BULETINUL POMPIERILOR - IGSU
BULETINUL POMPIERILOR - IGSU
BULETINUL POMPIERILOR - IGSU
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
MINISTERUL ADMINISTRAŢIEI ŞI INTERNELOR<br />
INSPECTORATUL GENERAL PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ<br />
<strong>BULETINUL</strong> <strong>POMPIERILOR</strong><br />
Nr. 2/2009<br />
Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor<br />
1
Publicaţie editată de:<br />
INSPECTORATUL GENERAL PENTRU SITUAŢII DE URGENŢĂ<br />
Bucureşti, România<br />
Fondat – 1955, Apare semestrial<br />
ISSN 1222-1352<br />
Nr. 2 – 2009<br />
Colegiul de redacţie:<br />
Preşedinte: General-locotenent Vladimir SECARĂ<br />
Redactor-şef: Colonel Valentin UBAN<br />
Secretar responsabil de redacţie:<br />
Locotenent-colonel drd. ing. Cristian DAMIAN<br />
© Copyright: I.G.S.U.<br />
® Drepturile asupra materialelor publicate aparţin autorilor<br />
Materialele pentru publicare pot fi trimise la adresele de e-mail din pagina web:<br />
www.revista.pompieri.go.ro/altepublicatii<br />
2
CUPRINS<br />
SECŢIUNEA 1<br />
Lucrări cu caracter profesional<br />
1. Conceptul unităţii mobile de intervenţie la accidentele colective şi calamităţi –<br />
dr. Raed Arafat, Subsecretar de stat în Ministerul Sănătăţii, preşedintele Societăţii de<br />
Medicină de Urgenţă şi Catastrofă din România ........................................................................5<br />
2. Hazardurile naturale în contextul dezvoltării durabile şi al schimbărilor climatice –<br />
acad. prof. univ. dr. Dan Bălteanu, Institutul de Geografie al Academiei Române ....................9<br />
3. Riscuri naturale şi antropice pentru patrimoniul construit al Bucureştiului –<br />
Director general prof. univ. dr. ing. Dan Lungu, Institutul Naţional al Monumentelor<br />
Istorice, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti..........................................................13<br />
4. Reducerea potenţialelor de dezastru în caz de cutremur în România în contextul<br />
cerinţelor Uniunii Europene şi platformei ONU-ISDR – prof. univ. dr. ing. Emil-<br />
Sever Georgescu, INCERC Bucureşti, Laboratorul de Evaluare a Riscului Seismic şi<br />
Acţiuni în Construcţii................................................................................................................34<br />
5. Fenomene meteorologice extreme în România – dr. Ion Sandu, dr. Aristiţa Busuioc,<br />
dr. Elena Mateescu, Dumitru Baltă, Administraţia Naţională de Meteorologie .......................44<br />
6. Reducerea dezastrelor şi implementarea programului APELL în România –<br />
prof. dr. ing. Alexandru Ozunu, prof. dr. Cristina Roşu, drd. Camelia Costan, Lucrina<br />
Ştefănescu, Facultatea de Ştiinţa Mediului, Universitatea „Babeş-Bolyai” Cluj-Napoca;<br />
E. Roman, Fundaţia Centrul Naţional APELL pentru Managementul Dezastrelor ..................59<br />
7. Norme juridice şi administrative ce reglementează activitatea statelor membre ale<br />
Uniunii Europene în domeniul urgenţelor civile – colonel drd. Decebal Chifulescu,<br />
Centrul Operaţional Naţional, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă .....................68<br />
8. Determinarea zonelor inundabile în cazul viiturilor rapide – prof. dr. ing. Radu Drobot,<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti ...........................................................................75<br />
9. Schimbările climatice şi reducerea riscului dezastrelor – căpitan drd. ing. Nicolae Merlă,<br />
Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă .....................................87<br />
10. Senzori inteligenţi – aplicaţii ale acestora în managementul dezastrelor – lt. colonel drd.<br />
ing Cristian Damian, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă............................................94<br />
11. Aportul datelor şi tehnologiilor spaţiale la managementul eficient al situaţiilor de<br />
urgenţă create de dezastre naturale – drd. Ioana Vlad, dr. Ion Nedelcu, Agenţia<br />
Spaţială Română; Vasile Crăciunescu, Administraţia Naţională de Meteorologie.................129<br />
12. Fenomenul de prăbuşire de la Ocnele Mari. Un pericol depăşit<br />
colonel drd. Adrian Andrei Mesescu, colonel Virgil Popa, Inspectoratul pentru Situaţii<br />
de Urgenţă „General Magheru” al Judeţului Vâlcea..............................................................142<br />
13. De la hazarduri naturale la dezastre naturale – sublocotenent Florinela Luca,<br />
Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă ...........................148<br />
14. O altfel de abordare: dezastrele naturale nu există, deci nici hazardurile naturale<br />
nu există – căpitan. drd. ing. Nicolae Merlă, Direcţia Protecţie Civilă, Inspectoratul<br />
General pentru Situaţii de Urgenţă..........................................................................................152<br />
15. Prăbuşirea de teren din câmpul II de sonde – Teica, Ocnele Mari, judeţul Vâlcea –<br />
colonel drd. Adrian Andrei Mesescu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General<br />
Magheru” al Judeţului Vâlcea ................................................................................................157<br />
3
SECŢIUNEA 2<br />
Lucrări cu caracter ştiinţific<br />
16. Algoritmi de optimizare multiagent; aplicaţii în managementul dezastrelor –<br />
lt. colonel drd. ing Cristian Damian, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă ........161<br />
17. Măsuri generale/specifice pentru controlul riscurilor de deteriorare a furtunurilor<br />
plate destinate stingerii incendiilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald<br />
Popescu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”; colonel dr. ing.<br />
Liviu Dumitraşcu, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „Lt. col. Dumitru Petrescu”<br />
al judeţului Gorj; lt. colonel Ion Vintilă, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Drobeta al judeţului Mehedinţi; locotenent drd. ing. Aurelian Constantinescu, Centrul<br />
Naţional de Perfecţionare a Pregătirii pentru Managementul Situaţiilor de Urgenţă –<br />
Ciolpani; ag. pr. de poliţie ing. Octavian TIVIG, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”.............202<br />
18. Instalaţie experimentală pentru studiul termohidrodinamic al proceselor de<br />
stingere a incendiilor – locotenent drd. ing. Aurelian Constantinescu, Inspectoratul<br />
pentru Situaţii de Urgenţă al Municipiului Bucureşti; locotenent asist. univ. dr. ing.<br />
Dragoş-Iulian Pavel, lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie, lt. colonel lector<br />
univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri; ag. pr. de poliţie ing. Octavian<br />
Tivig, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ................................................................................211<br />
19. Elemente generale/specifice referitoare la utilizarea apei pulverizate ca substanţă pentru<br />
stingerea incendiilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, lt. colonel conf.<br />
univ. dr. ing. Emanuel Darie, locotenent asist. univ. dr. ing. Dragoş Iulian Pavel, student<br />
sublocotenent Liviu Sbora, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”................... 219<br />
20. Conceptul de inertizare, alternativă la conceptele de prevenire/stingere a incendiilor şi<br />
suprimare/inhibare a exploziilor – lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu,<br />
sublocotenent student Liviu Sbora, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie<br />
„Al.I. Cuza” ......................................................................................................................................225<br />
21. Achiziţia automată a temperaturilor în structurile cu risc ridicat de incendiu. Stand<br />
experimental pentru conducţia termică într-o bară cilindrică – lt. colonel conf. univ.<br />
dr. ing. Emanuel Darie, student sublocotenent Liviu-Mihai Sbora, Facultatea de Pompieri,<br />
Academia de Poliţie „Al.I. Cuza”; Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Universitatea<br />
Tehnică de Construcţii Bucureşti, Facultatea de Instalaţii ..............................................................232<br />
22. Achiziţia automată a temperaturilor în structurile cu risc ridicat de incendiu.<br />
Stand experimental pentru determinarea coeficientului de convecţie termică la<br />
curgerea peste un cilindru orizontal – lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie,<br />
student sergent Marius-Eugen Pîrvuleţu, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie<br />
Al.I. Cuza; conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Facultatea de Instalaţii, Universitatea<br />
Tehnică de Construcţii Bucureşti............................................................................................243<br />
23. Riscuri/pericole determinate de descărcările sub formă de trăsnet –<br />
lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri, Academia de<br />
Poliţie „Al.I. Cuza”; conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie, Facultatea de Instalaţii,<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti......................................................................249<br />
SECŢIUNEA 3<br />
Varia<br />
24. Jocurile dinamice de mişcare – metodă eficientă în pregătirea psiho-fizică a<br />
studenţilor de la specializarea Pompieri – comisar-şef lector univ. dr. Doru Galan,<br />
Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ...........................................................................................261<br />
25. Rezolvarea subiectelor la disciplina fizică date la concursul de admitere la<br />
Facultatea de Pompieri, sesiunea iulie 2009 – lt. colonel conf. univ. dr. ing. Emanuel<br />
Darie, lt. colonel lector univ. dr. ing. Garibald Popescu, Facultatea de Pompieri,<br />
Academia de Poliţie „Al.I. Cuza” ...........................................................................................267<br />
26. Principiul antropic – prof. Alexandru Mironov.....................................................................271<br />
4
CONCEPTUL UNITĂŢII MOBILE DE INTERVENŢIE<br />
LA ACCIDENTELE COLECTIVE ŞI CALAMITĂŢI<br />
dr. Raed Arafat<br />
Subsecretar de stat, Ministerul Sănătăţii,<br />
Preşedintele Societăţii de Medicină de Urgenţă şi Catastrofă din România<br />
Capacitatea de intervenţie în cazul accidentelor colective şi a situaţiilor în care există<br />
victime multiple necesită o pregătire prealabilă a sistemului. La baza modului de organizare a<br />
unei intervenţii se regăsesc echipajele şi resursele utilizate în mod curent în cazul situaţiilor<br />
obişnuite. În anumite situaţii numărul de victime poate să depăşească această capacitate de<br />
intervenţie de bază resursele disponibile devenind insuficiente.<br />
Din punct de vedere al modului de organizare a intervenţiei în situaţiile care implică<br />
multiple victime s-au definit mai multe concepte: în anumite cazuri există posibilitatea<br />
intervenţiei cu un număr mare de resurse care sunt implicate în mod curent în acţiunile de<br />
