pentru speculaţiile imobiliare menite să creeze terenul liber pentru viitoarele investiţii în clădiri înalte având trei până la opt niveluri peste nivelul general al zonei/cartierului în care se vor implanta.

Raportul din septembrie 2008 privind Patrimoniul Construit şi Naţional al României

în Pericol, Măsuri prioritare de protecţie şi o ilustrare a stării de fapt, întocmit de Comisia Prezidenţială pentru Patrimoniul Construit, Siturile Istorice şi Naturale propune explicit şi foarte clar ca măsură urgentă: includerea temporară a zonelor construite protejate – în calitate de ansambluri sau situri, dar şi fiecare clădire din ansamblu, în categoria juridică de „monument istoric”, intrând, prin urmare, în aria de incidenţa a legislaţiei în vigoare privind monumentele istorice.

O asemenea măsură reprezintă în prezent singura posibilitate eficace de a bloca

„epidemia” de demolări în zonele centrale ale Bucureştiului devenite zone ţintă pentru acei dezvoltatori imobiliari care consideră că Istoria Românilor şi Istoria Arhitecturii trebuie studiate numai la timpul trecut!

În măsura în care legislaţia de azi privind construcţiile noi înalte din Paris poate şi ar

trebui să constituie un model pentru „zonele protejate” din Bucureşti trebuie arătat că în 8 iulie 2008, Conseil de Paris a validat construcţia turnurilor înalte (până la 150–200 m) numai la periferia capitalei Franţei şi a limitat la 50 m înălţimea construcţiilor în zonele centrale ale Parisului (anterior fusese limitată la 37 m).

Nu în ultimul rând trebuie subliniat că drept răspuns la intervenţiile vizibile de

desfiinţare a unor clădiri istorice semnificative pentru Bucureşti, INMI a iniţiat numeroase acţiuni de clasare de urgenţă a unor asemenea clădiri, de exemplu: Str. Visarion Nr. 8 (colţ cu B-dul. L. Catargiu); Piaţa Romană Nr. 7 (corp A, corpul B deja demolat); Str. Arh. I. Mincu Nr. 19, colţ cu Şos. Kiseleff („Colecţia Avachian”); Str. Vasile Lascăr Nr. 59 (în prezent în demolare); Str. D. Racoviţă Nr. 12 (Institutul de Geografie al Academiei); Dionisie Lupu Nr. 70-72; Str. Jules Michelet Nr. 8 şi altele.

Din păcate, prea puţine dosare au putut fi finalizate ca urmare şi a procedurilor şi a

„actorilor” implicaţi în acest proces, de exemplu (case salvate): Calea Dorobanţilor Nr. 16 (arh. Petre Antonescu); Str. M. Eminescu Nr. 27 şi Nr. 29.; Casa Nemiţescu (Str. Şcoalei)

Clădiri splendide ale Bucureştiului de altădată au fost pierdute pentru totdeauna, fie cu

avizul autorităţilor locale, (de exemplu imobilul din str. G. Clemenceau Nr. 8 – 10, Fig. 16 ), fie cu îngăduinţa Comisiei Naţionale a Monumentelor Istorice (imobilul din str. Visarion nr. 8, colţ cu Bulevardul L. Catargiu, Fig 17.

În ultimii ani nu se cunoaşte decât o singură cerere de clasare de urgenţă a unui imobil

privat din Bucureşti însoţită şi de propunerea de asociere la clasarea acelei clădirii a întregului agregat urban din care face parte şi care a cuprins câteva clădiri importante din punct de vedere arhitectural în zona M. Eminescu/Calea Dorobanţilor. Mulţumim şi pe această cale profesorului medic Ş. Ţovaru pentru acest demers.

Capitala are nevoie urgentă alături de sprijinul populaţiei, de o nouă strategie politică a

administraţiilor centrală şi locale pentru a conserva, repara şi dezvolta oraşul în beneficiul locuitorilor săi şi pentru confirmarea valorii şi identităţii sale culturale şi istorice de oraş european.

27

Fig. 16 – Str. G. Clemenceau nr. 8–10

Fig. 17 – Str. Visarion nr. 8

5. PUZ-urile pentru 12 zone protejate din Bucureşti Recent, prin H.C.G.M.B. nr. 34/19.02.2009 a fost aprobat P.U.Z. „Definirea regimului

tehnic al construcţiilor supuse autorizării în zonele construite protejate şi construcţiilor situate în zonele de protecţie ale monumentelor istorice în scopul protejării patrimoniului arhitectural şi urbanistic al municipiului Bucureşti”.

28

Hotărârea a fost avizată în prealabil de organismele centrale competente: – M.C.C.P.N.-D.C.C.N.M.B. – aviz nr. 1311/Z/15.12.2006 şi aviz nr.

822/Z/05.07.2007; – M.D.L.P.L. – aviz nr. 165/2007. Perioada de valabilitate a acestui document este de 10 ani. Conform Hotărârii s-a instituit pentru un număr în 12 zone construite protejate din

Bucureşti din totalul de 98 zone construite protejate reglementate prin P.U.Z. aprobat prin H.C.G.M.B. nr. 279/2000, un set de reglementari de urbanism vizând stabilirea intervenţiilor posibile la clădirile cuprinse in perimetrul acestor zone, prin gruparea acestora în următoarele patru clase:

– construcţii protejate ca monument istoric (clasate în LMI 2004, grupa A sau B, după caz (marcate cu roşu);

– construcţii cu grad mare de protecţie – conservare obligatorie (marcate cu roşu); – construcţii cu grad mediu de protecţie – intervenţie posibila (marcate cu galben); – clădiri fără grad de protecţie – desfiinţare posibilă (marcate cu gri); – clădiri inaccesibile (marcate cu maro). Documentaţia solicitând desfiinţarea unei construcţii aflate într-o zonă construită protejată

din Bucureşti se depune la D.C.C.P.C.N. a Municipiului Bucureşti de către proprietarul clădirii, iar avizul respectiv se elaborează la Direcţie, în baza Certificatului de urbanism emis de Primăria de sector, actele de proprietate, releveul construcţiilor propuse pentru desfiinţare, expertiza tehnica, după caz, studii/referate privind evaluarea istorica si de arhitectura a clădirii.

Decizia privind desfiinţarea construcţiilor se adopta: a) fie la nivelul de expertiza al specialiştilor atestaţi, funcţionari publici ai

D.C.C.P.C.N. M.B., în cazul în care concluziile studiilor/rapoartelor depuse sunt admise, fără obiecţii;

b) fie la nivelul de expertiza si consultare a Comisiei Zonale a Monumentelor Istorice, în cazul în care specialişti atestaţi ai D.C.C.P.C.N. M.B. considera necesar acest demers.

Întrucât numărul construcţiilor fără grad de protecţie este neaşteptat de mare – cca. 1/3 din totalul clădirilor cuprinse în perimetrul celor 12 „zone protejate” – prin H.C.G.M.B. 34/2009 nu s-a realizat o acţiune efectivă de protecţie, ci – contrar aşteptărilor – hotărârea încurajează desfiinţarea a cca 1/3 din fondul construit al celor 12 zone protejate din Bucureşti.

Ca un studiu de caz al consecinţelor noii legislaţii asupra patrimoniului construit din zonele denumite protejate am ales: Zona protejată 73: Parcelarea Domenii – o zonă extrem de ordonată, modernă (interbelică), curată din p.d.v. urban, neavariată seismic şi situată privilegiat în vecinătatea Arcului de Triumf, Fig. 18.

Fig. 18 – Zona protejată 73: Parcelarea Domenii

29

Fig. 19 – Clase de protecţie a clădirilor din Zona protejată 73: parcelarea Domenii O examinare a zonei protejate Domenii indică un total de 729 corpuri de clădiri din

care un număr de 574 sunt clădiri principale, la stradă şi : 8,9% – Clădiri cu grad ridicat de protecţie şi conservare obligatorie (din care 2,33%

sunt monumente istorice, clasa B); 24,1% – Clădiri cu grad mediu de protecţie şi intervenţii posibile; 41,2% – Clădiri fără grad de protecţie – practic demolabile; 23,8% – Clădiri inaccesibile

100 % 729 clădiri Clădirea de la Nr. 63 (pe strada Alexandru Constantinescu) a fost listată Monument istoric

în LMI 2004, declasată apoi în toamna aceluiaşi an, 2004, şi demolată în iulie 2009, Fig. 20. Extras din Monitorul Oficial al României nr.646/bis, Vol. I, pag. 501

Fig. 20 – „Clădirea” de la Nr. 63 pe

strada Alexandru Constantinescu (fost monument istoric)

Zona protejată 73: Parcelarea Domenii

total rosu galben gri maro729 65 185 324 155

8,92% 25,38% 44,44% 21,26%

Clădiri cu grad mare de protecţie Clădiri cu grad mediu de protecţie Clădiri fără grad de protecţie Construcţii inaccesibile

rosu galben gri maro total clădiriBd Marasti 3 9 7 4 23Strada Sandu Aldea 27 27 69 14 137Strada Zorileanu Mircea 8 41 64 37 150Strada Marasescu Ion 0 0 19 0 19Strada Petre Cretu 9 24 43 26 102Strada Alexandru Constantinescu 14 30 29 37 110Strada Stalpeanu Ghe. 0 6 31 1 38Strada Drossu Nicolae 4 14 13 13 44Strada Sanatescu Stefan 0 34 49 23 106

Clădiri cu diferite grade de protecţie (toate clădirile)

8,92%

25,38%

44,44%

21,26%

Clădiri cu grad mare de protecţie Clădiri cu grad mediu de protecţie Clădiri fără grad de protecţie Construcţii inaccesibile

30

Clădirea aflată pe strada Aviator Sănătescu nr. 37, are certificat de urbanism de

desfiinţare emis de Primăria Sector 1 în iunie 2009 (informaţie de la DCCPCN), iar avizul de demolare a DCCPCN a fost eliberat în 25 august 2009.

Lucrările de desfiinţare sunt în curs, Fig. 21, deşi 28 de familii de pe stradă au cerut Primăriei Sectorului 1 stoparea acestei acţiuni, încă în urmă cu peste 1 an!, Fig. 22.

Fig. 21 – Clădirea de pe Str. Aviator Sănătescu, nr. 37 (oct. 2009)

Fig. 22 – Cererea proprietarilor din imobile din str. Av. Sănătescu

Nr. crt. Cod LMI 2004 Denumire Adresă Datare 760

B-II-m-B-18481 Vila Sava Goiu Str. Constantinescu Al, nr. 63 prima jum. sec. XX

31

În ultimii 2 ani, în aceeaşi parcelare „Domenii”, pe str. A. Constantinescu s-au demolat sau sunt în curs de demolare 12 clădiri de înălţime redusă P + 1, din zidărie portantă pentru a face loc altora, având un procent practic dublu de ocupare a terenului şi având un număr de 2–3 ori mai mare de nivele decât cel al clădirilor din cartier.

Imobilul din Piaţa Romană Nr. 7, situat în centrul capitalei, în vecinătatea clădirii ASE, reprezintă - încă - una dintre puţinele clădiri de referinţă ale vechiului Bucureşti.

Această clădire a devenit în ultimele 2–3 luni al doilea caz „Visarion nr. 8” la numai 150 m de acesta. Clădirea este în prezent într-un proces de degradare progresivă şi accelerată prin metodele deja bine cunoscute: uşa de intrare larg deschisă zi şi noapte, scările intrării devastate, geamurile larg deschise şi sparte, tâmplăria în curs de distrugere etc.

Cererea de clasare ca monument istoric a acestei clădirii redactată de Institutul Naţional al Monumentelor Istorice şi trimisă atât Direcţiei pentru Cultură, Culte şi Patrimoniu Cultural Naţional a Municipiului Bucureşti, cât şi Ministerului Culturii, Cultelor şi Patrimoniului Naţional, Direcţia Generală a Patrimoniului Cultural Naţional în mai 2008 nu a fost finalizată conform solicitării.

Fig. 23 – Piaţa Romană nr. 7

32

Fig. 24 – Splendida clădire din Str. Primăverii Nr. 15, expusă autodegradării

Un alt exemplu semnificativ de clădire din zone protejate în curs de degradare

spre demolare este splendida vilă din str. Primăveri nr. 15, la 50 m de Piaţa Charles de Gaule, Fig. 24.

O analiză globală a situaţiei clădirilor din cele 12 zone protejate (din totalul de 98) din

Bucureşti este indicată în Fig. 25 şi sugerează gravitatea situaţiei fondului construit din centrul capitalei.

Clădiri cu diferite grade de protecţie (toate clădirle)

Clădiri cu diferite grade de protecţie (clădiri principale)

Total rosu galben gri maro Total rosu galben gri 4285 1200 965 1495 625 3660 1200 965 1495 28,00% 22,52% 34,89% 14,59% 32,79% 26,37% 40,85%

Fig. 25 – Cele 12 Zone protejate în Bucureşti conform HCGMB nr. 34/19.02.2009

33

Cele 12 Zone protejate sunt următoarele: Tabelul 4 – Cele 12 Zone protejate conform HCGMB nr. 34/19.02.2009

Nr. crt Zona protejată Nr. total de

clădiri

Clădiri cu grad mare de

protecţie

Clădiri fără grad de protecţie.

Desfiinţare posibilă 1 73: Parcelarea Domenii 729 65 324 2 Strada Alexandru Constantinescu 110 14 29 3 02: Calea Griviţei 288 115 152 4 12: Lascăr Catargiu 102 70 12 5 40: „Icoanei” 157 28 67 6 53: Parcelarea Mormand 147 43 38 7 4: Bulevardul Magheru 115 78 7 8 46: Parcelarea Vatra Luminoasă 1.728 518 684 9 48: Parcelarea Filipescu 109 52 33 10 49: Parcelarea Bonaparte 328 127 37 11 56: Parcelarea UCB 83 0 0 12 94: Căderea Bastiliei 389 90 112 Total 4.285 1.200 1.495

Dezvoltarea urbană a zonelor istorice şi protejate ale Bucureştiului în Uniunea

Europeană nu se poate realiza prin mansardare, demolare şi implantare de zgârie-nori în centrul istoric al oraşului.

Capitala are nevoie urgentă alături de sprijinul populaţiei, de o nouă strategie politică a administraţiilor centrală şi locale pentru a conserva, repara şi dezvolta oraşul în beneficiul locuitorilor săi şi pentru confirmarea valorii şi identităţii sale culturale şi istorice de oraş european.

34

REDUCEREA POTENŢIALELOR DE DEZASTRU ÎN CAZ DE CUTREMUR ÎN ROMÂNIA ÎN CONTEXTUL CERINŢELOR UNIUNII

EUROPENE ŞI PLATFORMEI ONU-ISDR

Prof. univ. dr. ing. Emil-Sever Georgescu Director Ştiinţific INCERC,

Director ECBR – Centrul European pentru Reabilitarea Clădirilor, – Acordul EUR-OPA Hazarduri Majore,

Şef Laborator Evaluarea Riscului Seismic şi Acţiuni în Construcţii, INCERC Bucureşti

România după accesul în Uniunea Europeană: puncte tari şi puncte slabe în pregătirea pentru a face faţă unor situaţii de urgenţă

România a intrat în Uniunea Europeană în 2007, aducând cu sine, pe lângă certitudini

şi iluzii, un teritoriu dens construit şi locuit, expus la numeroase hazarduri naturale şi riscuri asociate. În privinţa managementului situaţiilor de urgenţă, care sunt prin tradiţie o componentă tipică de protecţie civilă, aşteptările publice sunt de natura unei mai bune gestiuni cu ajutorul UE şi/sau al ONU şi NATO. De aceea este de interes o privire critică asupra a ceea ce s-a realizat până acum, ca şi asupra cerinţelor şi perspectivelor care ar depinde de politicile şi resursele UE.

În mod special poate fi de interes situaţia pregătirii pentru un posibil cutremur, mai

ales în condiţiile proiectului de lege privind asigurările obligatorii pentru cutremure, inundaţii şi alunecări de teren, ca şi al valorilor pierderilor probabile rezultate din studiul finanţat de Banca Mondială.

În România, după o perioadă de căutări, începând cu anul 1994 a fost aplicată

Ordonanţa Guvernului nr. 47 privind apărarea împotriva dezastrelor, adoptată ulterior ca lege. Punctul slab al aplicării OG nr. 47 a fost diviziunea între responsabilitatea dată Prefecturilor şi resursele disponibile teoretic numai la Consiliile locale, în fapt insuficiente. În anul 1994 s-a adoptat şi Ordonanţa nr. 20 privind reducerea riscului seismic al construcţiilor existente. În cursul anului 2004 sistemul de apărare şi intervenţie la dezastre a fost complet restructurat, introducându-se prin Ordonanţa de Urgenţă a Guvernului nr. 21/2004 un sistem coerent de management al situaţiilor de urgenţă sub coordonarea MAI – Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă – IGSU, care acţionează în numele guvernului.

Sistemul românesc de protecţie şi intervenţie la dezastre se caracterizează prin: − noile ordonanţe care au introdus IGSU au pornit, cel puţin conform notei de

fundamentare de la Parlament, de la riscurile generate de terorism şi alte aspecte militare; totuşi, ca tipuri de risc, OUG 21/2004 introduce la litera j) - incendii, cutremure, inundaţii, accidente, explozii, avarii, alunecări sau prăbuşiri de teren, îmbolnăviri în masă, prăbuşiri ale unor construcţii, instalaţii ori amenajări, eşuarea sau scufundarea unor nave, căderi de obiecte din atmosferă ori din cosmos, tornade, avalanşe, eşecul serviciilor de utilităţi publice şi alte calamităţi naturale, sinistre grave sau evenimente publice de amploare determinate ori favorizate de factori de risc specifici;

35

− în 3 ani s-a realizat o puternică restructurare a sistemului existent, cu solicitarea şi parţial alocarea de resurse şi formarea unor noi echipe, profesioniste, dar dotarea nu este finalizată în raport cu riscurile evaluate; dacă la nivel urban sau judeţean au existat entităţi care au putut fi unite, la nivel de mic oraş sau comună nu exista aproape nimic;

− deşi IGSU are servicii civile combinate cu cadre militare profesioniste, dedicate comunităţii locale, eficienţa lor depinde încă de deciziile şi resursele atribuite de autorităţile locale, care în privinţa reprezentanţilor aleşi (primari, consilieri) şi în privinţa celor numiţi (prefecţi) nu au resurse şi nici experienţă proprie, de aceea acestea apelează practic la autorităţile centrale chiar pentru evenimente care nu par dezastre zonale;

− sub sintagma „situaţii de urgenţă”, care prin denumire pare puternic orientată către perioada de impact imediat al unui factor de risc; pentru comparaţie, deşi în SUA, FEMA are o denumire similară, a probat că se preocupă mult de prevenire; sistemul european păstrează termenul de „protecţie civilă” în timp ce SUA utilizează şi această instituţie sau termen pe lângă sistemul FEMA.

În ţara noastră în anul 2007 a fost aprobată prin Ordin al Ministrului Dezvoltării, Lucrărilor Publice şi Locuinţelor şi publicată în Monitorul Oficial al României şi în Buletinul Construcţiilor „Metodologia privind investigarea de urgenţă a siguranţei post-seism a clădirilor şi stabilirea soluţiilor cadru de intervenţie”, elaborată de INCERC Bucureşti, UTCB şi CNRRS.

Programul naţional de educare antiseismică a populaţiei, coordonat de MLPAT

(ulterior MLPTL/MDLPL), începând cu 1990, a urmărit prevenirea, evitarea şi reducerea efectelor cu caracter de dezastru în rândul populaţiei şi în sistemul social-economic, prin:

− programe de educare generală a populaţiei; − programe de educaţie specifică a unor categorii socio-profesionale şi de vârstă ale

populaţiei.

În perioada 1990–2003 s-au elaborat sub egida MDRL (MLPAT, MLPTL, MDLPL), prin colaborarea INCERC, IPCT şi PRODOMUS S.A o serie de studii si materiale:

− afişe, broşuri, pliante cu reguli de bază de protecţie în caz de cutremur; − ghiduri practice şi filme documentare video pentru pregătirea populaţiei în vederea

protecţiei antiseismice pe categorii specifice.

În 2005–2006, prin parteneriatul MTCT (MDRL)–MEdC, MAI au fost elaborate materiale de tip text ilustrat, asociate cu postere, care vor constitui un manual non-formal care va transmite cunoştinţe corecte, cu respectarea terminologiei de specialitate în domeniul ingineriei seismice, corelată cu terminologia specifică din ştiinţele pedagogice şi cu elemente care fac legătura cu cunoştinţele predate la alte obiecte de studiu. (dir. proiect E.S. Georgescu – INCERC).

• Fascicula pentru elevii din învăţământul primar; • Fascicula pentru elevii din învăţământul gimnazial; • Fascicula pentru elevii de liceu.

Puncte tari: − legislaţia şi structurile instituţionale au fost recent reorganizate, în principal prin

sistemul naţional al situaţiilor de urgenţă, comitetele ministeriale MDRL (MDLPL), MAI-IGSU şi prefecturi;

− deşi nu au fost întotdeauna adoptate ca documente oficiale, MDRL (MDLPL, MLPAT, MLPTL) a utilizat materiale cu rol de strategie elaborate de INCERC

36

pentru a fundamenta legile promovate sau reglementările proprii; cele mai cunoscute sunt cele privind reducerea riscului seismic al construcţiilor existente, proiectarea seismică şi structurală armonizată cu Eurocodurile, considerarea hazardurilor şi riscurilor în amenajarea teritoriului naţional (de ex. aplicarea PATN-Secţiunea V zone de risc natural), protecţia aşezărilor urbane la cutremur şi elaborarea de materiale de educaţie antiseismică.

− aspectele tehnice sunt în linii mari reglementate, există normative, coduri şi metodologii;

− o parte dintre aceste elemente de strategie au intrat şi în strategia de guvernare, fiind postate şi ca strategii pe aspecte specifice în site-ul MDLPL.

− deşi numărul consolidărilor este încă redus, argumentarea legală a OG nr. 20/1994 a depăşit sursele blocajului şi aplică doctrina interesului şi pericolului public, o mare parte din aşteptări depind de acum de autorităţile locale;

− au fost elaborate unele materiale de educare a populaţiei. Puncte slabe − deşi au fost notificaţi toţi proprietarii, comunicarea cu cetăţenii din clădirile din

clasa I de risc este indirectă, predominant administrativă, nu sunt difuzate suficiente materiale, iar unele nu sunt pe înţelesul cetăţenilor;

− considerăm că proprietarii de apartamente trebuie convinşi cu argumente combinate, afective şi coercitive (interesul şi pericolul public) de necesitatea consolidărilor cât mai rapide;

− deşi MDRL a difuzat materiale cu rol informativ-educativ, cetăţenii sunt vulnerabili la informaţii false şi zvonuri vehiculate de unele segmente din mass-media;

− sunt necesare noi materiale şi forme pentru educaţia antiseismică şi convingerea populaţiei ca să întreprindă mai mult pentru reducerea riscului seismic.

Strategia ONU privind dezastrele În perioada 1990–1999, comunitatea internaţională şi-a propus un set de acţiuni

energice concertate, coordonate de ONU în cadrul Deceniului Internaţional pentru Reducerea Dezastrelor Naturale (IDNDR-ONU). Exigenţele internaţionale în domeniu au fost reprezentate de STRATEGIA ŞI PLANUL DE ACŢIUNE DE LA YOKOHAMA PENTRU O LUME MAI SIGURĂ. Activităţile de instituţionalizare a continuării IDNDR in secolul XXI au primit cel mai înalt sprijin din partea structurilor de conducere ONU, fiind adoptate documente corespunzatoare. Principiile au fost incluse în MANDATUL DE LA GENEVA PRIVIND REDUCEREA DEZASTRELOR - Strategia pentru o lume mai sigură în secolul XXI: reducerea riscului şi efectelor dezastrelor şi HOTĂRÂREA CONSILIULUI ECONOMIC ŞI SOCIAL AL ONU (1999).

Pe baza documentelor şi preocupărilor instituţionalizate în perioada 1990-1999, ONU a trecut la adoptarea Strategiei Internaţionale de Reducere a Dezastrelor – ISDR, cu scopul general de a permite tuturor societăţilor să devină rezistente la efectele hazardurilor naturale şi a dezastrelor tehnologice şi de mediu, pentru a reduce pierderile de vieţi, economice şi sociale.

A fost creată Forţa specială inter-agenţii pentru reducerea dezastrelor – IATF/DR şi

Secretariatul inter-agenţii al ISDR (UN/ISDR). Cele două organisme au roluri specifice: − IATF/DR este organismul principal pentru dezvoltarea politicilor de reducere a

dezastrelor, condusa de un subsecretar general ONU pentru probleme umanitare

37

(ONU-OCHA) şi este formată din 25 organizaţii ONU, internaţionale, regionale, şi ale societăţii civile;

− UN/ISDR este punctul focal al sistemului ONU care promovează legături şi acţiuni sinergice, coordonează şi sprijină integrarea politicilor propuse, este centru de informare, organizator de campanii şi publicaţii.

Din păcate, pe durata IDNDR România nu a reuşit să organizeze şi să raporteze la

ONU – OCHA un punct focal pentru coordonarea şi raportarea activităţilor proprii, deşi astfel de activităţi au fost numeroase, iar ziua IDNDR a fost anual marcată prin manifestări specifice, de exemplu în cadrul MLPAT-INCERC.

Conferinţa Mondială privind Reducerea Dezastrelor, Kobe, 18-22 ianuarie 2005, a fost decisă prin Rezoluţia Adunării Generale ONU A/RES/58/214 şi a constituit un punct de analiză şi de revizuire a acţiunilor concertate, coordonate de ONU. Au prezentat rapoarte naţionale extinse 113 ţări, inclusiv România, cu privire la 5 domenii:

− angajamentele politice şi aspecte instituţionale; − identificarea riscurilor; − managementul cunoştinţelor; − aplicaţii şi instrumente privind managementul riscului; − pregătirea anticipată şi planificarea pentru situaţii de urgenţă.

Ca urmare a prezentărilor şi dezbaterilor din cadrul Conferinţei: − a fost revizuită Strategia de acţiune de la Yokohama şi planul de acţiune pentru o

lume mai sigură, ca document director al politicilor globale corelate de apărare împotriva dezastrelor şi dezvoltare durabilă ale statelor membre ONU;

− a fost adoptat Planul cadru de acţiune Hyogo - programul de reducere a riscului dezastrelor pe perioada 2005-2015;

− a fost lansat Deceniul Internaţional al Educaţiei pentru Dezvoltare Durabilă, 2005 – 2014 – prin Alianţa Globală pentru Reducerea Dezastrelor în colaborare cu UNESCO, ISDR;

− a fost adoptat Documentul Final: „Realizarea unei rezistenţe a ţărilor şi comunităţilor la dezastre”;

− s-a adoptat Declaraţia Comună a Sesiunii Speciale a Conferinţei, cu privire la dezastrul produs de seismul şi valul tsunami din Oceanul Indian din decembrie 2004.

Platforma Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor (IPRED) Între 2007 şi 2009 s-au organizat sesiuni ale Platformei Globale pentru Reducerea

Riscului Dezastrelor. Japonia are un rol important de iniţiator şi coordonator. S-au luat următoarele decizii:

− constituirea unei baze de date internaţionale referitoare la sistemele de control al clădirilor, coduri de proiectare seismică, situaţii ale clădirilor existente etc.;

− instituirea unui sistem pentru investigaţii pe teren în urma unui seism; − instituirea bazei de date despre materiale educaţionale pentru dobândirea

cunoştinţelor prin intermediul Internetului etc. cu privire la reducerea dezastrelor produse de seisme asupra clădirilor şi locuinţelor;

− promovarea cercetării internaţionale în comun; − specializarea prin intermediul IISEE; − instaurarea site-urilor web portale pentru membrii IPRED; − publicarea „Seriei de Cursuri UNESCO-IISEE”;

38

− participări sau contribuţii la evenimentele internaţionale/regionale referitoare la seismologie sau la ingineria seismică.

Este foarte importantă declaraţia Preşedintelui” ceh al Uniunii Europene din 16-19

iunie 2009 de la Geneva, cu prilejul celei de a II-a Sesiuni a Platformei Globale pentru Reducerea Riscului Dezastrelor, cu privire la noua strategie UE de reducere a riscului dezastrelor şi îmbunătăţire a pregătirii anticipate în ţările membre şi finanţare prin Comisia Europeană a programelor necesare; se consideră ca acest proces reprezintă o parte integrantă a strategiei UE de dezvoltare.

În 2009 I.G.S.U. a reluat iniţiativa participării României la ISDR, prin redactarea proiectului de hotărâre a Guvernului privind Platforma Naţională de Reducere a Riscului Dezastrelor.

Uniunea Europeană şi mecanismul protecţiei civile Uniunea Europeană/Comisia Europeană, ca partener ONU, aplică principiile ISDR.

Chiar înainte de intrarea în Uniunea Europeană şi în NATO, România a participat la multe acţiuni comune cu ONU, cu ţările europene membre şi nemembre UE, ca şi cu ţări membre NATO. Trebuie remarcat că, deşi fiecare ţară membră a UE are un program pentru protecţia civilă, încă din 1996 Comisia a adoptat un veritabil „plan de bătaie” pentru a garanta o protecţie mai mare cetăţenilor Uniunii. Statele membre au fost chemate să actualizeze informaţiile privind sistemele de comunicaţii, să dezvolte o cooperare internaţională (în particular cu Japonia) şi să implementeze sistematic eurocodurile şi sistemul de standarde pentru industria construcţiilor.

În anul 2000 miniştrii de externe UE au decis să stabilească un comitet de

management al crizelor civile care să ajute UE să coordoneze resursele nemilitare şi lucrătorii, în Europa şi în afara ei. Deşi s-a pornit de la necesităţi militar-umanitare, cutremurele din Turcia şi Grecia din 1999 au subliniat şi necesitatea includerii explicite a hazardurilor naturale între factorii de risc importanţi pentru Europa. La 23 octombrie 2001, pe baza Propunerii Comisiei, Consiliul a adoptat o decizie care a stabilit un mecanism comunitar de uşurare a îmbunătăţirii cooperării în intervenţiile de asistenţă din protecţia civilă. Mecanismul acoperă intervenţiile în dezastrele naturale, tehnologice şi de mediu, în interiorul şi exteriorul Uniunii Europene.

Mecanismul permite asistenţă concretă şi promptă a echipelor de intervenţie ale

statelor membre UE când resursele unei ţări nu sunt suficiente pentru a face faţă efectelor dezastrelor. Un obiectiv suplimentar al noii scheme era de a îmbunătăţi intervenţia în cazul dezastrelor din Europa printr-o coordonare mai bună a mijloacelor şi îmbunătăţirea comunicării şi a capacităţii de educare.

Mecanismul Protecţiei Civile constă în următoarele patru elemente-cheie: − preidentificarea resurselor de intervenţie pentru identificarea în avans a echipelor

de intervenţie disponibile în cadrul serviciilor de protecţie civilă ale statelor membre într-un interval de timp scurt (2-24 ore după producerea evenimentului) şi care ar putea să fie mobilizate (componenţa lor variază în funcţie de tipul stării de urgenţă şi necesităţile particulare);

− programe de educare de îmbunătăţire a capacităţii de răspuns pentru ca echipele să poată lucra în comun şi să promoveze complementaritatea optimă între ele, prin exerciţii comune şi oportunităţi pentru membrii echipei de a fi introduşi pentru perioade scurte în echipele din celelalte state membre;

39

− evaluarea şi coordonarea echipelor, pentru a face posibilă mobilizarea unei echipe de evaluare imediată şi de coordonare care să poată fi trimisă imediat la locul evenimentului şi să facă posibilă identificarea rapidă a resurselor care sunt corespunzătoare pentru a face faţă situaţiei, să facă legătura cu autorităţile competente ale ţării care necesită asistenţă;

− stabilirea unui sistem comun de comunicare în caz de urgenţă pentru dezvoltarea unui sistem comun operaţional între Protecţia Civilă a statelor membre şi serviciile Comisiei Europene.

Prevenţia este componenta de bază a acestui nou sistem şi se bazează pe scenarii de

efecte posibile în viitor din factori de risc specifici unei zone sau ţări şi exerciţii comune mai multor ţări.

În prezent, Protecţia Civilă Europeană este parte a Direcţiei Mediu, iar hazardurile

naturale nu sunt menţionate întotdeauna explicit în relaţia lor cu construcţiile şi populaţia. Cu toate acestea, documentele de politică ale UE în materia protecţiei civile se referă direct la dezastre din cauze naturale şi antropice, iar reacţia UE în raport cu dezastrele seismice din întreaga lume se face prin această componentă.

Strategia integrată europeană privind prevenirea, pregătirea şi

răspunsul la dezastrele naturale, antropice sau alte riscuri După inundaţiile care au lovit Europa în august 2002 s-a decis crearea unui nou

instrument european pentru ajutorarea în cazuri de urgenţă a statelor membre şi statelor candidate, în cazul unui dezastru major, Fondul de Solidaritate al Uniunii Europene, ca şi un acord inter-instituţional între Parlamentul European, Consiliu şi Comisie, fiind adoptate instrumentele legale şi bugetare în noiembrie 2002. Banii din fondul de ajutorare pot fi acordaţi la cererea ţărilor afectate, ca un grant de ajutorare global, pe bazele unui acord tripărtit între Comisia Europeană, ţară şi regiunile afectate.

Studii şi decizii ale instituţiilor UE privind reducerea riscului seismic În cadrul IDNDR a fost aprobat, în 1992 pentru o perioadă de 5 ani, ca proiect

internaţional aplicativ, Programul Global de Evaluare a Hazardului Seismic (GSHAP) care include multe din strategiile şi priorităţile IDNDR. Comisia Seismologică Europeană a pornit de la datele GSHAP privind regiunea Euro-Mediteraneană (1999), utilizând şi dezvoltările din Programul Internaţional de Corelaţie Geologică – Proiectul 382 SESAME (2000) pentru primul model integrat al surselor seismice şi cartarea omogenă a hazardului seismic în regiunea Euro-Mediteraneană, pe baza unor metode de calcul şi legi de atenuare omogene.

Ca realizări semnificative la nivel UE în inginerie sunt Standardele Europene

SREN şi EUROCODURILE pentru structuri din diferite materiale (zidărie, oţel etc.), pentru geotehnică etc., şi în special Codul european pentru proiectarea antiseismică în zone seismice, Eurocode 8 - EC8 (1998, perfecţionat până în ultimii ani). Acest set de standarde înglobează şi armonizează experienţa ţărilor europene, permiţând fiecărei ţări să selecteze principalii factori pentru proiectare, în corelaţie cu condiţiile locale şi nivelul riscului. Odată cu intrarea în UE, România introduce aceste documente şi poate elabora şi o anexă naţională, cu particularităţi impuse de mediul local.

40

Oficiul de Asistenţă Umanitară al Comunităţii Europene (ECHO) (înfiinţat în 1992, ca răspuns la perioada de după încetarea războiului rece, cu peste 170 de parteneri) a acordat asistenţă în mai mult de 85 de ţări. Banca Europeană de Investiţii (EIB) acordă de asemenea împrumuturi pentru infrastructură, investiţii în sectorul privat, dotări, reabilitare şi reconstrucţie după cutremure. Există Proiecte ale Uniunii Europene privind pregătirea pentru reducerea efectelor dezastrelor în afara Europei.

Începând cu anul 2000 au fost organizate dezbateri, iar Asociaţia Europeană de

Inginerie Seismică – EAEE a conlucrat cu parlamentari europeni, cu Comisia Europeană şi asociaţiile din unele ţări spre a se elabora politici coerente de reducere a riscului seismic. În prezent există un astfel de document, ca rezultat al unui seminar de la Lisabona, la 31 octombrie 2005.

Ideile directoare ale studiului EAEE sunt: − este evidentă şi cunoscută amploarea zonelor seismice în Europa, ca şi efectele de

dezastru precedente, ca urmare a studiilor probabilistice şi hărţilor de zonare GSHAP şi SESAME, dar politicile UE nu reflectau în întregime aceste cunoştinţe;

− s-a constatat că fiecare stat din UE posedă entităţi care, sub diverse denumiri, se ocupă de hazardurile naturale, de ex. ministerele responsabile de managementul teritoriului şi de urbanism, institutele de cercetare care se ocupă, în principal, cu unul dintre diversele hazarduri naturale, cutremurele în cazul de faţă, ca institute dedicate numai cercetării sau laboratoare ale unor universităţi. Cu toate acestea, în majoritatea statelor nu există o succesiune organizată de preluare a responsabilităţii care să se ocupe de toate componentele riscului seismic.

− căile de acţiune sunt aplicarea codurilor inginereşti, evaluarea şi consolidarea clădirilor existente, asigurarea calităţii clădirilor noi, a industriilor-cheie şi a reţelelor vitale, reabilitarea şi conservarea monumentelor etc.;

− rolul protecţiei civile este important în salvarea de vieţi şi revenirea la normal, în special după evenimente, dar poate fi la fel de important şi indispensabil în educarea populaţiei, spre a reduce la minimum rănirile în clădirile care nu se avariază;

− multe dezastre seismice au o dimensiune naţională, dar şi transfrontalieră, cutremurele din Vrancea fiind de acest tip; în acest sens, fiind necesară aplicarea Eurocodurilor, dar şi a fondurilor de solidaritate; este însă de reţinut că pentru politicile de coeziune şi dezvoltare durabilă nu sunt suficiente doar fondurile de urgenţă;

− s-a apreciat că UE a rămas în urma SUA-California, Noii Zeelande şi Japoniei în privinţa politicilor de reducere a riscului seismic; dacă nu se va înţelege acest lucru, dezvoltarea Europei poate fi puternic afectată de seismele viitoare.

Ca urmare, s-a propus emiterea de directive şi recomandări către statele membre, o

defalcare a fondurilor UE pentru reducerea riscului seismic pe acţiuni specifice şi urmărirea acestor programe, făcând parte dintr-o strategie UE cu programe coordonate la toate nivelurile, finanţate de UE, local, naţional şi la nivelul uniunii. Grupul de lucru a detaliat toate măsurile tehnice necesare. Ca element al temei principale de reducere a dezastrelor, s-a considerat că este esenţială adresarea cel puţin a următoarelor subiecte:

• o bază de date seismologică fundamentală îmbunătăţită şi reţele instrumentale (regionale şi locale pentru clădiri specifice) pentru monitorizarea seismelor;

• o zonare îmbunătăţită a hazardurilor; • evaluarea vulnerabilităţii clădirilor, reţelelor vitale, infrastructurilor etc.;

protejarea clădirilor şi a centrelor istorice; • standarde comune de protejare a clădirilor publice existente, autostrăzilor şi a

altor infrastructuri;

41

• metode îmbunătăţite de intervenţie pentru a creşte rezistenţa seismică; • proiectarea mai adecvată a structurilor şi a fundaţiilor; • înţelegerea comportamentului uman în cazul unui cutremur şi răspunsul public

la risc; • rezistenţa comunităţilor şi capacitatea lor de răspuns.

Proiectul european STEP este coordonat de Italia, având colaborarea Portugaliei şi a

Germaniei şi are ca obiectiv stabilirea unor strategii şi mecanisme comune în domeniul evaluării post seism a avariilor, necesare pentru elaborarea unei metodologii armonizate privind investigarea de urgenţă post-seism a clădirilor şi stabilirea soluţiilor cadru de intervenţie, ţinându-se cont de prevederile naţionale în acest sens. Proiectul are în vedere posibilitatea de cooperare internaţională în cazul în care după cutremure distructive ar fi nevoie de experţi care să fie solicitaţi din alte ţări membre UE. S-a apreciat că un astfel de proiect este unic în domeniu, deoarece, de obicei cooperarea de protecţie civilă se referă numai la ajutoare umanitare şi la echipe de căutare-salvare şi medicale.

Rezoluţiile formulate de Parlamentul European în 2007 şi 2008 cu privire la

impactul regional al cutremurelor, respectiv cu privire la creşterea capacităţii de a face faţă dezastrelor, solicită ţărilor membre UE, cu referire directă şi la România, politici specifice şi măsuri de pregătire pentru cutremur.

Parlamentul European, având în vedere Comunicatul Comisiei de îmbunătăţire a Mecanismului de Protecţie Civilă a Comunităţii şi alte decizii conexe, a luat act de faptul că o mare parte a statelor membre ale Uniunii Europene este supusă riscului seismic, cele mai active arii din punct de vedere seismic fiind Italia, Grecia, România, Bulgaria, Cipru şi Slovenia, deşi alte state membre precum Germania, Austria, Republica Cehă, Franţa, Spania, Portugalia şi Malta sunt de asemenea supuse unui risc seismic destul de ridicat.

Cu toate acestea, între anii 2002 şi 2007, deşi cutremurele au ocupat cel de-al patrulea loc în topul celor mai frecvente dezastre din statele membre şi din cele candidate, acestea sunt tratate la nivel european pe plan secundar prin comparaţie cu alte fenomene naturale cărora li se acordă o abordare mai structurată, regiunile europene fiind lipsite de asistenţă din partea UE ca urmare a acestui fapt, iar Fondul de Solidaritate al Uniunii Europene a fost acordat doar o singură dată pentru a se confrunta cu efectele unui cutremur.

În acest context s-a solicitat CE să treacă la acţiuni de prevenire, răspuns, remedierea avariilor, finaţare şi coordonare, iar în mod specific se solicită Consiliului şi Comisiei Parlamentului European să acorde importanţa corespunzătoare cutremurelor în finalizarea şi implementarea cadrului legislativ revizuit pentru protecţia civilă.

Se cere statelor membre să includă problema cutremurelor în strategiile naţionale şi regionale pentru dezvoltare durabilă şi să stabilească platforme naţionale pentru a discuta managementul riscului seismic şi protecţia civilă bazată pe o analiză corespunzătoare de vulnerabilitate, incluzând diverse instituţii şi partenerii relevanţi în societatea civilă.

Subliniază necesitatea unor campanii de informare a publicului, cu accent pe măsurile de prevenire şi de pregătire, în scopuri educaţionale, incluzând cursuri universitare, mastere, doctorate, programe în discipline relevante precum ingineria şi în scopul de a antrena profesiile corelate din întreaga UE.

Parlamentul solicită statelor membre să grăbească programele de cercetare pentru a putea preveni avariile, a face faţă situaţiilor de criză şi a minimiza impactul dezastrelor în conjuncţie cu acţiunile dezvoltate în cadrul celui de-al VII-lea Program Cadru de Cercetare şi Dezvoltare Tehnologică şi solicită Comisiei să ajute la formularea unei agende europene speciale de cercetare a cutremurelor.

Se are în vedere ca statele membre şi Comisia Parlamentului European să încurajeze stabilirea unor centre de excelenţă în inovarea ştiinţifică, tehnologică şi arhitecturală, vizând atât asigurarea siguranţei publice, cât şi posibilitatea dezvoltării durabile, prin cooperare inter-regională şi prin reţeaua de centre de cercetare, întreprinderile mici şi mijlocii şi autorităţile

42

locale. Se doreşte ca viitoarele finanţări ale infrastructurilor de către Fondurile Structurale să fie realizate în mod condiţionat de implementarea măsurilor de protecţie seismică şi de definirea unor astfel de măsuri de către statele membre în programele lor operaţionale; se încurajează statele membre ca, acolo unde este posibil, să se înceapă finanţarea măsurilor de protecţie seismică sub programele operaţionale curente.

Sunt solicitate programe europene speciale pentru pregătirea şi schimbul reciproc al unora dintre cele mai bune practice profesionale necesare pentru prevenirea şi tratarea avariilor provocate de seisme şi se cere ca statele membre să utilizeze fonduri sociale europene în acest scop.

Consiliul Europei şi Acordul ”Eur-opa Major Hazards” În 1987 la nivelul Consiliului Europei s-a semnat un acord interguvernamental privind

managementul hazardurilor naturale şi tehnologice, cunoscut sub denumirea de „EUR-OPA Major Hazards Agreement”. În prezent sunt 25 state membre la acord. Acordul este “parţial”, deoarece nu toate ţările membre participă la Consiliul Europei, dar este şi “deschis” deoarece trei ţări sud-mediteraneene sunt membre. Deşi România nu a făcut parte dintre semnatarii iniţiali, unii specialişti români au participat ca invitaţi la acţiuni tehnico-ştiinţifice, au prezentat demersurile din ţara noastră şi au pregătit terenul aderării. În anul 2002, România a aderat la Acord, sub egida MTCT (MDRL), iar participarea se face prin reprezentanţii conducerii MDRL şi prin Centrul European pentru Reabilitarea Clădirilor, instituit la INCERC.

Prin Acordul EUR-OPA Major Hazards, ţările membre ale Consiliului Europei au pus

bazele unei reţele de centre europene specializate pe probleme de dezastru privind: − dezvoltarea unei cooperări inter-guvernamentale privind riscurile majore,

punându-se accent pe cunoaştere şi prevenire; − îmbunătăţirea cunoaşterii ştiinţifice, utilizării informaţiilor şi a expertizelor

ştiinţifice care contribuie la luarea de decizii; − adoptarea unei cooperări cu alte instituţii europene şi internaţionale, precum:

ESA&EC.

Concluzii Deşi este membră UE, România este încă într-o etapă de tranziţie în privinţa aplicării

la scară naţională a abordărilor avansate care ar corespunde cerinţelor instituţiilor europene. Începând cu 2002 UE a trecut la o nouă abordare în protecţia civilă, gestionarea

dezastrelor şi finanţarea intervenţiilor, care a devenit de interes şi pentru România după inundaţiile din 2005. Dar în privinţa integrării în acest concept lărgit de protecţie civilă din UE, a accesării de fonduri, nu trebuie să ne gândim numai la ce vom avea nevoie la o anumită situaţie de urgenţă.

Ca o componentă a Sistemului Naţional pentru Situaţii de Urgenţă, protecţia civilă din România este integrată în multe privinţe în sistemul european şi în cel internaţional, în principal în partea operativă, de notificare-alertă pentru suport reciproc, instruire etc. Partea de prevenţie referitoare la efectele seismelor nu intră direct în atribuţiile IGSU-DPC, dar multe aspecte implică buna colaborare cu cei care au competenţe tehnice directe. Numai aşa se poate asigura o dimensionare şi pregătire corespunzătoare a personalului.

În privinţa riscului seismic situaţia României este diferită de cea a multor ţări central europene, dar este similară cu ţări ca Grecia sau Italia, de la care trebuie să preluăm experienţa. Avem multe elemente în care suntem avansaţi. Dar cutremurele de Vrancea sunt

43

complet diferite de cele crustale. Studiul finanţat de Banca Mondială a pus în evidenţă pierderi probabile considerabile la impactul cumulat al cutremurelor şi inundaţiilor, pe o mare arie din teritoriul naţional şi chiar transfrontalier.

Specialiştii în seismologie şi ingineria seismică participă la programele ESC şi EAEE, ca şi la Acordul EUR-OPA Major Hazards. O serie de standarde europene şi eurocoduri sunt în vigoare sau în curs de adoptare în România.

Studiul EAEE a arătat că şi în Europa sunt necesare noi abordări, iar protecţia civilă a cetăţenilor europeni nu se restrânge la intervenţia post-seismică, de aceea toate acţiunile cu caracter de cercetare, ştiinţific şi ingineresc, cele financiar-administrative, intră în sfera preventivă a protecţiei civile şi servesc cetăţeanul european. România se înscrie pe linia europeană deoarece aplică de multe decenii coduri de proiectare antiseismică, iar din 1994 a legiferat punerea în siguranţă la acţiunea seismică a clădirilor existente, cu finanţare publică. Cu toate acestea, specificul riscului seismic şi mai ales numărul redus de clădiri care sunt consolidate, impun noi abordări care să fie mai eficiente.

Chiar dacă o parte din prevenţie este în responsabilitatea altor parteneri, care asigură funcţii suport specifice, pregătirea adecvată a IGSU pentru „gestionarea situaţiilor de urgenţă” sau „managementul riscului” în caz de cutremure şi inundaţii presupune o cunoaştere anticipată şi o recunoaştere a cauzelor dezastrelor.

Acestea trebuie să se bazeze pe scenarii de cutremur, iar resursele depind mult de ce se ştie sau se va evalua în detaliu la nivel teritorial, ca şi de studii inginereşti şi de econometria dezastrelor, care nu au fost întocmite încă; studiile pentru hărţile de risc (Legea nr. 575) sunt încă la început şi depind de MDLPL şi autorităţile locale.

În contextul apartenenţei României la UE, pentru a cunoaşte cantitativ vulnerabilitatea

zonelor construite, atât la inundaţii cât şi la cutremure sau alunecări de teren, sunt necesare: − studii şi instrumente cu caracter predictiv, în expresie cantitativă şi teritorială

privind situaţiile/scenariile de dezastru posibile în fiecare zonă / locaţie, pornind de la datele locale, comandate de autorităţile locale pentru a şti la ce să se aştepte; un sistem de evaluare a avarierilor şi pierderilor reale;

− corelaţii fundamentate între alocaţiile bugetare naţionale şi aplicaţiile pentru fonduri europene, pentru a asigura atât dezvoltare durabilă, cât şi reducerea riscului seismic pe termen scurt, mediu şi lung, suficiente intervenţii de tip expertiză, proiect şi consolidare până la un mare cutremur, pentru reduceri semnificative ale riscului;

− un sistem de a reflecta în bugetul naţional şi în cele locale, potrivit unor priorităţi, date de pierderile posibile, măsurile anticipate şi cele post-dezastru;

− un sistem de asigurări corelat cu legislaţia de construcţii, urbanism, protecţie civilă şi apărare împotriva dezastrelor, legislaţia fiscală şi a tranzacţiilor imobiliare;

− un corp de funcţionari publici specializaţi pe toate domeniile şi aspectele privind gestiunea dezastrelor, inamovibili în raport cu fluctuaţiile vieţii politice şi ciclurile electorale;

− instrumente cu caracter director privind ceea ce trebuie făcut după perioada de urgenţă, inclusiv în domeniul urbanismului, pentru a nu afecta dezvoltarea durabilă.

În acest sens, INCERC, ECBR vor continua seminarele de educaţie privind efectele

cutremurelor şi comportarea la seisme în şcoli şi comunităţi locale spre a convinge mai mulţi proprietari de apartamente să treacă mai repede la consolidări şi să nu facă intervenţii neautorizate la clădiri. Populaţia este foarte vulnerabilă la zvonuri şi predicţii neconfirmate.

Un rol important revine aplicării Eurocodurilor, în special a EC 8, a cărui aplicare şi interpretare poate însă prezenta dificultăţi. Pentru ingineri sunt necesare cursuri de explicare a unor aspecte dificile din Codul P100-1 /2006 ca şi din SREN sau Eurocoduri, în special EC 8.

44

Există şi aspecte care trebuie studiate suplimentar spre a se ajunge la soluţii care să corespundă specificului seismicităţii locale. În acest scop, în cadrul cooperării la cercetările europene vom promova proiecte cu parteneri din UE şi alte ţări.

La toate acestea avem nevoie şi de parteneri din I.G.S.U., de o colaborare între I.G.S.U.-Protecţia Civilă şi celelalte componente ştiinţifice şi tehnice ale societăţii, pentru a identifica detaliat riscurile şi a găsi căile cele mai eficiente de prevenire şi reducere a riscurilor.

În acest proces, deşi Uniunea Europeană ne-o cere explicit, în România nu este vizibilă din partea guvernului şi a altor autorităţi o abordare coerentă şi transparentă a rolului institutelor de cercetare care au dovedit capacitate tehnico-ştiinţifică şi devotament în acest domeniu.

Dacă vom trece de aceste dificultăţi, vom servi cu toţii interesul Uniunii Europene, al ISDR şi al Protecţiei Civile a cetăţenilor din România, în noua accepţiune europeană.

Bibliografie:

[1.] Spence, R., Lopes, M., Bisch, P., Plumier, A., Dolce, M.: Earthquake Risk Reduction in the European Union. Proposals for a European earthquake risk reduction programme – a discussion document. Workshop “Reducing Earthquake Risk in Europe”. Lisbon, Portugal, 31 October 2005. EAEE-SPES-EC-JRC.

[2.] Georgescu Emil-Sever, Tojo Isao, Stamatiade Cristian, Iftimescu Roxana, Vladescu Cristina, Negulescu Caterina, Radoi Raluca: Japan–Romania knowledge transfer for earthquake disaster prevention preparedness of citizens in Bucharest, 13 th WCEE, August 1st-6-th, 2004, Vancouver, British Columbia, Canada. Stamatiade, C.P., Georgescu, E.S., Ionescu, G., Dobre, D.: Educaţia şi protecţia elevilor în caz de cutremur. Cea de a 3-a Conferinţă Naţională de Inginerie Seismică, 9 decembrie 2005.Georgescu, E. S.: Earthquake Probable Maximum Loss vs. a multihazards approach for a compulsory insurance in Romania, 13-th ECEE, Geneva, Switzerland, 2006.

[5.] Emil-Sever GEORGESCU, Takashi KAMINOSONO , Koichiro MIYARA, Raluca GHICA , Cristian Paul STAMATIADE , Gabriela IONESCU: Earthquake preparedness in Romania and knowledge dissemination in a JICA project on seismic risk reduction. 13-th ECEE, Geneva, Switzerland, 2006

[6.] Georgescu, E. S.: Managementul riscului seismic: specific, percepţie şi comunicare. Editura Fundaţiei Culturale LIBRA, 2005, ISBN 973-8327-96-2.

[7.] Emil-Sever GEORGESCU, Liviu CRAINIC, Radu VACAREANU, Basarab CHESCA, Cristian BALAN, Cristian Paul STAMATIADE, Gabriela IONESCU: A METHODOLOGY FOR POST-EARTHQUAKE DAMAGE INVESTIGATION AND SAFETY ASSESSMENT OF BUILDINGS IN ROMANIA, IN EURO-MEDITERRANEAN AND WORLDWIDE CONTEXT. Proc. The 14-th

World

Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China. [8.] Emil-Sever GEORGESCU, Hiroto KATO, Koichiro MIYARA, Cristian Paul STAMATIADE ,

Gabriela IONESCU: SEISMIC RISK PERCEPTION VS. SEISMIC RISK REDUCTION. RESULTS OF A JICA PROJECT IN ROMANIA. Proc. The 14-th

World Conference on Earthquake

Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China. [9.] Emil-Sever GEORGESCU, Mihaela Stela GEORGESCU, Emil ALBOTA: STRUCTURAL AND

LIFE SAFETY ALTERNATIVES IN URBAN LANDSCAPE UNDER EXTREME ACTIONS IN SEISMIC ZONES OF ROMANIA. Proc. The 14-th

World Conference on Earthquake Engineering,

October 12-17, 2008, Beijing, China. [10.] xxx UNESCO-IPRED, The International Platform for Reducing Earthquake Disasters. Web

http://www.unesco-ipred.org [11.] xxx UNO-ISDR: The Structure, Role and Mandate of Civil Protection in Disaster Risk

Reduction for South Eastern Europe – South Eastern Europe Disaster Risk Mitigation and Adaptation Programme.

[12.] xxx European Parliament Resolution of 14 November 2007 on the regional impact of earthquakes. Final Edition (2007/2151(INI)). P6_TA(2007)0507. Strasbourg.

[13.] xxx European Parliament resolution of 19 June 2008 on stepping up the Union's disaster response capacity.

45

[14.] **** Documentare privind acte normative şi proceduri internaţionale privind apărarea împotriva dezastrelor seismice în ţările participante la Acordul EUR-OPA Major Hazards Referate INCERC. Contract nr. 78/2003 între INCERC şi Ministerul Transporturilor, Construcţiilor şi Turismului – Direcţia Generală Tehnică.

[15.] **** Documentele de bază ale Acordului Interguvernamental Parţial Deschis privind managementul hazardurilor naturale şi tehnologice ’EUR-OPA Major Hazards Agreement’ (1987-2002)

[16.] **** Documentaţie INTERNET: − Institutions of the European Union; − Nigel Haigh, Konrad von Moltke – The European Community: An Environment Force,

1990, EPA Journal 16 (4): 58-60. − Guido Podesta, Joan Colom I Naval – Report on EU Draft Supplementary and Amending

Budget No. 5/2002 for the 2002 financial year; Report on the proposal for a decision of the European Parliament and of the Council on the mobilisation of the EU Solidarity Fund, 2002.

− Europa-Environment – Mechanism for co-ordination of interventions- Civil Protection; − Europa-Environment – Civil Protection – Integrated Strategy – An Integrated EU Strategy

on Prevention, Preparedness and Response to Natural, Man-made and Other Risks; [17.] www.unisdr.org; www.europa.eu.int; www.coe.int; www.coe.int/T/E/Cultural_Co-operation/

Disasters/; www.jrc.cec.eu.int

46

FENOMENE METEOROLOGICE EXTREME ÎN ROMÂNIA

Dr. Ion Sandu, dr. Aristiţa Busuioc, dr. Elena Mateescu, Dumitru Baltă

Administraţia Naţională de Meteorologie

1. Introducere

Este cunoscut faptul că anumite fenomene meteorologice, cum ar fi secetele prelungite, cantităţile foarte mari de precipitaţii căzute în intervale scurte de timp, persistenţa unor intervale foarte reci/calde, furtuni/vijelii, viscole, cunoscute în literatura de specialitate ca evenimente de vreme/climatice extreme, provoacă mari pagube materiale şi pierderi de vieţi omeneşti. Apariţia acestor evenimente ţine de variabilitatea climatică naturală, fiind mai frecvente sau mai puţin frecvente în anumite perioade de timp. Abaterile frecvenţei sau intensităţii unor asemenea evenimente faţă de regimul lor climatic normal, determină anomaliile climatice ale acestor evenimente care, în funcţie de intensitatea, durata şi frecvenţa lor, conduc la dezechilibre ale mediului înconjurător. O anumită categorie a evenimentelor de vreme extreme necesită luarea unor măsuri de urgenţă din partea comuităţilor locale sau chiar la nivel guvernamental (ex. inundaţiile) atât pentru a diminua pagubele materiale produse de acestea, cât şi de a salva/proteja vieţile omeneşti. Din acest motiv, cunoaşetrea particularitălor regionale ale variabilităţii spaţiale şi temporale a evenimentelor extreme este foarte importană pentru dezvoltarea strategiilor pe termen mediu şi lung de diminuare a pagubelor produse de aceste evenimente

Ultimul Raport IPCC (IPCC, 2007) arată că, la nivel global, în ultimele decenii se constată o tendinţă de creştere a frecvenţei evenimentelor climatice extreme ca urmare a intensificarii fenomenului de încălzire globală a climei, principala cauză fiind creşterea concentraţiei gazelor cu efect de seră din atmosferă, care se suprapune peste influenţa factorilor naturali ce determină variabilitatea naturală a climei. Acest fenomen prezintă anumite caracteristici regionale (Christensen şi alţii, 2007) ceea ce necesită studii de fundamentare ştiintifică aprofundate la nivel regional. O asemenea analiză se prezintă în lucrarea de faţă. Analize anterioare pentru evenimentele pluviometrice extreme şi fenomenele periculoase din sezonul rece din România au fost prezentate de Busuioc şi alţii (2003), respectiv Baciu şi alţii (2004).

Datele şi metodele de analiză utilizate în această lucrare sunt sintetizate în secţiunea 2. Având în vedere faptul că unul dintre evenimentele extreme de vreme care produce cele mai mari pagube materiale şi umane şi care presupune disponibilizarea unor fonduri financiare importante este cel al inundaţiilor, o atenţie importantă este acordată analizei detaliate a caracteristilor regimului pluviometric din România şi, în mod special, a cantităţilor de precipitaţii extreme căzute în intervale scurte de timp (24 de ore). Aceste rezultate sunt prezentate în paragrafele 3.1 şi 3.2.

Un alt fenomen meteorologic extrem care produce efecte negative în activitatea economico-socială îl constituie şi intensificările vântului, mai ales atunci când acestea capătă aspect de vijelie. Un studiu de caz înregistrat la Bucureşti în data de 2 iunie 2009 este analizat în paragraful 3.3, după o sinteză generală a caracteristicilor de variabilitate climatică ale acestui fenomen pe teritoriul României şi a condiţiilor sinoptice de producere. Concluziile studiului sunt prezentate în secţiunea 4.

47

2. Date şi metode

Perioada de analiză utilizată în această lucrare este 1961–2008, perioadă în care sunt disponibile observaţii complete la un număr mare de staţii meteorologice pe teritoriul României. Astfel, au fost utilizate şirurile de date lunare şi zilnice de precipitaţii de la 104 staţii meteorologice cu observaţii complete pe perioada 1961–2008. Ca evenimente pluviometrice extreme au fost considerate cantităţile maxime absolute căzute în 24 de ore şi frecvenţa cantităţilor zilnice de precipitaţii care depăşesc anumite praguri fixe (10mm/zi) sau variabile determinate probabilistic pentru fiecare staţie meteorologică. Astfel, se consideră zi foarte ploioasă ziua în care cantitatea de precipitaţii depăşeşte percentila de 90%, care este definită ca o valoare pe scara de la 0 la 100 ce indică procentul din setul de date care este mai mic sau egal cu această valoare. Această metodă este des utilizată pentru a estima extremele unei distribuţii. De exemplu, percentila de 90% (10%) poate fi utilizată pentru definirea extremelor superioare (inferioare). Pentru cantităţile lunare de precipitaţii percentila de 90% defineşte pragul pentru lunile foarte ploioase, iar cea de 10% defineşte pragul pentru lunile foarte secetoase. În mod similar, în cazul temperaturii medii lunare a aerului, este definită luna foarte caldă, respectiv foarte rece. Diferite valori ale percentilelor arată diferite grade de intensitate pentru evenimentul extrem analizat. De exemplu, percentila de 95% poate defini lunile extrem de ploiose (extrem de calde), iar cea de 5% poate defini o lună extrem de secetoasă (extrem de rece). Această metodă determină, în mod obiectiv, pragurile pentru diferite evenimente extreme care permite compararea regiunilor cu diferite regimuri climatice. O analiză a caracteristicilor regimului pluviometric excedentar din România pe perioada 1946–1999 pentru 36 staţii meteorologice este prezentată de Busuioc şi alţii (2003). În lucrarea de faţă, analiza se realizează pentru ultimii 48 de ani (1961–2008) pentru toate datele complete disponibile.

Analiza evenimentelor pluviometrice extreme din această lucrare este realizată la nivel lunar (cantitatea maximă absolută din 24 de ore) şi sezonier (iarnă, primavară, vară, toamnă) pentru identificarea tendinţelor semnificative pe termen lung în frecvenţa cantităţilor zilnice de precipitaţii care depăşesc anumite praguri. Pentru aceasta sunt utilizate testele neparametrice Mann-Kendall şi Pettitt (Boroneanţ şi Râmbu, 1992, Busuioc şi von Storch, 1996). Această analiză se realizează în comparaţie cu cea referitoare la regimul pluviometric sezonier pentru a identifica particularităţile de variabilitate spaţio-temporală ale fiecăruia.

Pentru studiul de caz referitor la intensificările de vânt, detaliile privind sinteza generală a caracteristicilor de variabilitate climatică ale acestui fenomen pe teritoriul României, cât şi a condiţiilor sinoptice de producere a fenomenului analizat concret sunt prezentate în paragraful 3.3, pentru a da o mai bună coerenţă analizei respective.

3. Rezultate 3.1. Caracteristici ale variabilităţii regimului pluviometric din România pe

intervalul 1961–2007

Tendinţă generală şi variabilitate decenială Din analiza cantităţilor sezoniere de precipitaţii, pe intervalul menţionat, nu s-a

indentificat o tendinţă semnificativă clară de schimbare la nivelul întregii ţări, chiar dacă aceasta a avut acelaşi semn (Busuioc şi alţii, 2008). În figura 1 sunt prezentate tendinţele liniare pentru cele patru sezoane, iar rezultatele pot fi sintetizate astfel:

– în cazul iernii şi al primăverii s-au identificat tendinţe de scădere a cantităţilor de precipitaţii în majoritatea regiunilor ţării, însă acestea au fost semnificative din punct de vedere statistic, la un nivel de încredere de cel puţin 90%, doar pe anumite arii din sudul şi estul ţării (iarna) şi în câteva puncte din Oltenia (primăvara).

48

– tendinţe semnificative de creştere a cantităţilor de precipitaţii pe arii mai extinse se remarcă în anotimpul de toamnă. Vara, deşi arii extinse prezintă o tendinţă de creştere, aceasta nu este semnificativă din punct de vedere statistic, iar pe unele arii mai restânse prezintă o tendinţă de scădere, aceasta fiind semnificativă doar în câteva puncte izolate.

O caracteristică importantă a variabilitaţii temporale a cantităţilor de precipitaţii o constituie componenta interdecenială pronunţată (figura 2) care face dificilă separarea semnalului climatic pe termen lung, aceeaşi concluzie fiind menţionată şi în ultimul raport al IPCC (IPCC, 2007) privitor la variabilitatea cantităţilor de precipitaţii la nivel global.

Iarna

Primăvara

Vara

Toamna

Fig. 1 – Tendinţa cantităţilor sezoniere de precipitaţii (mm) pe intervalul 1961-2007. Ariile haşurate

arată tendinţe semnificative la nivel de încredere de cel puţin 90% (valori ale statisticii Mann-Kendall Z>= 1.7 pentru creşere şi Z<=-1.7 pentru descreştere).

-100

-50

0

50

100

150

1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007

anul

anom

alii

(mm

)

pp-anomalii-iarna

-150-100

-500

50100150200

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006anul

anom

alii

(mm

)

pp-anomalii vara

Fig. 2 – Anomaliile cantităţilor de precipitaţii din iarnă (stânga) şi vară (dreapta) faţă de media

multianuală 1961–1990, mediate pe ţară. Având în vedere importanţa pe care o prezintă precipitaţiile pentru domeniul

agricol, s-a realizat o analiză separată numai pentru regiunile agricole (fără zona de munte) a variaţiei deceniale a cantităţilor lunare de precipitaţii pe perioada 1961–2008.

49

În figura 4 sunt prezentate abaterile faţă de perioada 1961–1990 a cantităţilor lunare de precipitaţii pentru patru luni caracteristice (ianuarie, mai, iulie, septembrie), mediate pe ţară.

În luna ianuarie se remarcă, în general, o uşoară scădere a cantităţilor de precipitaţii începând cu deceniul 1971–1980, cantităţile cele mai mici înregistrate la staţiile meteorologice reprezentative pentru agricultură semnalându-se în deceniul 1991–2000. În luna mai, ce corespunde cu perioada consumului maxim faţă de apă la speciile cerealiere de toamnă, se constată aceeaşi tendinţă de scădere uşoară, începând din 1981, cantităţile cele mai mici de precipitaţii producându-se însă în deceniul 2001–2008. La polul opus se situează lunile iulie şi septembrie, care prezintă anumite creşteri, acestea fiind mai mari îndeosebi în intervalul 2001–2008, datorită cantităţilor abundente căzute îndeosebi în anul 2005. (fig. 3). Spre exemplu, în luna septembrie 2005, la Mangalia, au căzut 329.6 l/mp (comparativ cu valoarea medie multianuală lunară de 32.0 l/mp), din care 154.4 l/mp în data de 21 septembrie. De menţionat faptul că la Mangalia, în intervalul 1–20 septembrie 2005, precipitaţiile au fost absente sau nesemnificative pentru agricultură (sub 5 l/mp/zi), precipitaţiile deosebit de abundente înregistrate pe secvenţe temporale scurte (1–3 zile) având efecte negative asupra productivităţii agricole.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

l/mp

1961-1990

1961-1970

1971-1980

1981-1990

1991-2000

2001-2008

IANUARIE

1961-19901961-19701971-19801981-19901991-20002001-2008

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

l/mp

1961-1990

1961-1970

1971-1980

1981-1990

1991-2000

2001-2008

MAI

1961-19901961-19701971-19801981-19901991-20002001-2008

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

l/mp

1961-1990

1961-1970

1971-1980

1981-1990

1991-2000

2001-2008

IULIE

1961-19901961-19701971-19801981-19901991-20002001-2008

0

10

20

30

40

50

60

70

l/mp

1961-1990

1961-1970

1971-1980

1981-1990

1991-2000

2001-2008

SEPTEMBRIE

1961-19901961-19701971-19801981-19901991-20002001-2008

Fig. 3 – Mediile pe ţară ale cantităţilor lunare deceniale

de precipitaţii înregistrate la nivelul suprafeţelor agricole din România pe perioada 1961–2008,

în comparaţie cu perioada de referinţă 1961–1990

Din analiza comparativă a cantităţilor de precipitaţii căzute pe fiecare regiune agricolă s-a constatat că, în luna septembrie, există o creştere semnificativă îndeosebi în intervalul 2001–2008, comparativ cu perioada climatică de referinţă (1961–1990), cele mai mari valori ale precipitaţiilor lunare, în ordine descrescătoare, înregistrandu-se în Oltenia, Muntenia, Banat-Crişana, Transilvania-Maramureş, Dobrogea şi Moldova (fig. 4).

50

Evolutia precipitatiilor pe regiuni agricole, in luna septembrie / 1961-2008

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90MoldovaDobrogeaMuntenia

OlteniaBanat-Crisana

Transilvania-Maramures

l/mp

2001-20081991-20001981-19901971-19801961-19701961-1990

Fig. 4 – Mediile regionale ale cantităţilor deceniale de precipitaţii din luna septembrie înregistrate la

nivelul suprafeţelor agricole din România pe perioada 1961–2008, în comparaţie cu perioada de referinţă 1961–1990

În intervalul 2001–2008, anul 2005, sub aspectul regimului pluviometric, a fost ploios

şi chiar excesiv de ploios, cantitatea medie de precipitaţii la nivelul întregului teritoriu agricol al ţării fiind de 818.4 l/mp, iar în luna septembrie 2005, media fiind de 91.7 l/mp, faţă de normala climatologică (41.1 l/mp). Valorile medii multianuale lunare ale cantităţilor de precipitaţii s-au atins şi chiar depăşit în intervale foarte scurte de timp (1–2 sau 3 zile consecutive), producând inundarea şi calamitarea culturilor pe suprafeţe agricole extinse. La suprafaţa solului s-au semnalat băltiri de apă de lungă durată în culturi şi ogoare, iar pe profil, excese de umiditate care au afectat starea de vegetaţie a culturilor, chiar calamitarea acestora.

Mecanismele care controlează variabilitatea regimului pluviometric din România Variabilitatea anomaliilor pluviometrice din România este controlată de acţiunea

simultană a mai multor factori, atât dinamici (presiunea aerului la nivelul mării şi la altitudine), cât şi termodinamici (ex. umiditatea specifică la 850 mb). Această legătură depinde de anotimp, fiind puternic influenţată şi de factorii locali/regionali (orografia). În studii anterioare au fost analizate în detaliu aceste mecanisme (Busuioc şi von Storch, 1996; Busuioc, 2001; Bojariu şi Paliu, 2001; Busuioc şi altii, 2008), în lucrarea de faţă fiind prezentată numai o sinteză a acestora. Astfel, în timpul iernii, acţiunea cumulată a două mecanisme explică tendinţa de scădere a cantităţilor de precipitaţii pe toată ţara, cu unele tendinţe spre excedent în nord-vest: scăderea frecvenţei şi intensitatii circulaţiilor sud-vestice şi creşterea frecvenţei unor circulaţii de nord-vest. Pentru toamnă, s-au identificat de asemenea două mecanisme: primul se referă la o creştere a frecvenţei structurilor ciclonice, mai puţin intense, centrate în vestul României, asociată cu o creştere a cantităţilor de precipitaţii în toată ţara, mai pronunţată în sud-est; al doilea mecanism presupune creşterea frecvenţei circulaţiilor zonale peste Europa, asociate cu o tendinţă spre excedent în regiunea intra-carpatică (mai pronunţată în nord-vest) şi spre deficit uşor în restul ţării. Pentru vară, mecanismele sunt mult mai complexe, prin acţiunea cumulată a mai multor factori: creşterea frecvenţei structurilor anticiclonice de altitudine centrate pe România (asociate cu deficit de precipitaţii şi temperaturi ridicate), creşterea pronunţată a umidităţii specifice a aerului la 850 mb peste România (asociată, în general, cu creşterea cantităţilor de precipitaţii), precum şi creşterea frecvenţei unor configuraţii regionale ciclonice sau anticiclonice de suprafaţă care influenţează România (asociată cu creşteri sau descreşteri de precipitaţii pe România). S-a evidenţiat faptul că rolul predominant în variabilitatea precipitaţiilor din timpul verii îl are umiditatea specifică, spre deosebire de iarnă, când circulaţia atmosferică de suprafaţă joacă rolul predominant. De asemenea, s-a identificat o legătură semnificativă între indicele

51

Oscilaţiei Nord Atlantice (NAO) şi regimul termic şi pluviometric de iarnă din România (semnificativă în regiunea extracarpatică).

3.2. Evenimente pluviometrice extreme Aşa cum s-a menţionat în secţiunea 2, au fost calculaţi şi analizaţi mai mulţi indici

sezonieri referitori la evenimentele pluviometrice extreme (cantitatea maximă de precipitaţii căzută în 24 de ore, frecvenţa zilelor cu cantităţi de precipitaţii > 10 mm/zi şi frecvenţa zilelor foarte ploioase) atât sub aspectul identificării unei tendinţe generale pe termen lung, cât şi a cantităţilor maxime absolute căzute în 24 de ore. Rezultatele arată o creşterea semnificativă a frecvenţei zilelor cu precipitaţii excedentare pe areale extinse din jumătatea de nord, vestul şi sud-estul ţării în anotimpul de toamnă, până la 3 zile (figura 5). Pentru celelalte sezoane, nu s-au identificat tendinţe semnificative pe arii extinse.

Schimbările în regimul evenimentelor pluviometrice extreme sunt în concordanţă cu cele identificate în regimul cantităţilor sezoniere de precipitaţii (vezi secţiunea 2) şi anume: tendinţa spre excedent în cazul toamnei determină şi o tendinţă de creştere a frecvenţei zilelor cu cantităţi mari/excepţionale de precipitaţii, în timp ce tendinţa spre deficit din iarnă determină o tendinţă de creştere a duratei maxime a intervalelor fără precipitaţii.

a) b)

Fig. 5 – Distribuţia spaţială a tendinţei numărului de zile cu precipitaţii >= 10 mm/zi (a) şi a tendinţei numărului de evenimente care depăşesc percentila de 90% (b), în anotimpul de toamnă. Haşurile sunt

aplicate în acele regiuni în care tendinţa calculată este semnificativă la nivelul de încredere de cel puţin 90%.

Analiza evoluţiei temporale a cantităţilor maxime zilnice de precipitaţii înregistrate în

fiecare sezon a evidenţiat faptul că nu există o tendinţă generală semnificativă de creştere sau descreştere pe regiuni extinse, cu excepţia unor puncte izolate. În figurile 6 şi 7 sunt prezentate, spe exemplificare, evoluţiile temporale ale cantităţilor maxime de precipitaţii căzute în 24 de ore pentru lunile iulie şi septembrie. Din analiza seriilor lunare a cantităţilor maxime de precipitaţii căzute în 24 de ore la cele 104 staţii meteorologice, rezultă că cele mai mari valori sunt înregistrate în luna iulie (224.0 mm/zi la staţia Drobeta Turnu-Severin, 1999), urmate de luna august (201.0 mm/zi la Constanţa, 2004), septembrie (161.4 mm/zi la Bucureşti-Filaret, 2005) şi mai (137.6 mm/zi la Târgovişte, 2005). Repartiţia spaţială a acestor valori pentru cele patru luni menţionate este prezentată în figura 8. Se constată că cele mai mari valori sunt înregistrate, în general, în sud-vest, sudul şi estul ţării, iar în luna mai şi în regiunile nordice.

Rezultatele obţinute arată că există caracteristici diferite de variabilitate spaţială între cantităţile maxime absolute lunare de precipitaţii înregistrate în 24 de ore şi regimul pluviometric mediu multianual, rezultat confirmat şi de concluziile prezentate într-un studiu

52

anterior pe perioada 1901–2000 (Clima României, 2008). Chiar dacă, în toate lunile anului, cantităţile de precipitaţii sunt mai mari în zonele montane, pot să apară cantităţi excepţionale de precipitaţii în intervale scurte de timp (24 de ore) în zonele de câmpie şi pe litoral, în special în perioada caldă a anului. Astfel, este demn de remarcat exemplul din luna august, când cantitatea maximă absolută pe ţară a fost înregistrată în anul 2004 la staţia Constanţa, situată într-o regiune cu cele mai mici cantităţi de precipitaţii în toate lunile anului. Un exemplu similar poate fi dat pentru luna ianuarie când, în Dobrogea, la staţia Hârşova, în anul 1966 s-a înregistrat în 24 de ore o cantitate de 77.1 mm, care este a treia ca ordin de mărime (după valorile înregistrate la Ţarcu şi Sinaia) în această lună (vezi tabelul 1). Trebuie menţionat faptul că valorile extreme ale cantităţilor de precipitaţii căzute în 24 de ore depind de intervalul de analiză luat în considerare.

Tabelul 1 prezintă primele trei cele mai mari cantităţi de precipitaţii căzute în 24 de ore pentru câte o lună caracteristică din fiecare sezon. Se constată că ecartul cel mai mare se înregistrează pentru lunile ianuarie şi iulie, fiind mai scăzut pentru lunile de tranziţie mai şi septembrie.

IASI-Iulie, ppmax24, MAX=125.3 (1969)

0.020.040.060.080.0

100.0120.0140.0

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

DR.TR.SEV.-Iulie, ppmax24, MAX=224.0 (1999)

0.050.0

100.0150.0200.0250.0

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

IASI-septembrie, ppmax24, MAX=107.9(1981)

0.020.040.060.080.0

100.0120.0

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

BUCURESTI FIL.- septembrie, ppmax24, MAX=161.4(2005)

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006

Fig. 6 – Cantitatea maximă de precipitaţii cazută în 24 de ore pentru luna iulie. Maxima absolută pe toata perioada analizată este de asemenea reprezentată

Fig. 7 – Cantitatea maximă de precipitaţii căzută în 24 de ore pentru luna septembrie. Maxima absolută pe toată perioada analizată este de asemenea reprezentată

53

ianuarie

mai

iulie

septembrie

Fig. 8 – Repartiţia spaţială a cantităţii maxime de precipitaţii căzute în 24 de ore pe intervalul 1961–2008 pentru patru luni caracteristice

Tabelul 1. Cele mai mari trei cantităţi maxime de precipitaţii căzute în 24 ore (mm) pentru patru luni reprezentative

Ianuarie Mai Iulie Septembrie

valoare statia/an valoare statia/an valoare statia/an valoare statia/an

126.0 Ţarcu/ 02.01.1966 137.6

Târgovişte/ 7.05.2005 224.0

Dr.Tr.Severin/ 12.07.1999 161.4 Bucureşti-Filaret /20.09.2005

79.1 Sinaia-1500/ 20.01.1965 122.3

Rm.Vâlcea/ 10.05.1973 154.2

Padeş/ 30.07.1969 146.0 Mangalia/22.09.2005

77.1 Hârşova/ 06.01.1966 121.4

Baia Mare/ 13.05.1970 134.5

Tulcea/ 27.07.1997 126.4

Bucureşti-Băneasa /20.09.2005

3.3. Intensificările de vânt, fenomen sever în România. Studiu de caz 3.3.1 Caracteristici generale ale vijeliilor pe teritoriul României Între fenomenele meteorologice periculoase care produc efecte negative în activitatea

economico-socială, un loc important îl ocupă şi intensificările vântului, mai ales atunci când acestea capătă aspect de vijelie. Vântul este un fenomen meteorologic deosebit de variabil în timp şi spaţiu, condiţionat de contrastul baric orizontal în cadrul circulaţiei generale a atmosferei, determinat la rândul său de diferenţe de temperatură şi umezeală, dar şi de configuraţia suprafeţei subiacente. Intensificările de vânt se produc atât la contactul de separaţie între două mase de aer cu caracteristici diferite, cât şi în cadrul aceleiaşi mase de aer, acestea din urmă fiind specifice anotimpului cald, într-o masă de aer cald şi umed în care instabilitatea atmosferică este puternică.

54

Pe teritoriul ţării noastre, cele mai mari viteze maxime ale vântului, care pot depăşi 40 m/s, se înregistrează la munte – în zonele degajate, dar şi în cea mai mare parte a Podişului Moldovei, în sud-vestul Banatului şi, pe areale mai restrânse, în Câmpia Română, nordul Dobrogei şi pe litoral. La munte, la peste 2.500 metri altitudine, viteza vântului poate depăşi 70 m/s. Viteze mari ale vântului, care pot depăşi 60 m/s se înregistrează în Depresiunea Oraviţa, în Depresiunea Braşov şi în Câmpia Buzăului, iar pe litoralul Mării Negre acestea pot depăşi 45 m/s. Când viteza vântului este de intensitate mare, de peste 10 m/s, şi într-un timp scurt, fenomenul se încadrează în categoria de vijelie sau furtună, acestea atingând uneori 40–45 m/s, adică 145–160 km/h.

Vijeliile au loc în urma creşterii bruşte a presiunii atmosferice cu 2 până la 6 milibari şi a scăderii temperaturii cu până la 14–15 grade. Cele mai multe vijelii se înregistrează la trecerea unui front atmosferic rece, atunci când contrastul dintre masa caldă şi cea rece este de cel puţin 6–8 grade, putând ajunge până la 10–14 grade, şi când variaţia presiunii atmosferice este de 2–5 milibari sau chiar mai mult. În funcţie de lăţimea benzii frontale, fenomenul de vijelie se poate desfăşura pe durata de la 2–3 minute până la 35–40 de minute şi poate fi însoţit de descărcări electrice şi ploaie cu caracter de aversă, uneori chiar torenţială. Vijeliile de pe linia frontului rece se produc cel mai frecvent în lunile de vară, mai puţin în cele de toamnă şi de primăvară şi aproape deloc în cursul iernii.

În afara vijeliilor provocate de trecerea unui front atmosferic rece, acestea mai pot

apărea în zilele cu instabilitate atmosferică mare, în aceeaşi masă de aer cald şi umed, sub nori Cumulonimbus cu mare dezvoltare verticală, fiind însoţite aproape întotdeauna de ploaie cu caracter de aversă, de descărcări electrice şi de foarte multe ori de grindină. Dacă vijeliile determinate de trecerea unui front atmosferic pot să dureze până la câteva zeci de minute, în funcţie de lăţimea benzii frontale, vijeliile de sub norii Cumulonimbus foarte rar depăsesc 10 minute. În funcţie de intensitatea vântului – elementul caracteristic al vijeliilor – acestea pot fi împărţite în trei categorii:

− vijelii în care intensitatea vântului este între 10 şi 20 m/s; − vijelii în care intensitatea vântului este între 20 şi 30 m/s; − vijelii în care intensitatea vântului depăşeşte 30 m/s.

Din analizele realizate până în prezent, rezultă că frecvenţa cea mai mare, în proporţie

de 62%, o au vijeliile cu viteze între 10 şi 20 m/s, după care urmează vijeliile cu viteza vântului între 20 şi 30 m/s (în proporţie de 30%) şi pe locul trei cele cu viteza vântului de peste 30 m/s (în proporţie de 8%).

Frecvenţa cea mai mare a vijeliilor, în proporţie de 22.6%, este în luna iunie, urmată de luna iulie, cu o pondere de 21.1% şi de luna august, cu 16.6%.

Acestea se produc ziua, în marea lor majoritate, şi mai putin noaptea. Teritorial, zonele cele mai afectate de vijelii sunt Muntenia (judetul Teleorman)

urmată de Crişana (judetul Arad), Banat (zona Oraviţa), sud-estul Transilvaniei şi Moldova.

3.3.2. Intensificarea vântului la Bucureşti în data de 2 iunie 2009 Situaţia sinoptică La nivelul solului, regiunea geografică a României se află într-un talveg îngust dinspre

nordul continentului până în sudul Peninsulei Balcanice şi al Italiei. În altitudine, acesta era susţinut de un câmp de geopotenţial scăzut, într-o masă de aer mai rece, devansat către vest. Acestuia îi corespundea un front atmosferic rece, în deplasare dinspre sud-vest către nord-est, deplasare relativ lentă datorită masei de aer cald–tropical din partea anterioară a acestuia, peste estul ţării noastre până în centrul şi estul Câmpiei Ruse.

55

Fig. 9 – Presiunea la nivelul mării şi înălţimea geopotenţialului la 500mb în ziua de 2.06.2009, ora 12 UTC.

La nivelul solului, contrastul termic între zonele de răsărit ale României şi cele vestice era relativ mare, de peste 10 grade, datorită pătrunderii unei mase de aer continental polar în centrul Europei (figura 10).

Fig. 10 – Temperatura aerului peste regiunea atlantico-europeană în ziua de 2.06. 2009, ora 12 UTC.

56

Sondajul de la ora 12 UTC indica, în faţa frontului, o masă de aer instabil cu un potenţial convectiv ridicat. Astfel, energia potenţială convectivă disponibilă în strat avea valori ridicate, iar conţinutul de apă precipitabilă era mai mare de 30 mm. În straturile joase ale atmosferei, aproape de nivelul de 850 mb, forfecarea vântului era mare. Totodată, sondajul indică un nivel de echilibru ridicat al particulei în ascensiune până la 10.000 metri, ceea ce înseamnă formarea norilor Cumulonimbus cu dezvoltare verticală foarte mare.

În acelaşi timp, din datele de aerosondaj rezultă potenţialul de declanşare a convecţiei termice foarte mari într-o structură a atmosferei instabilă cu formarea norilor de tip Cumulonimbus de mare dezvoltare verticală, nori care generează la sol fenomene de vreme severă, caracterizate prin intensificări ale vântului care pot lua aspect de vijelie, descărcări electrice şi precipitaţii însemnate cantitativ.

Efectele la nivelul solului Începând cu ora 12 UTC, frontul atmosferic rece era activ în vestul Olteniei, unde pe

arii relativ extinse se înregistrau descărcări electrice şi precipitaţii însemnate cantitativ (Drobeta-Turnu Severin – 10 l/mp în 30 de minute, Calafat – 11 l/mp în 30 de minute, vânt la rafală de 8 m/s şi grindină). Sistemul frontal şi-a continuat deplasarea de la vest la est, generând în Muntenia fenomene de vreme severă (Câmpulung-Muscel – 31 de l/mp în interval de 1 oră, Piteşti – 21 de l/mp într-o oră şi 20 de minute şi vânt la rafală de 15 m/s, Stolnici – 11 l/mp în 30 de minute, Turnu Măgurele – 23 de l/mp într-o oră şi 30 de minute şi vânt de 12 m/s, Zimnicea – vânt la rafală de 10 m/s).

Fig. 11 – Frontul atmosferic la ora 17 UTC

În jurul orei 17 UTC sistemul frontal a atins limita vestică a Municipiului Bucureşti şi se manifesta prin fenomene electrice la staţiile Filaret şi Băneasa, dar vânt slab, cu viteze

57

de 2–3 m/s. Convecţia termică determinată de temperatura foarte ridicată a determinat dezvoltări verticale locale care s-au adăugat părţii anterioare a frontului atmosferic amintit aflat în deplasare în lungul lui, situaţia s-a agravat la ora 17:50 UTC, când la staţia Filaret au căzut 11 l/mp în 10 minute, iar vântul s-a intensificat la rafală până la 20 m/s. În acelaşi timp, la Băneasa s-au înregistrat 14 l/mp in 20 de minute şi vânt la rafală de 10 m/s.

După numai 10 minute, la Afumaţi cantitatea de apă căzută a fost de 13 l/mp în 20 de minute, iar vântul s-a intensificat până la 15 m/s la rafală.

După cum se observă, durata fenomenelor a fost de aproximativ o oră. Cantităţile de apă înregistrate pe parcursul întregului episod au fost relativ mici, acest

lucru datorându-se vitezei mari de deplasare a sistemului frontal şi a aerului foarte cald din faţa acestuia. Pagubele majore au fost provocate de intensificările vântului. Mass-media a relatat pe larg amploarea acestora. Au fost rupţi 250 de copaci care în cădere au avariat autoturisme, au fost avariate linii de înaltă tensiune, iar acoperişuri au fost smulse.

Trebuie semnalat faptul că în zona capitalei aceste efecte au fost generate din cauza canalizării vântului de-a lungul străzilor, astfel încât în unele zone viteza vântului a depăşit 72 km/h.

Intensificările vântului mai violente au fost în sectoarele 1 şi 2.

4. Concluzii În această lucrare au fost analizate evenimentele meteorologice extreme, care produc

unele dintre cele mai mari pagube materiale şi umane şi care presupun disponibilizarea unor fonduri financiare importante. Acestea se referă la cantităţile mari de precipitaţii căzute în intervale scurte de timp (24 de ore) care pot provoca indundaţii, fiind analizate atât sub aspect cantitativ (maxima absolută lunară), cât şi al frecvenţei sezoniere. Intervalul luat în considerare este 1961–2008 pentru 104 staţii meteorologice cu şir complet de observaţii pe această perioadă, analiza referindu-se la identificarea posibilelor tendinţe semnificative de variaţie pe termen lung. Această analiză s-a realizat în comparatţie cu cea referitoare la regimul pluviometric sezonier, pentru a identifica particularităţile de variabilitate spaţio-temporală ale fiecăruia.

Studiul evoluţiei temporale a cantităţilor maxime zilnice de precipitaţii înregistrate în fiecare sezon a evidenţiat faptul că nu există o tendinţă generală semnificativă de creştere sau descreştere pe regiuni extinse, cu excepţia unor puncte izolate. Cele mai mari valori pe întreaga perioadă analizată au fost înregistrate în luna iulie (224.0 mm/zi la staţia Drobeta Turnu-Severin, 1999), urmate de luna august (201.0 mm/zi la Constanţa, 2004), septembrie (161.4 mm/zi la Bucureşti-Filaret, 2005) şi mai (137.6 mm/zi la Târgovişte, 2005). Repartiţia spaţială a acestor valori pentru cele patru luni menţionate arată că cele mai mari valori sunt înregistrate, în general, în sud-vestul, sudul şi estul ţării, iar în luna mai şi în regiunile nordice.

Rezultatele obţinute arată că există caracteristici diferite de variabilitate spaţială între cantităţile maxime absolute lunare de precipitaţii înregistrate în 24 de ore şi regimul pluviometric mediu multianual, rezultat confirmat şi de concluziile prezentate într-un studiu anterior pe perioada 1901–2000 (Clima Romaniei, 2008). Chiar dacă, în toate lunile anului, suma totală de precipitaţii este mai mare în zonele montane, pe intervale scurte de timp (24 de ore) pot să apară cantităţi excepţionale de precipitaţii în zonele de câmpie şi pe litoral, în special în perioada caldă a anului. Astfel, este demn de remarcat exemplul din luna august, când cantitatea maximă absolută pe ţară a fost înregistrată în anul 2004 la staţia Constanţa, situată într-o regiune cu cele mai mici cantităţi de precipitaţii în toate lunile anului. Un exemplu similar poate fi dat pentru luna ianuarie, când în Dobrogea, la staţia Hârşova, în anul 1966 s-a înregistrat în 24 de ore o cantitate de 77.1 mm, care este a treia ca ordin de mărime (după valorile înregistrate la Ţarcu şi Sinaia) în această lună. Trebuie menţionat faptul că valorile extreme ale cantităţilor de precipitaţii căzute în 24 de ore depind de intervalul de analiză luat în considerare.

58

Analiza frecvenţei sezoniere a cantităţilor zilnice de precipitaţii excedentare arată o creştere semnificativă pe areale extinse din jumătatea de nord, vestul şi sud-estul ţării în anotimpul de toamnă, până la 3 zile.

Studiul de caz referitor la intensificările de vânt din data de 2 iunie 2009 arată că în condiţiile sinoptice favorabile producerii acestui fenomen (talveg îngust dinspre nordul continentului până în sudul Peninsulei Balcanice şi al Italiei, susţinut în altitudine de un câmp de geopotenţial scăzut, într-o masă de aer mai rece; front atmosferic rece, în deplasare dinspre sud-vest către nord-est, deplasare relativ lentă datorită masei de aer cald – tropical din partea anterioară a acestuia, peste estul ţării noastre până în centrul şi estul Câmpiei Ruse), cât şi unor caracteristici locale (canalizarea vântului de-a lungul străzilor în oraşul Bucureşti), au avut loc intensificări importante ale vântului, care au produs pagube majore: au fost rupţi 250 de copaci care în cădere au avariat autoturisme, au fost avariate linii de înaltă tensiune, smulgerea unor acoperişuri.

Bibliografie:

[1.] Baciu, M., Busuioc, A., Breza, T., 2004: Spatial and temporal variability of meteorological phenomena frequency in the cold season. Romanian Journal of Meteorology, vol. 6, nr 1-2, 27-39.

[2.] Bojariu, R., si D. Paliu , 2001: North Atlantic Oscillation projection on Romanian climate fluctuations in the cold season. In: Detecting and Modelling Regional Climate Change and Associated Impacts (M. Brunet and D. Lopez eds.), Springer-Verlag 2001, 345-356.

[3.] Boroneanţ C., Râmbu, N., 1992b: Contributions to the study of climatic change as occurring at some representative stations in Romania, Proceedings of the 5th International Meeting on Statistical Climatology , 22-26 June 1992, Toronto, Canada, 61-64.

[4.] Busuioc, A., Caian, M., Bojariu, R., Boroneanţ, C., Cheval, S., Baciu, M., Dumitrescu, Al., 2008: Scenarii de Schimbare a Regimului Climatic din România pe perioada 2001-2030, Raport, Administraţia Naţională De Meteorologie, http://www.mmediu.ro/departament_mediu/schimbari_climatice/Schimbare_Regim_Climatic_2001-2030.doc

[5.] Busuioc A., C. Boroneant, D. Matei, 2003: Analiza variabilitatii frecventei evenimentelor pluviometrice extreme in Romania în Analele Universităţii Ovidius, Seria: Geografie, vol. 1, 2003, 43-50.

[6.] Busuioc, A., 2001: Large-scale mechanisms influencing the winter Romanian climate variability, Detecting and Modelling Regional Climate Change and Associated Impacts, M. Brunet and D. Lopez eds., Springer-Verlag, 333-343.

[7.] Busuioc, A., H. von Storch, 1996 : "Changes in the winter precipitation in Romania and its relation to the large scale circulation", Tellus, 538-552.

[8.] Busuioc, A. and R. Tomozeiu, 1998: Connection between maximum temperature variability in Romania and the large scale circulation, Romanian J. Meteor., Vol. 5, No 1-2, 29-38.

[9.] Christensen, J.H., B. Hewitson, A. Busuioc, A. Chen, X. Gao, I. Held, R. Jones, R.K. Kolli, W.-T. Kown, R. Laprise, V. Magana Rueda, L. Mearns, C.G. Menéndez, J. Räisänen, A. Rinke, A. Saar and P. Whetton, 2007: Regional Climate Projections. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.

[10.] Rimbu N., C. Boroneant, C. Buta, M. Dima, 2002: Decadal variability of the Danube river streamflow in the lower basin and its relation with the North Atlantic Oscillation. International Journal of Climatology, 22, 1169-1179.

[11.] IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.

[12.] Clima României, 2008, Administraţia Naţională de Meteorologie, Bucureşti, Editura Academiei Române, ISBN 978-973-27-1674-8.

59

REDUCEREA DEZASTRELOR ŞI IMPLEMENTAREA PROGRAMULUI APELL ÎN ROMÂNIA

Prof. dr. ing. Alexandru Ozunu, prof. dr. Cristina Roşu,

drd. Camelia Costan, Lucrina Ştefănescu Facultatea de Ştiinţa Mediului,

Universitatea Babeş-Bölyai, Cluj-Napoca, România E. Roman, Fundaţia Centrul Naţional APELL

pentru Managementul Dezastrelor, Turda, România

Abstract: This paper highlights one of the voluntary environmental initiatives that might improve the awareness of the community regarding environmental emergencies. The voluntary initiative discussed here, developed and supported by UNEP is the Awareness and Preparedness for Emergencies at the Local Level (APELL) addressing emergency response and management. APELL plays a important role in increasing awareness about disasters and their negative impact. APELL has proved a most suitable tool for effectively supporting developing countries in establishing emergency response, and related mitigation strategies. The programme resulted in enhanced awareness throughout the world of the role of accident prevention, and its contribution to the overall implementation of sustainable development. Over the years, there were organized trainings and workshops on emergency procedures, to promote APELL in internal seminars and brochures. The DENATEH Project “Mitigation of vulnerability and consequences of natural and technological disasters, in order to support local communities” promotes the APELL Programme nationally and founds the partnership to establish a regional implementation network, with a view to create the necessary system to ensure an efficient crisis situations and disaster response management and assesses the environmental impact by means of GIS (Geographical Information System) and ACR (Quantitative Risk Analysis) Technologies, in order to prevent natural and technological disasters. The implementation characteristics of the APELL programme to end-users were identified in two interest areas in Romania: the first area is the Râmnicu-Valcea area, including Ocnele Mari, and the second one is the Maramureş-Baia Mare area. The APELL prototype, developed within the DENATEH project, represents the practical implementation of the APELL guides and brochures. The standard steps of the APELL process for the identified risks and intervention measures for the two areas were assessed and the involved stake-holders were established. The main purpose of the project is the completion of the existing emergency plans, created according to the current Romanian legislation, with the APELL principles and concepts. The major elements of emergency plans which APELL process completes are the involvement of the local communities and the preparedness and training of local communities. The completions will improve the emergency plans and the response will be more rapidly. The implementation activities for the APELL programme are supported in Romania by the APELL National Center for Disaster Management Foundation. The objectives of the Foundation are to educate, train and improve specialists in technological risks assessment and management; prevent technological accidents and natural disasters; promote fundamental, technical-scientific, experimental and applicative research in the field of environmental protection; conduct programmes necessary to performing policies in the field of risk and environmental security; integrate within an international network.

60

Introducere Multe evenimente petrecute într-un interval scurt de timp au condus la necesitatea

dezvoltării de măsuri pentru situaţii de urgenţă legate de siguranţa amplasamentelor industriale. Este de asemenea acceptată ideea că orice dezastru, indiferent de cauza care-l determină, generează impact asupra mediului.

Comunitatea internaţională îşi uneşte eforturile pentru a asigura premisele dezvoltării durabile. Aceste măsuri se concretizează în planul asigurării siguranţei şi securităţii legat de activităţile de producţie, de obiectivele industriale şi de sănătatea comunitară, şi îşi înteţeşte acţiunile începând cu anii 1980. Unul dintre programele internaţionale complexe şi interdisciplinare, constituit de către Programul pentru Mediu al Naţiunilor Unite - UNEP este operaţional începând cu anul 1986, fiind cunoscut sub denumirea generică APELL (acronimul pentru Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level – Pregătirea şi Conştientizarea pentru Urgenţe la nivelul Comunităţilor Locale).

În România, programul APELL este introdus prin intermediul unui proiect de cercetare. Proiectul CEEX nr. 303/2006, Reducerea vulnerabilităţii şi combaterea consecinţelor dezastrelor naturale şi tehnologice, în sprijinul comunităţilor locale, acronim DENATEH este structurat pe două componente de bază: implementarea programului APELL pentru managementul dezastrelor în România (APELL – RO) şi evaluarea impactului prin utilizarea tehnologiilor de evaluare a riscului şi a sistemelor informatice geografice. APELL – RO, prima componentă a proiectului DENATEH este focalizat pe managementul şi diminuarea riscurilor şi hazardurilor naturale şi tehnologice. GISAR, a doua componentă a proiectului DENATEH, îşi propune asigurarea unui echilibru între cercetarea fundamentală şi cea aplicativă, prin intermediul tehnologiilor software utilizată în prelucrarea datelor. Proiectul s-a desfăşurat pe durata a doi ani, între 2006 şi 2008, iar la derularea sa au contribuit următorii parteneri: Universitatea Babeş-Bölyai – Cluj-Napoca, Institutul de Geografie al Academiei Române Bucureşti, Institutul de Cercetări pentru Instrumentaţie Analitică – Cluj-Napoca, Centrul Regional pentru Prevenirea Accidentelor Industriale Majore – Cluj-Napoca, Universitatea Politehnică Bucureşti.

Programul APELL APELL se adresează tuturor urgenţelor legate de operaţiunile industriale sau

comerciale cu potenţial de producere a incendiilor, exploziilor, deversărilor sau emisiilor de materii periculoase. Programul are două obiective majore:

o Să creeze şi/sau să crească gradul de conştientizare a comunităţii asupra posibilelor hazarduri implicate în administrarea şi utilizarea materiilor periculoase şi fabricarea, administrarea şi utilizarea materiilor periculoase, precum şi asupra etapelor parcurse de autorităţi şi industrie pentru a proteja comunitatea de aceste hazarduri.

o Să dezvolte planuri de intervenţie în caz de urgenţă în cooperare cu comunităţile locale. Procesul de dezvoltare implică întreaga comunitate cu scopul de a asigura pregătirea optimă în cazul declanşării unei situaţii de urgenţă. (www.uneptie.org/pc/apell/)

APELL se adresează hazardurilor de pe amplasamentele industriale şi activităţile

conexe legate de substanţele periculoase care ameninţă întreaga comunitate. Implementarea procesului APELL implică persoane şi comunităţi din perimetrul local, regional şi chiar internaţional. Graniţele statelor şi cadrul legislativ nu trebuie să restrângă participarea tuturor părţilor interesate în dezvoltarea procesului APELL, filosofia acestuia fiind de a întări cooperarea şi a dezvolta coordonarea planurilor comune de răspuns în situaţii de urgenţă.

61

Scopul primordial al APELL este evitarea pierderii de vieţi omeneşti, a ameninţărilor la adresa sănătăţii şi a bunurilor sociale, a distrugerilor materiale şi asigurarea unei stări convenabile a mediului în comunităţile locale. [1]

Programul APELL a dezvoltat pe plan internaţional nouă direcţii de acţiune în scopul prevenirii şi minimizării efectelor dezastrelor, în scopul asigurării securităţii mediului: APELL pentru inundaţii, APELL pentru cutremure, APELL pentru minerit, APELL pentru accidente tehnologice, APELL pentru parcuri industriale, APELL pentru transporturi, APELL pentru zone portuare, APELL pentru şcoli şi instituţii de educaţie.

Ghidul APELL Ghidul APELL, publicat în 1988, stabileşte un proces cu 10 etape pentru dezvoltarea

unui plan integrat şi funcţional de răspuns la situaţiile de urgenţă, care să implice comunităţile locale, guvernele, echipele de intervenţie şi alţi factori. Acest proces amplifică conştientizarea hazardurilor în cadrul comunităţilor situate în apropierea instalaţiilor industriale, favorizează reducerea şi diminuarea riscurilor şi dezvoltă pregătirea pentru răspunsul la situaţii de urgenţă. APELL a apărut iniţial pentru a acoperi riscurile care apar la instalaţiile fixe, dar a fost adaptat de asemenea pentru aplicaţii specifice: APELL pentru zonele portuare, apărut în 1996 şi TransAPELL, Ghid pentru transportul substanţelor periculoase: planificarea de urgenţă într-o comunitate locală, publicat în 2000. [4]

„Ghidul APELL asupra Conştientizării şi Pregătirii pentru Urgenţe la Nivel Local” asistă factorii de decizie şi personalul tehnic în procesul de creştere a gradului de conştientizare de către comunitate a instalaţiilor periculoase şi a planurilor de intervenţie în caz de urgenţă. Ghidul stabileşte un proces de implementare a APELL cu 10 etape, după cum urmează:

Fig. 1 – Procesul specific APELL (cei 10 paşi)

Pas 1: Identificarea participanţilor şi stabilirea liniilor de comunicare

Pas 2: Evaluarea riscurilor din afara amplasamentelor

Pas 3: Revizuirea planurilor existente şiidentificarea punctelor slabe

Pas 4: Identificarea acţiunilor şi activităţilor

Pas 5: Alocarea resurselor pentru fiecare activitate

Pas 6: Integrarea planului individual într-un plan general şi asigurarea consensului

Pas 7: Pregătirea planului final şi obţinerea aprobărilor

Pas 10: Educarea publicului

Pas 8: Training, instruire Pas 9: Testare, revizuire şi actualizare

62

Cu toate acestea, procesul este flexibil şi nu intenţionează să ofere un model unic pentru prevenirea şi pregătirea accidentelor şi nici să impună anumite acţiuni care să fie întreprinse. În fiecare caz, obiectivele APELL rămân aceleaşi, deşi mecanismele de operare pot fi definite de la loc la loc şi pot necesita adaptarea lor la condiţiile locale.

Partenerii APELL Autorităţile locale – oficialităţile la nivel regional, judeţean, comunal ai oraşului sau

municipiului, care sunt fie aleşi, fie numiţi să guverneze ori să asigure populaţiei anumite servicii; ex: guvernanţi, comisari, prefecţi, primari, responsabili de consilii locale, şefii poliţiei, ai protecţiei civile şi pompierilor, şefii de la sănătate publică servicii sociale etc.

Industria – administratorii şi managerii amplasamentelor industriale care operează sau produc substanţe periculoase. De multe ori este chiar indicată şi implicarea angajaţilor. Totodată este utilă includerea alături de industria producătoare a sectorului de transportatori.

Comunitatea locală şi alte părţi interesate – toţi liderii comunităţii, în virtutea funcţiei ocupate (religioşi, grupuri de servicii comunitare – camere de comerţ etc.), asociaţii şi grupuri cu orientare privind protecţia mediului, grupuri care asigură servicii de îngrijire, lideri din sectorul educaţional, din mediul de afaceri, din presă, membri ai ONG-urilor etc. (www.uneptie.org/pc/apell)

Fig. 2 – Colaborarea părţilor implicate

Modul de funcţionare al APELL Grupul de Coordonare reprezintă motorul principal al procesului APELL. Membrii

acestui Grup trebuie să fie respectaţi în rândul grupului pe care îl reprezintă, acţionând pentru cooperare în folosul bunăstării comunitare, a siguranţei şi proprietăţii locale. Liderul Grupului va trebui să motiveze şi să asigure cooperarea tuturor segmentelor sociale ce acţionează pe plan local, indiferent de apartenenţa culturală, educaţională, economică sau de altă natură a acestora.

Rolul Grupului de Coordonare apare datorită necesităţii armonizării responsabilităţilor părţilor care-l constituie: reprezentanţii industriei trebuie să asigure acţiuni de protecţie în interiorul amplasamentelor deţinute, iar autorităţile locale trebuie să asigure siguranţa publică.

63

Grupul de Coordonare trebuie să realizeze cadrul de colaborare între industrie şi autorităţile locale, prin cooperarea cu liderii comunităţii şi prin dezvoltarea unei abordări a planificării pentru situaţii de urgenţă şi a comunicării cu comunitatea. [1]

Deşi Grupul de Coordonare nu deţine un rol operaţional direct într-o situaţie limită, acesta pregăteşte toate părţile implicate într-o astfel de situaţie, prin expunerea condiţiilor şi a măsurilor ce trebuie adoptate de către fiecare în acele momente.

Beneficiile implementării APELL Majoritatea companiilor au planuri de răspuns la urgenţe pe amplasament, pe care le

testează periodic. APELL poate fi util în orice situaţie care necesită planificarea integrată ce presupune implicarea mai multor părţi, pentru a dezvolta planuri de răspuns integrate şi bine înţelese, care să fie implementate în cazul apariţiei unui accident.

Procesul APELL aduce beneficii în cel puţin trei direcţii: • În reducerea probabilităţii accidentelor şi diminuarea impacturilor acestora. Chiar

dacă riscurile sunt considerate a fi mici, consecinţele unui accident major asupra unei companii pot fi severe din punct de vedere fizic, financiar sau al reputaţiei acesteia. APELL poate ajuta la protejarea companiei, precum şi a comunităţii.

• În ajutarea construirii de relaţii între operaţiunea minieră şi comunitate, ceea ce va avea beneficii pe termen lung. Companiile miniere devin din ce în ce mai transparente, mai active şi mai responsabile în ceea ce priveşte relaţiile cu purtătorii de interese. Planificarea răspunsului la urgenţe necesită o comunicare eficientă între toate părţile implicate, ceea ce ajută la consolidarea relaţiilor bazate pe interes comun.

• În favorizarea conştientizării comunităţii şi a înţelegerii de către populaţie a operaţiunii şi a managementului acesteia, ceea ce ar trebui să genereze încrederea şi suportul de care companiile au nevoie, fie că se înfruntă sau nu cu un accident. Acest aspect lucru va fi foarte serios testat dacă apare un accident major, dar dacă există încredere, companiei îi va fi mult mai uşor să comunice în mod eficient în cazul unei situaţii de urgenţă, precum şi să revină mai repede la starea normală după o astfel de situaţie.

Programul APELL în România În ultimii cinci ani, activităţile de implementare a programului APELL în Europa nu

au fost foarte vizibile. Cu toate acestea, s-au desfăşurat importante activităţi APELL în Rusia, Ţările Baltice, Cehia, Franţa şi Polonia.

Diseminarea programului APELL în Ţările Baltice a început în 1992. Acest lucru a fost sprijinit de serviciile profesioniste de răspuns la urgenţă şi s-a transpus în practică prin mai multe proiecte-pilot, demonstraţii şi seminarii de pregătire. De asemenea, a fost implementat un program de siguranţă şi protecţia mediului înconjurător în regiunea Mării Baltice.

În Rusia s-a desfăşurat o serie de patru seminarii APELL. Principalele activităţi din această ţară s-au concentrat pe cooperarea transfrontalieră în cadrul regiunii arctice şi pe problemele ridicate de centralele nucleare. [6]

În 2003 au început şi acţiunile de implementare a programului APELL în Franţa. Acest lucru a dus în primul rând la o îmbunătăţire a comunicării riscului şi a informării populaţiei, precum şi la o cooperare mai strânsă între industrie, comunitate şi autorităţile locale.

Seminarul Internaţional Necesitatea şi importanţa introducerii Programului APELL în România, desfăşurat în 27 iunie 2006 la sediul Facultăţii de Ştiinţa Mediului, Str. Piaţa Ştefan cel Mare nr. 4, Cluj-Napoca, a făcut parte din proiectul CEEX „Legislaţie de mediu, ingineria siguranţei şi managementul dezastrelor - managementul siguranţei mediului, ELSEDIMA”, nr. 33/2006. În cadrul seminarului a fost prezentat Programul APELL al Naţiunilor Unite,

64

precum şi proiecte naţionale în derulare, fiind discutate aspecte importante privind planurile de urgenţă şi planurile de prevenire şi combatere a poluărilor accidentale şi comunicarea riscului, informarea şi educarea populaţiei pentru răspuns la urgenţe de mediu. Seminarul a reunit experţi din domeniul academic, autorităţi centrale şi locale, operatori industriali şi ONG-uri, în scopul realizării unei reţele instituţionale APELL.

A V-a ediţie a Conferinţei Internaţionale ELSEDIMA, s-a desfăşurat în 31 iulie 2006 la Baia Mare. Continuând succesul ediţiilor anterioare, ELSEDIMA s-a bucurat şi acum de un real succes, înregistrându-se prezenţa a 154 participanţi. S-a observat interesul deosebit manifestat de factorii implicaţi în acest domeniu din ţară, fiind prezente instituţii şi organizaţii guvernamentale, neguvernamentale, academice şi agenţi economici. Cu această ocazie, prima broşură APELL tradusă în limba română – APELL pentru minerit – a fost lansată şi a fost bine primită de participanţi. Această broşură a fost publicată cu sprijinul şi acordul UNEP şi a fost distribuită reprezentanţilor autorităţilor.

Fundaţia Centrul naţional APELL pentru managementul dezastrelor este o entitate a dreptului privat, independentă şi non-guvernamentală, fără vreo orientare politică şi non-profit, al cărei scop este prevenirea riscului tehnologic, prin luarea unor măsuri de protecţie, răspuns şi metodele de reducere a riscului, precum şi promovarea politicilor de mediu şi implementarea strategiilor, în contextul dezvoltării durabile prin informare, documentare, training, cercetare, consultare şi activităţi de diseminare. Activităţile fundaţiei sunt axate pe integrarea în structura unitară a conceptelor de creştere şi dezvoltare durabilă, pe managementul securităţii mediului, precum şi pe bunăstarea comunităţilor locale în contextul prevenirii poluărilor accidentale şi a pregătirii răspunsului pentru situaţii de urgenţă.

Obiectivele fundaţiei sunt de educare, pregătire şi perfecţionare a specialiştilor în domeniul analizei şi managementului riscului tehnologic; prevenirea accidentelor tehnologice şi a dezastrelor naturale; promovarea cercetării experimentale şi aplicative în domeniului protecţiei mediului; de coordonare a programelor necesare pentru politici performante în domeniul riscului şi securităţii mediului; integrare într-o reţea internaţională.

Activităţi: 1. Elaborarea unor studii de mediu şi a rapoartelor de analiză pentru examinarea

posibilităţilor de reabilitare şi/sau asigurarea integrităţii mediului. 2. Cooperarea cu universităţi, instituţii de cercetare, birouri de informare, edituri tehnice,

organizaţii profesionale, precum şi organizaţii guvernamentale şi non-guvernamentale. 3. Coordonarea şi/sau implementarea unor studii relevante şi a unor proiecte de

dezvoltare de interes local/regional/naţional. 4. Organizare de cursuri, simpozioane, workshop-uri şi conferinţe. 5. Promovare de tehnici, tehnologii, produse şi echipamente cerute de standardele

internaţionale, pentru a facilita introducerea şi implementarea lor în toate sectoarele industriale.

6. Generarea unor cercetări semnificative interdisciplinare/proiecte de dezvoltare. 7. Cooperarea cu companii şi organisme guvernamentale şi non-guvernamentale pe

plan naţional şi internaţional. 8. Alocarea suportului financiar pentru activităţile profesionale. 9. Tipărirea unor reviste şi cărţi despre subiectele de interes. Proiectul DENATEH

Proiectul Reducerea vulnerabilităţii şi combaterea consecinţelor dezastrelor naturale şi tehnologice, în sprijinul comunităţilor locale – acronim DENATEH, desfăşurat pe durata a doi ani, între 2006 şi 2008, a fost structurat pe două componente de bază: Implementarea programului APELL în România pentru managementul dezastrelor, APELL-RO şi Evaluarea impactului asupra mediului prin utilizarea tehnologiilor analizelor cantitative de risc şi a sistemelor informatice geografice, GISAR.

65

APELL–RO, prima componentă a proiectului DENATEH, s-a focalizat pe managementul şi diminuarea riscurilor şi hazardurilor naturale şi tehnologice. În acest sens, a fost promovat programul APELL la nivel naţional şi au fost realizate parteneriatele necesare pentru implementarea acestui program.

GISAR – cea de-a doua componentă a proiectului DENATEH, a avut ca scop identificarea şi analiza principalelor riscuri din cele două teritorii analizate, determinarea principalelor zone de risc şi realizarea unor hărţi de risc. Hărţile de risc sunt utilizate la prevenirea dezastrelor naturale şi tehnologice.

Scopul final al acestui proiect este crearea sistemului necesar asigurării unui management eficient al situaţiilor de criză şi al intervenţiilor în cazul dezastrelor.

Unul din rezultatele finale ale proiectului a fost realizarea unor hărţi de hazard în cele două areale, pentru hazardurile identificate considerate a fi cele mai reprezentative.

Importanţa realizării hărţilor de hazard constă în evaluarea vulnerabilităţii mediului la diferiţi factori perturbatori şi monitorizarea stării acestuia în vederea diminuării, chiar evitării consecinţelor nefaste produse de manifestarea acestora. Astfel, hărţile impun o delimitare a arealelor cu diferite grade de vulnerabilitate faţă de hazardurile analizate, prezentând o importanţă practică pentru comunităţile umane la nivel regional şi local. Rolul tehnicilor GIS în realizarea acestor hărţi este deosebit de important, asigurând crearea unei baze de date interactive, uşor de adus la zi şi de accesat. Cunoaşterea în detaliu a mecanismelor de producere, evoluţie şi stingere a hazardurilor şi riscurilor de mediu, ca şi stabilirea „lanţului trofic” al acestora şi întocmirea hărţilor de vulnerabilitate pe baza cercetărilor întreprinse, permit organelor administraţiei locale o bună gestionare a lor având în vedere protecţia civilă, managementul riscurilor prin elaborarea unei strategii pe termen lung, care să „ocrotească” mediul înconjurător şi populaţia şi să „pună la adăpost” economia naţională în vederea unei dezvoltări durabile a societăţii. [5]

Pentru elaborarea hărţii GIS de hazard la alunecări pentru arealul depresionar Râmnicu Vâlcea – Ocnele Mari şi pentru Depresiunea Baia Mare au fost folosiţi factori potenţiali ai producerii alunecărilor ce pot fi cuantificaţi, şi anume: litologia, panta (declivitatea), precipitaţiile maxime în 24 de ore (mm/24 ore), utilizarea terenurilor, seismicitatea, energia de relief.

Analiza hărţii din arealul depresionar Râmnicu Vâlcea – Ocnele Mari a evidenţiat o pondere redusă a teritoriilor cu hazard foarte ridicat, fapt explicat prin faptul că este vorba de un areal depresionar. În cazul Depresiunii Baia Mare se întâlneşte de asemenea o pondere redusă a teritoriilor cu hazard foarte ridicat, fapt explicat prin faptul că se analizează un areal depresionar.

Fig. 3 – Harta de hazard la alunecări în arealul depresionar Râmnicu Vâlcea – Ocnele Mari

66

Hazardurile climatice au fost analizate şi reprezentate cartografic, deoarece în spaţiul analizat aceastea sunt extrem de importante. Au fost analizate principalele fenomenele meteorologice caracteristice atât semestrului cald, cât şi semestrului rece al anului, cu diferite grade de vulnerabilitate climatică, selectându-se cele care au prezentat un impact negativ asupra mediului şi a organismului uman, analiză finalizată prin crearea unor hărţi de hazard climatic al arealului depresionar Râmnicu-Vâlcea – Ocnele Mari şi Baia Mare atât pentru semestrul cald, cât şi pentru semestrul rece al anului.

Pentru semestrul rece al anului au fost utilizate hărţile care reprezintă arealele vulnerabile la următoarele fenomene meteorologice periculoase: inversiunile de temperatură, îngheţ şi brumă, chiciură şi strat de zăpadă, viscol. Harta de hazard climatic din semestrul cald al anului s-a obţinut pe baza suprapunerii hărţilor care reprezintă arealele vulnerabile la diferite fenomene meteorologice periculoase din această perioadă a anului: ploile torenţiale, furtunile cu grindină, fenomenele orajoase, vântul tare, depunerile acide.

În urma analizei hărţii pentru arealul Râmnicu-Vâlcea s-au identificat areale cu vulnerabilitate mixtă la inversiuni de temperatură, mare la îngheţ şi brumă. În semestrul cald al anului, arealul depresionar Râmnicu-Vâlcea – Ocniţa, prezintă o vulnerabilitate mare la fenomenele periculoase specifice acestui interval din an (ploi torenţiale, furtuni însoţite de grindină, fenomene orajoase, depuneri acide) şi medie la vânt tare.

Fig. 4 – Hazardurile climatice din semestrul cald şi rece al anului în arealul Ocnele Mari – Râmnicu Vâlcea

În ceea ce priveşte arealul Baia Mare, s-au identificat areale cu vulnerabilitate mixtă la

inversiuni de temperatură, mare şi mixtă la îngheţ şi brumă; mică şi medie la stratul de zăpadă; foarte mare şi mare la lapoviţă şi zăpadă umedă. În semestrul cald al anului, arealul depresionar Baia Mare prezintă o vulnerabilitate mare la depuneri acide şi ceaţă, grindină; medie la valurile de căldură, fenomene orajoase şi ploi torenţiale şi parţial la grindină şi la ceaţă şi vulnerabilitate mică la manifestări eoliene.

Hărţile de risc şi hazard elaborate în cadrul proiectului sunt extrem de utile, fiind

folosite de autorităţi la elaborarea planurilor de urbanizare şi de utilizare a terenurilor. De asemenea, prin intermediul acestor hărţi se pot determina zonele cele mai expuse riscurilor, ceea ce permite luarea de acţiuni de prevenire a accidentelor în zonele critice, precum şi pregătirea comunităţilor cu privire la dezastre.

67

Concluzii Lecţiile învăţate din incidentele anterioare au o importanţă crucială în perfecţionarea

politicilor şi acţiunilor de diminuare a consecinţelor unor incidente viitoare similare şi, acolo unde este posibil, în prevenirea unor astfel de riscuri şi a consecinţelor acestora. În acest context, APELL continuă să disemineze informaţii în mod eficient, oferă instrumente utile pentru conştientizarea şi pregătirea la nivel local şi sprijină dezvoltarea politicilor de prevenire.

APELL poate fi util în orice situaţie pentru a dezvolta planuri de răspuns integrate şi bine înţelese care să fie implementate în cazul apariţiei unui accident. APPEL oferă informaţiile necesare membrilor comunităţii interesaţi cu privire la hazardurile implicate în operaţiunile industriale precum si cele naturale potenţiale şi la măsurile luate pentru reducerea riscurilor.

Prin implementarea programului APELL, a fost creat un sistem necesar asigurării unui management eficient al situaţiilor de criză şi al intervenţiilor în cazul dezastrelor, iar rezultatele au oferit beneficiarilor metode şi procedee de evaluare a riscurilor, precum şi planuri de management al situaţiilor de urgenţă în caz de dezastru.

Bibliografie: [1.] UNEP Division of Technology, Industry and Economics – Explaining APELL, background to

Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level, octombrie 2001, disponibil la: http://www.uneptie.org/pc/apell/publications/pdf_files/explaining_apell.pdf

[2.] United Nations Environment Programme, Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level: a Process for Responding to Technological Accidents, 63 pages, 1988, ISBN 92-807-1183-0.

[3.] United Nations Environment Programme, APELL for Mining: Guidance for the Mining Industry in Raising Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level (TR 41), 2001.

[4.] United Nations Environment Programme, TransAPELL, Guidance for Dangerous Goods Transport Emergency Planning in a Local Community (TR 35), 2000.

[5.] Bălteanu, D., Popescu, Claudia, (1996), Dezvoltarea durabilă în context est-european, Terra 26-27, Bucureşti.

[6.] United Nations Office for the Coordination of Humanitarian Affairs (Ocha), United Nations Environment Programme (UNEP), Report of 7th Meeting of the Advisory Group on Environmental Emergencies in association with the Awareness and Preparedness at Local Level programme, Rosersberg, Sweden, 13-15 June 2007.

[7.] www.uneptie.org/pc/apell

68

NORME JURIDICE ŞI ADMINISTRATIVE CE REGLEMENTEAZĂ ACTIVITATEA STATELOR MEMBRE ALE

UNIUNII EUROPENE ÎN DOMENIUL URGENŢELOR CIVILE

Colonel drd. Decebal Chifulescu Centrul Operaţional Naţional,

Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Pe fondul schimbărilor climatice majore, manifestate la nivel global, care duc la creşterea frecvenţei şi magnitudinii fenomenelor meteorologice extreme (valuri de căldură, furtuni şi precipitaţii torenţiale), se preconizează că pierderile de vieţi omeneşti, distrugerea infrastructurii economice şi sociale şi degradarea ecosistemelor deja fragile, se vor accentua. Statele membre ale Uniunii Europene au cunoscut în ultima perioadă o creştere netă în ceea ce priveşte numărul şi gravitatea dezastrelor naturale dar şi ale celor provocate de om. De asemenea, examinările efectuate de ONU şi de alte organizaţii internaţionale au subliniat vulnerabilitatea crescândă la dezastre, ca rezultat al sporirii intensităţii utilizării terenurilor, al dezvoltării industriale, al expansiunii urbane şi al dezvoltării de infrastructuri.

În acest context, Comunitatea a elaborat deja un set de instrumente cu scopul de a aborda diverse aspecte legate de pregătirea, reacţia şi redresarea în cazul producerii unor dezastre. Există, de asemenea, o serie de iniţiative specifice de sector, care abordează elemente ale prevenirii dezastrelor, fiind vizate inundaţiile, dezastrele tehnologice şi deversările de petrol.

Au fost identificate o serie de motive pentru care prevenirea dezastrelor trebuie examinată la nivel european. Este mai mult decât evident că dezastrele nu respectă frontierele naţionale şi pot avea o dimensiune transnaţională (astfel cum s-a întâmplat în cazul inundaţiilor din 2002 şi a incendiilor forestiere din 2007). Dezastrele pot avea un impact negativ asupra politicilor comunitare în materie de agricultură şi infrastructură. Efectele economice ale dezastrelor pot afecta negativ creşterea economică şi competitivitatea regiunilor UE (şi, în consecinţă, întreaga UE). În fine, este adesea nevoie de finanţare comunitară pentru a putea face faţă daunelor provocate de dezastre.

Există două acte legislative care acoperă domeniul protecţiei civile la nivelul Uniunii Europene, acestea fiind Decizia Consiliului 2007/779/EC, Euratom de instituire a unui mecanism comunitar de protecţie civilă (reformulată) şi Decizia Consiliului 2007/162/EC, Euratom de instituire a unui instrument financiar de protecţie civilă.

Alte două decizii ale Comisiei au fost eliberate imediat după adoptarea acestor doi mari piloni ai legislaţiei în domeniul protecţiei civile, fiecare având un anumit scop în sensul celor două decizii ale Consiliului. Una dintre aceste decizii, se ocupă de stabilirea normelor de aplicare pentru transport, iar celalată prevede punerea în aplicare a conceptului de module.

Mecanismul comunitar de protecţie civilă şi instrumentul financiar de protecţie civilă, acoperă împreună trei dintre principalele aspecte legate de gestionarea dezastrelor: prevenire, pregătire şi răspuns. Cele două acte legislative sunt complementare, instrumentul financiar susţinând mecanismul de protecţie civilă.

Există, desigur şi alte texte juridice, care nu sunt încă piese legislative, ce conţin propuneri sau observaţii cu influenţă asupra mecanismului de protecţie civilă. Acestea includ Comunicarea Comisiei privind consolidarea capacităţii de reacţie a Uniunii în caz de dezastru şi Comunicarea privind consolidarea sistemelor de avertizare timpurie în Europa. Întrucât documentele menţionate anterior au fost adoptate în cursul anului 2007, cadrul actual este relativ nou, cu toate că acesta se bazează pe mai mulţi ani de texte juridice anterioare.

69

Decizia Consiliului nr. 779 din 8 noiembrie 2007 instituie mecanismul comunitar de protecţie civilă având ca obiective generale acordarea de sprijin, la cerere, în situaţii de urgenţă majoră şi facilitarea unei mai bune coordonări a intervenţiilor de asistenţă, întreprinse de către statele membre şi de către Comunitate, ţinând cont de necesităţile speciale ale regiunilor izolate, ultraperiferice, insulare sau a altor regiuni ale Comunităţii.

Întrucât în perioada 2005–2007 s-a constatat o creştere considerabilă a numărului ţărilor care apelează la asistenţă comunitară în domeniul protecţiei civile şi pentru ca solidaritatea europeană să se manifeste mai eficient şi mai vizibil, a apărut necesitatea dezvoltării unei capacităţi europene de răspuns rapid, bazată pe modulele de protecţie civilă ale statelor membre.

Mecanismul comunitar de protecţie civilă facilitează răspunsul în domeniul protecţiei civile la toate tipurile de situaţii de urgenţă majoră care se produc pe teritoriul Comunităţii sau în afara acestuia, inclusiv la dezastre naturale sau provocate de om, acte de terorism şi accidente tehnologice, radiologice şi de mediu, incluzând şi poluarea marină accidentală. Asistenţa în domeniul protecţiei civile poate fi solicitată în toate aceste situaţii de urgenţă pentru a completa capacităţile de răspuns ale ţării afectate.

Cooperarea consolidată în domeniul intervenţiilor de asistenţă în domeniul protecţiei civile se bazează pe o structură comunitară de protecţie civilă, care constă într-un centru de monitorizare şi de informare (M.I.C.) şi un sistem comun de comunicare şi de informare în caz de urgenţă (C.E.C.I.S.) şi puncte de contact în statele membre. Sistemul furnizează un cadru pentru colectarea de informaţii confirmate privind situaţiile de urgenţă, în vederea difuzării acestor informaţii către statele membre, precum şi a împărtăşirii experienţei dobândite în intervenţii. Punctele de contact din statele membre sunt în măsură să furnizeze informaţii cu privire la disponibilitatea asistenţei în domeniul protecţiei civile solicitată de către ţara afectată, inclusiv informaţii cu privire la disponibilitatea activelor şi resurselor militare.

Mecanismul constă într-o serie de elemente şi acţiuni, care cuprind: 1. Identificarea echipelor de intervenţie şi a altor forme de sprijin pentru intervenţie,

disponibile în statele membre pentru intervenţii de asistenţă în situaţii de urgenţă; 2. Înfiinţarea şi punerea în aplicare a unui program de instruire destinat echipelor de

intervenţie şi altor forme de sprijin pentru intervenţie, precum şi experţilor din echipele responsabile cu evaluarea şi/sau coordonarea (denumite în continuare "echipe de evaluare şi/sau coordonare”);

3. Ateliere, seminarii şi proiecte-pilot privind principalele aspecte ale intervenţiilor; 4. Constituirea şi trimiterea de echipe de evaluare şi/sau coordonare; 5. Instituirea şi gestionarea unui centru de monitorizare şi de informare (MIC),

accesibil şi capabil de a răspunde imediat, 24 de ore pe zi, aflat în serviciul statelor membre şi al Comisiei, pentru necesităţile mecanismului;

6. Instituirea şi gestionarea unui sistem comun de comunicare şi informare în situaţii de urgenţă (CECIS) pentru a permite comunicarea şi schimbul de informaţii între MIC şi punctele operaţionale de contact din statele membre;

7. O contribuţie la dezvoltarea sistemelor de detectare şi de alertă timpurie în caz de dezastre care pot afecta teritoriul statelor membre, pentru a permite un răspuns rapid al statelor membre şi al Comunităţii, precum şi o contribuţie la instituirea unor astfel de sisteme prin studii şi evaluări cu privire la necesitatea şi la fezabilitatea acestora şi prin acţiuni de promovare a interconexiunilor acestora şi a conexiunilor cu MIC şi CECIS. Aceste sisteme ţin cont de sursele de informare, monitorizare şi detectare existente şi se dezvoltă pe baza acestora;

8. Sprijin pentru statele membre în vederea obţinerii accesului la resurse de echipamente şi transport prin:

(a) furnizarea şi schimbul de informaţii referitoare la resursele de echipamente şi transport care pot fi puse la dispoziţie de către statele membre, în vederea facilitării punerii în comun a acestor resurse de echipament şi de transport;

70

(b) sprijin pentru statele membre în identificarea şi facilitarea accesului la eventualele resurse de transport care pot proveni din alte surse, inclusiv de pe pieţe comerciale;

(c) sprijin pentru statele membre în identificarea eventualelor echipamente provenite din alte surse, inclusiv de pe pieţe comerciale;

9. Suplimentarea transportului furnizat de statele membre prin furnizarea de resurse de transport suplimentare necesare pentru asigurarea unui răspuns rapid în situaţii de urgenţă majoră;

10. Sprijin pentru asistenţa consulară acordată cetăţenilor UE privind activităţile de protecţie civilă în situaţii de urgenţă în ţări terţe, dacă acest lucru este solicitat de către autorităţile consulare ale statelor membre;

11. Alte acţiuni de sprijin şi complementare necesare în cadrul mecanismului. Statele membre identifică în avans echipele de intervenţie sau modulele din cadrul

serviciilor lor competente şi, în special, din cadrul serviciilor lor de protecţie civilă sau a altor servicii de urgenţă, care pot fi disponibile pentru intervenţie şi care pot fi constituite în termen foarte scurt şi trimise – în general în termen de 12 ore de la formularea unei solicitări de asistenţă. Acestea ţin cont de faptul că structura echipei sau a modulului ar trebui să depindă de tipul situaţiei de urgenţă şi de necesităţile speciale ale acesteia. Prin „modul” se înţelege o grupare a capacităţilor statelor membre care se poate autosusţine şi este autonomă, predefinită şi orientată pe sarcini şi necesităţi sau o echipă mobilă operaţională a statelor membre care reprezintă o combinaţie de resurse umane şi materiale, care poate fi definită sub aspectul capacităţii sale de intervenţie sau prin sarcina (sarcinile) pe care le poate întreprinde.

Decizia Comisiei nr. 73/2008 detaliază principalele caracteristici ale modulelor de

protecţie civilă, cum ar fi sarcinile, capacităţile, componentele acestora şi viteza lor de desfăşurare, precum şi gradul corespunzător de autonomie şi de interoperabilitate al acestora.

În această decizie sunt prevăzute cerinţele generale pentru 13 module europene de protecţie civilă:

1. Modul de pompare cu capacitate mare; 2. Modul de purificare a apei; 3. Modul de căutare şi salvare în zonele urbane; 4. Modul de căutare şi salvare în zonele urbane dificile; 5. Modul de luptă aeriană împotriva incendiilor forestiere cu ajutorul elicopterelor; 6. Modul de luptă aeriană împotriva incendiilor forestiere cu ajutorul avioanelor; 7. Post medical complex; 8. Post medical complex cu secţie de chirurgie; 9. Spital de campanie; 10. Evacuarea medicală pe calea aerului a victimelor dezastrelor; 11. Adăpost temporar de urgenţă; 12. Detectarea şi prelevarea de probe de natură chimică, biologică, radiologică şi

nucleară (CBRN) portabil sau mobil de detecţie; 13. Operaţiuni de căutare şi salvare în condiţii de risc chimic, bacteriologic, radiologic

sau nuclear. Decizia consiliului nr. 162 din 5 martie 2007 instituie un instrument financiar de

protecţie civilă în temeiul căruia să se poată acorda asistenţă financiară, atât ca o contribuţie la îmbunătăţirea eficacităţii reacţiei în caz de urgenţe majore, cât şi ca o contribuţie la îmbunătăţirea măsurilor de prevenire şi pregătire pentru toate tipurile de urgenţă, cum sunt dezastrele naturale şi cele provocate de om, actele teroriste, inclusiv terorismul cu mijloace chimice, biologice, radiologice şi nucleare, precum şi accidentele tehnologice, radiologice şi ecologice.

Decizia se aplică măsurilor de prevenire şi pregătire pentru toate tipurile de urgenţe de pe teritoriul Comunităţii, pentru combaterea consecinţelor imediate ale unei situaţii de urgenţă majoră, indiferent de natura acesteia, inclusiv reacţia în caz de poluare maritimă accidentală,

71

în interiorul sau în afara Comunităţii, fiind prevăzute normele de furnizare a asistenţei financiare pentru:

(a) acţiunile din domeniul mecanismului comunitar de facilitare a cooperării consolidate în cadrul intervenţiilor de asistenţă în domeniul protecţiei civile;

(b) măsurile de prevenire sau reducere a efectelor unei situaţii de urgenţă; (c) acţiunile destinate să îmbunătăţească nivelul de pregătire al Comunităţii pentru

reacţii în situaţii de urgenţă, inclusiv acţiunile de conştientizare a cetăţenilor UE. Decizia include, de asemenea, unele şi prevederi speciale pentru finanţarea anumitor

resurse de transport în cazul unei urgenţe majore, pentru a facilita o reacţie rapidă şi eficientă, inclusiv în caz de urgenţe manifestate în regiuni izolate, ultraperiferice, insulare sau ale altor regiuni din Comunitate.

Decizia Comisiei nr. 606 din 8 august 2007 stabileşte normele de aplicare a

dispoziţiilor referitoare la transport prevăzute în Decizia 2007/162/CE, propunând norme şi proceduri cu privire la cererile de sprijin financiar comunitar ale statelor participante pentru transportul ajutorului către ţările afectate şi soluţionarea acestor cereri de către Comisie. În acest sens, această decizie introduce norme şi proceduri în ceea ce priveşte punerea în comun şi identificarea resurselor de transport, având în vedere că una dintre condiţiile de acordare a sprijinului financiar este ca toate celelalte posibilităţi de a găsi transport în cadrul mecanismului să fi fost epuizate.

În cazul în care se poate furniza asistenţă financiară comunitară în conformitate cu Decizia 2007/162/CE, Euratom, statele participante beneficiază de posibilitatea de a solicita fie o subvenţie, fie un serviciu de transport.

Decizia 2007/162/CE prevede că statele membre care solicită sprijin financiar comunitar pentru transportul ajutorului trebuie să ramburseze cel puţin 50% din fondurile comunitare primite, în termen de 180 de zile de la intervenţie.

Procedurile se aplică în momentul depunerii de către un stat participant a unei cereri de sprijin prin intermediul mecanismului pentru transportul ajutorului în domeniul protecţiei civile către un stat afectat. Dacă o cerere de sprijin pentru transport include o cerere de sprijin financiar, aceasta din urmă nu este luată în considerare de către Comisie până la finalizarea procedurilor menţionate anterior.

Cererile se pot transmite prin fax, prin mesagerie electronică sau prin intermediul sistemului comun de comunicare şi informare în caz de urgenţă (CECIS) instituit prin Decizia 2004/277/CE, Euratom. Transmiterea cererilor care implică finanţare comunitară prin fax, prin mesagerie electronică sau prin CECIS este acceptată sub rezerva ca originalele semnate de către autoritatea competentă să fie transmise fără întârziere Comisiei.

La primirea unei cereri de sprijin prin intermediul mecanismului pentru punerea în comun şi identificarea resurselor de transport pentru asigurarea transportului ajutorului în domeniul protecţiei civile către un stat afectat, Comisia notifică imediat punctele de contact desemnate de statele participante cu privire la această cerere. În notificare, Comisia cere statelor participante să furnizeze detalii privind resursele de transport pe care le pot pune la dispoziţia statului participant solicitant şi stabileşte, de asemenea, o perioadă la expirarea căreia cererile de finanţare comunitară pot deveni eligibile. Perioada respectivă nu poate depăşi 24 de ore de la notificare. Comisia poate scurta perioada respectivă până la minim 6 ore dacă este necesar, pentru a putea răspunde eficient nevoilor urgente şi vitale.

Statele participante informează Comisia în cel mai scurt timp posibil cu privire la resursele de transport pe care le pot pune, în mod voluntar, la dispoziţie ca răspuns la cererea de sprijin pentru punerea în comun şi identificarea resurselor de transport. Comisia adună informaţiile privind resursele de transport disponibile şi le transmite statului participant solicitant sau altor state participante cât mai curând posibil. Pe lângă informaţiile menţionate Comisia transmite statelor participante şi alte informaţii pe care le deţine, privind resursele de transport disponibile din alte surse, inclusiv piaţa comercială şi facilitează accesul statelor participante la aceste resurse suplimentare.

72

Atunci când a fost identificată o soluţie posibilă de transport, dar este necesară finanţarea comunitară pentru a permite transportul ajutorului în domeniul protecţiei civile, statul participant poate solicita o subvenţie din partea Comunităţii, indicând în cererea sa procentul costurilor eligibile pe care le va rambursa, dar nu mai puţin de 50%.

Următoarele costuri sunt eligibile pentru sprijin financiar comunitar: (a) Costurile legate de deplasarea resurselor de transport la punctul de expediţie pe

teritoriul statului participant care oferă asistenţă în domeniul protecţiei civile, inclusiv costurile tuturor serviciilor, comisioanelor, costurile de logistică şi manevrare, costurile pentru combustibil şi eventuale costuri de cazare, precum şi alte costuri indirecte precum taxele, impozitele în general şi costurile de tranzit;

(b) Costurile de la punctul de expediţie pe teritoriul statului participant care oferă asistenţă în domeniul protecţiei civile la destinaţia finală, inclusiv costurile serviciilor, comisioanelor, costurile de logistică şi manevrare, costurile pentru combustibil şi eventuale costuri de cazare, precum şi alte costuri indirecte precum taxele, impozitele în general şi costurile de tranzit;

(c) Costurile necesare pentru drumul de întoarcere al resurselor de transport, al echipelor şi al echipamentului acestora.

Toate costurile trebuie să fie justificate corespunzător. Decizia Consiliului nr. 87/600/EEC din 14 decembrie 1987 instituie procedura

comunitară de schimb rapid de informaţii în caz de urgenţă radiologică – Sistemul ECURIE (European Community Urgent Radiological Information Exchange).

La 2 februarie 1959, Consiliul a adoptat directiva de stabilire a standardelor de bază pentru protecţia sănătăţii lucrătorilor şi a populaţiei împotriva pericolelor prezentate de radiaţiile ionizante, care au fost modificate ultima dată de Directiva 80/836/Euratom şi de Directiva 84/467/Euratom.

Astfel, statele membre trebuie să stabilească facilităţile necesare pentru a efectua monitorizarea continuă a nivelului de radioactivitate din aer, apă şi sol şi să comunice aceste informaţii Comisiei pentru ca aceasta să fie informată de la nivelurile de radioactivitate la care este expusă.

Experienţa acumulată în urma gestionării efectelor accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl din Uniunea Sovietică a demonstrat că, în caz de urgenţă radiologică şi pentru a-şi îndeplini sarcinile, Comisia trebuie să primească prompt toate informaţiile relevante într-un format agreat.

Sistemul asigură monitorizarea permanentă şi schimbul reciproc de informaţii între statele comunitare privind urgenţe radiologice de tipul:

(a) accident pe teritoriul său, în urma căruia are loc sau este posibil să apară o eliberare semnificativă de material radioactiv;

(b) detectării, pe sau în afara teritoriul său, a unor niveluri anormale de radioactivitate care ar putea fi dăunătoare pentru sănătatea publică în acest stat membru;

(c) altor accidente decât cele menţionate la litera (a) care implică instalaţiile sau activităţile menţionate la alineatul 2, din care o eliberare semnificativă de material radioactiv are loc sau este posibil să apară;

Ţările Uniunii Europene acţionează în comun şi în domeniul managementului

situaţiilor de urgenţă, ajutându-se reciproc să facă faţă catastrofelor. Mecanismul de protecţie civilă al UE înseamnă că resursele comunitare pot fi puse în comun pentru a asigura o reacţie mai eficientă în scopul reducerii efectelor negative ale unor catastrofe.

În 2007, mecanismul de protecţie civilă a fost activat de 12 ori în 11 săptămâni, cu ocazia incendiilor care au izbucnit în întreg sudul Europei şi opt state membre ale UE au ajutat România să combată efectele inundaţiilor. În 2008, Bulgaria şi Grecia au primit ajutor din partea Spaniei, Franţei, Italiei şi Ciprului în lupta împotriva incendiilor de pădure.

73

Ajutoare de urgenţă au fost, de asemenea, oferite ţărilor din afara UE – pentru a veni în sprijinul victimelor cutremurelor din China şi Kârgâzstan, ale inundaţiilor din Bolivia, Ecuador şi Ucraina, precum şi ale uraganului din Haiti şi ale ciclonului din Myanmar.

Cooperarea europeană aduce valoare adăugată în privinţa protecţiei oamenilor, a mediului, a bunurilor şi a patrimoniului cultural. Această punere în comun a resurselor asigură un impact mult mai mare decât cel pe care îl pot obţine ţările prin eforturi individuale.

Legislaţia comunitară în domeniul urgenţelor civile constituie primul pas pentru armonizarea la nivel european a principiilor de management al situaţiilor de urgenţă specifice fiecărui stat european. Diferenţele de dotare, proceduri de intervenţie, relief şi climă, dezvoltare economică, procedurile dificile de notificare şi solicitare de sprijin internaţional, au fost luat în considerare fiind emise acte legislative comunitare ce orientează politicile naţionale de management al situaţiilor de urgenţă într-o direcţie comună, încercându-se astfel depăşirea graniţelor, pentru acordarea asistenţei umanitare şi acţiunea comună în cadrul intervenţiilor de urgenţă care ţin de protecţia civilă.

O serie de politici naţionale şi comunitare pot fi gestionate astfel încât să se asigure sprijin pentru ciclul de gestionare a dezastrelor – prevenire, pregătire, reacţie, redresare. În acest scop, este necesar să se stabilească legături între actorii implicaţi în elaborarea şi implementarea măsurilor care pot avea efecte semnificative asupra activităţii de prevenire a dezastrelor.

În urma intervenţiilor efectuate în cadrul mecanismului comunitar de protecţie civilă, Comisia a stabilit un program bazat pe „experienţa acumulată”. Evaluarea capacităţii de reacţie directe în faţa dezastrelor se va utiliza în vederea identificării posibilelor îmbunătăţirii, pasul următor fiind de a extinde programul privind experienţa acumulată pentru a examina posibile îmbunătăţiri în materie de prevenire a dezastrelor.

De asemenea, Comisia pregăteşte propuneri pentru a consolida formarea în materie de gestionare a dezastrelor la nivel comunitar, urmând să includă prevenirea în cadrul acestor propuneri şi va institui cursuri speciale privind prevenirea în cadrul programului comunitar de formare în materie de protecţie civilă. Experienţa acumulată în anumite state membre demonstrează utilitatea stabilirii de mecanisme coordonate de gestionare a crizelor, prin implicarea diferitelor părţi interesate din mediul public şi privat, statele membre fiind încurajate să implementeze astfel de iniţiative.

În momentul de faţă, la nivel european, direcţiile prioritare de acţiune sunt orientate către: – identificarea de bune practici în ceea ce priveşte stabilirea de legături între actorii şi

politicile relevante prin intermediul ciclului de gestionare a dezastrelor; – stabilirea de legături între actorii şi politicile relevante care ar trebui implicate în

prevenirea incendiilor forestiere şi a altor tipuri de incendii de vegetaţie din UE; – consolidarea cooperării cu reţeaua serviciilor europene de meteorologie pentru a

include alertele de inundaţii pe termen scurt (inclusiv inundaţiile din zonele costiere) în cadrul sistemelor de alertă rapidă;

– reducerea timpilor de alertă ale sistemelor existente de alertă rapidă; – stabilirea de legături între sistemele de alertă existente utilizate în cazul incendiilor

forestiere (EFFIS) şi al inundaţiilor (EFAS) în cadrul sistemului global de alertă şi coordonare în caz de dezastre (GDACS – Global Disaster Alert and Coordination System );

– continuarea cooperării cu ţările din sudul Mediteranei, care are drept scop îmbunătăţirea accesului sistemelor existente de alertă rapidă la informaţii în timp real;

– sporirea gradului de sensibilizare a cetăţenilor cu privire la numărul european pentru apeluri de urgenţă (112), în colaborare cu statele membre.

La nivel comunitar, există o serie de instrumente financiare şi legislative care vin în sprijinul măsurilor luate de statele membre şi în ceea ce priveşte prevenirea, acestei componente a managementului situaţiilor de urgenţă, acordându-i-se o atenţie sporită în cadrul programelor şi al politicilor (cum ar fi politicile comune privind agricultura sau dezvoltarea rurală), prevenirea dezastrelor fiind considerată o investiţie judicioasă, deoarece costurile măsurilor preventive sunt, în general, mult mai mici faţă de cele ale măsurilor de redresare.

74

Bibliografie: [1.] Decizia Consiliului 2007/779/EC, Euratom de instituire a unui mecanism comunitar de protecţie

civilă (reformulată). [2.] Decizia Consiliului 2007/162/EC, Euratom de instituire a unui instrument financiar de protecţie

civilă. [3.] Comunicarea Comisiei privind consolidarea capacităţii de reacţie a Uniunii în caz de dezastru. [4.] Comunicarea Comisiei privind consolidarea sistemele de avertizare timpurie în Europa. [5.] Tratatul de la Lisabona de modificare a Tratatului privind Uniunea Europeană şi a Tratatului de

instituire a Comunităţii Europene, semnat la Lisabona, 13 decembrie 2007. [6.] Decizia consiliului nr. 277 din 2004 de stabilire a normelor de aplicare a Deciziei Consiliului

792/2001. [7.] Decizia Comisiei nr. 73/2008 de modificare a Deciziei 2004/277/CE, Euratom a Comisiei de

stabilire a normelor de aplicare a Deciziei 2007/779/CE, Euratom a Consiliului de instituire a unui mecanism comunitar de protecţie civilă.

[8.] Decizia Comisiei nr. 606 din 8 august 2007 de stabilire a normelor de aplicare a dispoziţiilor referitoare la transport prevăzute în Decizia 2007/162/CE, Euratom a Consiliului de instituire a unui instrument financiar de protecţie civilă.

[9.] Decizia Consiliului 87/600/EEC din 14 decembrie 1987 privind procedura comunitară de schimb rapid de informaţii în caz de urgenţă radiologică.

[10.] http://www.coe.int/t/ro/com/about_coe/

75

DETERMINAREA ZONELOR INUNDABILE ÎN CAZUL VIITURILOR RAPIDE

Prof. dr. ing. Radu Drobot Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

1. Introducere Pe baza repartiţiei spaţiale a dinamicii factorilor generatori, a extinderii şi

particularităţilor propagării viiturilor şi a riscului de afectare a diferitelor obiective economice şi sociale, în România inundaţiile prezintă trăsături regionale distincte (România. Spaţiu, Societate, Mediu, 2006):

a) Inundaţiile din partea central-vestică a României, datorate circulaţiei vestice a maselor de aer prin extinderea spre est a Depresiunii Islandeze sau prin deplasarea maselor de aer umed pe dorsala Anticiclonului Azoric. Inundaţiile sunt produse de viituri generate de ploi torenţiale precedate de ploi de intensitate redusă, dar de lungă durată care saturează solul.

b) Inundaţiile din sudul României sunt datorate precipitaţiilor abundente, cu caracter torenţial, generate de ciclonii mediteraneeni.

c) Inundaţiile din estul României sunt generate de precipitaţii torenţiale în condiţiile circulaţiei de blocaj pe versanţii estici ai Carpaţilor Orientali şi în Podişul Moldovei şi de formarea de cicloni retrograzi în nord-vestul Mării Negre.

În ultimii 50 de ani, inundaţii de proporţii, pe suprafeţe întinse, s-au produs în anii 1969, 1970, 1975, 1991, 1995, 1997, 1999, 2000, 2002, 2005, 2006 şi 2007.

În condiţiile unor ploi generalizate, pe bazine mici şi pe o perioadă scurtă (2–3 ore sau chiar mai puţin) se pot produce ploi de intensităţi deosebite. Ploile generalizate generează viituri regionale, în timp ce ploile torenţiale convective de mare intensitate din bazinele hidrografice mici conduc la formarea unor „viituri rapide” (flash floods) şi la inundaţii locale.

Viiturile rapide se pot produce în orice zonă caracteristică de relief, dar cele mai sensibile regiuni se găsesc în Subcarpaţii Meridionali şi de Curbură, expuşi cel mai mult advecţiilor bogate de aer umed mediteranean. În mişcarea aerului încărcat cu umiditate, de la sud-vest către nord-est are loc o ascensiune pe versanţi în zona piemontană, însoţită de o destindere pseudo-adiabatică, rezultând ploi cu intensitate deosebit de puternică şi cu durată scurtă, de ordinul a 2–3 ore. O astfel de viitură rapidă este cea formată în noaptea de 21–22 iunie 1979 în bazinul superior al râului Potop şi în sub-bazinele afluenţilor săi Cobia şi Răstoaca, pe o suprafaţă de 196 2km .

Pe fondul unei advecţii masive de aer umed mediteranean, în zona de ascensiune pe versanţi a avut loc o puternică cumulizare, care a condus la producerea unei ploi de intensitate deosebită; într-un interval de două ore, în nucleul principal s-au măsurat peste 200 mm coloană de apă (fig. 1.1), ceea ce a condus la formarea unei viituri excepţionale, având un debit de culminaţie de 870 /sm3 (4.400 l /s/ 2km ), care a fost atins în mai puţin de 3 ore de la începerea ploii. Acest debit maxim a avut o frecvenţă apreciată la 1/200–1/500 ani.

Un alt eveniment remarcabil a avut loc în noaptea de 28/29 iulie 1991 în bazinul râului Tazlău, când în mai puţin de două ore au căzut peste 150 mm de coloană de apă, rezultând o viitură rapidă cu un prim debit de vârf de peste 1.550 /sm3 , urmat de al doilea vârf de circa 900 /sm3 . Această viitură a provocat ruperea barajului Belci, cu consecinţe dezastruoase în aval: unda de rupere, cu o viteză a apei de peste 9 m/s, a distrus satele Slobozia şi Gura Văii, provocând moartea a 40 persoane.

76

Relativ recent, în 2006, s-au produs viiturile rapide de la Arbore şi Tarlisua, cauzând atât pagube, cât şi pierderi de vieţi omeneşti.

Viituri rapide se produc chiar şi în zone de mică altitudine. Un exemplu elocvent îl constituie viiturile din Dobrogea, unde fenomenele de ciclo-geneză datorate Mării Negre provoacă ploi torenţiale foarte intense, cu durate de câteva ore. Pe de altă parte, fragmentarea puternică a reliefului în această regiune determină bazine hidrografice de suprafaţă mică, al căror timp de răspuns este de acelaşi ordin de mărime cu durata scurtă a ploilor torenţiale. Această concordanţă dintre durata redusă a ploilor torenţiale şi timpul scurt de răspuns al bazinelor conduce frecvent la formarea viiturilor rapide în Dobrogea.

În Tabelul 1 sunt prezentate debitele de vârf ( maxQ ) şi ploile generatoare ale celor mai mari viituri rapide din România, înregistrate sau reconstituite pentru bazine cu suprafaţă F mică, (Stănescu, 2000).

Tabelul 1 – Caracteristicile celor mai mari viituri rapide din România

Râul Secţiunea Data F [km2]

maxQ [m3/s]

Intensitatea ploii

Râul Mare Padăşel 06.1948 328 800 * Motru Apa Neagră 30.07.1969 292 640 175mm/3h Valea Iris Petreni 20.07.1972 10,5 97,5 * Mâzgana Confluenţa

Argeşel 02.07.1975 17 209 250mm/2h

Cârcinov Priboieni 21.06.1979 41,3 350 180mm/2h Potop Toleşti 21.06.1979 54 540 300mm/2h Potop Strâmba 21.06.1979 102 720 250mm/2h Potop Gura Foii 21.06.1979 196 870 220mm/2h Hauzeasca Firdea 29.07.1980 29 320 200mm/2h Valea Cladova Cladova 29.07.1980 40 200 * Milcov Cârligele 23.05.1988 114 330 115mm/3h Râul Mare Gura Apei 12.07.1999 234 850 190mm/2h Tazlău** Belci 29.07.1991 1.000 1.550 150mm/2h Cerna Cerna 12.07.1999 43 201 213mm/7h Cerna Cerna Sat 12.07.1999 170 436 193mm/7h

* Nu există informaţii asupra intensităţii ploii. ** Suprafaţa pe care s-a produs ploaia generatoare a viiturii rapide a fost de câteva sute de km2.

Pe baza considerentelor prezentate anterior o viitura poate fi considerata viitura rapida atunci când urmatoarele condiţii sunt îndeplinite:

− suprafaţa bazinului de recepţie este cuprinsă între câţiva km2 şi câteva sute de km2; − vitura este generată de o precipitaţie torenţiala care depaşeşte 100 mm; − durata ploii torenţiale este de regulă mai mică decât timpul de concentrare al

bazinului, fiind de maxim 3 ore.

2. Condiţiii care favorizează producerea viiturilor rapide şi a inundaţiilor în bazine mici

A. Formarea viiturilor rapide în bazine mici este condiţionată de procesele care au

loc pe versant şi pe formaţiunile torenţiale (ogase, ravene, torenţi). Elementele care favorizează producerea viiturilor rapide pot fi grupate în:

a) Caracteristici fizico-geografice ale bazinului şi reţelei hidrografice. Dintre caracteristicile fizico-geografice se menţionează: suprafaţa bazinului, forma acestuia, panta

77

versanţilor, panta râului principal, densitatea reţelei de drenaj, gradul de împadurire, utilizarea terenului, textura solului, capacitatea de înmagazinare a coloanei de sol.

Unele dintre aceste caracteristici pot face obiectul unor layere GIS, altele pot fi calculate cu ajutorul funcţiilor GIS. Utilizarea GIS este indispensabilă pentru definirea sau calculul elementelor primare care intervin în diversele modele matematice pentru obţinerea hidrografelor de viitură sau a debitelor maxime ale viiturilor rapide.

Caracteristicile fizico-geografice influenţează: 1) mărimea scurgerii de suprafaţă (funcţia de producţie); 2) viteza de concentrare a scurgerii de suprafaţă şi hipodermice în reţeaua hidrografică (funcţia de transfer); 3) deplasarea viiturii către aval (funcţia de propagare).

Funcţia de producţie este puternic dependentă de textura solului şi de utilizarea terenului (inclusiv gradul de împădurire), care determină în ultimă instanţă capacitatea de înmagazinare a zonei nesaturate. Panta versanţilor şi a bazinului, forma acestuia, densitatea reţelei de drenaj, panta reţelei hidrografice secundare influenţează funcţia de transfer, iar caractersticile albiei principale funcţia de propagare.

b) Factori agravanţi: – naturali: umiditatea iniţială a solului din bazin, friabilitatea rocilor, existenţa

formelor de eroziune în adâncime (ogase, ravene, torenţi); – antropici: despăduriri excesive, combinate cu nerespectarea normelor silvice de

tăiere sau de depozitare a deşeurilor lemnoase, lipsa măsurilor antierozionale şi de corectare a formaţiunilor torenţiale, practici agricole neadecvate, realizarea de construcţii sau depozite în imediata vecinătate a malurilor.

Umiditatea iniţială a solului din bazin joacă un rol important în generarea scurgerii de suprafaţă.

Friabilitatea rocilor favorizează fenomenele de eroziune din bazin, ceea ce conduce în primul rând la diminuarea capacităţii de înmagazinare a precipitaţiilor la locul unde se produc; transportul solid afectează totodată şi capacitatea de tranzit a albiei râurilor. Formele de eroziune în adâncime conduc la concentrarea rapidă a scurgerii de suprafaţă în reţeaua hidrografică permanentă; în plus, formaţiunile torenţiale înrăutăţesc condiţiile de curgere în aval datorită transportului solid pe care îl generează.

Lipsa măsurilor antierozionale şi de amenajare a formaţiunilor torenţiale contribuie la creşterea torenţialităţii şi a transportului solid.

Despăduririle neraţionale şi practicile agricole neadecvate (arături în lungul liniei de cea mai mare pantă, lipsa terasărilor etc) au ca efect creşterea coeficientului de scurgere, cu influenţe directe atât asupra volumului, cât şi debitului maxim al viiturii, respectiv a transportului solid.

B. Producerea inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este condiţionată nu numai de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea de transport a albiei. În depresiunile intramontane sau la ieşirea din zona montana, acolo unde s-au dezvoltat aşezări omeneşti, panta râului este relativ redusă, ceea ce conduce la micşorarea vitezei de curgere în raport cu reţeaua hidrografică din amonte. Depunerea materialului solid în aceste zone conduce la înrăutăţirea condiţiilor de curgere şi la creşterea nivelurilor. Fenomenul este deosebit de puternic în perioadele de viitură, caracterizate prin debite mari şi transport târât important (Fig. 1).

Fig. 1 – Depuneri de transport solid în zona de confluenţă (ANAR, Trotuş – 2004)

78

Evacuarea debitelor de viitură este de asemenea mult îngreunată în condiţiile în care în zona podurilor/podeţelor sub sau supratraversărilor capacitatea de transport a albiei este practic nulă din cauza blocării cu material târât şi plutitori (Fig. 2).

Fig. 2 – Blocarea deschiderilor la subtraversarea unui drum judeţean şi a căii ferate (ANAR, Trotuş – 2004)

În amonte de aceste obstacole se crează un adevărat lac, al cărui nivel ajunge la un

moment dat la cote periculoase. Creşterea nivelului din spatele obstacolului conduce la inundarea zonelor locuite din vecinătate; dacă barajul creat de plutitori cedează brusc, unda de inundaţie rezultată are un mare potenţial distructiv pentru zona din aval. Capacitatea de transport a râului este de asemenea diminuată în zona coturilor şi îngustărilor de secţiune sau în cazul acumulării de gheţuri.

Ca urmare, în cazul bazinelor mici în care există aşezări umane, menţinerea capacităţii de transport a albiei joacă un rol de maximă importanţă în prevenirea inundaţiilor în zona. În acest sens, toate construcţiile realizate în imediata vecinatate a malului râurilor (gatere, grajduri şi anexe gospodăresti, alte construcţii) sau materialele depozitate în aceste zone trebuie îndepărtate pentru a nu înrăutăţi condiţiile de curgere la ape mari.

De asemenea, un rol important în generarea inundaţiilor şi în producerea de distrugeri în zonele locuite îl are modul de exploatare a pădurilor. După 1990, interesul major îl reprezintă lemnul masiv, în timp ce părţile secundare ale arborilor sunt abandonate pe versant, sau chiar în albiile pâraielor (Cocean şi Cocean, 2006).

Fig. 3. Depuneri de materiale lemnoase la confluenţa Văii Uleasa cu Valea Izvorului – localitatea Tarlisiua (Cocean şi Cocean, 2006).

79

Aceste resturi sunt antrenate în timpul precipitaţiilor torenţiale şi se acumulează în secţiunile podurilor, ale îngustărilor de secţiune sau formează depozite cu înalţimi de până la 5–10 m la confluenţe. O astfel de situaţie s-a produs în timpul viiturii din 20 iunie 2006 care a afectat grav localitatea Târlişua. Pe pârâul Uleasa s-a înregistrat o creştere de peste 7 m a nivelului într-o zonă unde o cantitate enormă de material lemnos a fost depusă sub forma unui con de dejecţie la confluenţa cu Valea Izvorului (Fig. 3).

De asemenea, stocarea materialului lemnos recent exploatat şi netransportat din vecinătatea albiilor favorizează antrenarea lui în perioadele de viitură. Ajunşi în vale, aceşti copaci exercită un efect distructiv extrem de puternic în aval sau blochează împreună cu resturile de la exploatările forestiere secţiunile de curgere ale podurilor şi podeţelor.

3. Geneza viiturilor rapide în bazine mici 3.1. Probabilitatea de depăşire corespunzătoare ploii generatoare de viituri rapide Factorul declanşator al viiturilor rapide în bazine mici îl constituie precipitaţiile

torenţiale, de mare intensitate şi durată redusă, de regulă mai mică decât timpul de concentrare al bazinului.

Pentru definirea precipitaţiilor care declanşează viituri rapide s-a pornit de la constatarea că în ultimii ani în mai multe bazine mici în care s-au produs astfel de viituri, precipitaţiile au depăşit pragul de 100 mm în decurs de o oră. Pe de altă parte, în practica (INMH, ANM) se consideră că precipitaţia orară situată în intervalul 100-130 mm corespunde unei probabilităţi de depăşire de 1% (Fig. 4).

Plecând de la constatările anterioare, se consideră ca precipitaţie de referinţă precipitaţia cu prababilitatea de depăşire de 1%. Pentru această probabilitate de depăşire se vor lua în considerare diverse durate ale ploii generatoare, precum şi forme ale hietogramelor corespunzatoare pentru a identifica situaţia cea mai defavorabilă din punct de vedere al debitului maxim. De asemenea, având în vedere faptul că atât în ţară, cât şi pe plan mondial cele mai multe pierderi de vieţi omeneşti se produc din cauza viiturilor rapide, se recomandă analiza condiţiilor de curgere în albia râului principal şi pentru viituri generate de precipitaţii cu probabilităţile de depăşire p% de 5%; 2% şi 0.5%.

Fig. 4 – Zonarea precipitaţiei maxime orare cu probabilitatea de depăşire de 1%

(Diaconu et al, 1995)

80

3.2. Durata ploii generatoare de viituri rapide Informaţii referitoare la precipitaţiile extreme înregistrate în România pe diverse

durate sunt prezentate în Figura 3.2 şi Tabelul 2 (Stănescu şi Drobot, 2002).

Tabelul 2. Precipitaţii exceptionale înregistrate în Romania

Data

Localitatea

Stratul precipitat

(mm)

Durata

17.08.1900 Caraomer-Constanţa 300 4h 13 min. 21.o6.1979 Lucieni-Damboviţa 260 2 h 28. 07.1991 Livezi-Bacău 149 2h 30 min. 12.07.1999 Lunca Tomeasa 136 2 h 27.05.1897 Piria-Mehedinţi 145.2 2h 30 min. 02.06.1897 Piria-Mehedinţi 98 2 h

28/29.07.1991 Lucaceşti-Bacău 95.5 2 h 21.06.1979 Tatarani 256 2-3 h 07.07.1889 Curtea de Argeş 204.6 20 min. 02.06.1897 Piria-Mehedinţi 180.5 35 min 09.06.1999 Laslea-Mureş 52 30 min. 29.07.1991 Solont-Bacau 56.1 20 min. 24.06.1889 Cuzganu-Constanţa 80 30 min. 02.08.1997 Paltinu-Prahova 35 15 min 28.06.1889 R. Sarat 35 6 min

Pentru identificarea celei mai defavorabile situaţii de producere a viiturilor rapide

corespunzătoare probabilităţii de depăşire de 1%, sau în cazul general p%, se vor considera mai multe scenarii de producere a precipitaţiilor. Astfel, pentru fiecare bazin analizat se vor alege diverse durate ale ploilor torenţiale generatoare de viituri rapide, cuprinse între 5 minute şi 3 ore. Intervalul în care variază durata ploii va fi ales funcţie de istoricul precipitaţiilor torenţiale din zona, precum şi de caracteristicile fizico-geografice ale bazinului hidrografic.

3.3. Mărimea ploii generatoare de viituri rapide Diaconu şi Serban (1994), pe baza probabilităţii spaţio-temporale de depăşire, precum

şi a studiilor de regionalizare (Fig. 5) au furnizat printre alte valori şi precipitaţiile %1h stratul precipitat cu probabilitatea de depăşire de 1% în bazine cu suprafeţe de 10; 100 şi 1000 km2 pentru durate cuprinse între 15 minute şi 6 ore (Tabelul 3).

Fig. 5 – Regionalizarea precipitaţiilor maxime în România (Diaconu şi Serban, 1994)

81

Tabelul 3 – Valori ale precipitaţiei maxime cu probabilitatea de depăşire de 1% în bazine sub 1.000 km2 (Diaconu şi Şerban, 1994)

Z O N E F (Km2)

t (ore) 1A 2A 2B 3C 4D 5E 5F

¼ 62.3 72.4 72.4 75.1 84.8 76.8 81.4 1 100 117 107 119 136 124 127

10

6 135 157 147 181 206 179 179 ¼ 56.5 63.7 63.7 67 74.7 68.3 72.4 1 91.1 103 93.8 106 121 111 113

100

6 122 138 129 162 182 159 159

¼ 49 52.6 52.6 56.3 63.3 58.5 61.9 1 78.9 84.7 77.4 89.2 102 94.6 96.3

1000

6 106 114 107 136 154 136 136

3.4. Hietograma ploii generatoare de viituri rapide (ploaia de calcul) Diaconu şi alţii (1995) au furnizat hărţi cu izolinii, bazate pe evaluarea timpului de

concentrare şi a precipitaţiei punctuale maxime instantanee. Autorii propun calculul intensităţii medii a precipitaţiei maxime cu probabilitatea de depăşire de 1% cu relaţia:

( )nctSI

1%1

%1+

= (mm/min) (3.1)

unde %S1 este intensitatea instantanee (mm/min) pentru precipitaţia de 1%. n – exponent de reducere a intensităţii ploii; ct – timp de concentrare.

Utilizând în locul timpului de concentrare diverse durate kiiD ,1, ==δ cuprinse între 5

minute şi 3 ore se va obţine valoarea intensităţii medii a ploii de calcul pentru duratele δ . În continuare, pentru fiecare durata δ se pot utiliza diverşi algoritmi (Musy, 1998) pentru determinarea hietogramei ploii de calcul.

Valorile precipitaţiilor %1h , respectiv %ph , precum şi hietogramele corespunzătoare pentru diverse durate ale ploii de calcul vor fi utilizate ca intrări în etapa de modelare matematică.

Funcţie de complexitatea modelelor utilizate se obţine fie debitul maxim al viiturii (formula raţională, formula reducţională, modelul SCS), fie hidrograful de viitură (modelul Vidra, modelul POTOP sau modelul Mike She). Aşa cum s-a specificat, se vor lua în considerare diverse durate ale ploii de calcul pentru a identifica situaţia cea mai defavorabilă, care conduce la formarea debitului maxim al viiturii rapide.

4. Parametri caracteristici ai scurgerii torenţiale

Drept parametri caracteristici ai scurgerilor torenţiale pot fi consideraţi: − coeficientul de scurgere α ; − coeficientul de torenţialitate a scurgerii lichide lτ ; − torenţialitatea scurgerii solide sτ ; − coeficientul de periculozitate al viiturii π .

4.1. Coeficientul de scurgere Coeficientul de scurgere α este definit ca raport între stratul scurs sh (ploaie efectivă

sau ploaie netă) şi stratul precipitat ph . Coeficientul de scurgere pentru bazine mici variază în

82

general între 0.35–0.80 fiind o funcţie de panta bazinului ( Ib %), gradul de împădurire ( Cp %), textura solului (textura usoară, medie şi grea), precum şi de valoarea API (Antecedent Precipitation Index), care reprezintă o măsură a influenţei precipitaţiilor produse în zilele anterioare.

Valori mai mari de 0.8 ale coeficienţilor de scurgere sunt posibile pentru terenuri cu pante foarte mari sau cu valori ridicate ale API, care pot surveni după precipitaţii importante anterioare ploii torenţiale şi care conduc la saturarea stratului superior de sol.

În Fig. 8 sunt prezentate izoliniile coeficientului global de scurgere α , utilizate în cadrul formulei reducţionale (Diaconu, s.a., 1995). Suprapunerea în mediu GIS a acestei hărţi peste harta intensităţilor maxime orare cu probabilitatea de depăşire 1% (Fig. 4), conduce la zonarea aproximativă a precipitaţiei orare nete cu aceeaşi probabilitate de depăşire.

În sfârşit, prin multiplicarea valorilor din această hartă cu 0.28 F , unde 0.28 este un coeficient de transformare, rezultă valoarea aproximativă a debitului maxim de viitură produs de precipitaţia maximă orară cu probabilitatea de depăşire de 1% pe bazinul de suprafaţă F. Comparând aceasta valoare cu debitul maxim care poate fi transportat prin albie în zona localităţilor se obţine o primă informaţie asupra bazinelor susceptibile a genera viituri rapide cu efecte grave. Pentru aceste bazine urmează a se efectua ulterior analize detaliate, privind atât ploaia generatoare, cât şi formarea, respectiv propagarea viiturilor prin albie.

Fig. 8 – Zonarea coeficientului global de scurgere α al viiturilor din precipitaţii

(Diaconu et al, 1995)

4.2. Coeficientul de torenţialitate lτ a scurgerii lichide Prentru coeficientul de torenţialitate 1τ se propune expresia:

macap

precl Q

Q %1max=τ (4.2)

unde: %1max precQ este debitul maxim generat de precipitaţia cu probabilitatea de depăşire de 1%

macapQ – debitul capabil al albiei minore. Coeficientul lτ reprezintă o măsură a gradului de depăşire a capacităţii de transport a

albiei minore şi permite compararea bazinelor mici, conducând la ierarhizarea acestora în ceea ce priveşte gradul de pericol pe care îl reprezintă pentru localităţile din aval.

83

4.3. Coeficientul de torenţialitate sτ a scurgerii solide Funcţie de mărimea transportului solid, în micile bazine forestiere se disting

următoarele clase de torenţialitate (Giurgiu şi Clinciu, 2006): – cls. 1 0 – 0.5 t/ ha an – cls. 2 0.5 – 1.0 t/ ha an – cls. 3 1.0 – 2.0 t/ ha an – cls. 4 2.0 – 4.0 t/ ha an – cls. 5 4.0 – 8.0 t/ha an – cls. 6 8.0 – 16 t/ha an etc. Pentru a caracteriza transportul solid al viiturilor rapide se va utiliza aceeaşi

clasificare, dar referitoare strict la evenimentele extreme din bazin. Pe măsura acumulării de date privind transportul solid târât în perioadele de viitură, se va încerca o abordare statistică a acestuia sau cel puţin o corelare cu debitul de viitură.

4.4. Coeficientul de periculozitate π al viiturii Coeficientul de periculozitate π al viiturii se consideră direct proporţional cu hΔ

(diferenţa între nivelul maxim în râu şi nivelul anterior producerii viiturii) şi QΔ (diferenţa între debitul maxim şi debitul anterior producerii viiturii), respectiv invers proporţional cu crt

(timpul de creştere al viiturii). Ca urmare, în expresia lui π va interveni raportul crt

Qh Δ⋅Δ .

Pentru viiturile înregistrate în ţară, cea mai mare valoare pentru acest raport se obţine la postul Helegiu de pe râul Tazlău pentru viitura din anul 1991, care a condus la distrugerea

barajului Belci. Utilizând valoarea raportului 1991Helegiucrt

Qh⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ⋅Δ pentru scalare, se propune

următoarea expresie pentru coeficientul π de periculozitate al viiturii:

1991

lg

lg10

Helegiucr

cr

tQht

Qh

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ⋅Δ

Δ⋅Δ

⋅=π (4.4”)

Datorită faptului că în expresia lui π se utilizează atât la numărător, cât şi la numitor aceleaşi mărimi, nu este necesară introducerea factorilor de transformare a unităţilor de măsură în vederea omogenizarii acestora. Factorul 10 din faţa fiecărei expresii a lui π are rolul de a extinde scara din intervalul (0; 1) în intervalul (0; 10).

Utilizând caracteristicile viiturilor rapide din Tabelul 4 s-au calculat coeficienţii de periculozitate ai acestora.

Tabelul 4 – Coeficienţi de periculozitate ai viiturilor rapide

Râul Staţia S (km**2) Data MaximQ max

(m**3/s)Δ Q

(m**3/s) crt (ore) Δ h

(cm)

π

Sighişoara Brazii 120 16.08.1975 99.0 98.5 6 224 7.50V. Cerbului Buşteni 26 17.07.1988 54.2 53 7 150 6.43Bistra Chiribis 169 15.06.1997 250 249 12 417 8.29Tazlău Helegiu 999 29.07.1991 1550 1523 10 371 10.00Poiana Poiana Blenchii 96 24.05.1995 144 142 4 300 8.47Milcov Goleşti 395 22.05.1988 316 315 13 279 8.06Crişul Alb Blăjeni 111 21.05.1985 141 135 6 171 7.54Crişul Alb Blăjeni 2 111 24.12.1995 235 234 9 243 8.00Borod Topa de Criş 112 11.07.1999 130 129 3.5 251 8.35Borod Topa de Criş 112 26.11.1998 100 99 2.25 215 8.37Sighişoara Brazii 120 07.06.1993 139 138 6 217 7.78

84

4.5. Caracterizarea potenţialului de generare a viiturilor rapide

Pentru caracterizarea complexă a viiturilor rapide a unui bazin hidrografic se pot utiliza următoarele perechi de valori:

a) ( α , sτ ) reprezentând (coeficientul de scurgere al bazinului; coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide);

b) ( lτ , sτ ) reprezentând (coeficientul de torenţialitate a scurgerii lichide; coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide);

c) ( π , sτ ) reprezentând (coeficientul de periculozitate a viiturilor rapide; coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide).

În toate cazurile, precipitaţia declanşatoare corespunde ploii maxime cu probabilitatea

de depăşire de 1% pentru durate ale ploii mai mici de trei ore.

5. Determinarea zonelor inundabile datorate viiturilor rapide

Pentru determinarea zonelor cu cel mai mare grad de expunere la viituri rapide se

utilizează diverse modele de calcul al debitului de viitură, care se compară apoi cu capacitatea de tranzit al albiei minore din zonele vulnerabile.

Funcţie de datele disponibile se pot utiliza următoarele modele: 1) Modele de tip global: a) bazate pe calculul coeficientului de scurgere, care furnizează doar debitul maxim al

undei de viitură; în această categorie intră: − formula raţională, care se aplică pe suprafeţe mai mici de 10 km2; − formula reducţională pentru suprafeţe mai mici de 100 km2.

b) modele de tip rezervor, având la baza calculul ploii nete (de exemplu modelul VIDRA) precum şi al al funcţiei de transfer.

2) Modele cu parametri distribuiţi; se recomandă utilizarea unuia din modelele: a) Potop, produs în Romania, care este un model foarte robust şi necesită date puţin

pretenţioase; b) Mike She, dezvoltat în Danemarca (Anexa 2). Atât debitul maxim, cât şi hidrograful de viitură pot fi determinate printr-o procedură

multi-model, utilizând rezultatele obţinute prin modelele Mm ,1=Μ ; în acest caz, debitul

instantaneu se determină cu o relaţie de tipul:

miM

mmi QQ ,

1⋅∑ λ=

=, unde 0≥λ∀ m , iar .1

1=∑ λ

=

M

mm (5.1)

unde miQ , este debitul la momentul i determinat cu modelul m. Un rol important în determinarea zonelor cu gradul cel mai ridicat de expunere la

viituri rapide revine determinării capacităţii locale de transport a albiei în zona localităţilor. Se vor utiliza abordări diferite, după cum se dispune doar de debitul maxim de viitură sau de întreg hidrograful.

În primul caz, în fiecare din secţiunile considerate critice se va determina o cheie limnimetrică locală prin procedeul hidrologic (pe baza câtorva măsurători expediţionare), urmată de extrapolarea ei prin procedeul hidraulic. Pe baza cheilor astfel determinate şi afectate evident de un grad ridicat de incertitudine se va obţine limita zonei inundate doar în ipoteza păstrării capacităţii de transport a albiei minore; cu alte cuvinte, în acest caz nu poate fi determinat efectul obturării secţiunii de curgere la poduri sau podeţe. Calculul de

85

inundabilitate se va efectua în ipoteza ploii cu probabilitatea de depăşire de 1%. Se precizează că această abordare trebuie să aibă un caracter provizoriu, fiind necesară trecerea la delimitarea zonelor inundabile pe bază de calcule hidraulice complete, care presupun cunoaşterea hidrografului de viitură.

După ce se dispune de hidrograful de viitură, se efectuează calcule hidraulice detaliate (utilizând unul din modelele: UNDA, Potop, Mike 11). În acest caz, sunt necesare profile transversale prin albie pe toată raza localităţii, cărora li se adaugă cel puţin câteva profile amonte şi aval de localitate. Funcţie de lăţimea albiei minore, distanţa între profile va fi de câteva zeci de metri până la maxim 100–200 metri.

Calculele hidraulice pe raza localităţii se vor efectua pentru următoarele scenarii: − viitura rapidă produsă de precipitaţia cu probabilitatea de depăşire de 1%,

respectiv pentru alte probabiltăţi de depăşire p% = 5%; 2% şi 0.5%; − idem, în condiţiile micşorării secţiunii de curgere în diverse ipoteze, ca urmare a

construcţiilor realizate în apropierea malurilor şi a depozitării de deşeuri lemnoase sau menajere;

− idem, în condiţiile blocării parţiale a secţiunii de curgere la poduri, podeţe, subtraversări sau supratraversări;

− idem, în condiţiile cedării zonelor blocate. Zonele inundabile, în ciuda incertitudinii de care sunt afectate, trebuie afişate la

primărie în vederea conştientizării populaţiei asupra pericolului pe care îl reprezintă viiturile rapide. De asemenea, pentru a avea o imagine reală asupra pericolului, limitele zonelor inundabile aferente precipitaţiilor generatoare cu probabilităţile de depăşire de 1% şi p% trebuie marcate cu probabilitatea de depăşire corespunzătoare duratei de viaţă medii a unui cetăţean. Aceste valori se obţin cu relaţia:

( )nn pP %11 −−= (5.1)

Probabilitatea ca o persoană din zona rurală să facă faţă consecinţelor unei viituri rapide generate de o precipitaţie %1ph nu este de loc neglijabilă, depăşind 50%. În contextul schimbărilor climatice, dar mai ales a modificărilor brutale din bazinele mici (despăduriri masive, eroziune accelerată) această valoare este probabil mai mare.

Concluzii

Viiturile rapide se produc pe bazine mici, având suprafeţe de recepţie cuprinse între câţiva 2km şi câteva sute de 2km . Caracteristica principală a viiturilor rapide constă în faptul că sunt produse de ploi torenţiale cu durate de maxim 3–6 ore, având probabilitatea de depăşire egală sau mai mică de 1%.

Formarea viiturilor rapide în bazine torenţiale este condiţionată de procesele care au loc pe versant şi pe formaţiunile torenţiale (ogase, ravene, torenţi), în timp ce producerea inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este condiţionată nu numai de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea de tranzitare a albiei.

Debitele obţinute prin modelare se compară cu capacitatea de tranzitare a albiei minore din zonele locuite. Aşa cum s-a specificat, se vor lua în considerare diverse durate ale ploii de calcul pentru a identifica cazul care conduce la formarea debitului maxim al viiturii rapide.

Drept parametri caracteristici ai scurgerilor torenţiale au fost consideraţi: coeficientul de scurgere; coeficientul de torenţialitate al scurgerii lichide lτ ; torenţialitatea scurgerii solide

sτ ; coeficientul de periculozitate al viiturii π . Cel mai reprezentativ este coeficientul de periculozitate al viiturii π , care împreună cu coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide caracterizează global viiturile rapide într-un bazin hidrografic.

Suprapunerea în mediu GIS a izoliniilor coeficientului global de scurgere α şi a intensităţilor maxime orare cu probabilitatea de depăşire 1% a condus la zonarea aproximativă

86

a bazinelor torenţiale din România şi a debitelor de vârf ale viiturilor rapide generate de precipitaţii orare maxime cu probabilitatea de depăşire de 1% pe bazine de 50 km2; 100 km2; şi 200 km2. Evident, această zonare are un caracter aproximativ, dar furnizează informaţii asupra zonelor care necesită o analiză mai atentă şi care urmează a fi studiate prin modelare matematică avansată.

Bibliografie:

[1.] Diaconu, C., Şerban, P. 1994. Sinteze şi Regionalizări Hidrologice, Editura Tehnică. [2.] Diaconu, C., Miţă, P., Niţă, E. 1995. Instrucţiuni pentru calculul scurgerii maxime în bazine mici.

INMH. [3.] Drobot, R., Şerban, P. 1999. Aplicaţii de Hidrologie şi Gospodărirea Apelor. Editura HGA,

Bucureşti. [4.] Lance, J.M. et al. 1997. Bassin versant de la Venoge, étude des risques liés aux inondations.

IATE/HYDRAM, EPF Lausanne. [5.] Loat, R., Petrascheck, A. 1997. Prise en compte des dangers dus aux crues dans le cadre des

activités de l'aménagement du territoire. Office Fédéral de l'Economie des Eaux, Bienne, Suisse. [6.] Musy, A. 1998. Hydrologie Appliquée, Editura HGA. Bucarest. [7.] Musy, A., Metzger, R., Beck, J. 2000. Hydrological Risk, teaching note courses, Swiss Federal

Institute of Technology - Lausanne. [8.] Reed, S., Schaake, J., Zhang, Z. 2006. A Statistical-Distributed Hydrologic Model for Flash Flood

Forecasting.International Workshop on Flash Flood Forecasting. [10.] Stănescu, V. Al., Drobot, R. 2002. Măsuri nestructurale de gestiune a inundaţiilor. Editura

HGA, Bucureşti.

87

SCHIMBĂRILE CLIMATICE ŞI REDUCEREA RISCULUI DEZASTRELOR

Căpitan drd. ing. Nicolae MERLĂ

Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Abstract: This Briefing article outlines the nature and significance of climate change for disaster risk, as well as the main perspectives and approaches of disaster risk reduction and how they can support adaptation strategies. It is aimed at experts, practitioners, teachers, students as well as other categories such as, journalists and the interested public.

Schimbările climatice şi reducerea riscului dezastrelor sunt foarte strâns legate. În viitor, intensificarea frecvenţei producerii fenomenelor meteorologice extreme va implica o manifestare tot mai frecventă a dezastrelor, fapt ce ar trebui să determine o îmbunătăţire a metodelor şi instrumentelor de reducere a riscului dezastrelor, care să furnizeze capacităţi superioare pentru adaptarea la schimbările climatice.

Vremea, clima şi schimbarea climatică Pentru majoritatea oamenilor expresia

„schimbarea climatică” înseamnă înrăutăţirea climei globului pământesc din cauza desfăşurării activităţii umane – de ardere a combustibililor fosili, tăiere a pădurilor şi a altor practici care duc la creşterea concentraţiei gazelor cu efect de seră în atmosferă. Această idee este parte componentă din definiţia dată de Cadrul de Acţiune al Convenţiei Naţiunilor Unite privind Schimbarea Climatică – UNFCCC, definiţie care susţine faptul că schimbarea climatică este schimbarea care poate fi atribuită „în mod direct sau indirect activităţii umane, activitate care duce la alterarea compoziţiei atmosferei globale şi care este în trend cu variaţia climatului natural observat în diferite perioade comparabile de timp”.

Cu toate acestea, oamenii de ştiinţă utilizează termenul pentru orice schimbare a climei, fie că această modificare este din cauze strict naturale sau din cauza activităţilor desfăşurate de om.

Vremea şi clima Vremea reprezintă de fapt o serie de condiţii meteorologice – vânt, ploaie, zăpadă,

soare strălucitor, temperaturi etc. – la un moment dat într-un anumit loc. În contrast, termenul de climă descrie caracteristicile generale pe termen lung ale vremii existente într-un anumit

88

loc. De exemplu, Singapore, la tropice are o climă caldă umedă, în timp ce Mongolia are întotdeauna ierni reci. Ecosistemele, agricultura, mijloacele de trai şi aşezările unei regiuni depind foarte mult de climatul acestora.

Clima poate fi considerată aşadar ca o sumă pe termen lung a condiţiilor de vreme, luând totodată în considerare condiţiile medii şi variabilitatea acestora. Fluctuaţiile care apar de la an la an şi condiţiile extreme provocate de furtuni severe sau sezoane neobişnuit de calde sunt părţi componente ale variabilităţii climatului. Unele schimbări lente ale fenomenelor climatice pot dura tot sezonul sau chiar câţiva ani. Cel mai cunoscut fenomen dintre acestea este El Niño.

De vreme ce atmosfera este aceea care face legătura între sistemele de vreme şi climă, este necesar uneori să includem atmosfera, oceanele şi suprafaţa Pământului în conceptul de „sistem climatic global”. Deoarece sistemul climatic este într-un flux continuu şi întrucât a suferit dintotdeauna fluctuaţii din cauze naturale şi s-a manifestat sub forma condiţiilor extreme, nu trebuie să credem că orice eveniment extrem şi singular este datorat neapărat schimbării climatice.

Factorii care au dus la schimbarea climatică Clima Pământului a variat considerabil şi în trecut,

după cum o arată dovezile geologice ale erelor glaciare, schimbările nivelului mărilor şi înregistrările din istoria omenirii din ultimele sute de ani. Cauzele schimbărilor din trecut nu sunt întotdeauna foarte clare, dar se ştie că sunt cauzate, în general, de schimbarea curenţilor oceanici, de activitatea solară, de erupţiile vulcanice şi de alţi factori naturali.

Diferenţa acum este aceea că temperaturile globale au crescut neobişnuit de repede în ultimele decade. Există dovezi consistente ale creşterii temperaturilor medii globale ale aerului şi oceanelor, ale topirii accelerate a zăpezii şi gheţarilor şi ale creşterii nivelurilor medii globale ale mărilor. Aşadar, temperaturile atmosferice şi ale oceanelor sunt mai ridicate decât au fost vreodată în ultimele cinci secole şi probabil în ultimul mileniu.

Oamenii de ştiinţă ştiu de mult faptul că gazele cu efect de seră, din atmosferă acţionează ca o „pătură” care împiedică pătrunderea razelor solare şi menţine suprafaţa Pământului mai caldă decât ar trebui să fie şi, de asemenea, o creştere a acestor gaze cu efect de seră nu poate duce decât la o încălzire globală şi mai mare. Concentraţia gazelor cu efect de seră din atmosferă este acum cea mai mare din ultimii 5.000.000 de ani crescând în proporţie de 70% între anii 1970 şi 2004. Dacă în trecut mai existau şi alte opinii privind acest fenomen, acum se ştie de către toată lumea că activitatea umană, în special arderea combustibililor fosili şi schimbarea destinaţiei pământurilor, constituie factorii direct responsabili pentru încălzirea din ultimii 50 de ani.

Ce ne rezervă viitorul? Previziunile privind evoluţia factorilor climatici în viitor se bazează pe modele

realizate pe calculator ale sistemului climatic, modele care includ factori importanţi, procesele de transformare prin care trec atmosfera şi oceanele şi evoluţia creşterilor gazelor de atmosferă din scenariile socio-economice ale următoarelor decade. Din estimările sale, Organismul Interguvernamental privind Schimbarea Climatică – IPCC consideră că până în 2010 vom avea următoarele schimbări:

– încălzirea medie globală a planetei va creşte cu 1.1 – 6.4° C; – nivelul mărilor va creşte cu 18–59 cm; – oceanele vor deveni mai acide;

89

– este foarte probabil ca temperaturile extreme, valurile de căldură şi precipitaţiile abundente să aibă o frecvenţă tot mai mare;

– este foarte probabil ca precipitaţiile să fie mai abundente la latitudini mai mari şi mai scăzute în majoritatea zonelor subtropicale;

– este foarte probabil ca ciclonii tropicali (taifunurile şi uraganele) să fie de o intensitate mai mare, cu viteze mai mari şi precipitaţii mai abundente.

Schimbările climatice şi dezastrele Factorii de vreme care contribuie la apariţia

dezastrelor Hazardurile naturale nu duc de unele singure

la apariţia dezastrelor – combinaţia dintre o populaţie sau o comunitate expusă, vulnerabilă şi nepregătită şi un eveniment declanşat de un hazard poate duce la apariţia unui dezastru.