salvare cotidiene, acest lucru permiţând evacuarea rapidă a victimelor către unităţile sanitare;<br />
în alte situaţii, evacuarea se realizează treptat din dorinţa de a nu transfera haosul şi situaţia<br />
greu de controlat de la locul dezastrului în interiorul unităţilor sanitare, ceea ce ar determina<br />
blocarea structurilor destinate gestionării victimelor respective, de la serviciile de primiri<br />
urgenţe la secţiile specializate.<br />
Alegerea unui anumit concept de organizare a intervenţiei în cazul accidentelor<br />
colective trebuie să ia în considerare mai multe aspecte:<br />
1. Capacitatea sistemului de intervenţie la situaţiile cotidiene, curente;<br />
2. Capacitatea suplimentară de reacţie sau rezerva de resurse la care se poate apela şi<br />
timpul de mobilizare a acestora;<br />
3. Elementele geografice specifice ţării sau regiunii în care funcţionează sistemul de<br />
urgenţă respectiv;<br />
4. Raportul dintre capacitatea spitalelor, nivelul lor de competenţă şi, respectiv,<br />
răspândirea în teritoriu şi numărul total al acestora;<br />
5. Corelarea dintre distanţele care vor fi parcurse până la unităţile sanitare<br />
competente şi disponibilitatea unor mijloace de transport speciale: mijloacele de transport<br />
aerian sau mijloacele pentru multiple victime.<br />
Aplicarea unui anumit concept pe teritoriul unei anumite ţări nu trebuie să fie<br />
restrictivă. Ambele concepte prezentate pot funcţiona în paralel sau concomitent. Totuşi,<br />
aplicarea celui de-al doilea concept, respectiv al celui care implică utilizarea sistemelor de<br />
triaj şi a mijloacelor de stabilizare în faza prespitalicească determinând o evacuare controlată<br />
a victimelor, este strict condiţionată de o planificare şi o pregătire prealabilă, necesitând<br />
totodată o dotare şi o instruire specifică, inclusiv validarea modului de intervenţie prin<br />
exerciţii repetate. Transportul victimelor de la locul accidentului direct la spital fără o<br />
stabilizare şi fără prioritizare va determina inevitabil blocarea activităţii unităţii sanitare ceea<br />
ce va induce diminuarea capacităţii de intervenţie a unităţii sanitare respective. În astfel de<br />
situaţii există o tendinţă a serviciilor de urgenţă de a transporta victimele la cel mai apropiat<br />
spital, dar care de cele mai multe ori nu este şi cel mai potrivit, fiind necesar, ulterior,<br />
transferul victimelor la alte unităţi sanitare, pierzând astfel timp valoros.<br />
În România sistemul de intervenţie în cazul accidentelor colective este încă la<br />
începutul organizării sale. În cazul intervenţiei la un accident colectiv, unde numărul<br />
5
victimelor a depăşit capacitatea de intervenţie a sistemului, de cele mai multe ori s-a procedat<br />
la transportul rapid, şi deseori improvizat, către cele mai apropriate unităţi sanitare, chiar dacă<br />
acestea nu erau şi cele mai competente şi nu erau pregătite să facă faţă necesităţilor<br />
terapeutice ale acestor victime, ducând la întârzieri importante în acordarea tratamentului<br />
adecvat şi definitiv victimelor. Totodată, este cunoscut faptul că în România există mai multe<br />
aglomerări urbane si rurale situate în zone cu risc seismic ceea ce poate să determine afectarea<br />
inclusiv a capacităţii de primire a unităţilor sanitare din zonele situate în imediata vecinătate.<br />
Luând în considerare aspectele enumerate mai sus, organizarea intervenţiei la accidentele<br />
colective a fost abordată într-un mod similar cu alte ţări europene, considerând că efectuarea<br />
triajului, stabilizarea victimelor şi evacuarea lor în mod controlat poate fi soluţia pentru<br />
particularităţile menţionate. Ca atare am început înfiinţarea unităţilor mobile de intervenţie la<br />
accidentele colective. Acţionarea lor este regională, fiind posibilă mobilizarea în orice<br />
moment prin ordin al inspectorului general al I.G.S.U. şi translocarea lor oriunde se consideră<br />
că este necesară prezenţa lor. De exemplu, în cazul unui cutremur cu efecte majore, generând<br />
un număr mare de victime, este posibilă mobilizarea acestor unităţi şi punerea lor la dispoziţie<br />
în zona calamitată. Timpul maxim de deplasare poate fi încadrat în 5–6 ore, chiar şi pentru<br />
cea mai îndepărtată unitate. Amplasarea lor a fost astfel gândită încât luând în considerare<br />
disponibilitatea resurselor umane medicale în anumite centre, unităţile mobile au fost<br />
amplasate în oraşe care au capacitatea de a mobiliza un număr adecvat de personal medical şi<br />
paramedical care să asigure funcţionarea lor, pe lângă personalul asigurat de către structurile<br />
<strong>IGSU</strong>. La momentul actual, astfel de unităţi sunt în curs de înfiinţare la Bucureşti, Craiova,<br />
Târgu Mureş şi Iaşi având dotarea de bază asigurată. Este prevăzută deja şi înfiinţarea unor<br />
noi unităţi şi dotarea lor şi în alte oraşe cum ar fi Timişoara, Constanţa, Galaţi şi Cluj.<br />
Componenţa unei unităţi de intervenţie la accidentele colective, care poate fi<br />
mobilizată parţial sau în totalitatea sa, este următoarea:<br />
1. O autospecială de intervenţie la accidente colective şi calamităţi „post medical<br />
avansat”:<br />
Vehiculul de bază al unităţii mobile de intervenţie în caz de accidente colective,<br />
rămâne postul medical avansat de tip I. Acesta este format dintr-o autospecială de mare<br />
tonaj, 4x4 cu caracteristici „off-road” care are în dotare următoarele:<br />
a) trei corturi care permit, în cel mult 20 de minute, amplasarea unui punct<br />
medical avansat pentru 40–50 de victime de diferite grade de gravitate;<br />
b) un număr de genţi/truse de prim-ajutor pentru echipele care se deplasează să<br />
asiste la operaţiunile de salvare la faţa locului şi la transportul victimelor<br />
până în postul medical avansat;<br />
c) mai multe containere portabile care conţin echipamentele, medicamentele şi<br />
materialele sanitare necesare postului medical avansat;<br />
d) spaţii de depozitare a tărgilor şi echipamentelor de imobilizare a victimelor<br />
accidentelor, asigurând o capacitate de transport pe targă pentru mai mult de<br />
40 de victime;<br />
e) echipament de descarcerare grea şi de stabilizare a structurilor sau<br />
construcţiilor afectate;<br />
f) echipamente de comunicaţii locale.<br />
2. Trei autospeciale de transport personal şi multiple victime:<br />
Autospecialele de transport personal şi multiple victime sunt construite pentru a<br />
îndeplini o dublă misiune. Prima este cea de transport al personalului de intervenţie în<br />
poziţie şezândă fiind posibilă transportarea astfel a 11 persoane/autovehicul. A doua misiune<br />
este de transport a 8 pacienţi în poziţie şezândă şi administrarea de oxigen la nevoie sau<br />
transportul a patru pacienţi pe targă din care doi cu posibilitatea de ventilaţie mecanică şi<br />
monitorizare a funcţiilor vitale.<br />
6
3. Un centru mobil de comandă şi control:<br />
Centrul mobil de comandă şi control este amplasat pe un şasiu 4x4 cu capacităţi off-road,<br />
având două sectoare de lucru: primul este reprezentat de o sală de comandă unde se pot ţine<br />
întâlniri între responsabilii echipajelor aflate la locul intervenţiei şi comandantul intervenţiei, iar<br />
cel de-al doilea este destinat telecomunicaţiilor locale, regionale sau naţionale utilizând mai<br />
multe sisteme inclusiv, Tetra sau cele de transmitere prin sateliţi.<br />
4. Un număr de ambulanţe de prim-ajutor şi de reanimare din structura SMURD care<br />
sunt retrase de la activitatea lor zilnică şi mobilizate către zona calamitată.<br />
„Echipajele SMURD pot fi concentrate şi mobilizate în alte judeţe sau oraşe dacă este<br />
nevoie. Principiul de bază este că în caz de calamitate, SMURD poate fi concentrat pe plan<br />
regional sau chiar naţional pe un interval de timp determinat urmând ca echipajele retrase să<br />
fie înlocuite temporar de către echipaje suplimentare ale serviciilor de ambulanţă. Astfel de<br />
acţiuni au avut loc deja în cursul anului trecut în cazul accidentului minier de la Petrila şi în<br />
cazul exploziei din judeţul Harghita soldate cu mai multe victime”.<br />
5. În caz de nevoie vor putea fi mobilizate şi echipajele de descarcerare grea care<br />
sunt în curs de dotare, pe plan naţional, în cadrul programelor finanţate prin fondurile<br />
structurale.<br />
6. În cazul accidentelor colective cu implicare CBRN (chimic, biologic, radiologic,<br />
nuclear) aceste unităţi urmează a fi dotate cu autospeciale de intervenţie şi decontaminare care<br />
sunt în curs de achiziţie, la nivel regional, în cadrul programelor finanţate prin fondurile<br />
structurale. La nevoie astfel de echipaje pot fi incluse în unităţile mobile de intervenţie la<br />
accidentele colective şi calamităţi.<br />
Personalul care deserveşte o astfel de unitate mobilă include:<br />
1. Cel puţin 15 pompieri care au responsabilitatea ridicării corturilor şi punerea în<br />
funcţiune a postului medical avansat.<br />
2. Cel puţin 15 persoane din rândul cadrelor medicale şi care include cel puţin<br />
cinci medici care urmează să activeze în postul medical avansat.<br />
3. Personal paramedical şi medical care însoţeşte ambulanţele tip B şi C.<br />
4. Personal specializat în operarea centrului mobil de comandă.<br />
5. Structura de comandă a unităţii mobile din cadrul ISU care va include şi un<br />
medic cu experienţă şi pregătire în domeniu, din cadrul SMURD.<br />
6. Personal specializat în CBRN şi în decontaminare, la nevoie.<br />
În paralel, se realizează definirea standardelor şi a modului de intervenţie. În cursul<br />
lunii octombrie 2009 va începe implementarea sistemului de alertare a echipelor de<br />
intervenţie la calamităţi în şapte regiuni. Alertarea se va realiza printr-un sistem de paging<br />
special destinat personalului de serviciu în cadrul echipelor respective. Sistemul va permite<br />
atât alertarea simultană, cât şi transmiterea unor mesaje vocale ce vor putea fi stocate în<br />
pagerele respective, astfel va putea fi alertat un anumit număr de persoane aflat în gardă la<br />
domiciliu. În cazul alertării unei unităţi, personalul poate fi mobilizat prin acest sistem în cel<br />
mult 30 de secunde, indiferent de locul în care se află, dacă este în zona de acoperire a<br />
sistemului respectiv. Zona de acoperire va fi astfel organizată încât să permită accesul la<br />
nivelul fiecărui judeţ în care este amplasată o unitate de intervenţie, la nivelul municipiului<br />
Bucureşti şi a zonei limitrofe acestora.<br />
Comparând situaţia de acum cu cea din urmă cu 2–3 ani, putem afirma că România<br />
evoluează rapid şi în direcţia optimă în acest domeniu. Este clar că realizarea unui sistem<br />
eficient de intervenţie în cazul accidentelor colective nu poate fi asigurată decât printr-o<br />
7
abordare integrată a diferitelor instituţii care aparţin mai multor ministere, dar mai ales a<br />
Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă împreună cu sistemul medical de urgenţă al<br />
Ministerului Sănătăţii. Sistemul de intervenţie la accidentele colective şi calamităţi depinde în<br />
mare parte de modul de organizare şi funcţionare a sistemului de intervenţie de bază, cel care<br />
permite desfăşurarea intervenţiilor curente, de zi cu zi. Acesta va trebui întărit în continuare,<br />
iar nivelul său de pregătire crescut continuu.<br />
8
HAZARDURILE NATURALE<br />
ÎN CONTEXTUL DEZVOLTĂRII DURABILE<br />
ŞI AL SCHIMBĂRILOR CLIMATICE<br />
Acad. prof. univ. dr. Dan Bălteanu<br />
Institutul de Geografie al Academiei Române<br />
Abstract: Natural hazards and sustainable development. The article approaches some<br />
aspects related to international cooperation in the field hazards prevention and<br />
mitigation in relation with sustainable development. Relevant notions of presentday<br />
environmental problems and development stipulated in IDNDR and ISDR<br />
HYOGO programmes are also incuded.<br />
Cuvinte-cheie: hazardurile naturale, dezvoltare durabilă, programe internaţionale.<br />
Introducere<br />
Hazardurile naturale şi tehnologice generează, în fiecare an, numeroase pierderi de<br />
vieţi omeneşti şi pagube materiale uriaşe, care afectează direct procesul de dezvoltare<br />
economică şi socială. Uraganele violente, cutremurele puternice, inundaţiile, alunecările de<br />
teren distrug numeroase localităţi, devastează terenuri agricole, avariază şosele şi căi ferate. În<br />
ultimii ani acestor hazarduri li se adaugă din ce în ce mai evident ameninţările legate de<br />
activităţile teroriste.<br />
Amploarea şi frecvenţa hazardurilor prezintă o evidentă tendinţă de creştere în<br />
legătură cu creşterea rapidă a populaţiei globului, care se extinde tot mai mult în regiunile<br />
nefavorabile, expuse producerii unor fenomene extreme, şi cu dezechilibre din ce în ce mai<br />
accentuate ale mediului.<br />
În ultimele decenii, omul a influenţat din ce în ce mai mult mediul Terrei, determinând<br />
apariţia unor hazarduri care, prin amploarea lor, au devenit fenomene globale. În această<br />
categorie se încadrează fenomenul de încălzire al Terrei datorat efectului de seră, ridicarea<br />
nivelului Oceanului Planetar şi reducerea stratului de ozon. În ultimele patru decenii costul<br />
global al dezastrelor naturale a crescut cu peste 800% în strânsă legătură cu creşterea<br />
vulnerabilităţii populaţiei care trăieşte în zonele cu risc mare.<br />
Tabelul 1 – Dezastrele naturale cu cele mai mari pierderi economice în anul 2002 –<br />
Natural disasters in 2002 (Cornford, 2003)<br />
Data Ţara/regiunea Fenomenul Victime Pierderi economice<br />
(mil. USD)<br />
4–20 august Europa Inundaţii 230 18.500<br />
31 august – Coreea de Nord Taifunul Rusa 50 4.500<br />
6 septembrie şi de Sud<br />
iulie-august SUA, special Secetă, valuri de<br />
3.300<br />
căldură<br />
iunie Nebraska Inundaţii 500 3.100<br />
Iulie–decembrie China Secetă 3.000<br />
26–28 august Australia Furtuna Jeanette 33 2.000<br />
23 septembrie<br />
– 3 noiembrie<br />
Europa Centrală<br />
şi Occidentală<br />
Uraganul Lili 8 2.000<br />
9
Spre exemplu, numai în perioada 1995–2004 au fost afectaţi de dezastre naturale circa<br />
2.500 milioane de oameni, s-au înregistrat 890.000 de decese şi pagube de 570 miliarde<br />
dolari. Cea mai mare parte a dezastrelor 75% este legată de fenomenele extreme climatice<br />
(ISDR).<br />
În acelaşi timp, hazardurile cunoscute încă din vechime şi-au modificat tiparele, s-au<br />
extins şi au devenit mai frecvente, fiind din ce în ce mai dificilă prognozarea lor. În aceste<br />
condiţii, eforturile de prevenire a hazardurilor şi de atenuare a impactului lor asupra societăţii<br />
sunt incluse în politicile de dezvoltare durabilă.<br />
Modificările climei constituie unul dintre obiectivele prioritare din Strategia Uniunii<br />
Europene pentru dezvoltare durabilă (A European Union strategy for sustainable<br />
development, 2002). Aceste modificări includ nu numai tendinţele globale de încălzire, ci şi<br />
incertitudinile legate de magnitudinea şi frecvenţa unor hazarduri şi de apariţia sau<br />
intensificarea unor fenomene extreme noi pentru anumite teritorii cum sunt: precipitaţiile<br />
torenţiale, tornadele, secetele şi deşertificarea (Bălteanu, Şerban, 2003).<br />
În România lipsa unei legislaţii ferme la începutul perioadei de tranziţie a determinat o<br />
înrăutăţire a condiţiilor de mediu prin despăduriri necontrolate, distrugeri ale perdelelor<br />
forestiere şi ale sistemelor de irigaţii din câmpie şi o accentuare a impactului hazardurilor<br />
naturale asupra societăţii.<br />
Programul internaţional IDNDR referitor la dezastrele naturale<br />
(ISDR)<br />
Prin Rezoluţia 236/1989 ONU a stabilit organizarea unui amplu program de cercetare<br />
intitulat International Decade for Natural Disaster Reduction (IDNDR) pentru a coordona<br />
colaborarea internaţională în acest domeniu în perioada 1990–1999.<br />
Aspectele esenţiale ale acestei colaborări au fost dezbătute în 1994 în cadrul<br />
Conferinţei Mondiale pentru Reducerea Dezastrelor Naturale de la Yokohama, care a elaborat<br />
Strategia şi Planul de Acţiune Yokohama pentru o lume mai sigură. În această<br />
strategie s-a precizat că dezvoltarea durabilă poate să contribuie la atenuarea efectelor<br />
dezastrelor naturale.<br />
Principalele obiective ale Decadei au cuprins activităţi menite să îmbunătăţească<br />
situaţia din fiecare ţară prin creşterea capacităţii de reacţie în cazul producerii unor dezastre<br />
naturale şi prin conturarea unor măsuri diferenţiate pentru fiecare situaţie în parte. Prin<br />
desfăşurarea unor planuri complexe de asistenţă tehnică şi de transfer tehnologic s-a asigurat<br />
accesul ţărilor sărace, afectate de dezastre naturale la sisteme de alertă globale şi regionale<br />
corelate cu cele naţionale. În acest fel strategiile sunt diferenţiate în funcţie de specificul<br />
naţional al dezvoltării economice şi de tradiţiile culturale specifice. Numeroase activităţi<br />
cuprind educarea populaţiei pentru a lua parte activă la toate acţiunile impuse de producerea<br />
unor evenimente extreme.<br />
Programul IDNDR s-a concentrat cu precădere asupra acţiunilor de prevenire şi de<br />
planificare prealabilă şi a cuprins o mare diversitate de aspecte referitoare la dezvoltarea unor<br />
scenarii pentru dezastre potenţiale, cartări şi evaluări ale hazardurilor şi vulnerabilităţii şi la<br />
constituirea unor echipe de urgenţă. Planificarea prealabilă a cuprins acţiuni pentru<br />
dezvoltarea infrastructurii de detectare şi alertare specifică pentru fiecare hazard în parte şi un<br />
management mai bun al acţiunilor de salvare, de atenuare a efectelor şi de restabilire a<br />
arealelor afectate. A fost avută în vedere şi îmbunătăţirea activităţilor post-dezastru care<br />
cuprind serviciile de urgenţă, furnizarea de bunuri populaţiei afectate şi ulterior, acţiunile de<br />
reconstrucţie. Pentru aceste activităţi complexe care impun corelarea precisă a unor specialişti<br />
din diferite domenii este esenţială utilizarea unor Sisteme Geografice Informaţionale<br />
(Geographical Informational Systems – GIS) specializate referitoare la cartarea hazardurilor,<br />
analiza vulnerabilităţii, evaluarea riscului şi la monitorizarea acţiunilor de salvare.<br />
10
În cadrul IDNDR au fost elaborate numeroase proiecte ştiinţifice referitoare la:<br />
managementul integrat al dezastrelor; cartarea arealelor susceptibile de a fi afectate de diferite<br />
dezastre; vulnerabilitatea marilor oraşe; habitatul factor de risc pentru sănătate; cartarea<br />
hazardului alunecărilor; managementul integrat al inundaţiilor şi o mare diversitate de studii<br />
educaţionale.<br />
O nouă strategie pentru reducerea efectelor dezastrelor<br />
Încheierea Programului IDNDR (1990–1999) a pus în evidenţă complexitatea<br />
deosebită a problemei dezastrelor naturale şi necesitatea continuării eforturilor<br />
interdisciplinare internaţionale pentru a se garanta generaţiilor viitoare o lume mai sigură.<br />
Forumul internaţional desfăşurat cu acest prilej în iulie 1999, la Geneva „Towards<br />
Partnerships for Disaster Reduction in the 21 st Century” a transmis, în primul rând, un<br />
mesaj politic precis subliniind necesitatea de a se integra managementul riscului şi reducerea<br />
efectelor dezastrelor în politicile guvernamentale ale fiecărui stat.<br />
Procesul politic derulat la Geneva a inclus adaptarea a două documente, şi anume<br />
strategia „A Safer World in the Twenty-First Century: Risk and Disaster Reduction" şi<br />
„A Geneva Mandate on Disaster Reduction" care au pus în evidenţă consensul dintre<br />
guverne, organizaţii internaţionale, organizaţii non-guvernamentale, comunitatea academică şi<br />
sectorul privat.<br />
În cuvântarea Secretarului General ONU rostită la acest forum a fost subliniată<br />
importanţa prevenirii dezastrelor: „Trebuie să trecem, în primul rând, de la o cultură a reacţiei<br />
la o cultură a prevenirii. Prevenirea este nu numai mult mai umană decât vindecarea; este şi<br />
mai ieftină (...) Este necesar să nu uităm că prevenirea dezastrelor este o obligaţie morală la<br />
fel de importantă ca şi reducerea riscului de război”.<br />
Forumul de la Geneva a pus în evidenţă necesitatea continuării, sub egida Naţiunilor<br />
Unite, a eforturilor de reducere a impactului dezastrelor asupra societăţii în cadrul unui nou<br />
program internaţional numit International Strategy for Disaster Reduction – ISDR.<br />
Prin rezoluţia Adunării Generale A/54/219 s-a stabilit că ISDR va continua programul<br />
IDNDR prin intensificarea eforturilor multidisciplinare şi intersectoriale pentru cercetarea<br />
impactului hazardurilor naturale, tehnologice şi environmentale asupra societăţii moderne. De<br />
la alocarea preponderentă a resurselor şi a activităţilor pentru protecţia faţă de hazarduri se va<br />
trece, în viitor, la orientarea cu precădere a acestora spre managementul riscului prin<br />
integrarea strategiilor de prevenire a riscului în planurile de dezvoltare durabilă. Deci<br />
noul program are o sferă de preocupări extinse de la protecţia faţă de hazarduri la acţiuni de<br />
prevenire a riscurilor prin integrarea problematicii acestora activităţile politice şi economice.<br />
Acest concept nou este semnificativ pentru corelarea activităţilor referitoare la calitatea<br />
mediului cu cele legate de prevenirea riscului în spiritul Conferinţei de la Rio. În Declaraţia<br />
de intenţii a Forumului de la Geneva a fost subliniat rolul esenţial al voinţei politice pentru<br />
implementarea unei „culturi de prevenire” la toate nivelele societăţii.<br />
Principalele preocupări ale ISDR constau în: conştientizarea publicului privind<br />
riscurile pe care le implică hazardurile naturale, tehnologice şi environmentale pentru<br />
societatea modernă; obţinerea hotărârii autorităţilor publice de a reduce riscurile pentru<br />
populaţie, pentru spaţiul în care trăieşte pentru infrastructura socială şi economică şi pentru<br />
resursele mediului; angajarea participării publice la toate nivelele în scopul de a forma<br />
comunităţi rezistente la dezastre printr-o colaborare mai intensă şi prin crearea unor reţele de<br />