În perioada 1991–2005, 3.470 de milioane de oameni au fost afectaţi de dezastre, 960.000 au decedat şi s-au înregistrat pagube în valoare de peste 1.193 miliarde de dolari americani. Ţările sărace sunt afectate disproporţionat din cauza vulnerabilităţii ridicate la hazarduri şi a măsurilor şi capacităţilor scăzute de reducere a riscului dezastrelor. Ţările mici sunt vulnerabile: pierderile suportate de Grenada, în valoare de 919 mil. dolari SUA, cauzate de uraganul Ivan din 2004, sunt de 2,5 ori mai mari decât produsul intern brut al ţării. Pe parcursul ultimelor două decade (1989–2008) un procent de 76% din dezastre au fost de natură hidrologică, meteorologică sau climatologică.

Identificarea problemelor legate de schimbarea climatică Diminuare şi adaptare Majoritatea statelor sunt foarte preocupate de modalităţile de rezolvare a problemelor

cauzate de schimbarea climatică. Primul lucru care trebuie întreprins este acela de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră provocate de activitatea umană. Mijloacele de a rezolva această problemă sunt discutabile şi necesită schimbări radicale în modul în care sunt unele societăţi organizate, în special în ceea ce priveşte utilizarea combustibililor fosili, operaţiile industriale, dezvoltarea urbană şi folosirea terenurilor. În domeniul schimbării climatice, pentru reducerea emisiilor gazelor cu efect de seră se foloseşte termenul de diminuare („mitigation”).

Diminuarea este definită conform IPCC ca „o intervenţie antropogenică pentru a reduce forţa antropogenică a sistemului climatic şi care include strategii de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră”. Printre exemplele de acţiuni de diminuare putem enumera sistemele mai eficiente de furnale de ardere, dezvoltarea tehnologiilor care să permită un consum mai scăzut în sectoarele energiei şi transportului şi utilizarea unor noi forme de producere a energiei precum cea solară sau puterea vântului.

O altă metodă prin care putem interveni în procesul de schimbare climatică este administrarea impacturilor acesteia. Viitoarele impacturi asupra mediului şi societăţii sunt inevitabile acum din cauza cantităţii de gaze cu efect de seră care există deja în atmosferă acumulată din decadele trecute, din activitatea industrială a omului şi din emisiile prezente şi

90

viitoare, emisii care vor scădea atunci când politicile de diminuare vor începe să fie eficiente. Suntem deci obligaţi să ne supunem acestor schimbări. Urmarea paşilor necesari pentru a face faţă condiţiilor schimbării climatice se numeşte „adaptare”.

Adaptarea se poate defini ca fiind „reglarea sistemelor naturale sau care depind de om, astfel încât să facă faţă factorilor climatici actuali sau viitori sau efectelor acestora, fapt ce duce la moderarea răului făcut şi care exploatează oportunităţile benefice”. Printre exemplele de adaptare putem enumera pregătirea evaluărilor de risc, protejarea ecosistemelor, îmbunătăţirea metodelor din agricultură, administrarea raţională a resurselor de apă, construirea aşezărilor în zone sigure, dezvoltarea sistemelor de alarmare timpurie, îmbunătăţirea proiectării clădirilor, îmbunătăţirea sistemului de asigurare la dezastre şi dezvoltarea cadrelor sociale de siguranţă. Toate aceste măsuri sunt intrinsec legate de dezvoltarea durabilă întrucât ele reduc riscurile care pot afecta viaţa şi mijloacele de trai şi îmbunătăţesc rezilienţa comunităţilor la toate tipurile de hazarde.

Schimbările climatice în România

Strategia României privind schimbările climatice defineşte politicile României privind respectarea obligaţiilor internaţionale prevăzute de Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite asupra Schimbărilor Climatice semnată la Rio de Janeiro în 1992 şi de Protocolul de la Kyoto la Convenţia Cadru, semnat în 1997 şi, totodată, a obligaţiilor privind schimbările climatice asumate prin integrarea în Uniunea Europeană.

Programul European privind Schimbările Climatice constă în politici şi reglementări la nivel UE, care contribuie, direct sau indirect, la realizarea angajamentelor UE de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră (GHG sau GES):

– cu 8% în perioada 2008–2012, comparativ cu anul de bază 1990; – cu 20–40% până în anul 2020, faţă de nivelul din anul 1990; – limitare cu 70% pe termen lung. Potrivit prevederilor Protocolului de la Kyoto, România s-a angajat să reducă emisiile

de GES cu 8% faţă de nivelul din 1989 (anul de bază pentru România) în prima perioadă de angajament 2008–2012.

În prezent, România se găseşte într-un proces complex, după integrarea în Uniunea Europeană, de reluare a dezvoltării economice într-un context internaţional cu un grad ridicat de dinamicitate. Abordarea aspectelor de protecţie a mediului are prioritate în cadrul acţiunilor strategice de dezvoltare. Caracterul extensiv al acţiunilor economice care induc schimbări climatice face necesară o abordare globală, la nivelul economiei, a identificării şi corelării activităţilor de dezvoltare şi implementare a măsurilor, intra- şi inter-sectoriale, legate de schimbările climatice.

Pentru elaborarea scenariilor de schimbare a climei s-au folosit rezultatele următoarelor modele de circulaţie generală GISS, GFDL, UK89, CCCM. Scenariile climatice pun în evidenţă faptul că dublarea concentraţiei de CO2 în atmosferă conduce la o creştere a temperaturii aerului, variind între 2,4 şi 7,40 C, în funcţie de model.

91

Adaptarea prin intermediul reducerii riscului dezastrelor şi rolul Cadrului de acţiune de la Hyogo 2005–2015

Reducerea riscului dezastrelor poate fi definită ca „o acţiune desfăşurată pentru

reducerea riscului dezastrelor şi a impacturilor negative ale hazardurilor naturale prin intermediul unor eforturi sistematice de analiză şi management al cauzelor dezastrelor, prin evitarea hazardurilor, reducerea vulnerabilităţilor sociale şi economice la dezastre şi prin îmbunătăţirea pregătirii pentru astfel de evenimente negative.”

Cadrul de acţiune de la Hyogo 2005–2015 furnizează elementele de bază pentru implementarea reducerii riscului dezastrelor. Adoptat la Conferinţa Mondială de Reducere a Dezastrelor din ianuarie 2005, Kobe, Japonia, cu suportul a 168 de guverne, Cadrul de acţiune intenţionează în decada aceasta să „reducă substanţial pierderile în domeniul social, economic şi de mediu al comunităţilor şi ţărilor”. Acest cadru identifică în mod deosebit nevoia de „a promova integrarea reducerii riscului asociată cu variaţia climatului existent şi cu viitoarele schimbări climatice în strategiile de reducere a riscului dezastrelor şi de adaptare la schimbarea climatică”.

Pe baza unei analize a ceea ce s-a făcut bine şi ce nu în trecut în domeniul reducerii riscului dezastrelor, Cadrul de acţiune de la Hyogo stabileşte un număr de 5 priorităţi de acţiune. Acestea oferă un fundament puternic pentru dezvoltarea măsurilor concrete de reducere a riscului şi de adaptare:

1. Asigurarea că reducerea riscului dezastrelor este o prioritate naţională şi

locală care are o puternică bază instituţională pentru implementare. Această necesitate este critică atât pentru reducerea riscului, cât şi pentru adaptare. Câteva sugestii privind acţiunile ce trebuie întreprinse pentru dezvoltarea acestei priorităţi ar fi:

– încurajarea formării unui grup de lucru interministerial care să aibă un mandat bine stabilit şi care să fie responsabil pentru dezvoltarea politicilor şi activităţilor de adaptare la schimbările climatice;

– organizarea unui dialog naţional la nivel înalt pentru a pregăti o strategie naţională pentru adaptare care să fie în strânsă legătură cu strategiile de reducere a riscului dezastrelor;

– adoptarea unei forme legale pentru colaborarea şi coordonarea activităţilor de reducere a riscului dezastrelor şi schimbării climatice, prin intermediul unui mecanism multisectorial, precum o Platformă Naţională de reducere a riscului dezastrelor;

– dezvoltarea unor mecanisme care să angreneze femeile, comunităţile şi administraţiile locale în procesul de evaluare a vulnerabilităţii şi impacturilor şi conturarea unor activităţi locale privind adaptarea.

2. Identificarea, evaluarea şi monitorizarea riscurilor dezastrelor şi

îmbunătăţirea alarmării timpurii. Câţiva dintre cei mai importanţi paşi care trebuie făcuţi pentru această prioritate sunt:

– strângerea şi diseminarea informaţiilor calitative despre hazardele climatice şi despre eventualele modificări viitoare ale acestora;

– elaborarea evaluărilor vulnerabilităţilor şi a grupurilor vulnerabile în special; – pregătirea rezumatelor pentru elaboratorii de politici şi liderii de sectoare; – revizuirea eficienţei sistemelor de alarmare timpurie; – implementarea procedurilor în vederea ajungerii la timp a avertizărilor la grupurile

vulnerabile; – realizarea unor programe publice care să vină în sprijinul populaţiei pentru a înţelege

riscurile la care este supusă şi cum să reacţioneze la avertizările emise. 3. Utilizarea cunoştinţelor, tehnologiilor inovatoare şi educaţiei pentru

construirea unei culturi de securitate şi de rezilienţă la toate nivelurile. Acest principiu se poate aplica atât la adaptare, cât şi la reducerea riscului dezastrelor. Pentru aceasta este nevoie de următoarele:

– etapele specifice trebuie să includă diseminarea bunelor practici;

92

– desfăşurarea unor programe publice informaţionale cu privire la acţiunile locale şi personale care pot contribui la un cadru de siguranţă şi rezilienţă;

– publicarea şi promovarea succeselor comunităţii; – conştientizarea mass-mediei asupra aspectelor legate de schimbarea climatică; – realizarea unor curricule şcolare despre adaptarea climatică şi reducerea riscului; – sprijinirea programelor de cercetare referitoare la rezilienţă; – îmbunătăţirea mecanismelor de transfer al cunoştinţelor de la mediul ştiinţific la

sectoarele de management aplicat al riscului. 4. Reducerea factorilor care stau la baza riscurilor. Măsurile care trebuie

întreprinse sunt: – includerea consideraţiilor legate de climă în procesele de planificare a dezvoltării şi

în previziunile macro-economice; – includerea informaţiilor legate de climă în planificarea oraşelor, planificarea

utilizării terenurilor, managementul apelor şi managementul mediului şi resurselor naturale; – întărirea şi menţinerea lucrărilor hidrotehnice de protecţie; – necesitatea unor evaluări şi raportări privind riscurile climatice în proiectele de

infrastructură, proiectarea în construcţii şi în alte practici inginereşti; – dezvoltarea mecanismelor de transfer al riscului şi a programelor de protecţie

socială; – acordarea sprijinului programelor de diversificare a mijloacelor de trai; – introducerea unor activităţi de adaptare în planurile de revenire la starea de

normalitate ca urmare a producerii unor dezastre.

5. Întărirea pregătirii pentru un răspuns eficient în cazul producerii unor dezastre la toate nivelurile. Construirea rezilienţei şi a sistemelor de alarmare timpurie contribuie semnificativ la această prioritate. Alte acţiuni specifice sunt:

– revizuirea planurilor de pregătire şi planurilor de intervenţie astfel încât să facă faţă noilor provocări şi nu hazardurilor manifestate în trecut;

– construirea unor mecanisme de evacuare şi a facilităţilor de adăpostire; – dezvoltarea unor planuri specifice de pregătire pentru aşezările care sunt ameninţate

de diferiţi factori care sunt într-o continuă schimbare.

Exemple practice de adaptare şi reducere a riscului de dezastre

Siguranţa alimentelor şi a agriculturii: printre măsurile binecunoscute pot fi enumerate: creşterea rezistenţei plantelor la boli şi secetă, modificarea datelor de însămânţare şi a distribuţiei recoltei, lucrări de îmbunătăţiri funciare care să ajute la reţinerea umezelii în sol şi care să reducă eroziunea solului. Diversitatea este o altă alternativă. Aceasta constă în combinarea cultivării plantelor cu creşterea animalelor. Introducerea schemelor de asigurare pot ajuta agricultorii să treacă mai uşor peste şocul pierderii recoltelor.

Apa: măsurile de adaptare includ măsuri atât pe linia alimentării cu apă cât şi a protejării împotriva inundaţiilor. Astfel pot fi enumerate protecţia infrastructurii de alimentare cu apă şi a surselor tradiţionale de apă, regularizarea cursurilor de apă, colectarea apei de ploaie, îmbunătăţirea sistemelor de irigaţie, desalinizarea, igienizarea fără apă şi managementul bazinelor hidrografice şi a resurselor de apă trans-frontaliere.

Sănătate: măsurile includ sisteme de alarmare şi aer condiţionat pentru manifestări extreme ale vremii; dezvoltarea cadrului legislativ; sprijinul educaţiei, cercetării şi dezvoltării unui risc de îmbolnăviri datorat schimbărilor climatice. De exemplu, Philadelphia a dezvoltat un program de pre-alarmare a populaţiei în cazul unor călduri extreme şi un program de răspuns pentru a reduce numărul victimelor cauzate de un posibil nou val de căldură. Acest program a fost dezvoltat în urma valului de căldură care a lovit regiunea în anul 2003 şi care a făcut numeroase victime.

93

Educaţia şi conştientizarea: măsurile includ modificarea programelor şcolare, transmiterea de informaţii către comunităţi şi organizaţiile de femei; programe de radio şi televiziune; campanii publicitare şi implicarea personalităţilor în asemenea campanii. Conştientizarea anumitor formatori de opinie, cum ar fi profesori, jurnalişti şi politicieni, poate fi de asemenea foarte importantă.

Managementul mediului: un ecosistem sănătos poate oferi beneficii certe pentru locuitori, faună, reducerea riscurilor şi pentru capacitatea de adaptare. Măsurile includ managementul mediului în zone predispuse la fenomene meteorologice periculoase; protejarea ecosistemelor aflate pe coaste (recifuri de corali, păduri de mangrove); întărirea legislaţiei referitoare la aceste măsuri.

Sisteme de alarmare timpurie: măsurile includ îmbunătăţirea sistemelor actuale, instituirea unor mijloace specifice de diseminare a atenţionărilor către populaţie care să se facă în timp util, într-un mod clar şi precis, şi care să ofere sfaturi despre acţiunile ce trebuie luate în continuare. Astfel, în Franţa a fost dezvoltat un sistem de pre-alarmare în cazul valurilor de căldură, încă din 2003.

Planuri de dezvoltare şi aplicaţii: măsurile de adaptare şi reducere a riscului de dezastre constau în dezvoltarea proceselor şi bugetelor necesare şi aplicarea lor într-un anumit sector (aşezări umane, infrastructură, dezvoltarea zonelor de coastă, exploatarea pădurilor) pentru a obţine un management eficient al terenurilor, a evita zonele expuse la risc şi a construi şcoli, spitale şi alte construcţii sociale pe teren sigur.

Eficienţa prevenirii dezastrelor Scăderea riscurilor de dezastre ajută la reducerea impactului negativ al inundaţiilor,

alunecărilor de teren, valurilor de căldură, temperaturilor extreme, secetei sau furtunilor. Beneficiile pot fi cuantificate nu numai în bani, ci şi în crearea unui climat de siguranţă pentru cetăţeni. Unele exemple ar putea fi:

• China a cheltuit 3,15 miliarde de dolari pentru prevenirea inundaţiilor între anii 1960 şi 2000, ceea ce a dus la salvarea a 12 miliarde dolari;

• Proiectul de reconstrucţie şi prevenire a inundaţiilor în Rio de Janeiro a generat creşterea veniturilor cu 50%;

• Programul de prevenire şi reducere a dezastrelor din Andhra Pradesh, India a dus la un raport beneficii/costuri de 13.38;

• Plantarea de păduri de mangrove în Vietnam a ajutat la protejarea populaţiei de pe coastă, ducând, în perioada 1994 – 2001, la un raport beneficii/costuri de 52;

• Proprietarii din golful Mexic care au implementat metode de protecţie împotriva uraganelor în aproape 500 de locaţii au evitat în cazul uraganului Katrina pierderi de aproape 500 miliarde de dolari, investind doar 2,5 miliarde. Aceştia au suferit de opt ori mai puţine pierderi decât cei care nu au implementat acest sistem de protecţie.

Bibliografie: [1.] Convenţia cadru a Organizaţiei Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice semnată la

Rio de Janeiro la 5 iunie 1992; [2.] Protocolul de la Kyoto la Conventia cadru a Organizatiei Natiunilor Unite asupra

schimbarilor climatice; [3.] P6_TA(2007)0038 Schimbarea climatică. Rezoluţia Parlamentului European privind

schimbarea climatică; [4.] United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC); [5.] IPCC Fourth Assessment Report; [6.] Hyogo Framework for Action 2005–2015: Building the resilience of nations and

communities to disasters (HFA); [7.] Strategia naţională a României privind schimbările climatice 2005–2007; [8.] www.unisdr.org; [9.] www.preventionweb.net; [10.] http://www.emdat.be/

94

SENZORI INTELIGENŢI – APLICAŢII ALE ACESTORA ÎN MANAGEMENTUL DEZASTRELOR

Locotenent- colonel drd. ing. Cristian Damian Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Rezumat În această lucrare se prezintă importanţa utilizării şi alegerii corespunzătoare a

detectoarelor de incendiu, prezentându-se evoluţia şi creşterea continuă a performanţelor acestora în vederea obţinerii unei cât mai bune supravegheri a spaţiului în care se desfăşoară monitorizarea, prin eliminarea sau cel puţin reducerea posibilităţilor de alarme false.

Se prezintă conceptul modern de senzori şi traductoare inteligente precum şi evoluţia acestora, realizându-se optimizarea amplasării unui sistem de senzori wireless, pentru o eficienţă maximă.

1.1. Traductoare utilizate în sistemele automate Operaţiile de măsurare în sistemele automate sunt efectuate de traductoare, care sunt

dispozitivele ce stabilesc o corespondenţă între mărimea de măsurat şi o mărime cu un domeniu de variaţie calibrat, aptă de a fi recepţionată şi prelucrată de echipamentele de conducere (regulatoare, calculatoare de proces etc.).

Structura traductorului cuprinde următoarele blocuri funcţionale principale: element sensibil şi adaptor.

Aceste blocuri corespund funcţiilor de intrare, respectiv ieşire, detectare, prelucrare-calcul sau sesizare, măsurare-comparare.

Pentru securitatea clădirilor la evenimente de tip incendiu, care sunt exemplificate în acest referat ca elementele cele mai des întâlnite din categoria dezastrelor, se utilizează pe scara largă traductoarele inteligente sub forma detectoarelor de incendiu analog adresabile.

Diferenţele între traductor şi detector sunt mici, modurile lor de funcţionare prezentând diferenţe numai în ceea ce priveşte organizarea detectorului în jurul unor stări: veghe, alarmă şi indicarea sau neindicarea locală a acestor stări, în comparaţie cu traductoarele care de regulă nu au prevăzute aceste funcţiuni.

1.2. Detectoare de incendiu Detectoarele de incendiu sunt elemente ale instalaţiilor de semnalizare a incendiilor

prin care se supraveghează, în mod continuu sau la anumite intervale de timp, un parametru fizic şi/sau chimic asociat incendiului [1],[2].

În caz de incendiu, detectoarele declanşează un semnal care este transmis la centrală prin intermediul circuitelor de legătură.

Oricare ar fi tipul de detector, rolul său într-o instalaţie de semnalizare constă în a depista şi semnaliza cât mai repede incendiul.

Pentru a indica local intrarea în stare de alarmă, detectoarele de incendiu sunt prevăzute cu indicator optic local.

Dispozitivele optice utilizate în acest scop emit lumină de culoare roşie, uşor vizibilă de la distanţă.

95

În construcţia detectoarelor, trebuie avut în vedere că o eventuală defectare a circuitelor, care poate scoate din funcţiune aparatul sau împiedică iniţierea şi transmiterea semnalului de incendiu la centrală, să fie semnalizată la centrală, ca stare de defect. Soclurile necesare instalării detectoarelor au o singură poziţie de fixare şi contacte autocurăţătoare.

Sistemul de prindere al conductoarelor aferente circuitelor electrice asigură un contact electric sigur.

1.2.1. Caracteristici generale pentru detectoarele de incendiu utilizate în clădiri [2],[3],[4]

1.2.1.1. Indicatorul individual de alarmă Fiecare detector este prevăzut cu indicator integrat roşu, prin care detectorul

individual, care declanşează o alarmă, poate fi identificat, până când starea de alarmă este resetată.

Alte stări ale detectorului pot fi indicate vizual, ele trebuie să fie clar distinctibile de indicaţia de alarmă, excepţie fiind reprezentată doar când detectorul este comutat în modul de întreţinere.

Pentru detectoare detaşabile indicatorul se poate integra cu soclul sau cu capul detectorului.

Indicatorul vizual trebuie să fie vizibil de la o distanţă de 6 m direct sub detector într-o lumină ambiantă de intensitate până la 500 lux.

1.2.1.2. Conectarea dispozitivelor auxiliare Dacă detectorul este prevăzut pentru conectarea unor dispozitive auxiliare (de

exemplu: indicatoare la distanţă, relee de control), defectele prin întrerupere sau prin scurtcircuit ale acestor conexiuni nu trebuie să afecteze funcţionarea corectă a detectorului.

1.2.1.3. Monitorizarea detectoarelor detaşabile Pentru detectoare detaşabile este prevăzut un mijloc pentru ca sistemul de

monitorizare la distanţă (de exemplu echipamentul de control şi semnalizare-centrală) să detecteze detaşarea detectorului din soclu, pentru a da un semnal de defect.

1.2.1.4. Reglajele producătorului Schimbarea setărilor producătorului trebuie să fie posibilă numai prin mijloace speciale

(de exemplu un cod sau a unei scule speciale, sau prin ruperea sau îndepărtarea unui sigiliu).

1.2.1.5. Ajustarea la locul de montare a caracteristicii de răspuns Dacă este posibilă ajustarea la locul de montare a caracteristicii de răspuns a

detectorului atunci: a) pentru fiecare setare corespunzătoare cu o clasă de funcţionare, o sensibilitate etc.

accesul la mijloacele de ajustare trebuie să fie posibil numai prin utilizarea unui cod sau a unei scule speciale sau prin înlăturarea detectorului din soclu sau prin demontare.

b) orice alte setări să fie accesibile numai prin utilizarea unui cod sau a unei scule speciale, şi trebuie arătat prin marcare clară pe detector sau în datele sale, că dacă aceste setări sunt utilizate, detectorul nu mai este conform specificaţiei de utilizare.

1.2.1.6. Protecţia împotriva pătrunderii corpurilor străine (pentru detectoarele de fum) [1]

Detectorul trebuie să fie proiectat astfel încât o sferă cu diametru (1,3 ± 0,05) mm să nu poată pătrunde în camera(ele) senzorului(ilor).

1.2.1.7. Răspunsul la incendii cu dezvoltare lentă (pentru detectoarele de fum) Funcţia de „compensare de drift” – compensarea alunecării sensibilităţii senzorului din

cauza depunerilor din detector, nu va reduce semnificativ sensibilitatea detectorului la incendii cu dezvoltare lentă.

96

În acest caz se evaluează răspunsul detectorului la creşteri foarte mici ale densităţii de fum prin analiza circuitului sau a programului şi/sau prin încercări fizice şi simulări.

Detectorul este conform specificaţiilor dacă această evaluare arată că: a) pentru orice rată de creştere a densităţii fumului R, care este mai mare decât A/4

pe oră, cu A valoarea de prag de răspuns iniţial necompensată a detectorului, timpul pentru ca detectorul să dea o alarmă nu trebuie să depăsească 1,6 x A/R cu mai mult decât 100 s, şi

b) domeniul de compensare este limitat astfel încât, pe acest domeniu, compensarea nu face ca valoarea de prag de răspuns a detectorului să depăşească valoarea sa iniţială cu un factor mai mare decât 1,6.

1.2.1.8. Detectoarele controlate soft Pentru a se asigura fiabilitatea detectorului, există o serie de cerinţe pentru proiectarea

software: a) software-ul este structurat modular; b) interfaţa pentru datele generate manual sau automat să nu permită datelor invalide să producă erori în funcţionarea programului; c) software-ul se proiectează pentru a se evita apariţia blocării execuţiei.

1.2.1.9. Memorarea programelor şi a datelor Programul necesar şi orice date presetate, cum ar fi setările producătorului, trebuie să

fie păstrate într-o memorie nevolatilă. Scrierea în zonele de memorie care conţin acest program şi date trebuie să fie posibilă

numai prin utilizarea unei scule speciale sau unui cod şi trebuie să nu fie posibilă pe durata normală de funcţionare a detectorului.

Datele specifice sunt păstrate într-o memorie care va reţine datele cel puţin două săptămâni fără alimentare externă, numai dacă sistemul în care este conectat detectorul este prevăzut să reînnoiască aceste date, după o cădere a alimentării, într-o oră de la restabilirea alimentării.

1.3. Clasificarea detectoarelor de incendiu se poate face [1],[7]: 1.3.1. După parametrul supravegheat:

• detector de temperatură; • detector de fum; • detector de gaze de combustie; • detector de flacără;

1.3.2. După modul de răspuns: • detector cu acţionare statică; • detectoare cu acţionare diferenţială; • detectoare cu acţionare velocimetrică;

1.3.3. După configuraţia senzorului: • detector punctual; • detector multipunctual; • detector liniar;

1.3.4. După modul de reutilizare: • detector reutilizabil; • detector parţial reutilizabil; • detector nereutilizabil.

97

1.4. Mărimi tipice ale incendiului Incendiul este un fenomen care se dezvoltă aleatoriu şi nu poate fi descris printr-o

schemă simplă sau unică [1]. În general sunt acceptate în evoluţia unui incendiu cinci perioade posibile ale evoluţiei

sale în timp: apariţia focarului, ardere lentă, ardere activă, ardere generalizată şi regresie. În detectarea şi semnalizarea incendiului primele două faze, apariţia focarului şi faza

de ardere lentă, sunt hotărâtoare pentru realizarea acţiunilor de alarmare, evacuare şi protecţie, intervenţie pentru stingere.

Pentru apariţia focarului este de interes, în principal, studierea surselor de aprindere şi a energiei de aprindere.

De regulă o energie de ordinul sutelor de jouli uneori mai mică poate fi suficientă pentru iniţierea unui focar.

În ceea ce priveşte sursele de aprindere statisticile realizate pe perioade mari de timp indică pentru clădiri: surse de aprindere necunoscute, aprinderi intenţionate, căldura mecanică, scântei de frecare, jocul copiilor cu focul, autoaprindere, instalaţii electrice necorespunzătoare.

În faza de ardere lentă aria de combustie este limitată la zona focarului, durata poate fi extrem de variată, de la câteva minute la ore, poate lipsi sau poate dura zile sau saptămâni.

Aria de combustie este limitată la zona focarului unde incendiul se propagă la materialele din vecinătate.

Temperatura creşte lent, fără a atinge valori importante. Dimensiunile flăcărilor sunt mici, în comparaţie cu dimensiunile încăperii.

Din descompunerea materialelor se degajă gaze care împreună cu aerul formează un amestec combustibil ce poate fi aprins de flăcări.

În funcţie de degajările de gaze sunt posibile două situaţii în mediu gazos optic transparent când influenţa mediului gazos asupra propagării fluxului termic de radiaţie este neînsemnată şi optic dens când se ţine cont de componenta radiantă a fluxului termic. În această fază cu cât combustibilul se aprinde mai uşor, cu atât căldura degajată este mai mare şi propagarea are loc mai rapid.

1.4.1. Fumul ca parametru de incendiu Fumul este un aerosol care se compune dintr-un mediu de dispersie: CO, CO2, HCl,

HCN, NO2 etc. şi o fază dispersă formată din particule lichide şi solide rezultate în urma procesului de ardere: particule de funingine, particule de apa etc.

Mediul de dispersie este un gaz rezultat din amestecul dintre aer şi gazele de ardere CO, CO2, HCl, HCN, NO2.

Faza dispesră este formată din particule lichide şi solide rezultate în urma procesului de ardere a materialelor combustibile.

Faza dispersă a fumului este caracterizată în principal de: − forma şi mărimea particulelor; − concentraţia particulelor; − distribuţia mărimii particulelor; − structura particulelor care este în funcţie de neomogenitatea materialelor, indicele

de refracţie şi de constanta Birkard a particulelor; − în fum se pot observa particule cu compoziţie chimică şi structură diferite

determinate în principal de compoziţia materialelor combustibile care ard. Frecvent în fum se întâlnesc particule de funingine formate din carbon pur, printre

acestea găsindu-se particule fine de apă şi particule de funingine care sunt îmbrăcate într-o peliculă fină de apă. În funcţie de mărimea şi concentraţia particulelor care alcătuiesc fumul poate fi vizibil sau invizibil.

98

În plus, în funcţie de compoziţia chimică a materialelor care ard, fumul poate prezenta diverse nuanţe coloristice, însoţite în unele cazuri de anumite mirosuri caracteristice.

Întrucât detectoarele de fum utilizate în mod obişnuit nu reacţionează decât la anumite caracteristici specifice ale fumului, este bine de ştiut că aerosolii emişi de focarele cu flăcări, gen acetonă, benzină, lemn, alcool etilic, păcură evoluează cu o granulometrie medie centrată pe valoarea de 0,2 mμ . Numai metanolul emite aerosoli foarte fini, acesta reprezentând tipul perfect de focar cu flăcări la care granulometria este sub 0,01 mμ .

Evoluţia aerosolilor emişi de arderile mocnite, bumbac, PVC, lemn, carton este lentă, favorizând formarea unor aerosoli cu masă mare, la care coagularea este favorizată de viteza de deplasare redusă determinată de cantitatea scăzută de căldură care se degajă în exteriorul focarului.

Numai doi combustibili, cartonul şi sodiul au emis în condiţii de ardere mocnită aerosoli cu o granulometrie mai mare de 1 mμ .

Variaţia diameterului aerosolilor este relativ mică, în medie fiind de ordinul 10, pe când variaţia de volum a acestora poate depăşi valori de ordinal 103. Astfel masa aerosolilor generaţi este concentrată într-un număr mic de particule la care sedimentarea (căderea la sol) este importantă pentru acelea ce au un diametru mai mare de 1 mμ .

În funcţie de poziţia lor în raport cu focarul, se constată că granulometria aerosolilor creşte pe măsură ce distanţa se măreşte faţă de focar, acest lucru fiind explicabil prin efectul de coagulare.

Detectoarele de fum răspund la faza dispersă a fumului, fază care din cauza produselor ce se degajă pe durata arderii reprezintă un amestec neomogen de particule.

Dimensiunile acestor particule pot varia în limite foarte largi. Pentru detectoarele de fum de un real interes sunt particulele ale căror dimensiuni sunt

cuprinse în intervalul de la 5 nm…la 5 mμ . Particulele cu un diametru mai mare de 5 mμ , care sunt puţine la număr au în majoritatea cazurilor şi o concentraţie prea mică pentru a avea importanţă practică.

Particulele cu un diametru mai mic de 5 nm nu sunt durabile şi se coagulează prea repede pentru a avea importanţă reală.

Deplasarea fumului în clădiri are loc prin difuzie, convecţie sau mişcări provocate ale aerului. La arderile lente fumul se repartizează uniform şi are loc o stratificare a fumului cu temperatura descrescătoare către părţile inferioare.

Pentru arderile normale, la focarele cu flacără, se formează curenţi turbionari de convecţie care deplasează particulele de fum.

Particulele de fum formează un con răsturnat, cu vârful în jos deasupra focarului, dacă în încăpere nu există mişcări puternice ale aerului.

Unghiul diedru al conului de fum este direct proporţional cu mărimea suprafeţei incendiului şi cu intensitatea acestuia.

Deplasarea fumului depinde de presiunea şi temperatura aerului, efectul de coş, viteza vântului, geometria clădirii şi ventilaţia clădirii.

Viteza de generare a fumului este dată de relaţia dintre debitul de gaze şi concentraţia gazelor[1]:

( )( )( )21

273/2732 tgbACW pff +Δ= ρ Unde: b – coeficient de curgere;

A – secţiunea de curgere;

pΔ – diferenţa de presiune; ρ – densitatea fumului; t – temperatura fumului;

şi ( ) ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛= I

ILC f

0ln1 coeficient de extensie a fumului.

99

1.4.2. Căldura ca parametru de incendiu Energia termică – căldura care se degajă la incendiu, ca urmare a arderii substanţelor

şi materialelor combustibile, se transmite mediului înconjurător prin conducţie, convecţie şi radiaţie.

În cazul detectorului de temperatură, o importanţă deosebită o are transportul de energie termică care se realizează prin convecţie.

Transmisia căldurii prin conducţie are loc atunci când două corpuri, unul cald şi unul rece sunt în contact direct.

Caracteristică a fluidelor convecţia termică este un fenomen complex, deoarece conţine intrinsec conducţia interioară.

La incendiu, fluidul în mişcare este constituit din aer, gaze, vapori şi rezidurile gazoase ale arderii.

De obicei corpul mai cald se numeşte sursă de căldură, iar cel mai rece se numeşte receptor de căldură.

Transmisia căldurii prin convecţie are loc atunci când schimbul de căldură se efectuează prin intermediul unui mediu care desparte corpurile şi care poate fi aerul, apa.

Mediul care, de regulă este lichid sau gazos, prezintă o coeziune moleculară mai mică decât în cazul corpurilor solide, facilitează transmiterea căldurii prin intermediul particulelor componente.

Transmisia căldurii prin radiaţie se realizează după legi similare cu cele ale propagării radiaţiei electromagnetice.

Deplasările maselor de gaz sunt asigurate de diferenţele de densitate, consecinţă a diferenţei de temperatură.

Regimurile de curgere ale curenţilor de convecţie pot fi laminate sau turbulente funcţie de valoarea criteriului de similitudine Reynolds.

Temperatura considerată constantă în secţiunea transversală a conului de convecţie pentru faza iniţială a incendiilor este dată de relaţia:

25

32

26,0 −= hQT unde: T – creşterea de temperatură la înălţimea h faţă de focar în raport cu

temperatura mediului Q – fluxul de căldură transferat de la focar prin convecţie în unitatea de timp; h – distanţa fată de focar.

1.5. Principii de funcţionare ale detectoarelor de incendiu

1.5.1. Detectoare de fum Detectoarele de incendiu sunt elemente periferice ale instalaţiilor de detecţie-

semnalizare a incendiilor prin care se supraveghează, în mod continuu sau la anumite intervale de timp, cel puţin un parametru fizic şi/sau chimic asociat incendiului.

În funcţie de metoda de măsurare a parametrilor fumului, şi a tipului de senzor, se disting două mari categorii de detectoare de fum:

– detectoare funcţionând pe principiul optic; – detectoare funcţionând pe principiul camerelor de ionizare.

Cum fiecare detector răspunde la un produs particular al incendiului, viteza relativă a răspunsului este dependentă de tipul incendiului detectat.

Cum fumul este prezent la o fază de început în cele mai multe incendii, detectoarele de fum sunt considerate cele mai utile tipuri disponibil pentru a da o avertizare rapidă.

100

Primele detectoare de fum au fost cele cu ionizare. Acestea îşi bazează funcţionarea pe un senzor cu cameră de ionizare.

1.5.1.1. Detectoare cu cameră de ionizare (detectoarele cu ionizare) utilizează o

sursă radioactivă, care generează un flux de particule ionizate între doi electozi încărcaţi electric.

Principiul utilizat în funcţionarea acestor detectoare constă în ionizarea aerului în camera de măsură sub acţiunea radiaţiilor emise de o sursă radioactivă.

Principiul de funcţionare este următorul: • pe cei doi electrozi ai camerei de ionizare se aplică o tensiune U; • între electrozi aerul este ionizat uniform, la camera bipolară, cu ajutorul unei surse

radioactive închise, de regulă Am 241 – radiaţie alfa, în volum existând astfel un număr egal de ioni pozitivi si negativi;

• la trecerea prin aer a particulelor emise de sursa radioactivă din cauza ciocnirilor neelastice cu moleculele de aer se produce ionizarea si se stabileşte un curent electric între electrozi;

• când pătrund în cameră particule de fum au loc o serie de fenomene dintre care cel mai important este cel al formării de perechi de particule de fum – ioni care duc la micşorarea vitezei de deplasare a ionilor din cauza masei mari a particulelor de fum şi implicit se produce o scădere a curentului dintre electrozi.

Detectorul va declanşa alarma la diminuarea de către particulele de fum a curentului dintre aceşti electrozi.

Din cauza emisiei radioactive detectoarele cu cameră de ionizare mai sunt utilizate doar în aplicaţii speciale, de obicei militare.

Costurile depozitării şi prelucrării deşeurilor radioactive sunt ridicate, putând genera cheltuieli importante în cazul unui incendiu.

1.5.1.2. Detectoare optice de fum Detectoarele optice de fum se bazează, în funcţionare, pe un senzor TYNDALL la

care se utilizează proprietatea de refracţie a fazei de dispersie a fumului.

Proprietatea caracteristică a fazei dispersă a fumului care este utilizată în acest caz este indicele de refracţie.

Senzorul este practic o cameră neagră, etanşă la lumină, în care sunt dispuse un emiţător şi un receptor de lumină, astfel încât lumina să nu ajungă în aer curat pe receptor.

La pătrunderea fumului în cameră lumina este difuzată - împrăştiată spre receptor. Pentru valori ale raportului dintre mărimea particulelor si lungimea de undă a radiaţiei

incidente de până la 0,1, intensitatea luminii difuzate este invers proporţională cu puterea a 4-a a radiaţiei incidente, pentru valoarea aceluiaşi raport între 0,1 si 4,0 intensitatea luminii difuzate este direct proporţională cu puterea a 2-a a radiaţiei incidente, iar la particule mai mari fenomenul se poate aproxima cu o reflexie pe suprafaţa respectivă.

Domeniul de interes pentru detectarea incendiului pe baza fumului este de la 5 nm la 5 μm.

Relaţia dintre densitatea optică a fumului şi transmisia luminii este următoarea:

( ) ( )( )PPdm /lg/10 0= unde:

m – densitate optică; d – lungimea optică de măsură;

0P – puterea radiaţiilor primite de receptor în absenţa aerosolilor; P – puterea radiaţiilor primite de receptor măsurată la momentul

alarmei.

101

1.5.1.3. Detectoare funcţionând pe principiul difuziei radiaţiei Aparatul este alcătuit în principiu, dintr-o cameră etanşă la lumină, o sursă şi un

receptor de radiaţie dispuse astfel încât intensitatea luminii să afecteze receptorul ca urmare a unui proces de difuzie.

În lipsa fumului elementul receptor nu primeşte radiaţii datorită paravanului care are rolul de a suprima pe cele directe şi cele reflectate de pereţii interiori ai camerei de măsură. Atunci când particulele de fum intră în camera de măsură, se ajunge la difuzia luminii de către particule şi prin aceasta la schimbarea stării de iluminare a receptorului.

Elementul receptor, este un element fotosensibil, au loc variaţii de curent care, prin intermediul unor circuite electronice, formează şi transmit semnalul de alarmă.

1.5.1.4. Detectoare funcţionând pe principiul atenuării radiaţiei Un astfel de detector este alcătuit, în principiu, dintr-o cameră de măsură unde se află

emiţătorul şi receptorul de lumină care sunt astfel alcătuite încât intensitatea luminii asupra receptorului scade în prezenţa fumului, pe baza proprietăţii de absorbţie a luminii de către fum.

În absenţa fumului, în camera de măsură, receptorul primeşte o radiaţie maximă de lumină.

În condiţiile apariţiei în camera de măsură a particulelor de fum radiaţia luminoasă iniţială este atenuată, fapt care este sesizat de elementul receptor.

Variaţia de intensitate luminoasă conduce la modificarea curentului din elementul receptor, astfel încât să se formeze şi să se transmită semnalul de alarmă.

Detectoare de fum prin aspiraţie sunt utilizate, în special, acolo unde este necesară o detectare timpurie a incendiului şi unde este cerută o sensibilitate mai mare a detectorului.

Pot fi folosite de asemenea pentru aplicaţii unde este dificil de utilizat detectorul punctual de fum: încăperi în care există curenţi de aer, care pot conduce la diluţia fumului şi detectarea târzie a acestuia, încăperea protejată este prea înaltă şi/sau pot apărea probleme la stratificarea aerului, din motive estetice, instalaţia trebuie să fie invizibilă pentru utilizatori.

Acestea sunt detectoare de mare precizie, alcătuite din următoarele elemente principale:

– unitatea de procesare, control şi semnalizare, unitatea de detectare a fumului şi unitatea de aspiraţie şi transport a aerului.

Spre deosebire de sistemele clasice de detectare a fumului, la care deplasarea produselor de ardere către camera de măsură a detectoarelor de fum se face prin convecţie naturală, la aceste detectoare transportul produselor de ardere la elementul de detecţie se realizează printr-o convecţie forţată.

Captarea aerului din spaţiul protejat se realizează prin intermediul unor conducte în care sunt practicate nişte orificii de dimensiuni relativ reduse, de ordinul milimetrilor, apoi printr-o reţea de conducte de transport aerul este aspirat şi dirijat către detector.

Numărul total de orificii de eşantionare variază de la producător la producător, dar trebuie ţinut cont de faptul că sensibilitatea detectorului este împărţită la numărul de orificii de eşantionare asociate acestuia.

Cu cât detectorul este mai sensibil, cu atât există mai multe orificii de eşantionare În camera de analiză a detectorului se măsoară cantitatea de particule aflate în

suspensie în aerul prelevat. Semnalul furnizat este transmis în unitatea de procesare, control şi semnalizare care

îndeplineşte, în principiu, aceleaşi funcţiuni ca şi cele de la detectoarele punctuale de incendiu.

Detectoare liniare de fum constituie o soluţie alternativă de protecţie la incendiu pentru anumite spaţii în care nu mai este posibilă utilizarea detectoarelor de incendiu obişnuite.

102

Astfel de situaţii se pot întâlni în cazul în care înălţimea spaţiului de protejat depăşeşte valorile maxime de instalare ale detectoarelor punctuale de fum sau când se doreşte protecţia unor spaţii speciale cum ar fi săli de concerte, construcţii tip mall, clădiri istorice, săli de conferinţe, muzee.

Detectoarele liniare de fum funcţionează pe principiul optic. În principiu un astfel de detector este alcătuit dintr-un emiţător în infraroşu I.R. care

emite o radiaţie infraroşie modulată, un sistem optic de focalizare a radiaţiei I.R. şi un receptor de radiaţii infraroşii.

Emiţătorul şi receptorul sunt astfel amplasate încât să se protejeze un spaţiu se 1500–1800 m.p.

Lungimea de detecţie, distanţa dintre emiţător şi receptor, este situată între 10–100 m. Suprafaţa protejată cu un astfel de detector este echivalentul a 20–30 de detectoare

punctuale de fum obişnuite. Principiul de funcţionare este similar cu cel al detectoarelor punctuale de fum

funcţionând pe principiul absorbţiei radiaţiei emise.

1.5.1.5. Principiul detecţiei optice cu infraroşu Funcţionarea detectoarelor optice de fum se bazează pe dispersia luminii. Detectorul dispune de un LED şi o diodă receptoare, opuse şi având axele sub un

anumit unghi. La pătrunderea unor particule vizibile în camera de măsură, o parte a radiaţiei LED-ului

emiţător va fi dispersată, această creştere de semnal va fi evaluată de receptor.

1.5.1.6. Principiul detecţiei optice bidirecţionale Spre deosebire de detectoarele optice obişnuite, detectoarele O2T utilizează tehnica de

evaluare în două direcţii, fiind astfel capabile să evalueze diferenţiat diferitele tipuri de particule ajunse în camera de măsură.

Astfel este posibilă diferenţierea netă a mărimilor perturbatoare de mărimile specifice ale unui incendiu, fiind posibilă în anumite limite şi detectarea diferitelor tipuri de fum.

Detectarea de gaz cu sensor CO. Un detector de incendiu cu senzor CO va declanşa alarma la depăşirea unei anumite

valori a concentraţiei de gaze de ardere, de exemplu monoxidul de carbon într-o incintă. Acest senzor funcţionează pe principiul combinării chimice a gazelor din mediu cu un

compus aflat pe suprafaţa senzorului. Astfel, moleculele de gaz vor determina sarcini electrice care vor mări conductivitatea

unui semiconductor. Pentru creşterea gradului de siguranţă, un astfel de detector va dispune de mai mulţi senzori care vor evolua în mod inteligent şi corelat mărimile caracteristice incendiului.

1.5.1.7. Principiul optic cu lumină albastră Acest detector va utiliza un LED emiţător albastru în locul LED-ului emiţător în

infraroşu. Astfel lungimea de undă mai redusă a radiaţiei permite şi recunoaşterea unor particule

de dimensiuni reduse, fapt posibil până în momentul apariţiei acestui senzor doar utilzând detectoare de fum cu cameră de ionizare.

Datorită sensibilităţii semnificativ îmbunătăţite, este posibilă detecţia spectrului complet de particule de fum, de la particule invizibile până la aerosoli cu dimensiuni mari.

Detectoarele cu lumină albastră înlocuiesc cu succes detectoarele cu cameră de ionizare care aveau ca principiu de funcţionare utilizarea unei surse radioactive.

1.5.1.8. Detectoare de căldură (de temperatură) Au fost cele mai răspândite datorită simplităţii, costului redus si robusteţii.

Detectoarele termice sesizează creşterea temperaturii generate de ardere, reacţionând la

103

depăşirea unei valori, de regulă situată în jurul valorii de 600 C, sau la variaţii bruşte de temperatură, prin evaluarea gradientului. Clasificarea în conformitate cu temperaturile maxime de declanşare şi de funcţionare este definită în standardul EN 54-5.

Din punct de vedere al principiului folosit au fost construite detectoare pe baza fenomenelor de dilatare lichide, bimetale, aliaje eutectice, fire fuzibile, pneumatice, semiconductoare cu elemente semiconductoare termorezistente, diode care îşi modifică rezistenţa electrică sub influenţa căldurii etc.

Pentru înlăturarea fenomenelor perturbatoare s-au elaborat scheme termodiferenţiale, termovelocimetrice sau combinate detectare de prag sau de nivel şi termovelocimetric.

Domeniul temperaturilor utilizate în detectarea incendiilor este de la 570 C până la valori de peste 1000 C si de la circa 50 C/minut la peste 100 C/minut funcţie de aplicaţii. Principalele surse de alarme false sunt radiaţia solară şi căldura provenită de la instalaţiile tehnologice sau de încălzire.

1.5.1.9. Detectoare punctuale de căldură Principiile constructive în funcţionarea detectoarelor de căldură sunt: topirea, dilatarea

şi modificarea caracteristicilor electrice ale materialelor sub influenţa căldurii. Detectoarele de căldură cu elemente bimetalice se bazează pe proprietatea dilatării

inegale a două metale ce coeficienţi diferiţi de dilatare (alamă şi constantan) sudate pe suprafaţă. Prin încălzirea lamei formată din două lamele suprapuse, din cauza dilatării inegale a celor două feţe, aceasta se va curba în direcţia lamei cu coeficient de dilatare mai mic şi, în funcţie de tipul constructive, va închide sau va deschide un contact electric.

Detectoarele cu elemente semiconductoare au fost realizate pentru a elimina dezavantajele legate de inerţia termică relativ mare a senzorilor descrişi mai sus.

Termistorul este un element semiconductor a cărui rezistivitate este puternic dependentă de temperatură.

Ca urmare, funcţionarea acestor tipuri de detectoare se bazează pe variaţia rezistenţei termistorilor sub influenţa căldurii.

Variaţia de rezistenţă este preluată de circuite electronice şi în final transmisă sub formă de semnal de alarmă.

1.5.1.10. Detectoare liniare de căldură Pot fi menţionate mai multe principii de funcţionare: 1. Principiul termomaximal Cablul termosensibil constă într-o pereche de cabluri de oţel izolate individual cu o

cămaşă termosensibilă, torsadate spre a asigura o anumită presiune între cele două fire, acoperite cu o bandă protectoare şi îmbrăcate într-o manta protectoare, specificând mediului în care se va monta.

În momentul în care se va atinge un anumit prag de temperatură cămaşa termosensibilă cedează din caza presiunii ce acţionează asupra ei, permiţând contactul între cele două cabluri de oţel şi generând astfel alarma.

2. Principiul termodiferenţial Sistemul de detecţie cu cablu termosensibil se bazează pe proprietatea metalelor de a-şi

schimba rezistenţa electrică la modificarea temperaturii mediului. Cablul termosensibil constă în patru fire de cablu din cupru izolate individual cu un material cu coeficient de temperatură negativ şi îmbrăcat într-o manta rezistentă la foc şi temperaturi ridicate.

Firele se leagă în aşa fel încât să se realizeze două bucle separate care se leagă la unitatea de evaluare ce le supraveghează permanent.

O întrerupere a buclelor generează un semnal de deranjament. Detectorul cu fibră optică şi laser este alcătuit din unul sau două conductoare centrale

din fibră optică izolate între ele. Cele două conductoare sunt protejate de o manta de material izolator, dar cu bune

proprietăţi termoconductoare şi tot ansamblul este introdus fie într-un tub metallic, fie într-un alt tub de material plastic termoconductor.

104

Principiul de funcţionare constă în modificarea, sub efectul căldurii, a caracteristicilor spectrale şi de formă a trenurilor de impulsuri laser produse de emiţătorul laser care se propagă prin fibra optică.

1.5.1.11. Detectoarele de temperatură Se pretează domeniilor în care la incendiu se poate lua în considerare o dezvoltare

rapidă a incendiului, detectându-se de fapt creşterea temperaturii, nu şi a fumului şi gazelor de ardere. Datorită utilizării unei game largi de materiale de construcţie, în clădirile moderne apar frecvent dezvoltări ale unor incendii însoţite cu degajări masive de fum, înaintea izbucnirii flăcării deschise.

Detectoarele termice se utilizează în special cu scopul de a proteja bunurile materiale, fiind mai puţin adecvate protecţiei persoanelor.

O persoană aflată în domeniul în cauză ar fi intoxicată de gazele de ardere înaintea atingerii temperaturii de declanşare a acestui tip de detector.

1.5.1.12. Detectoare de flacără În principiu, un detector de flacără este compus din următoarele părţi componente: – sistem optic, care are rolul de a concentra radiaţia produsă de flăcări, existentă într-un

unghi solid, pe elementul traductor; – traductorul are rolul de a transforma radiaţia incidentă într-un semnal electric; – circuit electronic are rolul de a procesa semnalul provenit de la traductor şi de a

produce semnalul de alarmă. Pentru realizarea acestor traductoare se folosesc elemente traductoare de tipul

semiconductorilor sau a tuburilor cu descărcări în gaze. Pentru detectarea incendiului pe baza flăcărilor se are în vedere spectrul de emisie al

radiaţiei flăcărilor şi modulaţia acestora. Domeniile de interes sunt infraroşu 1–5 μm şi ultraviolet 300–400 nm, cu modulaţii de

la circa 1,5 la 10 sau chiar 30 Hz. Receptoarele utilizate sunt dispozitive optoelectronice semiconductoare pentru infraroşu şi tuburi (diode) pentru ultraviolet.

Sursele de alarme false sunt, de regulă, lumina soarelui şi sursele artificiale de iluminat sau lucrările de sudură şi cele de turnare materiale.

Caracteristicile spectrale prezentate de traductoarele de radiaţii electromagnetice determină tipul detectoarelor de flacără.

Funcţionarea detectorului constă în modificarea caracteristicilor electrice ale traductorului, respectiv în scăderea rezistenţei electrice, în prezenţa radiaţiilor din banda spectrală a traductorului şi preluarea curentului electric de circuitele electronice aferente aparatului.

Pentru a reduce numărul de alarme false (un dazavantaj pentru aceste tipuri de detectoare) se realizează o filtrare a semnalului electric provenit de la traductor prin prevederea unor filtre electromagnetice cu banda de trecere, situată în domeniul 5–30 Hz, cât şi o temporizare de ordinul milisecundelor, pentru a reduce numărul alarmelor false, cauzate de factori de mediu perturbatori de scurtă durată.

Stabilirea benzii de trecere a filtrului electronic fost dictată de rezultatele obţinute experimental cu privire la frecvenţa de pâlpâire a flăcărilor din incendiu.

La incendiile reale cu cât suprafaţa de ardere este mai întinsă, cu atât frecvenţa de pâlpâire a flăcării este mai redusă.

1.5.1.13. Detectoare multisenzor Prin combinarea în acelaşi detector a mai multor senzori de exemplu: de fum şi

temperatură s-au obţinut detectoarele multisenzor sau multicriteriu. Aceste detectoare sunt indicate în general pentru spaţiile în care este posibilă apariţia unor incendii la care nu se cunoaşte modul de evoluţie.

105

Combinaţia mai multor senzori într-un detector nu face altceva decât să crească securitatea punctual în zona supravegheată.

Se obţine totodată o combinare de caracteristici funcţionale cu o redundanţă sporită cu posibilităţi multiple de aplicaţii.

Detectoarele optice O sunt capabile să detecteze particule invizibile de aerosoli, precum cele generate de exemplu de arderea lemnului într-un mediu deschis.

Acest tip de detector se va utiliza cu precădere acolo unde se generează fum rece la izbucnirea incendiului, deci acolo unde are loc o ardere mocnită.

Detectoarele OT aduc în aceeaşi carcasă principiul detecţiei prin difuzie optică şi cel al detecţiei termodiferenţiale şi al temperaturii maxime, termomaximale.

Corelarea datelor celor două detectoare asigură o recunoaştere sigură a incendiilor cu ardere mocnită, precum şi a celor cu dezvoltare termică accentuată.

Astfel se îmbunătăţeşte semnificativ siguranţa detecţiei, concomitent cu reducerea ratei de alarme false.

Adesea un singur principiu pentru detectarea incendiului nu se consideră a fi satisfăcător, un exemplu foarte simplu pentru a proba această afirmaţie fiind depozitarea diferitelor materiale cu diverşi factori de ardere: cabluri, textile, substanţe de curăţare, solvenţi.

În astfel de situaţii principiul detecţiei multicriteriale se dovedeşte a fi optim. Detectoarele de temperatură se folosesc cu precădere în incinte cu dezvoltări frecvente

de fum sau praf, asociate cu temperaturi normale. Din cauza mărimilor perturbatoare, detectoarele de fum ar declanşa alarme false în

asemenea incinte (bucătării, spaţii de producţie). Detectoarele optice de fum se folosesc pentru detectarea timpurie a incendiilor cu

degajare puternică de fum, în domenii ocupate de persoane. Detectoarele O2T vor detecta cu o sensibilitate constantă incendii generate de arderea

celor mai diverse materiale. Sunt adecvate obiectivelor cu dezvoltări frecvente de mărimi perturbatoare, ca de

exemplu aburi sau praf. Datorită principiului detecţie în două direcţii vor fi distinşi cu precizie atât aerosolii de

culoare deschisă, cât şi cei de culoare închisă. În comparaţie cu un detector optic, aceste detectoare oferă o caracteristică de răspuns

aproximativ constantă pentru diferitele tipuri de fum. Prin tratarea diferenţială şi evaluarea mărimilor de dispersie în două direcţii aceste detectoare

pot recunoaşte cu precizie mărimile perturbatoare, reducând astfel riscurile de alarme false. Detectoarele O2T vor fi utilizate pentru detectarea alarmelor în mod precis din incinte,

acolo unde este probabilă apariţia frecventă a mărimilor perturbatoare, ca de exemplu a prafului fin utilizat în tipografii pentru hârtia proaspăt tipărită, a aburilor proveniţi de la duşul unei camere de hotel, a microparticulelor provenite de la umidificatoarele utilizate în muzee sau a diverselor tipuri de particule de praf care apar cu ocazia lucrărilor de tăiere, în industria de panificaţie sau a altor tipuri de spaţii de producţie.

Detectorul OTG este un dispozitiv de tip multisenzor, integrând o cameră optică de detecţie, un senzor de temperatură şi un element electro-chimic, pentru analizarea monoxidului de carbon.

Astfel este posibilă acoperirea unui spectru larg al unor scenarii relevante de incendiu, oferind totodată un nivel ridicat de imunitate împotriva alarmelor false.

Utilzarea detectoarelor OTG este posibilă pentru orice incintă cu ocupare permanentă de personal, deoarece recunoaşterea timpurie a gazelor provenite de le un incendiu este de maximă importanţă, studiile arătând că 95% din cazurile de deces la incendiu se produc în somn, în faza de ardere mocnită a incendiului, ca urmare a emisiilor de monoxid de carbon.

Patru din cinci victime sunt intoxicate cu gazul otrăvitor. Detectoarele OTG constituie prima opţiune acolo unde trebuie protejată viaţa

ocupanţilor şi predomină funcţia de protecţie a persoanelor.

106

Existenţa monoxidului de carbon va fi detectată înainte de izbucnirea vizibilă a incendiului. Alarmarea va avea loc foarte timpuriu, prevenindu-se intoxicarea cu fum, cauza cea

mai frecventă a decesului în aceste cazuri. Detectorul OT blue poate fi utilizat în toate obiectivele unde s-au utilzat până acum

detectoarele optice de fum cu cameră de ionizare. Poate recunoaşte arderea lichidelor, arderea deschisă a lemnului şi aerosoli invizibili,

până la particulele care puteau fi recunoscute doar de detectoare cu ionizare. În plus, oferă o caracteristică de răspuns considerabil mai rapidă decât detectoarele optice standard, având în comparaţie cu detectoarele cu cameră de ionizare o sensibilitate mai redusă la mărimi perturbatoare precum curenţii de aer şi umiditatea. Este adecvat domeniilor susceptibile la producerea de incendii cu degajări energetice mari.

Spre deosebire de detectoarele cu cameră de ionizare funcţionează fără sursă radioactivă, Nemaifiind necesare costuri de neutralizare în caz de incendiu. Utilizarea detectoarelor

OT blue este recomandată a se utiliza oriunde sunt depozitate sau procesate materiale inflamabile, iar timpii de alarmare trebuie să fie foarte mici, de exemplu în rafinării, centrale de producere a energiei, incinte IT sau laboratoare.

La proiectarea sistemelor de detecţie a incendiilor este foarte importantă alegerea tipului potrivit de detector, conform aplicaţiei concrete de date, pentru a putea acoperi o gamă cât mai largă de scenarii de incendiu posibile.

Deoarece nu există un detector de incendiu universal, care să reacţioneze la fel de bine la toate tipurile de incendii, recunoaşterea timpurie a incendiilor implică stabilirea optimă a mărimilor specifice şi bazându-ne pe caracteristica de răspuns al fiecărui tip de detector, luarea corectă a deciziei în alegerea detectoarelor. Incendiu-test conform EN

54-7/9

Detector optic de

fum

Detector termodiferenţial

Detector OT

Detector O2T

Detector OTG

Detector OT blue

Ardere deschisă a

lemnului (TF 1)

Nu se foloseşte

Bun Bun Bun Bun Foarte bun

Ardere lentă prin

piroliză(TF 2)

Foarte bun Nu se foloseşte Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

Ardere mocnită cu jar (TF 3)

Foarte bun Nu se foloseşte Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

Ardere deschisă a maselor plastice (TF 4)

Bun Bun Bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

Arderea lichidelor 1

(TF 5)

Bun Bun Bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

Arderea lichidelor 2

(TF 6)

Nu se foloseşte

Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

Arderea lichidelor 3

(TF 8)

Nu se foloseşte

Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun

OT – combinarea unor criterii consacrate de recunoaştere optică a fumului şi a temperaturii. O2T – siguranţă sporită prin diminuarea alarmelor false, prin evaluarea diferenţială a difuziei frontale şi

posterioare, implică măsurarea în două direcţii. OTG – protecţia vieţii prin recunoaşterea timpurie a apariţiei monoxidului de carbon OT blue – detecţia foarte timpurie a celor mai fine particule cu ajutorul principiului luminii albastre, fiind primul

detector care a putut să înlocuiască cu succes variata detectorului optic cu cameră de ionizare.

107

1.5.1.14. Alte tipuri de detectoare de incendiu Pentru aplicaţii normale de supraveghere la incendiu în clădiri sau pentru aplicaţii

speciale se pot utiliza detectoare de construcţie specială. Acestea sunt: detectoare liniare de fum, detectoare liniare de temperatură, detectoare

multipunct care funcţionează prin aspiraţia aerului, detectoare pentru canale de ventilaţie, detectoare de scântei, detectoare de presiune, detectoare autonome sau alarme de fum.

1.6. Traductoarele inteligente Traductoarele inteligente nu sunt altceva decât traductoare similare celor utilizate în

sistemele de automatizare având implementate, în tehnologia cu microcontrolere, programe de calcul pentru realizarea funcţiilor de prelucrare din adaptor şi de control al întregului traductor.

Introducerea microprocesoarelor în construcţia detectoarelor a avut ca scop iniţial îmbunătăţirea caracteristicilor legate de divizarea spaţiilor de supravegheat din clădirile mari sau cu multe încăperi, la care prin utilizarea detectoarelor adresabile este uşurată identificarea şi localizarea pericolului fără recunoaştere locală pentru confirmare.

Pasul următor a fost cel de a implementa algoritmii de analiză a efectelor produse de diferitele evenimente pe acelaşi suport hardware.

Din analiza mai multor tipuri de detectoare de incendiu a rezultat că deşi comunicaţia este guvernată de aceleaşi principii, funcţie de producător rezultă moduri diferite de rezolvare a problemelor de adresare şi de utilizare a întreruperilor în caz de evenimente prioritare.

Comunicaţia se iniţiază şi se realizează de regulă prin multiplexare de la centrală în sensul crescător sau descrescător al numărului adresei dispozitivului sau în altă ordine prestabilită, fiind de tip simplex.

Limitările pentru timpul de reacţie a instalaţiei trebuie să fie minime acest lucru conducând la o relaţie între timpul de baleiaj al tuturor adreselor şi întârzierile maxim admisibile pentru comunicaţia cu adresa de la care se raportează un eventual eveniment.

La diferite protocoale de comunicaţie, modul de răspuns, numărul impulsurilor care formează răspunsul dispozitivelor, codificarea şi nivelul diferă, acestea nefiind standardizate, dar se obţine de regulă un raport optim între limitarea de timp şi siguranţa cu care sunt identificate adresele.

În standardul european singurele limitări sunt la numărul maxim de adrese pe centrala la 512 dispozitive şi pentru un singur eveniment de tip întrerupere sau scurtcircuit nu trebuie pierdute mai mult de 32 de adrese.

Puterea de calcul descentralizată a condus aproape imediat la utilizarea sa şi pentru alte procese în afară de cel de comunicaţie, cum ar fi: prelucrarea locală a semnalelor de la senzori, digitizarea valorilor parametrilor măsuraţi şi transmiterea lor, compararea valorilor măsurate cu detectoare montate în vecinătate, comunicarea interactivă a datelor.

În principiu un traductor inteligent de incendiu poate fi de exemplu un detector de incendiu multisenzor cu microcontroler, analogic şi adresabil, cu algoritmi de prelucrare paralelă a semnalelor de la senzori, cu rejectarea semnalelor false şi corectare a parametrilor de funcţionare.

Parametrii măsuraţi, proveniţi de la incendiu, sunt temperatura şi fumul. Prelucrarea semnalelor de la senzori se efectuează la locul producerii evenimentului,

funcţionarea fiind sigură şi rapidă, utilizarea microcontrolerului pentru coordonare crescând gradul de siguranţă şi fiabilitatea întregului sistem.

La conectare poate determina tipul de circuit pe care se găseşte şi în consecinţă modul de funcţionare în raport cu restul elementelor din sistem.

108

La conectarea pe linie neadresabilă se comportă ca detector unic. La conectarea pe circuite adresabile transmite digital valorile analogice ale semnalelor

măsurate la centrala sistemului de semnalizare. Valorile măsurate de două detectoare pot fi comparate şi prezentate împreună pentru

luarea deciziei. Se poate obţine o funcţionare corelată, alarma producându-se numai în anumite condiţii, de exemplu la sesizarea fumului de două sau mai multe detectoare sau o grupă de detectoare se trece sistemul în starea de alarmă.

Comunicarea datelor se face interactiv obţinându-se o supraveghere sigură cu detectarea parametrilor de alarmă în domeniile critice.

Utilizând aceste tipuri de detectoare se obţine o prelucrare diferenţiată a semnalelor şi a parametrilor de incendiu, fiecare detector având în timp un mod propriu de comportare determinat de locul de montare şi de corectarea permanentă a caracteristicii de răspuns.

Se obţine astfel siguranţa în funcţionare cu sensibilitate ridicată, dar şi imunitate la semnalele perturbatoare în consecinţă rata scăzută a alarmelor false.

Detectorul are un grad de „inteligenţă” dat de algoritmul de evaluare, control şi verificare a criteriilor de plauzibilitate.

Mai multe elemente de detectare, fum, temperatură, cu grade ierarhice similare sunt asamblate împreună în aceeaşi carcasă şi fiecare senzor furnizează semnale, informaţii cu un anumit grad de importanţă în evaluarea fenomenelor.

Sistemul de prelucrare a semnalelor specifice fiecărui senzor are ca funcţie aducerea valorilor măsurate la nivelurile necesare prelucrării ulterioare.

Recunoaşterea în grilă a nivelurilor de semnal este modul în care valorilor obţinute prin măsurare li se atribuie ponderi necesare în procesul de conducere, de diagnosticarea evoluată la supravegherea spaţială a incendiului şi pentru luarea unor măsuri eficiente de corecţie împotriva alarmelor false, fără însă a influenţa sensibilitatea detectării. Transmiterea la centrală a semnalelor măsurate şi înregistrarea evoluţiei acestora în timp la centrală permite consultarea acestora atât „on-line”, cât şi ulterior.

O dată cu evoluţia incendiului în detector se obţine un prag de prealarmă. Valorile momentane ale datelor transmise digital de la 32 detectoare se memorează în

centrală şi rămân la dispoziţie pentru documentare. Detectorul utilizează algoritmi de selectare şi cuantizare dedicaţi celor două tipuri de

senzori, două unităţi independente în aceeaşi carcasă. Analiza şi evaluarea semnalelor se desfăşoară în paralel pentru fiecare din cei doi

senzori fără influenţe reciproce. „Semnalele nedorite” sunt separate prin recunoaşterea „în grilă” a nivelului cu scopul de a fi îndepărtate sau pentru a se lua măsuri de corectare a parametrilor de funcţionare.

Pentru o gamă largă de incendii rezultă, utilizând aceşti algoritmi, un nivel bun de sensibilitate şi o imunitate acceptabilă la semnale false.

Ieşirea detectorului pe un circuit neadresabil se face printr-o conexiune logică de tip SAU între semnalele măsurate.

La conectarea pe un circuit adresabil, valorile momentane ale mărimilor sunt transmise digital la centrală.

Se obţine astfel un sistem interactiv de detectare a incendiilor, la care în centrală sunt evaluate datele de la mai multe detectoare care comunică între ele, urmând ca în urma semnalelor de la detectoare centrala să valideze decizia de alarmă la nivelul sistemului.

Incendiile reale sunt diferite între ele, evoluţiile lor temporale fiind caracteristici unice şi neputând fi reprezentate în totalitate riguros.

Pentru evaluare trebuie dezvoltate modele speciale pentru anumite semnale caracteristice evoluţiei fumului, căldurii etc.

O mărime specifică incendiului este cu atât mai bine reprezentată, cu cât metoda de măsurare şi prelucrare este mai bine adaptată mărimii măsurate.

109

Fig. 1 – Schema bloc detector multisenzor inteligent Semnalele analogice primite de la senzorii detectorului sunt convertite în semnale

numerice care sunt apoi prelucrate. Impulsurile perturbatoare, parazite şi deviaţiile semnalelor sunt îndepărtate prin filtre

numerice. Reglarea adaptivă a sensibilităţii, „sensibilizarea”, este o altă caracteristică a

detectorului. În lumea vie, pentru anumite condiţii de mediu date, adaptarea este un proces continuu

care condiţionează existenţa indivizilor sau speciilor de abilităţile de percepţie şi de corecţia unor funcţii vitale.

„Sensibilizarea” sau creşterea sensibilităţii în situaţiile cu pericol de incendiu este o caracteristică a detectoarelor.

Astfel modul de funcţionare de veghe cu o anumită sensibilitate se adaptează pentru fiecare senzor şi pentru fiecare detector la condiţiile de mediu existente şi la situaţiile de pericol.

Se poate spune că detectorul învaţă să-şi adapteze sensibilitatea la cerinţele mediului Un detector convenţional are o structură simplă pentru evaluare, semnalul transmis de

senzor este amplificat şi la depăşirea unui prag se generează o alarmă. Pentru a detecta rapid incendiul este deci necesară o sensibilitate ridicată şi respectiv

un prag coborât de intrare în alarmă. Rigiditatea schemei şi implicit a modului de decizie conduce doar pentru anumite

cazuri la realizarea unei detectări optime, în multe cazuri semnalele eronate conducând la alarme false.

Fig. 2 – Schema bloc a unui detector convenţional

La detectoarele convenţionale mărimea de intrare la senzor x este transformată de amplificator după o relaţie liniară în

y = f(x)

Senzor

Amplificator

Comparator

Releu

x

y

yg 1

0

Senzor optic de

fum

Convertor

analog numeric şi ponderare

Analiza semnalului şi

evaluare

Interfaţa detector cu

circuitul conventional

sau adresabil

x1

y, yg, z

ALARMĂ

Senzor de temperatură

Algoritm

x2

t

DEFECT

ANALOGIC

REGLAJ

110

După compararea cu un prag fix yg ieşirea detectorului de regulă de tip releu ia o valoare de tip logic 0 sau 1, deschis sau închis, tensiune veghe sau tensiune alarmă, curent veghe sau curent alarmă.

Operaţia de comparare poate fi afectată şi de zgomote, factori de mediu, caracteristici neliniare ale componentelor etc.

Pentru că fiecare incendiu îşi are intensitatea şi desfăşurarea sa temporală pragul de răspuns trebuie adaptat corespunzător.

Funcţia de ieşire y=f(x(t), t) cu x(t): R→R. Respectarea corelaţiei dintre desfăşurarea temporală şi pragul de răspuns indică adaptabilitatea sensibilităţii de detectare.

În general în lipsa aerosolilor nivelul acestei corelaţii este ridicat detectorul fiind „mai puţin sensibil”.

La apariţia aerosolilor pragul de răspuns al detectorului evoluează până la un anumit nivel spre valoarea măsurată a semnalului.

Punctul de intersecţie dintre pragul dinamic de răspuns şi nivelul semnalului corespunde declanşării alarmei.

Rezultă o adaptare a mărimii yg = g (x(t), z(t), t) Cu acest algoritm se obţine, indiferent de modul de evoluţie al incendiului, o valoare

ridicată a sensibilităţii de detectare şi o imunitate ridicată împotriva mărimilor perturbatoare. Înregistrările momentane ciclice şi convertite numeric sunt comparate cu valori

prememorate. Optimizarea acestor valori de referinţă este foarte importantă şi este obţinută prin

evaluarea empirică a unui număr foarte mare de încercări ale unui model de referinţă. Cu ajutorul recunoaşterii în grilă a nivelului de semnal se evaluează elementele

caracteristice de legătură cu evoluţii tipice de incendii. În funcţia g (x(t), z(t), t), x(t): R → R şi z(t) grila predefinită. Dacă valorile instantanee nu se încadrează în grila predefinită semnalele sunt neglijate

în procesul de stabilire a alarmei şi pot fi evaluate pentru încadrare în alte criterii: murdărire, îmbătrânire, impuls caloric sau perturbaţie electromagnetică acest lucru conducând la măsuri corespunzătoare.

Estimarea evoluţiei viitoare şi ajustarea succesivă a valorilor de ieşire pentru influenţele din mediu de tipul celor care produc murdărirea, este o funcţie de corectare a alunecării sensibilităţii în timp.

Pentru nu a transmite mesaje eronate şi a păstra sensibilitatea neschimbată în timp comparativ cu valorile iniţiale, de la instalare, se evaluează valorile fizice curente şi condiţiile de mediu care pot influenţa funcţionarea detectorului.

În starea de funcţionare normală detectorul reacţionează imediat la apariţia unui deranjament sau la murdărirea sa.

În modul de diagnostic detectorul îşi citeşte chiar starea sa viitoare, adică poate anticipa situaţii de tipul murdăririi sau îmbătrânirii.

1.7. Utilizarea sistemelor video pentru detecţia incendiilor Printre cele mai noi sisteme de detecţie a incendiilor se numără şi cele care au la bază

supravegherea video a spaţiului care urmează a fi protejat. Detecţia video a incendiilor este o metodă foarte modernă care devine din ce în ce mai

utilă în condiţiile în care alte metodele considerate convenţionale nu pot fi utilizate sau nu dau rezultate satisfăcătoare, în special în recunoaşterea focului din diverse înregistrări video.

Dintre cel mai frecvent utilizate metode de testare pentru detecţia de incendiu (de exemplu, Cleary 1999; Davis 1999) ar fi cele care au la bază prelevarea de probe, de particule, măsurători de temperatură, care din păcate necesită o apropiere de focare.

În plus, aceste metode nu sunt întotdeauna fiabile, fie că dau alarme false declanşându-se în absenţa unui incendiu, fie că nu semnalează întotdeauna incendiul.

111

Multe din metodele de detecţie vizuală a unui incendiu se bazează aproape exclusiv pe analize spectrale, folosind de cele mai multe ori o aparatură de spectroscopie care are mari inconveniente şi anume este destul de rară din cauza faptului că este foarte scumpă, acest lucru ducând la o puternică limitare a metodei.

O altă limită de detecţie incendiu este dată de utilizarea unor senzori cu preţuri mari, de obicei ca în metodele convenţionale să avem cât mai puţine alarme false este nevoie de detectoare de calitate ceea ce înseamnă preţuri mari.

În plus, aceste abordări sunt încă vulnerabile existând posibilitatea unor alarme false cauzate de obiectele care au spectrul de culoare asemănător cu al focului şi, mai ales din cauza existenţei unor surse puternice de lumină, de foarte multe ori chiar lumina solară.

Healey în 1994 şi Foo în 1995 au prezentat două metode video care par a fi promiţătoare. Cu toate acestea, ambele se bazează pe condiţii ideale.

Prima metodă a lui Healey din 1994 utilizează culoarea şi mişcarea pentru a clasifica drept regiuni de incendiu sau de non-incendiu.

Iniţializarea necesită crearea manuală a unor ferestre dreptunghiulare pentru supraveghere bazate pe distanţa de la un posibil focar faţă de cameră care trebuie să rămână staţionară.

Cea de-a doua metodă Foo din 1995 decide că avem un incendiu utilizând metode statistice, folosite în urma preluării imaginilor de către o cameră digitală de mare viteză, a unor imagini alb-negru cu nuanţe de gri.

Deşi ieftină ca soluţie această metodă funcţionează doar în cazul în care există foarte puţine posibilităţi ca imaginea să poată fi confundată cu un foc, iar camera trebuie să fie staţionară.

Culoarea este adesea utilizată în detecţia incendiului pe baza unor modele generate prin spectroscopia de culoare.

Acest lucru se va schimba doar în cazul în care există asemănări de culori de fundal şi prim-plan, dar în marea majoritate a cazurilor acest lucru nu influenţază, incendiile care pot izbucni într-o foarte mare proporţie sunt de intensitate mai mare şi nu pot fi influenţate de mişcare şi de componente similare cum ar fi fundaluri asemănător colorate.

Acest algoritm de căutare a culorilor poate fi rezumat: Sistemele video de detecţie a flăcării de tip FireEye prezintă o nouă generaţie de

software utilizate pentru detectarea flăcării video care pot fi uşor adăugate la oricare din sistemele existente CCTV (sistem de televiziune cu circuit închis), utilizând camera de Webcam din reţelele obişnuite care sunt deja folosite la detectarea incendiilor în spaţiu deschis, fără ca acest lucru să necesite un upgrade la hardware-ul deja existent.

CCTV ca sistem de supraveghere, pur şi simplu are în compunere instalaţii de tip FireEye de control şi poate fi folosit chiar şi un aparat de fotografiat ca sistem de supraveghere video.

Dintre avantajele pe care le prezintă acest sistem FireEye ar fi de menţionat rata foarte scăzută de alarme false, a fost dezvoltat pentru a rezista la zgomot, nu este influenţat de lumina soarelui stralucitor, lămpi electrice, lumina farurilor, emanaţii de gaze, de poluarea aerului într-un nivelul normal de fum, de aerul cald şi chiar fiebinte care ar putea fi în mediul de supraveghere.

Are preţuri mici de achiziţie şi de întreţinere în comparaţie cu sistemele clasice şi nu în ultimul rând este uşor de utilizat.

FireEye poate detecta flacăra la distanţe destul de mari chiar şi în spaţiu deschis şi de aceea este o soluţie eficientă la monitorizarea incendiilor de pădure.

Poate fi foarte bine utilizat şi la supravegherea unor materiale care sunt depozitate în clădiri de mari dimensiuni, acest lucru fiind foarte important deoarece sistemul poate acoperi suprafeţe mari cu un număr mic de camere, chiar zeci de mii de metri pătraţi.

Având în vedere toate cerinţele de mai sus, CCTV începe să capete un rol tot mai important în furnizarea de informaţii în timp real şi este totodată un mod foarte eficient de

112

avertizare la incendiu, mai ales că sistemul furnizează informaţie vizuală a ceea ce se întâmplă, putând astfel avea certitudinea că se întâmplă, fără a avea dubii referitoare la eventuale alarme false, acest lucru ducând într-un final la minimizarea daunelor şi a pierderii de vieţi omeneşti.

Puterea de a folosi aceste sisteme video de detecţie a incendiilor este dată tocmai de posibilitatea asigurării monitorizării incendiilor pe distanţe mari chiar şi în spaţii deschise, ceea ce nu se putea obţine în varianta detectoarele clasice de incendiu.

Este bine cunoscut faptul că pot apare turbulenţe ale flăcării atunci când avem o imagine cu o frecvenţă de aproximativ 10Hz.

Prin urmare, sistemele de detecţie a incendiilor pot fi făcute mai robuste ţinând cont de acest lucru, prin detectarea frecvenţelor mai înalte din flacără colorată.

În practică, imaginea unei flăcări va avea o frecvenţă care poate fi bine aproximată ca fiind constantă şi pe o perioadă destul de lungă de timp nu se modifică.

Prin urmare procesului de modelarea a flăcării, bazat pe Markov, este mai robust în comparaţie cu celelalte sisteme. În cazul în care conturul unui obiect, variază rapid în timp, acest comportament este un factor important, fiind un semn de prezenţă a flăcării în spaţiul de protejat.

O altă metodă de identificare a flăcării în cazul supravegherii video are la bază culoarea, sistemul se bazează pe detectarea unui incendiu determinând apariţia acestor regiuni colorate.

Dacă aceste regiuni colorate se deplasează, acestea sunt marcate ca fiind posibile regiuni de foc monitorizate chiar şi de un aparat de fotografiat.

În supravegherea video, apariţia unui obiect, în care contururile au crominanţe sau luminozităţi care se modifică repede în timp devin similare cu comportarea flăcării apărute ca urmare a izbucnirii unui incendiu.

Forma regiunii de foc este foarte bine reprezentată cu ajutorul transformatei Fourier, deoarece, transformata Fourier nu transporta în orice moment informaţii, acestea fiind calculate în ferestrele de date, ferestre de dimensiuni temporale care sunt importante pentru detectarea incendiului.

O altă problemă este că nu se poate detecta o periodicitate într-o dezvoltare rapidă a unui incendii, deoarece limita de foc din regiunea monitorizată creşte pur şi simplu în înregistrarea video.

Modelul de culoare pentru determinarea focului şi a flăcării este utilizat pentru definirea pixelilor din flacăra.

S-a constatat că în ciuda unei mari diversităţi ale tipurilor de incendii şi a modelelor de flacără, în special în primele etape ale izbucnirii unui incendiu, în flacără apare o gamă largă de culori de la galben, roşu.

În ceea ce priveşte valorile RGB, acest lucru implică apariţia unor relaţii între R, G şi B, canalele de culoare: R>G şi G>B combinate în condiţiile apariţiei unui incendiu în regiunea de imagine capturează predominant R> G>B lucru care scoate în evidenţă faptul că începe să predomine componenta R, culoare predominantă într-un canal de culoare RGB în cazul apariţiei unei flăcări.

Mai apare şi o altă condiţie pentru ca R să fie peste un anumit prag predeterminat Rt. Valoare pixelilor de saturaţie de culoare trebuie să fie, de asemenea peste un pragul de

valoare St. Toate aceste condiţii pot fi rezumate în următoarele condiţii:

R>Rt R>G>B S>(255-R)*St/St/Rt

Dacă cel puţin două din cele trei condiţii sunt îndeplinite de un pixel, va fi considerat

un pixel care caracterizează un incendiu.

113

După cum se ştie, saturaţia va descreşte cu creşterea valorii R. În cazul apariţiei incendiului, ambele valori ale Rt şi St sunt definite în funcţie de

diverse rezultate experimentale, valorile tipice ale lor variază de la 40 la 60 şi 170 la 190.

1.8. Alegerea şi amplasarea detectoarelor de incendiu Gradul de protecţie asigurat de instalaţiile de detecţie-semnalizare a incendiilor este

asigurat în mare parte de o alegere corectă a detectoarelor de incendiu. La alegerea şi amplasarea detectoarelor de incendiu se va ţine seama de natura riscului

care este evaluat în spaţiile care trebuiesc protejate, dar şi de caracteristicile constructive ale clădirii, precum şi de instrucţiunile producătorilor.

Tipul detectorului de incendiu ales determină nu numai perioada de timp dintre izbucnirea incendiului şi semnalizarea acestuia, ci determină şi gradul de sensibilitate la alarmele false.

La alegerea tipului de detectoare de incendiu trebuie să se aibă în vedere, în principal următorii factori:

– dezvoltarea cea mai probabilă a unui incendiu, după faza de iniţiere (direcţii de propagare a fumului, înălţimea estimată a flăcărilor);

În funcţie de intensitatea fenomenelor ce însoţesc un incendiu se vor avea în vedere: – detectoarele de fum se folosesc la semnalizarea incendiilor de materiale şi substanţe

combustibile care, în faza iniţială, degajă o cantitate mare de fum şi gaze combustibile, precum şi în alte cazuri când în faza iniţială se estimează o ardere lentă sau mocnită.Aceste tipuri de detectoare se folosesc numai în spaţii închise. Detectoarele de fum se folosesc în mod special pentru protecţia vieţii oamenilor, din cauza pericolului deosebit pe care îl prezintă fumul.

În mod deosebit toate căile de evacuare şi traseele de circulaţie obligatorii în caz de incendiu trebuie protejate cu detectoare de fum.

– detectoarele de căldură se folosesc la semnalizarea de materiale şi substanţe combustibile, la care flăcările reprezintă preponderant primele manifestări. Aceste tipuri de detectoare se folosesc atât în spaţii închise, cât şi în asigurarea protecţiei instalaţiilor dispuse în aer liber;

– geometria spaţiului protejat, în special înălţimea acestuia, întrucât proporţional cu înălţimea spaţiului protejat creşte şi timpul de întârziere în acţionarea detectoarelor de incendiu, trebuie avută în vedere corelarea caracteristicilor de sensibilitate specifice tipului de detector şi înălţimea de montare a acestuia;

– condiţiile microclimatice existente în spaţiul protejat şi sursele potenţiale de alarme false.

Analiza condiţiilor de mediu existente la locul de montare, comparativ cu principiile de funcţionare specifice ale fiecărui tip de aparat, permite identificarea surselor potenţiale de alarme false.

Alarmele false pot duce la scăderea încrederii utilizatorului în sistemele de protecţie. Parametri care pot influenţa alegerea detectoarelor sunt: a) Temperatura: – detectoarele de fum şi flacără, de regulă, se pot utiliza în spaţii a căror temperatură

se situează în domeniul C035...20− ; – detectoarele termice – temperatura de acţionare trebuie să fie cu circa C035....10

peste temperatura cea mai ridicată care poate apărea în apropierea lor, în condiţii normale de funcţionare a instalaţiilor şi utilajelor din spaţiul protejat.

În spaţiile în care datorită proceselor tehnologice, pot apărea variaţii mari de temperatură în intervale reduse de timp, nu se recomandă utilizarea detectoarelor termice de tip velocimetric.

114

b) viteza curenţilor de aer care pot apărea în condiţii normale sau accidentale: – pentru detectoarele de căldură şi flacără nu sunt restricţii privind viteza curenţilor de

aer, dar la viteze mari este influenţat timpul de intrare în alarmă; – detectoarele de fum se pot utiliza, de regulă, în spaţii în care viteza curenţilor de aer

se situează în intervalul 10–15 m/s. c) umiditatea: – detectoarele de incendiu pot funcţiona în condiţii de umiditate relativă a mediului

ambiant în limite foarte largi 0–90%. În cazurile în care umiditatea este ridicată şi temperaturile pot scădea sub 0 trebuie

luate măsuri pentru a nu se produce condens sau depuneri de gheaţă pe elementul senzor. d) perturbaţiile de natură electromagnetică produse de circuitele, aparatele şi

instalaţiile de forţă pot afecta siguranţa în funcţionare a detectoarelor de incendiu; e) tensiunile şi curenţii induşi pot afecta integritatea unor componente active şi pasive

care pot fi scoase din funcţiune fie pot perturba buna funcţionare a detectoarelor de incendiu. Pentru a se evita aceste influenţe se folosesc cabluri ecranate sau, în unele situaţii,

ecranarea electromagnetică a detectoarelor de incendiu(carcase metalizate). f) alţi factori perturbatori: – pentru detectoarele de fum şi gaze de combustie, trebuie analizate concentraţiile de

praf, vapori de apă, gaze de ardere, pulberi, care pot apărea în condiţii normale de funcţionare a instalaţiilor şi utilajelor.

Nu se recomandă utilizarea acestor tipuri de detectoare în spaţiile în care se efectuează operaţii de rectificare cu scule aşchietoare şi pietre abrazive, în ateliere de vopsitorie, în incinte sau canale unde se vehiculează rumeguş sau materiale pulverulente.

– pentru detectoarele de căldură principalele surse de perturbaţie provin de la radiaţia solară directă, căldura produsă de instalaţiile tehnologice sau de instalaţiile de încălzire;

– pentru detectoarele de flacără, trebuie luate în considerare reflexiile produse de radiaţia solară, lămpile de iluminat fluorescente şi incandescente, activităţile de sudură şi tăiere a metalelor, procesele de tratamente termice;

– pentru toate tipurile de detectoare de incendiu, depunerile de substanţe pulverulente, uleioase, pe elementul senzor conduc la o funcţionare necorespunzătoare a acestora.

În asemenea cazuri la detectoarele de fum creşte numărul alarmelor false, se reduce parţial sau total sensibilitatea detectoarelor de flacără şi se măreşte exagerat de mult durata de răspuns a detectoarelor de căldură.

La amplasarea detectoarelor de incendiu se ţine seama de următoarele principii generale:

– detectoarele de incendiu se amplasează astfel încât produsele de ardere degajate în zona de acţiune a acestora să ajungă la ele fără diluţie, atenuare sau întârziere;

– detectoarele de incendiu se montează în toate încăperile şi spaţiile ascunse în care incendiul se poate iniţia, sau de unde se poate răspândi.

Modul de propagare a produselor ce însoţesc un incendiu (gaze de ardere, fum, căldură, flăcări) şi elementele constructive existente în spaţiile de protejat au o importanţă hotărâtoare în amplasarea eficientă a detectoarelor de incendiu:

– detectoarele de căldură se montează de regulă pe plafon sau la partea cea mai înaltă a spaţiului de protejat;

– detectoarele de fum se montează, de regulă pe tavan sau la distanţe cuprinse între 30mm şi 800 mm faţă de acesta. Distanţarea detectoarelor de fum faţă de tavan are scopul de a evita instalarea acestora într-o zonă de aer cald în care propagarea particulelor de fum este mult îngreunată sau chiar stopată.

Această situaţie se datorează formării pernei de aer cald care împiedică propagarea fumului către detector:

– în încăperile cu rafturi şi în depozitele cu stelaje înalte, detectoarele se amplasează în spaţiul liber dintre acestea.

115

Totodată, este recomandabil ca detectoarele de incendiu să nu fie amplasate simetric în cadrul culoarelor din rafturi, ci aşezate decalat în plan transversal:

– în încăperi climatizate, detectoarele de incendiu se vor amplasa în apropierea gurilor de evacuare a aerului, la distanţe de 0,6–1,5 m de acestea.

În cazul în care curenţii de aer sunt prea puternici şi perturbă funcţionarea detectoarelor de incendiu, este necesar să se prevadă ecrane care să limiteze influenţa acestora.

Gradul de protecţie asigurat de o instalaţie de semnalizare a incendiilor este dat în mare măsură de alegerea corectă a detectoarelor.

Tipul detectoarelor este dat de perioada de timp dintre izbucnirea incendiului şi semnalizarea acestuia şi de modul eficient de a elimina alarmele false.

În situaţia însă în care aceste detectoare de incendiu se montează pe maşini, este necesar ca montarea acestora să se facă printr-o fixare elastică.

Pentru toate tipurile de detectoare de incendiu, depunerile de diferite substanţe pe senzori conduce la o funcţionare necorespunzătoare.

Perturbaţiile de natură electromagnetică, produse în general de instalaţiile electrice de forţă pot şi ele să influenţeze funcţionare detectoarelor de incendiu.

Într-un spaţiu închis, fără circulaţie forţată a aerului, gazele de ardere fierbinţi şi fumul formează un con cu vârful în focar şi baza spre plafonul compartimentului.

La deplasarea pe verticală, în sus gazele de ardere şi fum, dacă întâlnesc plafonul plat şi orizontal, se vor răspândi radial sub acesta.

În cazul în care plafonul prezintă diferite grade de înclinare, atunci produsele de ardere se vor deplasa în sus, către partea cea mai înaltă a acestuia.

Pentru cazul în care acoperişul unei încăperi este şi plafonul acesteia, iar izolaţia termică nu este corespunzătoare, trebuie avut în vedere că în imediata vecinătate a acestuia, se formează un strat de aer cald care poate întârzia mult propagarea produselor către plafon.

Radiaţiile produse de flăcările unui incendiu se propagă în toate direcţiile cu viteza luminii.

De aceea este necesar ca la amplasarea detectoarelor de flacără să fie stabilite acele locuri care să asigure o vizibiliatate directă a flăcării de către elementul senzor al detectorului.

În spaţiile în care există instalaţii de ventilare sau condiţionare, amplasarea detectoarelor de fum şi temperatură este mai dificilă. În aceste situaţii, locurile de amplasare se vor stabili, de regulă, prin focuri experimentale, în scopul determinării direcţei de deplasare a curenţilor de aer care antrenează gazele de ardere şi fumul.

Dacă într-o încăpere există valori materiale mari concentrate pe suprafeţe reduse, adoptarea tipului de protecţie parţială va conduce la amplasarea detectoarelor de incendiu, deasupra şi în jurul acestor obiecte.

În scopul realizării unei identificări rapide a locului de unde provine o semnalizare de incendiu, este necesar ca spaţiul protejat să fie împărţit în zone de supraveghere.

În general, o zonă nu trebuie să fie extinsă la mai mult de un compartiment de incendiu. Zonele cu arii mai mari vor fi divizate în subzone, astfel încât spaţiul afectat să nu depăşescă de regulă 500 mp.

1.9. Consideraţii privind posibilitatea de optimizare a reţelelor de senzori wireless cu algoritmi de inspiraţie naturală şi sisteme de inteligenţă artificială [9],[10],[11]

1.9.1. Sisteme inteligente Calculul inteligent este un domeniu al Inteligenţei Artificiale care grupează tehnici de

rezolvare a problemelor „rău-puse” sau a celor pentru care modelele formale conduc la algoritmi foarte costisitori.

116

Principalele direcţii ale calculului inteligent sunt: – Calcul neuronal. Este folosit în principal în rezolvarea problemelor de asociere

(clasificare, aproximare, predicţie etc.), bazându-se pe extragerea, prin învăţare, a unui model pornind de la exemple. Sursa de inspiraţie o reprezintă structura şi funcţionarea creierului.

– Calcul evolutiv. Este folosit în principal în rezolvarea problemelor bazate pe căutarea soluţiei într-un spaţiu mare de soluţii potenţiale (în particular în rezolvarea problemelor de optimizare).

Sursa de inspiraţie o reprezintă principiile evoluţionismului de tip darwinist. – Calcul fuzzy. Este folosit atunci când datele problemei (şi relaţiile dintre acestea) nu

pot fi descrise exact, ci există un grad de incertitudine („fuzziness”). Ideea de bază este de a înlocui valorile exacte („crisp”) cu valori fuzzy descrise prin funcţii de apartenenţă.

În fiecare dintre cele trei direcţii majoritatea prelucrărilor care se efectuează au caracter numeric, fiind necesară o codificare numerică adecvată a problemei. Aceasta motivează parţial prezenţa cuvântului calcul în denumirea domeniului. Pe de altă parte în fiecare dintre direcţiile de mai sus se încearcă simularea unor comportamente inteligente ceea ce motivează prezenţa termenului inteligent.

Principiul fundamental al calculului neuronal şi al celui evolutiv este de a dezvolta sisteme de calcul inteligente pornind de la implementarea unor reguli simple, comportamentul complex al acestor sisteme derivând din aplicarea în paralel şi într-o manieră interactivă a acestor reguli. Această abordare de tip bottom-up este în contrast cu abordarea de tip „top-down” specifică altor abordări din Inteligenţa Artificială.

Calculul neuronal şi cel evolutiv fac parte din sfera mai largă a calculului natural al cărui principiu este de a prelua idei de rezolvare a problemelor din sistemele naturale (fizice, chimice, biologice, ecologice). Obiectivul principal al calculului natural este de a dezvolta metode de rezolvare a problemelor rău-puse şi a celor nerezolvabile prin metodele tradiţionale (de exemplu, rezolvarea problemelor NP-complete în timp polinomial). Pe lângă componentele amintite deja, calculul natural mai include calculul molecular (DNAComputing), calculul cu membrane (Membrane Computing) şi calculul cuantic (Quantum Computing). Dacă primele două direcţii sunt deja tradiţionale, ultimele trei sunt încă în primele faze de dezvoltare.

Creierul uman, în toată complexitatea lui poate lua decizii, dispunând de capacitate de cunoaştere.

Pornind de la acest lucru cercetările ştiinţifice au permis apariţia unui domeniu nou, al sistemelor artificiale inteligente.

Aceste sisteme pot lucra eficient şi rapid în folosul omului, inclusiv pentru accelerarea evoluţiei sale.

Evoluţia până astăzi a fost considerată un domeniu propriu doar organismelor vii, dar ea devine astăzi posibilă şi pentru roboţi, vehicule autonome, maşini cibernetice de toate tipurile şi creiere artificiale.

Sistemele inteligente au la bază o viziune ultramodernă de realizare a unor procese decizionale, precum şi a soluţionării unor probleme bazându-ne pe teoria cunoaşterii.

Inteligenţa reprezintă abilitatea unui sistem artificial de a acţiona adecvat într-un mediu incert, imprecis, astfel încât acest sistem să îşi poată realiza cu şanse cât mai mari de reuşită, scopul pentru care a fost creat.

Un sistem inteligent, în formele sale cele mai avansate, trebuie să ofere capacitatea de percepere şi de înţelegere, capacitatea de a alege pe baza raţionamentelor făcute , capacitatea de a acţiona cu succes în cazul unor multitudini de circumstanţe, astfel încât să supravieţuiască, să prospere şi să-i asigure reproducerea într-un mediu oricât de complex şi ostil.

117

Inteligenţa este integrarea percepţiei, raţionamentului, emoţiilor şi comportamentului într-un sistem care simte, percepe, cunoaşte şi ia atitudine.

În fiecare sistem inteligent, inteligenţa reprezintă mecanismul capabil să genereze cel mai avantajos comportament, îmbunătăţind abilitatea de a acţiona eficient şi de a alege cea mai bună dintre alternativele comportamentale.

Nivelurile foarte mari de inteligenţă permit unui sistem să îşi imagineze evenimente şi să aleagă cel mai bun raţionament pe baza căruia să intuiască rezultatele acţiunii de întreprins.

Inteligenţa biologică, care stă la baza dezvoltării acestui domeniu, este produsul unei competiţii continue în strădaniile pentru supravieţuire.

Abilitatea de a transforma realitatea într-o reprezentare eficientă este considerată cea mai importantă aserţiune legată de inteligentă.

Luată din Dicţionarul Explicativ al Limbii Române (DEX), definiţia inteligenţei pune în evidenţă capacitatea individului de a se adapta şi de a rezolva situaţii noi pe baza experienţei acumulate anterior.

Se poate remarca şi din această definiţie că intuiţia lexicografului a devansat cercetările de Inteligenţă Artificială, care doar recent au pus pe primul plan cunoaşterea, deplasând centrul de greutate al definiţei IA către cunoaşterea aplicată.

Definiţia dată de Barr&Feigenbaum în 1981 [10] prezintă Inteligenţa Artificială ca fiind ştiinţa, care face parte din domeniul informaticii, având drept obiectiv proiectarea unor sisteme artificiale cu comportament inteligent – adică sisteme ce manifestă proprietăţi pe care în mod obişnuit le asociem cu existenţa inteligenţei în comportamentul uman - înţelegerea limbajului, învăţare, raţionament, rezolvarea problemelor.

Astfel de sisteme pot răspunde flexibil în situaţii ce nu au fost anticipate de programator.

Precursorul domeniului este considerat Norbert Wiener, care, bazat pe tripla formaţie universitară în matematică, zoologie şi filosofie, reuşeşte să pregătească terenul formării unui nou domeniu în cartea sa Cibernetică sau control şi comunicaţie la om şi maşină.

În martie 2006, Agenţia Europeană pentru Monitorizare, Evaluarea Structurală şi Control (European Network for Structural Assessment Monitoring and Control) şi-a manifestat interesul în cercetările în reţelele fără fir de senzori, planificând un calendar de cercetare, cu obiective destul de ambiţioase, cum ar fi crearea unei reţele de monitorizare structurală şi a infrastructurii integrată la nivel european până în anul 2020.

Priorităţile agenţiei europene sunt: senzorii şi reţelele de senzori, cadrul computaţional, structuri inteligente, siguranţă şi securitate, monitorizarea ciclului de viaţă, evaluarea şi analiza riscurilor.

Ca şi în cazul celor mai multe din cercetările importante şi în cazul reţelelor de senzori fără fir, acestea au fost motivate de aplicaţiile militare, după care treptat au fost identificate şi aplicaţii civile.

1.9.2. Reţele de senzori wireless Reţelele de senzori fără fir (WSN) în ultima perioadă de timp sunt tot mai prezente în

viaţa noastră de zi cu zi. Pot fi gândite şi dezvoltate aplicaţii diverse, bazate pe capacitatea mecanismelor de a

extrage informaţii din mediul înconjurător, pentru a le procesa şi utiliza. Urmare a realizărilor din domeniile microsenzorilor şi reţelelor fără fir, acestea devin

disponibile pentru foarte multe aplicaţii comerciale şi militare cum ar fi monitorizarea mediului şi factorilor înconjurători (trafic, securitate), detecţia şi diagnosticarea în domeniul industrial (fabrici, instalaţii), monitorizarea infrastructurilor (reţele de putere, distribuţia apei, deozitare de deşeuri) şi culegerea datelor de pe teatrele de operaţiuni.

În utilizarea reţelelor de senzori trebuie luate în considerare marile lor avantaje şi anume mobilitatea reţelei, eficienţa, costul, robusteţea, autoconfigurarea, toleranţa la avarii, oportunitatea utilizării, durata de exploatare a reţelei.

118

Miniaturizarea continuă a componentelor pentru calculatoare, precum şi creşterea masivă a puterii de procesare disponibilă computerelor mobile s-au îmbinat pentru a aduce unui segment de populaţie cât mai mare şi mai multe aplicaţii bazate pe procesarea de către calculator.

Tehnologia wireless se bazează pe transmiterea informaţiilor cu ajutorul undelor electromagnetice, folosind un spectru energetic din zona undelor radio, a microundelor şi din domeniul infraroşu.

Ca tipuri de reţele wireless există reţele mobile ad-hoc şi reţele ad-hoc de senzori; acestea din urma reprezintă o aplicaţie a primului tip de reţele.

Diferenţa esenţială între cele două tipuri de reţele este că scopul reţelelor de senzori nu este numai comunicarea, ci detecţia şi estimarea unor evenimente de interes din reţea.

Problema cea mai importantă legată de reţele ad-hoc este păstrarea evidenţei conexiunilor dintre calculatoare, fără această funcţie, reţeaua ad-hoc nu poate exista.

Reţelele ad-hoc oferă o alternativă eficientă şi economică pentru comunicaţii şi informatică în situaţiile în care utilizarea unei infrastructuri de reţea nu ar fi practică sau ar fi prea costisitoare.

În reţelele ad-hoc, conectivitatea dintre noduri şi topologia reţelei poate varia foarte mult, nodurile mobile au o rază de transmitere limitată, acest lucru implicând că pachetele pot fi dirijate prin noduri intermediare, cu scopul de a ajunge la noduri care nu sunt în interiorul ariei de transmisie a nodului-sursă.

În cazul reţelelor de senzori, dispozitive mici care pot fi distribuite pe o anumită zonă, pentru a culege date şi mostre din natură, vor fi stocate şi distribuite în acea reţea, pentru ca ulterior şă fie analizate.

Dintre marile avantajele ale reţelelor wireless, care le şi recomandă utilizarea, ar fi de menţionat mobilitatea, scalabilitatea, flexibilitatea, simplitatea instalării.

Dar aceste tipuri de reţele au şi dezavantaje, dintre care principalele pentru care mai erau încă reţineri în promovarea acestui tip de reţele, ar fi interoperabilitatea şi banda redusă, care au fost însă înlăturate pe parcurs.

O reţea ad-hoc de senzori constă într-un număr de senzori distribuiţi pe o anumită arie geografică.

Fiecare astfel de senzor poate comunica wireless şi are un anumit nivel de inteligenţă pentru procesarea semnalelor şi transmiterea datelor.

Gama foarte mare de aplicaţii arată că reţelele wireless de senzori oferă capabilităţi şi îmbunătăţiri în aplicaţiile civile, precum şi în asistarea efortului naţional de creştere a alertei în cazul unor ameninţări teroriste.

Reţelele de senzori pot fi clasificate după nodurile reţelei care sunt sau nu adresabile individual, precum şi dacă datele din reţea sunt agregate. Senzorii unei reţele pentru supravegherea unei anumite arii geografice ar trebui să fie adresabili individual, astfel încât să se poată determina cu exactitate locul unde au apărut probleme.

Abilitatea unei reţele de senzori de a agrega datele strânse poate reduce substanţial numărul de mesaje care trebuie transmise în reţea.

Principalele scopuri ale unei reţele ad-hoc de senzori depind de aplicaţie, următoarele principii fiind practic comune cam tuturor reţelelor:

– determinarea valorii unui parametru într-o anumită locaţie: într-o reţea din mediu, se poate cunoaşte temperatura, presiunea atmosferică, lumina solară, precum şi umiditatea relativă pentru mai multe locuri diferite, un anumit senzor poate fi conectat la alte diferite tipuri de senzori, fiecare având o rată diferită de eşantionare a valorilor şi un interval al valorilor permise;

– detectarea momentelor în care au loc evenimentele de interes şi estimarea parametrilor evenimentelor detectate;

– clasificarea unui obiect detectat; – supervizarea unui obiect.

119

O cerinţă importantă a reţelei de senzori este ca datele necesare să fie trimise utilizatorilor care le-au cerut, existând de cele mai multe ori cereri stricte legate de timp.

Cerinţele reţelelor wireless ad-hoc includ următoarele: – numărul cât mai mare de senzori staţionari. Pe lângă dezvoltarea senzorilor care să

fie proiectaţi pentru suprafaţa unui ocean sau pentru roboţi din operaţiunile militare, cele mai multe noduri dintr-o reţea de senzori sunt staţionare;

– consumul scăzut de energie este un atribut foarte important deoarece în multe aplicaţii senzorii sunt plasaţi într-o zonă mai îndepărtată, iar întreţinerea unui nod un este posibilă, durata de viaţa a nodului poate fi determinată în funcţie de baterie;

– organizarea de la sine a reţelei având în vedere numărul mare de noduri şi plasarea lor în locaţii mai ostile, este esenţială ca reţeaua să funcţioneze corect, deoarece configurarea manuală nu este realizabilă. Nodurile pot eşua (fie din lipsa energiei, fie din distrugerea fizică) şi noduri noi se pot adăuga reţelei. Prin urmare, reţeaua trebuie să fie capabilă să se reconfigureze periodic pentru a putea continua să funcţioneze. Nodurile individuale se pot deconecta de restul reţelei, dar trebuie menţinut un grad mare de conectivitate;

– procesarea colaborativă a semnalelor este un alt factor care distinge aceste reţele de reţelele mobile ad-hoc care au ca scop final detecţia/estimarea unor evenimente de interes, şi nu comunicarea. Pentru a îmbunătăţi performanţa de detecţie/estimare, adesea este util să fuzioneze datele de la mai mulţi senzori. Această fuzionare a datelor necesită transmiterea datelor şi a mesajelor de control, şi astfel pot apărea constrângeri asupra arhitecturii reţelei;

– abilitatea de interogare: un utilizator poate dori să interogheze un nod individual sau un grup de noduri pentru informaţiile culese din regiunea respectivă. În funcţie de datele fuzionate, este posibil să nu se poată transmite un flux mare de date în reţea, dar mai multe noduri locale de colectare vor aduna datele dintr-o anumită arie şi vor creea mesaje de sumar. O interogare poate fi trimisă nodului de colectare care este cel mai aproape de locaţia dorită.

Mobilitatea reţelei constă în posibilitatea nodurilor de a-şi modifica poziţia după desfăşurarea iniţială.

Mobilitatea are un puternic impact asupra dinamicii reţelei, şi implicit a proiectării protocoalelor şi algoritmilor de repartizare, viteza efectivă a mişcării având un impact asupra intervalului de timp în care nodurile sunt la o distanţă la care comunicaţia e fiabilă.

În funcţie de cerinţele particulare ale aplicaţiei, de forma şi dimensiunea reţelei costurile pot varia foarte mult, costul unui nod poate varia de la câteva sute/mii de euro, pentru reţele cu număr redus de noduri extrem de capabile, până la câţiva cenţi pentru reţele cu noduri foarte simple.

Nodurile senzor sunt dispozitive autonome, iar energia disponibilă alături de alte resurse sunt limitate de dimensiuni şi costuri.

Resursele energetice pot fi stocate (de exemplu în baterii), ori pot fi captate din mediul înconjurător.

Studiile efectuate asupra reţelelor de senzori au anticipat că acestea se vor constitui, în general, din dispozitive omogene, identice în mare măsură din punct de vedere hardware şi software.

Nodurile pot să difere în ceea ce priveşte tipul şi numărul senzorilor ataşaţi; cu puteri computaţionale între ele şi astfel se pot colecta, procesa şi ruta date de la mai multe alte noduri cu capabilităţi mai limitate; unele noduri senzor pot fi echipate cu dispozitive hardware speciale, cum ar fi sistemele de poziţionare globală (GPS – Global Positioning System) care se comportă ca nişte balize de localizare pentru alte noduri, deducând, astfel, poziţiile acestora; alte noduri se pot comporta asemeni unor pasaje de trecere pentru reţelele de comunicaţii cu raza mare de acţiune (de exemplu, reţelele GSM, reţelele satelitare sau internetul).

Comunicaţia fără fir între nodurile senzor utilizează undele radio, lumina difuză, undele laser, cuplajele inductive sau capacitive şi chiar sunetul.

120

Cea mai des utilizată metodă pentru comunicaţie are la bază undele radio, din moment ce acestea nu necesită un câmp de vizibilitate directă, şi comunicaţiile de raze peste medie pot fi implementate cu un consum de putere redus şi cu ajutorul unor antene de dimensiuni relativ mici (câţiva centimetri în benzile de frecvenţă uzuale de câţiva gigahertzi).

Utilizarea fasciculelor de lumină pentru comunicaţii implică un câmp de vizibilitate directă şi există şi posibilitatea de a interfera cu lumina ambientală sau chiar cu lumina zilei, dar se permite folosirea unor transceivere de dimensiuni mai mici, cu un consum energetic mai eficient decât în cazul comunicaţiilor radio.

Sunetul sau ultrasunetul sunt folosite, în general, în comunicaţiile sub apă sau pentru măsurarea distanţelor bazate pe dimensionarea timpilor de propagare.

Uneori, un singur sistem de senzori, o reţea de senzori poate folosi în cadrul aceleaşi reţele modalităţi diferite de comunicaţie.

Variatele metode de comunicaţie pot fi folosite în diferite feluri în scopul implementării unei reţele de comunicaţii.

Putem spune că există două tipuri de reţele: pe de o parte, reţelele care se bazează pe infrastructură, iar pe de altă parte, reţelele ad-hoc. în reţelele bazate pe infrastructură, nodurile senzor pot comunica doar direct cu device-uri care au funcţii de staţii de bază.

În reţelele ad-hoc, nodurile pot comunica unele cu altele direct, fără aportul infrastructurii.

Nodurile se pot comporta ca routere, transmiţând mesaje, prin salturi multiple, mai departe în numele altor noduri.

Din moment ce desfăşurarea unei infrastructuri este un proces costisitor şi instalarea ei poate fi, deseori, greu realizabilă, reţelele ad-hoc sunt preferate în majoritatea aplicaţiilor.

Combinarea celor două tipuri de reţele, ad-hoc şi bazate pe infrastructură, este folosită, uneori, unde grupuri de noduri senzor sunt interconectate printr-o reţea întinsă, bazată pe infrastructură.

În forma ei simplificată, o serie de senzori formează o reţea, în care fiecare comunică direct cu oricare alt nod din sistem.

Raza efectivă de acţiune a senzorilor ataşaţi unui nod senzor defineşte aria de acoperire a acestuia.

Acoperirea reţelei măsoară gradul de acoperire a ariei de interes corespunzătoare nodurilor senzor.

Cu o acoperire împrăştiată, răzleţită, doar unele părţi din zona de interes vor fi acoperite.

Dar cu o acoperire densă, zona de interes va fi aproape complet acoperită de senzorii respectivi.

Cu o acoperire redundantă, însă, mai mulţi senzori acoperă aceeaşi locaţie fizică. Gradul efectiv de acoperire este, în principal, determinat de acurateţea observării şi de

redundanţa necesară. Gradul de acoperire influenţează, de asemenea, algoritmii de procesare a informaţiilor. O bună acoperire este cheia către sistemele robuste şi poate fi exploatată pentru a

extinde timpul de viaţă a reţelei prin trecerea nodurilor redundante în stare de repaus ("sleep mode"), în scopul conservării resurselor.

Raza de comunicaţie şi locaţiile fizice ale fiecărui nod senzor în parte definesc conexiunile unei reţele.

Dacă există permanent o conexiune în reţea (posibil cu salturi multiple) între două noduri oarecare, se spune că este vorba despre o reţea conectată.

Conexiunile pot fi discontinue sau intermitente dacă reţeaua este ocazional partiţionată.

Dacă nodurile sunt izolate în cea mai mare parte a timpului şi intră în raza de comunicaţie a altor noduri, doar ocazional, vorbim despre o conexiune sporadică.

De notat că, în ciuda existenţei partiţiilor, mesajele pot fi transportate peste acestea cu ajutorul nodurilor mobile.

121

Conexiunile influenţează, în principal, proiectarea protocoalelor de comunicaţii şi a metodelor de colectare a datelor.

Numărul nodurilor constituente ale unei reţele de senzori este, în general, determinat de cerinţele relative la conexiunile reţelei, la aria ei de acoperire şi la zona de interes.

Mărimea reţelei poate varia de la câteva noduri senzor la câteva mii sau chiar mai mult. Dimensiunea ei determină cerinţele de scalare cu privire la protocoale şi algoritmi. În funcţie de aplicaţie, timpul de viaţă a unei reţele poate varia de la câteva ore la

câţiva ani. Necesitatea unui timp de viaţă cât mai lung are un mare impact asupra gradului de

eficienţă energetică şi asupra robusteţii nodurilor reţelei. În funcţie de aplicaţii, o reţea de senzori trebuie să fie capabilă să satisfacă anumite

proprietăţi în ceea ce priveşte calitatea serviciilor (QoS - Quality of Service), aspecte cum ar fi cele legate de buna funcţionare în timp real, robusteţea reţelei, rezistenţa la atacuri, împotrivirea contra tentativelor de acces nepermis, secretizarea prezenţei.

1.9.3. Modelarea reţelelor de senzori din perspectiva senzorilor cu sisteme

inteligente Reacţia la dezastre reprezintă una din cel mai frecvent utilizate aplicaţii ale reţelelor

wireless de senzori. Un scenariu tipic este detecţia incendiilor din medii extraurbane, nodurile echipate cu

senzori de temperatură şi optice de fum, împreună cu un software adecvat, care le permite determinarea poziţiei propri (fie în relaţia cu vecinii sau în coordonate absolute).

Aceştia sunt răspândiţi într-un perimetru extraurban (de exemplu o pădure), fie preventiv, fie din aeronave specializate, în momentul izbucnirii unui incendiu.

Din datele centralizate se formează o hartă termică a regiunii, pe care se poate determina zonele de temperatură ridicată care sunt accesibile terestru.

Scenarii similare se pot imagina şi pentru controlul accidentelor chimice. Unele din aplicaţiile de monitorizare a incidentelor au puncte comune cu aplicaţii de

tip militar, senzorii din componenţa nodurilor fiind proiectaţi să detecteze mişcările de trupe (în loc de incendii).

Senzorii se proiectează pentru a se obţine costuri minime, având în vedere numărul lor mare.

În aceste condiţii, cerinţele de proiectare privind durata de viaţă a acumulatorului nu sunt foarte dure.

Reţelele wireless de senzori pot fi utilizate şi în controlul calităţii mediului, monitorizând emanaţiile de gaze, substanţe chimice periculoase, rampe de gunoi, monitorizarea platoului marin printr-o mai bună înţelegere a fenomenelor de eroziune ale acestuia.

În domeniul controlului ecologic aceste reţele de senzori se pot utiliza pentru evaluarea numărului de specii de plante şi animale dintr-un habitat, acest lucru implicând o mapare a biodiversităţii.

Principalele avantaje ale utilizării reţelelor de senzori wireless în astfel de aplicaţii sunt legate de funcţionarea pe o durată cât mai lungă a senzorilor în maximă proximitate cu subiecţii de interes.

Se cunoaşte că în domeniul clădirilor acestea risipesc cantităţi foarte mari de energie prin utilizarea ineficientă a surselor de aer condiţionat, ventilaţie şi controlul umidităţii (HVAC).

Un sistem de înaltă rezoluţie, în timp real pentru monitorizarea temperaturii, fluxului de aer, umidităţii şi alţi parametri ai unei clădiri prin intermediul unei reţele de senzori wireless pot creşte semnificativ confortul şi scădea consumul de energie .Îmbunătăţirea eficienţei energetice şi creşterea simplităţii în utilizare sunt unele din motivele pentru care aplicaţiile tip „clădire inteligentă” sunt studiate cu un deosebit interes.

122

Standardele dezvoltate includ şi dezvoltarea de componente wireless sau au incorporate astfel de componente.

Nodurile cu senzori pot fi utilizate în monitorizarea stresului mecanic la care sunt supuse clădirile în zonele active seismic.

Prin măsurarea parametrilor mecanici, cum ar fi încărcarea la încovoiere a grinzilor, este posibil să se stabilească pe baza informaţiilor provenite de la reţelele de senzori, dacă o clădire mai constituie un obiectiv sigur după un cutremur sau dacă este în pragul colapsului, în reţea putând participa şi tipuri de senzori dedicate detecţiei formelor de viaţa prinse în cladirile prăbuşite.

Avantajul reţelelor într-o astfel de aplicaţie îl reprezintă maparea spaţială a parametrilor fizici.

În funcţie de tipul de aplicaţie, nodurile de senzori pot fi instalate în clădiri deja construite, sau încorporaţi în clădiri aflate în construcţie.

În reţelele de senzori fără fir este însă crucială oferirea de informaţii cu o precizie specificată, la timp, în special în cazul aplicaţiilor în timp real sau care depind critic de timp şi cu un consum cât mai redus de resurse.

Serviciile oferite de o reţea tradiţională de comunicaţii însumează transferul de informaţie dintr-o locaţie în alta.

O reţea de senzori transferă biţii de la sursă la destinaţie, deoarece este şi o reţea de comunicaţii, dar acesta nu reprezintă scopul ei principal.

De la o reţea de senzori, utilizatorii aşteaptă răspunsuri clare şi inteligibile, eventual chiar acţiuni specifice unei anumite sarcini trasate.

Nu este deci o simplă reţea de transport, ci o reţea inteligentă distribuită, capabilă să ofere „răspunsuri şi soluţii nu numere” (Steven Glasser, UC Berkeley).

În viitor, concepte precum evaluarea interacţiunilor la nivel local, fie că este vorba de regiuni geografice sau de intervale de timp vor avea un rol predominant.

Se prevede necesitatea găsirii unor noi moduri de utilizare şi exploatare a unei reţele de senzori, a unor noi interfeţe, mai rapide, precum şi de noi moduri de gândire referitor la serviciile oferite de astfel de reţele.

1.9.4. Exemplu de optimizare a unei reţele de senzori wireless cu ajutorul

algoritmului de optimizare Particle Swarm Optimization În domeniul sistemelor care folosesc senzori autonomi, o problemă comună tuturor

[15],[16] este cea de poziţionare a senzorului în nodurile reţelei în care a fost divizat domeniul care este supravegheat.

Măsura cea mai simplă, care pare a fi şi una suficientă pentru a reduce costurile şi eforturile pentru implementarea unei reţele de senzori, dar cu maximizarea conectivităţii şi păstrarea unei bune acoperiri a reţelei, o reprezintă optimizarea poziţionării acestora.

Există un număr mare de posibilităţi referitoare la modul în care s-ar putea rezolva problema de acoperire şi de organizare a nodurilor unei reţele de senzori wireless [12] [13] [17].

Pentru optimizarea plasamentului reţelei de senzori se propune a se utiliza un algoritm de optimizare a cărui eficienţă a fost verificată în referatul anterior, printr-un studiu comparativ care a fost efectuat în comparaţie cu o parte din cei mai importanţi algoritmi de optimizare.

Un senzor poate avea un număr de caracteristici, fiind capabil să comunice cu un nod central sau cu alţi senzori care sunt realizaţi de cele mai multe ori în tehnologii diferite, cum ar fi de exemplu Bluetooth, WiFi, Zigbee, RFID etc., aceasta oferind o gamă limitată de posibilităţi de comunicaţie între ei. Se poate pune astfel problema comunicării între senzori care au fost realizaţi pentru a îndeplini misiuni diferite, tratând amplasarea lor optimă fără a ţine cont de tehnologia în care aceştia au fost realizaţi.

Aspectul principal este de a descoperi abilităţile de detecţie a reţelei de senzori, gama optimă de funcţionare a senzorilor, aria lor de detectare, pentru o bună funcţionare.

123

Desfăşurarea senzorilor în aria pe care aceştia o protejează, poate fi asemănată cu cea a unui roi de particule care se deplasează sub incidenţa algoritmului de optimizare Particle Swarm Optimization, în vederea găsirii unui minim la nivel global.

Acest roi poate număra de la câteva bucăţi la multe sute, sau chiar mii de parcule, de aici şi posibilitatea abordării unei optimizări cu Particle Swarm Optimization.

Pentru ca aceste noduri să poată comunica între ele, este necesară optimizarea poziţionării lor în zona de detecţie, ţinând cont de mobilitatea lor, ca o consecinţă directă a autonomiei e care o au, sau într-un mod manual.

Menţinerea în parametrii normali a surselor de alimentare[1] în cazul senzorilor autonomi, poate reprezenta o constrângere, când se analizează senzorii unei reţele wireless, apărând astfel o limitare a duratei de viaţă a acestora, impusă evident de durata de bună funcţionare a sursei de alimentare.

Optimizarea poziţiei senzorilor se referă în principal la aria lor de detecţie, şi de aceea nu se propune crearea unor reţele care să se bazeze pe calcule complexe, din contră scopul ar fi ca aceste calcule să fie pe cât posibil mai simple.

Rezultatele experimentale precum şi o versiune de funcţionare a optimizării senzorilor cu PSO sunt disponibile on-line [18].

Un grup de senzori pot fi optimizaţi pentru a oferi o arie de detecţie şi o acoperire corespunzătoare a unui domeniu de supravegheat, în condiţiile unui număr cât mai mic de senzori.

În scopul de a reproduce şi testa o soluţie a acestei probleme, a fost elaborată o platformă software [18], simplu de utilizat, dar care în acelaşi timp să poată demonstra în mod credibil şi de a soluţiona cu uşurinţă problema, asemănător cu soluţia problemei din lumea reală.

Cu acest soft se poate marca poziţionarea senzorilor pe o hartă vizuală, mai eficientă decât cea în care aceştia ar fi fost reprezentaţi doar prin coordonatele lor într-un sistem de axe.

Problema de optimizare a amplasării senzorilor necesită un set special de reguli pentru a determina obiectivul şi comportamentul roiului de particule.

Pentru a avea siguranţa că senzorii vor acoperi cât mai mult din zona de detecţie în care sunt amplasaţi, va fi nevoie de acceptarea unor zone care se suprapun în aria lor de detecţie, pentru a fi siguri că sistemul va acoperi zona în întregime.

Rezolvarea cât mai eficientă a problemei optimizării amplasării impune stabilirea foarte clară a unui set de reguli care au menirea de a trata problema optimizării, pornind de nişte condiţii simplificatoare, impunând astfel un set de reguli care să implementeze matematic toate aceste constrângeri:

Regula 1: O particulă nu trebuie să fie amplasată în zona de detecţie însoţită de mai mult de alte câteva particule, reprezentând o parte mică din roi.

Regula 2: O particulă nu trebuie să fie prea aproape de orice altă particulă. Regula 3: Roiul trebuie să comunice în permanenţă cele mai bune valori descoperite la

nivelul global. Regula 4: Roi-ul tinde să se aglomereze spre centrul zonei care este supravegheată. Regula 5: Roiul de particule trebui să stea în suprafaţa delimitată ori de câte ori este

posibil. Regula 6: Roiul trebuie să aştepte rezolvarea problemei în cel mai bun mod posibil. În acest scop, regula 1 va restrânge numărul de senzori care să acopere aceeaşi zonă. Senzorii nu ar trebui să acopere aceeaşi zonă de detecţie şi ar trebui să tindă să nu fie

amplasaţi prea aproape unul faţă de cealaltă. Într-un caz real al implementării unei reţele de senzori de tip wireless, particulele pot

fi obligate să se raporteze la un nod central, cu care să comunice în permanenţă. Se poate presupune că orice zonă de detecţie prezintă eventuale simetrii, şi ar fi de

dorit ca roiul de particule să fie adus spre centrul zonei, unde se va considera punctul central care intră sub incidenţa Regulii 4.

124

Sistemul software a fost adaptat pentru utilizarea eficientă a acestui set de reguli speciale, fiecare particulă din cadrul roiului având proprietăţi care ajută algoritmul să determine cât mai bine comportarea sa:

– comunications_range, în pixeli – reprezintă raza în care senzorul poate comunica; – sensing_range în pixeli – este raza în care senzorul poate lucra eficient; – min_peer_distance în pixeli – determină distanţa minimă la care un alt senzor ar fi

considerat că este situat prea aproape; – min_sensors_in_comms_range – este numărul minim de senzori care ar trebui să se

afle în acelaşi timp în comunicaţie; – ratio_of_swarm_sensed – este raportul care arată cât de multe particule din roi se

găsesc în zona de detecţie; – max_too_close – este numărul maxim de senzori care ar trebui să fie în

min_peer_distance. Calculul se va face pornind de la stabilirea unei funcţiei obiectiv, care va fi minimizată

prin algoritm şi care reprezintă poziţionarea senzorului:

( ) ( )( )22*4 pypxfitness +−= unde (px, py) reprezintă coordonatele particulei într-un spaţiu normalizat de la poziţiile (-1,0,1,0) la (1.0, 1.0).

Acestă funcţia va tinde să crească spre o valoare 0,0, testând în permnenţă dacă particula se află într-o poziţie aproapiată de centrul reţelei. Pentru stabilirea acestui lucru se utilzează testul de distanţă minimă.

Acţiunea implicită a funcţiei este de actualizare în permanenţă a poziţiei particulei, care va tinde să se deplaseze spre centrul zonei de detecţie, poziţia particulei fiind în permanenţă actualizată, folosind următoarele relaţii:

( ) ( )( )xgxbxvxxx −++= *|** 21 ββα ( ) ( )( )ygybyvyyy −+++= *** 21 ββα

Unde x şi y reprezintă coordonatele în sistemul cartezian de referinţă ales, vx vy reprezintă vitezele la un anumit moment de timp ale particulei, bx reprezintă cea mai bună poziţie descoperită pe plan local până în prezent de particule, şi gx şi gy este cea mai bună poziţie găsită la nivel global.

Valoarea α serveşte la decelarea roiului de particule de-a lungul timpului, folosind atributul de descreştere a roi, 1β şi 2β valori sunt valori aleatoare, care permit actualizarea vitezei de deplasare a particulei şi de a schimba direcţia cât mai departe de centrul sistemului, între cele mai bune valori care au fost determinate la nivel local şi cele mai bune la nivel global.

La ieşire după ce a avut loc o rulare completă a soft-ului specializat, are loc o reinţializarea a roiului de particule ţinându-se astfel cont de cele mai bune rezultate care au fost obţinute atât local cât şi global, iar ca urmare a acestei poziţionări se vor obţine optimizări ale poziţiei senzorilor, care vor fi prezentate în figurile care urmează, precum şi un fişier cu cele mai bune poziţii, la sfârşitul fiecărui ciclu de actualizare.

Pentru o mai bună urmărire a procesului de optimizare particulele/senzori au fost marcate ca puncte de culoarea roşie, zonele de detecţie sunt nişte cercuri concentrice în jurul fiecărui senzor, cu culoare verde a fost marcată distanţa minimă între senzori, negru reprezintă plaja în care se realizează detecţia, şi cu turcoaz a fost stabilită zona de comunicaţie între senzori aflaţi pe poziţii învecinate.

Pentru a identifica cu uşurinţă zona în care are loc detecţia, aceasta este colorată cu (galben/portocaliu).

Caseta de legătură este colorată cu albastru, sub formă de pătrat umplut cu alb, iar restul (caseta exterior) este gri deschis.

Cercul de culoare albastră şi crucea care apar în timpul rulării programului marchează centrul sistemului, care va reprezenta poziţia cea mai bună determinată la nivelul global,

125

precum şi un sistem de cruci de culoare albastră, cu dimensiuni mai mici decât prima, care reprezintă cele mai bune poziţii individuale ale fiecărui membru al roi.

A fost rulat de un număr mare de ori softului de optimizare a poziţiei senzorilor, pornind de la algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimization, în care a fost convenit ca în condiţiile unor costuri stabilite de implementarea reţelei de senzori, cu un număr fixat de senzori pe toată perioada cât se desfăşoară optimizarea, să se modifice doar poziţionarea senzorilor [14].

Pentru fiecare experiment s-a folosit a zonă de supravegheat de formă pătrată cu dimensiunile 500 x 500 de pixeli, care pot fi modificate după necesităţi.

Particulelor (senzorilor) li s-a permis să părăsească domeniul de detecţie al reţelei de senzori, pentru ca în fiecare caz în parte să se stabilească cele bune poziţii atât la nivel global (gBest) spre centrul zonei, centrul zonei fiind considerat în sistemul de coordonate a fi punctul central (punctul 0,0) din normalizarea (între -1.0 şi 1.0) în 2D.

Acoperirea de detecţie aproximativă a unui senzor se ia cam de 75 pixeli, care reprezintă cam 7 % din suprafaţa de supravegheat.

Pentru exemplificare au fost aleşi un număr de 16 senzori, a căror poziţie a fost optimizată, în gama de detecţie de 75 de pixeli şi cea de comunicaţie de 150 de pixeli, cu un minim al distanţei între senzori de 25 de pixeli, obţinându-se o acoperire optimă.

Particulele au fost, de asemenea iniţializate cu un factor de accelerare 1, şi un factor de decelerare de 0.01.

Rezultatele optimizării reţelei de senzori sunt prezentate în figurile de mai jos, precum şi în fişierul de date.

Fig. 1 – Poziţionarea iniţială a sistemului de senzori

126

Fig. 2 – Optimizarea poziţionării senzorilor cu Particle Swarm Optimization

127

Run, Fitness, Average, Epoch, Best Run

0, 71.4784, 75.53122, 795 1, 75.9244, 75.53122, 127 2, 74.724, 75.53122, 247 3, 72.4952, 75.53122, 943 4, 75.2744, 75.53122, 43 5, 79.8564, 75.53122, 23 6, 75.6012, 75.53122, 800 7, 76.0352, 75.53122, 82 8, 77.0632, 75.53122, 71 9, 74.134, 75.53122, 644 10, 74.924, 75.53122, 765 11, 75.5808, 75.53122, 499 12, 74.222, 75.53122, 22 13, 76.4464, 75.53122, 366 14, 74.6456, 75.53122, 86 15, 76.0788, 75.53122, 747 16, 74.2828, 75.53122, 58 17, 77.5692, 75.53122, 33 18, 75.7264, 75.53122, 564 19, 71.718, 75.53122, 891

20, 74.744, 75.53122, 935 21, 75.0768, 75.53122, 807 22, 75.1088, 75.53122, 243 23, 76.204, 75.53122, 69 24, 74.3132, 75.53122, 942 25, 76.428, 75.53122, 438 26, 76.7504, 75.53122, 278 27, 76.1248, 75.53122, 744 28, 72.828, 75.53122, 228 29, 80.1024, 75.53122, 729 30, 77.5976, 75.53122, 450 31, 74.694, 75.53122, 351 32, 75.952, 75.53122, 140 33, 74.822, 75.53122, 183 34, 77.3136, 75.53122, 401 35, 72.9836, 75.53122, 221 36, 75.7544, 75.53122, 879 37, 80.3504, 75.53122, 71, 80.3504 38, 76.1676, 75.53122, 192 39, 74.1528, 75.53122, 134

128

1.10. Concluzii Aceste reţele inteligente de tip wireless, prin nenumăratele avantaje pe care le prezintă

deschid calea unui nou domeniu de perspectivă, cu aplicaţii deosebite în mai toate domeniile de activitate. (optimizarea a poziţionării unui sistem de senzori wireless utilizaţi la detecţia unui incendiu într-un spaţiu monitorizat cu un număr prestabilit de senzori).

Pentru optimizarea poziţionării senzorilor a fost preferat algoritmul Particle Swarm Optimization, ca urmare a studiului comparativ realizat între cei mai importanţi algoritmi, realizându-se o acoperire maximă a suprafeţei de protejat, cu un număr fixat de senzori.

Bibliografie: [1] Standardul SR EN 54-2 – Sisteme de detectare şi de alarmă la incendi cu părţile:

Partea 1: Introducere1998; Partea 2: Echipament de control şi semnalizare 2000; Partea 4: Echipament de alimentare electrica 2000; Partea 5: Detectori de căldură. Detectori punctuali 2003; Partea 7: Detectoare de fum. Detectoare punctuale care utilizează dispersia luminii, transmisia luminii sau ionizarea 2003; Partea 10: Detectoare de flacără. Detectoare punctuale 2002; Partea 5: Detectoare de căldură. Detectoare punctuale 2001; Partea 18: Dispozitive de intrare/ieşire 2003; Partea 12: Detectoare de fum. Detectoare liniare care utilizează principiul transmisiei unui fascicul de unde optice 2002.

[2] Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor interioare de semnalizare a incendiilor şi a sistemelor de alarmare contra efracţiei din clădiri I 18/2-02.

[3] IGSU – Manualul Pompierilor. [4] CEN European Committee for Standardization EN 54- 9 Components of automatic fire detection

systems. Fire sensitivity test 2004. [5] Fischer, A., Performance Studies of Multi Sensor Fire Detection Algorithms by Modelling of Fire

Signals. EUSAS Newsletter, (5):27-47, 1994. [6] Tanaka, Tuchiya, Yamamoto, Tahara, Nishiyama and Suzuki, “Development of fire sensing system

with CCD camera”, Japan association for fire science and engineering, pp.8-9, 1996. [7] Zheng-hua Tang, Shu Wang, “Application of multi-sensor/multicriteria detector in fire detecting”,

Sensor technology, 2001,20(3):33-38. [8] Pfister G., “Multisensorimulticriteria fire detection: A new trend rapidly become state of the art”,

Fire Technology, 1997 (33): 115-139. [9] Barr, A., Feigenbaum, E. 1981. The handbook of Artificial Intelligence. William Kaufmann, Inc. [10] K. Holger, A. Willig., Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks. JohnWiley &

Sons 2005. [11] Younis Mohamed, Akkaya Kemal, Energy and QoS aware Routing in Wireless Sensor Networks. [12] L. Schwiebert, S. K. S. Gupta, and J. Weinmann, Research Challenges în Wireless Networks of

Biomedical Sensors. In Proceedings of the 7th International Conference on Mobile Computing and Networking (ACM Mobicom), pages 151–165, Rome, Italy, July 2001.

[13] Shixing Gao, Ping Yuan, Zhe Li, Chunlin Ji, Yangyang Zhang., "Particle swarm optimization for mobile ad hoc networks clustering". In "Networking, Sensing and Control, 2004 IEEE International Conference on", volume 1, pages 372{375, "Sch. of Inf. Sci. Eng., Northeastern Univ., Shen Yang, China", March 2004.

[14] B. Anthony Kadrovach and Gary B. Lamont. A particle swarm model for swarm-based networked sensor systems. In SAC '02: Proceedings of the 2002 ACM symposium on Applied computing, pages 918{924, New York, NY, USA, 2002. ACM Press.

[15] R., O'Hare., G.M.P.; Ruzzelli A., Marsh, D.; Tynan. The e_ects of deployment irregularity on coverage in wireless sensor networks. Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing Conference, 2005. Proceedings of the 2005 International Conference on, pages 13{18, 5-8 Dec. 2005.

[16] Stephan Olariu, Mohamed Eltoweissy, and Mohamed Younis. Answer: Autonomous networked sensorsystem. J. Parallel Distrib. Comput., 67(1):111{124, 2007.

[17] J. Ailawadhi V. Pottie G.J., Sohrabi, K. Gao., Protocols for self-organization of a wireless sensor network ."Personal Communications, IEEE [see also IEEE Wireless Communications]", 7(5):16{27, oct 2000.

[18] Matt Stabeler. Sensor pso. http://mattstabeler.co.uk/projects/sensorpso/

129

APORTUL DATELOR ŞI TEHNOLOGIILOR SPAŢIALE LA MANAGEMENTUL EFICIENT AL SITUAŢIILOR DE URGENŢĂ

CREATE DE DEZASTRE NATURALE

drd. Ioana Vlad, dr. Ion Nedelcu, Agenţia Spaţială Română,

Vasile Crăciunescu Administraţia Naţională de Meteorologie

1. Introducere Frecvenţa fenomenelor naturale extreme care determină situaţii de risc este în creştere

în multe ţări ale lumii, inundaţiile, cutremurele şi incendiile fiind cele mai frecvente. Eficienţa în gestiunea inundaţiilor asociate fenomenelor meteorologice şi

hidrologice şi, în mod special, a viiturilor de amploare, depinde de disponibilitatea, diseminarea şi utilizarea efectivă a informaţiei. În acest sens, tehnologiile spaţiale în conexiune cu mijloacele tradiţionale pot oferi instrumente utile pentru o mai bună gestiune a inundaţiilor.

Informaţiile referitoare la observarea şi evoluţia inundaţiilor obţinute din imaginile optice sau radar vor contribui substanţial la determinarea zonelor cu risc de inundaţii. Informaţiile obţinute din imaginile radar şi optice vor fi utilizate de asemenea pentru determinarea anumitor parametri necesari în monitorizarea inundaţiilor: reţeaua hidrografică, acumulările de apă, suprafeţele afectate sau cu risc de inundaţii, caracteristicile fiziografice ale zonei. Acestea permit dezvoltarea unor baze de date conţinând informaţii extrase din imagini de teledetecţie înregistrate cu ajutorul senzorilor spaţio-purtaţi, precum şi parametrii meteorologici, hidrologici sau de altă natură caracteristici diverselor fenomene naturale producătoare de dezastre. Combinate cu modele avansate de predicţie, aceste date pot favoriza efectuarea unor analize complexe care pot facilita o mai bună cunoaştere a acestor fenomene şi, în acest fel, posibilitatea prevenirii acestora.

Pentru România, la fel ca şi pentru alte ţări din Europa, dezastrele naturale cu consecinţele cele mai grave sunt inundaţiile. Acestea produc daune importante pe suprafeţe întinse, mergând până la pierderi de vieţi omeneşti şi consecinţe cu efecte economice grave.

Dezvoltarea şi implementarea de strategii bine fundamentate, realiste şi integrate este absolut necesară în scopul de a reduce frecvenţa şi importanţa pagubelor produse de inundaţii.

2. Date spaţiale utilizate în managementul situaţiilor de urgenţă La baza realizării produselor informaţionale care pot sprijini procesele de evaluare şi

analiză în ajutorul prevenirii şi monitorizării mai eficiente a fenomenelor care produc dezastre naturale stau o serie de date spaţiale.

Păstrând un nivel redus de complexitate, datele spaţiale pot fi clasificate în date de tip raster şi date de tip vectorial.

130

Fig. 1 – Date în format raster, respectiv vectorial

Atât datele raster, cât şi cele vectoriale (figura 1) pot fi caracterizate pe baza unor parametri ce dau indicaţii asupra posibilităţilor de utilizare ale acestora în diverse aplicaţii. În cazul imaginilor satelitare, caracteristicile de rezoluţie sunt determinante în selectarea şi utilizarea lor în operaţiuni de management al situaţiilor de criză.

Rezoluţia spectrală Se referă la intervalele specifice de lungimi de undă din spectrul electromagnetic pe

care le poate înregistra un senzor. De exemplu, banda 1 a senzorului TM al misiunii Landsat înregistrează energia între 0,45 şi 0,52 µm din partea vizibilă a spectrului.

Intervalele largi ale spectrului electromagnetic poartă numele de rezoluţie spectrală brută, iar intervalele înguste sunt denumite rezoluţie spectrală fină. De exemplu, senzorul pancromatic SPOT este considerat ca având o rezoluţie spectrală grosieră deoarece înregistrează între 0,51 şi 0,73 µm.

Fig. 2 – În funcţie de rezoluţia spectrală, se pot genera imagini în culori naturale (stânga) sau fals

color (dreapta) Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada Centre for Remote Sensing

Rezoluţia spaţială Rezoluţia spaţială (figura 3) este o măsură a celui mai mic obiect care poate fi

înregistrat de senzor sau regiunea din teren reprezentată de fiecare pixel. Cu cât rezoluţia este mai fină, cu atât se pot înregistra obiecte mai mici. De exemplu, o rezoluţie spaţială de 79 m este inferioară unei rezoluţii spaţiale de 10 m.

131

Fig. 3 – Imagini generate din înregistrări cu rezoluţii spatiale diferite Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada, Centre for Remote Sensing

Din punctul de vedere al rezoluţiei spaţiale, senzorii se pot clasifica în următoarele

patru categorii: 1) Senzori cu rezoluţie spaţială scăzută, cuprinsă între 5 km şi 2–3 km, au o frecvenţă

foarte mare de obţinere a imaginilor; de exemplu, sistemele sateliţilor meteorologici geostaţionari METEOSAT Second Generation (MSG) oferă în prezent informaţii cu o periodicitate de 15 minute. (tabelul 1)

2) Senzori cu rezoluţie spaţială medie, cuprinsă între 1.000 m şi 100 m, au o frecvenţă mare de înregistrare (de 4 ori în 24 de ore), fiind în prezent foarte utilizaţi în multe aplicaţii pentru studiul şi supravegherea unor fenomene dinamice pe arii întinse. Din această categorie sunt operaţionali senzorii: AVHRR/2, 3 pe NOAA 12, 14 – 18 (ultimul lansat în luna mai 2005), WiFS pe satelitul IRS-1C, 1D, P3, VEGETATION pe SPOT 4, MSU-SK de la bordul satelitului RESURS-01, MODIS pe platforma EOS/TERRA, AQUA, MERIS pe ENVISAT.

3) Senzori de înaltă rezoluţie spaţială între 80 m şi 5 m, oferă condiţii deosebite pentru detecţia şi discriminarea corpurilor de pe suprafaţa terestră. Dintre senzorii utilizaţi în misiuni şi programe operaţionale, se pot numi: Thematic Mapper (TM) şi Enhanced Thematic Mapper (ETM+) – 30 m, pe sateliţii LANDSAT 1-7, LISS (Linear Imaging Self Scanner) pe sateliţii IRS (25 m în modul multispectral şi 5 m în cel pancromatic), HRV şi HRVIR (20 m în modul multispectral şi 10 m în cel pancromatic) de la bordul sateliţilor SPOT 1,2,3, respectiv SPOT 4 şi HRG (10 m în modul multispectral şi 2.5 m în cel pancromatic) de la bordul satelitului SPOT 5.

Tabelul 1 – Exemple de platforme satelitare şi caracteristicile lor de rezoluţie

PLATFORME/ SENZORI

REZOLUŢIA TEMPORALĂ

REZOLUTIA SPAŢIALĂ

REZOLUTIA SPECTRALĂ

MSG 15 min 3 x 3 Km Nadir VIS, IRTermic, MW (Vapori de apa)

NOAA/AVHRR 12 ore 1.1 x 1.1 Km Nadir Vis, IR termic 8 – 16 zile TM: 30 x 30 m

TM : 0.45 – 0.52 μ 0.52 – 0.6μ 0.63 – 0.69μ 0.76- 0.9μ 1.55 – 1.75μ 10.4 – 12.5μ 2.08 – 2.35μ

SPOT/PAN/XS 2 – 3 zile PAN: 10 x 10 m XS: 20 x 20 m

PAN: 0.51 – 0.73 μ XS: 0.5 – 0.59 μ 0.61 – 0.68 μ 0.79 – 0.89 μ

IRS/PAN/XS 7 zile PAN :5m XS : 25 m

PAN: 0.575 – 0.75μ XS : 0.52 – 0.59 μ 0.62 – 0.68 μ 0.77 – 0.86 μ 1.55 – 1.70 μ

132

4) Senzori de foarte înaltă rezoluţie spaţială, sub 3 m, cum ar fi IKONOS (1 m).

Rezoluţia radiometrică Rezoluţia radiometrică (figura 4) se referă la intervalul dinamic sau la numărul de

valori posibile asociate unui pixel şi este dată de numărul de biţi pe care este reprezentată o anumită valoare. De exemplu, o reprezentare pe 8 biţi permite înregistrarea unor valori de la 0 la 255, ceea ce înseamnă că intensitatea totală a energiei pe care o măsoară un senzor este descompusă în 256 de valori de strălucire.

Fig. 4 – Imagini generate din înregistrări cu rezoluţii radiometrice diferite

Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada, Centre for Remote Sensing

Rezoluţia temporală Se referă la frecvenţa cu care un senzor obţine imagini dintr-o aceeaşi locaţie sau

regiune geografică. De exemplu, satelitul Landsat poate observa aceeaşi regiune o dată la 16 zile. Această rezoluţie reprezintă un factor important de luat în seamă în studiile de detectare a schimbărilor sau în monitorizarea fenomenelor naturale.

3. Contribuţia informaţiei satelitare la monitorizarea inundaţiilor în

România Aşa cum s-a arătat în paragraful anterior, imaginile satelitare pot constitui surse de

informaţii obiective şi disponibile în timp util pentru determinarea parametrilor necesari supravegherii şi evaluării fenomenelor naturale şi a consecinţelor acestora.

Bazată la început, în cea mai mare parte, pe folosirea datelor LANDSAT, activitatea de supraveghere a inundaţiilor a căpătat un interes deosebit odată cu posibilitatea utilizării combinate a datelor de teledetecţie din domeniul optic cu cele din domeniul microundelor (radar). Dacă utilizarea imaginilor (date multi-temporale şi multi-spectrale) pentru identificarea şi delimitarea ariilor inundate este una din activităţile comune ale folosirii tehnologiei spaţiale pentru managementul inundaţiilor, informaţia provenită din imagini poate fi de asemenea folositoare în fazele premergătoare inundaţiilor şi de post-criză, pentru evaluarea pagubelor şi reducerea efectelor.

Progresul făcut în domeniul prelucrării şi analizei datelor de imagine, dar şi creşterea şi diversificarea numărului de senzori reprezintă argumente viabile în favoarea utilizării datelor de teledetecţie pentru gestiunea inundaţiilor.

133

Chiar dacă senzorii satelitari nu pot măsura direct parametrii hidrologici, datele de teledetecţie pot furniza informaţii şi parametri care să contribuie la identificarea şi cartografierea riscului hidrologic la nivelul bazinelor hidrografice. Dintre numeroasele informaţii ce derivă din analizele de imagini satelitare de medie şi înaltă rezoluţie spaţială (ex. datele SPOT, LANDSAT, NOAA) se pot determina o serie de parametri referitori la:

– caracteristicile morfometrice ale bazinelor, inclusiv obţinerea Modelului Digital Altimetric al Terenului (MDAT);

– caracteristicile biofizice şi antropice: acoperirea/utilizarea terenului din informaţia radiometrică conţinută în datele satelitare.

Produsele derivate din prelucrarea imaginilor satelitare permit: – extrapolarea spaţio-temporală a anumitor informaţii hidrologice la nivelul unui bazin

hidrografic; – obţinerea de informaţii hidrologice utile (determinarea zonelor inundate, zone

potenţial a fi inundate o dată cu evoluţia în continuare a fenomenelor hidrometeorologice, hărţi de risc) prin interpretarea şi corelarea caracteristicilor imaginilor satelitare cu informaţiile hidrologice obţinute la staţiile hidrometrice şi a altor date spaţiale geo-referenţiate într-un mediu SIG.

Utilizarea informaţiilor rezultate din prelucrarea imaginilor satelitare este utilă atât în fazele premergătoare inundaţiilor, cât şi pentru perioadele de viituri. În acest sens este necesară achiziţia sau recepţionarea datelor imagine, prelucrarea şi analiza acestora prin procedee specifice şi interpretarea produselor obţinute, prin corelarea cu informaţiile măsurate pe teren pentru convertirea lor în informaţii cu caracter hidrologic.

Deosebit de importantă în managementul crizelor provocate de inundaţii este menţinerea relaţiei cu International Charter Space and Major Disasters – http://www.disasterscharter.org

În iulie 1999, agenţia spaţială europeană (ESA) şi cea franceză (CNES) au iniţiat Carta Internaţională “Space and Major Disasters”. În 2000 la această convenţie s-a alăturat şi agenţia spaţială canadiană (CSA). Ulterior s-au alăturat National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Indian Space Research Organization (ISRO), Argentine Space Agency (CONAE), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) şi United States Geological Survey (USGS).

Scopul acestei convenţii este de a furniza date satelitare pentru zonele afectate de dezastre naturale unor utilizatori autorizaţi, desemnaţi de către fiecare ţară în parte (figura 5).

Fig. 5 – Schema de organizare şi acţiune a Charter-ului Internaţional „Spaţiu şi Dezastre Majore”

134

Inundaţiile din 2005 În iulie 2005 Charterul Internaţional pentru Spaţiu şi Dezastre Majore a fost activat la

cererea autorităţilor din România, în urma inundaţiilor masive care au avut loc în această perioadă.

Agenţia Spaţială Română – ROSA, cu sprijinul Agenţiei Spaţiale Europene şi Biroul Naţiunilor Unite pentru Afaceri Spaţiale a coordonat activitatea de programare a sateliţilor pentru a înregistra imagini din zonele afectate de inundaţii din România. În urma acestui proces au fost obţinute imagini înregistrate de sateliţii optici SPOT-2 şi SPOT-5 (Franţa) şi RADARSAT (Canada). Administraţia Naţională de Meteorologie şi Hidrologie a accesat o serie de imagini de la satelitul METEOSAT (Europa) şi imagini multispectrale Modis la o rezoluţie de 250 m.

CNES, în colaborare cu Agenţia Spaţială Română şi câteva laboratoare din Franţa, au fost responsabile pentru managementul activităţilor de prelucrare a acestor date în urma cărora au fost elaborate 28 de hărţi de risc şi patru simulări 3D. ROSA a furnizat partenerilor date auxiliare necesare prelucrării imaginilor şi realizării hărţilor de risc, modelul digital altimetric şi date despre acoperirea şi utilizarea terenului. Produsele satelitare astfel realizate (figura 6) au fost trimise spre utilizare autorităţilor române şi au fost publicate pe pagina de web a ROSA, http://www.rosa.ro.

Fig. 6 – Hartă de criză a zonelor inundate pe râul Siret (http://web.rosa.ro/Inundatii_Moldova_2005/inundatii2005.htm)

135

Inundaţiile din 2006 Inundaţiile din aprilie 2006 au afectat 172 hectare, în special în zonele: Bistreţ, Rast,

Călăraşi, Hârşova, Brăila (figura 7).

Fig. 7 – Regiunile din Sud-Estul României afectate de inundaţii în 2006

Comisia Europeană pentru Protecţie Civilă şi cea pentru Mediu au activat pe 19 aprilie Charterul Internaţional pentru Spaţiu şi Dezastre Majore, cu scopul de a ajuta autorităţile române.

Centrul pentru Situaţii de Criză al Agenţiei Spaţiale Germane – ZKI şi ROSA, cu ajutorul CRUTA şi laboratorului de GIS şi Teledetecţie al ANM, au coordonat procesarea datelor şi informaţiilor derivate din imagini satelitare. Toate aceste activităţi au fost coordonate de ROSA şi au avut loc în România.

Charter-ul a sprijinit întregul proces de achiziţie a peste 30 de imagini satelitare din zonele afectate, imaginile provenind de la SPOT, Radarsat, IRS, ERS şi DMC. Astfel au fost create peste 50 de hărţi (figura 8) şi simulări video ale ariilor afectate de inundaţii. Toate aceste produse au fost trimise la autorităţile din România (pe hârtie) şi au fost publicate pe pagina web a ROSA.

Fig. 8 – Hartă de criză evidenţiind inundaţiile din Sudul oraşului Călăraşi

136

Inundaţiile din 2008 La sfârşitul lunii iulie 2008, din cauza ploilor, inundaţii însemnate au afectat multe

zone populate din România şi Ucraina. Zonele afectate din România au fost situate în Maramureş şi Moldova, de-a lungul râurilor Suceava, Prut şi Siret (figura 9). Mai precis, 5.859 de case şi mai mult de 21.000 de oameni au fost afectaţi de inundaţii. 1.545 de case au fost luate în calcul pentru a fi reconstruite.

Aceste regiuni afectate de inundaţii au inclus elemente de infrastructură importante, cum ar fi: primării, sedii ale poliţiei, străzi, baraje şi facilităţi ale protecţiei civile. Charterul a fost activat pe 28 iulie, de către Agenţia Spaţială Română, la cererea Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă (IGSU).

Fig. 9 – Zonele (cu galben) afectate de inundaţii în iulie 2008

Pe baza informaţiilor privind zonele afectate furnizate de către IGSU şi Centrul

Operaţional pentru Situaţii de Urgenţă din Ministerul Mediului şi Dezvoltării Durabile, dar şi pe informaţiile culese din media românească, achiziţia datelor a fost programată în timp şi, în aproximativ 2 zile Charterul a pus la dispoziţia utilizatorilor români imagini de la sateliţii SPOT, RADARSAT, ENVISAT, DMC, ALOS şi LANDSAT. De asemenea, acest lucru a fost sprijinit de partenerii ROSA din Germania, Infoterra şi Agenţia Spaţială Germană (DLR), care au trimis date din zonele afectate de inundaţii de la satelitul radar TerraSAR-X.

Într-o strânsă cooperare, SERTIT (Franţa), ROSA, Administraţia Naţională de Meteorologie şi CRUTA au prelucrat datele satelitare şi au produs informaţii utile redate sub forma unor hărţi de criză (figura 10). Aceste hărţi au fost publicate pe site-urile ROSA, SERTIT şi Charter, astfel încât autorităţile publice să le poată accesa şi folosi cu uşurinţă.

137

Fig. 10 – Hartă de criză evidenţiind inundaţiile pe cursul râului Prut

Agenţia Spaţială Română împreună cu parteneri, institute şi colective de cercetare din

Administraţia Naţională de Meteorologie, Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor, Centrul Român pentru Utilizarea Teledetecţiei în Agricultură şi Universitatea Politehnică Bucureşti, derulează o serie de proiecte care pot contribui semnificativ la îmbunătăţirea managementului situaţiilor de urgenţă folosind date satelitare. SIGUR – Serviciu bazat pe Informaţii Satelitare pentru Gestionarea Situaţiilor de Urgenţă este un proiect în care se urmăreşte realizarea unui prototip de serviciu la nivel naţional, capabil să ofere produse provenite în principal din prelucrarea imaginilor satelitare, utile pentru managementul situaţiilor de urgenţă.

Serviciul va livra utilizatorilor produse cu informaţie de bază (hărţi cu acoperirea/utilizarea terenului, infrastructura, unităţi administrative) dar şi produse utilizabile în caz de urgenţă (hărţi cu delimitarea zonelor afectate, evoluţia lor spaţială şi temporală precum şi cuantificarea informaţiei privind pagubele).

Utilizarea serviciului SIGUR în cadrul celulelor de criză va creşte eficienţa intervenţiilor, va asigura o mai bună cunoaştere a dimensiunilor şi amplitudinii fenomenului în cauză, contribuind în final la reducerea pierderilor umane şi materiale.

4. Contribuţia informaţiei satelitare la prevenirea şi managementul

situaţiilor de urgenţă în Europa În ultima decadă comunitatea ştiinţifică şi tehnologică din domeniul Observării

Pământului folosind sisteme spaţiale a dezvoltat o serie de iniţiative: International Charter Space and Major Disaster, Global Monitoring for Environment and Security – GMES, Group on Earth Observation – GEO, Sistemul Sistemelor Globale de Observare a Pământului – GEOSS, grupul de lucru din cadrul iniţiativei ONU pentru crearea unui sistem de gestionare a situaţiilor de urgenţă folosind informaţii satelitare – SPIDER etc. Aceste iniţiative au ca scop reducerea pagubelor materiale şi salvarea vieţilor omeneşti prin eficientizarea gestionării

138

situaţiilor de criză datorate fenomenelor naturale (inundaţii, secete, incendii de pădure, doborâturi de vânt şi rupturi de zăpadă în păduri, alunecări de teren, eroziuni costiere etc). În prezent sunt disponibile sute de produse derivate din date satelitare, dintre care multe se adresează utilizatorilor din domeniul gestionării situaţiilor de criză. Multe din aceste produse, în special cele la scări medii şi mari, nu sunt însă deloc utilizate, sau sunt folosite ocazional de potenţialii beneficiari, din cauza insuficientei diseminări, a dificultăţilor de interpretare şi mai ales din lipsa validărilor în activitatea operaţională.

GMES este un program european care vizează capacitatea europeană de observare a Pământului, prin implementarea componentei spaţiale ca urmare a acţiunilor Comisiei Europene de a identifica şi dezvolta servicii, bazându-se pe date in-situ şi date de teledetecţie (imagini satelitare).

Grupul de Implementare a Serviciului European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă este compus din reprezentanţii serviciilor de protecţie civilă şi ai serviciilor Comisiei Europene (Mediu, Ajutor Umanitar şi Relaţii Externe).

Conform termenilor de referinţă, principalele rezultate stabilite de Grupul de Implementare sunt:

Funcţiile Serviciului European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă, şi în special componentele funcţionale cerute pentru a procesa datele şi de a furniza informaţia ceruta în caz de urgenţă;

Alte surse de date pentru Serviciul European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă, incluzând date in-situ, dar şi date relaţionate, cu referire la surse de informaţii şi date meteorologice, hidrologice şi seismice;

Integrarea Serviciul European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă în procesele operaţionale ale utilizatorilor, incluzând comunicarea, navigarea şi integrarea de date în special în sprijinul acţiunilor serviciilor de protecţie civilă.

Necesitatea activităţilor de management în situaţii de criză Plecând de la tsunami din Asia, planul de acţiune al Uniunii Europene şi rezoluţia

Parlamentului European, discuţiile au evidenţiat tot mai mult necesitatea de a reface capacitatea de răspuns în cazul situaţiilor de urgenţă în Uniunea Europeana.

Situaţiile de criză sunt clasificate în trei categorii, care corespund nivelelor de intervenţie locale, regionale şi naţionale.

Luând în calcul principiile proporţionalităţii şi ale subsidiarităţii, răspunsul în situaţii de urgenţă este proporţional cu nivelul dezastrului, indiferent de nivelul la care acesta are loc. Scopul iniţial al Serviciului pentru răspuns în situaţii de urgenţă este de a furniza servicii de cartografiere rapidă a fenomenelor şi dezastrelor înregistrate. Cartografierea rapidă trebuie să vizeze:

• apariţia unor evenimente anormale/neregulate, şi efectele critice care urmează, precum şi timpul şi locul desfăşurării;

• distribuţia în spaţiu şi timp a resurselor disponibile (echipe de salvare, forţe care ajută la restabilirea condiţiilor de bază în vederea menţinerii stării de pace) care vor fi folosite pentru a contrasta asemenea efecte, pentru a proteja vieţile oamenilor şi oferă sprijin, fără riscuri.

Făcând referire la conţinut, hărţile astfel realizate trebuie să permită: evaluări generale, identificări de reţele şi infrastructuri de bază, populaţie, etnie, mişcările şi distribuţia religiilor, având în vedere că cerinţele pentru conţinuturi informative specifice pentru situaţii şi evaluări în caz de pagubă depinzând de conjunctura geografic (în cadrul sau în afara Uniunii Europene) şi pe tipul, scara şi intensitatea critică a situaţiilor de urgenţă.

Serviciul GMES pentru răspuns în situaţii de urgenţă se va baza pe informaţia furnizată pe baza capacităţilor tehnice şi operaţionale de observare a Pământului din spaţiu şi susţinând integrarea lor cu alte surse de date şi informaţii. Datele şi informaţiile generate pe

139

baza unor astfel de servicii pot fi folosite pentru a îmbunătăţi pregătirea pentru situaţii de urgenţă, reacţia neîntârziată în prevenirea dezastrele (figura 11).

Fig. 11 – Structura managementului pentru situaţii de urgenţă (Sursa: GMES Fast Track Emergency

Response Core Service Strategic Implementation Plan Final Version, 24/04/2007)

În cadrul programului GMES (Monitorizarea Globală a Mediului şi Securităţii) proiectul SAFER (Servicii şi Aplicaţii pentru Situaţii de Urgenţă) are ca scop implementarea versiunilor preoperaţionale ale Serviciului Nucleu pentru Răspuns de Urgenţă.

Proiectul SAFER este dezvoltat în cadrul programului cadru 7 de cercetare al Uniunii Europene (FP7) de către un grup format din 54 de organizaţii, pe o perioadă de 3 ani.

SAFER va întări capacitatea europeană de a răspunde în situaţii de urgenţă: incendii, inundaţii, cutremure, erupţii vulcanice, alunecări de teren, crize umanitare.

Principalul scop este de a dezvolta şi valida serviciul european pentru răspuns în situaţii de urgenţă, având în vedere două priorităţi:

reducerea timpului de răspuns, atunci când situaţiile de urgenţă au loc prin implementarea unor proceduri eficiente de cartografiere rapidă, bazate pe date de referinţă de calitate superioară;

extinderea serviciului prin considerarea situaţiilor de dinainte, în timpul şi după producerea dezastrului şi furnizarea unor produse informaţionale cu valoare adăugată, bazate pe date satelitare, pentru toate aceste faze de management al dezastrelor.

Agenţia Spaţială Română şi Administraţia Naţională de Meteorologie participă în acest proiect la activităţile de realizare a materialelor cartografice de bază şi la realizarea produselor informaţionale în sprijinul evaluării riscului la inundaţii pentru două zone de test din România, bazinul Timiş (judeţul Timiş) şi bazinul Siret (judeţul Bacău).

Principalele activităţi şi produse ce vor fi realizate în cadrul proiectului de către participanţii români sunt:

– cartografierea inundaţiilor care au avut loc până în prezent (în cazul în care datele sunt disponibile);

– realizarea hărţilor de hazard pentru zonele de test; – realizarea hărţilor pentru evidenţierea inundaţiilor şi evaluarea pagubelor; – realizarea un sistem informaţional al inundaţiilor care să permită accesul la toate

aceste date. În realizarea materialelor cartografice de bază se vor urmări următoarele obiective: – cartografierea acoperirii şi utilizării terenului şi identificarea tipurilor de zone

vulnerabile la inundaţii;

140

– cartografierea zonelor urbane şi a distribuţiei populaţiei; – evaluarea pagubelor şi exprimarea lor în unităţi economice (euro/kmp), pe baza

materialelor menţionate mai sus şi a datelor statistice oficiale. Câteva din aceste produse sunt prezentate în figura 12.

Fig. 12 – Produse informaţionale în sprijinul evaluării riscului şi a pagubelor produse la inundaţii

5. Concluzii Datorită caracteristicilor lor de rezoluţie spaţială, spectrală şi temporală, datele

înregistrate cu ajutorul sateliţilor pot avea un aport semnificativ în ridicarea calităţii procesului de management al situaţiilor de urgenţă provocate de dezastre naturale, în toate fazele acestora, de la prevenire până la monitorizare şi evaluarea pagubelor şi înlăturarea efectelor.

Uniunea Europeană a iniţiat prin intermediul programului GMES crearea şi dezvoltarea unui Serviciu de bază pentru răspuns în situaţii de urgenţă. Începând cu ianuarie 2009, realizarea acestui serviciu până în stadiu pre-operaţional este abordată în cadrul proiectului SAFER (Services and Applications for Emergency Response). România participă la acest proiect prin Agenţia Spaţială Română şi Administraţia Naţională de Meteorologie şi întreţine un contact permanent cu organizaţiile abilitate în domeniul managementului situaţiilor de urgenţă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă fiind un utilizator direct al rezultatelor acestui proiect.

Specificaţiile pentru acest serviciu au fost incluse într-un document intitulat “GMES Fast Track Emergency Response Core Service – Stategic Implementation Plan” elaborat de către un grup de experţi selectaţi de către Comisia Europeană.

România, ca stat membru UE trebuie să asigure condiţiile necesare implementării componentelor acestui serviciu la nivel naţional. În acest scop, Agenţia Spaţială Română, împreună cu parteneri, institute şi colective de cercetare din Administraţia Naţională de Meteorologie, Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor, Centrul Român

141

pentru Utilizarea Teledetecţiei în Agricultură şi Universitatea Politehnică Bucureşti, derulează o serie de proiecte care pot contribui semnificativ la îmbunătăţirea managementului situaţiilor de urgenţă folosind date satelitare.

Bibliografie: [1.] Bernardo De Bernardinis et. al. 2007. GMES Fast Track Emergency Response Core Service –

Stategic Implementation Plan, Final Version, 24/04/2007. [2.] European Commission, Directorate General External Relations, Directorate General for

Humanitarian Aid – Echo. Preliminary User Requirements for GMES – like services. [3.] Mueller, Marc. Jaskolla, Franz. 2008. Infoterra’s Risk and Emergency Projects within GMES.

Prezentare. Eurisy Workshop on Risk Management, Sinaia, România. [4.] *** 2008. SAFER – Implementation of the Emergency Response Core Service –, Summary

description of products and services. http://www.emergencyresponse.eu [5.] *** 2008. SIGUR – Serviciu bazat pe informaţii satelitare pentru gestionarea situaţiilor de urgenta.

Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română. [6.] *** 2007. SPIM – Sistem pilot integrat de monitorizare şi determinare a efectelor inundaţiilor în

bazinul Siretului Inferior. Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română. [7.] *** 2007. LUCIUS – Construirea unei reţele naţionale pentru aplicaţii suport GMES definind un

sistem unificat de informaţii privind acoperirea/utilizarea terenurilor. Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română.

[8.] *** 2008. CGINT – Tipuri şi structuri de date spaţiale digitate. Concepte şi principii de prelucrare. Tehnici şi algoritmi de prelucrare a semnalelor utilizate în prelucrarea imaginilor digitale. Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română.

[9.] Canada Centre for Remote Sensing – Fundamentals of Remote Sensing - Remote Sensing Tutorial

142

FENOMENUL DE PRĂBUŞIRE DE LA OCNELE MARI. UN PERICOL DEPĂŞIT

Colonel drd. Adrian Andrei Mesescu,

Colonel Virgil Popa Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă

„General Magheru” al Judeţului Vâlcea

În Câmpul I s-a exploatat sare pentru prima dată, între anii 1960–1972. Din 1972, exploatarea în Câmpul I a încetat, dar în mod indirect s-a exploatat sare prin procesul de dizolvare.

Câmpul I are 10 sonde, din care 6 sunt unite între ele şi formează un gol comun aflat în legătură hidraulică cu 3 sonde din Câmpul II.

Volumul total de saramură existent în golurile de dizolvare interconectate hidraulic ale celor 10 sonde ale Câmpului I şi a celor 3 sonde din Câmpul II este de circa 2.400.000 mc (în Câmpul I cca 1 milion mc).

Ca urmare a exploatării din ultimii 50 ani, metoda folosită fiind cea de exploatare prin dizolvare cinetică cu ajutorul sondelor săpate de la suprafaţa solului, în Câmpul I de Sonde, la o adâncime de peste 110 metri, s-a creat o cavernă comună cu un volum de aproximativ 1 milion mc saramură cu presiune la tavan de aproximativ 8 bari, situaţie care a impus riscul prăbuşirii accidentale şi posibila inundare a zonei aflate la baza versantului Urzicaru, corespunzătoare nivelului de retenţie a saramurii şi a proceselor petroliere.

În aceste condiţii, pentru limitarea efectelor prăbuşirii, precum şi pentru protejarea vieţilor şi a proprietăţilor, s-au stabilit soluţii tehnice care să permită o prăbuşire controlată într-un orizont de timp determinat.

În 2002 a luat fiinţă Societatea Comercială de Conservare şi Închidere a Minelor – Conversmin S.A. care are ca obiect principal de activitate închiderea şi ecologizarea minelor, precum şi conservarea lor din momentul sistării activităţii acestora până la contractarea lucrărilor de închidere.

Pentru evitarea declanşării unor fenomene similare celor petrecute în Câmpul II, cu efecte dezastruoase asupra populaţiei şi mediului, s-a întocmit un program de măsuri care să fie aplicat în regim de urgenţă, cu implicarea tuturor factorilor responsabili, iar pentru a tempera fenomenele declanşate, se are în vedere pregătirea unei eventuale strămutări a populaţiei care poate fi afectate, precum şi măsuri de limitare a efectelor.

În acest sens, s-a executat o serie de acţiuni: Monitorizarea permanentă prin măsurători cavernometrice, topometrice şi de

nivelment, care s-a concretizat prin rapoarte realizate prin interpretarea şi corelarea datelor. În funcţie de concluziile acestor rapoarte şi de observaţiile zilnice s-a stabilit CODUL CONVENŢIONAL DE EVOLUŢIE, pe culori, care s-a comunicat tuturor autorităţilor implicate în această acţiune.

Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al judeţului Vâlcea, în funcţie de amplitudinea evenimentelor, a acţionat conform planului de măsuri elaborat pentru fiecare cod în parte.

Activităţi pentru încetinirea fenomenelor în curs de desfăşurare, respectiv realizarea unui sistem de pompare, pentru creşterea presiunii hidrostatice cu 2–3 bari la nivelul tavanului cavernei din Câmpul I;

Realizarea unor lucrări necesare minimizării impactului scurgerilor de saramură asupra gospodăriilor, asupra drumului judeţean şi asupra conductelor (apeduct şi saleduct);

143

Realizarea sistemului de protecţie a zonei de influenţă a Câmpului I prin colectarea, direcţionarea, retenţia şi, ulterior, transferul scurgerilor de saramură debuşată în timpul lucrărilor de detensionare, alcătuit din: barajul de retenţie de pe Pârâul Sărat cu o capacitate de 500.000 mc; amenajarea căilor preferenţiale, existente, de curgere a saramurii debuşate pe versantul dintre Câmpul I şi Câmpul II şi în continuare până în albia Pârâului Sărat; regularizarea pârâului Sărat pe porţiunile de legătură între componentele sistemului de protecţie şi decantor;

Dialog cu comunitatea în vederea strămutării sau despăgubirii cetăţenilor afectaţi de lucrările de detensionare a Câmpului I de Sonde, scopul acestei acţiuni fiind de a strămuta numai proprietarii afectaţi direct, dar şi de a nu păstra în zonă proprietari stresaţi de pericolul probabil al viiturilor de saramură;

Proiectarea şi construcţia locuinţelor pentru strămutarea gospodăriilor afectate de lucrările de lichidare a riscului în Câmpul I, în locuinţe pe loturi la Căzăneşti;

Lucrări pentru înlăturarea efectelor produse de închiderea Câmpurilor de sonde; Lucrări de lichidare a sondelor cu risc de prăbuşire din Câmpul I.

La 15 iulie 2009 a început acţiunea propriu-zisă de detensionare a situaţiei existente în Câmpul I de Sonde de la Ocnele Mari, prin oprirea pompării saramurii concentrate în caverna din Câmpul I. Această fază a durat 10 zile şi a condus la reducerea sarcinii piezometrice cu 6–8 metri, cu o rată de maxim 1m/zi.

Începând cu 04.08.2009 a fost modificat codul de evoluţie a fenomenelor din Câmpul I de Sonde de la Ocnele Mari, de la VERDE la GALBEN, întrucât în data de 03.08.2009, ora 13:00 a fost observată prima fisură la suprafaţa solului, care indica o viitoare scufundare a terenului.

Codul GALBEN, conform specialiştilor din cadrul Asistenţei Tehnice Ocnele Mari, presupunea apariţia unor procese anormale care însă nu indica intrarea în faza de colaps a cavernei.

În acest sens, s-a acţionat în vederea punerii în aplicare a „Planului de măsuri ce revin instituţiilor publice, autorităţilor locale şi agenţilor economici în gestionarea stărilor potenţial generatoare de situaţii de urgenţă în localitatea Ocnele Mari – Câmpul I de Sonde”, aprobat prin Hotărârea nr. 16 din 24.09.2007 a C.J.S.U.

În data de 8 august, ora 06:50 a fost modificat codul de evoluţie, de la GALBEN la ROŞU, ca urmare a intrării într-o fază periculoasă a proceselor de prăbuşire din Câmpul I de Sonde. Tavanul cavernei a început să se scufunde pe o suprafaţă de aproximativ 800 mp.

Ca urmare, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al judeţului Vâlcea a întreprins următoarele măsuri:

punerea în aplicare a „Planului Operativ de intervenţie pentru evacuarea populaţiei, bunurilor materiale si animalelor in cazul prăbuşirii tavanului cavernei Câmpului I de Sonde din oraşul Ocnele Mari” şi a „Planului de

144

evacuare a populaţiei, bunurilor materiale şi animalelor în cazul prăbuşirii tavanului cavernei Câmpului I de Sonde Ocnele Mari”;

instituirea punctului de comandă mobil la faţa locului;

pentru monitorizarea în permanenţă a procesului de prăbuşire controlată din Câmpul I, s-au constituit echipaje formate din ofiţeri şi subofiţeri pentru evacuare/intervenţie, cu prezenţă 24 ore la faţa locului;

menţinerea forţelor şi mijloacelor proprii şi cu care se cooperează în dispozitiv – permanent la locul evenimentului;

efectuarea periodică (din 3 în 3 ore) de recunoaşteri în teren, cu privire la evoluţia fenomenului şi posibilităţile de acţiune;

identificarea, întocmirea unei situaţii cu persoanele suferind de boli cronice, din familiile posibil a fi afectate şi înaintarea acesteia echipajului SMURD, pentru intervenţie optimă în caz de urgenţă;

asigurarea asistenţei medicale de urgenţă cu un echipaj SMURD; deoarece drumul care face legătura între satul Cosota şi restul localităţii a fost inundat, s-a impus dislocarea unei bărci pneumatice pentru facilitarea tranzitului cetăţenilor din cătunul Cosota (la solicitare) până la construirea punţii pietonale şi pentru prelevarea de probe de saramură din bazinul de retenţie;

145

asigurarea permanentă a fluxului informaţional cu toate componentele implicate în gestionarea situaţiei;

menţinerea pregătită a unei autospeciale de la Detaşamentul de Pompieri Râmnicu-Vâlcea pentru alimentarea cu apă potabilă sau de uz menajer, în măsură să acţioneze la solicitarea C.L.S.U. Ocnele Mari;

asigurarea consumului de apă potabilă permanent, prin efectuarea unor transporturi de apă pentru locuitorii din satele Cosota şi Coceneşti;

participarea reprezentanţilor Inspectoratului pentru Situaţii de Urgenţă la şedinţele de lucru cu membrii Grupului de Suport Tehnic, ai instituţiilor şi agenţilor economici implicaţi în gestionarea programului de detensionare şi prăbuşire controlată a cavernei din Câmpul I de sonde Ocnele Mari;

participarea la şedinţele Comitetului Judeţean pentru Situaţii de Urgenţă, în urma cărora au fost adoptate şase hotărâri, cu privire la: executarea în regim de urgenţă a unor lucrări tehnice impuse de evoluţia fenomenului, a unor lucrări de necesitate pentru populaţia din zona aflată sub incidenţa Câmpului I de Sonde, precum şi măsuri de atenţionare a populaţiei care ar putea fi afectată.

Pericolul pentru locuitorii din zonă este acela ca saramura evacuată din subteran să se reverse în gospodăriile din apropierea salinei.

Din cantitatea totală de saramură, o parte a fost deversată în craterul din Câmpul II, o altă parte în bazinul de retenţie construit pe Pârâul Sărat, iar cealaltă parte a fost preluată şi utilizată în fluxul tehnologic de către Uzinele Sodice Govora şi S.C. Oltchim S.A.

În zona de risc locuiesc 19 familii care, în funcţie de evoluţia fenomenului, vor fi sau nu evacuate.

Până în prezent au fost evacuate patru familii – trei în tabăra de la Ocniţa, iar cealaltă

într-un apartament pus la dispoziţie de administraţia locală. De asemenea, la solicitare, au fost evacuate bunurile materiale a cinci familii.

146

Deoarece drumul care face legătura între satul Cosota şi restul localităţii a fost inundat,

s-a construit, în regim de urgenţă, un drum de acces provizoriu către gospodăriile din sat. Pentru asigurarea în permanenţă a apei potabile s-au efectuat lucrări la vechea fântână

din zona Buridava, şi s-a realizat o rezervă de apă potabilă într-un rezervor de 1 mc, adusă cu o autospecială de către I.S.U. Vâlcea, pentru localnici şi pentru populaţia din alte sate.

În conformitate cu Hotărârea C.J.S.U. nr. 20 din 17.09.2009, în contextul depăşirii pragului critic privind evoluţia fenomenului din Câmpul I, conform specialiştilor, începând cu data de 18.09.2009, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă General Magheru al judeţului Vâlcea îşi retrage forţele şi mijloacele în unitate, urmând să efectueze zilnic monitorizarea zonei, prin deplasarea în teren a unei echipe formată dintr-un ofiţer şi doi subofiţeri pentru inspecţie vizuală, culegere de date, informaţii şi analiză.

Datorită importanţei acestui fenomen, impactului economic şi social la Ocnele Mari au fost prezenţi: prim-ministrul Emil Boc, Mircea Geoană, ministrul-secretar de stat Mihai Viorel Fifor, directorul în cadrul Direcţiei Resurse Minerale Utile din Ministerul Economiei, Puiu Horea din partea Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă, inspectorul general gl. lt. Vladimir Secară, prim-adjunctul inspectorului general gl. mr. Viorel Liviu Nemeş, col. Constantin Ene şi col. Mateescu Dragoş.

Pentru evaluarea pagubelor produse de evoluţia procesului de prăbuşire din Câmpul I de Sonde, la Ocnele Mari a fost prezent Corpul de control al primului-ministru. De asemenea, datorită nemulţumirilor exprimate de cetăţenii afectaţi direct, o comisie de la Agenţia Naţională a Evaluatorilor din România şi o comisie formată din reprezentanţi ai Instituţiei Prefectului Judeţului Vâlcea, Primăriei localităţii şi ai S.C. Conversmin S.A. au reevaluat terenurile şi gospodăriile aflate în cuveta barajului de pe Pârâul Sărat şi au renegociat cu aceştia.

147

A fost solicitată suma de 12 milioane lei, din care 8 milioane pentru finalizarea celor 20 de case de la Căzăneşti, iar restul de 4 milioane pentru despăgubirea terenurilor afectate şi ecologizarea zonei. În regim de urgenţă a fost alocată suma de 1,5 milioane de lei, iar după rectificarea bugetului de stat s-a alocat diferenţa.

Procesul de prăbuşire controlată din Câmpul I de Sonde a evoluat şi evoluează în conformitate cu „Programul de operare privind detensionarea situaţiei existente în Câmpul I de Sonde de la Ocnele Mari”.

Toate activităţile desfăşurate au vizat menţinerea nivelului saramurii în lacul de pe

Pârâul Sărat la o cotă cât mai redusă, în vederea afectării unui număr cât mai mic de locuinţe. Fenomenele înregistrate la Ocnele Mari sunt unice în lume. Specialiştii susţin că este

şi singurul caz în care sarea s-a exploatat în soluţie sub o zonă populată.

148

DE LA HAZARDURI NATURALE LA DEZASTRE NATURALE

Slt. Florinela Luca, Direcţia Protecţie Civilă,

Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Abstract: The paper proposes various ways for classifying hazards, from various view points. On the other hand, it defines disasters and analyzes their causes and consequences, pointing out that prevention of disaster consequences is a global challenge requiring international cooperation in the field.

Omul trăieşte permanent într-un mediu în care este expus unei mari diversităţi de

situaţii mai mult sau mai puţin periculoase, generate de numeroşi factori. Manifestările extreme ale fenomenelor naturale – cum sunt cutremurele puternice,

furtunile, inundaţiile, la care se adaugă accidentele tehnologice şi situaţiile conflictuale, pot să aibă influenţă directă asupra vieţii fiecărei persoane şi asupra societăţii în ansamblu. Numai cunoaşterea precisă a acestor fenomene, numite hazarduri, permite luarea celor mai adecvate măsuri atât pentru atenuarea efectelor, cât şi pentru reconstrucţia regiunilor afectate.

În ultimele trei decenii, diferite calamităţi naturale au generat peste trei milioane de victime, au adus boli, sărăcie şi multe suferinţe pentru un miliard de oameni şi au produs pagube materiale de sute de miliarde de dolari. Având în vedere aceste aspecte, Organizaţia Naţiunilor Unite, prin Rezoluţia nr. 236 din 1989, a hotărât să organizeze un amplu program de cercetare intitulat Deceniul Internaţional pentru reducerea efectelor dezastrelor naturale – IDNDR. Acest program are ca scop o colaborare internaţională efectivă pentru reducerea pierderilor de vieţi omeneşti, a pierderilor de bunuri materiale şi a dereglărilor sociale şi economice cauzate de dezastrele naturale, în special în ţările în curs de dezvoltare.

În cadrul IDNDR sunt abordate dezastrele naturale cum ar fi cutremurele, inundaţiile, alunecările, seceta, erupţiile vulcanice, ciclonii, tornadele etc.

Societatea şi mediul sunt afectate şi de unele dezastre produse de om, ca de exemplu, accidentele tehnologice (explozii, emanaţii de gaze toxice, accidente legate de transporturi şi agricultură etc.), care necesită măsuri speciale de prevenire. Reducerea efectelor acestor dezastre implică studierea interdisciplinară a hazardurilor, a vulnerabilităţii, a riscului şi, în mod deosebit, informarea şi educarea populaţiei.

Hazardurile naturale reprezintă o formă de interacţiune dintre om şi mediul înconjurător, în cadrul căreia sunt depăşite anumite praguri de adaptare a societăţii.

Pornind de la noţiunea de hazard ca probabilitate de apariţie a unui fenomen, sunt necesare studii asupra valorilor extreme, în vederea calculării probabilităţii apariţiei acestora. În acest context, fenomenele extreme fac parte din procesul natural de evoluţie, semnificând trecerea peste anumite praguri sau intervale critice, în care are loc trecerea sistemului de la o stare la alta, respectiv de la starea de echilibru la cea de dezechilibru.

Unii autori consideră hazardul ca fiind probabilitatea cu care orice fenomen poate produce diferite tipuri de pagube (materiale sau umane) într-un spaţiu bine definit, într-o perioadă de timp, ambele considerate ca fiind reprezentative.

Clasificarea hazardurilor se poate face după mai multe criterii; cu cât sunt luate în considerare mai multe criterii, cu atât este mai dificil de făcut o clasificare; cele mai utilizate criterii sunt:

– după caracteristici şi impact (Frampton şi colab., 1996); caracteristicile şi impactul unor fenomene considerate hazardurilor naturale sunt notate gradat (după autorii citaţi,

149

indicele 1 reprezintă valoarea maximă, iar 5, valoarea minimă; după alţi autori, valorile sunt inversate). Rangul fiecărui hazard rezultă din media tuturor variabilelor luate în calcul, şi anume: intensitate, durată, extinderea arealului, pierderi de vieţi omeneşti, efecte sociale, impact pe termen lung, viteza de declanşare, manifestarea de hazarduri asociate;

– după originea hazardului: această clasificare ţine cont de evenimentul natural care stă la baza hazardului şi care este în esenţă relativ similară cu clasificarea de mai sus. Astfel, se deosebesc: hazarduri naturale determinate de fenomene naturale extreme împărţite la rândul lor în mai multe categorii (meteorologice, hidrologice, geofizice, geomorfologice); hazarduri naturale determinate de fenomene naturale obişnuite (meteorologice, geofizice, alte tipuri); hazarduri naturale determinate de agenţi biologici (epidemii, invazii de dăunători etc.);

– hazardurile naturale pot fi clasificate după fenomenul natural caracterizat drept fenomen extrem: hazarduri geofizice (meteorologice, climatice, geomorfologice, geologice, hidrologice, complexe); hazarduri biologice (florale, faunistice). După mediul în care se produc, se deosebesc: marine, costiere şi insulare, continentale, complexe (care se desfăşoară în cel puţin două medii). (Burton, Kates şi White, 1978);

– după mărimea suprafeţei afectate se deosebesc: hazarduri naturale globale, hazarduri naturale regionale şi hazarduri naturale locale;

– după posibilitatea, viteza, precizia prognozei în timp util se pot deosebi: hazarduri naturale care pot fi prognozate (cu precizie mare, cu precizie medie, cu precizie mică) şi hazarduri naturale care nu pot fi prognozate sau sunt prognozate cu puţin timp înainte de declanşare;

– după frecvenţa într-un areal dat se deosebesc următoarele categorii: foarte frecvente, frecvente, relativ frecvente, frecvenţă medie, rare şi foarte rare.

Dezastrul (din engleză) natural, sinonim cu catastrofă (lb. franceză) este definit în

dicţionarul IDNDR (1992) ca o gravă întrerupere a funcţionării unei societăţi, care cauzează pierderi umane, materiale şi de mediu, pe care societatea afectată nu le poate depăşi cu resursele proprii. Dezastrele sunt adesea clasificate în funcţie de modul de apariţie (brusc sau progresiv) sau de origine (naturală sau antropică).

Cele două definiţii sunt în esenţă sinonime, atât catastrofa, cât şi dezastrul fiind clasificate după pierderile umane, materiale şi de mediu pe care le produc, într-o anumită arie.

Una dintre problemele care stau în atenţia specialiştilor este stabilirea limitelor de la care un hazard devine un dezastru. Criteriile sunt în funcţie de scara la care se analizează fenomenele. De exemplu, un fenomen extrem este un dezastru pentru un anumit grup de indivizi, în timp ce pentru alţii el este înregistrat ca un fenomen ce poate fi depăşit prin resurse proprii. Situaţia este similară la nivelul statelor. Posibilitatea de a diminua efectele negative ale fenomenelor extreme face ca dezastrul să aibă valori mai reduse în statele puternic dezvoltate, decât în statele slab dezvoltate.

Diminuarea efectelor hazardurilor naturale ţine de capacitatea economică a societăţii, dar şi de gradul de educare şi instruire în această direcţie. Cercetarea globală a riscului este orientată spre sistematizarea şi tipizarea fenomenelor de risc; cunoaşterea factorilor de risc; găsirea unui sistem unic al măsurării; stabilirea unor criterii şi parametri de apreciere; alegerea nivelului admisibil al riscului; elaborarea hărţii riscului (metode şi mijloace de cartografiere), înglobarea şi studierea hazardurilor naturale în planningul teritorial etc.

Hazardurile naturale şi antropogene generează, în fiecare an, numeroase pierderi de vieţi omeneşti şi pagube materiale uriaşe, care afectează direct procesul de dezvoltare economică şi socială.

Uraganele violente, cutremurele puternice distrug numeroase localităţi, devastează terenuri agricole, avariază şosele şi căi ferate. Pe lângă aceste efecte negative, hazardurile naturale au uneori şi urmări benefice. Spre exemplu, incendierea savanelor ajută la creşterea mai viguroasă a ierburilor în anul următor, iar cenuşile vulcanice şi mâlurile fertile, transportate de viituri, îmbogăţesc solul şi ajută la obţinerea unor recolte bogate.

150

Amploarea şi frecvenţa hazardurilor prezintă o evidentă tendinţă de creştere în legătură cu creşterea rapidă a populaţiei globului, care se extinde tot mai mult în regiunile nefavorabile, expuse producerii unor fenomene extreme, şi cu dezechilibrele din ce în ce mai accentuate ale mediului. În ultimele decenii, omul a influenţat din ce în ce mai mult mediul Terrei, determinând apariţia unor hazarduri care, prin amploarea lor, au devenit fenomene globale. În această categorie se încadrează fenomenul de încălzire datorat efectului de seră, ridicarea nivelului Oceanului Planetar şi reducerea stratului de ozon.

În acelaşi timp, hazardurile cunoscute încă din vechime şi-au modificat tiparele, s-au extins şi au devenit mai frecvente, fiind din ce în ce mai dificilă prognozarea lor.

Întotdeauna hazardul reprezintă o ameninţare, iar nu evenimentul în sine. În orice

ipostază, hazardul conţine un anumit grad de periculozitate, implicând, de cele mai multe ori, evenimente extreme. El mai poate include însă şi condiţii latente, care pot reprezenta pericole viitoare. Hazardul natural se poate manifesta sub forma unor evenimente singulare, combinate sau întrepătrunse secvenţial în cauze şi efecte.

Orice hazard poate fi caracterizat printr-o anumită localizare geografică, intensitate sau magnitudine, frecvenţă şi probabilitate de manifestare. El are un trend dinamic (este legat de o magnitudine particulară şi o perioadă de revenire specifică), aşa încât se cuantifică prin relaţia magnitudine-frecvenţă, pe baza arhivelor istorice sau a modelărilor probabilistice. Orice sistem teritorial se defineşte printr-o amprentă a hazardului conţinut.

În schimb, dezastrul redă situaţia în care evenimentul de risc s-a produs şi efectele sale depăşesc capacitatea de adaptare imediată din partea comunităţii umane (Fritz, 1961, Barkun, 1974).

Dezastrul este expresia gradului de vulnerabilitate a comunităţii afectate de un hazard natural şi capacitatea insuficientă a măsurilor de adaptare la risc (Westgate si O’Keefe, 1976, IDNDR, 1992, Alexander, 1993, Tobin şi Montz, 1997).

Colaborarea internaţională pentru prevenirea şi combaterea efectelor dezastrelor Cu aproape trei decenii în urmă, Conferinţa mondială asupra mediului de la Stockholm

(1972) a pus în evidenţă necesitatea corelării mai strânse a dezvoltării economice cu protecţia mediului înconjurător şi, în acest context, Adunarea Generală a Naţiunilor Unite a adoptat în 1982, Carta Mondială a Naturii.

În 1987, Comisia Internaţională a Mediului şi Dezvoltării a propus, într-un document numit Raportul Brundtland, conceptul de dezvoltare durabilă, prin care aceasta este definită ca „dezvoltarea care satisface cerinţele prezentului fără a compromite posibilităţile generaţiilor viitoare de a răspunde propriilor nevoi”. Conceptul se bazează pe principiul moral al echităţii dintre generaţii, incluzând criterii precise de protejare a ecosistemelor, a solului, apei şi aerului şi de conservare a diversităţii biologice.

Conferinţa Naţiunilor Unite pentru Mediu şi Dezvoltare din iulie 1992 de la Rio de Janeiro a abordat problemele dezvoltării economice în armonie cu modificările mediului, ţinând cont de necesităţile diferenţiate ale ţărilor dezvoltate şi ale celor în curs de dezvoltare. În cadrul conferinţei au fost adoptate cinci convenţii importante, între care se detaşează Agenda 21, care este un program orientativ de acţiune referitor la dezvoltare şi mediu. În cadrul politicilor de dezvoltare durabilă sunt urmărite şi aspecte legate de îmbunătăţirea legislaţiei şi mecanismelor de control ale dezvoltării în raport cu mediul, care să prevină sau să atenueze efectele hazardurilor naturale.