reducere a riscului la toate nivelele; reducerea pierderilor economice şi sociale generate de<br />
dezastre (UN Documents on ISDR, 2000).<br />
Strategia actuală elaborată de ONU în cadrul Programului Internaţional ISDR<br />
(International Strategy for Disaster Reduction) continuă Programul internaţional IDNDR prin<br />
concentrarea eforturilor guvernelor, agenţiilor internaţionale, societăţii civile şi sectorului<br />
privat asupra managementului riscurilor în relaţie cu problemele actuale ale mediului şi cu<br />
dezvoltarea durabilă.<br />
11
Scopul major al acestor activităţi constă în reducerea pierderilor de vieţi omeneşti, a<br />
pierderilor economice şi sociale prin reducerea vulnerabilităţii societăţii moderne în contextul<br />
dezvoltării durabile.<br />
Planul Hyogo de acţiune (2005–2015)<br />
Conferinţa Mondială asupra reducerii dezastrelor de la Kobe, Hyogo, din ianuarie<br />
2005 a marcat un moment important pentru accentuarea colaborării pe plan internaţional,<br />
conform unor principii strategice bine conturate în acest domeniu. S-a pornit de la premisa că<br />
dezastrele subminează dezvoltarea economică şi în acest fel împiedică dezvoltarea durabilă şi<br />
eradicarea sărăciei.<br />
Planul de acţiune adoptat pentru perioada 2005–2015 s-a conturat asupra dezvoltării<br />
rezilienţei naţiunilor şi comunităţilor faţă de dezastre şi pe realizarea unei strategii coerente<br />
pentru reducerea vulnerabilităţii. Au fost stabilite cinci obiective majore care cuprind:<br />
actualizarea Strategiei Yokohama; Corelarea cu Planul Johanesburg privind dezvoltarea<br />
durabilă diseminarea cât mai largă a practicilor dezvoltării durabile; implementarea politicilor<br />
de reducere a dezastrelor; informarea cât mai largă a publicului. Concomitent în această<br />
conferinţă s-a desfăşurat un Forum al publicului şi o sesiune de postere referitoare la<br />
dezvoltarea societăţii reziliente la dezastre.<br />
A doua Platformă Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor (2009)<br />
La cea de a doua Platformă Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor, care s-a<br />
desfăşurat la Geneva în iunie 2009, au participat reprezentanţii a 152 de ţări şi peste 140 de<br />
organizaţii non-guvernamentale.<br />
În sesiune s-a pus un accent deosebit pe reducerea riscurilor generate de schimbările<br />
climatice în contextul creşterii voinţei politice de sprijinire a reducerii riscurilor generate de<br />
fenomenele extreme. În acest sens s-a subliniat necesitatea intensificării eforturilor pentru<br />
reducerea sărăciei, pentru adoptarea unor măsuri de adaptare la schimbările climatice, şi de<br />
ameliorare a stării de sănătate a populaţiei.<br />
În sinteza realizată de Preşedintele sesiunii au fost puse în evidenţă progresele<br />
realizate după Planul Hyogo (2005) şi orientările actuale care ar fi util să se concentreze<br />
asupra unor aspecte care măresc riscul la dezastre cum sunt sărăcia în mediul rural, pericolele<br />
legate de creşterea oraşelor şi reducerea calităţii unor ecosisteme.<br />
În acest context, secretarul general al Naţiunilor Unite, Ban-Ki-moon a propus ca până<br />
în anul 2015 să se realizeze o reducere la jumătate a pierderilor de vieţi omeneşti.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Cornford, S.G. (2003), Conséquences socio-economique des phénomenes météorologiques en<br />
2002, Bull. OMV, vol. 52, 3.<br />
[2.] Bălteanu, D., Chendeş, V., Cheval, S. (2001), A geographical information system (GIS) for the<br />
study of natural disasters, în vol. ,,Societatea informaţională, Societatea cunoaşterii, Concepte,<br />
soluţii şi strategii pentru România”, Editura Expert, Bucureşti.<br />
[3.] Bălteanu, D., Şerban, Mihaela, (2003), Modificările globale ale mediului, Centrul de Învăţământ<br />
la Distanţă CREDIS Universitatea din Bucureşti.<br />
[4.] *** (2000), Stop Disasters, Bull. de la Décennie Internaţionale des Nation pour la Prevision des<br />
Catastrophes Naturelles, 1992–2000.<br />
[5.] *** (2002), Living with risk, ISDR, Geneva.<br />
[6.] *** (2002), A European Union strategy for sustainable development, European Communities,<br />
Brussels.<br />
12
RISCURI NATURALE ŞI ANTROPICE<br />
PENTRU PATRIMONIUL CONSTRUIT AL BUCUREŞTIULUI<br />
Prof. dr. ing. Dan Lungu<br />
Director general, Institutul Naţional al Monumentelor Istorice&<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti<br />
1. Patrimoniul construit al capitalei<br />
Patrimoniul de arhitectură, istoric şi cultural al Bucureştiului a fost, este şi va fi expus<br />
la trei surse majore de distrugere:<br />
(i) Cutremurele;<br />
(ii) Incendiile;<br />
(iii) Demolarea intenţionată.<br />
Patrimoniul construit al capitalei aparţine următoarelor clase din punctul de vedere al<br />
legislaţiei naţionale de protecţie:<br />
(i) Monumente istorice;<br />
(ii) Construcţii situate în „zone protejate”.<br />
Statistica monumentelor istorice cuprinse în Lista Monumentelor Istorice 2004,<br />
Monitorul Oficial al României, Anul 172 (XVI) – Nr. 646 bis., 16 iulie 2004, Volumele I, II,<br />
III indică distribuţia din Tabelul 1 a monumentelor istorice din Bucureşti şi respectiv din<br />
întreaga ţară.<br />
Tabelul 1. Monumentele istorice din Bucureşti şi din România<br />
Număr<br />
monumente<br />
I<br />
Arheologie<br />
II<br />
Arhitectură<br />
III<br />
For +<br />
public<br />
IV<br />
Memoriale<br />
Monumente<br />
grupa<br />
valorică A<br />
Bucureşti 2627 190 2089 112 236 247<br />
România 29425 9585 17708 678 1464 6640<br />
Distribuţia pe categorii şi vârstă a monumentelor istorice din Bucureşti grupa A<br />
(importanţă naţională) şi grupa B (importanţă locală) este cea din Tabelul 2.<br />
Tabelul 2. Monumente istorice de arhitectură în Bucureşti, exemple<br />
Grupa A<br />
Sec. Sec. Sec. 1700- 1776- 1831- 1921- 1946-<br />
XV XVI XVII 1776 1830 1920 1945 1960<br />
Clădiri de cult 14 8 29 3 10 10 4<br />
Hoteluri 1 1 1<br />
Imobile, case 4 4 9 5<br />
Palate 3 7 1 2 7 3<br />
Clădiri industriale 1 2<br />
Instituţii 6 19 11<br />
13
Grupa B<br />
Sec. Sec. Sec. 1770- 1776- 1831- 1921- 1946-<br />
XV XVI XVII 1776 1830 1920 1945 1960<br />
Clădiri de cult 1 18 16 3 8 4<br />
Hoteluri 1 2 11 6<br />
Imobile, case 2 7 16 941 705<br />
Palate 2 3 3 3<br />
Clădiri industriale 1 1 12 8<br />
Instituţii 4 56 40<br />
Între cele mai vechi monumente istorice din patrimoniul construit al Bucureştiului pot<br />
fi enumerate:<br />
– în secolul XVIII: Hanul Gabroveni, 1739 (Str. Lipscani nr. 86-88), Casa Melik (Str.<br />
Spătarului nr. 22), Reşedinţa patriarhală (Aleea Dealul Mitropoliei nr. 21) ş.a.;<br />
– în secolul XIX: Hanul lui Manuc, 1808 (Str. Franceză nr. 42), Palatul Ghica Tei,<br />
1822 (Str. Doamna Ghica nr. 5), Palatul Suţu, 1833 (Muzeul de Istorie al oraşului<br />
Bucureşti), Casa Capşa, 1848 (Calea Victoriei nr. 36), Casa Kreţulescu, 1863<br />
(Muzeul Literaturii Române, Bd. Dacia nr. 12), ş.a.<br />
Distribuţia bisericilor din Bucureşti cuprinse în Lista Monumentelor Istorice 2004<br />
împreună cu distribuţia tuturor bisericilor din capitală inventariate în Atlasul – Ghid privind<br />
istoria şi arhitectura lăcaşurilor de cult din Bucureşti (1999) sunt indicate în funcţie de<br />
perioada de construcţie în Fig. 1.<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
60<br />
5<br />
Distributia celor 87 de biserici din Bucuresti cuprinse in<br />
Lista Monumentelor Istorice 2004, cu<br />
perioada de constructie<br />
1<br />
6<br />
20<br />
24<br />
Date:<br />
Ministerul Culturii si Cultelor<br />
Institutul Naţional al Monumentelor Istorice<br />
Lista Monumentelor Istorice (2004)<br />
10 9<br />
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000<br />
Distributia celor 184 de biserici din Bucuresti descrise in<br />
Atlas-Ghid al lacasurilor de cult (1999), cu<br />
47<br />
50<br />
perioada de constructie<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Date:<br />
Atlas-Ghid, Istoria si<br />
arhitectura lacasurilor de cult<br />
din Bucuresti, Vol. I, II, III(1999)<br />
2<br />
4<br />
16<br />
20<br />
1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000<br />
16<br />
29<br />
12<br />
Fig. 1 – Distribuţia bisericilor din Bucureşti, monumente istorice,<br />
în funcţie de perioada de construcţie<br />
14
Similar, în Fig. 2 este indicată distribuţia în funcţie de perioada de construcţie a<br />
palatelor şi hotelurilor monumente istorice din Bucureşti.<br />
15<br />
15<br />
12<br />
Palate: 27<br />
10<br />
12<br />
12<br />
Hoteluri: 15<br />
9<br />
9<br />
8<br />
6<br />
4<br />
6<br />
4<br />
3<br />
1<br />
3<br />
1<br />
2<br />
0<br />
1750 1800 1850 1900 1950<br />
0<br />
1750 1800 1850 1900 1950<br />
Fig. 2 – Distribuţia palatelor şi hotelurilor din Bucureşti, monumente istorice,<br />
în funcţie de perioada de construcţie<br />
Analiza tipului şi vârstei monumentelor istorice din Bucureşti este de natură a atrage<br />
atenţia asupra responsabilităţii majore de a păstra intact un patrimoniu construit care a fost<br />
realizat înainte de 1800 numai în relativ puţine cazuri.<br />
2. Incendiile în Bucureşti<br />
Una dintre explicaţiile numărului redus de clădiri vechi în Bucureşti provine din<br />
numărul mare şi locaţia în oraş a incendiilor din Bucureşti în secolele XVII – XIX; în cele ce<br />
urmează se consemnează asemenea locaţii şi efecte ale incendiilor după Istoria Bucureştilor,<br />
Ionescu Gion, 1889 şi Bucureştii de altădată, G. Potra, 1981:<br />
1691 Foc şi moarte de oameni (Gh. Şincai, Cronica Românilor, Iaşi, 1854,<br />
Vol. 3, p. 163);<br />
1704 Foc la Hanul Şerban Vodă (pe locul actualei Bănci Naţionale);<br />
1716 Foc în Centrul târgului;<br />
1739 Au ars case mari 16, mijlocii 49, mici 77, prăvălii 9, chilii 5; mănăstirea Sf.<br />
Sava, biserica Colţea şi alte trei biserici (E. Legrand, Ephemerides Daces, Paris,<br />
1881, p. 185);<br />
1767 Foc la Mănăstirea Cotroceni şi casele domneşti;<br />
1804 Foc în tot târgul, activat de vânt.<br />
Au ars 500 – 600 case mari şi mici şi prăvălii (poate chiar peste 2000 după<br />
Dionisie Eclisiarhul, Chronograph);<br />
1812 Foc la Casele domneşti din Dealul Spirii (Arhivele statului), şi la biserica Mihai<br />
Vodă;<br />
1822 Foc la Cavafii vechi;<br />
1824 Foc pe Calea Şerban Vodă şi în împrejurimi.<br />
Au ars 419 case.<br />
1845 Foc în Centrul comercial al Bucureştiului, la spitalul Colţea, biserica Bărăţia şi<br />
biserica Sf. Anton.<br />
15
Fig. 3 – Vestitorul Românesc, 5 aprilie1847<br />
1847, 23 martie, Incendiul de Paşte, la amiază. Focul se porneşte lângă biserica Sf.<br />
Dumitru şi Palatul Poştelor şi cuprinde rapid Lipscani, Şelari, str. Franceză,<br />
Curtea Veche, Colţea, Sf. Gheorghe, Sf. Vineri, Vergului ş.a.<br />
Marele logofăt Ioan Manu, Şeful Poliţiei Capitalei, prezintă date privind clădirile ce au<br />
ars la focul din 23 martie 1847 în Vestitorul Românesc din 5 aprilie 1847, p. 100, Fig. 2, date<br />
ce pot fi sintetizate ca în Tabelul 3.<br />
16
Tabelul 3 – Consecinţele incendiului din 23 martie 1847 în Bucureşti<br />
Case<br />
Prăvălii cu Prăvalii<br />
etaj fără etaj<br />
Hanuri Biserici Zona<br />
130 354 713 16 7<br />
„Vopseaua” de<br />
Roşu<br />
31 359 75 5<br />
„Vopseaua”<br />
Neagră<br />
130 385 1072 91 12 Total<br />
S-au primit 6.733.000 lei pentru refacerea oraşului după incendiu, din care domnitorul<br />
Gh. Bibescu 230.000 lei, sultanul Turciei 161.000 lei, domnitorul Moldovei 35.775 lei, fostul<br />
domnitor al Serbiei M. Obrenovici 31.500 lei, consulul Austriei 6.500 lei, consulul Rusiei<br />
3980 lei, consulul Franţei 1000 lei ş.a.<br />
Şi astăzi focul este unul din principalii duşmani ai patrimoniului construit, în general<br />
şi al monumentelor istorice, în special.<br />
Raportul nr. 72334/9 iunie 2006 al Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
din Ministerul Administraţiei şi Internelor, destinat Comisiei Prezidenţiale pentru<br />
Patrimoniul construit, siturile istorice şi naturale din România, indică că între 1995 şi 2008 s-<br />
au produs peste 550 incendii la construcţii de cult, aproximativ 30% dintre acestea afectând<br />
lăcaşuri de cult de diferite confesiuni. Incendiile s-au datorat unor cauze de natură tehnică în<br />
proporţie de cca 50% şi unor deficienţe de natură organizatorică în proporţie de peste 30%.<br />
Exemple de incendii contemporane cu efecte majore asupra patrimoniului cultural al<br />
României sunt cele ce au afectat Muzeul Naţional al Satului „Dimitrie Gusti” din Bucureşti,<br />
Teatrul Naţional „Ion Luca Caragiale” din Bucureşti, sau mai recent, Catedrala din Bistriţa<br />
(iunie 2008), Fig. 3 şi Moara lui Asan, Lizeanu/Obor, Bucureşti – v. Fig 13.<br />
17<br />
Fig. 4 – Incendiul de la Catedrala din<br />
Bistriţa, mai 2008
3. Efectele cutremurelor din Vrancea în Bucureşti<br />
Cea mai importantă sursă de hazard natural pentru construcţiile Bucureştiului o<br />
reprezintă marile cutremure moldave, din zona Vrancea situată la curbura Carpaţilor.<br />
Câteva dintre efectele celor mai puternice patru cutremure vrâncene din ultimii 200<br />
ani sunt notate mai jos.<br />
– 1802, magnitudine Gutenberg-Richter M G-R = 7.7, intensitatea epicentrală peste 9.<br />
Cutremurul, foarte adânc, este apreciat ca cel mai puternic cutremur istoric din sursa Vrancea,<br />
care a dărâmat o parte din turnul Colţei în Bucureşti şi s-a simţit până la Moscova, Istanbul şi<br />
în insulele greceşti. Unele dintre efectele sale majore sunt descrise în Pomelnicul Mănăstirii<br />
Văleni, Fig. 5, după cum urmează:<br />
„În 1802, 14 octombrie la 7 ceasuri şi jumătate ziua fost-au mare şi năpraznic<br />
cutremur care a prăbuşit multe sfinte Mănăstiri, prăbuşindu-se şi sfânta Mănăstire<br />
Cotroceni… Căzut-au şi Sfânta Mănăstire Vălenii de Munte… Şi atunci îndemnându-se<br />
de râvna dumnezeiască au zidit mai întâi sfânta Mănăstire Cotroceni adică biserica,<br />
clopotniţa şi casele cele mari. Asemenea au zidit şi pe Sfânta Mănăstire Vălenii de<br />
Munte…”<br />
Fig. 5 – Pomelnicul Mănăstirii Văleni<br />
– 1838 şi 1829, două cutremure cu intensitate epicentrală peste 8 – Cutremurele au<br />
produs victime, au înspăimântat oamenii, le-au dărâmat casele şi le-au crăpat zidurile şi au<br />
fost consemnate în numeroase documente româneşti şi străine ale vremii cu distrugerile<br />
provocate în Bucureşti şi nu numai. Informaţii recente publicate de noi consideră cutremurul<br />
din 1838 mai puternic decât cel din 1829. Astfel cutremurele din 1802, 1824 şi 1836 sunt<br />
descrise după cum urmează în „Voyage dans la Russie Méridionale et la Crimée par la<br />
Hongrie, la Valachie et la Moldavie” par M. A. De Démidoff; Illustré par Raffet; E. Bourdin,<br />
éditeur Paris. 1841 & 1854, page 144, Fig. 6:<br />
« On conserve encore le souvenir du tremblement de terre de 1802, qui renversa la<br />
tour du monastère de Koltza; de celui de 1829, qui ébranla fortement la plupart des édifices<br />
de Bukharest. Depuis que ces lignes sont écrites, une secousse plus violente que toutes celles<br />
dont le souvenir attriste encore le pays, a pensé engloutir Bukharest.<br />
18
Tout à coup, le 11–23 janvier 1838, c'était le soir, la ville s'ébranle; les plus solides<br />
monuments chancellent; plusieurs maisons s'écroulent; toutes son endommagées, et, dans tout<br />
ces ravages, plusieurs hommes perdent la vie. »<br />
Fig. 6 – Voyage dans la Russie Méridionale et la Crimée par la Hongrie, la Valachie et la Moldavie<br />
par M. A. de Démidoff; Illustré par Raffet; E. Bourdin, éditeur Paris. 1841 & 1854<br />
– 1940, magnitudine M G-R = 7.4, adâncime cca. 140 km. Cutremurul a provocat peste<br />
350 victime în România şi prăbuşirea (cu peste 130 victime) a blocului Carlton în capitală<br />
(cea mai înaltă clădire din ţară din beton armat, cu 11 etaje şi înălţimea de peste 47 m, Fig. 7).<br />
Fig. 7 – Blocul Carlton, înainte de cutremurul din noiembrie 1940<br />
Academicianul Aurel A. Beleş a publicat în numerele 10 şi 11 din 1941 ale publicaţiei<br />
„Buletinul Societăţii Politehnice”, precum şi într-o broşură separată, lucrarea intitulată<br />
„Cutremurul şi construcţiile”, lucrare care pune pentru prima dată diagnosticul vulnerabilităţii<br />
seismice extreme a tuturor clădirilor înalte din beton armat construite între cele două războaie<br />
mondiale în centrul Bucureştiului.<br />
– 1977, magnitudinea M G-R =7.2, adâncimea 109 km, distanţa epicentrală faţă de<br />
Bucureşti cca. 105 km, cea mai mică distanţă evaluată instrumental pentru un cutremur<br />
vrâncean puternic. Cutremurul a cauzat 1.578 victime, din care 1.424 în Bucureşti, 11.221<br />
19
ăniţi, din care 7.598 în Bucureşti, pagube la construcţii, în general, peste 70% din totalul de<br />
2,05 miliarde $ în 1977 (valoare ce poate fi actualizată la 6–7 miliarde $, astăzi), 32 clădiri<br />
integral prăbuşite în Bucureşti, din care 29 au fost clădiri înalte din beton armat (sau beton<br />
armat şi zidărie de cărămidă) construite înainte de cel de Al Doilea Război Mondial, ş.a., Fig.<br />
8m Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12. În secolul XX, cu excepţia cutremurului din sudul Italiei<br />
(la începutul secolului XX), cutremurul din România din 1977 a fost evenimentul seismic din<br />
Europa cu cel mai mare număr de victime. Ca urmare, Bucureştiul a fost calificat de Banca<br />
Mondială ca fiind capitala din Europa cu cel mai ridicat risc seismic.<br />
Fig. 8 – 4 martie 1977, Blocul Dunărea<br />
Fig. 9 – 4 Martie 1977, Blocul Casata<br />
Clădiri monumentale din capitală precum: Palatul Telefoanelor, Palatul de Justiţie,<br />
Facultatea de Medicină, Primăria, Palatul CFR, Muzeul de Istorie a României, numeroase<br />
biserici, spitale, şcoli şi clădiri de locuinţe au fost grav avariate.<br />
Fig. 10 – 4 martie 1977, Facultatea de Medicină, Bucureşti<br />
20
Practic întregul fond construit vechi al Bucureştiului, clădiri istorice şi clădiri înalte din<br />
beton armat interbelice şi postbelice, numeroase palate ce au ilustrat numele de „micul Paris”<br />
Fig. 11 – 4 Martie 1977, Biserica Sfântu-Elefterie din Bucureşti<br />
dat Bucureştiului „de altădată” au avut de suferit şi se află astăzi pe lista de priorităţi de<br />
consolidare, însemnate cu „bulina roşie” care ne reaminteşte că „nu suntem nemuritori”, cum<br />
recent remarca maestrul Radu Beligan într-un interviu la împlinirea vârstei de 90 de ani!<br />
(a)<br />
(b)<br />
Fig. 12 – Bucureşti, Facultatea de Chimie după 4 Martie 1977 (a)<br />
şi după bombardamentul din 1944 (b)<br />
21
Explicaţia pentru numărul foarte mare de clădiri înalte prăbuşite în centrul<br />
Bucureştiului în 1977 rezultă din:<br />
(i) planul Director de Sistematizare a Capitalei din 1935, care a fixat perimetrul<br />
pentru clădirile înalte în centrul oraşului ca în Fig. 8, şi<br />
(ii) vulnerabilitatea mare a clădirilor înalte din beton armat construite înainte de<br />
război, în absenţa cunoştinţelor de protecţie seismică la vremea când ele au fost<br />
ridicate.<br />
I<br />
I<br />
II<br />
II<br />
Zona si tipul cladirilor<br />
Zona si tipul cladirilor<br />
Spatii verzi<br />
Spatii verzi<br />
Rurala<br />
Rurala<br />
Residentiala, cladiri P+1E<br />
Residentiala, cladiri P+1E<br />
III<br />
III<br />
Protejata, cladiri P+3E<br />
Protejata, cladiri P+3E<br />
IV Mixta, cladiri P+5E (pline)<br />
IV Mixta, cladiri P+5E (pline)<br />
V Comerciala, cladiri P+6E (pline)<br />
V Comerciala, cladiri P+6E (pline)<br />
VI<br />
VI<br />
Industriala<br />
Industriala<br />
Suburbii<br />
Suburbii<br />
Bucureşti – zona centrală<br />
Fig. 13 – Planul director de sistematizare a Bucureştiului din 1935, zonele roşie şi portocalie<br />
recomandate pentru clădiri înalte au furnizat majoritatea colapsurilor în 1977<br />
22
$<br />
29<br />
32<br />
33<br />
$<br />
$<br />
31<br />
$<br />
25<br />
$<br />
9<br />
$<br />
$<br />
$<br />
8<br />
$<br />
$ $<br />
$<br />
1<br />
12<br />
23 13<br />
15<br />
14<br />
2<br />
$ 3<br />
4$<br />
$<br />
5<br />
16<br />
$<br />
17<br />
$<br />
20 21 22<br />
10<br />
$<br />
$ $ $<br />
$ 6 7<br />
$<br />
11 26<br />
$$<br />
$<br />
18<br />
$<br />
19<br />
$<br />
$<br />
24<br />
$<br />
28<br />
27<br />
$<br />
$ Collapsed building<br />
Land use<br />
Street<br />
Urban built zone<br />
Rural built zone<br />
Lake, river, canal<br />
Park<br />
Forest<br />
Garden<br />
Cemetery<br />
Economic zone<br />
Agricultural zone<br />
N<br />
W<br />
E<br />
1 0 1 2 Kilometers<br />
Fig. 14 – Locaţia clădirilor prăbuşite la 4 martie 1977, în centrul Bucureştiului<br />
În ultimii ani România a continuat programele naţionale şi internaţionale de reducere a<br />
riscului seismic prin consolidarea şi reabilitarea clădirilor din clasa 1 de risc, implementarea<br />
unei noi generaţii de coduri de proiectare, extinderea instrumentării seismice a construcţiilor<br />
şi teritoriului, dezvoltarea cercetării ştiinţifice şi crearea de parteneriate între instituţiile de<br />
specialitate cu atribuţii specifice în domeniul protecţiei seismice a construcţiilor şi<br />
monumentelor istorice.<br />
Programul MLPAT/MTCT/Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei dezvoltat<br />
în baza Ordonanţei nr. 20/1994 pentru clădiri de locuit multietajate încadrate în clasa I<br />
de risc seismic şi care prezintă pericol public, a finalizat lucrările de consolidare pentru<br />
12 clădiri în Bucureşti şi trei în ţară, iar conform Programului de acţiuni al MDRL,<br />
aprobat prin HG nr. 491/2009: (i) se află în curs de consolidare trei clădiri în Bucureşti<br />
şi trei în ţară, (ii) au documentaţiile de execuţie pregătite în vederea contractării, 14<br />
clădiri în Bucureşti şi cinci în ţară, (iii) au proiecte de consolidare în curs de elaborare<br />
14 clădiri in Bucureşti şi două în ţară, şi (IV) urmează să se contracteze proiectarea<br />
lucrărilor de consolidare la alte şapte clădiri în Bucureşti.<br />
De asemenea, sunt 40 construcţii în ţară şi opt în Bucureşti nominalizate ca prezentând<br />
pericol public în Programul MDRL pe anul 2009 pentru expertizarea tehnică şi proiectarea<br />
unor lucrări de intervenţie în prima urgenţă, din fonduri proprii MDRL.<br />
Proiectul Băncii Mondiale (componenta B) pentru reducerea riscului seismic (2005–<br />