Având în vedere implicaţiile economice şi sociale majore ale hazardurilor naturale, Naţiunile Unite au stabilit desfăşurarea unui program internaţional interdisciplinar, numit Decada Internaţională pentru Reducerea Efectelor Dezastrelor Naturale (The International

151

Decade for Natural Disaster Reduction – IDNDR), cu începere de la 1 ianuarie 1990. Acest program are următoarele obiective importante:

– îmbunătăţirea capacităţii fiecărei ţări de a reduce efectele dezastrelor naturale în funcţie de specificul naţional al dezvoltării economice şi de tradiţiile culturale specifice;

– stabilirea unor strategii de atenuare a efectelor dezastrelor naturale, prin realizarea unor planuri naţionale şi locale de atenuare a efectelor dezastrelor naturale;

– accesul la sisteme de alertă globale, regionale şi naţionale; – luarea unor măsuri de evaluare, predicţie, prevenire şi atenuare a efectelor

dezastrelor naturale, prin măsuri de asistenţă tehnică, transfer de tehnologii şi de educare a populaţiei.

Unul dintre obiectivele IDNDR constă în transferul atenţiei comunităţii internaţionale de la activităţile imediate, efectuate cu mult profesionalism şi bine cunoscute, spre cele de prevenire şi la studiile prealabile. Acest transfer implică necesitatea de a convinge factorii de decizie în domeniu şi instituţiile asupra rentabilităţii planificării prealabile pentru asigurarea reducerii pierderilor.

Reducerea efectelor dezastrelor naturale se bazează şi pe acordarea ajutoarelor internaţionale de către ţările cu experienţă în domeniu şi cu posibilităţi materiale de intervenţie rapidă.

Prin colaborarea internaţională se intenţionează reducerea efectelor negative ale dezastrelor naturale şi micşorarea riscurilor pentru societate, prin aplicarea tuturor cunoştinţelor şi realizărilor tehnice.

Credem că nu greşim afirmând că este timpul să învăţăm să convieţuim cu dezastrele, să ştim cum să ne apărăm de efectele lor.

Bibliografie: [1.] Bălteanu, D., (2003), Geografia hazardurilor naturale şi antropice, Editura Ars Docendi. [2.] Grecu, F., (2005), Hazarduri şi riscuri naturale, Editura Universitară, Bucureşti. [3.] www.unisdr.org/europe

152

O ALTFEL DE ABORDARE: DEZASTRELE NATURALE NU EXISTĂ,

DECI NICI HAZARDURILE NATURALE NU EXISTĂ

Cpt. drd. ing. Nicolae Merlă Direcţia Protecţie Civilă,

Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Motto:

„Dezastrele se produc atunci când hazardurile se intersectează cu vulnerabilitatea."

Abstract: This article focuses on human actions, behaviour, decisions, and values leading to

vulnerabilities which cause disasters, with the potential implication that disasters are never “natural”. This idea is now embedded in the disaster literature and is actually a newer approach taken over by organizations like United Nations – International Strategy for Disaster Reduction and other key actors involved in disaster risk reduction concept.

Glosarul internaţional al termenilor de bază, specific managementului dezastrelor, editat de Departamentul Afacerilor Umanitare (DHA) – Geneva 1992, 1993, 1996, sub egida O.N.U. şi adoptat în legislaţia ţărilor membre U.E., defineşte dezastrele naturale ca fiind fenomene naturale distructive, generatoare de pagube materiale şi pierderi de vieţi omeneşti (ploi abundente, viituri, inundaţii, depuneri masive de zăpadă şi gheaţă, alunecări de teren, cutremure de pământ etc.).

Hazardul natural reprezintă posibilitatea de apariţie într-o zonă şi pe o perioadă determinată a unui fenomen ce poate genera distrugeri. Măsura hazardului este probabilitatea de depăşire a mărimii caracteristice a respectivului fenomen natural într-un areal şi într-un interval de timp dat.

Elementele expuse hazardului natural reprezintă totalitatea persoanelor şi bunurilor materiale ce pot fi afectate de producerea fenomenului natural.

Vulnerabilitatea reprezintă gradul de pierderi (de la 0% la 100%) rezultat dintr-un fenomen susceptibil de a produce pierderi umane şi materiale.

Riscul este estimarea matematică a probabilităţii producerii de pierderi umane şi pagube materiale pe o perioadă de referinţă (viitoare) şi într-o zonă dată, pentru un anumit tip de dezastru. Riscul este definit ca produsul între probabilitatea de producere a fenomenului generator de pierderi umane şi pagubele materiale şi valoarea acestora.

153

Există dezastre naturale? Termenul de dezastru natural este adesea utilizat atunci când se face referire la un

dezastru care a fost provocat de o modificare a mediului ambiant. Aceste conotaţii au condus la ideea că acest tip de dezastru este datorat naturii, deci este un dezastru natural. Pentru mulţi dintre credincioşi, inclusiv pentru cei din Vest, zeităţile declanşează „dezastre naturale” pentru a pedepsi umanitatea sau pentru a-şi demonstra puterea.

Pe data de 1 noiembrie 1755, capitala Portugaliei, Lisabona, a fost devastată de un cutremur, urmat de un tsunami. Jean-Jacques Rousseau, filozof francez de origine geneveză, scriitor şi compozitor, unul dintre cei mai iluştri gânditori ai Iluminismului, a fost una dintre primele persoane care s-au întrebat dacă dezastrele sunt naturale sau sunt provocate de divinităţi. Într-o scrisoare adresată lui Voltaire (pe numele său adevărat François-Marie Arouet), scriitor şi filozof al Iluminismului francez, Rousseau (1756) scria că nu natura a construit casele care s-au prăbuşit şi a sugerat că densitatea mare a populaţiei din Lisabona a avut o contribuţie majoră la dimensiunile dezastrului. El a precizat, totodată, că au existat victime datorate comportamentului inadecvat al oamenilor după producerea primei replici a cutremurului şi că un cutremur care s-ar produce într-o zonă sălbatică nu ar fi aşa de important pentru societate.

Aproape două secole mai târziu, Gilbert White (1942–1945) analiza dezastrele produse de inundaţii din perspectiva comportamentului oamenilor şi nu din perspectiva naturii. El a propus o serie de „ajustări” ale comportamentului oamenilor pentru reducerea pagubelor datorate inundaţiilor, depăşind nivelul abordării guvernamentale care avea la bază controlul apelor. Într-o lucrare intitulată Taking the ‘naturalness’ out of natural disasters, artista de origine americană Georgia Totto O'Keeffe (1887–1986) s-a concentrat mai mult pe comportamentul oamenilor în cazul producerii dezastrelor, identificând cauza creşterii numărului dezastrelor ca fiind datorată „creşterii vulnerabilităţii populaţiei în faţa evenimentelor fizice extreme” şi nu modificărilor din natură.

În anul 2005, Neil Smith, distins profesor de antropologie şi geografie, făcea următoarele precizări: „Este acceptată în mare parte în rândul geografilor ideea că nu există nimic mai deosebit decât un dezastru natural. În fiecare fază sau aspect al unui dezastru – cauzele, vulnerabilitatea, pregătirea, rezultatele, răspunsul şi reconstrucţia – contururile unui dezastru şi diferenţa dintre cine trăieşte şi cine moare reprezintă mai mult sau mai puţin un calcul social.”

În anul 2001, Turcios afirma că: „Dezastrele naturale nu există; ele sunt construite în mod social”. Strategia Internaţională de Reducere a Dezastrelor a Organizaţiei Naţiunilor Unite, în terminologia privind reducerea riscului dezastrelor, publicată în anul 2009 nu include termenul de „dezastru natural”. Argumentul este acela că dezastrele naturale nu există deoarece toate dezastrele presupun implicarea factorului uman. Natura produce efecte uneori prin intermediul unui eveniment care afectează mediul înconjurător, precum o inundaţie sau o erupţie vulcanică, dar deciziile oamenilor i-au pus pe aceştia şi bunurile lor în pericol atunci când nu s-au luat măsuri adecvate pentru respectarea mediului înconjurător. Concluzia care se desprinde este aceea că acţiunile oamenilor sunt cauzele producerii dezastrelor şi nu fenomenul natural în sine.

154

Căderile de obiecte din spaţiu – o excepţie de la această ipoteză?

Ar trebui considerată umanitatea vinovată dacă un obiect astronomic precum o cometă sau un asteroid ar lovi Pământul?

În situaţia în care răspunsul este negativ, se înţelege că orice locaţie din Univers este vulnerabilă la astfel de obiecte şi că umanitatea nu a avut un cuvânt important de spus în evoluţia Pământului. Perspectiva afirmativă se luptă cu ideea că umanitatea are abilitatea de a monitoriza potenţialele ameninţări, pentru a avea suficient timp de a avertiza asupra producerii unei eventuale calamităţi, în cazul de faţă prin devierea traiectoriei obiectului sau prin distrugerea acestuia.

Monitorizarea spaţiului cu scopul de a avea răgazul necesar luării unor decizii pentru evitarea unor dezastre este o activitate foarte costisitoare din punct de vedere financiar. Perspectiva afirmativă se luptă cu faptul că umanitatea nu doreşte să cheltuiască resursele necesare acestei activităţi. Naţiunile mai bogate au resursele să facă acest lucru dar, cu toate acestea, aleg să nu o facă. De exemplu, SUA a cheltuit peste 1.000 de miliarde de dolari americani cu acţiunile militare din Irak, în perioada 2003–2007. Fără să judecăm dacă această cheltuială este justificată sau nu, trebuie să precizăm că un lucru e sigur – resurse financiare există, doar că destinaţia acestora este aleasă în funcţie de alte priorităţi.

Rămâne de discutat dacă natura sau umanitatea pot fi învinovăţite în cazul în care astfel de corpuri cereşti, care se îndreaptă spre Pământ, sunt identificate prea târziu pentru a lua vreo măsură de protecţie.

În concluzie, alegerea de a face sau nu un efort ne aparţine (cel puţin celor care deţin resursele necesare). În acest moment, putem afirma că aproape că nici nu încercăm să o facem. Nu putem afirma cu tărie dacă ameninţările din spaţiul cosmic sunt sau nu o excepţie de la ideea că „dezastrele naturale nu există”.

Există hazarduri naturale? Hazardul natural reprezintă un proces sau un fenomen natural, care poate cauza

pierderi de vieţi omeneşti, răniri sau alte probleme de sănătate, pagube materiale, distrugerea serviciilor şi a condiţiilor normale de trai, întreruperi în activitatea socială şi economică şi daune ale mediului (UNISDR Terminology on Disaster Risk Reduction, 2009.

Hazardurile naturale reprezintă o subcategorie a hazardurilor. Termenul este utilizat pentru a descrie evenimentele neprevăzute actuale, precum şi condiţiile de hazard latente care pot da naştere la viitoare evenimente. Hazardurile naturale pot fi caracterizate prin magnitudine sau intensitate, viteza de propagare, durată şi aria de extindere. De exemplu, cutremurele au o durată scurtă şi de obicei afectează o regiune relativ mică, în timp ce secetele se instalează lent şi adesea afectează regiuni întinse. În unele cazuri, hazardurile pot fi cuplate, cum este cazul inundaţiilor cauzate de uragan sau tsunami-ul creat de un cutremur.

Natura produce fenomene precum: cutremurele, inundaţiile, furtunile şi căderile de obiecte din spaţiu. Aceste fenomene pot fi defavorabile şi neprevăzute pentru umanitate. Totuşi, acestea sunt considerate astfel, datorită deciziilor luate de oameni. Dacă, de exemplu, ploaia pătrunde pe fereastră şi îmi distruge covorul pentru că eu nu am închis fereastra,

155

hazardul este ploaia sau neluarea în considerare a acestui aspect? Dacă se aprobă dezvoltarea unui proiect imobiliar într-o zonă seismică cunoscută, fără să se ia în considerare măsurile de rezistenţă la cutremur a clădirilor, hazardul este considerat cutremurul sau decizia de a construi astfel în acel loc?

Orice fenomen natural poate fi denumit „hazard natural”. Căderea de pe o stâncă denotă gravitatea hazardului. În loc să sugerăm că diminuăm gravitatea, noi construim gărduleţe de protecţie pe acea stâncă, amplasăm semne de atenţionare şi descriem pericolul potenţial pentru copii. De aceea diminuăm hazardul reprezentat de omul aflat pe stâncă în loc să dăm vina pe natură pentru gravitatea întâmplării.

Ar trebui să se aplice aceleaşi principii şi pentru ploile abundente şi cutremure?

Extincţiile în masă de pe planeta noastră s-au produs cel mai probabil ca urmare a unor căderi de obiecte cosmice sau ca urmare a unor inundaţii masive. În concluzie, putem să ne imaginăm cum ar fi să încercăm să facem faţă unui potop fără ca porţiuni uriaşe din suprafaţa Pământului să nu devină nelocuibile şi o mare parte a populaţiei să nu moară.

Pandemia poate fi un hazard natural sau rezultatul unei slabe guvernări, sărăciei, malnutriţiei şi existenţei condiţiilor neadecvate de trai. Creşterea nivelului mărilor şi oceanelor cu aproximativ 5 metri se poate datora topirii calotei glaciare din Antarctica de Vest, dar acest lucru se întâmplă din cauza schimbărilor climatice declanşate de activitatea umană.

Concluzii

Aşadar, fie că hazardurile şi dezastrele sunt considerate naturale sau nu, responsabilitatea moştenirii de către generaţiile viitoare a unui mediu sănătos şi a unui climat de siguranţă stă în mâinile noastre. A ocroti şi îmbunătăţi mediul înconjurător trebuie să reprezinte pentru întreaga societate un obiectiv primordial, o sarcină a cărei realizare trebuie coordonată şi armonizată foarte bine. Schimbarea mentalităţii oamenilor este dificilă, iar fără educaţia fiecărui individ în acest sens, începând de la vârste timpurii, orice demers la scară socială de ocrotire a mediului este supus eşecului.

Adesea, cele mai importante lucruri sunt acelea pe care nu le putem vedea! În concluzie, un dezastru natural este efectul unui hazard natural (inundaţie, erupţie

vulcanică, cutremur sau alunecare de teren), care afectează mediul şi duce la pierderi de vieţi omeneşti şi de bunuri materiale. Pierderile rezultate depind de capacitatea populaţiei de a face faţă dezastrului şi de rezilienţa acesteia. Un hazard natural nu va produce niciodată un dezastru natural în zone unde nu există vulnerabilitate (de exemplu, producerea unor cutremure puternice în zone nelocuite).

Termenul „natural” este foarte aprig discutat în zilele noastre datorită faptului că

evenimentele nu pot fi considerate hazarduri sau dezastre fără implicarea factorului uman.

156

Bibliografie: [1.] Abramovitz, J. 2001., Unnatural Disasters, Worldwatch Paper 158. Worldwatch Institute,

Washington, DC, USA. [2.] Hewitt, K. 1997., Regions of Risk: A Geographical Introduction to Disasters Addison Wesley

Longman, Essex, UK. [3.] Lewis, J. 1999., Development in Disaster-prone Places: Studies of Vulnerability. Intermediate

Technology Publications, London, UK. [4.] O’Keefe, P., K. Westgate, and B. Wisner. 1976., Taking the naturalness out of natural disasters. [5.] Oliver-Smith, T. 1986., The Martyred City: Death and Rebirth in the Andes. University of New

Mexico Press, Albuquerque, New Mexico, USA. [6.] Rousseau, J.J. 1756., Rousseau à François-Marie Arouet de Voltaire (Lettre 424, le 18 août

1756). In Correspondance complète de Jean Jacques Rousseau, Tome IV, 1756-1757, Editura R.A. Leigh, 1967, pp. 37–50, Institut et musée Voltaire, Les Délices, Geneva, Switzerland.

[7.] Smith, N. 2005., There’s No Such Thing as a Natural Disaster. Understanding Katrina: Perspectives from the Social Sciences.

[8.] Turcios, A.M.I. 2001., Central America: A region with multiple threats and high vulnerability? Norwegian Church Aid Occasional Paper Series, Number 5/2001.

[9.] UNISDR. 2009., Terminology: Basic terms of disaster risk reduction [10.] Wisner, B., P. Blaikie, T. Cannon, and I. Davis. 2004., At Risk: Natural Hazards, People’s

Vulnerability and Disasters (2nd ed.), Routledge, London, UK. [11.] HGR nr. 447 din 10 aprilie 2003 pentru aprobarea normelor metodologice privind modul de

elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural la alunecări de teren şi inundaţii.

157

PRĂBUŞIREA DE TEREN DIN CÂMPUL II DE SONDE – ŢEICA, OCNELE MARI, JUDEŢUL VÂLCEA

Colonel drd. Adrian-Andrei Mesescu

Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al Judeţului Vâlcea

Abstract: The Technological Disaster in Ocnele Mari (Vâlcea County). Salt exploitation has been performed in Ocnele Mari since 1961, through dissolution, by means of probes in order to meet the requirements of chemical industry in Râmnicu Vâlcea. As a result of some uncontrolled dissolutions there appeared an underground cavity represented at the surface by a section larger than 10 he. The total volume of the cavity at the six leads (joined by the uncontrolled dissolution) was estimated to be of 3,650,000 m of brine. In the evening of September 12, 2001 a catastrophic collapse took place in the area of the II probes field (Ţeica). The 300 m. diameter crater induced the collapse of the 377 probe, collapse of houses etc., which led to the immediate evacuation of 90 households (with 209 persons). The protection measures have required the performing of a retention wall, brine evacuation of the collapse cone, execution of lopsided drillings for the directed gravitational collapse of the cave floor etc.

1. Repere istorice Oraşul Ocnele Mari (care la recensământul din 18 martie 2002 avea 3.578 locuitori) se

află la 8 km de municipiul Râmnicu Vâlcea, pe DN67, şi este cunoscut prin calităţile terapeutice, ale staţiunii, iar în ultimele decenii ca important centru de extragere a sării pentru industria chimică vâlceană.

Vestigiile arheologice atestă că încă din Neolitic aici exista o aşezare înfloritoare, a cărei dezvoltare era strâns legată de exploatarea masivului de sare. Geto-dacii au continuat exploatarea sării şi în mai multe localităţi există consistente dovezi ale unor aşezări dacice. După anul 106 e.n., romanii au preluat exploatarea sării in aria Ocnele Mari, localitate care a devenit un puternic centru economic şi politic daco-roman.

Ocnele Mari este atestat din anul 1402. De-a lungul timpului, acest teritoriu va constitui punctul de atracţie a multor domnitori ai Ţării Româneşti. Ocnele Mari aduceau venituri importante visteriilor domneşti din secolele XIV–XVI. Pe parcursul secolelor următoare, documentele istorice păstrează dovezi privind viaţa socială şi economică a acestor locuri. Să consemnăm, de exemplu că revoluţionarii lui Tudor Vladimirescu din 1821 au ocupat Ocnele Mari, Râmnicu Vâlcea, Câineni şi alte localităţi vâlcene. În 22 iunie 1859, a fost primit la Ocnele Mari Al. I. Cuza care a vizitat şi salina.

Prin importante transformări trece şi staţiunea balneoclimaterică, având, periodic, momente de înflorire (1833, 1899, 1905 etc.). Evident, după 1948, băile au trecut în patrimoniul statului, iar astăzi sunt administrate de S.C. Alutus Râmnicu Vâlcea.

2. Exploatarea zăcământului de sare Din cercetările geologice se ştie că masivul de sare de la Ocnele Mari are o lungime de

6 km, o lăţime de 1,5 km şi o grosime ce depăşeşte pe alocuri 400–500 m.

158

Exploatarea, cu ajutorul sondelor, a sării prin dizolvare cinetică a început în 1961, beneficiarii fiind S.C. OLTCHIM SA. şi S.C. U.S.G. SA. (ambele din Râmnicu Vâlcea). De la începutul activităţii şi până în prezent a fost livrată beneficiarilor o cantitate totală de 46,9 mil. tone, care a provenit din patru câmpuri de exploatare.

Deşi au fost proiectate să funcţioneze individual, pe parcursul procesului de exploatare sondele s-au unit între ele, creând canale de legătură hidraulică.

În urma măsurătorilor de cavernometrie executate atât de Exploatarea Minieră Râmnicu Vâlcea, cât şi de consorţiul german SOCON-DEEP (în 1993, 1996, 1997) a fost pus în evidenţă un gol de dimensiuni considerabile, în Câmpul II de sonde Ţeica (evaluat la 4 mii m3) rezultat prin unirea hidraulică a 6 sonde. Golul format prin dizolvarea totală a 2 pilieri intercamerali şi dizolvarea în proporţii diferite a altora a condus la slăbirea portanţei elementelor de rezistenţă (pilieri şi planşee).

Calculele efectuate, care au ţinut cont de viteza de dizolvare a sării, au evidenţiat că golul de la Ţeica s-a format în cca 7 ani. Evident, în contextul arătat, golul de dizolvare a generat probleme de stabilitate, care la suprafaţă însumează o arie de cca 10 ha, pe care erau amplasate 22 de gospodării.

3. Prăbuşirea terenului din Câmpul II de sonde Ţeica Cele 15 sonde de exploatare din zona Ţeica au intrat etapizat în exploatare începând,

cu anul 1964. Urmare a complicaţiilor apărute în teren, în cursul lunii ianuarie 1991 (evidenţierea

unor zgomote puternice în subteran, creşterea bruscă a presiunilor, apariţia de fluid izolant la suprafaţă şi în conducta de refulare a saramurii la unele sonde) activitatea de exploatare (extracţia saramurii) în Câmpul II Ţeica a fost sistată începând cu 15 martie 1991. Până la data respectivă s-au extras din Câmpul II cca 16.400.000 tone sare în soluţie.

Din cauza unirilor realizate între sondele Câmpului II Ţeica şi ulterior unirea acestuia cu Câmpul I, a fost slăbită rezistenţa planşeelor dinspre suprafaţă, afectând întreaga arie de exploatare.

În situaţia creată, procesul tehnologic de extracţie, la partea superioară a golurilor de dizolvare a 6 sonde (363–367, 369), pe o înălţime de 40–60 m, s-a desfăşurat în limite necontrolabile, creându-se în acest fel o cavernă de mari dimensiuni, care avea secţiunea orizontală maximă de cca 10,5 ha (situaţie nemaiîntâlnită până în prezent pe plan mondial); volumul total de goluri la cele 6 sonde unite a fost evaluat la aproximativ 4.350.000 m3, din care 3.650.000 m3 saramură.

Apariţia şi dezvoltarea unei secţiuni de dizolvare supradimensionate (de peste 10 ha), în raport cu secţiunea orizontală a unei sonde de extracţie (diametru 100 m) a fost posibilă prin dezvoltarea cu predilecţie a dizolvărilor în plan orizontal, pe un interval de timp de cca 7 ani.

159

În intervalul de timp amintit au fost dizolvaţi complet (pe înălţime de până la 60 m) 2 pilieri de câmp, iar alţi 3 pilieri au fost afectaţi de supradizolvări (în proporţie de 40–60% din secţiunea lor portantă).

Datorită reducerii în limite necorespunzătoare a portanţei pilierilor de câmp şi marginali, rolul de menţinere a stabilităţii suprafeţei a revenit, în mod predilect, planşeului de tavan care suportă atât greutatea proprie, cât şi sarcina suplimentară dată de pachetul de roci sterile (care are grosimea medie de 60 m), cantonate deasupra planşeului. În intervalul 1993 (după efectuarea primelor măsurători SOCON) şi până în 2001, din cauza fenomenului de încovoiere a planşeului, acesta s-a fracturat puternic, iar grosimile sale în diferite secţiuni s-au redus între 10–20 m. Astfel, la sonda 365 (situată la mijlocul secţiunii orizontale maxime de dizolvare) grosimea planşeului s-a redus cu 20 m (de la 45 m la 25 m) reprezentând în aceste condiţii zona cea mai labilă a planşeului de tavan.

4. Filmul dezastrului În seara zilei de 12 septembrie 2001, pe o porţiune aferentă pilierului marginal cuprins

între flancul nordic al golului sondei 365 şi al sondei 377, din cauza apariţiei unei breşe produsă prin ruptură, în pilierul marginal (la o dată anterioară celei sus-menţionate) s-a produs o surpare în urma căreia aproximativ 1.200.000 m3 de material solid (steril+sare) a penetrat în sistemul de caverne unite hidraulic, dislocând un volum echivalent de lichid. Debuşarea forţată de saramură s-a împrăştiat în imediata vecinătate, iar la ora 01.30 unda de saramură a ajuns în Râul Sărat, ce străbate localitatea Ocnele Mari.

La faţa locului s-au deplasat imediat reprezentanţi ai Prefecturii Vâlcea, Consiliului Judeţean, Inspectoratului de Protecţia Mediului, Inspectoratului de Protecţie Civilă, precum şi forţe de poliţie, jandarmi şi pompieri, pentru a supraveghea zona.

Deja la ora 19.00 au fost luate măsuri de evacuare a celor 22 gospodării aflate în zona de prăbuşire Ţeica, ulterior fiind evacuate şi alte gospodării (în număr de 90), însumând 209 persoane.

La 8 ore de la producerea fenomenului situaţia se prezenta astfel: – craterul avea diametrul de cca 300 m şi 150 m luciul apei; – în urma debuşării s-au prăbuşit:

– Sonda 377 din Câmpul II Ţeica; – 3 locuinţe cu dependinţe.

Cetăţenii afectaţi au fost repartizaţi la blocul de locuinţe construit deja de Exploatarea Minieră Râmnicu Vâlcea în Ocnele Mari, alţii au fost cazaţi în Tabăra Şcolară de la Ocniţa, iar alţii la rude.

Evoluţia fenomenului a fost lentă, deversarea înregistrând duminică, 16.09.2001, un debit mediu de 0,295 m3/s, iar marţi, 18.09.2001, debitul mediu a ajuns la 0,100 rnVs.

Din probele de apă prelevate se poate afirma că nu s-au semnalat influenţe

majore asupra florei şi faunei acvatice (mortalitate piscicolă). Ulterior, s-a produs surparea taluzelor din jurul lacului, într-un ritm continuu, dar

relativ calm. Surparea s-a produs după linii de rupere concentrice cu lacul format în urma debuşării ceea ce a permis evacuarea treptată a saramurii.

Au fost ameninţate sondele 365 şi 367, crăpăturile de rupere ale terenului fiind în imediata apropiere, mai ales la sonda 365.

160

5. Măsuri pentru protecţia zonei Formarea conului de surpare şi debuşare a saramurii în Câmpului II de sonde (Ţeica) a

atras după sine necesitatea unor măsuri urgente de protecţie, precum şi diminuarea efectelor unor posibile noi surpări. Lucrările propuse să fie executate într-o primă fază au fost:

− strămutarea a 113 gospodării; − executarea unui zid de retenţie; − evacuarea saramurii din conul de surpare; − umplerea conului de surpare cu steril (din Dealul Mătuşii şi Dealul Crucii), care s-a

dovedit o măsură nejustificată şi chiar periculoasă. Acest program, stabilit prin H.G. nr. 602/2001, nu cuprinde măsuri de reconstrucţie

ecologică. Sumele necesare finalizării lucrărilor de consolidare, reconstrucţie ecologică etc., s-au obţinut prin H.G. nr. 336/20.03.2003.

Dezamorsarea situaţiei actuale din Câmpul II de sonde urmează să se realizeze prin prăbuşirea controlată a planşeului cavernei, în etape succesive, folosind tehnologii care să nu inducă factori suplimentari de risc în desfăşurarea fenomenelor geomecanice din zonă.

Prin intermediul unui sistem de foraje executate înclinat, care traversează planşeul de sare, urmează să se realizeze dizolvarea cinetică parţială a blocurilor de sare vizate, creându-se astfel condiţii pentru prăbuşirea gravitaţională în cavernă a părţilor rămase nedizolvate.

Având în vedere prognozele prezentate de specialiştii de la S.C. MINESA SA. Cluj-Napoca şi de la Facultatea de Geologie-Geofizică a Universităţii din Bucureşti, studiul fenomenului de la Ocnele Mari, care s-a produs şi este în continuare în desfăşurare, este de o complexitate deosebită şi necesită să fie ţinut sub observaţie, pe o perioadă îndelungată. Numai astfel se vor putea stabili măsurile adecvate care să ducă la evitarea pe viitor a unor fenomene asemănătoare cu cele întâmplate în perioada septembrie 2001 – ianuarie 2002, în Câmpul II de sonde (Ţeica–Ocnele Mari).

Bibliografie: [1] Berbece V. et al, Băile Govora. Băile Ocnele Mari, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1982. [2] Fodor D., Băican G., Impactul industriei miniere asupra mediului, Editura Infomin, Deva, 2001. [3] *** Informări cu privire la evoluţia situaţiei din Câmpul II de sonde Ţeica, Ocnele Mari, jud. [4]

Vâlcea, S.C. MINESA Institutul de Cercetări şi Proiectări Miniere S.A. Cluj-Napoca, 1999–2001. [5] *** Studii pentru lichidarea situaţiei din Câmpul II de Sonde Ocnele Mari şi reconstrucţia

ecologică a zonei, Universitatea Bucureşti, S.C. MINESA Institutul de Cercetări şi Proiectări Miniere S.A. Cluj-Napoca, 2003.

161

ALGORITMI DE OPTIMIZARE MULTIAGENT; APLICAŢII ÎN MANAGEMENTUL DEZASTRELOR

Lt. colonel drd. ing Cristian Damian,

Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă

Rezumat Lucrarea îşi propune prezentarea principalilor algoritmi de optimizare care ar putea fi

utilizaţi la optimizarea funcţiilor obiectiv, în scopul îmbunătăţirii unor sisteme care vor fi utilizate în managementul dezastrelor.

1.1. Introducere Unul dintre principiile considerate ca fiind fundamentale în lumea în care trăim o

reprezintă tendinţa oricărui sistem de a ajunge la o stare optimă. Acest lucru începe încă din microcosmos, unde atomii din fizică încercau modalităţi

de organizare pentru a-şi reduce la minimum energia, când moleculele de formă solidă, în timpul procesului de congelare, încercau să-şi asigure structuri optime de cristalizare, astfel încât energia consumată pentru menţinerea acestei structuri să fie minimă.

Pentru sfera biologică, prioritară este supravieţuirea care, împreună cu evoluţia speciilor va concura la o tot mai bună adaptare a speciilor la mediul lor.

Aici, un optim local ar putea fi considerat o cât mai bună adaptare a speciilor, la condiţiile impuse de modificările survenite în permanenţă în mediul înconjurător. Homo sapiens a atins nivelul optim de adaptare, inspirându-se şi partajând informaţiile provenite din lumea animală, de la coloniile de furnici, bacterii, păsări, gândaci, şi tot felul de alte specii existente în regnul animal, care în timp printr-o atentă studiere au dus la eficientizarea luptei pentru supravieţuire.

De când există omenirea au fost făcute eforturi susţinute pentru atingerea perfecţiunii în multe domenii, existând o tendinţă evidentă de a le şi obţine.

Noţiunea de optimizare este omniprezentă, fiind una dintre cele mai vechi ştiinţe, care se regăseşte şi în viaţa de zi cu zi. Dacă ceva este important şi poate prezenta un anumit grad de abstractizare, atunci acest lucru poate fi abordat prin metode matematice.

Optimizarea globală (Global optimization) – este acea ramură a matematicii aplicate care utilizează metode de analiză numerică şi care se concentrează în mod deosebit pe optimizare [1],[2],[3],[4].

Scopul global al oricărei optimizări este de a găsi cele mai bune elemente notate de

exemplu cu *x , pornind de la un set de valori iniţiale X, pe baza utilizării unui set de criterii

F = (f1, f2, .., fn). Aceste funcţii care stabilesc criteriile sunt denumite în matematică – funcţii obiectiv.

O funcţie obiectiv este definită în general pe un domeniu de definiţie X, luând valori într-un domeniu Y, ambele submulţimi fiind ale mulţimii numerelor reale şi care va fi supusă optimizării. Această mulţime este stabilită în funcţie de problema care urmează a fi rezolvată ca urmare a supunerii ei unui proces de optimizare.

Funcţiile obiectiv nu sunt întotdeauna expresii matematice simple, ele pot fi la rândul lor chiar şi algoritmi complecşi care să implice un număr mare de simulări.

162

Optimizarea globală (Global optimization) cuprinde toate tehnicile de optimizare, care

se pot folosi în scopul găsirii celor mai bune soluţii *x , pornind de la setul X şi ţinând cont

de setul de criterii impus Ff ∈ [1]. În conformitate cu metoda de operare, algoritmii de optimizare pot fi împărţiţi în două

mari categorii de bază: determinişti şi probabilistici [4]. Algoritmii determinişti sunt dintre cel mai des utilizaţi, în cazul în care se poate stabili

o legătură clară între caracteristicile soluţiilor posibile şi utilitatea lor pentru o anumită problemă dată, putându-se astfel face căutări pe spaţii restrânse.

Dacă însă între relaţia dintre o posibilă soluţie candidat şi funcţia obiectiv nu se pot stabili legături atât de evidente, sau acest lucru este mult prea complicat, din cauza dimensiunilor prea mari ale spaţiului de căutare, atunci metoda deterministă devine greu de aplicat, aici începând afirmarea algoritmilor probabilistici.

Dintre cei mai spectaculoşi algoritmi probabilistici, din numeroasa lor familie ar fi de menţionat poate cel mai cunoscut şi des utilizat, Monte Carlo, bazat pe o abordare care în detrimentul corectitudinii soluţiei problemei are un timp relativ scurt pentru găsirea acesteia.

Aceasta nu înseamnă însă că rezultatele obţinute cu ajutorul acestei metode sunt neapărat incorecte, dar soluţia găsită ar putea fi optimul căutat doar la un nivel local, şi nu unul la nivelul global aşa cum se cere în rezolvarea problemei.

Pe de altă parte sunt momente în care ne-am dori să avem o soluţie optimă şi la nivel local, care înseamnă totuşi ceva mai bine decât situaţia de la care am plecat.

Metodele heuristice care se utilizează în optimizarea globală sunt funcţii, care vor ajuta în stabilirea deciziei, dintre care unul dintre seturile determinate, din cel al tuturor soluţiilor posibile este interesant de a fi examinat şi utilizat în continuare.

Prin definiţie metodele heuristice reprezintă o parte a unui algoritm de optimizare care utilizează informaţiile colectate de algoritm, pentru a ajuta în scopul de a decide care dintre soluţiile candidate ar trebui să fie testate în viitor.

De obicei algoritmii determinişti utilizaţi folosesc metode heuristice în scopul stabilirii ordinii de prelucrare a soluţiei candidate la a fi cea mai bună soluţie la nivel global.

Metodele probabilistice utilizate pot lua în consideraţie doar acele elemente de căutare din spaţiul de căutare care au fost selectate de către metodele heuristice.

Metodele metaheuristice utilizează o abstractizare a funcţiilor obiectiv şi a metodelor heuristice fără a se realiza introspecţiuni la nivel de structură, tratându-le ca pe proceduri tip black-box.

Această combinaţie este adesea utilizată stochastic prin utilizarea statisticilor obţinute de la regiuni din spaţiul de căutare sau pe baza unui model prestabilit al unor procese naturale sau fizice. Unele din cele mai importante componente care se utilizează sunt algoritmii evolutivi şi inteligenţa de tip swarm bazată pe roiuri, care au avut ca punct de plecare inspiraţia de tip biologic. Viteza şi precizia, parametrii de bază în alegerea unei metode, sunt însă în conflict de obiective, cel puţin din punct de vedere al algoritmilor probabilistici, o regulă generală de bază este că se pot obţine îmbunătăţiri de precizie, dar cu preţul de a investi mai mult timp.

Algoritmii de optimizare pot fi împărţiţi în cei care încearcă să găsească cele mai bune valori pentru o singură funcţie obiectiv, sau pentru seturi de astfel de funcţii ţintă.

Această distincţie între un singur obiectiv de optimizare şi multi-obiectiv constituie una din părţile fundamentale în rezolvarea unei probleme date.

Aşa cum a fost scos în evidenţă, obiectivul găsirii unei soluţii la nivel global este de a găsi cele mai bune soluţii posibile pentru anumite probleme date. În cazul în care avem un singur criteriu de optimizare a funcţiei obiectiv f, un optim poate să fie stabilirea unui minim

sau a unui maxim în funcţie de ceea ce am căuta, setul optim *x este un set care conţine

toate elementele optime.

163

Avem, astfel, distincţia între setul optim global *x şi setul

*x (aparent de elemente optime).

Sarcinile algoritmilor de optimizare de la nivel global sunt de a găsi nişte soluţii care sunt atât de bune pe cât acest lucru este posibil, ţinând cont că de multe ori acestea sunt foarte diferite unele de altele.

1.2. Modelul procesului de optimizat Termenul de model a fost folosit pentru prima dată de matematicianul Beltrami în

1868, provenind de la rădăcina latină „modus”, care, printre altele, înseamnă şi „mijloc”. Există numeroase definiţii şi clasificări ale modelelor. Definiţia cea mai generală consideră modelul ca o reprezentare simplificată (materială

sau simbolică) a realităţii obiective (uneori a unei teorii abstracte) care se subordonează scopului cercetării.

Definiţia cea mai îngustă include în categoria de model numai reprezentările prin relaţii matematice.

Modelul este un obiect sau un dispozitiv creat artificial de om care seamănă într-o anumită măsură cu altul (acesta din urma fiind un obiect de cercetare sau de interes practic).

Noţiunea de model se referă la un mod de cunoaştere a realităţii care constă în reprezentarea fenomenului studiat cu ajutorul unui sistem construit artificial.

Această imagine este construită de un subiect (observator, cercetător) care-şi propune realizarea unui scop precis al cercetării efectuate.

Modelarea este o disciplină situată la graniţă cu matematica şi tehnica de calcul, care se ocupă de fundamentarea deciziei manageriale în condiţiile de eficienţă pentru organizaţie, cu ajutorul unor modele matematice flexibile şi cu posibilitatea utilizării tehnicii de calcul. Modelul poate fi privit ca o imagine convenţională a obiectului supus studiului.

Dacă în urma analizei modelului (care se poate face prin experiment sau cercetare deductivă) se constată că este un procedeu mai accesibil decât în cazul studierii nemijlocite a obiectului, atunci realizarea acelui model îşi justifică utilitatea.

Construirea modelului ca reprezentare satisfăcătoare a realităţii este un proces iterativ, cu perfecţionări succesive ale reprezentării realizate, constând în culegerea de date şi interpretarea lor în vederea cunoaşterii tot mai detaliate şi aprofundate a elementelor sale şi a mulţimii relaţiilor dintre acestea.

Modelul este o reprezentare izomorfă a realităţii care, oferind o imagine intuitivă şi totuşi riguroasă a fenomenului studiat, facilitează descoperirea unor legături imposibil sau foarte greu de realizat pe alte căi.

Astfel spus, un model este o descriere – în formă definită – a anumitor comportări ale sistemului cu scopul de a prognoza o serie de comportări pentru seturi de mărimi de intrare şi de perturbaţii [5].

Modelul reprezintă o abstractizare a sistemelor, putând fi astfel privit ca o abstractizare a realităţii, a unui obiect sau fenomen din lumea reală, simplificarea realităţii fiind absolut necesară, având în vedere complexitatea ei.

Modelarea este un proces iterativ, care porneşte de la stabilirea unui model simplu, iar pe măsură ce se aprofundează relaţiile între variabile, sau se mai adaugă noi variabile, modelul se rafinează, iar complexitatea lui creşte.

Modelarea proceselor decizionale multicriteriale presupune existenţa unei singure stări a condiţiilor obiective, iar pentru fiecare variantă se determină o singură consecinţă în cadrul fiecărui criteriu de decizie.

Rezolvarea prin prisma doar a unui singur criteriu decizional presupune simplificarea foarte mult a evenimentelor, care uneori ar putea conduce chiar la denaturarea realităţii.

164

Conceptul multicriterial este legat de optimizarea flexibilă şi reflectă aspecte de suboptimalitate şi de abordare fuzzy.

În cadrul optimizării funcţiilor prin utilizarea mai multor criterii (multicriterială) se tratează distinct următoarele aspecte [6]:

optimizarea multiobiectiv, care îşi propune să abordeze problema de optimizat într-un mod mai avansat, având la bază mai multe criterii după care se face optimizarea, admite că mulţimea soluţiilor posibile este infinită, iar criteriile de optimizare se prezintă sub forma unor funcţii obiectiv care trebuie maximizate sau minimizate;

optimizarea multiatribut presupune că mulţimea soluţiilor posibile este finită, iar fiecare variantă este caracterizată de mai multe atribute; după compararea diverselor variante se alege aceea care satisface cel mai bine toate atributele considerate.

Din acest punct de vedere, mărimile care caracterizează procesele se împart în trei categorii:

mărimi deterministe – riguros stabilite, cu o valoare unică; mărimi stochastice – aleatorii – cu o mulţime de valori cărora li se asociază o

probabilitate de producere; mărimi vagi – fuzzy – cu o mulţime de valori cărora li se asociază un grad de

apartenenţă la o anumită proprietate. Modelele se bazează pe o succesiune coerentă de operaţii logice şi aritmetice, pe

algoritmi, care trebuie să satisfacă următoarele condiţii pentru a fi eficienţi: universalitate – este privită în sensul că aceste modele se pot aplica pentru un număr

mare de probleme care ar putea fi grupate într-o aceeaşi clasă. finititudine – se referă la timpul de rezolvare a problemei; determinism – implică definirea modelului printr-o serie de relaţii matematice

precise, bine determinate, excepţie făcând algoritmii vagi unde există tehnici specifice pentru modelarea incertitudinii.

În orice proces de decizie, importante sunt condiţiile care influenţează asupra variantelor posibile.

Aceste condiţii pot depinde de voinţa şi acţiunile celor care iau decizii sau pot reprezenta complexe de împrejurări naturale în care se desfăşoară evenimentul.

Simularea reprezintă o implementare ierarhică a unui model pentru un proces sau fenomen real cu scopul studierii comportamentului acestuia în condiţii de experiment.

Ca metodă de studiu a realităţii, simularea îşi găseşte un loc bine conturat în procesul de selectare a metodelor de luare a deciziei, între metodele intuitive şi cele analitice, şi poate fi utilizată separat (ca variantă independentă) sau în completare cu oricare din celelalte metode.

Simularea este un instrument necesar pentru studiul sistemelor complexe, unde modelele matematice clasice nu sunt în măsură să surprindă situaţiile cele mai variate şi neprevăzute ale realităţii, în vederea formulării, pe baze deductive, a deciziilor. În situaţia în care unei probleme i se asociază un model aleatoriu (probabilist), iar prin generarea unor variabile aleatorii legate funcţional de soluţie se realizează experienţe pe model şi se furnizează informaţii despre soluţia problemei deterministe, se foloseşte metoda Monte Carlo.

În funcţie de criteriul exactităţii, metodele utilizate în modelare pot fi împărţite în: • metode exacte – permit obţinerea unei soluţii care îndeplineşte fără eroare condiţiile

de optim impuse; • metode aproximative – permit obţinerea unei soluţii diferită de soluţia optimală, cu o

eroare ε dominată de o eroare 0ε stabilită anterior; • metode euristice – permit obţinerea unei soluţii, acceptabilă din punct de vedere

practic, fără a avea garanţii asupra rigurozităţii rezolvării; în unele cazuri metodele euristice reuşesc să asigure satisfacerea condiţiei impuse, dar cu o anumită probabilitate.

Metodele exacte permit obţinerea unei soluţii S care îndeplineşte fără nicio eroare, restricţiile impuse şi/sau condiţiile de optim.

165

Dacă notăm cu S vectorul soluţiei efective şi cu S* vectorul soluţiei adevărate, atunci S-S*=0.

Metodele aproximative sunt acele metode care permit obţinerea unei soluţii S, care diferă de soluţia adevărată S* printr-un vector ε dominat de un vector aε dinainte stabilit.

aSS εε ≤<− *

Metoda Monte-Carlo are la bază unele concluzii rezultate din teoremele limită ale teoriei probabilităţilor. Metoda presupune estimarea parametrilor repartiţiei unei variabile aleatorii pe baza realizărilor acesteia, iar problema care se rezolvă constă în estimarea valorii medii a unei variabile aleatorii în funcţie de o eroare admisibilă şi o probabilitate dată. Datorită faptului că metoda conduce la construirea prin experiment statistic a imaginii unor procese, se impune ca variabilele aleatorii care intervin să fie estimate cu o abatere cât mai mică în probabilitate în raport cu acelea ce ar putea fi considerate reale.

Analiza Monte-Carlo este legată de problemele teoriei probabilităţilor, statisticii matematice şi analizei numerice; metoda asociază problemei respective un model aleatoriu, iar prin generarea unor variabile aleatorii legate funcţional de soluţie se realizează experienţe pe model şi se furnizează informaţii asupra soluţiei problemei deterministe. În efortul său permanent de cunoaştere a realităţii înconjurătoare omul a inventat „unelte” din ce în ce mai perfecţioniste care să-i uşureze munca, modelarea reprezentând un proces de cunoaştere bazat pe model.

Metodele euristice sunt metode în care, chiar în cazul unei probleme complexe, se obţine într-un timp relativ scurt, comparativ cu alte metode, o soluţie S, acceptabilă din punct de vedere practic, fără a avea însă garanţii despre rigurozitatea rezolvării.

Fiind dat vectorul erorii admisibile aε , metodele euristice nu reuşesc întotdeauna să ne conducă la o soluţie S care să verifice relaţia matematică de mai sus. În unele cazuri se reuşeşte obţinerea relaţiei, dar cu o anumită probabilitate. Metodele euristice pot fi considerate ca o succesiune de tatonări, încercări , a căror alegere este legată de fiecare dată de problema pe care o avem de rezolvat, dar şi de personalitatea modelatorului. Realizarea experimentului de simulare face necesară parcurgerea unor etape şi anume: modelarea, programarea, analiza rezultatelor.

1.3. Metode şi algoritmi de optimizare (Generalităţi) 1.3.1. Metoda de generare şi testare Este o metodă foarte simplă care generează o soluţie posibilă şi se testează dacă ea

este sau nu o soluţie acceptabilă, dacă nu se va relua ciclul generând o altă soluţie. Metoda se poate aplica pentru probleme de complexitate redusă, însă nu este eficientă

când spaţiul de căutarea al problemei este mare, aceasta necesitând în general un timp lung în încercarea tuturor variantelor. Există şi posibilitatea generării aleatorii a variantelor, dar cu preţul că avem garanţia că se va găsi o soluţie pentru problema dată.

Când soluţia nu este un punct în spaţiul problemei ci o cale de la o stare iniţială la starea scop, tehnica devine o procedură de căutare în adâncime (depth-first) întrucât necesită generarea soluţiilor complete înainte ca testarea să fie posibilă.

Dacă există o modalitate de verificare a soluţiilor parţiale metoda devine o procedură backtracking.

1.3.2. Metoda gradientului Este o variantă a metodei precedente în care procedura de test furnizează informaţii

generatorului de soluţii despre direcţia în care se va efectua în continuare căutarea. Funcţia de test poate conţine euristici care să estimeze cât de aproape e varianta curentă de starea scop a problemei. Se generează mai întâi o soluţie posibilă, ca la metode de generare şi testare. Din

166

acest punct se aplică regulile posibile pentru generarea unei mulţimi de soluţii propuse. Procedura de test estimează care dintre aceste variante este mai apropiată de soluţia finală. Generatorul va prelua varianta respectivă şi o va folosi în continuarea unei noi mulţime de stări potenţiale şi procesul se repetă [1],[7].

În cazul în care sunt impuse anumite constrângeri, lucru frecvent întâlnit într-o multitudine de probleme de inteligenţă artificială, în care soluţia problemei o impune, procesul de căutare a soluţiei este realizat prin două căutări concurente, una în spaţiul problemei pentru a găsi o următoare stare posibilă, şi cealaltă în lista de constrângeri, pentru a determina că o anumită stare este într-adevăr o stare scop.

Căutarea poate fi modelată printr-un graf. Pentru a găsi o soluţie, se alege un nod încă neexpandat şi se aplică acestuia regulile de inferenţă ale constrângerilor pentru a se putea genera toate noile constrângeri posibile. Dacă mulţimea constrângerilor conţine o contradicţie, se abandonează calea curentă [1],[7],[8].

1.3.3. Metoda analizei mijloace scop Ideea care stă la baza metodei este detectarea diferenţei dintre starea curentă şi starea

scop şi găsirea unei operaţii care să micşoreze această diferenţă. Dacă operaţia nu poate fi aplicată în starea curentă, trebuie găsită o nouă stare, potrivită acestui subscop. Rezultă astfel o nouă problemă care la rândul ei trebuie rezolvată şi metoda se aplică recursiv. O caracteristică a metodei este faptul că se bazează pe un set de reguli care pot transforma o stare a problemei în alta. Regulile se prezintă sub forma unei părţi stângi, care descrie condiţiile de aplicare, şi o parte dreaptă care descrie schimbările din starea problemei care se fac datorită aplicării setului de reguli. În acest scop, se elaborează o aşa numită tabelă de diferenţe, în care se precizează ce operaţie este aplicabilă pentru fiecare stare a problemei [1].

1.3.4. Algoritmii Constituie o succesiune logică de transformări ale informaţiilor de intrare I, pentru

obţinerea de rezultate finale R. Transformările sunt operaţii de calcul, comparări, interschimbări. Informaţiile de intrare sunt numerice, alfabetice, alfanumerice, imagini sau sunete. La rândul lor, rezultatele sunt fie valori numerice rezultate din agregarea mai multor numere, fie numere ordonate, texte prelucrate, fie imagini sau sunete. Algoritmul reprezintă o metodă de rezolvare a unei probleme. Este o descriere a unui proces de calcul care produce date de ieşire pe baza datelor iniţiale. Descrierea se face în termenii unor operaţii elementare (adunări, scăderi, înmulţiri, împărţiri, comparaţii). Structura de date este un mod de a stoca informaţii. Pentru a fi mai eficienţi se folosesc structuri de date adecvate, algoritmii construindu-se pe baza modelelor matematice de rezolvare a problemelor. Pe baza acestui model se construiesc algoritmii corespunzători, care rezolvă o clasă de probleme. Pot exista şi mai mulţi algoritmi care să rezolve aceiaşi clasă de probleme.

Prin algoritm se înţelege deci un sistem de reguli care, aplicat la o anumită clasă de probleme de acelaşi tip, conduce de la o informaţie iniţială la soluţia finală, cu ajutorul unor operaţii succesiv ordonate şi unic determinate

Din punctul de vedere al rezolvării lor automate, problemele se pot clasifica în două mari categorii [7],[10]:

– probleme „bine-puse”: caracterizate prin faptul că li se poate asocia un model formal (de exemplu, un model matematic) pe baza căruia să se poate dezvolta o metoda de rezolvare cu caracter algoritmic;

– probleme „rău-puse”: caracterizate prin faptul că acestea nu pot descrise complet printr-un model formal, ci cel mult se cunosc exemple de rezolvare a problemei.

Rezolvarea unei probleme implicând în general stabilirea unei asocieri între datele de intrare (valori iniţiale, ipoteze etc.) şi răspunsul corect. În cazul problemelor bine-puse, această asociere este o relaţie funcţională explicită construită pe baza modelului asociat problemei.

167

În cazul problemelor rău-puse, o astfel de relaţie explicită nu poate fi pusă în evidenţa, rolul sistemului care rezolvă problema fiind de a dezvolta o relaţie de asociere între întrebare şi răspuns pe baza unor exemple. Procesul prin care sistemul îşi formează modelul propriu al problemei şi pe baza acestuia relaţia de asociere se numeşte adaptare sau chiar învăţare. Pe de altă parte, din punctul de vedere al complexităţii rezolvării şi al relevanţei răspunsului, problemele se pot clasifica în:

– probleme pentru care este esenţială obţinerea unui răspuns exact indiferent de resursele implicate, acestea necesitând utilizarea unor tehnici exacte;

– probleme pentru care este preferabil să se obţină un răspuns „aproximativ” folosind resurse „rezonabile” din punct de vedere material şi financiar, decât un răspuns exact dar folosind resurse foarte costisitoare.

Algoritmii pot fi clasificaţi ca fiind: de sortare, de căutare, de optimizare, de inserare, ştergere şi traversare în structuri dinamice de date.

În programare este importantă măsurarea eficienţei unui algoritm, cât de bun este algoritmul pe care îl aplicăm problemei pe care vrem să o rezolvăm. Pentru a putea măsura eficienţa unui algoritm trebuie stabilite o serie de repere, cum ar fi numărul de instrucţiuni, timpul de execuţie. Cel mai interesant atribut al performanţei a fost judecat a fi timpul de execuţie al unui algoritm. Timpul este asimilat cu numărul de operaţii elementare pe care le efectuează un algoritm pentru a rezolva o problemă dată, numărarea instrucţiunilor executate fiind o sarcină foarte dificilă. Din această cauză se socoteşte suficient a se măsura de câte ori se repetă instrucţiunea care se execută cel mai mult. Aceasta este instrucţiunea dominantă, şi se găseşte de regulă în interiorul tuturor buclelor. Numărul de repetiţii al instrucţiunii dominante este o aproximaţie rezonabilă pentru numărul total de instrucţiuni executat de algoritm.

1.3.4.1. Analiza algoritmilor Construirea algoritmilor nu se încheie odată cu elaborarea şi cu demonstrarea

corectitudinii acestora, ci se continuă cu analiza lor. Analiza unui algoritm presupune studiul eficienţei sale, cel puţin din punct de vedere al timpului cerut pentru execuţia sa şi al necesarului de memorie. Necesitatea analizei algoritmilor derivă din următoarele aspecte [1],[8],[9],[12]:

– de a elabora algoritmi cât mai performanţi în condiţiile abordării cu ajutorul calculatorului a unor probleme din ce în ce mai complexe;

–de a ne asigura că algoritmii construiţi nu vor fi eliminaţi de practică datorită timpului mare şi/sau spaţiului de memorie mare necesare execuţiei.

Analiza algoritmilor constă în determinarea memoriei suplimentare care este necesară, a timpului execuţiei algoritmilor, a optimalităţii algoritmului.

Timpul necesar execuţiei algoritmului este, la rândul său, diferit pentru seturi diferite de date, mai ales în funcţie de volumul datelor din fiecare set, asupra cărora se aplică operaţiile conţinute în algoritm. Din acest motiv, timpul de execuţie poate avea una din următoarele semnificaţii:

– timpul în cazul cel mai defavorabil; – timpul mediu de execuţie, ca media aritmetică a timpilor necesari pentru toate

seturile de date posibile. În ceea ce priveşte determinarea optimalităţii algoritmului, aceasta este cea mai

dificilă problemă. În analiza optimalităţii, are importanţă criteriul conform căruia judecăm algoritmul şi care, având în vedere cele arătate, este de obicei, timpul de execuţie într-una din accepţiunile de mai sus. Dar şi în această privinţă, datorită vitezei de calcul şi performanţelor calculatoarelor actuale, problema timpului de execuţie se pune doar pentru valori foarte mari ale numărului de calcule. La rândul său, numărul de calcule este în general variabil în funcţie de numărul n al datelor de intrare în algoritm, numit şi lungimea intrării în algoritm.

168

Studiul eficienţei algoritmilor pune în evidenţă necesitatea evaluării complexităţii acestora sau, cu alte cuvinte, al ordinului de mărime al complexităţii determinat de timpul de execuţie necesar şi de spaţiul de memorie, primul factor fiind considerat ca esenţial. Cunoaşterea complexităţii şi eficienţei algoritmilor depinde, în mare măsura, de problema concretă supusă analizei, ceea ce face posibilă, dar nu şi facilă, clasificarea problemelor şi algoritmilor conform acestui criteriu de comparare.

1.4. Metode clasice optimale

Aceste categorii de metode şi algoritmi sunt tratate în mod special de către economişti

pentru rezolvarea problemelor specifice, care conduc la soluţii optimale ale unor probleme cu un grad mai scăzut de dificultate, în special a celor cu abordare liniară.

Din aceasta grupă de metode fac parte metoda „Bactracking”, metoda „Branch and bound” şi metoda programării dinamice [1],[8].

1.4.1. Metoda Backtracking (Metoda căutării cu revenire) În multe aplicaţii, găsirea soluţiei este rezultatul unui proces de căutare sistematică, cu

încercări repetate şi reveniri în caz de nereuşită. Metoda se aplică problemelor în care soluţia se poate prezenta sub forma unui vector

( ) nn xDxxDDDDsssss ...,,,..., 2121 =∈= unde nDDD ,...,, 21 sunt mulţimi finite având | Di | = di elemente[15],[21],[24].

Pentru fiecare problemă concretă sunt date anumite relaţii între componentele nsss ,...,, 21 , numite condiţii interne.

Mulţimea finită nxDxxDDD ...21= se numeşte spaţiul soluţiilor posibile. Soluţiile posibile care satisfac condiţiile interne se numesc soluţii finale (soluţii rezultat).

Metoda Backtracking urmăreşte să evite generarea tuturor soluţiilor posibile. În acest scop, elementele vectorului s primesc pe rând valori, în sensul ca lui ks i se

atribuie o valoare numai dacă au fost atribuite deja valori lui 1,21 ..., −ksss . Mai mult, deoarece a fost stabilită o valoare pentru ks , nu se trece direct la atribuirea

unei valori lui 1+ks , ci se verifică condiţii de continuare referitoare la ksss ..., ,21 . Aceste condiţii stabilesc situaţiile în care are sens să se treacă la calculul lui 1+ks ,

neîndeplinirea lor semnificând faptul că oricum s-ar alege nk ss ,...,1+ nu se va putea ajunge la o soluţie mai bună, sau la soluţia finală.

Evident că în cazul neîndeplinirii condiţiilor de continuare va trebui să se facă o altă alegere pentru valorile lui kk Ds ∈ , sau dacă kD a fost epuizat, se micşorează k cu o unitate, încercând să se facă o nouă alegere pentru 1−ks etc. Această micşorare a lui k justifică denumirea metodei de „căutare cu revenire”, fiind des utilizată în optimizarea unor probleme liniare.

1.4.2. Metoda „Branch and Bound” (ramifică şi mărgineşte) Această metodă este înrudită cu metoda Backtracking. Diferenţele constau în ordinea de parcurgere a arborelui spaţiului soluţiilor (stărilor) şi

în modul în care se elimină subarborii care nu pot conduce la rezultat. Metoda foloseşte o listă în care vor fi înscrise vârfuri ale arborelui spaţiului soluţiilor

pentru a fi prelucrate ulterior, numite vârfuri active. Dintre vârfurile active se va alege câte un vârf care va fi prelucrat, numit vârf curent. În momentul în care un vârf activ devine vârf curent se vor genera/determina toţi

descendenţii săi, aceştia devenind vârfuri active (se vor adăuga listei vârfurilor active) după care unul din elementele acestei liste devine vârf curent.

Lista poate funcţiona ca o coadă sau ca o stivă.

169

Parcurgerea (vizitarea) arborelui spaţiului soluţiilor, în cazul metodei „Branch and Bound” diferă de metoda Backtracking prin aceea că în momentul în care un vârf activ devine vârf curent sunt generaţi (determinaţi) toţi descendenţii săi, aceştia devenind vârfuri active (fiind deci adăugaţi listei vârfurilor active), după care unul dintre elementele acestei liste devine vârf curent.

1.4.3. Programarea dinamică Este o metodă care rezolvă problemele combinând soluţiile subproblemelor în care

acestea au fost împărţite [9],[10],[16]. Pentru aplicarea metodei este necesară satisfacerea principiului optimalităţii: dacă

există un şir optim de decizii ( )nddd ...,, ,21 care transformă o stare iniţială 0s într-o stare finală ns , trecând printr-o serie de stări intermediare ( )121 ,...,, −nsss , atunci şirul de decizii este optim pentru 1s ca stare iniţială şi ns ca stare finală.

După ce principiul optimalităţii a fost verificat, problema constă în a scrie relaţiile de recurenţă corespunzătoare şi a le rezolva.

Aceste relaţii sunt de două tipuri: – dacă fiecare decizie id depinde de deciziile ( )ni dd ,...,1+ , se aplică metoda înainte,

iar deciziile se iau în ordinea 11 ,...,, ddd nn − ; – dacă fiecare decizie id depinde de deciziile ( )11 ,..., −idd , se aplică metoda înapoi.

Deciziile vor fi luate în ordinea nddd ,...,, 21 . În programarea dinamică se rezolvă probleme combinând soluţiile mai multor

subprobleme (la fel ca şi în cazul metodei divide et impera). Există trei principii: – evitarea recalculării de mai multe ori a unor subcazuri care sunt comune, prin

memorarea rezultatelor intermediare; – metoda operează de jos în sus, pornind de la cele mai mici subcazuri, se combină

rezultatele şi se obţin soluţii pentru subcazurile din ce în ce mai mari până când se ajunge la soluţia cazului iniţial;

– trebuie să fie satisfăcut principiul optimalităţii. Un algoritm de programare dinamică poate fi descris prin următoarea secvenţă de paşi: – se caracterizează structura unei soluţii optime; – se obţine recursiv valoarea unei soluţii optime; – se calculează de jos în sus valoarea unei soluţii optime; – din informaţiile calculate, se construieşte de sus în jos o soluţie optimă.

1.5. Metode clasice suboptimale Aceste categorii de metode şi algoritmi ataşaţi sunt tratate de asemenea, în cadrul

disciplinelor strâns legate cu domeniul programării şi au proprietatea că nu conduc în general, la soluţii optimale ale problemelor, sau nu se cunoaşte acest lucru.

Ele se pretează la rezolvarea problemelor reale combinând cu alţi algoritmi deoarece aceste metode se blochează, de obicei, într-o soluţie suboptimală pe care nu reuşeşte să o mai îmbunătăţească.

Din această grupă de metode fac parte metoda „Divide et impera”, Metoda optimului local (Greedy) şi metodele euristice [20],[21],[22].

1.5.1. Metoda Greedy (Metoda optimului local) Metoda se aplică problemelor în care există o mulţime A de n date de intrare şi se

doreşte determinarea unei submulţimi B a lui A (B ⊂ A) care să satisfacă anumite condiţii pentru a fi acceptată.

170

Totalitatea submulţimilor de acest tip formează mulţimea soluţiile posibile (SP) ale problemei. Dintre soluţiile posibile, pe baza unui criteriu suplimentar de alegere, se selectează o singură soluţie, numită şi soluţie optimă (SO).

Sunt în general algoritmi simpli care se pot folosi la optimizarea unor funcţii obiectiv de o complexitate redusă.

În cele mai multe dintre cazuri avem: – o mulţime de candidaţi; – o funcţie care verifică dacă o mulţime de candidaţi constituie o soluţie posibilă

pentru problema dată, nu neapărat soluţia optimă; – o funcţie care verifică dacă o mulţime de candidaţi este fezabilă, adică dacă este

posibil să completăm această mulţime astfel încât să obţinem o soluţie posibilă, dar nu neapărat soluţia optimă;

– o funcţie de selecţie care indică la orice moment care este cea mai promiţătoare dintre candidaţii încă nefolosiţi;

– o funcţie obiectiv care dă valoarea unei soluţii şi pe care urmărim să o optimizăm. Algoritmul construieşte soluţia pas cu pas, iniţial pornind de la o mulţime vidă. La

fiecare pas se adaugă mulţimii cel mai promiţător candidat, conform funcţiei de selecţie. Dacă după o astfel de adăugare, mulţimea de candidaţi numai este fezabilă, se elimină

ultimul candidat adăugat, care nu va mai fi niciodată considerat. Dacă după adăugarea ultimului candidat, mulţimea rămâne fezabilă atunci aceasta va

rămâne de acum încolo în ea. De fiecare dată când lărgim mulţimea candidaţilor selectaţi facem şi verificarea că

aceasta nu constituie o soluţie a problemei ridicate. Spre deosebire de metoda Backtracking, algoritmul Greedy nu permite atunci când s-a

observat că nu se poate ajunge la o soluţie pentru o anumită secvenţă de elemente, revenirea înapoi pe nivelele anterioare.

Deşi pentru multe probleme, nu se ajunge de multe ori la soluţia optimă, este totuşi foarte important să se ajungă la o soluţie.

Dacă algoritmul funcţionează corect, prima soluţie găsită va fi totodată şi o soluţie optimă a problemei. Soluţia optimă nu este neapărat şi una unică, fiind posibil ca funcţia obiectiv să aibă aceeaşi valoare optimă pentru mai multe soluţii posibile.

Se poate justifica şi denumirea algoritmului de lacom, poate chiar şi nechibzuit, deoarece la fiecare pas procedura alege cel mai bun candidat la momentul respectiv, fără a-i păsa însă de viitor şi fără să se răzgândească. Dacă un candidat este inclus în soluţie, el va rămâne acolo, iar dacă va fi exclus din soluţie el nu va mai fi luat în discuţie niciodată.

Un algoritm greedy nu conduce întotdeauna la o soluţie optimă, uneori nu duce la nicio soluţie.

Metoda însă nu şi-a propus niciodată să caute şi să determine toate soluţiile posibile, alegând una optimă, conform criteriului de optimizare dat, (ceea ce necesită timpul de calcul şi spaţiu de memorie mari), ci constă în alegerea pe rând a câte unui element, urmând să-l introducă (să-l înghită), eventual, în soluţia optimă (de aici şi numele metodei: greedy = lacom).

Metoda prezintă anumite dezavantaje, pe de o parte, există dificultăţi în alegerea elementului, iar pe de altă parte, se pune întrebarea dacă prin maximizări succesive se ajunge într-adevăr la optimul global (lucru care în general nu este adevărat).

De aceea metoda Greedy trebuie privită doar ca o sursă de idei, urmând să se determine apoi dacă soluţia obţinută este optimă.

1.5.2. Metoda „Divide et impera” Este o metodă generală de elaborare a algoritmilor care constă în împărţirea repetată a

unei probleme de dimensiune mai mare în două sau mai multe subprobleme de acelaşi tip, urmată de combinarea soluţiilor subproblemelor rezolvate pentru a obţine soluţia problemei iniţiale.

171

Se presupune un vector ( )naaaA ,...,, 21= asupra elementelor căruia trebuie efectuată o prelucrare oarecare.

Mai mult, se presupune că pentru orice p, q naturali cu Nqp ≤<≤1 există { }1,..., −∈ qpm astfel încât prelucrarea secvenţei { }qp aa ,... se poate face prelucrând

secvenţele { }mp aa ,... şi { }qm aa ,...1+ , apoi combinând rezultatele pentru a obţine prelucrarea dorită a întregii secvenţe.

Cel mai cunoscut algoritm de instruire este algoritmul backpropagation, bazat pe metoda gradientului, mai precis pe metoda celei mai rapide descreşteri, denumită şi metoda cu descreşterea gradientului.

1.5.3. Structura unui algoritm aleator de descreştere[1] Pas 1. Iniţializări. Se alege aproximaţia iniţială, 0x ; se iniţializează contorul de

iteraţii, k = 0; se iniţializează un contor de eşecuri, e = 0. Pas 2. Generarea noii direcţii. Se generează o valoare aleatoare kξ şi se efectuează analiza: dacă ( ) ( )kk xfxf <+ ξ atunci kkk xx ξ+=+1 , altfel kk xx =+1 şi e=e+1 Pas 3. Criteriul de oprire. Dacă este satisfăcut criteriul de oprire atunci se opreşte

algoritmul, altfel se incrementează indicatorul iteraţiei (k) şi se reia de la pasul 2. Criteriul de oprire poate să fie k = kmax (numărul maxim de iteraţii) sau e = emax. Variante ale algoritmului se obţin prin concretizarea repartiţiei valorilor variabilei

aleatoare kξ

1.5.3.1. Algoritmul Matyas (1965): Pentru fiecare iteraţie k, kξ se generează în conformitate cu repartiţia normală standard, de medie 0 şi dispersie 1. Valorile corespunzătoare unor iteraţii diferite vor fi independente.

1.5.3.2. Algoritmul Solis-Wets (1981): kξ se generează în conformitate cu repartiţia normală de medie mk şi dispersie 1. Se alege m0 = 0 şi pentru fiecare k se face analiza:

Dacă ( ) ( )kk xfxf <+ ξ atunci kkk xx ξ+=+1 ; kkk mm 2.04.01 +=+ ξ Dacă ( ) ( )kk xfxf <− ξ atunci kkk xx ξ−=+1 ; kkk mm ξ4.01 −=+ Dacă ( ) ( )kk xfxf ≥− ξ şi ( ) ( )kk xfxf ≥− ξ

Pentru generarea de valori repartizate în conformitate cu repartiţia normală standard se poate folosi metoda Box-Muller care conduce la următorul algoritm:

u:=Random; v:=Random; r:=sqrt(-2*ln(u)); z1:=r*cos(2*pi*v); z2:=r*sin(2*pi*v); Return z1,z2 [1],[9]

unde Random este o funcţie ce generează valori uniform distribuite în [0; 1]. O variantă a acestui algoritm care evită folosirea funcţiilor trigonometrice şi care se

bazează pe generarea de puncte uniform distribuite în interiorul cercului unitate este: Repeat u:=2*Random-1; v:=2*Random-1; s+u^2+v^2; Until 0<s<1; r:=sqrt(-2*ln(s)/s); z1:=r*u; z2:=r*v; Return z1, z2

172

La fiecare apel al funcţiilor de mai sus se generează două valori normal repartizate. Dacă z este o valoare aleatoare având repartiţia normală standard pentru a obţine o

valoare aleatoare repartizată în conformitate cu repartiţia normală de medie m şi dispersie d este suficient să se calculeze: m + d z.

Studiul convergenţei. Rezultate suficiente privind convergenţa în probabilitate a lui kx sunt date în teorema

următoare: Fie kx minimul global al funcţiei ℜ→ℜnf : Presupunem că: 1. ℜ→ℜnf : este continuă;

2. pentru fiecare 0>δ mulţimea { }δδ <−= *xxxV este de măsură nenulă, adică

( ) 0≠δVM 3. densitatea de probabilitate, kq a fiecărei variabile aleatoare kξ are proprietatea:

( ) 0>− yxqk Ayx ∈∀ , Atunci ( ) ( )*xfxf k → Faptul că este o metodă de descreştere face ca blocarea în minime locale a procesului

de căutare să nu fie întotdeauna evitată. Din acelaşi motiv rezultatul obţinut este influenţat esenţial de aproximaţia iniţială. Soluţii pentru eliminarea acestor deficienţe sunt: (a) execuţia repetată a algoritmului pentru diverse aproximaţii iniţiale şi folosirea

rezultatelor obţinute la rulările anterioare în stabilirea aproximaţiei iniţiale; (b) eliminarea caracterului de metodă de descreştere acceptându-se şi perturbaţiile care

conduc la creşteri ale funcţiei obiectiv. Algoritmul stochastic de optimizare globală cu un singur agent de căutare este foarte

bun pentru medii n dimensionale. Aceşti algoritmi sunt un pic mai lenţi decât cei cu gradient de căutare, dar au o probabilitate mărită de a găsi minimul global al funcţiei obiectiv, chiar şi în cazul când acestea nu sunt definite analitic.

La fiecare iteraţie vectorul de căutare xk asociat pentru fiecare agent în parte îşi actualizează permanent poziţia în căutarea minimului global.

Pentru a face acest lucru este necesară utilizarea unor generatoare de numere aleatoare uniform distribuite, şi depinzând de algoritm putându-se folosi anumite informaţii locale, asupra vârfurilor funcţiei obiectiv.

Algoritmul Matyas 1965 este unul dintre cei mai simpli algoritmi aleatori de căutare, cu un singur parametru, cunoscut şi sub numele de algorimul Greedy [1].

Ideea este foarte simplă, se foloseşte un vector Gaussian generat aleator pentru a caracteriza schimbarea poziţiei din poziţia curentă în cea de căutare.

Este un greedy deoarece se acceptă doar mutaţii care fac să descrească valorile funcţiei obiectiv.

Se selectează un punct inţial 0x , numărul total de paşi T, ( )0xFFbest = şi k=0 Pentru k=1:T se generează aleator un vector gaussian kW cu dispresia σ Se actualizează punctul de căutare kk wxz += −1 Dacă acest punct nu face parte din domeniul D, din constrângerea domeniului D se

reface pasul de actualizare a punctului de căutare până se îndeplineşte condiţia Dacă ( ) ( ) zxxFzF kk =< − ,1 O variabilă gaussiană generată aleator pentru w poate fi construită prin utilizarea

generatoarelor aleatoare cu distribuţie uniformă rand(1). ( )( ) ( )( ) σπ 12cos1ln2 randrandw ⋅⋅−=

173

Metropolis este un algoritm care duce la o îmbunătăţire a vitezei de căutare, dar şi la o scăpare mai rapidă decât a celorlalţi algoritmi din punctele de minim locale.

Cu o mică probabilitate p se acceptă mutaţii ale agenţilor care să ducă la o creştere a funcţiei obiectiv. Acest lucru duce la o strategie care va permite evitarea blocări în puncte de minim local.

Algoritmul Greedy are o probabilitate destul de mare de a se bloca într-un punct de minim local, fără a se mai putea ajunge la minimul la nivel global, iar pentru a evita acest lucru se poate ajunge la mai puţin decât greedy, unele mutaţii sunt acceptate chiar dacă nu îmbunătăţesc valorile funcţiei obiectiv (Metropolis).

1.6. Metode euristice Algoritmii şi metodele prezentate anterior sunt neeficienţi pentru probleme grele,

combinatoriale şi de dimensiuni mari, sau cele care provin din domeniile de inspiraţie naturală şi inteligenţă artificială.

Aceasta deoarece timpul de rezolvare şi/sau memoria internă necesară este exponenţială în raport cu dimensiunile problemei [13],[23],[26].

În aceste situaţii, pentru astfel de probleme, se acceptă utilizarea unor algoritmi despre care nu se ştie sau nu s-a demonstrat deocamdată că sunt optimali, dar care furnizează rezultate “acceptabile” într-un timp mai scurt şi cu un consum mai redus de memorie.

Datorită importanţei mari a criteriului timp în raport cu spaţiul de memorie necesar, se va avea în vedere criteriul timp.

Un algoritm se numeşte euristic dacă are următoarele proprietăţi: • furnizează, de obicei, soluţii bune dar nu neapărat optime; • poate fi implementat mai uşor şi permite obţinerea rezultatelor în timp rezonabil,

în orice caz mai scurt decât cel cerut de orice algoritm exact cunoscut. O idee frecvent utilizată în elaborarea algoritmilor euristici constă în descompunerea

procesului de căutare al soluţiei, în mai multe subprocese (etape) succesive şi căutarea soluţiei optime a fiecăreia în parte (presupunând că fiecare subproces este suboptimal).

Această strategie nu conduce însă întotdeauna la o soluţie optimală, deoarece optimizarea locală nu implică, în general, şi o optimizare totală (sau optimul local de cele mai multe ori nu va coincide cu optimul global).

Un algoritm elaborat pe baza metodei Greedy, care furnizează o soluţie care nu este optimă (sau nu i se poate demonstra optimalitatea), este un algoritm euristic.

Pentru elaborarea unui algoritm euristic se pun în evidenţă toate condiţiile pe care le satisface o soluţie exactă şi se împart condiţiile în două sau mai multe clase

conform unor criterii. Aceste criterii pot fi facilitatea satisfacerii condiţiilor şi necesitatea satisfacerii lor. Din

aceste puncte de vedere condiţiile pot fi: • condiţii uşor de îndeplinit; • condiţii dificil de îndeplinit (se poate accepta îndeplinirea primelor); • condiţii necesare (neîndeplinirea lor împiedică obţinerea unei soluţii posibile); • condiţii pentru care se poate accepta un compromis, în sensul că ele pot fi înlocuite

cu alte condiţii care permit apropierea de o soluţie optimală (eventual optimă). În această situaţie, satisfacerea condiţiilor necesare e obligatorie, iar calitatea soluţiei

depinde în mare măsură de compromisul adoptat pentru condiţiile din a doua categorie. Algoritmii euristici sunt utili pentru utilizări sporadice, unice, deoarece efortul

determinării soluţiei optime este prea mare faţă de câştigul obţinut. Algoritmii euristici furnizează soluţii aproximative, dar şi algoritmii analizei numerice

au soluţii aproximative, fără a lua în considerare propagarea erorilor de rotunjire, greu controlabile, care pot transforma un proces convergent într-unul divergent.

174

1.7. Metode de simulare locală Aceste metode sunt caracterizate prin faptul că ele caută ieşirile dintr-un optim local şi

sunt foarte bine paralelizabile pe oricâte procesoare paralele. Din această grupă fac parte metodele de simulare pură, simulare dirijată, simulare de

tip călire, tabu, reţele neuronale, algoritmi genetici şi evolutivi. Analizând algoritmii determinişti (din analiza numerică sau cercetări operaţionale) şi

algoritmii stochastici se constată că majoritatea au elemente comune: – pornesc de la o soluţie iniţială şi caută să îmbunătăţească soluţia curentă; – unii algoritmi conduc la optim şi acest lucru se poate şi verifica, alţii conduc la

optim, dar verificarea acestui fapt devine practic imposibilă; – alţii nu pot să conducă la o soluţie optimă globală. Pornind de la aceste constatări, în literatura de specialitate s-au conturat o serie de

cercetări în direcţia îmbunătăţirii algoritmilor clasici sau elaborarea algoritmilor noi. Deoarece problema găsirii unui punct iniţial de pornire poate fi complicată, iar mulţi

algoritmi pleacă cu un punct iniţial, nu se preocupă de determinarea efectivă a soluţiei iniţiale şi nici de existenţa ei, căutarea deterministă a celor mai bune soluţii este prohibitivă.

1.7.1. Algoritmi de tip „Simulated Annealing”, simulare de tip călire (SA) Simularea de tip călire (simulated annealing) este o metodă de căutare în spaţiul

soluţiilor prin simulare dirijată după curba de răcire a metalelor în timpul călirii (de unde şi denumirea metodei). Algoritmul de recoacere simulată este propus de Kirkpatrick, Gellat şi Vecchi în anul 1983, pentru rezolvarea problemelor de optimizare combinatorică – Simulated Anneling. Metoda de simulare de tip călire este o metodă promiţătoare şi tot mai mult utilizată [1], [3],[6],[10],[34].

Călirea simulată este o tehnică de tip Monte-Carlo care poate fi folosită pentru a găsi soluţii în problemele de optimizare.

Algoritmii din această categorie nu sunt algoritmi de descreştere întrucât se pot efectua ajustări care conduc la creşterea funcţiei obiectiv, cu o anumită probabilitate, în cele mai multe din cazuri aceste ajustări se fac însă cu o probabilitate mică.

La temperaturi înalte atomii metalelor sunt liberi să se deplaseze şi tind să o facă aleator. Când temperatura este scăzută nu mai este posibilă nicio mişcare, structura fiind îngheţată, pe măsură ce temperatura scade particulele tind să ajungă în stări cu energie din ce în ce mai mică. Dacă răcirea metalului se face treptat, atomii tind să se aşeze în punctele de minimă energie (astfel încât energiile dintre atomi să fie minime).

Ideea acestor algoritmi provine de la analogia dintre căutarea soluţiei unei probleme de optimizare şi evoluţia stărilor unui solid supus unui tratament termic care începe printr-o încălzire bruscă şi continuă cu o răcire lentă.

Dacă temperatura scade suficient de lent atunci, pentru fiecare valoare a temperaturii, solidului îi este permis să atingă starea de aşa-numitul echilibru termic.

Starea de echilibru termic este descrisă de distribuţia de probabilitate:

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

TkSE

TZSP

BT exp

)(1)( (1)

unde Ss ∈ este o stare a sistemului, T este temperatura la care se află sistemul, Z(T) este un factor de normalizare ales astfel încât suma probabilităţilor 1=∑

aaP , E(S) este energia stării

S, iar kB > 0 este o constantă (în fizică este denumită constanta lui Boltzmann). Se observă că pentru un T dat, cu cât E(S) este mai mică cu atât probabilitatea PT (S), ca sistemul să se afle în starea S este mai mare.

175

Rezultă că probabilitatea relativă a două stări este determinată doar de diferenţa energiilor lor:

TKEE

ePP

B

ba

a

b −=

Prin urmare probabilitatea este maximă pentru stările de energie minimă. Pe de altă parte, şi T influenţează distribuţia staţionară. Valori mari ale lui T ( ∞→T ),

fac ca

( ) cardSSPT /1≈

adică stările sunt aproape echiprobabile. Dacă T este mic ( 0→T ) atunci vor avea probabilitate nenulă doar stările de energie minimă.

Folosind analogia dintre un sistem fizic şi o problemă de optimizare, analogie bazată pe corespondenţa dintre ele, spaţiul stărilor sistemului coincide cu spaţiul configuraţiilor problemei, iar energia coincide cu funcţia obiectiv rezultă că pentru a identifica configuraţii de cost minim ar fi suficient să le generăm în conformitate cu repartiţia (1).

Acest lucru este dificil de realizat practic datorită necesităţii calculului lui Z(T) (care este o sumă după toate configuraţiile posibile ceea ce presupune o parcurgere exhaustivă a spaţiului de căutare - imposibil de realizat pentru probleme de dimensiuni mari).

Pentru a evita acest calcul se poate simula evoluţia unui proces stochastic (de tip lanţ Markov) către distribuţia staţionară.

Multe probleme de optimizare pot fi considerate ca un număr de obiecte care trebuie planificate astfel încât o funcţie obiectiv să fie minimizată.

Atomii sunt înlocuiţi cu obiecte, iar valoarea funcţiei obiectiv înlocuieşte energia sistemului. Sunt create o planificare iniţială, aleatoare, a obiectelor, un cost iniţial ( )0c şi o temperatură 0T . Permutările se realizează astfel: se aleg aleator obiecte, sunt rearanjate şi se calculează schimbarea în cost.

Dacă, 0≤Δc atunci schimbarea este acceptată. Dacă 0>Δc se calculează probabilitatea schimbării la temperatura T:

( ) TC

eCP ΔΔ−=Δ

Dacă probabilitatea este mai mare decât o valoare aleasă aleator în intervalul (0, 1), atunci schimbarea este acceptată. După un număr de permutări cu succes temperatura este scăzută cu o rată de răcire.

Dacă alegem probabilitatea de atingere a lui s ecuaţia: ( ) ( ) TsETT eZSf /−=

unde ZT este o constantă de normalizare, atunci obţinem comportarea termodinamică a gazelor ideale şi deci procedura converge.

Dacă facem ca Tk să descrească încet va dura mult procesul, dar obţinem soluţii mai bune faţă de varianta de descreştere rapidă a temperaturii când procesul merge repede dar calitatea soluţiilor nu este aşa de bună.

Alegerea şirului Tk este deci o problemă de implementare. Paralelizarea algoritmilor de tip călire se poate realiza pe mai multe căi: – căutarea simultană independentă; – căutare simultană periodic interactivă; – partiţionarea configuraţiei; – paralelizare masivă.

1.7.2. Algoritmul Metropolis Metropolis a propus o metodă de simulare de tip Monte Carlo a cărei idee are ca sursă de

inspiraţie starea curentă a sistemului când este generată o perturbaţie aleatoare (mică) care este

176

aplicată uneia dintre componentele (particulele) sistemului[1],[17],[19]. Dacă această perturbaţie provoacă o descreştere a energiei sistemului atunci noua stare va fi considerată cea obţinută prin aplicarea perturbaţiei, altfel perturbaţia se va accepta numai cu o anumită probabilitate (care depinde invers proporţional de variaţia energiei şi direct proporţional de temperatură).

Algoritmul Metropolis foloseşte o metodă de tip Monte Carlo, care generează o secvenţă de stări [1],[20]. Fiind dată starea curentă, se aplică o mică perturbaţie generată aleator.

Dacă diferenţa de energie ΔE dintre energia Ep a stării perturbate şi energia Ec a stării curente este negativă, atunci procesul continuă cu noua stare.

În caz contrar, probabilitatea p de acceptare a stării perturbate este dată de expresia

TKE

BepΔ

−

= Astfel cu cât temperatura este mai ridicată, probabilitatea de a accepta schimbări care

conduc la mărirea energiei este mai mare (particulele sistemului fluctuează aleator). Aplicarea acestei idei pentru determinarea minimului unei funcţii obiectiv se bazează

pe următoarele analogii: – funcţia obiectiv f, coincide cu energia E; – vectorii din domeniul de definiţie corespund unei configuraţii (stări) a sistemului; – modificarea unei componente a vectorului corespunde perturbării unei particule; – T este un parametru prin care se poate controla probabilitatea de acceptare a

perturbaţiilor care conduc la creşterea funcţiei obiectiv. Pentru T constant, un algoritm de tip Metropolis are următoarea structură: Pas 1: Iniţializări. Se stabileşte aproximaţia iniţială, 0X şi se iniţializează indicatorul

iteraţiei K=0 Pas 2: Generare perturbaţie. Se generează o nouă configuraţie nx ℜ∈, , prin

modificarea uneia sau mai multor componente ale lui x Pas 3: Acceptarea noii configuraţii. Se calculează ( ) ( )kk xfxff −=Δ '

Configuraţia 'x se acceptă cu probabilitatea ( ) 0},/exp(,1min{'1 >Δ−==+ TTfxxP kka

Pas 4: Criteriul de oprire Dacă maxkk < atunci k=k+1 şi se trece din nou la pas 2, altfel algoritmul se opreşte.

Generarea unei noi valori x pornind de la kx se face printr-o perturbaţie care depinde de natura problemei.

Algoritmul de recoacere simulată poate fi privit ca o secvenţă de algoritmi Metropolis aplicaţi unui şir descrescător de valori ale parametrului de control, temperatura.

Pentru o alegere convenabilă a funcţiei de modificare a temperaturii, algoritmul de recoacere simulată converge asimptotic spre un minim global al problemei de optimizare combinatorială ( ) min→iC

S-a demonstrat că pentru convergenţa spre un minim local este necesar ca temperatura să descrească cu logaritmul timpului, conform distribuţiei Bolzmann:

( ) ( )tT

tTln10

+=

unde T0 este temperatura iniţială, iar t este timpul măsurat prin numărul de cicluri de prelucrare.

S-a constat că se poate obţine o convergenţă mai bună, prin înlocuirea distribuţiei Bolzmann cu distribuţia Cauchy. Paşii făcuţi spre minimul global pot fi uneori mai mari şi numărul de iteraţii necesar poate fi mai mic. Funcţia de modificare a temperaturii la distribuţia Cauchy este:

( )t

TtT

+=

10

177

Iar probabilitatea P(x) a unui pas de mărime x în această distribuţie este:

( ) ( )( ) 22 xtT

tTxP+

=

Algoritmul cunoscut şi sub numele de recoacere Monte Carlo, sau răcire statistică, este o generalizare a algoritmilor de ameliorare iterativă, pentru că acceptă, cu o probabilitate care scade odată cu scăderea temperaturii, modificarea funcţiei criteriu.

Un algoritm de optimizare are drept scop descoperirea unei valori x* de cele mai multe ori un vector în n dimensiuni pentru o perioadă de timp T, aşa cum ar fi: F(x)>F(x*),

x∀ ℜ∈ . Funcţia F se numeşte şi funcţie obiectiv căreia i se va face o optimizare, adică i se va

stabili un minim sau un maxim în funcţie de problemă. Funcţia F este asociată cu o arhitectură pentru descrierea procesului la nivel

informaţional, iar x reprezintă setul de parametri. Abordarea de a găsi un punct de minim sau de maxim în alte cazuri va presupune o

abordare unitară. A maximiza funcţia G(x) este acelaşi lucru cu a minimiza funcţia F(x) = - G(x), cu o

limitare a domeniului de definiţie a funcţiei D. Pentru un algoritm de optimizare indiferent de care se utilizează este de dorit ca: Să avem o convergenţă sigură spre valoarea x* şi de a avea o complexitate

computaţională cât mai mică dacă se poate o reducere la o funcţie polinomială. Foarte multe din problemele din lumea reală pot fi descrise pe baza abordării de mai sus.

Este adevărat că transpunerea problemei reale într-o formă corespunzătoare de fi optimizată pe baza unui algoritm este de cele mai multe ori implică un efort şi cunoştinţe deosebite.

Putem avea o clasificare a algoritmilor din care reliefăm două mari clase: una în care căutarea se face după gradient şi algoritmii stochastici de inspiraţie

naturală.

1.7.3. Algoritmi tabu (AT) Algoritmii Tabu sunt algoritmi perfecţionaţi pentru căutarea în spaţiul soluţiilor care

evită, de asemenea, blocarea în puncte de optim local, eventual evită cicluri şi accelerează convergenţa, impiedicând revenirea la stări anterioare [1].

Algoritmul Tabu se bazează pe doi paşi clasici ai algoritmilor de căutare în general. Pasul de determinare a unei soluţii iniţiale nu este specific metodei şi constă din

ordonarea elementelor mulţimii soluţiilor după un criteriu sau altul şi încărcarea capacităţii, prezentate de o restricţie, dusă până la refuz (de exemplu, algoritmul GREEDY2). Îmbunătăţirea soluţiei curente se bazează pe o mutare (efectuarea unei schimbări locale) şi pe construirea unei liste tabu.

O listă Tabu (T) conţine la un moment dat mutările nepermise în cadrul iteraţiei curente.

Lista tabu nu permite mutări care au fost efectuate în ultimele iteraţii. Algoritmul are o serie de implementări sofisticate, situaţii în care efectuăm mutări

multiple la o iteraţie sau când se pleacă cu mai multe soluţii iniţiale.

1.8. Metoda eşantionării O metodă foarte simplă de optimizare ar fi utilizând eşantionarea uniformă, care

permite împărţirea domeniului de căutare într-un număr de q intervale în fiecare direcţie. Pentru fiecare aceste eşantioane se va face o evaluare a funcţiei F şi se vor reţine

rezultatele în scopul determinării unei valori considerată ca fiind cea mai bună. Aceste coordonate se modifică în permanenţă cu scopul găsirii unor valori din ce în ce

mai mici.

178

Această metodă prin eşantionare uniformă va duce la considerarea domeniului ca fiind făcut din qn puncte.

Dezavantajele principale ar fi că timpul de rulare va creşte exponenţial cu valoarea n, iar în timpi mai mici este foarte posibil să nu se poată obţine optimul global al funcţiei obiectiv.

Metoda prezintă însă şi avantaje, deşi timpul de lucru este mare totuşi ea este garantat convergentă şi este aplicabilă unor probleme cu o abordare mai simplistă.

O altă metodă de optimizare utilizează o eşantionare cu pas aleator, căutarea făcându-se în domeniul de căutare D. Pentru fiecare eşantion se va face o evaluare a valorii funcţiei obiectiv, cu stocarea datelor, în scopul obţinerii celei mai bune poziţii la nivel global. Acest algoritm de optimizare prezintă marele avantaj că nu va necesita parametri de căutare, în acest caz nefiind nevoie de a determina o valoare optimă pentru q. Din punctul de vedere al vitezei algoritmului, acesta este mai rapid decât cel cu eşantionare uniformă, şi întotdeauna convergent. Cu toate astea durata de execuţie este totuşi mare mai ales pentru problemele mai complicate, pentru abordările simplificatoare este rezonabilă. Algoritmii de optimizare mai sus prezentaţi se încadrează la algoritmi rudimentari de optimizare, care pot fi folosiţi cu succes pentru abordarea problemelor simple. În aceşti algoritmi nu se utilizează avantajele desfăşurării funcţiei care pot duce la o creştere semnificativă a performanţei algoritmului. Algoritmii de optimizare care se bazează pe gradient, impun o căutare într-un domeniu D pe direcţia gradientului descrescător. Punctele de căutare sunt modificate după următoarea formulă:

ii x

Fx∂∂

−=Δ η , unde η reprezintă pasul de căutare.

Un pas de căutare mai mare ar putea duce la viteză de convergenţă mai mare, dar cu preţul de multe ori al ratării optimului la nivel global.

O altă metodă de optimizare ar fi cea a gradientului conjugat, care va duce la o accelerare a căutării, dar fiecare pas este mai complicat.

Direcţia după care se face căutarea poate fi determinată. Iniţierea aleatoare a vectorului viteză de căutare x0

Evaluarea componentelor gradientului 0x0

ii x

Fg∂∂

=

Aproximarea direcţiei de căutare pentru pasul 1 ca în metoda gradientului descendent 00 gd −=

Găsirea minη astfel încât ( )1min

1 −− + kk dxF η să devină minimă, o simplă problemă uni-dimensională.

Actualizarea vectorului de căutare 1min

1 −− += kkk dxx η

Evaluarea vectorului gradient ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=∇= kk x

i

kix

k

xFgFg

Se evaluează noua direcţie de căutare 11 −−+−= kkkk dgd β 1+= kk

Până când se îndeplineşte criteriul de oprire ε<− −1kk xx

Pentru 1−kβ se pot alege mai multe variante şi anume:

Hestenes – Stiefel 11

1

1

,

,−−

−

−

−

−=

kkk

kkk

k

ggd

gggβ ,

Polak – Ribiere 11

1

1

,

,−−

−

−−

=kk

kkk

k

gg

gggβ ,

179

Fletcher – Reeves 11

1

,

,−−

− =kk

kkk

gg

ggβ

1.9. Evaluarea performanţelor algoritmilor Algoritmii stochastici sunt destul de dificil de comparat din punctul de vedere al

vitezei, datorită faptului că timpii lor de lucru depind de modul de generare a valorilor aleatoare [9],[19],[20].

Pentru a putea face însă o comparaţie ar trebui rulat acelaşi algoritm de un număr foarte mare de ori şi analizat din punct de vedere statistic.

Mărimile uzuale folosite în algoritmii de optimizare sunt: 1.9.1. Performanţa algoritmului Este definită prin capabilitatea algoritmului de a atinge cât mai repede minimul global,

printr-un număr de iteraţii având ca poziţie de start un număr iniţial de iteraţii predefinit [1]. Numărul de iteraţii – reprezintă numărul mediu de iteraţii pe care le facem pentru a

stabili un anumit criteriu optimul global, dacă acceptăm că îi cunoaştem valoarea. Trebuie menţionat că sunt şi cazuri în care nu se poate îndeplini niciun criteriu, aceste

cazuri izolate nu se folosesc în stabilirea valorii medii. Procentul de reuşite în îndeplinirea unor criterii – reprezintă proporţia de rezultate

favorabile din toate încercările efectuate, indicator foarte important în stabilirea eficacităţii unui algoritm în a converge spre un minim global, fără a se bloca în alte puncte de minime locale.

Din comparaţia acestor algoritmi rezultă că Metropolis este mai rapid ca ceilalţi în descoperirea minimului global, chiar şi în cazul în care funcţia obiectiv prezintă în evoluţia ei multe puncte de extrem. Acest algoritm este inspirat din statistica aplicată în fizică.

A fost adăugat un parametru p care a făcut ca acesta să fie un algoritm ceva mai complex decât Algoritmul Greedy. Din fizică se ştie că valoarea p este mică pentru o variaţie negativă a unei funcţii obiectiv este mare.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ−

=T

Fp exp

Unde T este denumită temperatură şi ea este constantă pentru algoritmul Metropolis. Alopex este un algoritm cu generare aleatorie de căutare directă, în care este în

particular interesat de căutări la nivel local şi determinarea unor minime locale. Dacă în ceilalţi algoritmi toate direcţiile de mişcare erau considerate ca fiind la fel de

importante, aici unele direcţii devin favorizate depinzând de un coeficient de corelare care măsoară cât de mult duce modificare a vectorului x la scăderea funcţiei obiectiv.