2009, cu extindere până în 2011) în valoare de 73.7 mil. USD (16.8 mil. USD contribuţia<br />
Guvernului României, 56.9 mil. USD împrumut de la BIRD) implementat de MTCT/MDRL şi<br />
cofinanţat cu cca. 108 mil. USD de către beneficiarii lucrărilor de reabilitare şi consolidare<br />
seismică are în prezent: (i) finalizate lucrările la opt clădiri publice de importanţă majoră, (ii)<br />
în curs de execuţie lucrări la 17 obiective, (iii) în curs de licitare a execuţiei şase obiective<br />
(IV) în pregătire documentaţiile de licitaţie pentru 12 obiective.<br />
23<br />
S<br />
ArcView GIS 3.2 - ESRI California
Proiectul pentru reducerea riscului seismic pentru construcţii şi structuri din România<br />
(2002-2008) al Agenţiei de Cooperare Internaţionala a Japoniei, JICA, realizat in cooperare<br />
cu MTCT/MDRL prin CNRRS, Centrul Naţional pentru Reducerea Riscului Seismic în<br />
parteneriat cu UTCB şi INCERC, în valoare de peste 7 mil. USD (donaţie a Guvernului<br />
Japoniei către Guvernul României) s-a finalizat prin (i) donarea şi instalarea unor<br />
echipamente japoneze avansate pentru încercări dinamice pentru structuri şi pentru teren şi a<br />
unei reţele seismice de excepţie în Bucureşti cu senzori pe construcţii înalte, în câmp liber şi<br />
în foraje de adâncime (până la –150 m) in valoare de cca 3 mil. USD, (ii) acordarea a 26 de<br />
burse de studiu şi cercetare în Japonia pentru ingineri români, (iii) proiecte de consolidare cu<br />
soluţii inovative pentru clădiri înalte din Bucureşti, s.a.<br />
4. Demolarea clădirilor din Bucureşti situate în zone zise „protejate”<br />
Din păcate pentru identitatea culturală, istorică, de arhitectură şi urbanistică a<br />
Bucureştiului, se demonstrează în prezent, cu succes!, că cel mai important contributor la<br />
pierderea construcţiilor frumoase din zonele protejate ale Bucureştiului este acţiunea<br />
conştientă a unor ambiţii de arhitectură şi, mai presus, de acestea, a intereselor speculative<br />
imobiliare ale momentului.<br />
Legislaţia în vigoare care prevede protecţia monumentelor istorice sub autoritatea<br />
Ministerului Culturii, Cultelor şi Patrimoniului Naţional şi protecţia clădirilor din „zone<br />
protejate” sub autoritatea Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei/Ministerul<br />
Infrastructurii şi Transporturilor şi a planurilor urbanistice administrate de administraţia<br />
locală conduce în final la o protecţie ce tinde spre zero pentru clădirile din zonele numai<br />
formal şi global denumite „protejate”.<br />
Tabloul de astăzi al Bucureştiului cu (i) demolări rapide, peste noapte, ale clădirilor<br />
istorice nedegradate seismic, situate în centrul capitalei şi în zonele rezidenţiale elegante şi<br />
nepoluate al oraşului şi cu (ii) zgârie-nori care răsar în mod aleator şi dezordonat, deşi<br />
aprobaţi de direcţiile de specialitate ale autorităţilor locale şi centrale, pe întreaga suprafaţă a<br />
Capitalei, inclusiv în zona de protecţie a monumentelor istorice, amestecându-se cu clădiri de<br />
joasă înălţime şi creând probleme de circulaţie şi parcare irezolvabile (atât în prezent, cât şi în<br />
viitor), este alarmant şi prefigurează o distrugere a Bucureştiului care o va depăşi pe cea din<br />
perioada comunistă.<br />
Democraţia este un sistem evident şi indiscutabil mai eficient decât dictatura şi este pe<br />
cale de a-şi demonstra superioritatea şi în politica de demolare a construcţiilor din zonele<br />
capitalei declarate „protejate”, cuprinzând, în fapt, construcţii neprotejate de furia imobiliară.<br />
În prezent Lista clădirilor expertizate tehnic şi încadrate în Clasa 1 de risc seismic de<br />
la Ministerul Dezvoltării Regionale şi Locuinţei cuprinde 392 poziţii/adrese ce pot fi grupate<br />
(în % din totalul clădirilor expertizate) după cum urmează:<br />
(i) Clădiri înalte ≥ P + 9E sub 3%<br />
≥ P + 7E 16%<br />
(ii) Clădiri joase ≤ P + 4E 57%<br />
≤ P + 1 E 17%<br />
Dintre cele 392 poziţii numai şase sunt din Clasa de importanţă 2, iar restul în Clasele<br />
de importanţă 3 (311 clădiri) şi 4 (75 clădiri), reprezentând construcţii comune.<br />
Cele şase clădiri din Clasa 2 de importanţă sunt situate în centrul Capitalei pe străzile<br />
Franceză (No 9), J.L. Calderon (No 2), J. Michelet (No 2 – 6), Calea Victoriei (No 33 – 35) şi<br />
Bd. Magheru (No 12 – 14 şi No 20).<br />
24
Clădirile înalte (≥ P +9E) interbelice sunt situate tot în centrul capitalei pe Calea<br />
Victoriei (No 33–35, No 95 şi No 101 A şi B), Bulevardul N. Bălcescu (No 32 – 34),<br />
Bulevardul Gh. Magheru (No 12 – 14), str. I. Brezoianu (No 44) şi str. A. Beldiman (No 1),<br />
iar cele construite după 1945 sunt pe Şoseaua Ştefan cel Mare (No 33 şi No 32), str. Gării de<br />
Nord (No 6–8) şi Piaţa Romană (No 9).<br />
Examinarea datelor prezentate pentru cădirile expertizate tehnic în Clasa 1 de risc<br />
seismic din Bucureşti – clădiri cu „Bulină roşie” (Fig 15) – permite şi următoarele două<br />
concluzii:<br />
Fig. 15 – „Bulina roşie”<br />
(i) Scopul iniţial ale programului de expertizare seismică a clădirilor din Bucureşti<br />
avariate de cutremurele vrâncene din 1940, 1977 şi 1990 a fost realizarea unei Liste de<br />
priorităţi de consolidare şi de punere în siguranţă a locatarilor din construcţiile cu probleme<br />
grave la structura de rezistenţă a imobilelor.<br />
(ii) În ultimii ani lista s-a completat cu un număr foarte mare de construcţii joase,<br />
având câteva nivele, în general cu structura din zidărie portantă sau mixtă (zidărie şi beton) şi<br />
cu planşee uneori din lemn sau cu profile metalice şi bolţi de cărămidă.<br />
Aceste construcţii pot fi eventual încadrate în aceeaşi clasă de vulnerabilitate seismică<br />
cu cele înalte – de tipul celor prăbuşite în 1977 – dar nu pot fi riguros considerate ca<br />
aparţinând aceleiaşi clase de risc seismic şi pentru simplu fapt că pe baza experienţei seismice<br />
din 1977 ele generează, în cazul unui cutremur major, similar cu cel din 1977, consecinţe<br />
umane, economice şi structurale complet diferite de cele ce au fost provocate de prăbuşirea<br />
construcţiilor multietajate înalte din beton armat, la 4 martie 1977.<br />
(iii) Întrucât peste 50% din Lista de construcţii din Bucureşti încadrate în Clasa 1 de<br />
risc seismic sunt construcţii joase, sub P + 4E (17 % fiind construcţii P şi P + 1E) şi întrucât<br />
nicio construcţie nu aparţine clasei de importanţă 1 şi numai şase construcţii din cele 392 din<br />
Listă aparţin Clasei de importanţă 2, se poate simplu observa că sensul listei de priorităţi de<br />
consolidare seismică a fost deviat spre alte scopuri, neexplicit declarate. Practic, în prezent<br />
„bulina roşie” devine o „invitaţie” pentru desfiinţarea a numeroase clădiri introduse din Clasa<br />
1 de risc seismic ce sunt situate în zonele din centrul capitalei sau în zonele rezidenţiale din<br />
nordul oraşului, ş.a. (unde 1 m 2 de teren costă între 3.000 şi peste 6.000 Euro/m 2 !).<br />
25
Aceste clădiri au structura de rezistenţă fragilă, din zidărie de cărămidă, uşor de<br />
demolat (practic într-o noapte), şi au devenit astfel extrem de „atractive” pentru speculaţiile<br />
imobiliare menite să creeze terenul liber pentru viitoarele investiţii în clădiri înalte având trei<br />
până la opt niveluri peste nivelul general al zonei/cartierului în care se vor implanta.<br />
Raportul din septembrie 2008 privind Patrimoniul Construit şi Naţional al României<br />
în Pericol, Măsuri prioritare de protecţie şi o ilustrare a stării de fapt, întocmit de Comisia<br />
Prezidenţială pentru Patrimoniul Construit, Siturile Istorice şi Naturale propune explicit şi<br />
foarte clar ca măsură urgentă: includerea temporară a zonelor construite protejate – în calitate<br />
de ansambluri sau situri, dar şi fiecare clădire din ansamblu, în categoria juridică de<br />
„monument istoric”, intrând, prin urmare, în aria de incidenţa a legislaţiei în vigoare privind<br />
monumentele istorice.<br />
O asemenea măsură reprezintă în prezent singura posibilitate eficace de a bloca<br />
„epidemia” de demolări în zonele centrale ale Bucureştiului devenite zone ţintă pentru acei<br />
dezvoltatori imobiliari care consideră că Istoria Românilor şi Istoria Arhitecturii trebuie<br />
studiate numai la timpul trecut!<br />
În măsura în care legislaţia de azi privind construcţiile noi înalte din Paris poate şi ar<br />
trebui să constituie un model pentru „zonele protejate” din Bucureşti trebuie arătat că în 8<br />
iulie 2008, Conseil de Paris a validat construcţia turnurilor înalte (până la 150–200 m) numai<br />
la periferia capitalei Franţei şi a limitat la 50 m înălţimea construcţiilor în zonele centrale ale<br />
Parisului (anterior fusese limitată la 37 m).<br />
Nu în ultimul rând trebuie subliniat că drept răspuns la intervenţiile vizibile de<br />
desfiinţare a unor clădiri istorice semnificative pentru Bucureşti, INMI a iniţiat numeroase<br />
acţiuni de clasare de urgenţă a unor asemenea clădiri, de exemplu: Str. Visarion Nr. 8 (colţ cu<br />
B-dul. L. Catargiu); Piaţa Romană Nr. 7 (corp A, corpul B deja demolat); Str. Arh. I. Mincu Nr.<br />
19, colţ cu Şos. Kiseleff („Colecţia Avachian”); Str. Vasile Lascăr Nr. 59 (în prezent în<br />
demolare); Str. D. Racoviţă Nr. 12 (Institutul de Geografie al Academiei); Dionisie Lupu Nr.<br />
70-72; Str. Jules Michelet Nr. 8 şi altele.<br />
Din păcate, prea puţine dosare au putut fi finalizate ca urmare şi a procedurilor şi a<br />
„actorilor” implicaţi în acest proces, de exemplu (case salvate): Calea Dorobanţilor Nr. 16<br />
(arh. Petre Antonescu); Str. M. Eminescu Nr. 27 şi Nr. 29.; Casa Nemiţescu (Str. Şcoalei)<br />
Clădiri splendide ale Bucureştiului de altădată au fost pierdute pentru totdeauna, fie cu<br />
avizul autorităţilor locale, (de exemplu imobilul din str. G. Clemenceau Nr. 8 – 10, Fig. 16 ), fie<br />
cu îngăduinţa Comisiei Naţionale a Monumentelor Istorice (imobilul din str. Visarion nr. 8, colţ<br />
cu Bulevardul L. Catargiu, Fig 17.<br />
În ultimii ani nu se cunoaşte decât o singură cerere de clasare de urgenţă a unui imobil<br />
privat din Bucureşti însoţită şi de propunerea de asociere la clasarea acelei clădirii a întregului<br />
agregat urban din care face parte şi care a cuprins câteva clădiri importante din punct de<br />
vedere arhitectural în zona M. Eminescu/Calea Dorobanţilor. Mulţumim şi pe această cale<br />
profesorului medic Ş. Ţovaru pentru acest demers.<br />
Capitala are nevoie urgentă alături de sprijinul populaţiei, de o nouă strategie politică a<br />
administraţiilor centrală şi locale pentru a conserva, repara şi dezvolta oraşul în beneficiul<br />
locuitorilor săi şi pentru confirmarea valorii şi identităţii sale culturale şi istorice de oraş<br />
european.<br />
26
Fig. 16 – Str. G. Clemenceau nr. 8–10<br />
Fig. 17 – Str. Visarion nr. 8<br />
5. PUZ-urile pentru 12 zone protejate din Bucureşti<br />
Recent, prin H.C.G.M.B. nr. 34/19.02.2009 a fost aprobat P.U.Z. „Definirea regimului<br />
tehnic al construcţiilor supuse autorizării în zonele construite protejate şi construcţiilor situate<br />