1.10. Agenţi şi sisteme multiagent Agenţii şi sistemele multiagent reprezintă o nouă modalitate de analiză, modelare şi

implementare a sistemelor complexe. Noua viziune bazată pe agenţi oferă astăzi o gamă largă de instrumente, tehnici şi paradigme cu un uriaş potenţial de a îmbunătăţi modul în care oamenii concep şi utilizează tehnologia informaţională[26].

Agenţii sunt şi vor fi utilizaţi tot mai mult într-o mare varietate de aplicaţii, mergând de la sisteme de dimensiuni mici, cum ar fi filtrele personalizate pentru email sau agenţii pentru cumpărături (shopbot) şi până la sisteme mari, deosebit de complexe, cum sunt organizaţiile şi sistemele economice virtuale. La o primă vedere, ar putea apărea că aceste

180

tipuri de sisteme sunt extrem de diferite şi că nu au nimic în comun unele cu altele. Sistemele multiagent reprezintă mijlocul ideal de a aborda probleme care au mai multe metode de rezolvare, mai multe modalităţi de structurare şi/sau mai multe entităţi care le rezolvă (ca în cazul sistemelor distribuite). Astfel de sisteme au, deci, avantajul natural al rezolvării distribuite şi concurente a problemelor dar, în acelaşi timp, au şi avantajul suplimentar al reprezentării modalităţilor complexe de interacţiune.

Tipurile principale de interacţiuni sunt: cooperarea (lucrul împreună pentru atingerea unui scop comun), coordonarea (organizarea activităţii de rezolvare a problemelor astfel încât interacţiunile dăunătoare sunt eliminate iar cele favorabile sunt utilizate) şi negocierea (ajungerea la un acord care este acceptabil pentru toate părţile).

Inteligenţa unor astfel de sisteme este legată mai mult de capacitatea lor comună de a învăţa şi a se adapta la cerinţele mediului, deşi nu este exclus ca, în curând, să vorbim despre agenţi care au convingeri proprii sau despre agenţi emoţionali, deci care sunt capabili să exprime emoţii şi sentimente umane. Inteligenţă colectivă care stă la baza descrierii unui sistem multiagent în care nu există o structură centralizată de comunicare sau control reprezintă capacitatea de a învăţa şi a se adapta continuu, în raport cu percepţia sa asupra mediului, dar şi a interdependenţelor interne dintre agenţi.

Sistemele multiagent cu inteligenţă colectivă sunt considerate astăzi ca fiind tipul de sisteme care se va impune tot mai mult în aplicaţiile practice ale viitorului. Conceptul de agent a devenit, în anii ’90 ai secolului XX şi în primii ani ai secolului XXI, un concept central în câteva dintre disciplinele ştiinţifice cu o dezvoltare de-a dreptul explozivă.

Inteligenţa artificială şi subdomeniul acesteia, inteligenţa artificială distribuită, ştiinţele complexităţii sistemelor, cibernetica de ordinul trei, ştiinţa calculatoarelor, economia computaţională etc., fac apel din ce în ce mai frecvent la conceptul de agent şi la metodele derivate din acesta. În dicţionare, agentul este definit ca ,,cineva care, sau prin care se exercită putere sau produce un efect”. Totuşi, o astfel de definiţie este prea generală pentru a putea fi considerată operaţională; cel puţin ea indică faptul că agentul exercită o acţiune, schimbă ceva în mediul înconjurător.

Mai precis, Shardlow arată că: ,,Agenţii fac lucruri, ei acţionează: de aceea ei se numesc agenţi” [30]. Agenţii au deci un rol activ, iniţiind acţiuni prin care este afectat mediul lor mai degrabă decât ca ei să fie afectaţi de acest mediu.

Doi termeni pot fi utilizaţi pentru a descrie această acţiune a agenţilor: autonomia şi raţionalitatea aşa cum afirmă Wooldridge şi Jennings.

Autonomia presupune, în general, că un agent funcţionează fără intervenţia directă a omului sau a altor agenţi.

Totuşi, acţiunea raţională autonomă, aşa cum este definită, este un criteriu prea general pentru agenţi, ceea ce face ca în această categorie să se regăsească o clasă prea largă de obiecte. Mai multă precizie în acest domeniu este introdusă de definiţia dată de Jennings, Sycara şi Wooldridge pentru care ,,un agent este un sistem de calcul situat într-un anumit mediu, care este capabil de acţiune autonomă flexibilă pentru a realiza obiectivele sale proiectate” [31]. Se observă că se folosesc trei concepte cheie pentru a defini un agent: poziţionarea în raport cu mediul, autonomia şi flexibilitatea.

J. Ferber (1995) detaliază şi mai mult lucrurile, el spunând, în esenţă, că agenţii sunt entităţi reale (fizice) sau virtuale care [32]:

Acţionează într-un mediu specificat; Comunică cu alţi agenţi; Urmează un set de tendinţe, reprezentând obiective sau optimizează o funcţie; Dispun de resurse; Percep mediul înconjurător până la o anumită limită; Reprezintă intern mediul înconjurător (unii agenţi doar reacţionează); Oferă cunoaştere şi servicii; Se autoreproduc (opţional);

181

Satisfac obiective bine definite, ţinând cont de resurse, cunoştinţe, percepţie, reprezentare şi stimuli.

Desigur că o astfel de definiţie este prea cuprinzătoare pentru a putea separa mai bine agenţii de alte tipuri de sisteme.

S-a observat astfel că, aplicând o astfel de definiţie, putem incorpora în categoria agenţilor şi muşuroaielor de furnici, roiurile de albine sau bancurile de peşti.

Recent, agenţii au fost definiţi extrem de sintetic, dar cuprinzător într-un raport pentru Agentlink, comunitatea europeană a oamenilor de ştiinţă din acest domeniu de către Luck. M. [33], agenţii pot fi definiţi ca fiind „entităţi computaţionale rezolvitoare de probleme, autonome, capabile să execute operaţii în medii dinamice şi deschise”.

Tipurile principale de interacţiune ce pot fi găsite în sistemele multiagent includ: cooperarea, coordonarea şi negocierea.

Golstein şi Levin încă din 1987, au definit rezolvarea problemelor ca pe un proces cognitiv de nivel înalt care necesită modulaţia şi controlul mai multor capacităţi intelectuale fundamentale, fiind considerată ca cea mai complexă dintre toate funcţiile intelectuale [39],[45].

Rezolvarea problemelor apare necesară atunci când un organism sau un sistem ce posedă inteligenţă artificială nu cunoaşte drumul pe care trebuie să îl parcurgă de la o stare dată la o stare scop dorită. Procesul rezolvării problemelor diferă în funcţie de domeniul de cunoaştere şi de nivelul de expertiză. Rezultatele obţinute în laboratoare de multe ori rămân utile din punct de vedere teoretic, dar nu pot fi extinse pentru situaţii reale care de obicei sunt mult mai complexe.

Evoluţia în natură este un bun mecanism de dezvoltare şi adaptare a organismelor vii la mediul ambiant. Principiile naturale de luare a deciziilor s-au dovedit a fi efective pe parcursul a milioane de ani. Din aceste considerente, în ultima vreme, cercetătorii în tehnologii computaţionale s-au inspirat din natura la elaborarea noilor algoritmi, aşa-numiţii algoritmi evolutivi.

Dintre acestea fac parte: – algoritmii genetici (GAs), elaboraţi pe baza noţiunilor de selecţie naturală şi

genetică; – algoritmii coloniilor de furnici (Ant Colony Optimization – ACO, Ant Sistem – AS),

modelând comportamentul unei colonii de furnici. Algoritmii genetici lucrează analogic naturii: operează cu o populaţie de indivizi,

fiecare individ este un vector în care se codifică o soluţie a problemei. Calităţile individului (speranţa de viaţă) sunt apreciate cu ajutorul unei funcţii speciale

(fitness function). Cei mai buni indivizi au şansa de a se încrucişa şi forma descendenţi, pe când cei mai slabi sunt eliminaţi. În aşa fel, calităţile generaţiilor noi, în mediu, sunt mai bune de cât a populaţiei precedente.

GAs au aplicabilitate în rezolvarea unor probleme cu caracter ştiinţific şi ingineresc, câteva din acestea sunt: probleme de optimizare în domenii continui şi discrete cu aplicaţii în proiectarea sistemelor, planificarea activităţilor (generarea automată a orarelor); stabilirea arhitecturii reţelelor neuronale; modelarea sistemelor dinamice şi efectuarea de predicţii (predicţia vremii, a structurii proteinelor), modelarea sistemelor economice şi predicţia fenomenelor cu caracter economic, modelarea sistemelor biologice; dezvoltarea de strategii.

GAs prezintă un larg domeniu de cercetare din contul posibilităţii de modificare a parametrilor. Se poate întâmpla ca o modificare neesenţială a unui parametru să conducă la îmbunătăţirea considerabilă a soluţiei problemei.

O colonie de furnici poate fi privită ca un sistem multiagent, unde fiecare agent (furnica) acţionează automat după nişte reguli foarte simple. În comparaţie cu comportamentul primitiv al agentului, comportamentul întregului sistem se primeşte uimitor de raţional.

Ideea ACO – modelarea comportamentului coloniei, bazată pe capacitatea furnicilor de a găsi repede cel mai scurt drum de la furnicar până la hrană şi de adaptare la condiţii noi. În timpul

182

deplasării, furnicile marchează drumul cu feromon (pheromone), această informaţie se foloseşte de alte furnici la alegerea drumului. Anume aceasta regulă elementară determină capacitatea furnicilor de a găsi un nou drum (cel mai scurt), dacă drumul vechi nu mai este accesibil. Furnicile cu aceeaşi probabilitate vor înconjura obstacolul din stânga şi din dreapta, acelaşi lucru se va întâmpla şi la întoarcere. Însă, acele furnici care întâmplător au ales cel mai scurt drum, vor ajunge mai repede la destinaţie şi după câteva deplasări acest drum va fi mai îmbogăţit cu feromon. Deoarece deplasarea furnicilor este determinată de concentraţia de feromon, atunci şi celelalte furnici vor alege cel mai scurt drum. Modelarea evaporării feromonului ne garantează că soluţia optimă locală nu va fi unică, furnicile vor căuta şi alte drumuri.

1.11. Algoritmi Genetici (GA) şi evoluţionişti Algoritmii genetici folosesc experienţa strămoşilor transmisă genetic la urmaşi [1],

[26],[36]. Aceştia se bazează pe o selecţie naturală şi pe exploatarea eficientă a informaţiilor de

specialitate acumulate în timp. Pornind de la teoria evoluţionistă a lui Darwin, indivizii cu cele mai bune calităţi

pentru supravieţuire vor avea mai mulţi urmaşi cărora le vor transmite aceste calităţi. Aceste calităţi sunt variate şi diferă de la individ la individ, iar pentru compararea

indivizilor este necesară o măsură comună de apreciere. Aceasta măsură numită potenţial depinde de modul în care calităţile individuale sunt

corelate cu cerinţele mediului înconjurător. Cum mediul este unul şi acelaşi pentru toţi, speciile se orientează spre indivizi cu

potenţial din ce în ce mai ridicat prin selecţie naturală. Totalitatea calităţilor unui individ, calităţi care determină potenţialul său se numeşte

fenotip. Fenotipul e determinat de premizele genetice ale individului, care reunite formează

genotipul; informaţia genotipică este moştenită de urmaşi, iar procesul evolutiv al unei specii trebuie înţeles ca un schimb continuu şi permanent de material genetic.

1.12. Metodele evoluţioniste au ca obiectiv maximizarea unei funcţii de mai multe variabile, fiecare luând valori într-un anumit interval [26],[27],[28],[29].

Soluţia va fi un ansamblu de valori numerice ale variabilelor extrase din domeniile corespunzătoare.

Soluţiile vor juca un rol de indivizi, iar funcţia de optimizat va reprezenta mediul. Potenţialul unui individ va fi în acest caz valoarea funcţiei obiectiv în soluţia

corespunzătoare. Rezultă deci că dacă în metodele clasice, la fiecare pas al algoritmului se lucra cu o

singură soluţie, o metodă evoluţionistă operează cu o populaţie de indivizi. Indivizii care compun populaţia sunt aleşi la întâmplare din mulţimea tuturor soluţiilor

problemei şi apoi prin procesul ce imită selecţia naturală se alege din populaţia curentă un număr de supravieţuitori care vor constitui „izvorul” generaţiei următoare. Selecţia se face astfel ca indivizii cu potenţial mai ridicat (soluţii ce oferă funcţiei obiectiv o valoare mai mare) să aibă şanse mai mari de a se număra printre supravieţuitori.

Indivizii neselecţionaţi din populaţia curentă vom spune că „mor”, adică sunt omişi în consideraţiile următoare.

O parte a indivizilor selecţionaţi sunt supuşi unor transformări în cadrul unui proces de recombinare prin intermediul unor operatori genetici pentru a obţine noi indivizi.

Transformările simple se numesc mutaţii şi asigură o anumită variabilitate în interiorul populaţiei, adică creează un nou individ printr-o modificare a valorii unei variabile (noua valoare fiind din domeniul de valori sau intervalul corespunzător variabilei).

183

Transformările complexe sunt încrucişările (sau mutaţii încrucişate) şi au rolul de a realiza schimbul de informaţii între soluţiile combinate (sau indivizi); prin ele se creează noi indivizi prin combinarea de părţi provenind de la mai mulţi indivizi selecţionaţi (de obicei, doi).

În urma acestor transformări se obţine o nouă populaţie care la rândul ei este supusă transformărilor de mai sus.

Dacă în timpul procesului iterative este obţinut individul cu potenţialul cel mai ridicat, după amânarea unui număr suficient de mare de generaţii soluţia cea mai bună găsită este foarte aproape de soluţia optimă.

Metodele evoluţioniste spre deosebire de cele clasice realizează o căutare multidirecţională, menţinând la fiecare pas o populaţie de soluţii posibile si încurajând culegerea de informaţii pe o direcţie sau alta, precum şi schimbul de informaţii între direcţii.

Populaţia suferă o evoluţie orientată: la fiecare generaţie soluţiile bune se reproduc, cele slabe mor; mediul ambient reprezentat prin funcţia de optimizat clasifică soluţiile după potenţialul lor.

Metodele evoluţioniste [10] pot fi diferenţiate pentru una şi aceeaşi problemă prin: – structura S de reprezentare a indivizilor; – operatorii genetici de recombinare; – modul de generare a populaţiei iniţiale; – modul de tratare a restricţiilor populaţiei; – alegerea parametrilor (dimensiunea populaţiei, probabilităţile de aplicare a diverşilor

operatori). Un algoritm genetic este o procedură evoluţionistă în care indivizii sunt reprezentaţi

prin şiruri de valori 0 si 1. Diferenţele esenţiale faţă de alte metode de căutare sunt: multiparametrizare, căutări

din mai multe puncte deodată şi aplicarea regulilor probabilistice şi deterministice judicios combinate.

Algoritmii genetici sunt algoritmi stochastici care folosesc metode de căutare ce modelează fenomene naturale: moştenirea genetică şi lupta pentru supravieţuire din teoria darwiniană.

Primii algoritmi genetici au fost elaboraţi la sfârşitul deceniului şapte de către Holland ca o alternativă la metodele clasice de optimizare [32],[36].

Terminologia este cea specifică geneticii, şi anume: – cromozomi: denumire folosită pentru indivizi sau soluţii posibile ale problemei de

optimizare, reprezentaţi prin vectori binari; toţi cromozomii au acelaşi număr de componente, număr ce depinde de precizia soluţiei, adică de precizia dorită în calcule.

– gene: componentele unui cromozom ordonate liniar; o genă este caracterizată atât prin valoarea ei (0 sau 1), cât şi prin poziţia ei în secvenţă.

– populaţie: algoritmul începe prin a selecta arbitrar un număr de vectori binari care vor forma populaţia iniţială P(0); numărul indivizilor care compun populaţia iniţială va fi menţinut şi pentru generaţiile următoare P(t), t=1,2,

– evaluarea potenţialului indivizilor selectaţi sau a unui cromozom v=(v0, v1,…,vn) se face prin calculul valorii unei funcţii f(xv), numită funcţie obiectiv,

– recombinarea pentru obţinerea de noi indivizi: pornind de la populaţia iniţială, algoritmul genetic utilizează doi operatori genetici: mutaţia şi încrucişarea.

Mutaţia alterează una sau mai multe gene ale unui cromozom, valorile acestora schimbându-se din 0 în 1 sau invers.

Încrucişarea sau mutaţia încrucişată (crossover mutation) implică doi „părinţi” şi înseamnă concatenarea unei părţi din v1 cu a doua parte din v2 şi invers, astfel încât se obţin doi „urmaşi”.

Fundamentarea teoretică a algoritmilor genetici se bazează pe reprezentarea binară a soluţiilor şi pe noţiunea de schemă.

184

O schemă este un template ce permite explorarea similarităţilor între cromozomi. Ea este construită introducând simbolul „*” în alfabetul genelor. Schema va reprezenta toate şirurile care se potrivesc cu poziţiile diferite de „*”. Schemele au trei proprietăţi importante:

1. Ordinul – reprezintă numărul de valori ale fiecărei poziţii fixe (0 şi 1) prezente în schemă;

2. Lungimea de definiţie – este distanţa dintre prima şi ultima poziţie fixă din şir; 3. Potenţialul (fitness-ul) unei scheme S – este media potenţialelor tuturor şirurilor din

populaţie care se potrivesc cu schema S. Numărul de şiruri (care se potrivesc cu o schemă S) într-o populaţie creşte

proporţional cu raportul dintre potenţialul (fitness-ul) schemei şi potenţialul mediu al populaţiei. Aceasta înseamnă că o schemă „deasupra mediei” va avea un număr crescut de şiruri în generaţia următoare, o schemă „sub medie” va avea un număr mai redus de şiruri, iar o schemă medie rămâne la acelaşi nivel.

Teorema schemei – Scheme scurte, având un ordin scăzut, deasupra mediei vor avea un număr exponenţial de încercări în generaţiile ulterioare.

O consecinţă imediată a teoremei schemei este că algoritmii genetici explorează spaţiul de căutare prin scheme de ordin scăzut, scurte, care sunt folosite pentru schimbul de informaţii în timpul încrucişării.

Ipoteza blocurilor constructive – un algoritm genetic caută să obţină performanţe aproape de optim prin juxtapunerea schemelor scurte, de ordin scăzut, numite blocuri constructive.

Algoritmii de învăţare bazaţi pe minimizarea unui criteriu de eroare folosesc metode numerice de minimizare.

Algoritmii tradiţionali de învăţare, cum este algoritmul „backpropagation”, foloseşte metode de descreştere de tip gradient.

Aceste metode au un caracter local conducând la minimul din vecinătatea căruia aparţine aproximaţia iniţială.

O dată ajuns într-un minim local, procesul iterativ rămâne blocat acolo, ceea ce din punct de vedere al unui algoritm de învăţare reprezintă o învăţare incompletă.

Un alt dezavantaj pe care îl prezintă algoritmii bazaţi pe metode de tip gradient este că necesită ca funcţia obiectiv să fie suficient de netedă în vecinătatea minimului căutat, ceea ce poate fi o restricţie în anumite situaţii.

Algoritmii aleatori care vor fi prezentaţi au avantajul că nu impun ipoteze de netezime asupra funcţiei obiectiv şi datorită prezenţei perturbaţiilor permit uneori evitarea minimelor locale. Principalul dezavantaj al acestor metode este faptul că nu asigură o convergenţă în sens clasic ci doar o convergenţă în sens probabilist (de exemplu, probabilitatea ca aproximaţia să fie într-o vecinătate oricât de mică a optimului global tinde către 1).

Algoritmii care permit rezolvarea unei astfel de probleme necesită stabilirea a două elemente: direcţia de căutare şi dimensiunea „pasului" efectuat în direcţia respectivă. Algoritmii aleatori de căutare se caracterizează prin utilizarea unor elemente aleatoare în stabilirea direcţiei de căutare.

Ideea acestor algoritmi simpli de căutare este de a stabili, în mod aleatoriu, direcţia de căutare. Ei sunt, la fel ca metodele de tip gradient, algoritmi de descreştere, în sensul că direcţia nou generată este acceptată doar dacă asigură micşorarea funcţiei cost însă nu folosesc nicio informaţie asupra gradientului funcţiei f.

1.13. Algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimisation Particle Swarm Optimization este un algoritm de optimizare de tip stochastic,

multiagent inspirat din comportamentul stolurilor de păsări. Fiecare agent este o particulă ale cărei coordonate sunt chiar parametri de optimizat. Spaţiul de căutare în care se face optimului căutare este euclidian deci fiecare particulă are o poziţie şi o viteză. Fiecare

185

particulă memorează două soluţii, şi anume cea mai bună soluţie individuală (numită şi soluţia cognitivă) şi cea mai bună soluţie a întregii populaţii (numită şi soluţia socială).

Vitezele sunt modificate la fiecare iteraţie în funcţie de viteza din iteraţia trecută (inerţie), distanţa faţă de cea mai bună poziţie personală (termenul cognitiv) şi distanţa faţă de cea mai bună poziţie găsită de toate particulele (termenul social). Partea stochastică a algoritmului o reprezintă factorii aleatori cu care sunt scalaţi termenii cognitivi şi cei sociali.

A fost dezvoltat de dr. Eberhart şi dr. Kennedy în 1995 [37],[38];[39]. PSO are multe similarităţi cu tehnicile de calcul evoluţionare cum sunt algoritmii genetici. Sistemul e iniţializat cu o populaţie de soluţii aleatoare în schimb, faţă de algoritmii genetici PSO nu are operatori evoluţionari cum sunt cei de crossover şi de mutaţie.

În PSO, soluţiile posibile „zboară” prin spaţiul problemei sub influenţa soluţiilor optime curente.

Este cunoscut faptul că în lumea reală, de cele mai multe ori problemele nu pot fi abordate discret, ci este nevoie de o tratare continuă, găsirea unei soluţii la problemele continue fiind de cele mai multe ori o provocare pentru un număr mare de motive.

Problemele într-o lume reală nu pot fi bine definite, sunt dinamice, sau sunt definite într-un mediu dinamic. Mai mult problema poate fi deosebit de complexă, având numeroase optimizări locale de făcut, numeroase puncte de extrem, de minim sau de maxim, sau domeniul în care se cere soluţionarea ei poate fi mult prea mare pentru o rezolvare satisfăcătoare.

În general pentru găsirea unei soluţii exhaustive este nevoie de o foarte mare putere de calcul sau de timp pentru a fi rezolvate.

O modalitate de a simplifica problema este prin reducerea domeniului la un domeniu discret fapt care sigur va atrage un nivel mai redus de precizie al soluţiei, dar va reprezenta o bază de plecare în căutarea unei soluţii mai apropiată de realitate într-un mod exhaustiv.

Această metodă, totuşi, poate să conducă la o soluţie mai mult sau mai puţin corectă. ”Evolutionary computation” este cunoscut ca un subdomeniu de vârf al inteligenţei

artificiale care se bazează pe un progres iterativ, de exemplu, creşterea şi dezvoltarea într-o populaţie care este apoi este selectată pentru o căutare aleatoare, utilizând procesarea paralelă cu scopul obţinerii rezultatului dorit.

Asemenea procese au la bază surse inspirate din mecanismele biologice ale evoluţiei, incluzând un număr mare de algoritmi de optimizare metaeuristici, cum ar fi: – Evolutionary Algorithms (EAs): Genetic Algorithms (GAs), Evolutionary Programming (EP), Evolution Strategy (ES) – Memetic Algorithms (MAs); – Swarm Intelligence (SI): Particle Swarm Optimization (PSO), Ant Colony Optimization (ACO).

În ultimii ani, graniţele între aceşti algoritmi de optimizare au fost estompate, iar azi EAs combină avantajele tuturor abordărilor.

Toate aceste tehnici sunt, de fapt, algoritmi care au la bază principiile evoluţiei şi sunt numiţi adeseori Algoritmi Evolutivi. Un astfel de Algoritm Evolutiv este un algoritm de optimizare metaeuristic bazat pe existenţa unei populaţii şi care utilizează mecanisme inspirate din evoluţia darwiniană: reproducerea, mutaţia, recombinarea, selecţia naturală şi supravieţuirea celui mai adaptat.

Un mod eficient de a aborda aceste probleme deosebit de complexe într-un mod continuu, este de a utiliza tehnici de căutare şi de optimizare, cum ar fi de tipul algoritmilor stochastici, determinişti, sau uneori combinaţii ale ambelor metode, care se pare că devin tot mai des utilizate.

Algoritmii stochastici de căutare şi tehnicile de optimizare cel mai des utilizate sunt algoritmii genetici şi Particle Swarm Optimization care în principiu presupun soluţii, valori şi obiective similare

Particle Swarm Optimization are drept scop asemenea celorlalţi algoritmi de optimizare îmbunătăţirea performanţelor de căutare aleatoare în optimizare, prin identificarea şi explorarea spaţiilor cu o probabilitate mai mare de a conţine soluţii care să fie cât mai bune.

186

Alegerea unei tehnici, care ar garanta cea mai bună soluţie ar avea nevoie de cunoştinţe extinse ale problemei de spaţiu de căutare. În cele mai multe probleme din lumea reală, acest lucru nu este însă posibil. Mulţi astfel de algoritmi de optimizare stochastici, precum şi tehnicile de căutare şi optimizare sunt inspirate din natură. Natura ridică multe probleme dificile, cum ar fi modul păsărilor de a găsi o sursă de hrană, sau de modul în care un animal de pradă îşi găseşte hrana. Pe termen scurt, problemele se rezolvă prin învăţare şi adaptare, pe termen lung, problemele sunt rezolvate de către evoluţie. Darwin descrie în teoria evoluţiei în 1859 modificările impuse de selecţia naturală.

Principiile biologice ale inteligenţei swarm are rădăcini adânci în modul de organizare şi comportamentul social al insectelor.

De la reţele de telecomunicaţii la algoritmii de control ai roboţilor, comportamentul social al acestor grupuri de insecte a inspirat multe din domeniile de cercetare.

Tehnica de optimizare de tip Particle Swarm Optimization are ca inspiraţie comportarea socială legată în special de transmiterea şi utilizarea în comun a informaţiei, a unor fiinţe vii cum ar fi stolurile de păsări, roiurile de albine sau bancurile de peşti.

În variantele artificiale, procesul de căutare este asigurat de un ansamblu de particule a căror mişcare este caracterizată de o „viteză” care se modifică în timp, în funcţie de caracteristicile întregului sistem. Pentru găsirea rapidă a optimului însă au dificultăţi în evitarea minimelor locale.

S-a remarcat din experienţa acumulată în timp din domeniul social că oamenii îşi pot rezolva anumite probleme discutând cu alte persoane despre ei şi îşi pot schimba anumite atitudini.

Acest algoritm de optimizare are la bază optimizarea de inspiraţie socială. O problemă este dată, iar calea de a o soluţiona este de a o pune sub forma unei funcţii obiectiv (finess function) şi de a studia această funcţie.

Particle Swarm Optimization (PSO) este un foarte actual şi modern algoritm stochastic de optimizare, independent de gradient, de tipul multi-agent, în care fiecare agent îşi va desfăşura căutarea într-un domeniu D de căutare şi va memora valoarea cea mai bună, valoarea minimă a lui F găsită la o distanţă foarte bună.

În variantele artificiale, procesul de căutare este asigurat de un ansamblu de „particule”, tip roi-uri de particule a căror mişcare este caracterizată de o „viteză” care se modifică în timp în funcţie de caracteristicile întregului sistem.

Căutarea permite găsirea rapidă a optimului însă de multe ori se mai întâmpină dificultăţi în evitarea minimelor locale.

În decursul scurtei lui perioade de existenţă, algoritmul Particle Swarm Optimization a suferit numeroase schimbări până la introducerea lui în anul 1995 [1].

În versiunea originală a algoritmului Particle Swarm Optimization Kennedy, un psiholog din domeniul social şi Eberhart, un inginer din domeniul electric, au folosit acest algoritm în domeniul inteligenţei computaţionale, utilizând simple analogii cu interacţiunile sociale.

Prima simulare Kennedy Eberhart, din 1995, a fost influenţată de munca lui Heppner and Grenander, din1990, introducând analogii cu un stol de păsări în căutarea hranei.

Cu timpul au fost dezvoltate noi versiuni ale algoritmului, noi programe de implementare a acestuia şi au fost introduşi noi parametri care au apărut în timp şi care au influenţat algoritmul.

Acum foarte puţini ani acest algoritm era privit ca o curiozitate, care a atras însă astăzi numeroşi specialişti şi cercetători din întreaga lume.

Lucrurile se schimbă repede şi cercetătorii descoperă numeroase metode de a produce lucruri noi, iar multe din aceste lucruri au evoluat datorită acestui nou algoritm.

Acest lucru a condus rapid la realizarea şi perfecţionarea acestui nou algoritm de optimizare, foarte puternic, numit Particle Swarm Optimization (PSO).

În Particle Swarm Optimization, un număr de simple entităţi denumite particule, sau agenţi sunt plasate în domeniul de căutare a unor funcţii, numite şi funcţii obiectiv care sunt evaluate mereu în locaţiile curente.

187

Fiecare particulă îşi determină mişcarea din spaţiul de căutare combinând aspecte legate de cea mai bună poziţie a lui, precum şi cele mai bune poziţii ale particulelor învecinate numită şi best-fitness, precum şi de poziţiile curente pe care le are influenţate şi de perturbaţii aleatoare.

Următoarea iteraţie are loc după ce toate particulele s-au mişcat. Aceste poziţii curente, cea mai bună poziţie anterior determinată şi viteza de

deplasare. Poziţia curentă este considerată ca un set de coordonate descriind un punct din spaţiu. La fiecare iteraţie a algoritmului, poziţia curentă este evaluată ca o problemă, căreia

trebuie să i se găsească o soluţie. Dacă poziţia găsită este mai bună decât cele anterior găsite, atunci aceste coordonatele

sunt stocate într-un vector. Valoarea celei mai bune poziţii găsite este stocată într-o variabilă numită cea mai bună

poziţie Pbesti, pentru a putea face în continuare comparaţii cu rezultatele date în urma altor iteraţii.

Dar Particle Swarm este ceva mai mult decât o colecţie de particule. S-a constatat că o particulă de una singură nu are puterea de a rezolva aproape nici una din problemele ridicate, constatându-se că progresul apare numai când aceste particulele încep să interacţioneaze între ele.

Rezolvarea problemei este un fenomen la scară largă, pornind de la impactul social al unei particule individuale până la interacţiunea lor.

În orice caz, populaţia este organizată având la bază un sistem de comunicare după o oarecare topologie, de cele mai multe ori învârtindu-se în jurul unei reţele de tip social.

Direcţia de căutare, viteza şi pasul de căutare sunt actualizate mereu în căutarea valorii optime.

Fiecare agent „pasăre” va comunica cu ceilalţi agenţi unde a găsit cea mai bună valoare F. În căutarea unui optim fiecare agent în deplasarea lui va stoca informaţii locale despre cea mai bună poziţie găsită pe care o va comunica altor agenţi, dar va dobândi în urma schimbului permanent de informaţii şi o cea mai bună poziţie globală dată de comunitatea cu care se învecinează şi spre care va tinde să ajungă.

Aceste informaţii sunt incluse în fiecare pas de actualizare şi este de crezut că viteza algoritmului creşte datorită acestui proces de comunicare. Pentru implementarea lui matematică fiecărui agent aflat în mişcare i se asociază un vector de poziţie n dimensional

)(tX i

r) şi un vector )(tvi

r n dimensional în care se stochează date despre viteza agentului

În studiul roiului de agenţi n dimensional la fiecare iteraţie, calitatea unei particule este evaluată prin intermediul unei funcţii obiectiv.

Interacţiunea socială între particule le permite să reţină valorile cele mai bune ale funcţiei obiectiv pe care întregul roi le-a atins de-a lungul timpului.

Mişcarea particulelor poate fi într-un domeniu continuu, discret sau mixt [Kennedy, 1997].

Printre cele mai utilizate tehnici euristice care se folosesc împreună cu algoritmul PSO ar fi de amintit: cea mai bună vecinătate locală (Kennedy, 1999), viteze iniţiale nenule (întârzie căutările liniare în PSO), restricţionarea vitezei maxime (Eberhart, 1995) sau minime, restricţionarea poziţiei (Robinson, Rahmat-Samii, 2004), craziness (Kennedy, 1995), utilizarea factorului de inerţie aleator unic (Zheng, Qian, 2003).

Astfel, fiecărui agent în parte i se va determina o poziţie ibestpr (t) pe care acesta şi-o reţine ca fiind cea mai bună poziţie a sa pe care şi-a putut-o determina la nivel local, dar şi o poziţie bestgr (t) care de fapt este cea mai bună valoare provenită de la vecinii cu care acesta comunică şi spre care va tinde să ajungă, fiind astfel în permanenţă informat de performanţele vecinilor săi.

188

1.13.1. Algoritmul PSO original Fiecare particulă îşi înregistrează coordonatele celei mai bune soluţii pe care a obţinut-

o până acum, soluţia proprie, precum şi cea mai bună soluţie găsită de toate particulele, soluţia dată de întregul roi de particule. Optimizarea prin roi de particule înseamnă, la fiecare iteraţie, schimbarea vitezei (accelerarea) fiecărei particule către locaţiile soluţiei proprii, respectiv soluţiei roiului. Acceleraţiile sunt ponderate cu nişte factori aleatori.

Fie N particule distribuite în spaţiul de căutare. Notăm cu şi vectorii de poziţie, respectiv viteză ai particulei . Notăm cu vectorul celei mai bune poziţii găsite şi cu vectorii celor mai bune poziţii găsite de fiecare particulă.

Vectorul viteză al particulei la iteraţia este calculat astfel:

unde şi sunt factori de influenţă cognitivă, respectiv socială. este un vector de valori generat aleator, distribuit uniform în intervalul , iar cu s-a notat produsul Hadamard (înmulţirea element cu element).

Noile poziţii ale particulelor devin astfel:

La fiecare iteraţie se evaluează fiecare particulă şi dacă se găsesc soluţii mai bune, iar vectorii şi sunt în permanenţă actualizaţi.

Algoritmul PSO clasic în pseudocod este: Iniţializează particulele Cât timp nu s-a atins optimul sau nu s-a depăşit numărul maxim de iteraţii { pg = min(p(k)) Pentru fiecare particula k { Dacă f( x(k) )<f( p(k)) atunci p(k) = x(k) Pentru fiecare dimensiune D { V(k,d) = V(k,d)

+ C1*rand()*(p(k,D)-x(k,D)) + C2*rand()*(pg(D)-x(k,D))

X(k,d) = X(k,d) + V(k,d) }

}

În care f() reprezintă funcţia obiectiv care trebuie minimizată pg e soluţia cea mai bună găsită de algoritm până în prezent, p e vectorul celor mai bune soluţii găsite de fiecare particulă, x este vectorul de soluţii (poziţiile particulelor) şi V este vectorul de viteze.

Astfel, vectorial vom avea: )1( +tX i

r = )(tX i

r+ )1( +tvi

r ],1[ ni ∈∀

În urma evaluării funcţiei obiectiv F:Rn → R pentru actualizarea lui ibestpr vom avea în urma evaluării funcţiei obiectiv F definită în spaţiul n-dimensional stabilit pentru căutare următoarele posibilităţi:

dacă avem F( )1( +tX i

r) < F( ibestpr ) atunci ibestpr = )1( +tX i

r

189

altfel dacă F( )1( +tX i

r) ≥ F( ibestpr ) atunci ibestpr = )(tX i

r ],1[ ni ∈∀

În cazul variantei clasice a Particle Swarm Optimzation are loc indexarea vitezei de căutare a fiecărui agent după următoarea formulă:

)1( +tvi

r = )(tvi

r + C1 rand() ( ibestpr - )(tX i

r)) + C2 rand() ( bestgr - )(tX i

r))

Unde rand() reprezintă un şir de valori numerice generate aleator, uniform distribuite în intervalul de lucru [0,1], iar constantele C1 şi C2 , numite şi constante de accelerare se stabilesc pe baza cunoştinţelor acumulate la nivel local, de către un agent dar şi de influenţa socialului prin intermediul schimbului de informaţii cu vecinii [Kennedy,1995]. Modificarea vitezei se face ca urmare a diferenţelor dintre poziţia curentă a agentului şi cea mai bună poziţie a lui anterior calculată, precum şi de poziţia lui curentă şi cea mai bună poziţie comunicată de vecinii lui.

Sunt aplicaţii în care rezolvarea problemei de optimizare nu poate fi însă realizată, sau este realizată cu performanţe ceva mai modeste, datorită creşterii foarte mari, sau a unei creşteri explozive a vitezei de deplasare a agenţilor. Pentru a preveni creşterea prea rapidă a vitezei de deplasare a particulei se impune o limitare a acesteia la o valoare Vmax, pentru a nu ieşi din domeniul de căutare. Astfel dacă viteza are tendinţa de a depăşi Vmax, viteza de deplasare se va lua ca Vmax, limitându-se viteza de deplasare la intervalul [-Vmax, Vmax].

Pentru aceasta în algoritm au fost introduşi şi parametri de constrângere a vitezei. O valoare mare pentru constanta C1 înseamnă de fapt tendinţa de deplasare a particulei

într-o direcţie apropiată de cea mai bună anterior determinată a ei, iar o valoare mare a lui C2 va implica deplasarea particulei într-o direcţie apropiată de cea dată de vecini.

Totuşi pentru a nu avea o convergenţă prea rapidă a roiului de agenţi spre cea mai bună valoare determinată au fost impuse în 1998 următoarele restricţii au fost impuse de către Kennedy, care impune ca C1 + C2 ≤ 4 [38], [39],

Se poate ţine cont şi de inerţia particulei printr-un coeficient de inerţie w care poate avea şi el o mare influenţă asupra convergenţei roiului de particule.

Acest concept care este de fapt şi prima extindere a algoritmului de bază Particle Swarm Optimization a fost introdus în anul 1998 de Shi [40].

1.13.2. PSO cu inerţie variabilă În 1998, Eberhart şi Shi [40] au propus o îmbunătăţire a algoritmului clasic

introducând un factor de inerţie. Cu acest factor, influenţa vitezei vechi devine flexibilă. Astfel, noua formulă de calcul a vitezei este:

unde este factorul de inerţie. Poziţiile se actualizează după aceeaşi formulă ca şi la algoritmul clasic.

Formula după care se actualizează viteza particulei, ţinând astfel cont de inerţia particulei devine astfel:

)1( +tvi

r = W )(tvi

r + C1 rand() ( ibestpr - )(tX i

r)) + C2 rand() ( bestgr - )(tX i

r))

De asemenea, s-a constatat că o valoare mare a coeficientului de inerţie va determina agentul să facă căutări mai mult la nivel global, în timp ce o valoare mică a coeficientului de inerţie va favoriza desfăşurarea căutărilor la nivel local.

Van der Berg, în urma studierii convergenţei către valoarea bestgr a roiului de agenţi, a stabilit o relaţie între parametrii care apar în expresia vitezei impunând relaţia dată de van der Berg.

Ø > 2

21 CC + - 1

190

Varianta Particle Swarm Optimization cu coeficienţi de constrângere χ a fost introdusă în anul 1999 de Clerc şi Kennedy utilizaţi tot pentru a rezolva problema convergenţei populaţiei, sau a diversităţii comportării particulelor.

Un coeficient de constrângere mare va duce la o convergenţă rapidă a populaţiei, pe când o valoare mică va implica o convergenţă în timp mai mare.

Formula după care se modifică viteza particulei în acest caz, ţinând cont şi de constrângere este:

)1( +tvi

r = χ[ )(tvi

r + C1 rand() ( ibestpr - )(tX i

r)) + C2 rand() ( bestgr - )(tX i

r))]

Valoarea pentru coeficientul de constrângere este dată de următoarea formulă stabilită de Clerc şi Kennedy [Clerc, 2001].

χ =ϕϕϕ 42

22 −−−

, unde χ=C1 + C2 pentru cazul ϕ > 4

Dacă ϕ 4≤ Clerc şi Kennedy recomandă pentru a nu depăşi Vmax de deplasare, ϕ = 4.1 Stabilirea acestor parametri w ,ϕ ,C1, C2 reprezintă un factor esenţial pentru a face din algoritmul Particle Swarm Optimization un algoritm performant.

Tot Eberhart şi Shi au analizat impactul factorului de inerţie asupra performanţelor algoritmului şi au ajuns la concluzia că performanţele sunt mai bune cu un factor de inerţie variabil de-a lungul iteraţiilor. O valoare mare înseamnă că particulele îşi schimbă mai greu direcţia şi viteza şi deci pot face o explorare grosieră a spaţiului de căutare, zburând mai mult nedeviate, pe când o valoare mică înseamnă o căutare fină, pe un subspaţiu mai restrâns. Cu o valoare prea mică a factorului de inerţie, particulele accelerează spre soluţiile premature şi se grupează prea rapid în jurul unui minim local. În schimb, cu o valoare prea mare, ponderea soluţiilor curente în acceleraţia particulei scade faţă de inerţie, iar particulele îşi continuă drumul prin spaţiul de explorare (aproape) nedeviate deci soluţiile găsite sunt din întâmplare pe direcţiile lor; nu se face o reorientare către vreun optim. Soluţia propusă atunci de Eberhart şi Shi a fost de a scădea factorul de inerţie pe măsură ce algoritmul va evolua. Astfel, la început, se face o căutare grosieră pe o mare parte din spaţiul de căutare şi pe măsură ce trec iteraţiile, căutarea devine din ce în ce mai fină. Desigur, factorul de inerţie, ca şi factorii cognitivi şi sociali trebuie adaptaţi de la problemă la problemă. O anumită funcţie de minimizat poate avea o suprafaţă foarte distorsionată, cu văi foarte înguste, şi atunci o căutare grosieră s-ar putea să nu dea rezultate din cauză că particulele ar putea sări efectiv peste acele văi. Pe de altă parte, dacă factorul de inerţie este mic şi avem de-a face cu o funcţie multimodală, particulele s-ar putea grupa în jurul unui minim local slab, pierzând astfel diversitatea.

Menţinerea diversităţii este crucială pentru convergenţa oricărui algoritm de optimizare multiagent.

1.13.3. Alte variante de PSO

O variantă interesantă de PSO a fost propusă de M. Clerc şi J. Kennedy. Ei au introdus conceptul de coeficienţi de constrângere care ar trebui să controleze fiecare dintre cei trei termeni implicaţi în actualizarea vitezelor pentru a limita explozia particulelor în afara limitelor spaţiului de interes.

O altă variantă de PSO o reprezintă un model hibrid de PSO care încorporează concepte de subpopulaţii şi operatori evoluţionari cu preţul unui efort computaţional mai mare. De asemenea, s-a dezvoltat un algoritm de optimizare a parametrilor PSO şi anume OPSO (Optimized Particle Swarm Optimization) în care se aplică PSO pe două niveluri. Odată pentru optimizarea propriu-zisă, roiuri care caută în spaţiul problemei şi odată pentru optimizarea parametrilor optimizării, roiuri de rulări ale primelor roiuri. Recent, PSO a fost implementat şi pentru antrenarea reţelelor neurale.

191

1.13.4. Avantaje ale PSO În ultimii ani, PSO a fost aplicat cu succes în multe domenii. A fost demonstrat

empiric că PSO obţine rezultate mai bune, mai rapid şi mai „ieftin” decât alte metode. PSO este foarte uşor de implementat şi are un cost computaţional relativ scăzut.

Un avantaj evident al algoritmului este acela că nu necesită informaţii despre gradientul funcţiei obiectiv, ci ţine cont doar de valorile funcţiei. Un beneficiu al acestui fapt este acela că funcţiile implicate pot să nu fie derivabile sau ca derivata să nu fie cunoscută. Un alt motiv pentru care algoritmul este atractiv este acela că sunt puţini parametri de ajustat.

Un model PSO, cu mici variaţii, poate funcţiona într-o gamă foarte largă de aplicaţii. 1.13.5. Studiul convergenţei PSO Menţinerea diversităţii populaţiei de agenţi este foarte importantă la algoritmii de

optimizare multiagent. O populaţie diversă dă posibilitatea algoritmului de a scăpa de optime locale şi de a căuta soluţii pe zone mai întinse ale spaţiului de căutare.

În cazul Particle Swarm Optimization, diversitatea scade atunci când aceeaşi submulţime de particule apropiate găseşte soluţiile cele mai bune pentru un număr de iteraţii. Astfel, prin termenul de influenţă socială, restul particulelor vor fi trase din ce în ce mai mult spre o aceeaşi zonă a spaţiului de căutare. Dacă acest fenomen se întâmplă pentru destule iteraţii, la un moment dat, toate particulele se vor afla în aceeaşi „vale” a suprafeţei funcţiei de minimizat. În funcţie de forma acelei suprafeţe, acea vale poate să nu ducă spre minimul global, ci să fie doar destul de adâncă încât să atragă soluţiile cele mai bune o perioadă şi destul de largă încât să fie uşor de găsit.

Algoritmul PSO include nişte parametri care influenţează foarte mult performanţele optimizării. Aceşti parametri reglează ceea ce a fost numit compromisul între explorare şi exploatare. Explorarea înseamnă capacitatea de a căuta amănunţit prin spaţiul problemei în speranţa de a găsi un optim bun, poate chiar optimul global. Exploatarea este abilitatea de a concentra căutarea în jurul unei soluţii promiţătoare cu scopul găsirii unei soluţii cât mai precise. În ciuda eforturilor recente de cercetare, selecţia parametrilor algoritmului rămâne un proces empiric. O analiză teoretică amănunţită a fost făcută de Clerc şi Kennedy.

La creşterea numărului de particule, algoritmul converge către un optim mai bun însă viteza de convergenţă relativă este mai slabă la un număr mare de particule. Explicaţia acestui fenomen este că mai multe particule găsesc soluţii intermediare în locaţii diferite, iar roiul de particule este accelerat către aceste soluţii. Dacă soluţiile intermediare către care este accelerat roiul sunt dispersate, roiul va tinde să oscileze între ele şi va converge mai greu. Suprafaţa de eroare este puternic distorsionată şi are multe minime locale împrăştiate, deci este de aşteptat ca o bună parte dintre soluţiile intermediare găsite să se afle în apropierea unor astfel de minime, urmând să fie la rândul lor împrăştiate. Dezavantajul evident la creşterea numărului de particule este că numărul de evaluări ale funcţiei de cost creşte.

1.13.6. Coeficienţii de acceleraţie În studiile publicate de Meissner, Schmuker şi Schneider ca şi Kennedy şi Clerc s-a

analizat, printre altele, impactul coeficienţilor cognitivi şi sociali asupra convergenţei. S-a tras concluzia că în cazul funcţiilor unimodale, un coeficient de acceleraţie social mai mare forţează o convergenţă mai rapidă, iar în cazul funcţiilor multimodale cum este şi în experimentul de faţă, cele mai bune rezultate sunt obţinute atunci când cei doi coeficienţi sunt apropiaţi ca valoare, ceea ce este şi logic.

Se observă că algoritmul tinde lin şi rapid către un optim local atunci când coeficienţii sunt mici (vezi cazurile ), tinde către un optim mai bun cu coeficienţii în jurul valorii , şi face salturi mari fără a converge (pentru cazurile

). Acest lucru este evident dacă analizăm ecuaţia de actualizare a vitezelor unde observăm că elementul aleatoriu al algoritmului intervine tocmai în influenţa coeficienţilor respectivi. În cazul coeficienţilor mici, particulele au o traiectorie mult mai

192

domoală din cauză că în ecuaţia vitezei intervine mai mult inerţia. În cazul coeficienţilor mari, ţinând cont de faptul că poziţiile aparţin unui domeniu discret, avem de-a face cu salturi bruşte peste multe soluţii posibile şi oscilaţii datorate influenţei mult mai reduse, de astă dată, a inerţiei. În consecinţă, algoritmul nu poate converge.

1.13.7. Factorul de inerţie Factorul de inerţie dictează cât din viteza de la iteraţia precedentă se păstrează în

iteraţia curentă. Eberhart şi Shi au analizat impactul factorului de inerţie asupra convergenţei roiului de particule. Un factor de inerţie mare lasă particulele să zboare aproape nedeviate prin spaţiul de căutare, neţinând cont de vreo soluţie găsită.

Eventualele soluţii găsite se află din întâmplare pe traiectoria lor. Un factor de inerţie prea mic lasă traiectoria particulelor numai sub influenţa termenilor sociali şi cognitivi, deci roiul se va strânge rapid în jurul unui optim local, unde, în funcţie de mărimea coeficienţilor cognitivi respectiv sociali, vor oscila în jurul optimului respectiv sau vor converge. Nimic nu garantează că optimul respectiv este apropiat de un optim global sau nu. Pierderea de diversitate în cazul acesta este un impediment major la convergenţa în cazul funcţiilor multimodale. Se observă că la factori de inerţie prea mici sau prea mari (vezi cazurile

) algoritmul nu găseşte optime foarte bune. Explicaţia acestui fenomen este următoarea. În cazul factorilor de inerţie mici, roiul se strânge rapid în jurul primului optim local găsit. În cazul factorilor de inerţie mari, particulele zboară aproape nedeviate, iar în lipsa unor constrângeri asupra vitezelor maxime şi eventual în lipsa limitelor spaţiului de căutare, practic roiul „explodează”, fapt observat şi de Clerc şi Kennedy.

1.13.8. Variaţia factorului de inerţie În 1998, Eberhart şi Shi au analizat influenţa factorului de inerţie asupra convergenţei

şi au obţinut performanţe mai bune folosind un factor de inerţie descrescător de-a lungul iteraţiilor. Se observă o îmbunătăţire atât a vitezei de convergenţă, cât şi a calităţii optimului găsit. Explicaţia dată de Eberhart şi Shi a fost că, la începutul căutării, roiul face o explorare grosieră a spaţiului problemei şi apoi, pe măsură ce algoritmul evoluează către un optim, li se permite particulelor să se grupeze în jurul optimului, făcând o căutare mai fină.

1.14. Funcţii tip Benchmark utilizate pentru testarea şi compararea algoritmilor de optimizare

În domeniul evolutionary computation, pentru a putea compara face o comparaţie cât

mai elocventă între diverşi algoritmi de optimizare folosind o bază de date suficient de mare pentru testarea lor, în special când rezolvarea problemelor ridicate se face utilizând funcţii de optimizare, chiar dacă eficienţa unor astfel de algoritmi nu poate fi stabilită pe baza unui număr de probleme care au fost rezolvate foarte bine.

Teorema „no free lunch” ne demonstrează că dacă am face o comparaţie între doi algoritmi făcând căutări succesive într-un spaţiu aleator şi utilizând pe rând un număr cât mai mare de funcţii, dacă vom compara rezultatele obţinute pe medie nu vom putea trage nicio concluzie [41].

Despre un algoritm nu se poate spune că va mai bun ca toţi ceilalţi pentru un număr foarte mare de funcţii.

Rezultatul pe care se aştepta în a descoperi setul de funcţii ideal pentru testarea algoritmilor este însă o muncă de durată.

Acesta este de fapt motivul pentru care, la evaluarea unui algoritm trebuie să vedem pentru ce probleme de optimizare este el folosit. Acesta dă rezultate cât mai bune adaptându-se la cerinţele noastre.

În acest mod au putut fi realizate o serie de funcţii de testare a acestor algoritmi de tipul funcţiilor Benchmark pe baza cărora se poate trage o concluzie despre cum se comportă

193

algoritmii de optimizare la acest set de funcţii. Acest lucru ne îndreptăţeşte să tragem concluziile corecte legate de eficienţa unui algoritm în funcţie de tipul funcţiilor pe care le studiem. Astfel, setul de funcţii creat de Eiben şi Bäck este unul considerat a fi adecvat. Setul de funcţii are o serie de funcţii considerate de specialişti ca fiind adecvate pentru a caracteriza algoritmii, de a obţine şi generaliza pe cât este posibil funcţia studiată.

Cu toate acestea, la setul de funcţii standard au mai fost adăugate încă două funcţii cu scopul de a echilibra numărul funcţiilor de toate felurile.

Aceste două noi funcţii sunt Rosenbrock extinsă şi Schwefel; ambele fiind utilizate într-o mare măsură în domeniul algoritmilor de optimizare evolutivi.

În tabel sunt prezentate expresiile fiecărei funcţii precum şi în detaliu, prezentându-se expresia funcţiei, posibilitatea de separare a variabilelor, eventuale periodicităţi, extremele şi evoluţia funcţiilor. O funcţie este multimodală dacă ea prezintă două sau mai multe puncte de extreme locale, iar o funcţie de mai multe variabile se consideră a fi separabilă dacă ea poate fi scrisă ca o combinaţie liniară a funcţiei în fiecare variabilă componentă, realizându-se astfel o separare a variabilelor.

Funcţiile pentru care nu se poate face separarea variabilelor sunt de cele mai multe ori foarte complicate, iar metodele de optimizare mult mai dificile.

Pe de altă parte, pentru funcţiile cu variabile separate se poate face o optimizare pentru fiecare variabilă în parte, independent una de cealaltă. Procesul de căutare a unui punct de extreme, mai întâi la un nivel local, după care şi la un nivel global, în vederea optimizării funcţiei, trebuie să se desfăşoare într-un spaţiu de căutare corespunzător, într-o vecinătate a acestor puncte de extreme, pentru a obţine soluţii satisfăcătoare. Cele mai dificile cazuri apar atunci când aceste puncte de extreme sunt distribuite aleator în acest spaţiu de căutare.

Probleme pot să apară şi din cauza unui spaţiu de căutare de dimensiuni prea mari, care va induce un timp mare de căutare. De aceea o problemă deosebit de importantă este de a corecta dimensionarea acestui spaţiu de căutare, şi pentru a putea face de exemplu o comparaţie între diverşi algoritmi, având aceeaşi unitate de măsură , stabilind un acelaşi grad de dificultate în rezolvarea problemei a fost aleasă o dimensiune de p=30, a spaţiului de căutare [46].

194

Tabelul 1. Definiţiile funcţiilor în funcţie de caracteristicile structurale

Funcţia Definiţia

Sphere

Schwefel's

double sum

Rosenbrock

Rastrigin

Schwefel

Ackley

195

Griewangk

Fletcher

Powell )

Langerman

Funcţia Sphere a fost utilizată cu succes în dezvoltarea strategiilor evoluţionare, şi în

evoluţia şi evaluarea algoritmilor genetici ca o parte o setului de bază ales fiind propusă de De Jong. Funcţia Sphere sau funcţia lui De Jong F1, este o simplă şi puternică funcţie convexă. Funcţia Schwefel double sum a fost propusă de Schwefel, care are principalul dezavantaj că gradientul ei nu este orientat de-a lungul axelor de coordonate, şi din experienţă se arată că se ajunge la convergenţa ei destul de greu.

Funcţia Rosenbrock, cunoscută şi sub denumirea de funcţia De Jong F2, este o funcţie în două dimensiuni cu un punct de extreme foarte ascuţit ceea ce ar conduce la o rapidă depistarea a valorii de minim global, dar este posibil ca din aceste variaţii destul de abrupte, bruşte, şi a unei non-liniarităţi, mulţi dintre algoritmii de optimizare converg destul de greu spre punctul de minim global, sau nu converg deloc din cauza unor prea dese şi rapide schimbări de direcţie. O variantă extinsă a acestei funcţii a fost propusă de Spedicato, care a fost considerată de mulţi autori ca o competiţie serioasă pentru mare majoritate a algoritmilor de optimizare.

Funcţia Rastrigin a fost construită plecând de la funcţia Sphere adăugând un termen de modulare ( )ixπα 2cos din cauza căruia conturul aceste funcţii este format dintr-un număr mare

196

de puncte de minime şi maxime locale a căror valoare creşte odată cu distanţa faţă de minimul global. Suprafaţa determinată de funcţia Schwefel faţă de sistemul de axe prezintă o serie mare de vârfuri şi văi, cu un număr mare de puncte de extreme. Funcţia prezintă un al doilea cel mai bun punct de minim departe de minimul global pe care îl căutăm, unde mulţi algoritmi eşuează. De multe ori minimul global se găseşte în imediata apropiere a frontierelor domeniului de căutare.

Funcţia Ackley, propusă de Ackley şi generalizată de Bäck, are un termen de tip exponenţial care implică numeroase minime locale. Complexitatea acestor funcţii este moderată şi de aceea un algoritm care foloseşte metoda gradientului poate se blocheze într-un punct de minim local şi să nu mai iasă de acolo, dar stabilirea unei strategii de căutare bine aleasă, care va analiza o regiune de căutare mai mică, din care se vor scoate aceste spaţii care au probleme va permite algoritmului să ajungă la optimul global şi deci să se obţină rezultate corespunzătoare. Pentru un rezultat corect trebuie în general avută în vedere o strategie de căutare care să îmbine modul în care se face explorarea spaţiului, cu o dimensionare corectă a acestuia.

Funcţia Griewangk conţine un termen care va introduce o interdependenţă între variabile, care va crea problema de a optimiza fiecare variabilă independent.

Funcţiile Fletcher-Powell şi Langerman sunt superior multimodale ca şi funcţiile Ackley şi Griewangk, dar ele sunt nesimetrice şi optimul lor local este distribuit aleator.

În general, funcţiile obiectiv nu prezintă implicit simetrii, avantaj care poate fi folosit la o simplificare a optimizării printr-un algoritm.

1.15. Exemplificarea aplicării algoritmului de optimizare în Reţele Neurale şi optimizarea poziţionării unor senzori din reţele de senzori tip wireless

1.15.1. În reţele neurale Algoritmii neuronali sunt la intersecţia domeniilor care se ocupă de căutări în spaţiul

soluţiilor şi inteligenţa artificială[1]. Domeniul constă din: – teoria reţelelor neuronale; – proiectarea reţelelor neuronale; – aplicaţii ale reţelelor neuronale. Algoritmul se bazează pe un sistem dinamic cu topologia unui graf orientat cu intrări

şi ieşiri în fiecare nod. Graful este structurat pe niveluri numite „layers”. Nodurile au memorie locală, iar

prelucrările se fac în funcţie de intrări şi de conţinutul memoriilor locale. Prelucrarea se produce pe baza unei funcţii de transfer. Memoria locală conţine ponderi care sunt recalculate la fiecare prelucrare. Modificarea ponderilor se numeşte instruirea reţelei neuronale, iar problema

principală este reducerea timpului de instruire. McCulloch si Pitts au propus o unitate prag binară ca model de calcul pentru un

neuron. Acest neuron calculează o sumă ponderată de cele n semnale de intrare ale sale, xj,

j=1,…,n, şi generează la ieşire „1” dacă suma este deasupra unui anumit prag, altfel se genereaza „0”. Matematic,

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−= ∑

n

ij xwfy1

μ

unde f este o funcţie unitate, iar jw este ponderea asociată intrarii j.

197

Un ansamblu de neuroni artificiali formează o reţea neuronală artificială. Există mai multe tipuri de reţele neuronale: 1. Reţele cu propagare înainte (feedforward), în care nu există bucle în graf. Din această categorie fac parte: – perceptronul cu un singur strat; – perceptronul multistrat; – reţele recurente, în care există bucle datorită feedback-ului. Hopfield, Boltzmann,

Kohonen. Diferitele tipuri de conectivitate implică comportamente diferite. În general, vorbind, reţelele cu propagare înainte sunt reţele statice, fiind dată o

intrare; ele produc numai un set de valori de ieşire, nu o secvenţă de valori. Reţelele recurente sunt sisteme dinamice. Când se prezintă un model la intrare, ieşirile neuronilor sunt calculate. Datorită buclei de feedback, intrările fiecărui neuron sunt modificate, ceea ce

determină intrarea reţelei într-o nouă stare. Acest proces se repetă până la convergenţă. Abilitatea de a învăţa este o măsură fundamentală a inteligenţei. Învăţarea unei reţele neuronale se realizează în două moduri. Câteodată ponderile pot fi setate aprioric de către proiectantul reţelei, conform unei

formulări potrivite a problemei ce trebuie rezolvate. Totuşi, de cele mai multe ori, reţeaua trebuie să determine ponderile conexiunilor pe

baza modelelor folosite pentru antrenare. Există trei modalităţi principale de instruire (învăţare) pentru reţelele neuronale: a) supervizată – reţelei i se furnizează răspunsul corect pentru fiecare model de intrare

(din setul de antrenare); b) nesupervizată – nu necesită un răspuns corect asociat cu fiecare model de intrare

(din setul de antrenare); c) mixtă – combină instruirea supervizată cu cea nesupervizată. În general, o parte a ponderilor din reţea este determinată folosind instruirea

supervizată, iar cealaltă folosind instruirea nesupervizată.

1.15.1.1. Perceptronul cu un singur strat Reţeaua realizează o propagare înainte a intrărilor, într-un singur pas. Instruirea perceptronului se bazează pe principiul corecţiei erorilor. Un perceptron constă dintr-un singur neuron cu ponderi ajustabile, wj, j = 1,…,n si praguri. Fiind dat un vector de intrare ( )nxxxx ,...,, 21= , intrarea reţelei în neuron este

μ−= ∑=

j

n

jj xwv

1

Ieşirea y a perceptronului este +1 dacă v > 0, altfel este 0. În cazul unei probleme de clasificare în două clase, perceptronul asignează un model de intrare unei clase dacă y = 1, altfel modelul este asignat celeilalte clase.

Din cauza restricţiilor de configuraţie, reţelele cu un singur strat nu sunt capabile să realizeze decât o clasificare pe clase liniar separabile.

1.15.1.2. Perceptronul multistrat Reţelele multinivel reprezintă reţele neuronale feedforward cu cel puţin un nivel

intermediar. Aceste reţele pot trata probleme de clasificare neliniare, deoarece determină crearea

unor regiuni de decizie mai complexe decât hiperplanul. Prin utilizarea unui număr suficient de mare de niveluri şi de unităţi pe fiecare nivel

este posibil să se formeze orice regiune de decizie. Instruirea reţelelor multinivel nu se poate

198

realiza cu ajutorul algoritmilor utilizaţi la instruirea reţelelor cu un singur strat, deoarece nu se poate calcula direct eroarea la nivelul tuturor unităţilor ascunse.

1.16. Concluzii În teoria şi practica programării există un număr foarte mare de probleme pentru care

trebuie găsite rezolvări. Din totalitatea acestor probleme se disting clase de probleme similare. Pentru problemele din aceeaşi clasă se poate aplica o aceeaşi metodă generală de rezolvare, evident cu mici ajustări care depind de problema concretă.

În timp, s-au cristalizat mai multe metode generale de rezolvare a problemelor.

Metoda Greedy nu urmăreşte să determine toate soluţiile posibile ca să o aleagă apoi pe cea optimă, conform criteriului de optimizare dat. O astfel de metodă, care ar face căutare exhaustivă în spaţiul soluţiilor, necesită, de regulă, un efort de calcul foarte mare.

Metoda Greedy, în schimb, nu necesită nici timp de calcul, nici spaţiu de memorie mare, comparativ cu metodele exacte.

La fiecare pas al metodei există o soluţie posibilă care se va îmbogăţi de fiecare dată cu un nou element, ales astfel încât şirul soluţiilor posibile să conveargă spre soluţia optimă, noua soluţie „înghite” elementul cel mai „promiţător”.

Un exemplu tipic de aplicare a metodei Greedy îl reprezintă problemele de optimizare. În acest tip de probleme, de regulă, se cere să se selecteze din datele de intrare acele elemente care maximizează sau minimizează o funcţie de cost.

Ideea generală a metodei este de a alege la fiecare pas acel element care determină cea mai mare creştere a acestei funcţii.

Neanalizând influenţa corelaţiei dintre elemente asupra funcţiei de cost, metoda nu poate garanta că aceste maximizări locale, succesive, conduc întotdeauna la maximul global aşteptat.

Aceasta înseamnă că sunt situaţii în care metoda Greedy nu generează soluţia optimă, desi aceasta există. Despre numele metodei Divide and Conquer, putem spune că explicarea lui provine din dictonul latin divide et impera. Semnificaţia este următoarea: atunci când avem de rezolvat o problemă pe care, din diverse motive, o considerăm dificilă, o împărţim în mai multe subprobleme care să se poată rezolva mai uşor.

După rezolvarea subproblemelor vom combina soluţiile lor pentru a obţine soluţia întregii probleme.

Metoda de rezolvare Divide and Conquer se poate aplica cu succes la acele probleme care se pot descompune în subprobleme de aceeaşi natură cu problema principală, dar de dimensiuni mai mici.

Principiul de bază al acestei tehnici este acela de a descompune în mod repetat o problemă complexă în două sau mai multe subprobleme de acelasi tip, urmată de combinarea soluţiilor acestor subprobleme pentru a obţine soluţia problemei iniţiale.

Întrucât subproblemele rezultate din descompunere sunt de acelaşi tip cu problema iniţială, metoda se exprimă în mod natural printr-o funcţie recursivă.

Apelul recursiv se continuă până în momentul în care subproblemele devin banale şi soluţiile lor evidente.

Metoda Backtracking este un algoritm cu revenire, care explorează spaţiul soluţiilor în mod exhaustiv, pe toate căile posibile. Atunci când pe calea curentă de explorare se constată că nu mai sunt şanse să se ajungă la o soluţie validă, se revine cu un pas înapoi şi se abordează o altă cale de explorare.

Metoda Backtracking constă în efectuarea unor încercări repetate, în vederea găsirii soluţiilor, cu posibilitatea revenirii în caz de eşec, în comparaţie, de exemplu, cu metoda Greedy.

199

Scopul algoritmului concret poate să fie determinarea unei soluţii-rezultat sau a tuturor soluţiilor-rezultat, fie în scopul afisării lor, fie pentru a alege una optimă din punctul de vedere al unor criterii de optimizare (minimizare sau maximizare).

O metodă simplă de selectare a soluţiilor rezultat este aceea de a genera toate soluţiile posibile si de a verifica satisfacerea condiţiilor interne (căutare exhaustivă).

Această metodă necesită însă un timp de execuţie foarte mare şi nu se aplică decât rar în practică.

Un algoritm backtracking performant, ca şi în cazul Greedy de altfel, evită generarea tuturor soluţiilor posibile.

În urma rulării unui număr mare de algoritmi pe funcţiile de test prezentate, cunoscând că performanţa algoritmului este capabilitatea algoritmului de a atinge cât mai repede minimul global, printr-un număr de iteraţii cât mai mare plecând ca poziţie de start de la un număr iniţial de iteraţii predefinit, a putut fi efectuată o comparaţie obiectivă între algoritmii prezentaţi.

Numărul de iteraţii – reprezintă numărul mediu de iteraţii pe care le facem pentru a stabili un anumit criteriu optimul global, dacă acceptăm că îi cunoaştem valoarea.

Procentul de reuşite în îndeplinirea unor criterii – reprezintă proporţia de cazuri favorabile din toate încercările efectuate, indicator foarte important în stabilirea eficacităţii unui algoritm în a converge spre un minim global, fără a se bloca în alte puncte de minime locale.

Din comparaţia acestor algoritmi rezultă că Metropolis este mai rapid ca ceilalţi în descoperirea minimului global, chiar şi în cazul în care funcţia obiectiv prezintă în evoluţia ei multe puncte de extrem. Algoritmului greedy (lacom), poate chiar şi nechibzuit, alege cel mai bun candidat la momentul respectiv, fără a-i păsa însă de viitor şi fără să se răzgândească, iar uneori algoritmul se blochează fără a se reuşi minimizarea sau maximizarea funcţiei obiectiv.

Rezultate deosebite au fost obţinute de algoritmi multiagent, care prezintă marele avantaj al unei căutări cu mai mulţi agenţi, care comunică între ei, printre aceştia algoritmul Particle Swarm Optimization care a reuşit să aibă cea mai mică rată de blocări, precum şi timpi mai mici de eecuţie.

Faţă de ceilalţi algoritmi de optimizare nu necesită informaţii de gradient, implementarea soft fiind destul de uşoară.

O comparaţie efectuată între algoritmii de optimizare Greedy, care fiind un algoritm care se aplică pentru un singur agent, a fost aplicat de mai multe ori pentru fiecare agent în parte, algoritmi genetici şi Particle Swarm Optimization [43],[44].

Având în vedere eficienţa algoritmilor multiagent, care este evident net superioară, mai ales a celor de inspiraţie naturală, ţinând cont şi de faptul că în transcrierea algoritmilor genetici în programe de simulare, datorită unui număr mare de parametri, a fost preferat a se folosi algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimization.

Bibliografie: [1] Thomas Weise – Global Optimization Algorithms – Theory and Application –2008 http://www.it-

weise.de/ [2] D. Lucanu – Bazele proiectării programelor şi algoritmilor, volumele I, II, III, Editura Universităţii

„Al. I. Cuza”, Iaşi, 1996. [3] A. V. Aho, J. E. Hopcroft, J. D. Ullman – Data Structures and Algorithms, Addison-Wesley,

Reading, 1983. [4] T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest – Introduction to Algorithms, M.I.T. Press, 1990. [5] Romică Trandafir, Modele şi algoritmi de optimizare seria „matematică”, Editura Agir, Bucureşti,

2004. [6] K. Mellhorn – Data Stuctures and Algorithms, volumele I, II, III, Springer Verlag, 1984 [7] M. Machtey, P. Young – An Introduction to the General Theory of Algorithms, Elsevier, North

Holland, 1978.

200

[8] B. M. E. Moret, H. D. Shapiro – Algorithms from P to NP, Design and Efficiency, Bejamin Cummings, Redwood, 1990.

[9] E. Horowitz, S. Sahni – Fundamentals of Data Structures of Computer Algorithms, Computer Science Press, 1978.

[10] Stoer J., Bulirsch R., Introduction to Numerical Analysis, Springer-Verlag, 1992. [11] T.H. Cormen, C.E. Leiserson, R.L. Rivest: Introducere în algoritmi, Libris Agora, 2000. [13] L. Livovshi, H. Georgescu: Sinteza şi analiza algoritmilor, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedicş,

1986 [14] D. Lucanu, M. Craus, Proiectarea algoritmilor (forma electronică). [15] E. Ciurea, S. Tăbârcă, T. Tăbârcă, Algoritmi. Metode de elaborare, Editura Universităţii

„Transilvania”, Braşov, 1997. [16] D. E. Knuth, The art of Computer Programming. Fundamental Algorithms, Addison-Wesley,

Reading, 1969. [17] D. E. Knuth, Tratat de programarea calculatoarelor. Algoritmi fundamentali – Editura Tehnică,

Bucureşti, 1974. [18] Bakr, M. H., Bandler, J.W., 2000, „Review of the Space Mapping Approach to Engineering

Optimization and Modeling,” Optimization and Engineering. [19] Cellier, F. E., 1991, Continuous System Modeling, Springer-Verlag, New York. [20] Brassard G., Bratley P., Algoritmics: Theory and Practice, Prentice-Hall, 1988. [21] Ghilic-Micu Bogdan, Roşca Ion Gh., Apostol Constantin, Stoica Marian, Lucia Cocianu Cătălina,

Algoritmi în programare, Bucureşti, Editura ASE, 2003. [22] Gonnet G.H., Handbook of Algorithms and Date Structures, Addison-Wesley, 1984. [23] Manmber U., Introduction to Algorithms: A Creative Approach, Addison-Wesley, 1989. [24] Popovici Ct., Georgescu H., State L., Bazele informaticii, vol 1, Tip. Universităţii din Bucureşti,

1990. [25] Wilf H., Algorithms and Complexity, Prentice-Hall, 1986. [26] Keeney, R. L., and Raiffa, H., 1993, Decisions with Multiple Objectives, Cambridge University

Press, Cambridge, UK. [27] D. Dumitrescu, Algoritmi Genetici şi Strategii Evolutive – aplicaţii în Inteligenţa Artificială şi în

domenii conexe, Editura Albastră, Cluj Napoca, 2000. [28] D. Dumitrescu, B. Lazzerini, L. C. Jain, A. Dumitrescu, Evobttionary computation, CRC Press, 2000. [29] D. E. Goldberg, Genetic Algorithms in Search, Opt'unization, and Machine Learning, Addison-

Wesley Publishing Company, Inc., 1989. [30] Jörg P. Müller, Michael J. Wooldridge, Nicholas R, R., Jennings Intelligent Agents – Springer

Berlin Heidelberg, 1997. [31] T. Ishida, M.R.Jennings, K. Sycara, Multiagent Systems for Manufacturing Control – A design

methodology. [32] J. Feber, Multi-Agent Systems – An Introduction to Distributed Artificial Intelligence – Addison

Wesley 1999. [33] Luck M., McBurney P., Preist C., Agent Technology: Enabling Next Generation Computing. A

road – map for Agent Based Computing. Agent Link 2003. [34] S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, and M. P. Vecchi, „Optimization by simulated annealing”, Science,

vol. 220, pp. 671–680, 1983. [35] Eberhart, R., Simpson, P., Dobbins, R., 1996, Computational Intelligence PC Tools, Academic

Press, Inc., pp. 212-223. IEEE Swarm Intelligence Symposium Proceedings. [36] Houck, C., Joines, J., and Kay M., 1995, A Genetic Algorithm for Function Optimization: A Matlab

Implementation, ACM Transactions on Mathematical Software, Submitted 1996. [37] Kennedy, J., Eberhart, R., 1995, Particle Swarm Optimization, from Proc. IEEE Int’l. Conf. on

Neural Networks (Perth, Australia), IEEE Service Center, Piscataway, NJ, IV: pag 1942-1948 Kennedy, J., Eberhart, R., Shi, Y., 2001, Swarm Intelligence, Academic Press, Inc.

[38] I. C. Trelea, „The particle swarm optimization algorithm: Convergence analysis and parameter selection,” Inform. Process. Lett., vol. 85, pag. 317–325, 2003.

[39] J. Kennedy and R. Eberhart, Swarm Intelligence. Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San Francisco, CA, 2001.

[40] Y. Shi and R. C. Eberhart, „Parameter Selection in Particle Swarm Optimization", Evolutionary Programming VII (1998), Lecture Notes in Computer Science 1447, pp.591-600, Springer, 1998.

[41] Wolpert, D.H., Macready, W.G. (1997), „No Free Lunch Theorems for Optimization,” IEEE Transactions on Evolutionary Computation.

[42] F. van den Bergh, „An analysis of Particle Swarm Optimization”, PhD thesis, Departament of Computer Science, University of Pretoria, South Africa 2002.

[43] R. C. Eberhart and Y. Shi, Comparison between genetic algorithms and particle swarm optimization, Evolutionary Programming VII, Lecture Notes in Computer Science, vol. 1447, Springer, New York, 1998, pp. 611–616.

201

[44] R. Dogaru, W. Sharif, Architechtures and Algorithms for Natural Computing. [45] Barr, A., Feigenbaum, E. 1981. The handbook of Artificial Intelligence. William Kaufmann, Inc. [46] O David P. Morton, Elmira Popova, Ivilina Popova, Ming Zhong, Optimizing benchmark-based

utility functions, Robert H. Smith School of Business, University of Maryland, College Park, MD 20742 USA.

[47] http://www.swarmintelligence.org/tutorials.php

202

MĂSURI GENERALE/SPECIFICE PENTRU CONTROLUL RISCURILOR DE DETERIORARE

A FURTUNURILOR PLATE DESTINATE STINGERII INCENDIILOR

Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Col. dr. ing. Liviu Dumitraşcu Inspector-şef, I.S.U. „Lt.col. Dumitru Petrescu” al judeţului Gorj

Lt. col. Ion Vintilă Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „Drobeta” al judeţului Mehedinţi

Lt. drd. ing. Aurelian Constantinescu Centrul Naţional de Perfecţionare a Pregătirii

pentru Managementul Situaţiilor de Urgenţă Ciolpani Ag. pr. de poliţie ing. Octavian Tivig

Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Serviciul Tehnic

Rezumat: Articolul pune în evidenţă o serie de termeni specifici şi conecşi cu titlul materialului, unele elemente de fenomen referitoare la evaluarea riscurilor de deteriorare a furtunurilor pentru pompieri, o serie de date comparative între furtunurile plate şi furtunurile semirigide, cu avantajele/ dezavantajele utilizării lor. De asemenea, sunt emise unele măsuri pentru controlul riscurilor de deteriorare a furtunurilor, care rezidă din utilizarea acestora la intervenţia pentru stingerea incendiilor.

1. Concepte/terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi

de specialitate Principalii termeni generaţi de legislaţia în vigoare, existentă în America de Nord şi

Europa, termeni preluaţi şi armonizaţi prin intermediul ASRO în România, cu acordul organismelor de specialitate şi care fac referire la domenii/activităţi conexe cu titlul prezentului articol, sunt:

Ajutaj – dispozitiv situat la capătul furtunului de refulare sau a ţevii, care reduce diametrul şi măreşte viteza apei.

Ajutaj controlat manual – ţeavă sau ajutaj care poate fi controlat manual prin închiderea jetului sau modificarea formei, dimensiunilor sau caracteristicilor jetului (de exemplu jet pulverizat).

Autospecială de intervenţie – vehicul autopropulsat, de construcţie specială, care dispune de instalaţii, echipamente, accesorii şi materiale pentru prevenirea şi stingerea incendiilor destinate limitării şi lichidării incendiilor, salvării oamenilor şi bunurilor materiale, înlăturarea urmărilor accidentelor de circulaţie, tehnice şi dezastrelor.

Autospecială de stins incendii – autospecială de intervenţie care acţionează nemijlocit sau în cooperare cu altele pentru limitarea şi lichidarea incendiilor cu produsele de stingere, utilajele, accesoriile şi echipamentele din dotare.

Autospecială pentru lucrul cu spumă – autovehicul de intervenţie la incendii utilizat în principal sau în totalitate pentru transportul spumanţilor şi echipamentelor necesare pentru proiectarea spumei asupra unui incendiu.

203

Furtun aplatisabil – furtun a cărui secţiune devine circulară numai pus sub presiune interioară, iar în stare neumplută se poate plia şi rula plat.

Furtun de refulare – furtun utilizat pentru vehicularea apei sub presiune. Furtun plat – furtun de secţiune plată care ia forma cilindrică atunci când este sub

presiune. Furtun semirigid – furtun care îşi menţine secţiunea circulară chiar dacă nu este

presurizat. Hidrant – dispozitiv instalat la o conductă de apă principală care permite racordarea

echipamentului de intervenţie a pompierilor şi obţinerea alimentării continue cu apă. Hidrant cu furtun semirigid – tip de hidrant pentru incendiu la care suportul este

tambur rotitor şi furtunul semirigid. Hidrant de incendiu – echipament alcătuit dintr-un furtun prevăzut cu o ţeavă de

refulare, un suport corespunzător şi un robinet de închidere, pentru alimentarea cu apă. Hidrant interior – material de luptă împotriva incendiului format dintr-o cutie sau o

uşă, un suport pentru furtun, un robinet de închidere manual, un furtun plat prevăzut cu racorduri, o ţeavă de refulare universală.

Hidrant interior automat cu furtun semirigid – material de luptă împotriva incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială, un robinet de închidere automat, un furtun semirigid, o ţeavă de refulare universală şi, dacă este cazul, un orientator.

Hidrant interior fix cu furtun semirigid – hidrant interior cu furtun semirigid cu tambur rotativ într-un singur plan, dotat cu un orientator adiacent tamburului.

Hidrant interior manual cu furtun semirigid – material de luptă împotriva incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială, un robinet de închidere manual pentru alimentare cu apă adiacent tamburului, un furtun semirigid, o ţeavă de refulare universală şi, dacă este cazul, un orientator.

Hidrant interior de incendiu – echipament de luptă împotriva incendiului care cuprinde în principal o cutie sau o uşă, un suport pentru furtun, un robinet manual de închidere, un furtun plat prevăzut cu racorduri, ţeava de refulare universală.

Hidrant interior pivotant cu furtun semirigid – hidrant interior cu furtun semirigid cu tambur rotativ în mai multe planuri, montat pe unul din următoarele suporturi: braţ pivotant, alimentare pivotantă sau uşă pivotantă.

Hidrant subteran – hidrant prevăzut cu mijloace operaţionale, acoperit cu un capac situat la nivelul solului, racordat la o conductă principală de distribuţie, permanent presurizată, utilizată pentru intervenţii la incendiu.

Hidrant automat pentru incendiu – echipament de luptă împotriva incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială cu apă, un robinet de închidere/deschidere automat, adiacent tamburului, un furtun semirigid, ţeava de refulare universală şi, dacă este cazul, un dispozitiv de ghidare a furtunului.

Hidrant interior manual pentru incendiu – instalaţie de luptă împotriva incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială cu apă, un robinet de închidere/deschidere manual adiacent tamburului, un furtun semirigid, ţeava de refulare universală şi, dacă este cazul, un dispozitiv de ghidare a furtunului.

Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu, care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită o intervenţie organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.

Jet – refulare a unui produs de stingere, uzual printr-o ţeavă, sub forma unui jet continuu, pulverizat, ceaţă.

Jet ceaţă – apă proiectată printr-o ţeavă, sub formă de ceaţă la presiune înaltă, utilizată pentru a absorbi rapid căldura, a elibera fumul şi a minimiza pagubele produse de apă.

Jet pulverizat – apă proiectată de o ţeavă, sub formă dispersată, pentru a acoperi cea mai mare suprafaţă posibilă.

Ţeavă controlată manual – vezi ajutaj controlat manual.

204

Ţeavă cu furtun înfăşurat – ţeavă racordată la extremitatea unui furtun de refulare de pe un tambur desfăşurător.

Ţeavă de ceaţă – ţeavă controlată manual, care produce apă sub formă foarte fin dispersată, în general la presiune înaltă.

Ţeavă de refulare pentru furtunuri înfăşurate pe tambur – vezi ţeavă cu furtun înfăşurat.

Ţeavă de refulare universală – componentă montată la extremitatea furtunului, utilizată pentru a dirija şi a controla jetul de apă.

Ţeavă de refulare universală – dispozitiv montat la extremitatea furtunului, utilizat pentru a dirija şi a controla jetul de apă.

Ţeavă generatoare de spumă – ţeavă racordată la capătul unui furtun de refulare unde aerul este încorporat într-o soluţie spumantă, pentru a produce spuma.

Racord de furtun – piesă utilizată pentru conectarea a două furtunuri lungi sau pentru a racorda un alt echipament la un furtun.

Racord înfundat – capac amplasat peste racordurile de aspiraţie şi refulare ale unei pompe, atunci când acestea nu sunt utilizate.

Racorduri – componente utilizate pentru racordarea furtunului la robinetul de alimentare şi la ţeava de refulare universală.

Robinet manual de închidere – robinet izolat de acţionare cu funcţionare manuală instalat adiacent hidrantului sau sistemului echipat cu furtun.

Racord – componentă utilizată pentru conectarea furtunului la robinetul de alimentare şi la ţeava de refulare universală.

Şef de ţeavă/servant – pompier care controlează o ţeavă. 2. Evaluarea riscurilor de deteriorare a furtunurilor. Elemente de fenomen Corespunzător, în ipoteza existenţei modulului lui Young, definit prin mărimea fizică

E, într-un furtun pentru pompieri, notaţiile fiind cele din figura 1 şi figura 2, s-au dedus următoarele tensiuni, în raport cu care se poate realiza evaluarea riscurilor de deteriorare într-un furtun plat/rigid pentru stingerea incendiilor:

– tensiunea tσ pe suprafaţa interioară a furtunului:

21

22

21

22

.max.int

)(rrrrpitt −

+== σσ ; (1)

– tensiunea tσ pe suprafaţa exterioară a furtunului:

21

22

21

. 2rr

rpiextt −=σ ; (2)

– tensiunea rσ pe suprafaţa interioară a furtunului, orientată radial, admite expresia:

ir p=.intσ . (3) Evaluarea riscurilor de deteriorare în cazul furtunurilor plate pentru pompieri se

poate realiza, de exemplu, calculând eforturile definite anterior, prin rapoartele calculate în tabelul 1, pentru care s-a considerat grosimea medie a stratului de cauciuc pentru furtun, egală cu 1 mm.

σ t. int.

σ t. ext.

σ r. int.= - pi

σ r. ext.=0

pi

Fig. 1 – Secţiune transversală de furtun supus la presiune interioară

205

pi

-pi

σt. ext.

σtσr

σt. int.

r1

r2

Fig. 2 – Diagrama de eforturi pentru un furtun supus la presiune interioară

În tabelul 1 se prezintă tipurile de furtunuri standardizate, destinate stingerii

incendiilor, pentru care s-au calculat rapoartele respective, utilizând relaţiile (1), (2) şi (3), pentru aceeaşi presiune, acelaşi debit de trecere a apei, la grosimea egală cu 1mm a acestora, în care este înglobată inclusiv inserţia sintetică.

Tabelul 1 – Rapoarte ale .int.tσ , ..exttσ , .int.rσ la furtunuri pentru stingerea incendiilor Tipuri de furtunuri

pentru refulare Diametrul interior

al furtunurilor [mm] t.ext.

t.int.

σσ

r.int.

t.int.

σσ

25 1,08 13,01 34 1,06 17,50

tip D

38 1,05 19,51 52 1,03 26,50 tip C 63 1,03 32

tip B 76 1,02 38,50 tip A 110 1,01 55,50

Se observă că o dată cu creşterea diametrului interior al furtunurilor rezultă .int.tσ >>

.int.rσ şi concluzia că riscul de deteriorare a acestora este mai mare în raport cu lungimea lor, comparativ cu cel datorat tensiunilor radiale; în acest mod, deteriorările furtunurilor se pot materializa prin: crăpări, spargeri etc., cu probabilitate mult mai mare de realizare.

Principalele caracteristici ale furtunurilor pentru refularea apei la incendiu în conformitate cu standardele române în vigoare, sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2 – Caracteristici ale furtunurilor pentru pompieri Diametrul interior

[mm] Masa

lineară [g/m]

Lungimea [m]

Nominal Abateri limită

-

Nominală Abateri limită

Denumirea

uzuală

25 230 34 290 38 320

Furtun de refulare tip D

52 440 63 500

Furtun de refulare tip C

76 650 Furtun de refulare tip B

110

+1,0/-0,5

1200

20 ±1

Furtun de refulare tip A

206

3. Distanţa de intervenţie utilizând refularea apei prin ţevi universale pentru stingerea incendiilor

3.1. Hidranţi interiori dotaţi cu furtunuri semirigide Pentru hidranţii interiori, dotaţi cu furtunuri semirigide, standardele române în vigoare

precizează modalitatea de încercare pentru măsurarea lungimii orizontale maxime, la un unghi al duzei ţevii de refulare egal cu 30=α º faţă de orizontală, dispus la o înălţime faţă de sol, egală cu

)01,06,0( ± m; mărimea bătăii eficace este egală cu 0,9 ori bătaia maximă, în condiţiile în care presiunea de alimentare a ţevii de refulare este )025,02,0( ±=p MPa (tabelul 3).

Tabelul 3 – Condiţii de determinare a lungimii orizontale maxime la furtunuri semirigide Debit minim Q [ l/min] la

presiunea p Diametrul ajutajului [mm]

p = 0,2MPa p = 0,4 MPa p = 0,6MPa

Coeficient k

4 12 18 22 9 5 18 28 31 13 6 24 34 41 17 7 31 44 53 22 8 39 56 68 28 9 46 66 80 33

10 59 84 102 42 12 90 128 156 64

3.2. Hidranţi interiori dotaţi cu furtunuri plate Pentru hidranţii interiori, dotaţi cu furtunuri semirigide, standardele române în

vigoare, precizează modalitatea de încercare pentru măsurarea lungimii orizontale maxime, la un unghi al duzei ţevii de refulare egal cu 30=α º faţă de orizontală, dispus la o înălţime faţă de sol egală cu )01,06,0( ± m; mărimea bătăii eficace este egală cu 0,9 ori bătaia maximă, în condiţiile în care presiunea de alimentare a ţevii de refulare este )025,02,0( ±=p MPa (tabelul 4).

Condiţia necesară şi suficientă pentru utilizarea datelor din tabelele 3 şi 4, implică utilizarea relaţiei:

pkQ ⋅⋅= 10 , (4) în care debitul Q, la presiunea p, se obţine din relaţia anterioară, pentru care Q [l/min.] şi p[MPa].

Tabelul 4 – Condiţii de determinare a lungimii orizontale maxime la furtunuri plate

Debit minim Q [l/min] la presiunea p Diametrul ajutajului

[mm] p = 0,2 MPa p = 0,4 MPa p = 0,6 MPa Coeficient k

9 66 92 112 46

10 78 110 135 55

11 93 131 162 68

12 100 140 171 72

13 120 170 208 85

207

3.3. Unele concluzii pentru hidranţii interiori dotaţi cu furtunuri plate şi semirigide La data apariţiei standardului STAS 1470, în anul 1990, referitor la cantitatea minimă

de apă necesară care se prevede la ieşirea din ajutajul unei ţevi de refulare, se utilizau până în anul 2002, doar furtunurile plate, pentru care este prescris un debit de 2,5 l/s, punându-se accent pe lungimea jetului refulat.

În acelaşi timp, SREN 671-2/2002, specifică minimul necesar de apă/cantitatea minimă de apă, în funcţie de presiunea din reţea şi diametrul la ieşirea din ţeava de refulare.

Din analiza datelor prezentate în cele două standarde, se observă că există o oarecare contradicţie între standardele noi şi vechi, dată în realitate de consumul minim normat de apă şi modul cel mai adecvat determinat de stingerea eficientă a incendiilor.

Această neconformitate se poate soluţiona prin modificarea standardului STAS 1478. În acest sens, una dintre soluţii ar fi ca, în contextul standardelor specificate mai sus,

să se doteze toate destinaţiile interioare ale clădirilor civile/industriale cu furtunuri rigide, iar destinaţiile exterioare ale acestora să se doteze cu furtunuri tip C sau tip B, după caz.

4. Măsuri generale/specifice necesare pentru controlul riscurilor de

deteriorare la utilizarea, manipularea, întreţinerea furtunurilor destinate stingerii incendiilor

Principalele măsuri generale/specifice necesare pentru controlul riscurilor de

deteriorare la utilizarea, manipularea, întreţinerea furtunurilor destinate stingerii incendiilor, sunt:

– furtunurile se dispun pe sol şi pe obstacolele care determină geometria terenului, astfel încât să se poată controla riscurile datorate poziţiilor neconforme (răsuciri, îndoiri, torsionări etc.);

– furtunurile se aşază pe sol şi pe obstacole, astfel încât să se controleze riscurile determinate de efectele radiaţiei la incendiu, prin: dispunerea lor în afara/exteriorul spaţiilor incendiate, evitarea sub orice formă/în orice mod a contactului acestora cu, corpurile/materialele care se află în stare de incandescenţă/temperaturi ridicate etc.;

– se recomandă evitarea contactului furtunurilor pentru incendiu cu obiecte ascuţite, frecarea acestora de sol/contactul cu suprafeţe rugoase sau de alte obiecte/ materiale care sunt integrate în geografia terenului; aplicarea acestei măsuri este necesară pentru controlul riscurilor de înţepare, perforare, agăţare, spargere etc.;

– se interzice trecerea autovehiculelor/vehiculelor etc., peste furtunurile cu/fără apă; în locurile de trecere peste acestea, furtunurile trebuie să fie protejate cu punţi speciale; măsura are rol de control al riscurilor de deteriorare prin plesnire, crăpare etc., ca rezultat al acţiunilor mecanice, datorate fenomenului loviturii de berbec;

– este necesar să se aplice măsuri, astfel încât furtunurile utilizate pentru stingerea incendiilor, să poată fi controlate pentru riscurile determinate de contactul cu unele substanţe, cum sunt, de exemplu, cele din categoria: corosive, caustice, produse petroliere, gudroane etc.;

– în cazul unor intervenţii pentru stingerea incendiilor, la temperaturi scăzute ale mediului, implicit şi ale apei, este necesar să se menţină circulaţia unui debit de apă prin acestea, în mod continuu, pentru a se controla riscul de îngheţ; dacă, din diverse motive, s-a produs îngheţul acestor furtunuri, este interzisă rularea şi/sau îndoirea lor; operaţia se poate finaliza numai după ce s-a realizat dezgheţarea în totalitate a acestora;

– după utilizare/post utilizare, furtunurile se spală cu apă/adaos de detergenţi, se usucă la temperaturi de maximum 40º C, fiind necesar controlul riscurilor determinate de acţiunea directă a radiaţiei solare;

208

– după operaţiunea/activitatea de spălare, furtunurile destinate pentru stingerea incendiilor se pliază, rulează, depozitează, numai în stare uscată;

– furtunurile plate, care dotează hidranţii interiori şi exteriori de tipul A şi/sau B, admit conform legislaţiei în vigoare valori standard egale ca lungimi cu 20 m; se interzice în acest sens tăierea pentru micşorarea acestei lungimi, secţionarea, vopsirea, utilizarea în alte scopuri, dezechiparea etc. a acestor dotări;

– elementele tehnice conexe furtunurilor plate: ţevi de refulare, racorduri etc. se menţin permanent în stare de funcţionare;

– este important să se cunoască faptul că utilizarea sub presiune cu apă a furtunurilor pentru stingerea incendiilor, în condiţii de debit şi presiune identice, generează riscuri de deteriorare a acestora cu probabilitate mai mare de realizare pe direcţie axială comparativ cu direcţia radială a acestora;

– corespunzător conceptului de securitate şi sănătate în muncă, la acţiunea/operaţia de stingere a incendiilor, pentru presiuni ale apei la ieşirea în ţeava de refulare, care depăşesc 0,5 MPa, este necesar să acţioneze 2 servanţi, în mod simultan.

5. Avantaje/dezavantaje ale utilizării furtunurilor semirigide şi a

furtunurilor plate destinate stingerii incendiilor Principalele avantaje/dezavantaje ale utilizării furtunurilor semirigide, comparativ cu

furtunurile plate, destinate stingerii incendiilor, sunt: – ambele sisteme de stingere dotează hidranţii de incendiu şi unele autospeciale

pentru prevenirea şi stingerea incendiilor; – nu necesită cunoştinţe de specialitate şi pot să fie manevrate/utilizate fără efort fizic

mare; – modul de derulare de pe tambur a furtunurilor semirigide se poate realiza în funcţie

de lungimea dorită de către utilizator şi într-un timp foarte redus; – eventualele fluctuaţii de presiune/debit ale apei nu generează pericole de

accidentare pentru utilizatori; – datorită modului constructiv al sistemului de furtunuri semirigide, riscurile de

deteriorare cauzate de eventualele răsuciri, torsionări etc. nu există/nu se pot pune în discuţie;

– lungimea standard a furtunurilor semirigide este egală cu 30 de m, comparativ cu 20 m, pentru furtunurile plate, situaţie care conferă acoperirea unor distanţe cu cel puţin 10 m în plus, la refularea jeturilor de apă, fără a lua în calcul avantajul generat de condiţiile determinate de presiune, debit şi pierderile de sarcină liniare;

– în aceleaşi condiţii de debit şi presiune, pierderile de sarcină liniare în sistemul de refulare pentru apă, care dotează sistemul de furtunuri semirigide, comparativ cu furtunurile plate, sunt mai mari;

– în cazul utilizării furtunurilor semirigide, riscurile determinate de pierderile de sarcină locale nu se pot pune în discuţie/sunt foarte reduse;

– forţa de reacţie în furtunurile destinate stingerii incendiilor, în aceleaşi condiţii de presiune şi debit, este mai mare la furtunurile plate care admit prin fabricaţie, diametre mai mari, comparativ cu furtunurile semirigide care admit diametre mai reduse; furtunurile plate de refulare admit valori standard ale diametrelor interioare, după cum urmează: tipul D: 25 mm; 34 mm; 38 mm; tipul C: 52 mm; 63 mm; tipul B: 76 mm; tipul A: 110 mm.