în zonele de protecţie ale monumentelor istorice în scopul protejării patrimoniului arhitectural<br />
şi urbanistic al municipiului Bucureşti”.<br />
27
Hotărârea a fost avizată în prealabil de organismele centrale competente:<br />
– M.C.C.P.N.-D.C.C.N.M.B. – aviz nr. 1311/Z/15.12.2006 şi aviz nr.<br />
822/Z/05.07.2007;<br />
– M.D.L.P.L. – aviz nr. 165/2007.<br />
Perioada de valabilitate a acestui document este de 10 ani.<br />
Conform Hotărârii s-a instituit pentru un număr în 12 zone construite protejate din<br />
Bucureşti din totalul de 98 zone construite protejate reglementate prin P.U.Z. aprobat prin<br />
H.C.G.M.B. nr. 279/2000, un set de reglementari de urbanism vizând stabilirea intervenţiilor<br />
posibile la clădirile cuprinse in perimetrul acestor zone, prin gruparea acestora în următoarele<br />
patru clase:<br />
– construcţii protejate ca monument istoric (clasate în LMI 2004, grupa A sau B, după<br />
caz (marcate cu roşu);<br />
– construcţii cu grad mare de protecţie – conservare obligatorie (marcate cu roşu);<br />
– construcţii cu grad mediu de protecţie – intervenţie posibila (marcate cu galben);<br />
– clădiri fără grad de protecţie – desfiinţare posibilă (marcate cu gri);<br />
– clădiri inaccesibile (marcate cu maro).<br />
Documentaţia solicitând desfiinţarea unei construcţii aflate într-o zonă construită protejată<br />
din Bucureşti se depune la D.C.C.P.C.N. a Municipiului Bucureşti de către proprietarul clădirii,<br />
iar avizul respectiv se elaborează la Direcţie, în baza Certificatului de urbanism emis de Primăria<br />
de sector, actele de proprietate, releveul construcţiilor propuse pentru desfiinţare, expertiza<br />
tehnica, după caz, studii/referate privind evaluarea istorica si de arhitectura a clădirii.<br />
Decizia privind desfiinţarea construcţiilor se adopta:<br />
a) fie la nivelul de expertiza al specialiştilor atestaţi, funcţionari publici ai<br />
D.C.C.P.C.N. M.B., în cazul în care concluziile studiilor/rapoartelor depuse sunt admise, fără<br />
obiecţii;<br />
b) fie la nivelul de expertiza si consultare a Comisiei Zonale a Monumentelor Istorice,<br />
în cazul în care specialişti atestaţi ai D.C.C.P.C.N. M.B. considera necesar acest demers.<br />
Întrucât numărul construcţiilor fără grad de protecţie este neaşteptat de mare – cca. 1/3<br />
din totalul clădirilor cuprinse în perimetrul celor 12 „zone protejate” – prin H.C.G.M.B.<br />
34/2009 nu s-a realizat o acţiune efectivă de protecţie, ci – contrar aşteptărilor – hotărârea<br />
încurajează desfiinţarea a cca 1/3 din fondul construit al celor 12 zone protejate din Bucureşti.<br />
Ca un studiu de caz al consecinţelor noii legislaţii asupra patrimoniului construit din<br />
zonele denumite protejate am ales: Zona protejată 73: Parcelarea Domenii – o zonă extrem de<br />
ordonată, modernă (interbelică), curată din p.d.v. urban, neavariată seismic şi situată<br />
privilegiat în vecinătatea Arcului de Triumf, Fig. 18.<br />
Fig. 18 – Zona protejată 73:<br />
Parcelarea Domenii<br />
28
Zona protejată 73: Parcelarea Domenii<br />
Clădiri cu diferite grade de protecţie (toate clădirile)<br />
total rosu galben gri maro<br />
729 65 185 324 155<br />
8,92% 25,38% 44,44% 21,26%<br />
21,26%<br />
Clădiri cu grad mare de protecţie<br />
44,44%<br />
Clădiri cu grad mediu de protecţie<br />
Clădiri fără grad de protecţie<br />
Construcţii inaccesibile<br />
8,92%<br />
25,38%<br />
Clădiri cu grad mare de protecţie<br />
Clădiri cu grad mediu de protecţie<br />
Clădiri fără grad de protecţie<br />
Construcţii inaccesibile<br />
rosu galben gri maro total clădiri<br />
Bd Marasti 3 9 7 4 23<br />
Strada Sandu Aldea 27 27 69 14 137<br />
Strada Zorileanu Mircea 8 41 64 37 150<br />
Strada Marasescu Ion 0 0 19 0 19<br />
Strada Petre Cretu 9 24 43 26 102<br />
Strada Alexandru Constantinescu 14 30 29 37 110<br />
Strada Stalpeanu Ghe. 0 6 31 1 38<br />
Strada Drossu Nicolae 4 14 13 13 44<br />
Strada Sanatescu Stefan 0 34 49 23 106<br />
Fig. 19 – Clase de protecţie a clădirilor din Zona protejată 73: parcelarea Domenii<br />
O examinare a zonei protejate Domenii indică un total de 729 corpuri de clădiri din<br />
care un număr de 574 sunt clădiri principale, la stradă şi :<br />
8,9% – Clădiri cu grad ridicat de protecţie şi conservare obligatorie (din care 2,33%<br />
sunt monumente istorice, clasa B);<br />
24,1% – Clădiri cu grad mediu de protecţie şi intervenţii posibile;<br />
41,2% – Clădiri fără grad de protecţie – practic demolabile;<br />
23,8% – Clădiri inaccesibile<br />
100 % 729 clădiri<br />
Clădirea de la Nr. 63 (pe strada Alexandru Constantinescu) a fost listată Monument istoric<br />
în LMI 2004, declasată apoi în toamna aceluiaşi an, 2004, şi demolată în iulie 2009, Fig. 20.<br />
Extras din Monitorul Oficial al României nr.646/bis, Vol. I, pag. 501<br />
Fig. 20 – „Clădirea” de la Nr. 63 pe<br />
strada Alexandru Constantinescu<br />
(fost monument istoric)<br />
29
Nr. crt. Cod LMI 2004 Denumire Adresă Datare<br />
760 B-II-m-B-18481 Vila Sava Goiu Str. Constantinescu Al, nr. 63 prima jum. sec. XX<br />
Clădirea aflată pe strada Aviator Sănătescu nr. 37, are certificat de urbanism de<br />
desfiinţare emis de Primăria Sector 1 în iunie 2009 (informaţie de la DCCPCN), iar avizul de<br />
demolare a DCCPCN a fost eliberat în 25 august 2009.<br />
Lucrările de desfiinţare sunt în curs, Fig. 21, deşi 28 de familii de pe stradă au cerut<br />
Primăriei Sectorului 1 stoparea acestei acţiuni, încă în urmă cu peste 1 an!, Fig. 22.<br />
Fig. 21 – Clădirea de pe Str. Aviator Sănătescu, nr. 37 (oct. 2009)<br />
Fig. 22 – Cererea proprietarilor din imobile din str. Av. Sănătescu<br />
30
În ultimii 2 ani, în aceeaşi parcelare „Domenii”, pe str. A. Constantinescu s-au<br />
demolat sau sunt în curs de demolare 12 clădiri de înălţime redusă P + 1, din zidărie portantă<br />
pentru a face loc altora, având un procent practic dublu de ocupare a terenului şi având un<br />
număr de 2–3 ori mai mare de nivele decât cel al clădirilor din cartier.<br />
Imobilul din Piaţa Romană Nr. 7, situat în centrul capitalei, în vecinătatea clădirii<br />
ASE, reprezintă - încă - una dintre puţinele clădiri de referinţă ale vechiului Bucureşti.<br />
Această clădire a devenit în ultimele 2–3 luni al doilea caz „Visarion nr. 8” la numai<br />
150 m de acesta. Clădirea este în prezent într-un proces de degradare progresivă şi accelerată<br />
prin metodele deja bine cunoscute: uşa de intrare larg deschisă zi şi noapte, scările intrării<br />
devastate, geamurile larg deschise şi sparte, tâmplăria în curs de distrugere etc.<br />
Cererea de clasare ca monument istoric a acestei clădirii redactată de Institutul<br />
Naţional al Monumentelor Istorice şi trimisă atât Direcţiei pentru Cultură, Culte şi<br />
Patrimoniu Cultural Naţional a Municipiului Bucureşti, cât şi Ministerului Culturii, Cultelor<br />
şi Patrimoniului Naţional, Direcţia Generală a Patrimoniului Cultural Naţional în mai 2008<br />
nu a fost finalizată conform solicitării.<br />
Fig. 23 – Piaţa Romană nr. 7<br />
31
Fig. 24 – Splendida clădire din Str. Primăverii Nr. 15, expusă autodegradării<br />
Un alt exemplu semnificativ de clădire din zone protejate în curs de degradare<br />
spre demolare este splendida vilă din str. Primăveri nr. 15, la 50 m de Piaţa Charles de<br />
Gaule, Fig. 24.<br />
O analiză globală a situaţiei clădirilor din cele 12 zone protejate (din totalul de 98) din<br />
Bucureşti este indicată în Fig. 25 şi sugerează gravitatea situaţiei fondului construit din<br />
centrul capitalei.<br />
Clădiri cu diferite grade de protecţie<br />
(toate clădirle)<br />
Clădiri cu diferite grade de protecţie<br />
(clădiri principale)<br />
Total rosu galben gri maro Total rosu galben gri<br />
4285 1200 965 1495 625 3660 1200 965 1495<br />
28,00% 22,52% 34,89% 14,59% 32,79% 26,37% 40,85%<br />
Fig. 25 – Cele 12 Zone protejate în Bucureşti conform HCGMB nr. 34/19.02.2009<br />
32
Nr.<br />
crt<br />
Cele 12 Zone protejate sunt următoarele:<br />
Tabelul 4 – Cele 12 Zone protejate conform HCGMB nr. 34/19.02.2009<br />
Zona protejată<br />
Nr. total de<br />
clădiri<br />
Clădiri cu<br />
grad mare de<br />
protecţie<br />
Clădiri fără grad de<br />
protecţie.<br />
Desfiinţare posibilă<br />
1 73: Parcelarea Domenii 729 65 324<br />
2 Strada Alexandru Constantinescu 110 14 29<br />
3 02: Calea Griviţei 288 115 152<br />
4 12: Lascăr Catargiu 102 70 12<br />
5 40: „Icoanei” 157 28 67<br />
6 53: Parcelarea Mormand 147 43 38<br />
7 4: Bulevardul Magheru 115 78 7<br />
8 46: Parcelarea Vatra Luminoasă 1.728 518 684<br />
9 48: Parcelarea Filipescu 109 52 33<br />
10 49: Parcelarea Bonaparte 328 127 37<br />
11 56: Parcelarea UCB 83 0 0<br />
12 94: Căderea Bastiliei 389 90 112<br />
Total 4.285 1.200 1.495<br />
Dezvoltarea urbană a zonelor istorice şi protejate ale Bucureştiului în Uniunea<br />
Europeană nu se poate realiza prin mansardare, demolare şi implantare de zgârie-nori în<br />
centrul istoric al oraşului.<br />
Capitala are nevoie urgentă alături de sprijinul populaţiei, de o nouă strategie politică a<br />
administraţiilor centrală şi locale pentru a conserva, repara şi dezvolta oraşul în beneficiul<br />
locuitorilor săi şi pentru confirmarea valorii şi identităţii sale culturale şi istorice de oraş<br />
european.<br />
33
REDUCEREA POTENŢIALELOR DE DEZASTRU ÎN CAZ DE<br />
CUTREMUR ÎN ROMÂNIA ÎN CONTEXTUL CERINŢELOR UNIUNII<br />
EUROPENE ŞI PLATFORMEI ONU-ISDR<br />
Prof. univ. dr. ing. Emil-Sever Georgescu<br />
Director Ştiinţific INCERC,<br />
Director ECBR – Centrul European pentru Reabilitarea Clădirilor,<br />
– Acordul EUR-OPA Hazarduri Majore,<br />
Şef Laborator Evaluarea Riscului Seismic şi Acţiuni în Construcţii,<br />
INCERC Bucureşti<br />
România după accesul în Uniunea Europeană: puncte tari şi puncte<br />
slabe în pregătirea pentru a face faţă unor situaţii de urgenţă<br />
România a intrat în Uniunea Europeană în 2007, aducând cu sine, pe lângă certitudini<br />
şi iluzii, un teritoriu dens construit şi locuit, expus la numeroase hazarduri naturale şi riscuri<br />
asociate. În privinţa managementului situaţiilor de urgenţă, care sunt prin tradiţie o<br />
componentă tipică de protecţie civilă, aşteptările publice sunt de natura unei mai bune gestiuni<br />
cu ajutorul UE şi/sau al ONU şi NATO. De aceea este de interes o privire critică asupra a ceea<br />
ce s-a realizat până acum, ca şi asupra cerinţelor şi perspectivelor care ar depinde de politicile<br />
şi resursele UE.<br />
În mod special poate fi de interes situaţia pregătirii pentru un posibil cutremur, mai<br />
ales în condiţiile proiectului de lege privind asigurările obligatorii pentru cutremure, inundaţii<br />
şi alunecări de teren, ca şi al valorilor pierderilor probabile rezultate din studiul finanţat de<br />
Banca Mondială.<br />
În România, după o perioadă de căutări, începând cu anul 1994 a fost aplicată<br />
Ordonanţa Guvernului nr. 47 privind apărarea împotriva dezastrelor, adoptată ulterior ca lege.<br />
Punctul slab al aplicării OG nr. 47 a fost diviziunea între responsabilitatea dată Prefecturilor şi<br />