– sistemul de stingere cu furtunuri rigide admite costuri mai mari din cauza soluţiei constructive, întărită a acestuia, precum şi a tamburului pe care se rulează furtunurile, acesta având fiabilitate ridicată/uzură redusă, situaţie care relevă un risc de deteriorare foarte redus; pe termen relativ scurt, sistemul se amortizează din punct de vedere al costurilor ;

– utilizarea pentru intervenţia la stingerea incendiilor, a furtunurilor semirigide, se realizează simplu, rapid şi eficient;

209

– riscurile de deteriorare pentru furtunurile semirigide sunt mult mai reduse în comparaţie cu furtunurile plate, în aceleaşi condiţii de utilizare.

Concluzii Utilizarea furtunurilor plate şi/sau a furtunurilor semirigide reprezintă opţiunea

individuală sau comună, după caz, a investitorilor care, prin intermediul proiectanţilor, arhitecţilor etc., trebuie să materializeze, conform cu legislaţia în vigoare, construcţii care au în dotare instalaţii de stingere cu hidranţi interiori, exteriori etc., astfel încât, în faza de exploatare, fază care se identifică practic, cu un anumit tip de activităţi, corespunzătoare anumitor destinaţii, să determine un anumit nivel de securitate la incendiu, arhitectură etc., conform cu standardele realităţii obiective în care trăim.

În acelaşi context, furtunurile rigide care dotează hidranţii interiori de incendiu prezintă, în general, un risc mult mai redus de deteriorare în comparaţie cu furtunurile plate, datorită în principal robusteţii lor.

Bibliografie: [1]*** SR 2164/1994 – Furtun de refulare cauciucat pentru utilaje de stins incendii, Institutul Român

de Standardizare, Bucureşti, 1994. [2]***O.M.I. nr. 92/30.11.1990, pentru aprobarea Regulamentului instrucţiei de specialitate a

pompierilor militari. [3]***SR ISO 8331/1995 – Furtunuri/ tuburi de cauciuc şi materiale plastice.Ghid tehnic pentru

selecţionare, depozitare, utilizare şi păstrare, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1995. [4]***SR ISO 7751/1995 – Furtunuri/tuburi de cauciuc şi materiale plastice, Institutul Român de

Standardizare, Bucureşti, 1995. [5] Popescu, G. – Influenţa aditivilor asupra curgerii apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea

incendiilor, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, 2007. [6] Bălulescu, P., Crăciun, I. – Agenda pompierului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1994. [7] Benescu, V., Moţei, C. – Curs de tehnica şi tactica intervenţiilor, Facultatea de Pompieri, Bucureşti,

1996. [8]*** SR 8421-1/A1/2000 – Protecţie împotriva incendiilor. Vocabular, partea 1: Termeni generali şi

fenomene ale incendiului, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000. [9]*** SR ISO 8421-1/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 1: Termeni generali

şi fenomene ale focului, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.

[10]***SR ISO 8421- 4/A1/2000 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 4: Echipamente şi mijloace de stingere, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.

[11]*** SR ISO 8421- 4/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 4: Echipamente şi mijloace de stingere, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.

[12]***SR ISO 8421-8/A1/2000 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 8: Termeni specifici luptei împotriva incendiilor, serviciilor de salvare şi manipulării produselor periculoase, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.

[13]*** SR ISO 8421- 8/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 8: Termeni specifici luptei împotriva incendiilor, serviciilor de salvare şi manipulării produselor periculoase, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.

[14]***SR 13450-1/2000 – Mijloace tehnice şi procedee pentru prevenirea şi stingerea incendiilor, Autospeciale pentru prevenirea şi stingerea incendiilor, Partea 1: Clasificare, definiţii, terminologie, condiţii tehnice generale, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.

[15] ***SR EN 1846-1/2001 – Autospeciale de stingere a incendiilor şi de salvare, Partea 1: Terminologie şi destinaţie, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2001.

[16]***SR ISO 7203-1/1998 – Produse de stingere a incendiilor, Spumanţi concentraţi, Partea 1: Specificaţii pentru spumanţii concentraţi de joasă înfoiere pentru aplicare pe lichide nemiscibile cu apa, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1998.

210

[17]*** SR ISO 7203-2/1998 – Produse de stingere a incendiilor, Spumanţi concentraţi, Partea 2: Specificaţii pentru spumanţii concentraţi de medie şi înaltă înfoiere pentru aplicare pe lichide nemiscibile cu apa, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1998.

[18]*** SR EN 1028-1/2005 – Pompe utilizate în incendiu. Pompe centrifuge cu dispozitiv de amorsare utilizate în incendiu. Partea 1: Clasificare/condiţii generale şi de securitate, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2005.

[19]*** SR EN 1947/2005 – Furtunuri de luptă împotriva incendiilor. Furtunuri de refulare semirigide şi furtunuri echipate cu racorduri pentru pompe şi autospeciale, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2005.

[20]*** SR EN 671-1/1996 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu furtunuri. Partea 1: Hidranţi interiori echipaţi cu furtunuri semirigide, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1996.

[21]*** SR EN 671-2/1996 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu furtunuri. Partea 2: Hidranţi de perete echipaţi cu furtunuri plate, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1996.

[22] *** SR EN 671-3/2005 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu furtun. Partea 3: Întreţinerea hidranţilor interiori echipaţi cu furtunuri semirigide şi a sistemelor echipate cu furtunuri plate, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2005.

[23] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Opriş, M. – Controlul riscurilor de deteriorare a furtunurilor plate/rigide pentru pompieri, a X-a Sesiune Ştiinţifică cu participare Internaţională „SIGPROT-2007”, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, 25 mai 2007, Editura Printech, Bucureşti, 2008.

[24] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Voicu, I. – Metode de reducere şi control al pierderilor de sarcină la utilizarea apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea incendiilor, a X-a Sesiune Ştiinţifică cu participare Internaţională „SIGPROT-2007”, Facultatea de Pompieri, 25 mai 2007, Editura Printech, Bucureşti, 2008.

[25] Popescu, G. – Influenţa aditivilor asupra curgerii apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea incendiilor, Rezumat teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii, Bucureşti, 2007.

[26]***STAS 1478/1990 – Alimentarea cu apă la construcţii civile şi industriale. Prescripţii fundamentale de proiectare, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1990.

[27] Cozariuc, G., Popescu, G. – Modele fizico-matematice utilizate în domeniul prevenirii /stingerii incendiilor, Proiect de diplomă, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan Cuza” Bucureşti, 2003.

211

INSTALAŢIE EXPERIMENTALĂ PENTRU STUDIUL TERMOHIDRODINAMIC

AL PROCESELOR DE STINGERE A INCENDIILOR

lt. drd. ing. Aurelian Constantinescu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă al Municipiului Bucureşti

lt. asist. univ. dr. ing. Dragoş-Iulian Pavel lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie

lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu Ag. pr. de poliţie ing. Octavian Tivig

Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Apa este cel mai vechi agent de stingere. Deşi în prezent se dispune de o gamă foarte variată de agenţi de stingere, ea rămâne cea mai folosită, datorită calităţilor sale:

– se găseşte în cantităţi considerabile; – este ieftină; – este relativ uşor de procurat; – are mare putere de răcire; – este nevătămătoare. Efectul de stingere a apei se realizează prin: răcirea materialului care arde, izolarea

suprafeţei incendiate de oxigenul din aer, acţiunea mecanică, atunci când apa se foloseşte sub formă de jet compact.

Efectul principal al apei la stingerea incendiului îl constituie răcirea materialului care arde, prin absorbirea căldurii degajată în urma arderii cu o viteză mai mare decât viteza cu care materialul combustibil absoarbe căldura necesară dezvoltării incendiului.

Ca substanţă de stingere, ceaţa de apă acţionează prin reducerea conţinutului de oxigen, însă trebuie ca dimensiunea particulelor să fie de aproximativ 100 μm, lucru realizat prin următoarele trei metode:

pulverizarea apei la înaltă presiune (50÷100 atm.); utilizând ţevi pulverizatoare speciale la presiuni de 2÷10 atm.; cu ajutorul aerului comprimat.

Pulverizarea apei cu aer comprimat este posibilă, însă necesită compresoare speciale, prezentând şi un oarecare risc, deoarece aerul comprimat înteţeşte şi mai mult arderea.

Prin folosirea unor presiuni de 50 până la 100 atm. se obţine ceaţa de înaltă presiune. La asemenea presiuni se întâmpină dificultăţi în manipularea ţevilor manuale de pulverizare. În afară de aceasta, pentru pulverizare sunt necesare ţevi cu ajutaje speciale, furtunuri de mare rezistenţă şi pompe speciale. În schimb, efectul de stingere nu este cu nimic superior celui obţinut cu ceaţa de joasă presiune.

Efectul de stingere depinde de uniformitatea apariţiei picăturilor în zona de ardere şi de intensitatea jetului de apă.

Principiul sistemului cu ceaţă de apă constă în faptul că picăturile fine de apă realizează un schimb termic cu energia produsă în zona de ardere, împiedicând creşterea temperaturii. Acest schimb de energie este proporţional cu suprafaţa acoperită de picăturile de apă şi nu cu volumul acestora. La un volum egal, cu cât picăturile sunt mai mici, cu atât suprafaţa pe care se realizează schimbul energetic este mai mare.

Un efect secundar este scăderea concentraţiei de oxigen din zona incendiată în care acţionează instalaţia. La apropierea picăturii de apă de focar, aceasta se evaporă treptat, mărindu-şi volumul de peste 1.700 de ori, înlăturând astfel oxigenul, în plus norul de picături

212

fine de apă filtrează radiaţia infraroşie emisă de flăcări, reducând fluxul termic către zonele incendiate, asigurând o anumită izolare termică.

Pe baza experienţelor care s-au făcut rezultă că ceaţa de apă poate fi folosită la: ─ stingerea nemijlocită a incendiilor; ─ controlul dezvoltării incendiilor; ─ acţiunile de salvare, pentru reducerea efectului radiaţiei termice excesive asupra

clădirilor sau obiectivelor din vecinătatea incendiului; ─ stingerea incendiilor de substanţe combustibile; ─ stingerea incendiilor la instalaţiile electrice, cu anumite restricţii.

La incendiile de substanţe combustibile solide, ceaţa de apă este foarte eficace atât timp cât incendiul este la suprafaţă. Dacă arderea se produce în adâncime, şi dacă în interiorul materialelor respective se formează focare, ceaţa de apă este mai puţin eficientă decât jeturile masive.

Avantajele utilizării ceţii de apă sunt următoarele: 1. Prin folosirea ceţii de apă nu se înlocuieşte atacul direct asupra focului, ci în

principal se urmăreşte să se ofere o rută de abordare „sigură” a incendiului, să se îmbunătăţească şi să se menţină condiţiile de mediu pentru pompieri şi să se prevină posibilitatea producerii unui flash-over sau backdraft;

2. Ceaţa de apă se poate utiliza la controlarea focurilor ce cresc în ritm constant, unde se poate încă intra, dar unde focarul principal nu poate fi atacat direct;

3. Prin folosirea ceţii de apă se realizează o disipare a căldurii degajate de flăcările din cadrul incendiului cu o eficacitate mai mare decât în cazul jetului compact de apă;

4. Ceaţa de apă poate fi utilizată la crearea unei atmosfere inerte, atunci când trece din starea lichidă în starea de vapori, producându-se o mărire a volumului de 1700 ori, ceea ce duce la deplasarea aerului şi a vaporilor inflamabili în zone depărtate de zona de ardere;

5. Prin folosirea ceţii de apă se constată că numărul de decese este mult mai mic. Dezavantajele utilizării ceţii de apă sunt următoarele: 1. Folosirea ceţii de apă poate duce la posibilitatea generării de cantităţi mari de abur

încins ce produce pericolul de arsuri asupra pompierilor prin descărcarea de cantităţi mari de picături fine de apă;

2. Utilizarea ceţii de apă poate da naştere la o posibilă distrugere a echilibrului termic în compartimentul incendiat;

3. Folosirea ceţii de apă poate reduce vizibilitatea şi poate crea disconfort asupra pompierilor.

În tabelul de mai jos se prezintă diferenţa dintre picătura de apă a sistemului de sprinklere sau drencere şi respectiv a ceţii de apă:

Diametrul picăturii Tabelul 1. Picătura de apă Diametrul Aria Numărul picăturii suprafeţei de picături [µm] [m2] Sprinklere >1000 1 1 Presiune 300 10 40 joasă Presiune 50 400 8.000 înaltă

213

Ca substanţă de stingere, ceaţa de apă acţionează prin reducerea conţinutului de oxigen, însă trebuie ca dimensiunea particulelor să fie de aproximativ 100 micrometri.

Modelul teoretic de evaporare a picăturii În cele ce urmează se propune un model teoretic de evaporare a picăturii de formă

sferică într-un mediu gazos nesaturat [1], [3]. Ca model se alege cazul unei picături sferice cu raza variabilă în timp, rază ce se reduce în procesul de evaporare (figura 1.). Procesele de transfer termic implică existenţa continuităţii parametrilor intensivi şi de conservare a fluxurilor de căldură şi masă la interfaţa formată pe frontiera picăturii ([1],[2]).

Pentru picătura sferică de lichid de rază R(t), proprietăţile termofizice sunt: conductivitatea termică λL, densitatea ρL, căldură specifică masică cPl, entalpia masică hL şi căldura de vaporizare Lv. La frontiera picăturii cu aerul se consideră starea de saturaţie. Mărimile corespunzătoare vaporilor saturaţi uscaţi sunt λv, ρv, cpv şi hv. Mediul în care se evaporă picătura are temperatura Ta şi presiunea vaporilor pva.

Se consideră, în primă aproximaţie că picătura este opacă şi vaporii transparenţi la

radiaţie. Picătura este un sistem deschis de volum V(t) variabil cu timpul. În ecuaţia energiei, se neglijează energia schimbată de picătură sub formă de lucru mecanic, iar aceasta se scrie sub formă integrală

∫∫∫∫∫ +++−=)()(

)(tVtS

cvRcdL pdVdSqqq

dtdH , (1)

în care HL este entalpia picăturii în fază lichidă; qcd, qR şi qcv. reprezintă fluxurile unitare conductive, de radiaţie şi convective. Primul membru al relaţiei (1) devine după teorema de transport

dSRHdVt

HdVHdtd

dtdH

)t(SL

)t(V

L

)t(VL

L ∫∫∫∫∫∫∫∫•

+∂

∂== , (2)

unde se ţine seama de relaţia w⋅n= R& , în care R& reprezintă viteza radială de deplasare a frontierei în sistemul de referinţă ales. În cazul picăturii sferice, rezultă

)T(hRRdrrt

Hdt

dHF

)t(R

LLLL ∫

•

+∂

∂=

0

22 44 ρππ , (3)

unde TF semnifică temperatura frontului de fază, şi este presupusă constantă.

Ta ; pva

R(t)

Tl ; pl

TF ; pvs

Qev

mev Fig. 1 – Modelul de evaporare a picăturii

214

Primul termen din cel de-al doilea membru al relaţiei (3) reprezintă creşterea entalpiei sistemului între timpul t şi t+dt şi este legată de evoluţia nestaţionară a acesteia. Cel de-al doilea termen din acelaşi membru al ecuaţiei (3) reprezintă creşterea entalpiei sistemului, în

acelaşi interval de timp dt, legat de contracţia sa volumică 4πR2 •

R . În modelul considerat, a doua integrală a relaţiei (1) din membrul drept este nulă datorită inexistenţei lucrului de dilatare şi relaţia (3) devine

)()(4)],()),(([4 22FvextvvaFR

vv

L ThRTTqttRrTR

dtdH n−+−

∂∂

= vρπλπ (4)

Ultimul termen reprezintă fluxul convectiv de vapori la traversarea interfeţei; vv este viteza locală a vaporilor în raport cu elementul de suprafaţă al frontierei, care este legată de viteza locală vL a fazei lichide în raport cu acelaşi element de suprafaţă al frontierei. Relaţia de conservare a fluxului masic care traversează frontiera este

4 π R 2ρv vv=4 π R2 ρL vL (5) În plus, prin considerarea semnului pozitiv al vitezelor după axa Or se

obţine:•

−= Rv extLn . În aceste condiţii rezultă că în regim nestaţionar, entalpia picăturii este datorată numai schimbului conductiv de căldură în faza lichidă, deci

∫ ∂∂

=∂

∂)(

0

22 )),((44tR

LL

L ttRr

TRdrr

tH

λππ (6)

Ţinând seama de relaţiile (1) – (6) condiţia de continuitate a fluxului termic la interfaţa picătură-mediu devine

))T(h)T(h(R)T,T(q)t),t(R(rT)t),t(R(

rT

FLFvLaFRv

vL

L −−+∂∂

−=∂∂

−•

ρλλ (7)

Diferenţa de entalpie masică hv – hL este egală cu căldura latentă masică de vaporizare lv. Concepţia generală a instalaţiei experimentale S-a conceput o instalaţie experimentală în care se realizează un jet bifazic, ce va fi

dispersat în aer cu umiditate relativă scăzută. Temperatura lichidului la duza de pulverizare trebuie să aibă posibilitatea să fie modificată (reglată) pentru a realiza o gamă mai largă de teste.

Pentru a preseta valorile, este necesar a se introduce un sistem de termostate. Pe de altă parte, experienţele vor fi realizate cu duze de diferite diametre pentru a pune în evidenţă fineţea pulverizării.

Schema de principiu a standului de probă este prezentată în figura 2.

1

2

3

4

5

6

7

8

Fig. 2 – Schema de principiu a instalaţiei 1. rezistenţa electrică; 2. rezervorul de ulei; 3. debitmetrul de apă; 4. termostat electronic; 5. duza de pulverizare; 6. panou de măsurare; 7. serpentină de încălzire; 8. sursă de energie electrică.

215

Alimentarea cu apă s-a făcut de la reţeaua laboratorului printr-un debitmetru, după care a fost introdusă în serpentina cu apă, care se află imersată în rezervorul cu ulei cald. Reglajul temperaturii apei este asigurat de un termostat electronic.

Destinaţia instalaţiei experimentale Standul experimental a fost realizat în scopul efectuării de teste şi măsurătorilor

aferente privind comportarea jeturilor bifazice, care debuşează în mediul gazos. La concepţia acestei instalaţii s-au avut în vedere: − realizarea unui jet de lichid, prin folosirea apei de temperatură variabilă scop în

care s-a proiectat şi realizat un boiler electric cu puterea până la 25 kW; − pentru a studia modul de dispersie a lichidului s-a conceput şi realizat un

dispozitiv port-diuze, dispozitiv pe care s-au adaptat diuze de diametre diferite (0,6 mm; 0,8 mm; 1 mm; 1,5 mm şi 2 mm) pentru a realiza diverse structuri de jet (geometrii, dispersii de picături, conicităţi şi înălţimi variabile de jet);

− pentru determinarea mărimilor specifice reale ale jetului sunt necesare determinări de: temperaturi, viteze, presiuni dinamice, densităţi, compoziţia mediului format. Determinarea acestor parametri s-a realizat cu instrumente de măsurare moderne de precizie ridicată.

Pentru a constata efectul utilizării acestui jet la stingerea incendiilor s-au utilizat dispozitive de încălzire şi de foc pentru:

− sistem de încălzire a aerului propulsat ca jet, de aer cald până la 550º C; − flacără de butan prin utilizarea a trei tipuri de arzătoare de puteri de: 1 kW, 15 kW

şi 70 kW (valorile acestora sunt reglabile); − rezistenţă electrică pentru crearea flăcării de carton şi lemn; − dispozitiv dublu-liniar pentru crearea unei flăcări de gaz speciale. − Instalaţia experimentală astfel concepută este echipată cu: − aparatură modernă de măsurare a presiunilor, temperaturilor, debitelor,

concentraţiilor de gaze; − sisteme de protecţie privind personalul de exploatare, instalaţia propriu-zisă pentru

a evita supraîncălziri şi supratensiuni, deoarece testările au loc în mediul umed. Condiţiile de exploatare ale instalaţiei sunt similare cu cele din cazul real al stingerii

incendiilor.

Fig. 3 – Duză pulverizare lichid şi disc distanţier

216

Instalaţia de alimentare cu gaz combustibil este destinată atât arzătoarelor fixe, cât şi celor mobile, arzătoare utilizate în experimente.

Fig. 4 – Arzător

Pregătirea şi pornirea instalaţiei – secvenţe: − se face cuplarea tabloului general; − se cuplează siguranţa de protecţie; − se deschide robinetul de la contor; − se deschide robinetul de trecere prin circuitul hidraulic (locul adaptării sondei

termostatului); − se deschide cheia trifazică din panoul de comandă; − se programează termostatul electronic la temperatura dorită; − se deschide butonul pornit/oprit în poziţia 1 pentru alimentarea cu energie electrică

a termostatului electronic şi a contactorului; − se aşteaptă ca pe display-ul termostatului electronic să apară temperatura

programată; − în momentul afişării temperaturii programate se porneşte butonul pornit/oprit în

poziţia 1 a electrovalvei. În urma efectuării acestor operaţii se pot începe testele. Rezultate experimentale Se remarcă faptul că pentru creşterea temperaturii apei de la: − 13º C la 20º C s-au consumat 0,4 kWh; − 20º C la 30º C s-au consumat 0,3 kWh; − 30º C la 40º C s-au consumat 0,6 kWh. Este important să se cunoască aceste consumuri pentru bilanţul termic şi pentru a

evalua debitul de apă încălzită şi a-l compara cu valoarea utilă la contor. Calitativ se observă că sistemul de pulverizare adoptat, alcătuit din duză

pulverizatoare şi disc distanţier de pulverizare, are performanţe notabile. Acestea se constată pentru domeniul de reglaj al debitului cuprins între 2,045 l/min. şi 4,09 l/min. şi pentru temperaturi de 13º C, 20º C, 30º C, 40º C, 50º C şi 60º C.

Din amplasarea discului la 80 mm de gura de evacuare (refulare) se constată o aglomerare a picăturilor mici, care duc la picături mari ce formează un mediu semicontinuu.

217

În această situaţie se constată o pierdere de fluid, care nu mai poate fi utilizată pentru reducerea temperaturii mediului gaze-vapori.

Se pare că aceste dispozitive de limitare a jetului (cu disc distanţier de pulverizare) nu ar avea o influenţă pozitivă la realizarea unor pulverizări fine, deci are loc o scădere a eficienţei de stingere.

Instalaţia experimentală a fost testată pe module înainte de pornire pentru a asigura fluxurile de masă şi energie necesare derulării experimentelor (debite de apă, aer şi energie electrică).

S-au testat dispozitivele de oprire în caz de avarie (stop general, stop parţial, senzori de control ai temperaturii şi umidităţii mediului).

Deoarece măsurătorile experimentale s-au desfăşurat în mediu umed, aparatele de măsură au fost protejate corespunzător.

S-a conceput şi realizat o instalaţie experimentală care produce un jet bifazic, care este dispersat în aer cu umiditate relativă variabilă. Temperatura lichidului la duza de pulverizare are posibilitatea să fie modificată (reglată) pentru a realiza o gamă mai largă de teste.

Experienţele au fost realizate cu duze de diferite diametre pentru a pune în evidenţă fineţea pulverizării, acest parametru fiind determinant în intensitatea proceselor de transfer.

Din experienţele avute cu generatorul de aer cald s-a constatat că evaporarea nu este eficientă, deoarece capacitatea calorică a aerului este redusă pentru acest proces.

S-au realizat experienţe şi măsurători: − pulverizarea jetului de apă la diferite temperaturi iniţiale, atât cu dispozitiv de

limitare a jetului, cât şi fără acesta; − pentru a studia influenţa dimensiunilor şi construcţiei dispozitivelor de pulverizare

s-au utilizat duze cu diametre de: 0,6 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm şi 2 mm. Concluzii Preocupările la nivel mondial sunt îndreptate în utilizarea apei la stingerea a cât mai

multor tipuri de incendii datorită costului redus de obţinere a acesteia, iar pe de altă parte se pune problema scăderii cantităţii de apă întrebuinţate pentru a reduce atât pierderile materiale datorate degradării produse de apă, cât şi cheltuielile ocazionate de construirea de mijloace de intervenţie care transportă cantităţi mari de apă la intervenţii.

Comparate cu jetul tradiţional, atât rezultatele experimentale, cât şi cele analitice arată că folosirea adecvată a ceţei de apă prin descărcări scurte în picături fine şi unghi de împrăştiere larg poate avea un efect de răcire mai bun şi conduce la o mai mică distrugere a echilibrului termic în strat.

S-a realizat o instalaţie experimentală pentru testarea jetului de ceaţă de apă la diferiţi parametri (geometrii de duze, temperaturi, presiuni, debite de lichid). Această instalaţie a fost prevăzută cu echipamente moderne de măsură şi achiziţie de date. Elementele speciale de măsurare folosite în cadrul lucrării constau în:

− sistemul de achiziţie de date pentru temperatura mediului cu afişare în timp real (înregistrare în calculator şi prelucrare statistică);

− vizualizare în infraroşu a jetului şi a flăcării; − filmare cu cameră rapidă a proceselor de evaporare şi stingere a flăcărilor pentru

diverse tipuri de jet. Pe baza acestor sisteme moderne de achiziţie de date şi vizualizare au putut fi

observate şi analizate, procesele complexe de transfer de căldură şi masă la evaporare, precum şi procesele hidrodinamice specifice dispersiei jetului de lichid cald.

Realizarea unor picături de apă de dimensiuni mici conduce la un timp redus de evaporare, deci o acţiune rapidă asupra focului şi o eficienţă crescută de stingere. Picăturile de apă de dimensiuni mici conduc la un timp redus de evaporare, deci la o acţiune rapidă asupra focului, un consum redus de apă şi o cantitate mică de vapori fierbinţi.

218

Se constată, atât pe baza rezultatelor obţinute din modelul teoretic, cât şi din rezultatele experimentale existente faptul că pentru spaţii închise (fără circulaţie de aer proaspăt din exterior), timpul de viaţă al picăturii de apă este mai ridicat decât în cazul spaţiilor semiînchise, cu pătrundere de aer uscat, unde timpul de viaţă al picăturii de apă este mai mic. Aceasta se explică prin creşterea umidităţii relative din spaţiile închise.

Se observă că radiaţia termică are o pondere relativ scăzută ca efect termic şi un efect neglijabil la dimensiuni mici ale picăturii, de ordinul µm. Pe de altă parte, transferul de căldură convectiv care are ponderea determinantă e mai redus la picăturile mari (hc ~ 2 λ/D).

Studiul prezentat constituie un model care a avut ca scop obţinerea unor valori pentru temperaturile apei pulverizate necesară în eficientizarea proceselor de stingere a incendiilor. Aprofundarea studiilor privind procesele termofizice de pulverizare şi evaporare au avut ca rezultat obţinerea parametrilor geometrici, diametrul duzei şi unghiul de dispersie, în corelare cu presiunea şi temperatura apei pulverizate. Pe baza rezultatelor experimentale s-a constatat:

− temperatura apei este determinantă pentru fineţea de pulverizare, s-au obţinut timpi de viaţă reduşi, respectiv o evaporare abundentă a lichidului;

− diametrul duzei combinat cu dispozitivul swirl de spargere a jetului implantat în corpul duzei au condus la obţinerea unui jet cu picături fine;

− dezvoltarea câmpului de temperaturi în jet şi a câmpului de viteze sunt asemănătoare, dar de dimensiuni geometrice diferite. Dimensiunea câmpului de temperaturi în jet este legată în primul rând de temperatura iniţială a lichidului corelată cu temperatura mediului. S-a constatat că pentru diferenţe mai ridicate de temperaturi între cele două medii creşte distanţa între înfăşurătoarea termică şi dinamică;

− dezvoltarea stratului termic implică existenţa şi a unui gradient de concentraţie de vapori, deci o reducere a concentraţiei aerului, respectiv a oxigenului în stratul menţionat.

Studiul evoluţiei parametrilor în axul jetului a arătat o asemănare formală între variaţia vitezei şi a temperaturii, această variaţie fiind de tip parabolic.

S-au făcut experienţe cu foc deschis, flacăra provenind de la un arzător cu butan. S-a constatat că la incidenţa jetului flacără-gaze fierbinţi cu picăturile de apă se produce o schimbare a culorii flăcării către roşu şi o scurtare a lungimii flăcării. Modificarea culorii se explică pe de o parte prin schimbarea compoziţiei mediului, care se îmbogăţeşte în vapori, scade concentraţia de oxigen, probabil arderea devine incompletă sau apar frecvent compuşi intermediari de tip CO, iar pe de altă parte apare o scădere pronunţată a temperaturii datorită vaporizării fazei lichide a apei, deci o reducere substanţială a temperaturii. Probabil şi aceasta este cauza pentru care temperatura scade sub temperatura la care arderea are loc complet până la CO2.

Pentru o aprofundare a proceselor intime, care au loc la microscară şi în timpi foarte reduşi (fracţiuni de secundă <1/10 s), este necesar a se corobora datele cantitative obţinute prin măsurători cu echipamentele actuale cu cele obţinute prin vizualizarea jetului flăcării, compoziţia mediului şi a câmpului de temperaturi din jet. Pentru aceasta se impune suplimentarea dotării cu echipamente de măsurare pentru stand, care să conţină sistem optic cu citire în infraroşu. Prin acest sistem pot fi determinate dispersia picăturilor, gama lor de dimensiuni, densitatea lor volumică şi statistica împrăştierii. Graţie acestui sistem se va determina harta temperaturilor.

Bibliografie: [1] Mills A. I., Basic Heat Mass Transfer, 2nd ed., Prentice Hall, N. J., 1999. [2] J. Taine, J. P. Petit, Transferts thermiques, Editura Dunod Univ., 1989, Paris. [3] Cavaropol D., Pavel D. I., Constantinescu A. – Utilizarea ceţii de apă la stingerea incendiilor,

Lucrările Sesiunii de Comunicări Ştiinţifice cu Participare Internaţională a Facultăţii de Pompieri ,,SIGPROT 2005”, Ediţia a VIII-a, Bucureşti, 27 mai 2005, Editura Printech, Bucureşti, 2005, pag. 51-58, ISBN 973-718-350-9.

[4] Pavel D. I. – Contribuţii la termohidrodinamica proceselor de stingere a incendiilor (Teză de doctorat), Bucureşti, 25 iunie 2009.

219

ELEMENTE GENERALE/SPECIFICE REFERITOARE LA UTILIZAREA APEI PULVERIZATE CA SUBSTANŢĂ PENTRU STINGEREA INCENDIILOR

Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu

Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie Lt. asistent univ. dr. ing. Dragoş Iulian Pavel

St. slt. Liviu Sbora, Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Rezumat: Prin intermediul articolului, se enunţă câteva proprietăţi ale apei pulverizate şi se enumeră o serie de cazuri în care, prin intermediul acesteia, se realizează protecţia la incendiu.

Terminologie: Aprindere – iniţiere a unei arderi.

A arde – a fi în stare de combustie.

Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant, însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.

Azot – substanţă cunoscută şi sub denumirea de nitrogen; are formula chimică N2 şi este utilizat ca substanţă de stingere a incendiilor cu indicativul IG -100; este un gaz inert, incolor şi incombustibil; efectul azotului de prevenire a aprinderii/inflamării şi/sau de stingere a unui amestec de vapori, gaze, praf/pulberi, ceţuri de G.P.L. cu aer, este dat de reducerea procentului de oxigen din amestec.

Comburant – element sau compus chimic care poate produce oxidarea sau arderea altor substanţe.

Combustibil – material capabil să ardă.

Explozie – reacţie bruscă de oxidare sau de descompunere, care produce o creştere de temperatură, de presiune sau ambele, simultan.

Energie minimă de aprindere – valoarea minimă a energiei din canalul unei descărcări electrice care conduce la aprinderea unui amestec inflamabil de aer cu gaze, vapori, ceţuri de G.P.L. etc., pulberi/prafuri aflate între limitele de inflamabilitate/aprindere.

Flacără – zonă de ardere, în fază gazoasă, cu emisie de lumină.

Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu, care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.

Limită inferioară de explozie (LIE) – concentraţia minimă a gazelor, vaporilor sau a pulberilor (prafurilor) combustibile în aer, la care se poate genera explozia; sub limita inferioară de explozie, amestecul nu poate să genereze explozie, datorită excedentului de aer.

Limită inferioară de inflamabilitate (LII) – concentraţia minimă de gaz în aer, sub care nu mai are loc propagarea unei flăcări în prezenţa unei surse de aprindere.

Limită superioară de explozie (LSE) – concentraţia maximă a gazelor, a vaporilor sau a pulberilor (prafurilor) combustibile în aer, la care se poate genera explozia; peste limita superioară de explozie amestecul nu poate să genereze explozie, datorită deficitului de aer.

220

Limită superioară de inflamabilitate (LSI) – concentraţia maximă de gaz în aer peste care nu mai are loc propagarea unei flăcări.

Punct vital/vulnerabil la incendiu – locul de muncă, instalaţia, echipamentul etc. necesare asigurării funcţionalităţii principale a construcţiilor, operatorilor economici etc.; în această categorie se includ şi posturile de transformare.

Temperatură de aprindere – temperatura minimă la care un material combustibil degajă vapori sau gaze combustibile într-o anumită cantitate, astfel încât după aprinderea/inflamarea acestora de la o sursă de aprindere, materialul continuă să ardă fără aport caloric din exterior.

Temperatură de inflamabilitate – temperatura minimă, începând de la care, în condiţii de încercare specificate, un lichid degajă o cantitate suficientă de vapori inflamabili pentru a produce o aprindere de scurtă durată, în contact cu o sursă de aprindere.

Transformator – aparat electric care serveşte la transformarea mărimilor electrice mono/trifazate de la valori ale tensiunilor reduse la valori ridicate şi invers, la frecvenţă constantă; acesta utilizează principiul inducţiei electromagnetice şi se compune în principal din: circuit magnetic, înfăşurări, sistemul de răcire a înfăşurărilor (în marea majoritate a cazurilor, ulei recirculat şi răcit în exterior, într-un schimbător de căldură), cuva metalică, capac, conservator, indicator de nivel, termometru, robinete/racorduri pentru umplere/golire, izolatoare de trecere, sistem de reglare a tensiunii (comutator cu ploturi), role de deplasare, cârlig de prindere etc.

Ulei de transformator – ulei mineral utilizat la auto/transformatoarele (20 kVA ... 400 MVA), cu capacitate termică ridicată, având ca scop transferul spre mediul înconjurător a căldurii degajate în înfăşurări şi asigurarea izolaţiei electrice, pe durata de funcţionare. De asemenea, unele sorturi de ulei mineral sunt utilizate şi ca mediu în care se produce stingerea arcurilor electrice la întreruptoare; în aceste cazuri, uleiul mineral asigură răcirea/stingerea arcului electric.

1. Proprietăţi ale apei pulverizate ca substanţă de stingere Apa, ca substanţă de stingere, are o capacitate mare de absorbţie a căldurii, raportată

la căldura specifică şi căldura latentă de vaporizare; aceste calităţi o fac să fie extrem de eficientă pentru stingerea incendiilor de materiale solide combustibile .

Efectul principal al apei la stingerea incendiilor îl constituie răcirea materialului care arde/este supus combustiei; în contact cu materialul aprins, apa absoarbe căldură, se transformă în vapori şi, prin saturarea spaţiului în care are loc fenomenul, se limitează accesul aerului spre focarul incendiului.

Căldura latentă de vaporizare a apei este de aproximativ 243,58 J la temperatura de 298,15 K, proprietate care îi conferă acesteia calităţi importante ca substanţă de stingere şi de răcire.

Apa prezintă anomalia de a avea volumul minim la temperatura de aproximativ 4° C. Coeficientul de dilatare termică izobară α este pozitiv pentru toate lichidele cu

excepţia apei. În cazul apei, valoarea α , este dependentă de temperatură, după cum urmează: – dacă 15,277<t K, 0<α ; – dacă 15,277>t K, 0>α . Dacă temperatura mediului în spaţiile în care se desfăşoară diferite activităţi (depozite

de mare capacitate etc., dotate cu instalaţii speciale de stingere cu sprinklere, hidranţi

221

interiori de incendiu etc.) admite valori mai mici de 4°C, este necesar să se utilizeze aerul comprimat, întrucât există risc de îngheţ.

Pulverizată fin, apa nu conduce curentul electric, putându-se utiliza astfel, inclusiv la stingerea incendiilor de conductori electrici aflaţi sub tensiune (riscul de electrocutare este foarte redus).

Căldura specifică a apei la presiunea atmosferică normală şi la temperatura de 293,15 K este egală cu 1 kcal/kg.

La temperatura de 373,15 K şi 101325 Pa apa, trece în stare de vapori; 1 litru de apă la temperatura de 283,15K are nevoie pentru a se evapora complet de aproximativ

31022,2629 ⋅ J, generându-se aproximativ 1600...1700 l de abur. Conductivitatea termică a apei este redusă şi, o dată cu creşterea temperaturii, aceasta

creşte foarte puţin; la temperatura de 375,15 K , coeficientul de conductivitate termică a apei admite valoarea de =λ 0,6815 W/m K.

Densitatea apei la temperatura de 277,15 K este egală cu aproximativ 1000 kg/m3, iar la temperatura de 373,15 K este de aproximativ 958 kg/m3; datorită densităţii relativ mare, apa este exclusă uneori de la stingerea produselor petroliere albe, care au o densitate mai redusă, fiind insolubile în apă.

În tabelul 1 se prezintă unele diferenţe referitoare la picăturile de apă generate în sistemele de sprinklere/drencere şi, respectiv, picăturile de apă generate în sistemele de generare a ceţii de apă.

Tabelul nr. 1 – Analiză comparativă pentru diferite sisteme de stingere

În anexa 1 se prezintă o serie de acte normative, standarde, prescripţii tehnice, norme generale şi specifice conexe domeniului energetic care fac referire la sistemele de stingere cu apă pulverizată.

2. Cazuri în care se utilizează sisteme de stingere cu apă pulverizată 2.1. Grupuri electrogene În figura 1 se prezintă un grup electrogen protejat prin intermediul unei instalaţii de

stingere cu apă pulverizată, acţionată prin intermediul azotului, generându-se ceaţă de apă la presiuni foarte ridicate.

Fig. 1 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru un grup generator

Picătura de apă Diametrul picăturii

[610−m]

Aria suprafeţei

[2m ]

Numărul de picături

Sprinklere/drencere >1.000 1 1

Presiune joasă 300 10 40 Presiune înaltă 50 400 8.000

222

2.2. Poduri de cabluri În figura 2 se prezintă un sistem, în construcţie, tip poduri de cabluri, protejat prin

intermediul unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, generându-se ceaţă de apă la presiuni foarte ridicate.

Fig. 2 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru poduri/paturi de cabluri electrice

2.3. Tuneluri auto În figurile 3 şi 4 se prezintă sistemul de stingere HI-FOG în tuneluri auto, protejat prin

intermediul unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, pentru care se generează ceaţă de apă la presiuni foarte ridicate.

Fig. 3 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru tuneluri auto

Fig. 4 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru tuneluri auto

223

2.4. Transformatoare de mare putere În România există, în domeniul energetic, protecţii cu sisteme care pot să realizeze

stingerea incendiilor cu apă pulverizată; acestea dotează în prezent o serie de transformatoare de mare putere.

Schema de principiu a unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, la un transformator de mare putere, cuprinde, în principiu, sisteme ca: rezervor pentru apă; compresor; conducte pentru apă; racorduri cu duze pulverizatoare; detectori etc.

Creşterea cerinţelor referitoare la protecţie/controlul total al riscurilor de incendiu/explozie a impus emiterea actului normativ, care are acoperire juridică/tehnică, numai în cazul instalaţiilor din domeniul energetic;

Acest ultim act normativ precizat, modifică şi completează actul normativ prin încetarea realizării cerinţelor date de art. 8.22 b).

În acest mod, cerinţele, stabilite de legislaţia în vigoare, fac trimitere şi cer aplicarea modificărilor conform datelor din tabelul 2.

Tabelul nr. 2 – Cazuri în care se utilizează instalaţii de stingere cu gaze inerte

Din punct de vedere al costurilor, sistemul de stingere cu gaz inert este mai ieftin, în comparaţie cu sistemul de stingere cu apă pulverizată.

Anexa 1

Standarde/prescripţii tehnice etc., specifice conexe domeniului energetic, care fac referire la sistemele de stingere cu apă pulverizată din România

Principalele prescripţii tehnice, norme specifice, standarde etc., care relevă

explicitarea, proiectarea, utilizarea substanţelor de stingere a incendiilor şi a instalaţiilor de stingere a incendiilor cu apă pulverizată, în general, şi în particular pentru domeniul energetic din România, sunt:

1.*** E - I 99 -78 – Instrucţiuni de întreţinere şi exploatare a instalaţiilor fixe de stins incendii cu apă pulverizată din staţiile de 220kV şi 400kV.

2.*** E - Ip 3 - 83 – Instrucţiuni pentru proiectarea instalaţiilor de stins incendii la instalaţiile electrice din centrale şi staţii electrice.

3.*** PE 009/1993 – Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor pentru producerea, transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice.

4.*** Decizia RENEL nr. 65/1998 pentru modificarea PE009/1993, aprobat cu Decizia Renel nr. 25/1994.

5.*** E - Ip 70 - 92 – Instrucţiuni pentru proiectarea instalaţiilor de stins incendii la instalaţiile din staţiile electrice.

Tip instalaţie Amplasament Limită minimă de putere [MVA]

Clădiri supraterane 40 Interior

CHE subterane Indiferent de putere

Centrale electrice 15 Exterior

Staţii electrice 100

224

6.*** E - Ip 62 - 90 – Instrucţiuni de proiectare şi execuţie privind ansamblul măsurilor de prevenire şi stingere a incendiilor.la instalaţiile electrice de înaltă tensiune.

7. *** E - Ip 34 - 89 – Instrucţiuni privind dotările necesare în staţiile de transformare din punct de vedere al normelor de protecţia muncii şi prevenirea şi stingerea incendiilor.

8.*** E - Ip 44 - 85 – Condiţii tehnice şi prevederi de proiectare, execuţie şi exploatare pentru instalaţiile fixe de stins incendii la transformatoarele din staţiile de 400kV.

9.***NP086/2005 – Normativ pentru proiectarea, execuţia şi exploatarea instalaţiilor de stingere a incendiilor.

Bibliografie:

[1] Ferenc, L. – HI-FOG, water mist fire protection, International Conference “Fire Safety High - Risk Buildings”, 2008, Bucureşti.

[2] *** Pliant prezentare Ventor Fire Protection Ltd., www.hi-fog.hu. [3] Pavel, D., I. – Referat 2, Teză de doctorat, Cercetări teoretice termohidrodinamice ale procesului de

stingere a incendiilor. [4]***PE 009/1993 – „Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor pentru

producerea, transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice”. [5]***Decizia RENEL nr. 65/02.02.1998 cu privire la modificarea PE009/1993 aprobat cu decizia

RENEL nr.25/1994. [6] *** Prospectul firmei Sergi pentru transformatoare de mare putere, tipul 3000. [7] *** Lovin, E. – Aspecte noi ale stingerii incendiilor în instalaţiile energetice, Electricianul nr.

5/2002, Bucureşti, 2002. [8] Dragomir, I. – Pericole şi măsuri de prevenire şi stingere a incendiilor la auto/transformatoarele

electrice de mare putere, Buletinul Pompierilor nr. 2/1987, Editura Ministerului de Interne, Bucureşti, 1987.

[9] Duminicatu, M., Moţoiu, C., Mark, D., Voinea, D. – Protecţia contra incendiilor în obiectivele energetice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1969.

225

CONCEPTUL DE INERTIZARE, ALTERNATIVĂ LA CONCEPTELE DE PREVENIRE/STINGERE A

INCENDIILOR ŞI SUPRIMARE/INHIBARE A EXPLOZIILOR

Lt. col. lector univ.dr.ing. Garibald Popescu, St. slt. Liviu Sbora

Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Rezumat: Prin intermediul articolului, se enunţă câteva elemente referitoare la unele măsuri de protecţie la explozie în cazul aeronavelor civile şi militare, care, în realizarea scopului pentru care au fost proiectate, acela de a participa în misiuni de interceptare, bombardament etc. sau, după caz, pot să fie supuse actelor teroriste, aşa cum este cazul aeronavelor civile de transport pasageri, raportat la conceptul de inertizare. De asemenea, se formulează o serie de termeni specifici şi unele exemple din tehnică pentru care se aplică inertizarea ca alternativă la prevenirea/stingerea incendiilor.

Terminologie: Aprindere – iniţiere a unei arderi.

A arde – a fi în stare de combustie.

Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant, însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.

Azot – substanţă cunoscută şi sub denumirea de nitrogen; are formula chimică N2 şi este utilizat ca substanţă de stingere a incendiilor cu indicativul IG-100; este un gaz inert, incolor şi incombustibil; efectul azotului de prevenire a aprinderii/inflamării şi/sau de stingere a unui amestec de vapori, gaze, praf/pulberi, ceţuri de G.P.L. în raport cu cantitatea de oxigen din aer, este dat de reducerea procentului de oxigen din amestec.

Concept – termeni, activităţi, procese tehnologice, operaţii, stări etc., prin intermediul cărora se pun în evidenţă fenomene, caracteristici, proprietăţi ş.a., pe care acestea le comportă; datorită importanţei lor, aceştia au fost ridicaţi la rang de concept; conceptele din această categorie se pot clasifica după cum urmează: concepte de natură tehnică; de natură juridică; de natură tehnico-juridică.

Comburant – element sau compus chimic care poate produce oxidarea sau arderea altor substanţe.

Combustibil – material capabil să ardă.

Explozie – reacţie bruscă de oxidare sau de descompunere, care produce o creştere de temperatură, de presiune sau ambele simultan.

Flacără – zonă de ardere, în fază gazoasă, cu emisie de lumină.

Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu, care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.

226

Inertizare – proces prin care spaţiul liber dintre o substanţă stocată şi rezervor este umplut cu un gaz inert, de regulă, azot; prin intermediul aestei măsuri se realizează controlul determinat de riscul/pericolul de incendiu/explozie.

Inflamabil – material capabil să ardă cu flacără.

Limită de explozie – valoare minimă sau maximă a concentraţiei unei substanţe combustibile în aer sau în oxigen, pentru care explozia devine posibilă; limitele inferioară şi superioară sunt indicate, pentru gaze şi vapori, prin concentraţia în % vol., iar pentru prafuri (pulberi) în g/m3.

Pericol (1) – stare care precede unui eveniment (accident de muncă, incendiu, explozie etc.); datorită importanţei pe care termenul o prezintă, acesta a fost adus la rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu există împrejurări, situaţii etc., care generează pericole controlabile prin măsuri, ce poartă numele de măsuri de control; aplicarea acestor măsuri presupune controlul prin anularea pericolelor; termenul presupune acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, imediat/redus, în sensul că măsurile trebuie aplicate imediat pentru a controla o situaţie dată; în sensul definiţiei, pericolul admite codomeniul de definiţie [ ]1,0 .

Risc (1) – probabilitate globală de realizare a unui eveniment (accident de muncă, incendiu, explozie etc.); datorită importanţei pe care o prezintă, şi acest termen a fost adus la rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu există împrejurări, situaţii etc., prin intermediul cărora se pot genera stări care pot fi controlabile doar prin aplicarea de măsuri, denumite în continuare, măsuri de control; aplicarea măsurilor puse în discuţie, presupun controlul şi limitarea riscurilor, prin reducerea acestora, nu prin anularea lor; termenul presupune acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, pe termen lung, prin utilizarea conceptului de previziune; în sensul definiţiei, riscul admite codomeniul de definiţie ( ]1,0 .

Risc (2) – măsură a pericolului. 1. Conceptul de inertizare. Aplicaţie la aeronavele militare şi civile Protecţia la incendiu/explozie a rezervoarelor de carburant se poate realiza prin: – desaturarea şi azotarea/ inertizarea carburantului; – utilizarea de gaze neutre şi inhibitori cu aditivi; – utilizarea de combustibili gelatinizaţi, emulsionaţi sau stocaţi în materialele plastice

poroase; – utilizarea materialelor plastice poroase pentru protejarea structurilor din care sunt

construite rezervoarele. 2. Măsuri de prevenire/stingere pentru controlul riscurilor/

pericolelor de incendiu/explozie la aeronave 2.1. Măsuri generale pentru controlul/limitarea riscurilor de incendiu/explozie Pentru limitarea/controlul riscurilor/pericolelor de incendiu/explozie, este necesar să

se identifice şi să se controleze factorii care determină iniţierera/apariţia unor incendii/ explozii şi dispunerea în consecinţă a unor măsuri conforme.

Pentru instalaţiile de alimentare cu combustibil, de ungere şi pentru instalaţiile hidraulice, este necesar să se asigure încă din faza de proiect sau, după caz, în faza de exploatare/de utilizare a aeronavelor, următoarele:

227

– dispunerea rezervoarelor în compartimente separate prin elemente rezistente la incendiu, situarea lor la distanţă faţă de sursele de aer şi de zonele cu temperaturi ridicate, evitarea scurgerilor de lichid, precum şi utilizarea de inhibitori;

– realizarea unei arhitecturi determinate de agregatele motoarelor/turbinelor în mod cât mai compact pentru evitarea prezenţei conductelor lungi aşezate în jurul compresoarelor motoarelor/turbinelor, unde instalaţiile prezintă temperaturi mai coborâte;

– realizarea unor compartimente autonome prevăzute cu sisteme de ecranizare termică, în zona combustiei motorului/turbinei, cu precădere la turbine, camera de post-combustie şi sistemul de evacuare;

– realizarea din punct de vedere constructiv a conductelor de combustibil, ulei, lichid hidraulic şi armăturile conexe din materiale rezistente la incendiu; realizarea unor măsuri pentru controlul riscurilor/pericolelor de vibraţii care pot genera, în timp, fisurarea şi ruperea conductelor;

– realizarea din punct de vedere constructiv, în motogondole şi fuselaj a unor orificii de drenare/aerisire prin care, eventualele scăpări de combustibil, să fie controlate în timp redus, în exteriorul aeronavei;

– separarea elementelor componenete ale instalaţiilor de: combustibil, ulei, acţionare hidraulică, alimentare electrică, de mecanismele de comandă etc;

– punerea/legarea la masă a aeronavelor, pentru controlul riscurilor/pericolelor determinate de electriciatea statică;

– instalaţiile electrice şi conexiunile acestora trebuie să fie prevăzute constructiv cu elemente de protecţie rezistente la incendiu;

– sistemul de răcire al motoarelor/turbinelor trebuie să permită obturarea trecerii aerului către compartimentele în care se pot iniţia eventuale incendii, pentru reducerea cantităţii de oxigen;

– utilizarea de blindaje în zonele vulnerabile, care să permită protecţia împotriva proiectilelor/schijelor, mai ales pentru aeronavele militare;

– utilizarea rezervoarelor de combustibil cu geometrie variabilă, realizate din materiale flexibile la care, pe măsură ce combustibilul este consumat, volumul lor se micşorează, evitând acumularea unor cantităţi mari de aer în rezervoare şi deci, controlul riscurilor/pericolelor de incendiu/explozie, în cazul pătrunderii unor proiectile;

– acoperirea rezervoarelor de combustibil cu straturi de protecţie realizate din materiale plastice, fibre de carbon etc., care să permită obturarea orificiilor generate de schijele/ proiectilele mici la impactul acestora cu aeronava;

– asigurarea ventilaţiei compartimentelor şi răcirea pieselor, astfel încât să nu se genereze condiţii de acumulare a vaporilor combustibili şi autoaprinderea/aprinderea acestora;

– utilizarea, în instalaţia hidraulică, a unor lichide care nu au proprietăţi inflamabile; – respectarea măsurilor de alimentare cu combustibil a aeronavelor la sol; – verificarea sistematică a instalaţiilor/aparaturii electrice; – verificarea periodică a sistemelor speciale/active de stingere a incendiilor de la

bordul aeronavelor. 2.2 Sisteme de protecţie a rezervoarelor de combustibil la incendiu/explozie Pentru aeronavele militare implicate în acţiuni de luptă (vânătoare, bombardament

etc.), aeronavele pentru transportul de pasageri care operează în zone limitrofe/vecine/conexe cu rutele diferitelor destinaţii, un real pericol îl reprezintă explozia rezervoarelor la impactul cu proiectile/rachete, care poate să genereze distrugerea parţială/totală a aeronavelor.

Explozia constă în degajarea unei cantităţi foarte mari de energie, într-un volum limitat, când presiunea interioară creşte peste valorile-limită ale rezistenţei matarialului rezervorului, urmată de împrăştierea combustibilului şi ruperi/deteriorări ale altor agregate; aceste agregate, la rândul lor, constituie surse suplimentare de incendiu şi/sau explozie.

228

3. Riscul/pericolul generării/iniţierii unei explozii Explozia se poate defini utilizând ecuaţia (1) sub formă implicită: iniţiere explozie ),,,,(),,,( 43231214321 yyyyygyyyyg == . (1)

Pentru ca o explozie să se realizeze la sol sau în zbor, atunci când aeronava este lovită

la impactul cu un proiectil, rachetă etc., este necesar să fie îndeplinite simultan în timp şi spaţiu următoarele condiţii:

– variabilele care definesc relaţia de mai sus sunt: 1y – mijlocul sau elementele componente din structura sa (aeronavă); 2y – sursa (proiectil/rachetă); 31y – primul material care se poate aprinde/inflama (vapori de kerosen); 32y – aerul atmosferic care, pentru a contribui la iniţierea unei explozii este necesar şi suficient să conţină oxigen în condiţii de presiune şi temperatură predefinite; 4y – împrejurarea (angajarea în luptă, acte teroriste etc.);

– condiţiile de necesar şi suficient relevă realizarea în sensul celor specificate, a următoarelor: formarea amestecului de vapori/gaze între limitele de explozie în spaţiul de deasupra combustibilului aflat în rezervor, o anumită presiune a amestecului de carburant etc.;

– riscul/pericolul determinat de explozie variază în funcţie şi de înălţimea de zbor, dozajul amestecului oxidant/carburant care delimitează intervalul de temperaturi în care este posibilă iniţierea exploziei etc.

Pentru aeronavele militare, prezintă importanţă: dimensiunile rezervoarelor, poziţia acestora în aeronavă, unghiul sub care proiectilele lovesc rezervorul, temperatura proiectilelor etc.; aceste variabile determină gradul de probabilitate, referitor la impactul cu proiectile, schije, gloanţe etc.

De exemplu, în cazul în care un proiectil loveşte un rezevor de combustibil al unei aeronave militare cu viteza smu /200= , la temperaturi de impact având valori de

)300...50( ° C, se dezvoltă energii cuprinse în intervalul J)30...20( . În aceste condiţii, temperatura fuselajului aeronavei poate să crească la valori de

)1500...1000( ° C. Proiectilul generează un jet de flacără, având formă geometrică, aproximativ ca cea a

unui elipsoid de rotaţie, cu axa mare de )5,0...25,0( m şi diametrul de )3,0...15,0( m, având durata de s310)30...20( −⋅ .

Jetul de flacără poate iniţia dezvoltarea rapidă a unei explozii, presiunea din rezervor generând creşteri suficient de mari, care să determine ruperea/deteriorarea pereţilor rezervoarelor.

Determinările experimentale au pus în evidenţă faptul că iniţierea unei explozii determinată de carburantul din rezervoare, poate fi generată în cazul lovirii de către un proiectil, precum şi în anumite condiţii determinate de curgerea pulsatorie a combustibilului prin deteriorarea/spărtura produsă în rezervor.

4. Tipuri de protecţie la explozie. Modalităţi de realizare a protecţiei 4.1. Inertizarea cu azot în rezervoarele aeronavelor Sistemele de presurizare cu gaze inerte implică existenţa pe aeronave a unor instalaţii

care funcţionează pe parcursul întregii durate de zbor şi a unei instalaţii de avarie cu butelii de rezervă, care poate fi cuplată numai în situaţii deosebite, cum sunt: aterizarea în condiţii de risc/pericol, zborul în nori de furtună, iniţierea unui incendiu la motor/turbină.

229

Corespunzăor, în funcţie de situaţie, ca şi gaz inert, se pot utiliza gazele arse rezultate din postcombustia turbinelor/motoarelor aeronavelor.

Pentru protejarea rezervoarelor de combustibil, se pot utiliza sisteme automate care la preiniţierea procesului de explozie, cuplează în mod automat buteliile în care se află înmagazinat inhibitorul care se amestecă cu vaporii de carburant, împiedicând dezvoltarea procesului de ardere.

Sistemele automate cu care sunt dotate aeronavele, trebuie să admită un anumit grad ridicat de fiabilitate în funcţionare, să semnalizeze şi să poată fi acţionate/să acţioneze în timp real, astfel încât eventualele explozii să nu genereze creşteri de presiune şi/sau de temperatură în rezervoare.

4.2. Protecţia la explozie prin gelatinizarea combustibilului din rezervoare Această metodă constă în adăugarea, la masa de combustibil, a unor oxizi organici de

aluminiu, magneziu sau a diferite săpunuri care duc la formarea unei structuri semicristaline a amestecului de carburant.

În acest mod, în cazul avarierii aeronavei, se reduc şi se pot controla riscurile/pericolele de iniţiere a unor incendii/explozii, datorită faptului că procesul de vaporizare pe unitatea de suprafaţă este redus, amestecul rezultat conferind proprietatea de stabilitate totală a curgerii (nu curge).

Metoda se utilizează la sistemele de avarie, nu pentru instalaţiile de alimentare cu carburant, unde există riscul/pericolul generării unor situaţii care prezintă dificultăţi determinate de: alimentarea, umplerea, scurgerea combustibilului din rezervoare, circulaţia carburantului spre motor/turbină, injecţia în camerele de ardere pentru care combustibilul este necesar să vaporizeze în procesul de combustie.

Corespunzăror, riscul/pericolul datorat valorilor de temperaturi scăzute determină ca densitatea combustibilului gelificat să genereze creşteri ale vâscozităţii amestecului.

O altă modalitate este determinată de emulsionarea combustibilului, care nu necesită presiuni mari la transformarea sa şi depinde nesemnificativ de variaţia de temperatură.

Viteza de propagare a flăcărilor în combustibilul emulsionat este de 100 de ori mai redusă faţă de combustibilul obişnuit, viteza de vaporizare fiind mai redusă cu 15%, existând dificultăţi la realizarea sistemului de alimentare cu combustibil al motorului/turbinei şi de iniţiere a aprinderii în camerele de ardere.

În general, cerinţele referitoare la utilizarea materialelor poroase sunt determinate de proprietăţi: să admită un mare grad de incombustibilitate, să admită un coeficient redus pentru adeziune, să nu se dilueze în combustibil, masa lor să fie cât mai redusă, proprietăţile lor să rămână stabile în timp.

Se asemenea, se pot utiliza materiale plastice poroase, fenoplastice, cu densităţi având ordinul de mărime )30...20( kg/m³; pierderile de combustibil, în acest mod, sunt reduse cu aproximativ 7%.

Dispunerea unor astfel de materiale, în interiorul rezervoarelor de combustibil asigură: – protecţie totală la incendiu şi explozie; – la trecerea proiectilelor prin rezervor, unda de şoc are intensitate redusă; – în evoluţiile spaţiale din timpul zborului, combustibilul nu se deplasează în interiorul

rezervoarelor, ca urmare, influenţa generată asupra poziţiei centrului de greutate al aeronavei este redusă;

– prin acoperirea rezervoarelor cu substanţe care asigură coagularea chimică, nu se mai generează pericol pentru eventuale pierderi de combustibil spre exterior, prin faptul că, în acest mod, se realizează obturarea orificiului generat, prin formarea unui strat de protecţie dur, la pătrunderea de proiectile, schije etc., din exteriorul aeronavei.

Situaţiile prezentate reprezintă modalităţi de protecţie a aeronavelor prin evitarea iniţierii unor incendii/explozii la rezervoare, în situaţii cu risc/pericol.

230

Pentru realizarea acestei metode, intervin însă, o serie de particularităţi, care implică realizarea unor modificări ale instalaţiilor de alimentare cu combustibil ale motoarelor/ turbinelor, faţă de sistemele clasice.

4.3 Inertizarea cu azot a anvelopelor trenului de aterizare Din punct de vedere statistic, mai mult de 90% din incidente/accidente, în cazul

aeronavelor civile, au loc la aterizare. Din această cauză, înainte de intrarea în serviciu, corespunzător post-fazei de

proiectare, aeronavele realizează teste pentru controlul unor riscuri/pericole, cum sunt cele determinate de fenomenul de acvaplanare.

Corespunzător, aeronavelor aflate în serviciu, pentru controlul riscurilor de deteriorare a anvelopelor, protecţia la incendiu/explozie se realizează în majoritatea cazurilor, prin umplerea acestora cu azot.

Această măsură admite o dublă protecţie, fiind, în acelaşi timp, o măsură de prevenire, dar şi una de stingere, în cazuri de incendiu, generate la aterizări, în intensele procese de frecare a anvelopelor cu solul, pot genera foarte uşor, aprinderea acestora.

5. Conceptul de inertizare aplicat la alte sisteme de prevenire/stingere 5.1. Sistemul de prevenire/stingere cu azot la transformatoarele de mare putere Prin emiterea Deciziei RENEL nr.65/02.02.1998 referitoare la modificarea şi completarea

PE009/1993, care are aplicabilitate numai în cazul instalaţiilor din domeniul producerii de energie electrică, legislaţia în vigoare prevede modificarea începând cu faza de proiectare a sistemului de prevenire/stingere a incendiilor, pentru o serie de: centrale de producere a energiei, clădiri etc. şi aplicarea altui sistem de prevenire/stingere, acela prin care se utilizează azotul.

Scoaterea integrală a transformatoarelor de mare putere din starea normală de de funcţionare, datorită unei situaţii (defect etc.), reprezintă o situaţie de risc major care se poate transfera în planul securităţii/siguranţei într-o stare de pericol real, cu generarea de pagube umane/materiale mari şi riscuri de punere în pericol a unor consumatori, cu probabilitate mare de afectare a condiţiilor de siguranţă ale Sistemului Energetic Naţional.

Concluzii Implementarea/aplicarea unor soluţii de protecţie pentru controlul riscurilor de

incendiu/explozie, utilizând ca substanţă de stingere – azotul, se regăseşte nu numai în dotarea aeronavelor civile de transport, aeronavelor militare, a transformatoarelor de mare putere, ci şi în dotarea navelor maritime şi fluviale etc., soluţia fiind extrem de eficientă, fapt pentru care aceasta a fost adusă la rang de concept, în articolul de faţă.

Bibliografie: [1] Manole, I. – Sisteme de protecţie pentru turbomotoare de aviaţie, Universitatea Politehnica

Bucureşti, litografie, Editura Bren Prod, Bucureşti, 1998. [2]***PE 009/1993 – Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor pentru producerea,

transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice. [3]***Decizia RENEL nr. 65/02.02.1998 cu privire la modificarea PE009/1993 aprobat cu decizia RENEL nr.

25/1994. [4] *** Lovin, E. – Aspecte noi ale stingerii incendiilor în instalaţiile energetice, Electricianul nr. 5/2002,

Bucureşti, 2002.

231

[5] Darie, El ., Popescu, G., Pavel, D., I. – Riscul de incendiu/explozie la utilizarea transformatoarelor de mare putere, Conferinţă Internaţinală, SIGPROT – 2006, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, mai, 2006.

[6] Darie, El., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Analiza comparativă a sistemelor de prevenire/stingere a incendiilor la transformatoarele de mare putere. Riscuri la funcţionare şi conexe, Buletinul Pompierilor nr.1(17)/2008, Editura Ministerului Internelor şi Reformei Administrative, Bucureşti, 2008.

[7] Golovanov, N., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Riscuri la funcţionarea transformatoarelor de mare putere. Elemente generale şi specifice de prevenire/stingere a incendiilor, Buletinul Pompierilor nr. 1/2007, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2007.

[8] Popescu, G., Pavel, D., I. – Transformatoare de mare putere. Terminologie specifică/conexă a riscurilor de incendiu/explozie şi securitate în muncă, Conferinţa tehnico-ştiinţifică cu participare internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi economia de energie“, ediţia a XVI-a (6...7), iulie 2006, Iaşi, România, Editura Cermi, Iaşi, 2006.

[9] Golovanov, N., Darie, El., Popescu, S., Darie, E., Popescu, G. – Riscuri la funcţionarea transformatoarelor de mare putere. Elemente de prevenire/stingere a incendiilor, Conferinţa tehnico ştiinţifică cu participare internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi economia de energie” ediţia a XVI-a (6...7) iulie, Iaşi, Editura Cermi, Iaşi 2006.

[10] Golovanov, N., Darie, El., Darie, E., Popescu, G. – Analiza comparativă a unor sisteme de prevenire/stingere a incendiilor la trasformatoarele de mare putere. Riscuri la funcţionare şi conexe, Conferinţa tehnico ştiinţifică cu participare internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi economia de energie”, ediţia a XVI-a (6...7) iulie, Iaşi, România, Editura Cermi, Iaşi, 2006.

232

ACHIZIŢIA AUTOMATĂ A TEMPERATURILOR ÎN STRUCTURILE CU RISC RIDICAT DE INCENDIU.

STAND EXPERIMENTAL PENTRU CONDUCŢIA TERMICĂ ÎNTR-O BARĂ CILINDRICĂ

Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie

St. Slt. Liviu-Mihai Sbora Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

Facultatea de Instalaţii

Rezumat: Lucrarea prezintă în detaliu realizarea practică a unui stand experimental pentru studiul conducţiei termice printr-o bară cilindrică. Necesitatea cunoaşterii cât mai precise a fenomenelor care au loc în cazul transmiterii căldurii prin bare cilindrice, rezidă mai ales din comportarea unor asemenea corpuri foarte des întâlnite atât în structurile cu risc ridicat de incendiu, cât şi în sistemele de transport a energiei electrice de tensiune ridicată.

Din punct de vedere teoretic, bara poate fi considerată ca fiind lungă şi subţire, scurtă şi subţire sau scurtă şi groasă, un model analitic putând fi dezvoltat relativ cu uşurinţă în aceste cazuri. Determinarea temperaturilor se poate face şi cu ajutorul metodei bilanţurilor fluxurilor termice aplicate la celule centrate pe nodurile de calcul.

Întotdeauna este nevoie de o validare experimentală a rezultatelor cercetării, în acest sens construindu-se un stand experimental pe care se pot testa bare confecţionate din materiale diferite, cărora li se pot aplica solicitări termice de asemenea variate, în funcţie de aplicaţiile practice avute în vedere.

1. Descrierea ansamblului experimental 1.1. Elemente componente generale Ansamblul experimental este compus din două mari elemente: – dispozitivul de măsură propriu-zis; – dispozitivul electronic de achiziţie a temperaturilor.

1.2. Dispozitivul de măsură propriu-zis Este alcătuit la rândul lui din: – element de încălzire (termorezistenţă electrică); – elemente de măsură a temperaturii (termocuple); – răcitor (cu aer, lichid sau ambele variante combinate); – element de măsurat (incintă cilindrică (ţeavă) în care este introdusă o bară cilindrică

confecţionată din materiale diferite: aluminiu, cupru); – dispozitiv de vidare (pompă de vid şi elemente de legătură elastice).

Elementul de încălzire: este alimentat cu ajutorul unui autotransformator cu o tensiune variabilă 0÷250 V, ceea ce face ca această rezistenţă să genereze un flux termic variabil.

233

Fig. 1 – Elementul de încălzire

Fig. 2 – Autotransformator

Elementul de măsurare a temperaturii: este termocuplul de tip K, ce poate măsura temperatura din centrul imaginar al barei, pe a cărei lumgime sunt dispuse 8 asemenea dispozitive la intervale egale. Aceste termocuple sunt incluse într-o incintă cilindrică ce poate fi vidată. Există astfel posibilitatea studierii conducţiei termice şi prin bara introdusă într-un mediu vidat, precum şi estimării fluxului termic radiativ dintre incinta circulară şi bara studiată.

Tabelul 1 prezintă corespondenţa dintre tensiunea măsurată la bornele termocuplului şi temperatura corespunzătoare.

234

Tabelul 1. Voltajul termoelectric al termocuplelor de tip K în milivolţi (de la 0° C la 600° C) °C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0.000 0.039 0.079 0.119 0.158 0.198 0.238 0.277 0.317 0.357 0.397

10 0.397 0.437 0.477 0.517 0.557 0.597 0.637 0.677 0.718 0.758 0.798 20 0.798 0.838 0.879 0.919 0.960 1.000 1.041 1.081 1.122 1.163 1.203 30 1.203 1.244 1.285 1.326 1.366 1.407 1.448 1.489 1.530 1.571 1.612 40 1.612 1.653 1.694 1.735 1.776 1.817 1.858 1.899 1.941 1.982 2.023 50 2.023 2.064 2.106 2.147 2.188 2.230 2.271 2.312 2.354 2.395 2.436 60 2.436 2.478 2.519 2.561 2.602 2.644 2.685 2.727 2.768 2.810 2.851 70 2.851 2.893 2.934 2.976 3.017 3.059 3.100 3.142 3.184 3.225 3.267 80 3.267 3.308 3.350 3.391 3.433 3.474 3.516 3.557 3.599 3.640 3.682 90 3.682 3.723 3.765 3.806 3.848 3.889 3.931 3.972 4.013 4.055 4.096 100 4.096 4.138 4.179 4.220 4.262 4.303 4.344 4.385 4.427 4.468 4.509 110 4.509 4.550 4.591 4.633 4.674 4.715 4.756 4.797 4.838 4.879 4.920 120 4.920 4.961 5.002 5.043 5.084 5.124 5.165 5.206 5.247 5.288 5.328 130 5.328 5.369 5.410 5.450 5.491 5.532 5.572 5.613 5.653 5.694 5.735 140 5.735 5.775 5.815 5.856 5.896 5.937 5.977 6.017 6.058 6.098 6.138 150 6.138 6.179 6.219 6.259 6.299 6.339 6.380 6.420 6.460 6.500 6.540 160 6.540 6.580 6.620 6.660 6.701 6.741 6.781 6.821 6.861 6.901 6.941 170 6.941 6.981 7.021 7.060 7.100 7.140 7.180 7.220 7.260 7.300 7.340 180 7.340 7.380 7.420 7.460 7.500 7.540 7.579 7.619 7.659 7.699 7.739 190 7.739 7.779 7.819 7.859 7.899 7.939 7.979 8.019 8.059 8.099 8.138 200 8.138 8.178 8.218 8.258 8.298 8.338 8.378 8.418 8.458 8.499 8.539 210 8.539 8.579 8.619 8.659 8.699 8.739 8.779 8.819 8.860 8.900 8.940 220 8.940 8.980 9.020 9.061 9.101 9.141 9.181 9.222 9.262 9.302 9.343 230 9.343 9.383 9.423 9.464 9.504 9.545 9.585 9.626 9.666 9.707 9.747 240 9.747 9.788 9.828 9.869 9.909 9.950 9.991 10.031 10.072 10.113 10.153 250 10.153 10.194 10.235 10.276 10.316 10.357 10.398 10.439 10.480 10.520 10.561 260 10.561 10.602 10.643 10.684 10.725 10.766 10.807 10.848 10.889 10.930 10.971 270 10.971 11.012 11.053 11.094 11.135 11.176 11.217 11.259 11.300 11.341 11.382 280 11.382 11.423 11.465 11.506 11.547 11.588 11.630 11.671 11.712 11.753 11.795 290 11.795 11.836 11.877 11.919 11.960 12.001 12.043 12.084 12.126 12.167 12.209 300 12.209 12.250 12.291 12.333 12.374 12.416 12.457 12.499 12.540 12.582 12.624 310 12.624 12.665 12.707 12.748 12.790 12.831 12.873 12.915 12.956 12.998 13.040 320 13.040 13.081 13.123 13.165 13.206 13.248 13.290 13.331 13.373 13.415 13.457 330 13.457 13.498 13.540 13.582 13.624 13.665 13.707 13.749 13.791 13.833 13.874 340 13.874 13.916 13.958 14.000 14.042 14.084 14.126 14.167 14.209 14.251 14.293 350 14.293 14.335 14.377 14.419 14.461 14.503 14.545 14.587 14.629 14.671 14.713 360 14.713 14.755 14.797 14.839 14.881 14.923 14.965 15.007 15.049 15.091 15.133 370 15.133 15.175 15.217 15.259 15.301 15.343 15.385 15.427 15.469 15.511 15.554 380 15.554 15.596 15.638 15.680 15.722 15.764 15.806 15.849 15.891 15.933 15.975 390 15.975 16.017 16.059 16.102 16.144 16.186 16.228 16.270 16.313 16.355 16.397 400 16.397 16.439 16.482 16.524 16.566 16.608 16.651 16.693 16.735 16.778 16.820 410 16.820 16.862 16.904 16.947 16.989 17.031 17.074 17.116 17.158 17.201 17.243 420 17.243 17.285 17.328 17.370 17.413 17.455 17.497 17.540 17.582 17.624 17.667 430 17.667 17.709 17.752 17.794 17.837 17.879 17.921 17.964 18.006 18.049 18.091 440 18.091 18.134 18.176 18.218 18.261 18.303 18.346 18.388 18.431 18.473 18.516 450 18.516 18.558 18.601 18.643 18.686 18.728 18.771 18.813 18.856 18.898 18.941 460 18.941 18.983 19.026 19.068 19.111 19.154 19.196 19.239 19.281 19.324 19.366 470 19.366 19.409 19.451 19.494 19.537 19.579 19.622 19.664 19.707 19.750 19.792 480 19.792 19.835 19.877 19.920 19.962 20.005 20.048 20.090 20.133 20.175 20.218

235

490 20.218 20.261 20.303 20.346 20.389 20.431 20.474 20.516 20.559 20.602 20.644 500 20.644 20.687 20.730 20.772 20.815 20.857 20.900 20.943 20.985 21.028 21.071 510 21.071 21.113 21.156 21.199 21.241 21.284 21.326 21.369 21.412 21.454 21.497 520 21.497 21.540 21.582 21.625 21.668 21.710 21.753 21.796 21.838 21.881 21.924 530 21.924 21.966 22.009 22.052 22.094 22.137 22.179 22.222 22.265 22.307 22.350 540 22.350 22.393 22.435 22.478 22.521 22.563 22.606 22.649 22.691 22.734 22.776 550 22.776 22.819 22.862 22.904 22.947 22.990 23.032 23.075 23.117 23.160 23.203 560 23.203 23.245 23.288 23.331 23.373 23.416 23.458 23.501 23.544 23.586 23.629 570 23.629 23.671 23.714 23.757 23.799 23.842 23.884 23.927 23.970 24.012 24.055 580 24.055 24.097 24.140 24.182 24.225 24.267 24.310 24.353 24.395 24.438 24.480 590 24.480 24.523 24.565 24.608 24.650 24.693 24.735 24.778 24.820 24.863 24.905

Procedura de achiziţie va face automat conversia din acest tabel, precum şi calibrarea temperaturii de referinţă, prin metode electronice.

Răcitorul este un cooler special de tip GIBABYTE folosit la o scădere puternică a

temperaturii unor procesoare puternice. Răcirea barei se realizează la unul din capete prin contact frontal. Agentul de răcire îl constituie: aerul, apa sau un alt fluid special de răcire, vehiculat

începând cu intrarea superioară şi evacuat pe intrarea inferioară. Circuitul de răcire se închide cu ajutorul unui schimbător de căldură prin care trece agentul de răcire recirculat cu ajutorul unei pompe speciale. Extinderea dispozitivului experimental cu circuitul de răcire cu lichid poate conduce într-o altă abordare şi la studiul eficienţei schimbătorului de căldură.

Figurile 3, 4 şi 5 prezintă în detaliu răcirea capătului opus al barei cu ajutorul agenţilor de răcire menţionaţi (aer sau lichid de răcire).

Fig. 3 – Răcitor: vedere frontală

236

Fig. 4– Răcitor: vedere laterală

Fig. 5 – Intrările în răcitor

Elementul de măsurat: se află în interiorul incintei cilindrice. Măsurarea se poate

face în condiţii atmosferice normale sau în condiţii de vid.

237

Fig. 6 – Elementul de măsurat

În oricare din aceste situaţii, în condiţii reale, pot apărea erori în măsurarea temperaturii fluxului termic preluat de incinta cilindrică de la elementul de măsurat (bară) prin radiaţie.

Observaţie: pentru efectuarea unei măsurători cât mai precise, în interiorul incintei cilindrice este creată o scădere a presiunii (vid) de aproximativ 0,3 bar cu ajutorul unei pompe de vid, măsurarea depresiunii realizându-se cu ajutorul unui manometru intercalat în circuit prin intermediul unor conducte elastice (ţevi) teflonate.

2. Dispozitivul electronic de măsură

Fig. 7 – Dispozitiv electronic de măsură

238

Fig. 8 – Dispozitiv electronic de măsură: vedere interioară

Componenţa dispozitivului electronic de măsură:

– sursă;

Fig. 9 – Sursa

– convertor RS 485-RS 232 tip I-7020 căruia i s-a ataşat un element de legătură la calculator (un alt convertor RS 232-USB 2.0);

239

Fig. 10 – Convertor

– placă de achiziţie tip I-7018;

Fig. 11 – Placă de achiziţie

– P.C. (calculator).

Semnalele obţinute în urma măsurătorilor sunt prelucrate cu ajutorul plăcii de achiziţie şi al convertorului, fiind apoi transmise calculatorului care, cu ajutorul unui soft specific şi calibrat, afişează rezultatele.

3. Procesul tehnologic de prelucrare 3.1. Obţinerea barei de măsură

Bara se prelucrează din materialul ales (Al, Cu) la dimensiunile Ø30 mm, L=300 mm prin strunjire laterală şi frontală.

240

Urmează prelucrarea locaşului pentru încălzitor (rezistenţa electrică) prin realizarea unei găuri pe adâncime şi diametru corespunzător elementului de încălzire.

Următoarea operaţie este cea de prelucrare a locaşelor în care se va introduce elementul de măsurare (termocuplu) prin găurire perpendiculară pe axul barei la un diamentru de 3 mm pe o adâncime de 15 mm. Primul orificiu se practică la 5 mm adâncimea orificiului elementului de încălzire, păstrând o distanţă egală între termocuple.

3.2. Obţinerea incintei cilindrice Pentru aceasta se alege o bucată de ţeavă de dimensiuni corespunzătoare, care ulterior

se prelucrează prin strunjire în vederea încorporării în interiorul ei a barei metalice. Se prelucrează cele două flanşe de capete: una cu filet exterior pentru ataşarea unei

piuliţe, iar cealaltă pentru ataşarea pe ea a elementului de răcire.

Fig. 12 – Locaşurile barei cilindrice

Fig. 13 – Incinta cilindrică

241

Fig. 14 – Flanşele incintei cilindrice

Se efectuează o operaţie de prelucrare pentru obţinerea locaşelor termocuplelor de măsură. Aceasta constă în găurirea şi filetarea după un pas stabilit anterior.

Termocuplele se montează în aceste locaşe prin intermediul unor piese metalice de etanşare speciale prevăzute cu etanşare pe con.

Pentru ataşarea pompei de vid se efectuează un orificiu la care se racordează etanş furtunul elastic de teflon.

Fig. 15 – Furtunuri teflonate folosite la ataşarea pompei de vid

4. Concluzii Standul experimental realizat are următoarele avantaje: 1. Permite studiul transferului termic conductiv printr-o bară cilindrică ce poate fi

schimbată cu uşurinţă cu o alta, confecţionată din alt material; 2. Fixarea termocuplelor în canalele de măsură se poate face cu ajutorul unor duze cu

centrare pe con;

242

3. Introducerea pe stand a unei pompe de vid face posibilă studierea combinată a conducţiei şi radiaţiei în mediu vidat;

4. Răcirea capătului barei se poate face atât cu aer, cât şi combinat aer-lichid de răcire;

5. Foloseşte blocul de achiziţie date şi blocul de adaptare la magistrala USB, realizate în totalitate în cadrul laboratorului;

6. Permite şi realizarea de măsurători în regim nestaţionar, urmând ca datele obţinute să fie prelucrate statistic ulterior;

7. Costul realizării standului experimental este net inferior unei facilităţi similare executate de o firmă de specialitate, produsul obţinut fiind de o calitate cel puţin egală având în vedere opţiunile noi adăugate, precum şi controlul total al procedurilor de măsurare şi prelucrare automată a datelor;

8. Costul exploatării standului este unul redus, eliminându-se recircularea unui fluid de răcire extern (de tipul apei reci curente din laborator).

Bibliografie: [1] Ioan Liţă, Bogdan Cioc, Bazele sistemelor de achizţii de date – Note de laborator, Universitatea din

Piteşti, 2004. [2] Darie E., Popescu G., Pavel D., „Monitorizarea locală a parametrilor critici atmosferici în situaţii

de urgenţă”, PROTCIV, 2008. [3] ICP-DAS, I-7000 Series, User’s Manual. [4] E. Darie, Lucrări laborator termotehnică, 2008. [5] A. Leca, E.-M. Cerna, M. Stan, Transfer de căldură şi masă, Editura Tehnică, 1998. [6] Kimura S., Darie E., Okajima A., Kiwata T., Mizushima M. – „Mixed Convection Heat Transfer

with Different Side – Wall Temperatures”, Thermal and Fluid Engineering, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineering, Series B, nr. 1/2002, pag. 169 – 174.

[7] Journal of Fire Protection Engineering, volume 19, number 2, May 2009, Maryland, U.S.A.

243

ACHIZIŢIA AUTOMATĂ A TEMPERATURILOR ÎN STRUCTURILE CU RISC RIDICAT DE INCENDIU. STAND EXPERIMENTAL PENTRU DETERMINAREA

COEFICIENTULUI DE CONVECŢIE TERMICĂ LA CURGEREA PESTE UN CILINDRU ORIZONTAL

Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie

St. Sg. Marius-Eugen Pîrvuleţu Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti

Facultatea de Instalaţii

În cazul structurilor cu risc ridicat de incendiu este necesară monitorizarea permanentă

a temperaturilor în punctele critice. Senzorii de temperatură utilizaţi (termocupluri sau termorezistenţe) sunt conectaţi la amplificatorul de semnal care la ieşire va fi prelucrat de către un calculator numeric. Informaţia obţinută poate fi utilizată nu numai pentru analizarea evoluţiei câmpului de temperaturi, dar şi pentru comanda unor elemente de execuţie (din sistemul de protecţie sau stingere).

Lucrarea analizează posibilitatea determinării coeficientului de convecţie termică la

curgerea aerului peste un cilindru încălzit, utilizându-se achiziţia automată a temperaturii la nivelul suprafeţei cilindrului, sub diverse unghiuri de atac, al curentului de fluid (aerul în cazul de faţă).

1. Consideraţii teoretice Transferul termic la curgerea forţată a fluidelor peste cilindri sau fascicule de cilindri

are aplicaţii numeroase în construcţii dacă ar fi să ne referim numai la canalele de ventilaţie a conductorilor electrici. Se ştie că una din cauzele cele mai frecvente ale incendiilor sunt scurtcircuitele care apar în diverse puncte ale conductorilor de alimentare cu energie electrică. Procesul de transfer de căldură este puternic influenţat în acest caz de natura curgerii fluidului peste secţiunea conductorului electric.

În Figura 1 este reprezentată curgerea unui fluid perpendicular pe axa de simetrie a unui cilindru de diametru D. Formarea stratului limită începe la linia de incidenţă (d sau de atac) x = 0, unde fluidul este adus în stare de repaus local şi energia cinetică se transformă în energie de presiune statică. Presiunea statică, maximă la x = 0, descreşte apoi cu coordonata x a liniei de curent şi cu coordonata unghiulară θ datorită accelerării fluidului între liniile de curent convergente. Stratul limită se dezvoltă iniţial sub acţiunea unui gradient favorabil de presiune (dp/dx<0). Spre deosebire de corpurile geometrice aerodinamice, unde valoarea minimă a presiunii statice se atinge în extremitatea sau foarte aproape de extremitatea aval a corpurilor, la corpurile neaerodinamice, gradientul presiunii se anulează semnificativ mai aproape de extremitatea amonte (sau de atac) a acestora.

244

Fig. 1 – Stratul limită la curgerea peste un cilindru

Experimentele au arătat că există un punct M(x) pe suprafaţa cilindrului pentru care

dp/dx=0 şi duf / dx=0. Dincolo de punctul M (de fapt, o linie în lungul cilindrului), presiunea statică creşte datorită decelerării fluidului între liniile de curent divergente din apropierea sprafeţei. Stratul limită se dezvoltă în această regiune sub acţiunea unui gradient advers de presiune ( 0/ >dxdp ). Notaţiile utilizate sunt: viteza V=const. a fluidului în amonte faţă de cilindru; viteza )( xu f în curgerea potenţială (inviscidă) vecină cu stratul limită dinamic, dependente de coordonata x datorită geometriei suprafeţei; viteza u(x,y) din interiorul stratului limită, cu 0)0,( =xu şi ).(),( xuxu f=δ

Încetinirea fluidului )0/( <dxdu f , asociată cu creşterea presiunii statice, atrage încetinirea particulelor de fluid de lângă suprafaţă. Într-un punct de separare N(x) de pe suprafaţa cilindrului, gradientul vitezei din stratul limită atinge valoarea zero

]0/)0,([ =∂∂ yxu . Aflat în această situaţie, fluidul din stratul limită nu are suficient impuls pentru a învinge creşterea de presiune din aval şi nici nu-şi poate schimba definitiv sensul de curgere datorită afluenţei continue de fluid din amonte.

În consecinţă, se produce desprinderea stratului limită de pe suprafaţă şi curgerea fluidului continuă în spatele cilindrului. Datorită tendinţei de curgere inversată care apare lângă suprafaţă imediat după punctul de separare, curgerea are un caracter profund turbulent. Desprinderea stratului limită este însoţită de pierderi mari de presiune, energia cinetică a turbioanelor turbulente neputând fi recuperată.

Poziţia punctului de separare este puternic influenţată de natura curgerii în stratul limită format la suprafaţa cilindrului. Deoarece fluidul posedă mai mult impuls în curgerea turbulentă decât în cea laminară, este de aşteptat ca prezenţa fenomenului de tranziţie să întârzie apariţia separării. S-a constatat experimental că, pentru 5102)/(Re ⋅≤≡ vVDD , stratul limită rămâne laminar, iar separarea apare la o80≈θ . Dacă, însă, 5102)/(Re ⋅>≡ vVDD , stratul limită îşi pierde caracterul laminar la o distanţă crx faţă de linia de atac şi se desprinde de suprafaţă abia pe la o140≈θ .

Datorită complexităţii ecuaţiilor de guvernare a proceselor de transfer asociate curgerii unui fluid peste un cilindru, se pune, în general, accentul pe metodele experimentale de determinare a coeficienţilor de convecţie. De regulă, se poate determina experimental criteriul adimensional Nusselt local, λα= θθ DNu , funcţie de coordonata ungiulară θ şi de numărul Reynolds vVDD =Re , atunci când un debit de aer circulă perpendicular pe axa unui cilindru cu suprafaţa netedă şi de secţiune circulară. Linia de stagnare corespunde coordonatelor 0=x sau

0=θ . Se remarcă faptul că, pentru 510Re ≤D , numărul Nusselt descreşte cu coordonata θ datorită dezvoltării stratului limită laminar. Un minim este atins în momentul în care se produce fenomenul de separare la o80≈θ . Pe măsură ce unghiul θ creşte în continuare, numărul Nusselt

( )xu f

x

Dv

θ

245

se măreşte datorită mişcarii de amestecare asociate cu formarea turbioanelor (vârtejurilor) turbulente în dâra din spatele cilindrului. În schimb, pentru 510Re >D variaţia numărului Nusselt local prezintă două puncte de minim. Descreşterea acestuia de la valoarea de stagnare 0Nu se datorează din nou dezvoltării stratului limită laminar .însă creşterea accentuată dintre o80≈θ şi

o100≈θ este rezultatul fenomenului de tranziţie spre turbulenţă. Pe măsură ce stratul limită turbulent se dezvoltă, numărul Nusselt descreşte din nou, pentru ca, o dată realizată separarea la

o140≈θ , să înceapă o nouă creştere a acestuia asociată cu zona de dâră.

Pentru zona în care stratul limită este laminar )800( o<θ< , numărul Nusselt local se poate aproxima cu relaţia empirică:

])90(1[PrRe14,1D)(Nu 34,05,0D θ−=

λθα

=θ (1)

unde proprietăţile fluidului se estimează la temperatura medie a filmului 2)tt( fs + . În aplicaţiile practice, de regulă, interesează valoarea medie a coeficientului de convecţie termică şi nu cel local. Expresia cea mai des folosită în relaţiile empirice are forma:

31mDD PrReCDNu =

λα

≡ (2)

unde toate proprietăţile fluidului sunt evaluate la temperatura medie a filmului 2)tt( fs + . Pentru cilindrii cu suprafaţa netedă şi de secţiune circulară, constantele C şi m iau valorile din tabelul următor.

Tabelul 1. Valorile constantelor C şi m din ecuaţia (2) pentru cilindrii de secţiune circulară

vVDReD = 0,4 -4 4 - 40 40 – 4 310⋅ 43 104104 ⋅−⋅ 4 54 10410 ⋅−⋅ C 0,989 0,911 0,683 0,193 0,027 m 0,330 0,385 0,466 0,618 0,805

Zhukauskas a dedus, din datele experimentale corespunzătoare curgerilor

perpendiculare pe cilindrii circulari cu 0,7<Pr<500 şi 1<ReD<106, o relaţie de altă formă şi anume:

41

s

fnmDD ]

)tPr()tPr(

[PrReCNu = (3)

Spre deosebire de Zhukauskas, Whitaker recomandă pentru 0,67<Pr<300,10<ReD<105 şi 0,25 2,5)t(/)t( sf <μμ< (4)

următoarea relaţie determinată empiric: 41

s

f4,032D

21DD )

)t()t(

(Pr)Re06,0Re4,0(DNuμμ

+=λ

α≡ ,

unde toate proprietăţile fluidului sunt evaluate la temperatura tf cu excepţia lui )t( sμ . Churchill şi Bernstein au propus o singură ecuaţie pentru toate curgerile cu ReDPr>0,2:

5/48/5D4/13/2

3121D

D ])28200Re(1[

]Pr)/4,0(1[PrRe62,03,0Nu +

++= ,

unde toate proprietăţile fluidului corespund temperaturii medii a filmului, tm=(ts+tf)/2, iar efectele rugozităţii suprafeţei sunt neglijabile.

Niciuna din relaţiile empirice anterioare nu trebuie privită ca foarte precisă, de aici

rezultând necesitatea de a realiza noi experimente şi măsurători pentru diverse geometrii şi condiţii la limită date.

246

2. Stand experimental pentru determinarea coeficientului de convecţie termică la curgerea peste un cilindru orizontal

În această secţiune se prezintă un stand experimental de determinare a coeficientului

de convecţie utilizând sistemele de achiziţie date, realizat în Laboratorul de termohidraulică a Facultăţii de Pompieri. Ceea ce trebuie remarcat este faptul că putem determina coeficientul de convecţie cu o precizie foarte mare, datorită sistemului de achiziţie bine calibrat şi totodată posibilitatea realizării a diverselor condiţii la limită (prin posibilitatea modificării unghiului de rotire, prin posibilitatea variaţiei tensiunii de alimentare a termorezistenţei, cât şi prin variaţia vitezei curentului de aer).

Descrierea dispozitivului experimental Părţile componente ale dispozitivului experimental sunt prezentate în Figura 2, după

cum urmează: • suport de susţinere cu picioruşe reglabile (1); • ventilator introducere aer (2); • anemometru (3) pentru determinarea vitezei aerului ascendent; • conductă verticală pentru circulaţie aer (cilindru) (4); • termorezistenţă (5); • termocuplu cu teacă tip K (6); • termocuplu fară teacă tip K (7); • sistem de achiziţie date (8).

Fig. 2 – Dispozitiv experimental

247

Suport cu picioruşe reglabile Se compune din patru picioruşe cu reglare individuală la partea inferioară (fig. 2), iar

la partea superioară este prevăzut cu un difuzor care face trecerea de la secţiunea pătrată a ventilatorului la secţiunea circulară a conductei, ventilatorul fiind montat în secţiunea suportului.

Fig. 3 – Suport cu picioruşe reglabile

Ventilator introducere aer În figura 4 este prezentată partea de admisie aer, iar în figura 5, partea de refulare a

ventilatorului. Ventilatorul este alimentat de la o sursă de curent continuu, care prin introducerea

unor rezistenţe pe circuitul electric al acestuia putem varia viteza de refulare, ceea ce conduce la diferite valori ale coeficientului α.

Fig. 4 – Ventilator (admisie aer) Fig. 5 – Refulare aer

Anemometrul Este un dispozitiv de măsurare a vitezei de introducere a aerului pe conducta

principală şi se amplasează la o distanţă de 45 cm faţă de difuzor (Fig. 6). Fixarea de conducta verticală se face printr-o pană cu diametrul de 5 mm, iar

introducerea pe canalul ţevii se face cu ajutorul unui filet.

248

Fig. 6 – Anemometru

3. Concluzii Standul experimental realizat are următoarele avantaje: 1. Realizarea este modulară, utilizând componente refolosibile în cadrul altor

experimente (ex: anemomentrul cu achiziţia vitezei aerului, prin magistrala USB); 2. Foloseşte blocul de achiziţie date şi blocul de adaptare la magistrala USB, realizate

în totalitate în cadrul laboratorului; 3. Permite şi realizarea de măsurători în regim nestaţionar, urmând ca datele obţinute

să fie prelucrate statistic ulterior; 4. Costul realizării standului experimental este net inferior unei facilităţi similare

executate de o firmă de specialitate, produsul obţinut fiind de o calitate cel puţin egală având în vedere opţiunile noi adăugate, precum şi controlul total al procedurilor de măsurare şi prelucrare automată a datelor.

Bibliografie: [1] Ioan Liţă, Bogdan Cioc, Bazele sistemelor de achizţii de date – Note de laborator, Universitatea din

Piteşti, 2004. [2] E. Darie, G. Popescu, D. Pavel, „Monitorizarea locală a parametrilor critici atmosferici în situaţii

de urgenţă”, PROTCIV, 2008. [3] ICP-DAS, I-7000 Series, User’s Manual. [4] E. Darie, Lucrări laborator termotehnică, 2008. [5] A. Leca, E.-M. Cerna, M. Stan, Transfer de căldură şi masă, Editura Tecnică, 1998. [6] Kimura S., Darie E., Okajima A., Kiwata T., Mizushima M. – „Mixed Convection Heat Transfer

with Different Side – Wall Temperatures”, Thermal and Fluid Engineering, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineering, Series B, nr. 1/2002, pag. 169 – 174.

[7] Journal of Fire Protection Engineering, volume 19, number 2, May 2009, Maryland, U.S.A.

249

RISCURI/PERICOLE DETERMINATE DE DESCĂRCĂRILE SUB FORMĂ DE TRĂSNET

Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu

Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie

Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Facultatea de Instalaţii

Rezumat: În articol se prezintă: terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi de specialitate; elemente generale referitoare la existenţa instalaţiilor de protecţie împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet; riscuri/pericole determinate de efectele electricităţii atmosferice; elemente generale referitoare la fenomenul corona; riscul/pericolul de fibrilaţie la trecerea curentului de trăsnet prin corpul uman; riscuri/pericole generate de descărcările sub formă de trăsnet globular; măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor domestice care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet; măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele decât cele domestice, care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet.

1. Terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi de specialitate Aprindere – iniţiere a unei arderi.

Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant, însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.

Energia specifică de fibrilaţie – energia specifică minimă care, în condiţii date (traseu al curentului, stare a inimii etc.), generează, cu o anumită probabilitate, fibrilaţia ventriculară.

Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu, care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.

Legare la pământ – legătură electrică a unui corp conductor la priza de pământ, pentru a asigura acestuia, în mod permanent potenţialul pământului, considerat nul.

Pericol – stare care precede unui eveniment (accident de muncă, incendiu, explozie, descărcare sub formă de trăsnet etc.); datorită importanţei pe care termenul o prezintă, acesta este adus la rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu, există împrejurări, situaţii etc., care generează pericole controlabile prin măsuri, care poartă numele de măsuri de control; aplicarea acestor măsuri, presupune controlul prin anularea pericolelor; termenul necesită acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, imediat/redus, în sensul că măsurile trebuie aplicate imediat pentru a controla o situaţie/stare; în sensul definiţiei, pericolul admite codomeniul de definiţie [ ]1,0 .

Prevenire a incendiilor – totalitatea acţiunilor de împiedicare a iniţierii şi propagării incendiilor, de asigurare a condiţiilor pentru salvarea persoanelor şi bunurilor şi de asigurare a securităţii echipelor de intervenţie.

250

Protecţie împotriva incendiilor – materiale, sisteme, echipamente, clădiri sau construcţii utilizate pentru a diminua atât pericolul, cât şi riscul de incendiu pentru persoane şi bunuri, prin detectare, stingere sau localizare a incendiului.

Priză de pământ – instalaţie care asigură o legătură electrică directă cu pământul a unei instalaţii electrice sau a unor echipamente electrice.

Risc – probabilitate globală de realizare a unui eveniment; (accident de muncă, incendiu, explozie, descărcare sub formă de trăsnet etc.); datorită importanţei pe care termenul o prezintă, acesta a fost adus la rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu, există împrejurări, situaţii etc., prin intermediul cărora se pot genera stări care pot fi controlabile doar prin aplicarea de măsuri, denumite în continuare, măsuri de control; aplicarea măsurilor puse în discuţie, presupun controlul şi limitarea riscurilor, prin reducerea acestora, nu prin anularea lor; termenul presupune acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, pe termen lung, prin utilizarea conceptului de previziune; în sensul definiţiei, riscul admite codomeniul de definiţie ( ]1,0 .

Rezistenţă de dispersie a unei prize de pământ – rezistenţa electrică echivalentă a prizei de pământ.

2. Elemente generale referitoare la existenţa instalaţiilor de protecţie împotriva descărcărilor electrice atmosferice

Unul dintre riscurile/pericolele existente îl reprezintă poluarea psihică determinată de

existenţa instalaţiilor împotriva descărcărilor electrice atmosferice. Simpla existenţă a instalaţiilor de protecţie, diversitatea modului de construcţie,

diversitatea construcţiilor şi instalaţiilor tehnologice, caracterizate de modul cum sunt dispuse, conexiunile, modul de instalare, gradul de aglomerare a construcţiilor şi/sau instalaţiilor tehnologice etc., în raport cu arhitectura construcţiilor/instalaţiilor care trebuie protejate împotriva descărcărilor electrice atmosferice etc., poate să genereze poluare psihică/disconfort psihic.

Spre exemplu, unul dintre normativele care reglementează protecţia construcţiilor şi instalaţiilor tehnologice, împotriva descărcărilor electrice atmosferice, este normativul I-20/2000.

Corespunzător acestui normativ, instalaţiile de protecţie împotriva trăsnetului, în raport cu domeniul de aplicare a acestuia, se clasifică în:

– instalaţii exterioare de protecţie; – instalaţii interioare de protecţie. Acestora le sunt conexe elemente constructive cum sunt: bare pentru egalizarea

potenţialelor; dispozitive cu rezistenţă variabilă; dispozitive de amorsare; protecţii cu tije etc. Pentru evaluarea riscurilor determinate de descărcările electrice atmosferice, este

necesar să se ţină seama de următorii factori principali: mediul înconjurător în care este dispusă construcţia, tipul/categoria construcţiei, conţinutul construcţiei care urmează să fie protejată, gradul de ocupare a construcţiei, eventualele consecinţe care pot fi generate de descărcările electrice atmosferice determinate de trăsnet etc.

De asemenea, protecţia contrucţiilor şi instalaţiilor tehnologice la eventualele descărcări electrice atmosferice, este necesar să se realizeze în raport şi cu riscurile/pericolele generate de efectele/riscurile/pericolele de consecinţă secundare ale acestor descărcări (incendiu, explozie, accidente de natură: mecanică, termică etc.).

Nu fac obiectul normativului I-20/2000, protecţia împotriva descărcărilor electrice atmosferice la: construcţii pentru fabricarea, prelucrarea, ambalarea, utilizarea, depozitarea substanţelor sau materialelor pirotehnice; construcţii nuclearo-electrice, cu excepţia părţii

251

clasice a acestor obiective; căi ferate; platforme maritime petroliere; instalaţii de funiculare; instalaţii de producere, transport şi distribuţie a energiei electrice, din exteriorul construcţiilor; instalaţii tehnologice ale exploatărilor miniere.

3. Riscuri/pericole determinate de efectele electricităţii atmosferice Loviturile directe, determinate de descărcările sub formă de trăsnet, generează

câmpuri electromagnetice şi riscuri/pericole, generate de supratensiuni, în reţelele de telecomunicaţii.

O importantă relaţie de cauzalitate a raportului mediu – factor uman este determinată de impactul pe care astfel de manifestări le generează asupra omului.

Principalele riscuri/pericole care pot genera poluare psihică pot fi determinate/se datorează:

– efectelor luminoase determinate de generarea fulgerelor, în cadrul aceluiaşi nor sau între nori diferiţi;

– descărcărilor electrice atmosferice/trăsnete dintre un nor/nori şi pământ la construcţii şi instalaţii tehnologice exterioare şi pentru construcţii având caracter deosebit menţionate de normativul I-20/2000;

– tunetelor/undelor mecanice, generate de descărcările electrice atmosferice, în anumite condiţii şi împrejurări;

– efectelor luminoase generate de efluviile cu efect corona în zonele de munte/deal cu /fără fond forestier.

Consecinţele directe/indirecte sunt determinate de generarea post-fenomen a riscurilor/pericolelor: de incendiu, de explozie, mecanice, electrice, termice, chimice, avarii, şoc electric prin atingere directă/ indirectă, supratensiune de pas, de coroziune etc.

Descărcările electrice atmosferice generează următoarele principale efecte cu conotaţie de natură psihică: termice/calorice, mecanice/sonore, electromagnetice, chimice, fiziologice, vizuale etc.

Situaţii conexe, determinate de alte riscuri/pericole, care se pot genera, sunt determinate de descărcările electrice sub formă globulară, fenomene care admit o frecvenţă de apariţie relativ redusă.

Câmpul electric natural la suprafaţa pământului, determinat de sarcinile electrice ale ionosferei, admite o valoare medie, de aproximativ (120…130) V/m.

Prezenţa obiectelor, oamenilor etc., determină modificarea configuraţiei câmpului electric natural.

Dacă pe timp senin, intensitatea câmpului electric la sol, determinat de sarcina electrică negativă a pământului, este de aproximativ (120…130) V/m, în regim perturbat, câmpul electric la sol poate atinge valori de circa 100 ori mai mari.

Sub norii încărcaţi electric/dipoli electrici, câmpul aeroelectric poate atinge intensităţi ridicate, în mod uzual de circa -104 V/m, iar în cazuri excepţionale se poate ajunge la valori de -105 V/m.

În funcţie de intensitatea câmpului electric sub nori, se poate realiza evaluarea: – valori reduse: mai mici de - 2⋅104 V/m; – valori medii: între - 2⋅104 V/m şi - 4⋅104 V/m; – valori mari: între - 4⋅104 V/m şi - 105 V/m. Ultima categorie de valori se generează/apar, de regulă, la puţin timp înainte de

producerea descărcărilor sub formă de trăsnet. Prezenţa unui om, avănd înălţimea egală cu 1,70 m, determină creşterea câmpului

electric, în zona capului, la circa 2⋅102 V/m, pe timp senin şi până la -5⋅104 V/m sub un nor încărcat electric.

252

Existenţa unor vârfuri ascuţite (vârfuri ale unor arbori, catarge ale unor vase etc.) determină modificarea configuraţiei câmpului electric al pământului, fiind probabilă, generarea unor fenomene de descărcare electrică, numite focurile „Sfântului Elm”.

Din punct de vedere electric, norul, în ansamblul său, este neutru; zonele cu sarcină electrică din nor, putând să acumuleze până la 1600 C, cu o medie de (10...30) C.

Norul, care poate determina riscuri/pericole de acumulare a unor importante cantităţi de sarcină electrică cu consecinţe pentru obiectele de la sol (oameni, animale, clădiri etc.) şi din aer (aeronave etc.), este norul cumulonimbus.

Fenomenul este determinat atât de volumul mare de vapori de apă, cât şi înălţimii de formare, care admite proprietatea că favorizează separarea sarcinilor electrice, cu cele două polarităţi.

Datele experimentale pun în evidenţă faptul că, pentru un nor aşa cum rezultă din figura 1, se pot face următoarele observaţii:

– prezenţa unui nor încărcat electric, aflat la înălţimea de 3 km deasupra pământului, se face simţită până la circa 20 km faţă de centrul său;

– la circa 10 km, câmpul electric este pozitiv şi atinge valoarea maximă de aproximativ 450 V/m;

– la circa 6 km de axul norului, intensitatea câmpului electric la sol este nulă; – într-o zonă circulară cu diametrul de circa 12 km, câmpul electric la sol este negativ,

sub nor, poate să atingă valori maxime egale cu - 30 kV/m şi în mod uzual -10 kV/m, valoare, care corespunde unei diferenţe de potenţial dintre nor şi pământ de aproximativ 6⋅104 kV.

Există indicaţii ale unor date înregistrate, prin care se pune în evidenţă faptul că s-au generat descărcări sub formă de trăsnet, la o distanţă de 96 km faţă de norul de furtună.

În cazul, în care, norul încărcat electric, se află la o înălţime redusă în raport cu solul sau în cazul zonelor muntoase, intensitatea câmpului electric la sol poate să atingă valori ridicate (până la 100 kV/m), astfel că în punctele de curbură mare, câmpul electric foarte intens, poate determina apariţia unor fenomene de descărcare electrică observabile sub forma unor egrete luminoase.

Aceste descărcări sunt cunoscute sub numele de focurile „Sfântului Elm”. Când cantitatea de sarcină electrică din zonele încărcate ale norului devine suficient

de mare, iar norul se află la o distanţă suficient de mică faţă de pământ, intensitatea câmpului electric în zona acestuia poate depăşi o anumită valoare (circa 3⋅103 kV/m), situaţie care generează dezvoltarea unor procese de descărcare electrică.

O formă specială a descărcării sub formă de trăsnet o reprezintă trăsnetul globular, fenomen insuficient cunoscut şi deci, controversat în egală măsură.

Câmpul aeroelectric, precum şi descărcările electrice din atmosferă, generează importante efecte asupra organismelor vii.

Variaţia caracteristicilor electrice ale atmosferei determină solicitări ale sistemelor de integrare şi reglare biologică, modificarea vitezei reacţiilor chimice din celule, modificarea proceselor de transfer la nivelul membranei celulelor.

x [km]

3 km

3 km 0 6,1 3 4 5

-10 kV/m -3,4 kV/m

-1,4 kV/m

-0,5 kV/m8 9 10 18 45

+0,43 kV/m +0,44 kV/m

+0,41 kV/m

0,14 kV/m+0,1 kV/m

Figura 1 - Configuraţia câmpului electric la nivelul solului sub un nor încărcat cu sarcini electrice.

cer senin +

−

253

Depăşirea unor valori ale duratei şi intensităţii câmpului electric, la care sunt expuse organismele vii, poate să conducă la perturbarea activităţii sistemului nervos şi deci, la generarea de riscuri/pericole de apariţie a unor afecţiuni grave.

Datele experimentale pun în evidenţă faptul că organismul uman, plasat pe o durată nedefinită, într-un câmp electric de 5 kV/m, nu este afectat; pentru valori mai mari ale câmpului electric, expunerea organismului uman trebuie limitată ca durată.

În cazul apariţiei descărcărilor sub forma de trăsnet, efectele acestuia se manifestă nu numai asupra obiectelor parcurse de curentul de trăsnet, existând riscul/pericolul de afectare, inclusiv a persoanelor şi/sau obiectelor aflate la vecinătăţi.

În mod uzual, s-au înregistrat curenţi de trăsnet cu amplitudini de (5 ... 40) kA, dar se cunosc cazuri în care curentul de trăsnet a ajuns la valori de peste 300 kA.

Diferenţa de potenţial între nor şi pământ poate atinge valori egale cu (108...109) V, iar sarcina electrică, transportată pe canalul de trăsnet, poate să atingă valori egale cu 200 C.

Energia degajată de trăsnet este relativ redusă (1010 J), durata procesului de descărcare, fiind de circa 100 microsecunde.

Trăsnetul, ca fenomen electric, determină aceleaşi efecte care se generează la trecerea curentului electric printr-un material:

– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, la materialele cu structură metalică, este materializat prin urme de încălzire sau prin topirea structurilor lovite;

– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, atunci când acesta loveşte structuri cu conductivitate redusă (copaci, stâlpi din lemn, structuri din cărămidă etc.), determină fenomene care sunt generate de intensa încălzire locală a traseului parcurs şi de apariţia unor puternice suprapresiuni determinate de evaporarea bruscă a apei; în cazul în care sunt loviţi arbori, curentul de trăsnet parcurge partea umedă (cu conductibilitate ridicată) a structurii acestora; în solurile cu rezistenţă electrică mare (nisip cuarţos) se generează topirea nisipului, se formează sticlă, în punctul de impact al trăsnetului;

– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, la lovirea unor materiale combustibile (fân, paie, arbori etc.), este însoţit de expulzarea/împrăştierea explozivă, în multe dintre cazuri, fără aprinderea acestora, dacă descărcarea este de durată redusă şi de mare amplitudine; aprinderea este posibilă doar dacă descărcarea este de mică intensitate, dar de durată mare; astfel de situaţii pot să se genereze în cazul curentului electric care parcurge canalul ionizat al primei descărcări principale.

Dimensionarea incorectă a instalaţiilor de protecţie împotriva descărcărilor electrice atmosferice poate genera importante pagube materiale, determinate de riscul/pericolul trecerii curentului de trăsnet prin circuite de iluminat, conducte de apă, cabluri telefonice etc.

Descărcările electrice sub formă de trăsnet/fulger determină variaţii rapide ale configuraţiei sarcinilor electrice şi deci variaţii ale câmpului electric în zonă.

Aceste fenomene sunt însoţite de importante perturbaţii electromagnetice, cu influenţe negative asupra sistemelor de transfer a informaţiilor prin radio.

Atunci când au loc descărcări sub formă de trăsnet, plafonul de nori se dezvoltă cu probabilitate mare la înălţimi reduse faţă de sol; situaţiile de acest gen determină scăderea considerabilă a temperaturii mediului.

4. Efectul de vârf. Paratrăsnetul ca aplicaţie Aspectele teoretice privind variaţia densităţii locale a sarcinii electrice, în funcţie de

raza de curbură din zonă, sunt analizate în mod uzual pe baza unui corp conductor de forma unui elipsoid de rotaţie.

Densitatea de sarcină electrică pe suprafaţa unui elipsoid de rotaţie este maximă la extremitatea alungită a acestuia şi admite expresia:

.min2.max1

44 rcq

aq

f ⋅⋅π⋅

=⋅π⋅

=σ , (1)

254

în care rmin. = a2/c, este raza minimă de curbură a elipsoidului, a şi c – semiaxele acestuia, q – cantitatea de sarcină electrică acumulată.

Din relaţia prezentată anterior, se observă faptul că, atunci când elipsoidul se alungeşte şi deci raza rmin. scade, densitatea de sarcină electrică, preluată /cedată, creşte.

În cazul general, pentru un corp conductor de formă oarecare (figura 2, a), densitatea de sarcină electrică se repartizează neuniform, fiind dependentă de raza locală de curbură; în punctul cu rază de curbură minimă (curbură maximă) rezultă o densitate maximă de sarcină electrică.

La limită, atunci când raza de curbură este nulă (vârfuri sau muchii ascuţite), densitatea de sarcină electrică şi intensitatea locală a câmpului electric sunt teoretic infinite (figura 2, b).

Deoarece prezenţa vârfurilor sau a muchiilor ascuţite, în cazul unei configuraţii electrice, conduce la deformarea câmpului electric, prin intensificarea sa, în construcţia echipamentelor electrice, sunt adoptate măsuri pentru evitarea zonelor care determină densităţi mari ale sarcinii electrice, zone în care apare „efectul de capăt” sau „efectul de muchie”.

Utilizarea vârfurilor ascuţite sub formă de piepteni metalici, la maşinile electrostatice cum sunt de exemplu maşina lui Wimshurst, generatorul Van der Graaf etc., permite transferul sarcinilor electrice de la corpuri încărcate cu electricitate spre electrozii maşinii.

+ + + + + + +

+ +

+ +

+

σf max.

a) b)

Fig. 2 - Repartiţia sarcinii electrice pe suprafaţa unui corp conductor de formă oarecare a) şi configuraţia liniilor de

câmp

5. Elemente generale referitoare la fenomenul corona Fenomenul corona este generat prin dezvoltarea unui câmp electric foarte intens, care

admite proprietatea că poate să ionizeze aerul înconjurător, rezultând astfel, descărcări electrice locale.

Moleculele de azot, excitate prin descărcare, emit radiaţii în domeniul spectrului ultraviolet (200...400) nm.

Radiaţiile puse în discuţie pot fi detectate utilizând camere realizate în construcţie specială, cum sunt de exemplu, cele din categoria UV-corona, care pot să înregistreze/detecteze/descopere eventualele defecte aflate la suprafaţa materialelor.

Defectele generate de diferenţele de potenţial ale diferitelor părţi, pot fi: izolatori, conductori L.E.A. etc.

Datorită acestui fenomen, pierderile de energie electrică pe L.E.A. sunt mai mari, comparativ cu funcţionarea în regim normal de lucru.

Cu cât diametrul exterior al conductoarelor L.E.A., este mai mic, cu atât pierderile de energie datorate fenomenului corona, sunt mai mari.

Fig. 2 – Repartiţia sarcinii electrice pe suprafaţa unui corp conductor de formă

oarecare a) şi configuraţia liniilor de câmp

255

6. Riscul/pericolul de fibrilaţie la trecerea curentului de trăsnet prin corpul uman

Trecerea curentului electric prin corpul uman este însoţit de fenomene ale căror efecte

se manifestă sub diverse forme. Efectele curentului electric asupra omului sunt: – calorice, manifestate prin arsuri; – mecanice, manifestate prin ruperea ţesuturilor şi/sau lezarea vaselor sanguine într-o

măsură mai mare sau mai mică; – chimice, prin electroliza sângelui; – biologice, prin alterarea proceselor metabolice caracteristice materiei vii. Intensitatea curentului electric a cărui limită de suportabilitate a fost stabilită

experimental şi care se consideră ca fiind fără pericol, este de: – 10 mA, în cazul curentului alternativ de frecvenţă 50Hz; – 50 mA, în cazul curentului continuu. Sensibilitatea factorului uman faţă de curentul electric diferă de la o persoană la alta;

din acest punct de vedere, s-a constatat experimental că femeile şi copiii sunt mai sensibili. Intensitatea de prag pentru aceste categorii de persoane este mai redusă cu 30% în

raport cu intensitatea de prag specifică pentru bărbaţi. Fenomenele care au loc în organism, urmare a trecerii curentului electric, sunt

reprezentate prin tulburări cardiace, dereglări ale sistemului nervos etc., şi definesc noţiunea de electrocutare sau de şoc electric.

Sub acţiunea curentului electric se generează contracţii/destinderi ale muşchiului inimii, situaţie în care funcţionarea inimii se manifestă ca o stare de fibrilaţie.

Curentul electric acţionează asupra centrilor sistemului nervos central care comandă circulaţia sanguină şi respiraţia, situaţie care conduce la compromiterea funcţionării normale a inimii şi/sau la oprirea respiraţiei; aceste efecte pot fi identificate ca fiind simptomele cele mai importante în cazul electrocutării.

Corpul uman se comportă ca un sistem de reglare închis, în care componentele principale sunt inima şi aparatul respirator, care îşi asigură reciproc funcţionarea astfel încât cedarea unei funcţii poate să corespundă distrugerii în final, a întregului organism.

Muşchii care participă la producerea respiraţiei se contractă puternic generând sufocarea, simptom caracteristic electrocutării.

În muşchiul inimii se induce, în mod permanent, o tensiune electrică necesară funcţionării normale; pentru fiecare contracţie, inima îşi creează în interiorul său stimulul necesar; din acest punct de vedere, inima este un organ care se autoexcită.

Frecvenţa bătăilor inimii variază între 1,1 Hz şi 1,3 Hz. La trecerea curentului electric prin organism, inima primeşte o anumită tensiune; dacă

curentul electric depăşeşte o anumită intensitate şi variaţia di/dt atinge o anumită pantă, muşchiul tinde să se contracte.

Această contracţie se adaugă contracţiilor inimii produse pe cale naturală; ca rezultat al acestui efect, sistemul de comandă şi de propagare a excitaţiilor poate fi perturbat, generând funcţionarea anormală şi periculoasă a inimii.

Formele de manifestare a fenomenelor determinate de trecerea curentului electric prin organism depind de frecvenţa şi de natura curentului.

Curentul electric alternativ generează tulburări cardiace şi respiratorii chiar la tensiuni de 70 V spre deosebire de curentul continuu pentru care aceste fenomene apar abia la valori de (120…140) V.

Valorile de frecvenţă care prezintă cele mai mari riscuri/pericole pentru organismul uman sunt cuprinse în intervalul (50…100) Hz.

În general, un nerv nu răspunde la excitaţii cu frecvenţe mai mari de 103 Hz. La trecerea unui curent cu frecvenţa de (15…300) MHz organismul se comportă ca un dielectric cu pierderi mari.

256

Faptul că nu orice excitaţie electrică generează fibrilaţia inimii se datorează sensibilităţii diferenţiate a acesteia în diferite stări de contracţie.

O altă situaţie care poate genera riscuri/pericole de accidentare datorat curentului

electric se poate materializa prin apariţia unor leziuni locale, denumite traumatisme electrice (arsuri electrice şi/sau metalizare a pielii) o reprezintă arcurile electrice.

Arsurile apar în general din cauza dezvoltării unor temperaturi foarte mari în arcul electric; metalizarea pielii se produce datorită pătrunderii în tegument a stropilor de metal topit.

7. Riscuri/pericole generate de descărcările sub formă de trăsnet

globular Un exemplu îl constituie cazul unui pilot român, care în anul 1982, în timp ce

pilota aeronava BAC 1-11, a unei companii aeriene, pe traseul Otopeni – Frankfurt, cu 80 de pasageri la bord, navigând/tranzitând zone cu un anumit grad de turbulenţă, au fost generate descărcări sub formă de trăsnet, care s-au materializat prin trăsnete sub formă globulară.

O altă situaţie prin care acelaşi pilot a trecut a avut loc doi ani mai târziu când zbura cu un Boeing 707, cauza fiind tot o descărcare electrică atmosferică/descărcare sub formă de trăsnet.

Generarea unor astfel de fenomene pot determina, cu probabilitate foarte mare, scurtcircuite electrice simple sau multiple în instalaţiile electrice de bord ale aeronavelor cu/fără dezvoltarea de incendii.

În literatura de specialitatae, există numeroase exemple care fac referire la cazuri similare.

8. Exemple de riscuri/pericole generate de descărcări sub formă de

trăsnet Exemple foarte rare, cunoscute de lumea ştiinţifică, referitoare la descărcările sub

formă de trăsnet, sunt: – în Marea Britanie, în spaţiul aerian al unui aeroclub sportiv, a avut loc o

descărcare electrică sub formă de trăsnet, pe un planor aflat în zbor, în care se afla un instructor şi elevul pilot; planorul a fost distrus în totalitate, instructorul şi elevul pilot s-au salvat paraşutându-se; deşi foarte rară o astfel de situaţie, aceasta este necesar să fie luată în calcul, întrucât acolo unde se generează curenţi ascensionali cu anumite caracteristici, există cu mare probabilitate, riscul/pericolul generării unor nori de furtună în perioade de timp foarte scurte;

– la N.A.S.A., în cadrul programului spaţial de lansare a rachetei AC 67, în anul 1987, aceasta a fost distrusă ca urmare a căderii unui trăsnet, la 48 de secunde de la iniţierea procedurii de decolare; probleme similare au avut loc şi în cazul rachetei Delta 5.

Una dintre măsurile de securitate, aplicată de N.A.S.A în prezent, este aceea că nicio procedură de iniţiere a decolării unei rachete sau navete nu se poate realiza, dacă există riscul/pericolul determinat de prezenţa unui nor/unor formaţiuni de nori, dacă acesta/aceştia, se află la distanţe mai mici de 16 km faţă de spaţiul de lansare; în acest mod, se controlează intensitatea câmpului electric, care este necesar să admită valori medii de aproximativ (100...250)V/m.

257

9. Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor domestice care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet

Principalele măsuri cu caracter general, pe care orice persoană este necesar să le

aplice, în funcţie de situaţia în care se află, atunci când se generează în atmosferă descărcări sub formă de trăsnet, sunt:

– dacă persoana/persoanel, se află în zone dezvoltate pe arii mari (câmpii, păşuni, lanuri de grâu, lanuri de porumb etc.) unde nu există construcţii/clădiri protejate şi/sau zone împădurite etc. şi dacă are/au la dispoziţie autovehicule având în construcţie caroserie standard (autoturism etc.), este necesar să se protejeze stând izolat în interiorul acestora, până în momentul în care starea atmosferică permite un nivel corespunzător de siguranţă/securitate;

– dacă persoana/persoanele se află în zone dezvoltate pe arii mari (câmpii, păşuni, lanuri de grâu, lanuri de porumb etc.) unde nu există construcţii/clădiri şi/sau zone împădurite etc., şi nu se dispune de autovehicule, este necesar să se întindă în poziţia culcat, cu faţa în jos sau ghemuit în poziţia aplecat înainte; prin această măsură se controlează cel puţin două situaţii/stări de pericol:

– simpla prezenţă a omului, caracterizată de înălţimea sa, poate determina un efect denumit „de paratrăsnet“, în raport cu solul; în lipsa unor obiecte/construcţii, aflate pe sol, nu se poate realiza protecţia sa;

– pericolul determinat de faptul că, în astfel de situaţii, mediul atmosferic admite temperaturi mult mai reduse, comparativ cu temperatura respiraţiei pe care o emană un om, situaţie care determină urcarea masei de aer cald pe verticală, materializată ca un „efect de tiraj”; în acest mod, se pot genera descărcări ale unor trăsnete care se orientează după acest „canal”, consecinţa fiind, cu mare probabilitate, pericolul de electrocutare a persoanei în cauză, la impactul cu descărcarea determinată de lovitura de trăsnet;

– se recomandă să nu se fumeze pe timp de furtună sau cu descărcări sub formă de trăsnet;

– se recomandă să nu se poarte lănţişoare, brăţări metalice, catarame metalice, agrafe pentru păr etc., de către persoane care urmează să străbată pe jos, zone de relief, în care se pot forma nori generatori de descărcări sub formă de trăsnet;

– se recomandă să nu se ridice zmee, în perioade de timp, în care atmosfera/mediul este încărcată/încărcat electric; măsura este necesar să se aplice inclusiv în cazurile în care există suprafeţe întinse (păşuni, ape cu suprafaţă mare etc.);

– se recomandă să nu se utilizeze telefoane mobile, în perioadele de timp, în care atmosfera/mediul este încărcată/încărcat electric; măsura este necesar să se aplice inclusiv în cazurile în care există suprafeţe întinse (păşuni, ape cu suprafaţă mare etc.);

– se recomandă să nu se utilizeze aeronave uşoare/teleghidate de la sol (aeromodele etc.) în zone, în care se manifestă descărcări sub formă de trăsnet;

– se recomandă ca adăpostirea persoanelor şi/sau animalelor sub arbori izolaţi, în zone cu întindere mare/plate sau în zone de relief care au curbură mică, pe timp cu descărcări sub formă de trăsnet să se evite; din punct de vedere probabilistic, dacă o persoană se adăposteşte sub un arbore, există pericolul ca în procent de 100% aceasta să fie lovită de descărcarea de trăsnet; dacă în zonă se află 2 arbori izolaţi la distanţă unul faţă de celălalt egală cel puţin cu înălţimea celui mai mare arbore, pericolul ca o persoană să fie lovită de o descărcare de trăsnet este de 50%; dacă în aceleaşi condiţii, se pune în discuţie existenţa a 3 arbori, pericolul ca o persoană să fie lovită urmare unei descărcări de trăsnet, este de 33%; raţionamentul poate continua în ipotezele specificate, riscul scade, fiind diferit de zero (acesta există);

– se recomandă amplasarea corturilor sau organizarea/amplasarea unor zone/spaţii de camping în zone de relief care au curbură mică (dealuri, piscuri, movile etc.) sau realizarea unor focuri de tabără în perioade de timp premergătoare, sau în care se manifestă furtuni/descărcări sub formă de trăsnet.

258

– se recomandă ca, în perioadele cu descărcări sub formă de trăsnet, să se întrerupă vizionarea emisiunilor TV, radio etc., prin scoaterea de sub tensiune a aparatelor, instalaţiilor conexe etc.;

– se recomandă ca în perioadele cu descărcări sub formă de trăsnet, să se întrerupă unele activităţi care presupun utilizarea apei potabile (pulverizarea apei pe terenuri cu vegetaţie diversă, activităţi domestice/casnice cum sunt de exemplu spălarea vaselor la bucătării, utilizarea duşurilor etc.);

– se recomandă să nu se utilizeze antene dispuse pe elemente de construcţie filiforme, dezvoltate pe verticală, cu înălţimi care să depăşească obiectele/construcţiile din zona respectivă; în cazurile, în care, din diferite motive, nu se pot utiliza sisteme de antenă prin cablu, este necesar să se utilizeze antene care prin dispunerea constructivă şi modul de amplasare, respectă cerinţele enunţate anterior (antene de tip parabolic care nu necesită dispunerea la mare înălţime, fiind necesară doar orientarea după o anumită poziţie etc.);

– se recomandă ca persoanele să nu utilizeze diferite atelaje, tractate de animale, biciclete, motociclete etc., în condiţii meteo care relevă descărcări sub formă de trăsnet;

– se recomandă să nu se realizeze activităţi de pescuit în zone izolate, de pe pontoane, debarcadere, râuri, caracterizate de arii mari, dezvoltate etc., utilizând undiţe care admit prin construcţie, lungimi mari, în condiţii cu descărcări sub formă de trăsnet; este necesar să se acorde atenţie pentru riscurile/pericolele determinate de contactul cu liniile de tensiune electrică.

Parte din măsurile de protecţie menţionate, se recomandă inclusiv turiştilor, persoanelor care realizează drumeţii în aer liber, la anumite altitudini/cote superioare faţă de nivelul mării dar, sub plafonul determinat de nori, atunci când se deplasează în zone cu forme de relief avănd rază de curbură mică (dealuri etc.), fără vegetaţie forestieră.

Riscurile/pericolele cele mai mari sunt determinate de norii cumulonimbus.

10. Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele decât cele domestice, care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet

Principalele măsuri de prevenire/protecţie a incendiilor, care sunt necesar să se aplice

pentru controlul riscurilor/pericolelor determinate de descărcările sub formă de trăsnet sunt: – pentru clădiri/construcţii şi instalaţii, se aplică prevederile actelor normative,

prescripţiilor tehnice, standardelor etc., conform cu legislaţia în vigoare, în raport cu fazele de: proiectare, execuţie – montaj, exploatare – întreţinere, post-utilizare; în acest sens, dotarea cu mijloace de protecţie împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet implică instalaţii care au în compunere elemente de: captare, coborâre, prize de pământ;

– conform cu procedurile specifice, nu este permisă decolarea aeronavelor, dacă în spaţiul aerian se dezvoltă nori cumulonimbus, sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;

– este interzisă alimentarea cu carburant a aeronavelor, dacă în spaţiul aerian se dezvoltă: nori cumulonimbus; descărcări electrice însoţite de unde mecanice, unde electromagnetice, emisii de lumină, sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;

– pentru aeronave care se află în zbor, este necesar să se evite conform cu procedurile standard, formaţiunile noroase dezvoltate/în curs de dezvoltare;

– pentru aeronave care se află în procedura de aterizare, este obligatorie evitarea conform cu procedurile în vigoare a formaţiunilor noroase, prin modificarea traseelor de zbor;

– pentru pompierii care acţionează la stingerea unor incendii în zone cu mirişti, lanuri de porumb, grâu etc., sau care deservesc diverse locaţii ale unor aeroporturi, o modalitate de protecţie individuală şi/sau colectivă, o reprezintă izolarea/adăpostirea servanţilor pompieri

259

şi/sau a personalului de intervenţie în autospecialele pentru prevenirea/stingerea incendiilor sau după caz, în autovehicule existente, care sunt izolate faţă de sol, prin intermediul anvelopelor acestora;

– pentru sportivii profesionişti şi/sau amatori de sporturi extreme (parapantişti, deltaplanişti, planorişti etc.) este necesar ca aceştia să cunoască şi să aplice măsurile de prevenire în acest sens; stări ale atmosferei, care relevă grad mare de turbulenţă în circulaţia şi/sau dezvoltarea curenţilor termici cu natură ascensională, implică restrictivitate din punct de vedere al continuării activităţilor, situaţie care necesită revenirea la sol, în procedură de urgenţă; riscul/pericolul unor eventuale descărcări sub formă de trăsnet sunt foarte mari în cazul utilizării automosorului la remorcajul planoarelor, comparativ cu situaţia în care, această operaţie, se realizează cu aeronave tip Wilga etc.; automosorul, deşi izolat din punct de vedere electric faţă de pământ prin intermediul anvelopelor sale, se află permanent la potenţialul pământului, fiind cuplat cu cablurile de tractare; aceste cabluri admit prin construcţie lungimi apreciabile cu sau fără planorul conectat la acestea, pot prelua un anumit potenţial electric în raport cu înălţimea de la care acestea coboară, potenţial, determinat de influenţa pe care o exercită norul încărcat electric;

– pentru sportivii care desfăşoară activităţi specifice pe terenuri de golf, datorită ariilor/suprafeţelor mari pe care sunt dezvoltate astfel de destinaţii/terenuri, precum şi faptului că în general nu există construcţii, sau vegetaţie arborescentă, probabilitatea ca o persoană să fie lovită de o eventuală descărcare de trăsnet este foarte mare; atunci când se constată generarea de formaţiuni noroase, este necesar ca persoanele să se autoprotejeze părăsind locaţiile şi, dacă este posibil, să utilizeze pentru transport autovehicule carosate, dotate cu anvelope din cauciuc, care pot să protejeze împotriva loviturilor determinate de descărcările de trăsnet; este interzis transportul croselor de golf şi/sau a altor accesorii, care prin dispunerea neconformă a acestora în autovehicule, pot genera „efect de vârf” şi pot permite astfel, descărcara unor lovituri de trăsnet cu probabilitate mare pentru persoanele care le utilizează/manipulează;

– este interzisă alimentarea cu carburant a autovehiculelor în staţiile pentru distribuţia carburanţilor dacă starea atmosferică relevă descărcări sub formă de trăsnet;

– este interzis să se realizeze diferite operaţii, activităţi pe elemente de construcţii/instalaţii (rezervoare de combustibil lichid uşor, furnale, coşuri de evacuare a fumului şi gazelor din C.T.E./C.E.T., depozite de G.P.L. sub formă sferică, stâlpi de înaltă /foarte înaltă tensiune etc.) pe timp cu descărcări sub formă de trăsnet.

Concluzii În S.U.A., se înregistrează, în medie, 2 decese/zi, urmare a descărcărilor datorate

trăsnetelor. La Cape Canaveral, pentru controlul riscurilor/pericolelor de descărcare sub formă

de trăsnet, îşi desfăşoară activitatea Unitatea 45, din cadrul N.A.S.A., care monitorizează permanent spaţiul aerian; anual, în spaţiul aerian al Cape Canaveral, se dezvoltă pe rampele de lansare şi pe construcţiile/instalaţiile vecine, aproximativ 3.000 de trăsnete.

Pentru controlul riscurilor generate de descărcările sub formă de trăsnet, în scopul prevenirii unor precipitaţii intense, protejării culturilor agricole de efectele determinate de grindină, o măsură eficientă este dată de utilizarea unor „minirachete” conectate cu solul, printr-un element metalic flexibil, predimensionat şi legat la pământ, care, prin ejectare de la sol către nor, permit descărcarea de energia electrică a norilor în mod controlat.

Este necesar ca persoanele implicate în activităţi cum sunt cele prezentate, să fie instruite pe baza unor proceduri specifice, astfel încât, acestea să cunoască şi să aplice măsurile de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor la care pot fi supuse.

Riscurile/pericolele cele mai mari sunt determinate de norii cumulonimbus.

260

Bibliografie: [1] Golovanov, N., Popescu, G., Dumitrana, T., Coatu, S. – Evaluarea riscurilor generate de descărcări

electrostatice, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000. [2] Popescu, G., Golovanov, N. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie determinate de trecerea prin

om a curentului de descărcare electrostatică, a III-a Sesiune Ştiinţifică a Facultăţii de Pompieri SIGPROT-2000 – Risc tehnic/tehnologic. Risc de incendiu, Bucureşti, 26 mai 2000.

[3] Golovanov, N., Popescu, G., Opriş, M. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie, determinate de trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a XXXV-a, Conferinţă Naţională de Instalaţii „Instalaţii pentru începutul mileniului trei”, volumul 2, Sinaia, (3…6) octombrie, 2000.

[4] Popescu, G., P., Darie, E., Eleonora, D. – Riscul de accident generat de stingerea cu apă a instalaţiilor electrice sub tensiune, Simpozion „Sisteme, echipamente, instalaţii electrice şi automatizări” Facultatea de Instalaţii - U.T.C.B. (24…26) noiembrie, Bucureşti, 2004.

[5] Eleonora, D., Popescu, S., Benga, M., Darie, E., Popescu, G. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie la trecerea curentului electric prin corpul uman, Conferinţa Naţională cu participare Internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi confortul ambiental” ediţia a 14-a (14…15) aprilie 2005, Timişoara, Editura Politehnica Timişoara, 2005.

[6] Marius, P. – Fenomenul corona, o indicaţie a gradului de degradare a instalaţiilor electrice, Revista Electricianul nr. 4/2007.

[7] Golovanov, N., Toader, C., Darie, El., Darie, Em., Popescu, G., Bujor, C., Popescu, S. – Riscuri generate de impactul instalaţiilor electrice asupra mediului şi fiinţelor vii, Buletinul Pompierilor nr. 2/2006, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2006.

[8]***I - 20/2000/ Normativ pentru protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului, Editura Impuls, 2000. [9]***SR ISO 8421-1/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular. Termeni generali şi fenomene

ale incendiilor. [10]***Legea nr. 307/2006 – Lege privind apărarea împotriva incendiilor, publicată în Monitorul

Oficial al României nr. 633 din 21 iulie 2006. [11] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice

cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea I), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr. 1/2009.

[12] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a II-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr. 2/2009.

[13] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a III-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.3 /2009.

[14] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Voicu, I. – Fenomenul incendiu. Concepte conexe (partea a-II-a), Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr. 4/2008.

[15] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea I), Revista Asociaţiei Inginerilor de Instalaţii din România nr. (7…8)/2008, Editura Artenco Bucureşti, 2008.

[16] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex conceptelor incendiu/explozie (partea a-II-a), Revista Asociaţiei Inginerilor de Instalaţii din România nr. 9/2008, Editura Artenco Bucureşti, 2008.

[17] Dancu, A. – Fulgerul mi-a găurit avionul în 86 de locuri, publicaţia Clikc, 19 iunie 2009. [18]***NP-I-7/2002 – Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor electrice cu tensiuni

până la 1000V c.a. şi 1500V c.c. [19] Bălulescu, P., Crăciun, I. – Agenda pompierului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1993. [20] Darabont, A., Grigoriu, I., Seracin, M., Petreanu,V., Iavorschi, D. – Primul ajutor la locul

accidentului, Editura I.N.C.D.M., Bucureşti. [21] www. Discovery World, România, 24 octombrie 2009.

261

JOCURILE DINAMICE DE MIŞCARE – METODĂ EFICIENTĂ ÎN PREGĂTIREA PSIHO-FIZICĂ

A STUDENŢILOR DE LA SPECIALIZAREA „POMPIERI”

Comisar-şef lector univ. dr. Doru Galan Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”

„Nu există o limită a visării, ci doar a percepţiilor noastre”.

(Beth Mende Conny)

Consideraţii generale şi specifice Venind în contact de o perioadă relativ scurtă cu specializarea „pompieri”, după ce o

perioadă destul de lungă am fost implicaţi în activităţile specifice ale jandarmilor şi poliţiştilor, am descoperit cu surprindere şi plăcere o altă lume, cu reguli bine precizate, cu caracteristici şi specificitate care incită spre cercetare şi perfecţionare psiho-fizică.

Aceste deziderate sunt necesare pentru a învinge, atunci când se impune, un adversar pentru care legendarul Prometeu, s-a sacrificat furându-l de la zei: FOCUL. În acelaşi timp, tot pompierii sunt cei care intervin în situaţii, de cele mai multe ori, dramatice: salvare de vieţi sau evitarea ori diminuarea unor catastrofe naturale sau create de om.

Dacă ne-am referi fie şi numai la aceste caracteristici, atunci am conştientiza şi mai pregnant importanţa obiectivelor urmărite în cadrul lecţiilor de educaţie fizică. Din multitudinea acestor obiective, ne vom permite să menţionăm câteva:

− dezvoltarea calităţilor fizice şi moral-volitive necesare îndeplinirii atribuţiilor de serviciu;

− formarea priceperilor şi deprinderilor de a acţiona rapid în condiţii de oboseală fizică şi încordare nervoasă;

− dezvoltare fizică armonioasă, călirea organismului şi întărirea stării de sănătate; − învăţarea, consolidarea şi perfecţionarea deprinderilor de înot; − formarea unor deprinderi şi abilităţi specifice domeniului autoapărării la diferite

situaţii de agresiune cu şi fără arme; − implementarea unor cunoştinţe necesare acordării primului ajutor; − formarea priceperilor şi deprinderilor de conducere a unei lecţii de pregătire fizică

specifică şi a modalităţilor de petrecere plăcută şi constructivă a activităţilor din timpul liber („losir”) etc.

Dar, pentru atingerea acestor obiective, sunt necesare abordarea anumitor căi şi metode de instruire. Aceste metode, pentru acest sector de pregătire, trebuie să constituie un colaj de tehnici şi metode de instruire specifice mai multor discipline.

Când afirmăm mai „multe discipline” ne gândim la atletism, gimnastică, jocuri sportive etc., şi, nu în ultimul rând, arte marţiale.

Dar, pentru că avem de a face cu o specializare cu un specific destul de variat, opinia mea este că trebuie să selectăm şi să adaptăm la nevoile noastre numai acele metode care duc la realizarea obiectivelor mai sus-menţionate, constituind în acelaşi timp un prilej de destindere constructivă.

Pentru specificul acestei lucrări, voi aborda un sector care este considerat vital în procesul didactic: JOCURILE DE MIŞCARE, sector pe care îl voi analiza prin prisma mai multor caracteristici.

262

Jocurile şi… NOI Raportându-ne (şi) la dictonul de mai sus, voi aborda intervenţia mea dedicată

„Jocurilor dinamice de mişcare” subliniind că, probabil, jocurile au apărut odată cu apariţia omului în această dimensiune.

Această afirmaţie se bazează pe studiul teoretico-practico-bibliografic, potrivit căruia, jocuri practicate în Europa, de exemplu, sunt specifice şi altor popoare din India, Africa, Oceanul Pacific etc. Banalul „şotron” poate fi văzut „zgâriat” pe trotuarele fiecărui oraş, indiferent că este vorba de Germania, Olanda, Italia, România etc. Ba chiar unii specialişti, preocupaţi cu studiul jocurilor de mişcare (Milos Zapletal, 1980), afirmă că jocul dat ca exemplu mai sus, poate fi întâlnit şi în insulele Hawai, tocmai în celălalt capăt al lumii.

Consider că nu mai are importanţă să ne punem întrebări de genul: Unde a apărut acest joc? Când şi cum s-a răspândit pe glob? Etc., deoarece, după cum subliniam mai sus, jocul face parte din zestrea ancestrală a omului.

Evident că, dată fiind importanţa şi specificitatea lucrării mele, exemplul şotronului la care m-am referit este aleatoriu, dorind să subliniez că „rădăcina” diverselor jocuri este extrem de variată.

Un ultim exemplu: jocul de baschet: înaintea formei dată de asistentul universitar James A. Naishmit în cadrul colegiului Springfield, din statul american Massachusetts, o formă apropiată acestuia se practica cu multe secole înainte de populaţiile incaşe, maya şi aztece, unde mingea era aruncată într-un inel de piatră, suspendat orizontal pe un zid1…

S.F. Todea (2002), citându-l pe Schiller, afirmă că „omul este întreg doar atunci când se joacă”, dorind prin aceasta să sublinieze deosebitul impact pe care-l au jocurile de mişcare asupra omului. Comportamentul ludic (ludic – ce ţine de joc, de la latinescul ludus – joc) este legat de satisfacerea unei plăceri, de dezvoltarea personalităţii, angrenându-se o mulţime de „elemente raţionale” (jucătorii) care se străduiesc să aleagă o decizie adecvată jocului – dintr-o mulţime de alte alternative – în vederea consolidării supremaţiei personale sau a echipei.

De aici rezultă importanţa factorului educativo-emoţional dezvoltat prin joc, cu influenţe benefice pe toate planurile: stare de sănătate, factori educativi etc., inclusiv la specializarea pompieri.

Importanţa şi caracteristicile jocurilor de mişcare Majoritatea cadrelor didactice implicate în amplul program al educaţiei fizice

subliniază importanţa deosebită a jocurilor de mişcare asupra individului. Evoluţia continuu ascendentă a calităţii vieţii sociale, cu toţi factorii benefici şi mai

puţin benefici, a determinat o reducere drastică a calităţii mişcării. Jocurile în spaţiu liber („pe stradă”) sunt de domeniul trecutului, din cauza traficului

intens; spaţiile adecvate acestui proces: parcuri, baze sportive etc., sunt destul de reduse şi au – de cele mai multe ori – acces limitat; din alt punct de vedere, raportat la specificul instituţiei noastre: preocupările şi obligaţiile zilnice, ca şi tentaţiile vieţii moderne (televizorul, calculatorul, cinema-ul etc.) au redus drastic timpul alocat mişcării.

S-ar putea aduce argumentul că activităţile de educaţie fizică şcolară şi extraşcolară suplinesc activităţile de mai sus. Acesta nu este decât un adevăr parţial, deoarece, eficienţa acestui proces depinde de condiţiile materiale şi de gradul de calificare a celor responsabili cu dirijarea/conducerea acestor activităţi.

În comparaţie cu o oră de sport bine dirijată, folosind elemente de gimnastică, în care profesorul dă comenzi, iar studenţii le execută, folosirea jocurilor de mişcare în anumite 1 După Doru, Galan., Curs de autoapărare pentru studenţi – anul I de studiu, Editura Cartea Universitară, Bucureşti, 2005.

263

momente ale lecţiei duc la creşterea gradului de atractivitate, eficienţă, menţinând treaz interesul pentru lecţie.

În sprijinul afirmaţiile anterioare, prezint câteva caracteristici ale jocurilor de mişcare: atractivitate şi spontaneitate; deconectare psihică; dezvoltarea spiritului de echipă, colaborare şi întrajutorare, permiţând în acelaşi

timp şi manifestarea iniţiativei şi independenţei în acţiuni; dezvoltarea spiritului de fairplay, prin acceptarea regulilor jocului; dezvoltarea unor calităţi morale, precum: spiritul de sacrificiu, spiritul de echipă,

perseverenţa, curajul etc.; scoaterea la iveală a diferitelor trăsături ale personalităţii umane (altfel, mai mult sau

mai puţin bine controlate) atât pozitive, cât şi negative: lipsa de interes coexistă cu egoismul, modestia cu orgoliul nemăsurat, onestitatea cu viclenia etc.;

folosirea unor jocuri în cadrul lecţiilor poate duce la mai rapida înţelegere, asimilare şi perfecţionare a elementelor de învăţat în lecţie;

prezenţa profesorului, chiar implicarea lui în maniera de desfăşurare a jocului, determină participanţii la joc să fie disciplinaţi, toleranţi, cooperanţi, având un ţel comun: obţinerea victoriei prin respectarea condiţiilor jocului;

jocurile reprezintă un important mijloc de dezvoltare/influenţare a fizicului şi spiritului. Prin alegerea lor adecvată – raportată la temele şi/sau obiectivele lecţiei – jocurile pot dezvolta calităţile motrice, acuitatea vizuală, auzul, inteligenţa, spiritul de observaţie, orientarea spaţio-temporală etc.;

pot fi folosite ca mijloace importante în activitatea de kinetoterapie, de corectare a unor deficienţe fizice prin mişcare etc.

Clasificarea jocurilor de mişcare Literatura de specialitate acordă spaţii largi clasificării jocurilor de mişcare.

Specificitatea lucrării obligându-ne să ne raportăm numai la anumite categorii de jocuri, lăsând pe seama specialiştilor domeniului alte tipuri de clasificări.

Astfel, citând o serie de specialişti ai domeniului (Gh. Cârstea, S.F. Todea, M. Zapletal) vom reţine câteva criterii de clasificare adaptabile la specificul şi baza materială din instituţia noastră, după cum urmează:

– jocuri bazate pe criteriul motricităţii: – jocuri de mişcare; – jocuri pregătitoare pentru jocurile sportive; – jocuri sportive.

– după modul de organizare a participanţilor: – jocuri cu împărţirea colectivului pe echipe/grupe; – jocuri fără împărţirea colectivului pe echipe/grupe.

– după locul de desfăşurare: – jocuri în aer liber; – jocuri în interior.

– după „mediul” în care se desfăşoară: – jocuri pe suprafaţă uscată (teren, sală); – jocuri pe zăpadă/gheaţă; – jocuri pe/în apă.

– după obiectivele instructiv-educative pe care le vizează. – jocuri pentru captarea şi educarea atenţiei; – jocuri pentru educarea calităţilor motrice de bază;

264

– jocuri pentru învăţarea deprinderilor şi/sau priceperilor motrice de bază şi/sau utilitar-aplicative;

– după „materialele folosite”: – jocuri cu obiecte, aparate; – jocuri fără obiecte, aparate.

Trebuie avut în vedere că, în general, aceste clasificări au rol [doar] didactic, în practică însă, unul şi acelaşi joc putând avea o multitudine de obiective şi efecte instructiv-educative.

Alegerea, organizarea, desfăşurarea şi conducerea jocurilor2 După cum am văzut în rândurile de mai sus, jocurile de mişcare au o multitudine de

valenţe pozitive, motiv pentru care sunt recomandate în cadrul oricărei lecţii de educaţie fizică sau antrenament sportiv.

Pentru a obţine o eficienţă maximă în planul instructiv-educativ, trebuie să se aibă în vedere o serie de cerinţe legate de alegerea, organizarea, desfăşurarea şi conducerea jocurilor.

Cerinţele de mai sus trebuie completate de alţi factori, precum: cunoaşterea stării de sănătate a participanţilor la joc, particularităţile de vârstă şi sex, nivelul de pregătire fizică generală, gradul de stăpânire a deprinderilor şi priceperilor motrice de bază şi utilitar aplicative, condiţiile materiale etc.

Alegerea jocului de mişcare presupune întrunirea anumitor cerinţe, precum: − să asigure o temeinică pregătire multilaterală, fizică şi moral-volitivă; − să ţină cont de particularităţile de vârstă, sex, nivel de dezvoltare a calităţilor

fizice; − respectarea dorinţelor participanţilor la joc; − să fie atractive, captând interesul participanţilor; − să se desfăşoare într-o ambianţă educativă; − să respecte anumite condiţii igienice, limitând la maxim posibilităţile de

accidentare; − să se aibă în vedere condiţiile materiale, atmosferice etc.

Organizarea şi desfăşurarea jocurilor,necesită respectarea anumitor condiţii: − egalitatea echipelor, din punct de vedere numeric; − omogenitatea echipelor din punctul de vedere al nivelului dezvoltării calităţilor

motrice, bagaj de deprinderi şi cunoştinţe tehnico-tactice; − alcătuirea perechilor (acolo unde este cazul) în funcţie de talie şi gabarit, mai ales

la jocurile bazate pe luptă sau transportarea partenerului; − crearea unui cadru de emulaţie constructivă, prin respectare anumitor reguli de joc,

cunoscute, impuse sau adaptate; − imparţialitatea celui care dirijează jocul, intervenţia promptă şi/sau implicarea

directă pentru crearea unui cadru armonios; − stimularea verbală şi sau materială a concurenţilor victorioşi (aprecieri verbale,

„pedepse” fizice constructive: cărarea partenerului de întrecere în spate, în braţe etc.);

Desfăşurarea jocului trebuie să coincidă cu respectarea anumitor cerinţe, precum: cunoaşterea regulamentului de desfăşurare a jocului – eventual adaptarea lui la posibilităţile practicanţilor, stabilirea liderului/căpitanului echipei (la jocurile unde este cazul), stabilirea

2 După S.F. Todea., Jocuri de mişcare, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 2002.

265

manierei de acordare a victoriei (de exemplu, câştigă echipa care ajunge prima la 10 puncte), stabilirea spaţiului de desfăşurare a jocului, timpul/durata de desfăşurare a jocului etc.

Indiferent de finalitatea jocului de mişcare, rolul profesorului/îndrumătorului este esenţial; el este cel care trebuie să reprezinte etalonul corectitudinii, al integrităţii şi ingeniozităţii, inclusiv prin implicarea personală (dacă este cazul) în maniera de desfăşurare a jocului.

Rolul conducătorului/organizatorului jocului de mişcar, este hotărâtor pentru buna

desfăşurare a jocului, deoarece: − anunţă într-un limbaj accesibil, clar şi concis denumirea jocului; − explică succint regulamentul de întrecere, insistând asupra acţiunilor permise şi

nepermise; − comunică semnele de începere, sfârşit, atenţionare şi acordare a punctelor; − reprezintă elementul mediatic, atunci când este necesar; − stabileşte manierele de comandă folosite în joc: bătaie din palme, fluier, comenzi

etc., număr de repetări a unei execuţii, numărul şi complexitatea obstacolelor, stabilirea dimensiunilor suprafeţei de joc, numărul de participanţi sau de echipe/grupe, complicarea sau simplificarea regulamentului etc.;

− se implică activ – inclusiv ca şi concurent al unei echipe – în joc, păstrând totuşi, limitele fairplay-ului, contribuind astfel la creşterea gradului de emulaţie şi atractivitate a jocului;

− anunţă din timp finalizarea jocului şi face analiza rezultatelor jocului, evidenţiind echipa sau jucătorii care s-au remarcat pozitiv sau negativ.

În stabilirea şi abordarea unui joc, conducătorul jocului trebuie să-şi poată răspundă

unor întrebări (M. Zapletal, 1980), precum: − Corespunde jocul iniţiat vârstei colectivului? − Este adecvat jocul calităţilor fizice şi intelectuale ale jucătorilor? − Am ales locul şi perioada potrivite pentru joc? − Care este perioada potrivită pentru joc? − Au fost stabilite bine regulile? − Jucătorii au fost echitabil împărţiţi? − Au fost aleşi căpitanii cei mai potriviţi? − Jocul a fost bine alcătuit? − Care este finalitatea jocului? Nu mai insist asupra acestor aspecte, întrucât ele ţin de experienţa, pasiunea, gradul de

implicare, şi – de ce nu – de flerul didactic al fiecărui dascăl. Experienţa noastră didactică ne îndreptăţeşte să recomandăm folosirea jocurilor de

mişcare la fiecare lecţie, evident, adaptate la obiectivele propuse, după cum subliniam mai sus.

În final, putem concluziona că folosirea jocurilor de mişcare, cu urmărirea anumitor

obiective clare şi precise, poate duce la realizarea unui proces de pregătire specifică de un nivel ridicat, conducând în acelaşi timp la apariţia unor lecţii plăcute, constructive şi agreabile, care vor afecta pozitiv eul interior al participanţilor, ameliorând simultan calităţile motrice şi coordinative.

266

Bibliografie:

[1.] Bompa, T.O., Totul despre pregătirea tinerilor campioni, Şcoala Naţională de Antrenori, Editura Ex Ponto, Bucureşti, 2003.

[2.] Cârstea., Gh., Teoria şi metodica educaţiei fizice şi sportului, Editura Universul, Bucureşti, 1993. [3.] Cismaş, Gh., Lupte greco-romane, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1987. [4.] Cismaş, Gh., Tehnica luptelor greco-romane, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1988. [5.] Todea, S.F., Jocuri de mişcare, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 2002. [6.] Galan, D., Ju-jitsu; elemente de teorie, filozofie şi metodică de antrenament, Editura EstFalia,

Bucureşti, 2005. [7.] Galan, D., Curs de autoapărare pentru studenţi – anul I de studiu, Editura Cartea Universitară,

Bucureşti, 2005. [8.] Galan, D., Autoapărarea pentru studenţi - anul I de studiu, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2007. [9.] Galan, D., Autoapărarea pentru studenţi - anul II de studiu, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2007. [10.] Negoiţă, A., Galan, D., Educaţie fizică prin metode marţiale, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2009. [11.] Roman, C., Galan, Şt., Galan, D., Judo şi Ju-jitsu: sport şi autoapărare, Editura RisoPrint,

Cluj-Napoca, 2008. [12.] Zapletal, M., Mica enciclopedie a jocurilor, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1980.

267

REZOLVAREA SUBIECTELOR LA DISCIPLINA „FIZICĂ” DATE LA CONCURSUL DE ADMITERE LA FACULTATEA DE

POMPIERI, SESIUNEA IULIE 2009

Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu

Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri

1. Pe un plan orizontal se află un corp de masă 1m = kg. Pentru a scoate corpul din repaus cu ajutorul unui dinamometru acesta trebuie întins cu 3lΔ = cm. Dinamometrul are constanta elastică 100k = N/m. Acceleraţia corpului, când dinamometrul este alungit cu ajutorul unei forţe 8F = N, este egală cu:

a) 1 m/s2; b) 2 m/s2; c) 3 m/s2; d) 4 m/s2; e) 5 m/s2; f) 6 m/s2.

Rezolvare Pentru a afla acceleraţia corpului, se scrie ecuaţia principiului al doilea al dinamicii,

proiectată pe direcţia de deplasare a corpului şi anume direcţia orizontală: lkFam Δ⋅−=⋅ (1)

din care rezultă acceleraţia cerută a:

51

1031008 2

=⋅⋅−

=Δ⋅−

=−

mlkFa m/s2. (2)

Răspunsul corect este e). 2. Un cilindru conţine gaz ideal la presiunea de 5 atm. Menţinând constante

temperatura şi volumul, a fost eliminată o masă de gaz, astfel încât presiunea scade cu 1 atm. În acest caz raportul 21 ρρ al valorilor densităţii gazului în stările iniţială şi finală este:

a) 2; b) 1,75; c) 1,25; d) 2,25; e) 3; f) 3,5.

Rezolvare Se scrie ecuaţia de stare a gazului ideal în starea iniţială:

1111 R TmVp ⋅⋅=⋅ (3) respectiv starea finală:

2222 R TmVp ⋅⋅=⋅ (4) Din enunţ, se cunoaşte că:

21 VV = , 21 TT = (5) Împărţind ecuaţia (3) la (4), ţinând cont de ecuaţia (5), precum şi de faptul că

1

11 V

m=ρ , respectiv

2

22 V

m=ρ rezultă:

2

1

2

1

pp

=ρρ

(6)

Dar [ ]atm 112 −= pp (7)

Deci:

.25,115

511

1

2

1 =−

=−

=p

pρρ

(8)

Răspuns corect, c).

268

3. Un volum 2V = l aer, aflat în condiţii normale ( 50 10p = N/m2, 7

5γ = ) se încălzeşte

izobar absorbind căldura 1050Q = J. Volumul gazului creşte de: a) 2 ori; b) 2,5 ori; c) 3 ori; d) 3,5 ori; e) 4 ori; f) 6 ori.

Rezolvare Cantitatea de căldură absorbită prin încălzirea izobară a gazului se exprimă astfel:

( )12 TTcmQ p −⋅⋅= (9) Din relaţia Robert-Mayer,

=− vp cc R (10)

împărţind cu vc şi ţinând cont că v

p

cc

=γ rezultă:

1−⋅

=γγ Rcp (11)

Ecuaţiile de stare iniţială respectiv finală ale gazului sunt: 110 TRmVp ⋅⋅=⋅ (12)

220 TRmVp ⋅⋅=⋅ (13) Din (13) – (12) rezultă:

( )Rm

VVpTT⋅

−⋅=− 120

12 (14)

Înlocuind relaţiile (11) şi (14) în (9), avem că: ( ) ( )

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−⋅⋅=

−−⋅⋅

=⋅−

⋅−⋅

⋅= 1111 1

210

120120

VVVpVVp

RmVVpRmQ

γγ

γγ

γγ

(15)

Creşterea volumului gazului este exprimată de raportul:

( ) 5,2

5710210

1571050

11135101

2 =⋅⋅⋅

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅

+=⋅⋅

−⋅+=

−γγVp

QVV

(16)

Răspuns corect, b). 4. Un cablu lung de 3.000 km este compus din patru fire de cupru, fiecare având

diametrul de 5,0 mm, introduse într-o cămaşă izolatoare. Se cunoaşte rezistivitatea cuprului cm 1014,3 6 Ω⋅= −ρ . Rezistenţa electrică a cablului are valoarea:

a) 43,1 10⋅ Ω ; b) 45 10⋅ Ω ; c) 42,3 10⋅ Ω ; d) 46 10⋅ Ω ; e) 49,1 10⋅ Ω ; f) 33,1 10⋅ Ω .

Rezolvare Deoarece cablul este compus din 4 fire de cupru identice, deci cu aceeaşi rezistenţă

electrică ( R ), rezistenţa echivalentă ( echivR ) a acestuia rezultă ca fiind rezistenţa unui circuit format din 4 rezistenţe electrice ale firelor de cupru legate în paralel:

∑=

=⇒==4

1 4411

iechiv

echiv

RRRRR

(17)

269

Dacă notăm cu l , lungimea cablului şi cu d , diametrul unui fir de cupru, rezistenţa echivalentă a cablului se scrie:

( ) ( )[ ]Ω⋅=

⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅

=

⋅⋅

==−

−−4

232

326

2

2

106105,0

103000101014,344

4 ππρ

πρ

dl

dl

RRechiv (18)

Răspuns corect, d). 5. Un corp, cu greutatea de 10 N, cade liber timp de un sfert de minut. În absenţa

frecărilor, variaţia impulsului corpului este : a) 1,5 N·s; b) 2,5 N·s; c) 15 N·s; d) 25 N·s; e) 150 N·s; f) 250 N·s.

Rezolvare Dacă notăm cu ip , impulsul iniţial şi cu fp , impulsul final, variaţia impulsului va fi:

( )ifif vvmppp −⋅=−=Δ (19) Ştiind că viteza finală la căderea unui corp în câmp gravitaţional are relaţia:

tgvv if ⋅+= (20) unde g , este acceleraţia gravitaţională iar t , timpul de cădere.

Înlocuind (20) în (19) şi cunoscând că viteza iniţială a corpului este nulă, 0=iv , iar greutatea corpului este 10=G N, variaţia impulsului va fi :

1501510 =⋅=⋅=⋅⋅=Δ tGtgmp N·s (21) Răspuns corect, e). 6. Două corpuri se ciocnesc frontal, plastic. În urma ciocnirii, corpurile se opresc.

Notând cu m1 şi m2 masele corpurilor şi cu v1 şi v2 vitezele lor, condiţia în care această situaţie este posibilă este:

a) m1 = m2; b) v1 = v2; c) v1/v2 = m1/m2; d) v1⋅v2 = m1⋅m2; e) v1⋅m2 = v2⋅m1; f) v1/v2 = m2/m1.

Rezolvare Se scrie ecuaţia de conservare a impulsului, proiectată pe direcţia de mişcare a

corpurilor: ( ) vmmvmvm ⋅+=⋅−⋅ 212211 (22)

Deoarece corpurile se opresc, 0=v , şi raportul:

1

2

2

1

mm

vv

= (23)

Răspuns corect, f). 7. Variaţia energiei interne a 4 g oxigen (μ = 32 kg/kmol, γ = 1,4) având Cp ≅ 30

kJ/(kmol⋅K) când este încălzit izobar cu 11,2 K este: a) 15 J; b) 30 J; c) 45 J; d) 60 J; e) 75 J; f) 90 J.

Rezolvare Se ştie că variaţia energiei interne a unui gaz ideal are relaţia:

TcmU v Δ⋅⋅=Δ (24)

270

Dar μ

vv

Cc = , iar v

p

CC

=γ . De aici, μγ ⋅

= pv

Cc . Înlocuind acum în (24), se obţine:

302,11324,1

10301043

3 =⋅⋅⋅

⋅⋅=Δ⋅⋅

⋅=Δ −TC

mU p

μγ J (25)

Răspuns corect, b). 8. Un rezistor are rezistenţa electrică de 10 Ω şi este parcurs de un curent cu

intensitatea de 6 A. Intervalul de timp în care energia dezvoltată în rezistor are valoarea de 7,2 kJ este:

a) 1 s; b) 5 s; c) 10 s; d) 15 s; e) 20 s; f) 25 s.

Rezolvare Energia W, dezvoltată în rezistor se calculează cu relaţia:

tIRtIUW Δ⋅⋅=Δ⋅⋅= 2 (26) relaţie în care U , este tensiunea aplicată, I , este intensitatea curentului electric, iar

tΔ este intervalul de timp cerut. Deci:

20610102,7

2

3

2 =⋅⋅

=⋅

=ΔIR

Wt s (27)

Răspuns corect, e). 9. Forţa de interacţiune dintre două sarcini punctiforme aflate în vid este 10 mN. Într-

un mediu cu permitivitatea relativă egală cu 4, forţa de interacţiune dintre purtătorii aflaţi la aceeaşi distanţă ca în vid este :

a) 40 mN; b) 20 mN; c) 10 mN; d) 5 mN; e) 2,5 mN; f) 1 mN.

Rezolvare Forţa de interacţiune dintre două sarcini punctiforme 1q şi 2q , aflate la distanţa r ,

una faţă de cealaltă, este de forma:

20

21

4 rqqF

r ⋅⋅⋅⋅⋅

=εεπ

(28)

În vid, 1=rε , deci:

20

21

4 rqqFvid ⋅⋅⋅

⋅=

επ (29)

Introducând (29) în (28), rezultă: 3

3

105,241010 −

−

⋅=⋅

==r

vidFFε

N = 2,5 mN (30)

Răspuns corect, e).

271

PRINCIPIUL ANTROPIC

prof. Alexandru Mironov

1. Despre mistere Sfârşit de an şi început de an, perioadă în care te gândeşti la ce daruri poţi să faci celor

din jur. Şi am ales, pentru domniile voastre, bineînţeles, o poveste. O poveste fabuloasă, despre marile taine ale lumii în care trăim. O lume care se întinde dincolo de ţări şi continente, de planeta Pământ şi Sistemul Solar, chiar de Galaxia noastră, către Metagalaxie, Universul în care trăim, adevărata noastră casă. Ba chiar şi dincolo de ea…

Taine am zis? Nu, nu pentru iniţiaţi, adică aceia dintre membrii speciei Sapiens sapiens care pot, ştiu şi vor să se ridice în vârful picioarelor – ca în celebra gravură medievală a societăţii Imago Mundi – pentru a da la o parte perdeaua neagră care ne închide fereastra spre cunoaştere. Da, din păcate, pentru cei mai mulţi dintre fraţii şi surorile de specie, ocupaţi să trăiască într-un aici şi acum care blochează ieşirile fabuloasei maşinării numită creier în afara „cercului vostru strâmt”, cum trist plângea lumea noastră Luceafărul lui Eminescu.

Revin la „iniţiaţi”. Termen trimiţând la mister, taina absolută, cu gelozie ascunsă vederii, auzului şi înţelegerii celor mulţi. Dar iniţiaţii zilelor noastre nu mai sunt cei de la curţile faraonilor, din Masonerie sau din pivniţele închisorilor Inchiziţiei. Ei se manifestă astăzi public, scoţând la lumină uluitoare descoperiri, în cel puţin patru domenii ale cercetării fundamentale, în căutarea Graalului specific. Astronomii şi astrofizicienii fugăresc Universul către uterul iniţial, faimosul Big Bang – şi chiar îndrăznesc să caute şi dincolo de el, veţi vedea. Fizicienii sunt roşi de curiozitate privind consistenţa şi comportamentul particulelor fundamentale, quarcii, şi al forţelor naturii – poate apare cineva, un Einstein al vremii, care să le lege într-o ecuaţie decisivă? – dar vor da o mână de ajutor şi astrofizicienilor, prin superba aventură numită LHC, de la CERN, de lângă Geneva, unde, sub pământ, se caută primele secunde ale Big Bang-ului celest. Geneticienii – şi Biologia, în general – plonjează tot mai adânc în uluitoarea moleculă de ADN (acid dezoxiribonucleic), ai căror proprietari suntem toţi, toţi oamenii, toate animalele şi toate plantele – dacă nu cumva raportul e invers: fantastica moleculă este proprietara noastră, a Viului de pe planetă, şi de şi mai departe de ea. În sfârşit, neurologii, ajutaţi de instrumentele imaginate, proiectate şi construite de inginerii veacului al XXI-lea, încearcă să dibuiască porţi şi punţi către complexitatea aproape infinită a celei mai teribile maşinării născută de Explozia Iniţială, creierul uman.

Aici suntem, la graniţa dintre 2008 şi 2009, într-un moment când această fabuloasă sete de cunoaştere începe să se reverse către lumea largă din sertarul aparent ferecat al cercetării.

Ca să mă lansez în povestea pe care v-am promis-o – abia acum încep… – mi-am pus în CD-player o „conservă” cu coruri de Brahms, mi-am deschis carnetele de notiţe şi mă aflu, aşa cum de aproape patru decenii o fac, la o imaginară tablă neagră, în mână cu o imaginară cretă – ambele recuzite de Istorie, căci învăţarea a ieşit de mult din clasele lumii, învăluind de peste tot lumea. Şi vă anunţ că personajul principal al lecţiei mele Gutenberg-iene este fizicianul Andrei Linde, un profet care nu vrea să mai facă profeţii. Într-un articol din Discover, Linde îşi explică reluctanţa. Cu două decenii în urmă, spune savantul, eram deja un fizician cunoscut, lucram la celebrul Institut Lebedev al Academiei Sovietice de Ştiinţe, şi, într-un moment mai dificil al vieţii, fiind bolnav şi internat la spitalul Academiei, mă gândeam: iată, acesta este locul din care, când îmi va veni vremea, voi privi pentru ultima

272

oară lumea – Moscova, Rusia, Uniunea Sovietică şi viaţa, aşa cum erau, păreau să nu se schimbe nicicând.

Către capătul poveştii mele, peste alte câteva pagini, vă voi dezvălui finalul acestei istorioare; pregătiţi-vă însă acum să intrăm în miezul unor dezvăluiri privind coincidenţele stranii din fizica lumii…

2. Coincidenţe stranii… Ei bine, în anul 1998 două echipe de astronomi care urmăreau supernove pe cer au

ajuns la concluzia că Universul se dilată uniform accelerat – în loc ca, dimpotrivă, urmare a Exploziei Iniţiale violente, Metagalaxia să-şi încetinească treptat expansiunea. Atunci a apărut în ecuaţii – a fost obligată să apară – o nouă formă de energie, căreia i s-a pus numele de „energie întunecată” sau „energie neagră” şi care, s-a descoperit, într-un mod necunoscut fizicii, frâna expansiunea Universului, menţinând echilibrul celest. O forţă sălăşluind în vid şi care, descoperă Leonard Susskind de la Universitatea Stanford, pare să fie capabilă să ţină în echilibru dinamic galaxiile, sistemele stelare, planetele (poate şi lumea atomului? – n.a.). Susskind este susţinut şi de Nobel-istul Steven Weinberg, de la Universitatea din Texas; el îi va acorda „energiei întunecate” o uluitoare calitate, aceea de calibrator al mărimilor fizice, astfel ca lumea, Universul să aibă exact metabolismul pe care îl au acum!

Cu această „energie întunecată” intrăm în ceea ce poartă numele de Principiul antropic – o teză tulburătoare, enunţând că o seamă de parametri esenţiali ai Universului par a fi astfel constituiţi de legile fizicii şi evoluţia materiei pentru ca Universul să arate aşa cum arată! Adică: populat de galaxii, în care se aprind, evoluează şi mor stele, înconjurate de planete, unele telurice, chiar având apă şi atmosferă, în care eventual poate să apară viaţa, care, priviţi-ne pe noi, poate evolua până la raţiune, observatori raţionali ai Universului…

În taifunul stârnit de scandaloasa observaţie s-au azvârlit zeci, chiar sute de fizicieni de prestigiu. Noi şi noi probe au fost adăugate la dosarul metagalactic al principiului antropic. S-a făcut, de pildă, observaţia că dacă grăunţele fundamentale ale materiei, quarcii, ar fi avut alte dimensiuni, atomii pur şi simplu nu ar fi putut exista. Cu gravitaţia un pic mai mare, stelele s-ar fi comprimat şi, în loc să trăiască miliarde de ani (vezi Soarele) şi-ar fi ars combustibilii în doar câteva milioane de ani, deci nu şi-ar fi construit în jurul lor sisteme planetare. Ştim că în interiorul unei stele fuziunea nucleară uneşte doi atomi de hidrogen, iar 0,007% din masa lor se transformă în energie, conform ecuaţiei E = mc2, restul constituindu-se într-un atom de heliu; ei bine, dacă doar 0,006% sau, dimpotrivă, 0,008% ar fi fost procentul, ar fi rezultat fie un Univers umplut doar cu hidrogen fie, respectiv, un Univers fără hidrogen. Deci fără stele, deci fără noi.

Altceva: se pare că între Big Bang-ul de acum 13,7 miliarde de ani şi Big Crunch-ul final (când va fi să fie) există un superb echilibru, în sensul că dacă materia ar fi fost mai densă, Universul ar fi implodat, ar fi căzut în sine; iar cu mai puţină materie, Metagalaxia s-ar fi grăbit să se dilate, fără a mai da timp galaxiilor să se formeze. Şi încă ceva: o repartizare iniţială uniformă a materiei n-ar fi permis aglomerări care au dus la naşterea galaxiilor; dar şi o mai mare densitate în aceste acreţiuni ar fi avut alt efect decât Universul în care trăim, căci ar fi dus la condensarea materiei în black holes – devastatoarele găuri negre. Ultimul parametru pe care îl aduc în discuţie în acest şir de uluitoare coincidenţe este cel al aşa-numitei forţe tari, cea care ţine laolaltă nucleele atomice: un pic mai puternică să fi fost, toţii protonii din Universul primordial s-ar fi cuplat între ei şi, în consecinţă, n-ar mai fi apărut elementul hidrogen, sau combustibilul stelar; şi nici apa, nicăieri.

Mă întorc în realitatea de la masa de lucru, îl schimb pe Brahms de pe coruri pe Simfonia a II-a în do major, reiau paginile scrise şi încerc să trag concluzii pentru jumătatea de dezvăluire pe care v-am promis-o. Va să zică, în Univers, în adâncurile materiei, în lumea

273

care ne înconjoară, funcţionează legi ale fizicii, ale naturii, care răspund unor comenzi, unor parametri imuabili („clasice” fiind, de pildă, viteza luminii, 299970 km/secundă sau Zero absolut, -273,15 grade Celsius, aşa-numitul 0 Kelvin). Care parametri, spun Andrei Linde şi suporterii lui, au făcut ca Universul să aibă forma şi consistenţa pe care le are. Au făcut ca Big Bang-ul să evolueze printr-un mecanism prietenos, permiţând atomilor de hidrogen să se formeze, apoi stelelor să apară şi să-şi trăiască vieţile lor, cu „bestiarul” de corpuri şi fenomene cereşti care le însoţesc: găuri negre, quasari, pulsari, nebuloase, nove şi supernove. Din nebuloase şi stele s-au născut planete – pentru că parametrii fizicii au îngăduit fericitul eveniment. Dintre atomii formaţi, carbonul şi-a făcut simţită prezenţa stârnind, prin procese care încă ne scapă, fabulosul fenomen numit viaţă, pe planete în care s-au format molecule de apă.

Aceşti parametri ai fizicii atât de gingaş calibraţi au permis „proiectul ADN” şi Modelul Darwinian de evoluţie a speciilor, pe planete prietenoase pentru clorofila şi protoplasma amorsate hăt, de explozia iniţială. Şi iată-ne pe noi, puternici, frumoşi, plini de vitalitate, inteligenţi, Observatori capabili să descifrăm drumul acesta extraordinar de la atomul iniţial la neuron. Viaţa, spun adepţii Principiului Antropic, nu este o componentă întâmplătoare a evoluţiei Universului; nu noi, făpturile raţionale ne-am nimerit la aventura cosmică a Universului ci, cumva, în mod miraculos, Universul pare să se fi pregătit şi să se fi adaptat la momentul monumental al apariţiei lui Sapiens sapiens pe scena festivă a Universului.

A Universului? Nu doar. A multiversurilor, acele universuri paralele în care se lansau până acum doar scriitorii de Science Fiction. Teoria multiversurilor – sau multiuniversurilor, nici nu ştiu cum să le spun – îl are ca principal exeget pe fizicianul cu care am început „lecţia” prin tehnologia Gutenberg, Andrei Linde. Voi vorbi mai târziu despre această fantastică teorie – şi despre misterioasele „numere-limită” 10122 şi 1040. Acum voi încheia doar explicându-vă de ce Linde nu mai vrea să facă profeţii. „Fiindcă – spune el – la momentul în care îmi imaginam că întreaga mea viaţă se va desfăşura în sălile Institutului Lebedev al Academiei de Ştiinţe a URSS, în Moscova şi în Rusia sovietică, nu aveam cum să ştiu că întreaga lume a Homo faber se va convulsiona, că bariere se vor spulbera şi că eu voi fi profesor american, liber să schimb idei cu foştii mei colegi din Rusia şi cu minţile luminate de pe o planetă întreagă. Nu mai fac profeţii”, declară Andrei Linde.

Dar se înşală din nou, veţi vedea, căci ce altceva poate fi consacrarea Teoriei stringurilor printr-o teorie a unor – fanteziste – universuri paralele?

3. Multiuniversurile Am auzit pentru prima dată, strigată în gura mare, această teorie a multiversurilor la o

întâlnire UNESCO de la Paris, sub genericul Ştiinţă şi spiritualitate. Se aflau faţă în faţă mari fizicieni ai lumii şi înţelepţi reprezentanţi ai clerului – creştini, budişti, mahomedani, iar faimosul Hubert Reeves a aruncat ideea multiuniversurilor ca pe o anatemă la adresa fizicii contemporane.

Căci Universul nostru, spunea el, preluând ideile rusului Andrei Linde, nu este decât unul dintre multele care se pot naşte, se nasc, în fiecare clipă, perpetuu, în spaţiul fără spaţiu pe care ni-l putem imagina. Există, probabil, universuri goale, complet goale, funcţionând după legi ale fizicii locale, fiecare univers având legile lui. Unele în care, de pildă, parametrul, mărimea fizică numită timp, poate lipsi cu desăvârşire. După cum, iată, există acest Univers din care facem şi noi parte, calibrat de parametri care au dus la apariţia Observatorilor, un univers special, în care timpul („doar o încăpăţânată iluzie” – Albert Einstein) există doar pentru că… există genomul, dubla spirală ADN, cea aflată în fiecare celulă a fiecărui Observator, dar şi probabil, în toate celulele tuturor construcţiilor de clorofilă şi protoplasmă din Metagalaxia în care locuim.

274

Bineînţeles, teoria are opozanţii ei. Dar şi apărători, în frunte cu acest genial Andrei Linde. Care dezvoltă teoria Principiului antropic, aducând public noi argumente. Încercaţi şi dublaţi – teoretic – masa electronului – şi veţi vedea că viaţa, aşa cum o ştim noi, dispare pur şi simplu. Dacă în loc de cele trei dimensiuni spaţiale plus timpul am avea 4+1 dimensiuni, sistemele planetare ar fi instabile, ne spun ecuaţiile fizicii matematice, deci noi n-am mai putea exista, după cum n-am fi fost vii (şi raţionali – n.a.) nici într-o lume plană, de 2+1 dimensiuni. Linde este cel care a preluat şi dezvoltat o idee a lui Brandon Carter, lansată în anul 1973 şi socotită atunci, fireşte, fantezistă – idee cu care filozofia făcea… un pas înapoi, căci de la Ptolemeu (Pământul în centrul Universului) s-a avansat la Copernic, apoi s-au descoperit galaxiile, apoi Metagalaxia, iar acum iată că ne întoarcem la ideea că în centrul universului Observatorului raţional stă … însuşi Observatorul! O formulare a Principiului antropic ajunge chiar să lanseze fără înconjur ideea că legile fizicii sunt canalizate către apariţia vieţii! Iar celebrul Freeman Dysdon (autorul ideii că într-un viitor îndepărtat urmaşii noştri vor închide Sistemul Solar într-un fel de carapace, pentru a folosi toată energia Soarelui pentru nevoile lor) pune cireaşa pe tort: „Universul ştia, cumva, că noi (Observatorii – n.a.) urma să venim…”.

Science Fiction? Fantasy? Oameni buni, am în faţă reviste ca Nature, Science, Discover, Science et vie şi Science et avenir – în care seniorii gândirii din civilizaţia noastră încearcă să revoluţioneze gândirea, dechizând uluitoare ferestre percepţiei şi capacităţii noastre de înţelegere.

Formatorul de opinie (cosmogonică) Andrei Linde are câteva argumente solide relativ la teoria multiuniversurilor, cea care permite existenţa Universului nostru, cel dominat de genom şi molipsit de timp. Un argument este cel al uimitoarei uniformităţi a Metagalaxiei: 2,7° C peste Zero absolut. Cu ajutorul lui Alan Guth de la MIT, Linde a propus – şi modelarea matematică pe computer i-a dat dreptate – aşa-numita inflaţie, un fel de spasm de creştere a Universului în primele momente de după Big Bang, de la care toate segmentele Metagalaxiei ar fi moştenit – şi păstrat – aceeaşi temperatură. Ceea ce, probabil, spun Guth şi Lide susţinuţi de Alex Vilenkin de la Tafts University, se întâmplă în toate universurile, şi s-ar putea numi eterna inflaţie haotică. Dar, întăresc ei ideea, acest fenomen este guvernat de legi ale fizicii specifice fiecărui univers, ceea ce face ca universurile să nu se „vadă” unul pe altul, pentru că noi, Observatorii de aici suntem mult prea diferiţi de eventualii Observatori care ar fi apărut într-un univers paralel, să zicem, tot în urma unei evoluţii dirijate a materiei.

Următorul argument: Teoria stringurilor, cea care – se speră – va uni cele patru forţe ale naturii (electromagnetică, tare, slabă, gravitaţia) într-o teorie unificată, dar n-a făcut-o, cel puţin nu până acum. String-urile fiind, în accepţia susţinătorilor teoriei, mici corzi vibrante de energie care, în funcţie de condiţii, se pot integra în componente ale celor 4 forţe fundamentale sau… în particulele materiale din care este compusă lumea noastră. Implicând 11 dimensiuni pentru Universul – genomic? – în care trăim, Teoria stringurilor corespunde matematic ipotezelor pe care le impun cele 11 dimensiuni şi care ar avea – după o recentă lucrare a lui Joe Polchinschi de la Universitatea Santa Barbara şi Raphael Bousso de la University of California – circa 101000 soluţii! Ceea ce implică, fireşte, 101000 posibile universuri paralele şi... o concluzie neaşteptată: că teoria nu poate fi nici confirmată nici infirmată. În consecinţă, Andrei Linde şi Leonard Susskind, luând în consideraţie Principiul antropic, Teoria multiuniversurilor şi pe cea a stringurilor, conchid că Universul nostru este doar unul dintr-un mănunchi uriaş de universuri care, din întâmplare (?), s-a nimerit să poarte în el fizica propice vieţii. Şi am pus acel semn de întrebare pentru că, inevitabil, Dumnezeu se va amesteca, veţi vedea, în povestea noastră.

Uluitorul Andrei Linde a adăugat, în timp, şi alte probe la fabuloasa teorie. Probe, fireşte, doar teoretice, pentru că inginerii Pământului încă nu au inventat aparate care să poată observa şi măsura dincolo de graniţele Universului. Unul dintre conceptele elaborate de americanul rus este acela că la formarea unui nou univers doar trei din cele 11 dimensiuni ale spaţiului prevăzute de Teoria stringurilor vor suferi inflaţia care va naşte acel univers,

275

celelalte dimensiuni string-iste rămânând invizibile (pentru cine? pentru vreun Observator, fireşte – n.a.), dar capabile să influenţeze fizica noii lumi. Dar, ca şi alte idei, deşi cu matematică impecabilă, nici aceasta nu are potenţialul să demonstreze că alte universuri există, dincolo de acesta pe care, se pare, îl stăpânim noi, produse ale „Proiectului ADN”. Şi poate că nici nu le vom putea observa vreodată, spune astronomul britanic Martin Rees, susţinător al teoriilor lui Linde. Gândiţi-vă însă, adaugă el, că doar acum o jumătate de veac ideea că ar fi existat un Big Bang, un moment iniţial al Cosmosului, ni se părea o speculaţie fantezistă, iar acum ne lipseşte din cunoaştere doar prima miliardime de secundă, restul, până la 13,7 miliarde de ani, aproape că îl ştim cu totul. Experimentul LHC de la Geneva, începând cu primăvara lui 2009, va confirma, probabil, Teoria stringurilor, ba poate că va scoate la iveală şi cine ştie ce misterioase extradimensiuni. S-ar putea ca şi satelitul-telescop Planck, odată lansat, să dibuiască un anume pattern în felul în care circulă radiaţii rămase de la Big Bang, subliniind o anume geometrie a spaţiului din Universul nostru şi dezvăluind indicii că şi alte universuri ar fi putut porni din atomul generator iniţial.

Oricum, spune Linde, nicio altfel de teorie nu se potriveşte cu datele pe care le-am strâns în ultimii ani din aventura cosmică (vezi telescopul Hubble) şi din puterea telescoapelor terestre. Căci nu ne putem altfel explica energia întunecată, cu niciun chip nu se integrează undeva. Nu avem o explicaţie pentru masa – infimă – a electronului, în afara Teoriei multiuniversurilor, nici alte explicaţii pentru nenumărate proprietăţi stranii ale particulelor. Deşi improbabilă, teoria mea rămâne în picioare, pentru că, matematic, ea pur şi simplu nu poate fi contrazisă!

Călugărul John Polkinghorne, ani mulţi specialist în Fizica Particulelor la Universitatea Cambridge, consideră totuşi teoria prea… simplistă – cuvintele lui exacte fiind: „Într-un portofoliu de lumi diferite poţi îngloba orice şi explica totul”. Aşa că de ce nu am căuta şi explicaţia unui maestru calibrator de universuri, mă întreb, acel mare proiectant pe care îl oferă religiile, mai ales că acceptarea se face cu prea mare efort intelectual. Idee pe care Steven Weinberg a şi acceptat-o („Multiuniversurile nu exclud existenţa unui Creator mânat de cele mai bune intenţii!”), dar care poate fi uşor contrazisă: unui singur univers îi putem asocia un calibrator divin; dar trebuie să privim adevărul în faţă, spune Linde: ori Dumnezeu – şi toate sunt rezolvate – ori multiuniversurile – şi atunci avem enorm de cercetat şi demonstrat…

Andrei Linde a venit de curând cu o notă nouă în elaborarea silogismelor sale şi a adăugat un nou partener Teoriei multiuniversurilor: conştiinţa! Pe care, uluitor, o consideră drept una dintre componentele fundamentale ale Universului, alături de spaţiu şi timp. În sensul că Universul fizic, legile lui şi conştiinţa Observatorului alcătuiesc un tot, orice descriere a realităţii implicându-le pe toate trei, simultan. „Oricum – conchide el, memorabil, într-un interviu acordat prestigioasei reviste Discover – fără a avea pe cineva ca să-l observe, Universul este mort”.

4. Despre numere bizare În lunga mea carieră de jurnalist de ştiinţă m-am întâlnit adesea cu pasionaţi de

numerologie, persoane convinse că matematici foarte secrete stăpânesc fenomene importante, că atât lumea intraatomică, doar şi Universul, în largul lui, se află sub dictatura numerelor.

Nu i-am crezut, dar nici nu i-am contrazis – şi prudenţa mea s-a dovedit, în ultima vreme, salvatoare pentru reputaţia mea. Căci recent am fost zguduit de unele observaţii scoase la lumină de fizicieni şi astronomi. Este vorba despre două numere colosale, 10122 şi 1040 – şi ele au legătură cu Principiul antropic.

Voi lansa în continuare câteva idei care plutesc în lumea ştiinţei, idei la fel de – aparent – abracadabrante ca şi cele vânturate de Linde, Susskind, Dyson şi restul echipei

276

rătăcind pe Teoria multiuniversurilor. Dar voi scoate în faţă şi parametri ai fizicii acceptaţi ca fundamentali, dar adăpostiţi de ochii şi mintea publicului, de timiditatea oamenilor de ştiinţă.

Ştim că Saul Perlmutter şi Adam Riess au descoperit, cam acum 10 ani, că Universul se dilată viguros, cu o mişcare uniform accelerată, mult mai amplă decât ne-o indica fizica Einstein-iană. Bazat pe această evidenţă, profesorul Scott Funkhauser, de la Military College din Carolina de Sud, SUA, şi specialist în mecanica cuantică, încearcă să potrivească chei (sau, mă rog, şperacluri) în lacătele care fereacă misterele Cosmosului. Deşi ştie că există, acceptate de lumea ştiinţei, o „cea mai mică fracţiune de timp” (5,4x10-44 secunde) şi nişte „cele mai mari numere fizice” (1022 – numărul stelelor – şi 1079 – numărul protonilor din Univers), Funkhauser scoate în faţă două mărimi care – demonstrează el – ies la lumină din ecuaţiile fizicii matematice, 10122, respectiv 1040.

Pe ce se bazează? vorba lui Moromete. Păi, pe mai multe calcule şi rapoarte care ies singure în faţă. 10122, de pildă, aşa-

numita „energie a lui Planck” (cea care contracarează energia vidului, conform ultimelor teorii) n-ar fi nimic altceva decât raportul dintre masa Universului observabil (9,3x1033 kg – cum or fi măsurat-o, Doamne? – n.a.) şi masa (ascultaţi şi minunaţi-vă de inventivitatea fizicienilor! – n.a.) celui mai mic volum de materie imaginabil (1,5x1068 kg, aşa numita „masă a lui Wesson”, din mecanica cuantică), Dar reprezintă şi numărul de poziţii pe care le poate ocupa o particulă în volumul cosmic.

1040, pe de altă parte, poate fi raportul dintre raza Universului observabil şi raza electronului (de fapt nu se obţine exact 1040, ci 4,9x1040, ceea ce e cam tot pe-acolo). Dar poate fi şi – aproape – raportul dintre intensitatea forţei gravitaţionale şi cea a forţei electromagnetice (2,3x1039).

Ambele numere stranii ies la iveală şi când calculăm rapoarte dintre diferite mărimi fizice ca, de exemplu, vârsta Universului, sarcina electronului, masa protonului, dar şi toate celelalte constante universale. Vrem, nu vrem, 1040 şi 10122 ţâşnesc când comparăm şi raportăm între ele viteza luminii şi constanta Planck din mecanica cuantică, aşa cum spuneam, sau când punem faţă în faţă constanta gravitaţională şi cea cosmologică. Există o coincidenţă cosmologică uluitoare, afirmă Funkhauser, ambele gigantice numere arătându-se a fi un fel de… câştigătoare la loteria cosmică ce a dat naştere Universului nostru!

Explicaţii? Greu de dat, totuşi. Se pare că 7 din cele 10 stringuri posibile (unii spun că ar fi 11) se replică asupra lor

însele în 10500 variante (afirmă Funckhauser în deloc fantezista publicaţie Science et vie – dar vă rog să observaţi că Andrei Linde spusese: 101000 soluţii – fiecare cu teoria lui!). Ceea ce se poate traduce prin: 10500 universuri posibile, în varianta Funckhauser-iană, întărind ideea existenţei multiuniversurilor. Între acestea, Universul nostru, stăpânit de aceste implacabile 1040 şi 10122, care astfel creează şi consolidează un aşa-zis „univers orientat”.

Orientat spre tridimensional, spre viaţă şi spre raţiune. Adică spre apariţia Observatorului-povestitor, care îşi încheie aici povestea Principiului antropic.