resursele disponibile teoretic numai la Consiliile locale, în fapt insuficiente. În anul 1994 s-a<br />
adoptat şi Ordonanţa nr. 20 privind reducerea riscului seismic al construcţiilor existente. În<br />
cursul anului 2004 sistemul de apărare şi intervenţie la dezastre a fost complet restructurat,<br />
introducându-se prin Ordonanţa de Urgenţă a Guvernului nr. 21/2004 un sistem coerent de<br />
management al situaţiilor de urgenţă sub coordonarea MAI – Inspectoratul General pentru<br />
Situaţii de Urgenţă – <strong>IGSU</strong>, care acţionează în numele guvernului.<br />
Sistemul românesc de protecţie şi intervenţie la dezastre se caracterizează prin:<br />
− noile ordonanţe care au introdus <strong>IGSU</strong> au pornit, cel puţin conform notei de<br />
fundamentare de la Parlament, de la riscurile generate de terorism şi alte aspecte<br />
militare; totuşi, ca tipuri de risc, OUG 21/2004 introduce la litera j) - incendii,<br />
cutremure, inundaţii, accidente, explozii, avarii, alunecări sau prăbuşiri de teren,<br />
îmbolnăviri în masă, prăbuşiri ale unor construcţii, instalaţii ori amenajări, eşuarea<br />
sau scufundarea unor nave, căderi de obiecte din atmosferă ori din cosmos, tornade,<br />
avalanşe, eşecul serviciilor de utilităţi publice şi alte calamităţi naturale, sinistre<br />
grave sau evenimente publice de amploare determinate ori favorizate de factori de<br />
risc specifici;<br />
34
− în 3 ani s-a realizat o puternică restructurare a sistemului existent, cu solicitarea şi<br />
parţial alocarea de resurse şi formarea unor noi echipe, profesioniste, dar dotarea nu<br />
este finalizată în raport cu riscurile evaluate; dacă la nivel urban sau judeţean au<br />
existat entităţi care au putut fi unite, la nivel de mic oraş sau comună nu exista<br />
aproape nimic;<br />
− deşi <strong>IGSU</strong> are servicii civile combinate cu cadre militare profesioniste, dedicate<br />
comunităţii locale, eficienţa lor depinde încă de deciziile şi resursele atribuite de<br />
autorităţile locale, care în privinţa reprezentanţilor aleşi (primari, consilieri) şi în<br />
privinţa celor numiţi (prefecţi) nu au resurse şi nici experienţă proprie, de aceea<br />
acestea apelează practic la autorităţile centrale chiar pentru evenimente care nu par<br />
dezastre zonale;<br />
− sub sintagma „situaţii de urgenţă”, care prin denumire pare puternic orientată către<br />
perioada de impact imediat al unui factor de risc; pentru comparaţie, deşi în SUA,<br />
FEMA are o denumire similară, a probat că se preocupă mult de prevenire; sistemul<br />
european păstrează termenul de „protecţie civilă” în timp ce SUA utilizează şi<br />
această instituţie sau termen pe lângă sistemul FEMA.<br />
În ţara noastră în anul 2007 a fost aprobată prin Ordin al Ministrului Dezvoltării,<br />
Lucrărilor Publice şi Locuinţelor şi publicată în Monitorul Oficial al României şi în Buletinul<br />
Construcţiilor „Metodologia privind investigarea de urgenţă a siguranţei post-seism a<br />
clădirilor şi stabilirea soluţiilor cadru de intervenţie”, elaborată de INCERC Bucureşti,<br />
UTCB şi CNRRS.<br />
Programul naţional de educare antiseismică a populaţiei, coordonat de MLPAT<br />
(ulterior MLPTL/MDLPL), începând cu 1990, a urmărit prevenirea, evitarea şi reducerea<br />
efectelor cu caracter de dezastru în rândul populaţiei şi în sistemul social-economic, prin:<br />
− programe de educare generală a populaţiei;<br />
− programe de educaţie specifică a unor categorii socio-profesionale şi de vârstă ale<br />
populaţiei.<br />
În perioada 1990–2003 s-au elaborat sub egida MDRL (MLPAT, MLPTL, MDLPL),<br />
prin colaborarea INCERC, IPCT şi PRODOMUS S.A o serie de studii si materiale:<br />
− afişe, broşuri, pliante cu reguli de bază de protecţie în caz de cutremur;<br />
− ghiduri practice şi filme documentare video pentru pregătirea populaţiei în vederea<br />
protecţiei antiseismice pe categorii specifice.<br />
În 2005–2006, prin parteneriatul MTCT (MDRL)–MEdC, MAI au fost elaborate<br />
materiale de tip text ilustrat, asociate cu postere, care vor constitui un manual non-formal care<br />
va transmite cunoştinţe corecte, cu respectarea terminologiei de specialitate în domeniul<br />
ingineriei seismice, corelată cu terminologia specifică din ştiinţele pedagogice şi cu elemente<br />
care fac legătura cu cunoştinţele predate la alte obiecte de studiu. (dir. proiect E.S. Georgescu<br />
– INCERC).<br />
• Fascicula pentru elevii din învăţământul primar;<br />
• Fascicula pentru elevii din învăţământul gimnazial;<br />
• Fascicula pentru elevii de liceu.<br />
Puncte tari:<br />
− legislaţia şi structurile instituţionale au fost recent reorganizate, în principal prin<br />
sistemul naţional al situaţiilor de urgenţă, comitetele ministeriale MDRL<br />
(MDLPL), MAI-<strong>IGSU</strong> şi prefecturi;<br />
− deşi nu au fost întotdeauna adoptate ca documente oficiale, MDRL (MDLPL,<br />
MLPAT, MLPTL) a utilizat materiale cu rol de strategie elaborate de INCERC<br />
35
pentru a fundamenta legile promovate sau reglementările proprii; cele mai<br />
cunoscute sunt cele privind reducerea riscului seismic al construcţiilor existente,<br />
proiectarea seismică şi structurală armonizată cu Eurocodurile, considerarea<br />
hazardurilor şi riscurilor în amenajarea teritoriului naţional (de ex. aplicarea<br />
PATN-Secţiunea V zone de risc natural), protecţia aşezărilor urbane la cutremur şi<br />
elaborarea de materiale de educaţie antiseismică.<br />
− aspectele tehnice sunt în linii mari reglementate, există normative, coduri şi<br />
metodologii;<br />
− o parte dintre aceste elemente de strategie au intrat şi în strategia de guvernare,<br />
fiind postate şi ca strategii pe aspecte specifice în site-ul MDLPL.<br />
− deşi numărul consolidărilor este încă redus, argumentarea legală a OG nr. 20/1994<br />
a depăşit sursele blocajului şi aplică doctrina interesului şi pericolului public, o<br />
mare parte din aşteptări depind de acum de autorităţile locale;<br />
− au fost elaborate unele materiale de educare a populaţiei.<br />
Puncte slabe<br />
− deşi au fost notificaţi toţi proprietarii, comunicarea cu cetăţenii din clădirile din<br />
clasa I de risc este indirectă, predominant administrativă, nu sunt difuzate<br />
suficiente materiale, iar unele nu sunt pe înţelesul cetăţenilor;<br />
− considerăm că proprietarii de apartamente trebuie convinşi cu argumente<br />
combinate, afective şi coercitive (interesul şi pericolul public) de necesitatea<br />
consolidărilor cât mai rapide;<br />
− deşi MDRL a difuzat materiale cu rol informativ-educativ, cetăţenii sunt<br />
vulnerabili la informaţii false şi zvonuri vehiculate de unele segmente din massmedia;<br />
− sunt necesare noi materiale şi forme pentru educaţia antiseismică şi convingerea<br />
populaţiei ca să întreprindă mai mult pentru reducerea riscului seismic.<br />
Strategia ONU privind dezastrele<br />
În perioada 1990–1999, comunitatea internaţională şi-a propus un set de acţiuni<br />
energice concertate, coordonate de ONU în cadrul Deceniului Internaţional pentru Reducerea<br />
Dezastrelor Naturale (IDNDR-ONU). Exigenţele internaţionale în domeniu au fost<br />
reprezentate de STRATEGIA ŞI PLANUL DE ACŢIUNE DE LA YOKOHAMA PENTRU<br />
O LUME MAI SIGURĂ. Activităţile de instituţionalizare a continuării IDNDR in secolul<br />
XXI au primit cel mai înalt sprijin din partea structurilor de conducere ONU, fiind adoptate<br />
documente corespunzatoare. Principiile au fost incluse în MANDATUL DE LA GENEVA<br />
PRIVIND REDUCEREA DEZASTRELOR - Strategia pentru o lume mai sigură în secolul<br />
XXI: reducerea riscului şi efectelor dezastrelor şi HOTĂRÂREA CONSILIULUI<br />
ECONOMIC ŞI SOCIAL AL ONU (1999).<br />
Pe baza documentelor şi preocupărilor instituţionalizate în perioada 1990-1999, ONU<br />
a trecut la adoptarea Strategiei Internaţionale de Reducere a Dezastrelor – ISDR, cu scopul<br />
general de a permite tuturor societăţilor să devină rezistente la efectele hazardurilor naturale<br />
şi a dezastrelor tehnologice şi de mediu, pentru a reduce pierderile de vieţi, economice şi<br />
sociale.<br />
A fost creată Forţa specială inter-agenţii pentru reducerea dezastrelor – IATF/DR şi<br />
Secretariatul inter-agenţii al ISDR (UN/ISDR). Cele două organisme au roluri specifice:<br />
− IATF/DR este organismul principal pentru dezvoltarea politicilor de reducere a<br />
dezastrelor, condusa de un subsecretar general ONU pentru probleme umanitare<br />
36
(ONU-OCHA) şi este formată din 25 organizaţii ONU, internaţionale, regionale, şi<br />
ale societăţii civile;<br />
− UN/ISDR este punctul focal al sistemului ONU care promovează legături şi<br />
acţiuni sinergice, coordonează şi sprijină integrarea politicilor propuse, este centru<br />
de informare, organizator de campanii şi publicaţii.<br />
Din păcate, pe durata IDNDR România nu a reuşit să organizeze şi să raporteze la<br />
ONU – OCHA un punct focal pentru coordonarea şi raportarea activităţilor proprii, deşi astfel<br />
de activităţi au fost numeroase, iar ziua IDNDR a fost anual marcată prin manifestări<br />
specifice, de exemplu în cadrul MLPAT-INCERC.<br />
Conferinţa Mondială privind Reducerea Dezastrelor, Kobe, 18-22 ianuarie 2005, a fost<br />
decisă prin Rezoluţia Adunării Generale ONU A/RES/58/214 şi a constituit un punct de<br />
analiză şi de revizuire a acţiunilor concertate, coordonate de ONU. Au prezentat rapoarte<br />
naţionale extinse 113 ţări, inclusiv România, cu privire la 5 domenii:<br />
− angajamentele politice şi aspecte instituţionale;<br />
− identificarea riscurilor;<br />
− managementul cunoştinţelor;<br />
− aplicaţii şi instrumente privind managementul riscului;<br />
− pregătirea anticipată şi planificarea pentru situaţii de urgenţă.<br />
Ca urmare a prezentărilor şi dezbaterilor din cadrul Conferinţei:<br />
− a fost revizuită Strategia de acţiune de la Yokohama şi planul de acţiune pentru o<br />
lume mai sigură, ca document director al politicilor globale corelate de apărare<br />
împotriva dezastrelor şi dezvoltare durabilă ale statelor membre ONU;<br />
− a fost adoptat Planul cadru de acţiune Hyogo - programul de reducere a riscului<br />
dezastrelor pe perioada 2005-2015;<br />
− a fost lansat Deceniul Internaţional al Educaţiei pentru Dezvoltare Durabilă, 2005<br />
– 2014 – prin Alianţa Globală pentru Reducerea Dezastrelor în colaborare cu<br />
UNESCO, ISDR;<br />
− a fost adoptat Documentul Final: „Realizarea unei rezistenţe a ţărilor şi<br />
comunităţilor la dezastre”;<br />
− s-a adoptat Declaraţia Comună a Sesiunii Speciale a Conferinţei, cu privire la<br />
dezastrul produs de seismul şi valul tsunami din Oceanul Indian din decembrie<br />
2004.<br />
Platforma Globală pentru Reducerea Riscului Dezastrelor (IPRED)<br />
Între 2007 şi 2009 s-au organizat sesiuni ale Platformei Globale pentru Reducerea<br />
Riscului Dezastrelor. Japonia are un rol important de iniţiator şi coordonator. S-au luat<br />
următoarele decizii:<br />
− constituirea unei baze de date internaţionale referitoare la sistemele de control al<br />
clădirilor, coduri de proiectare seismică, situaţii ale clădirilor existente etc.;<br />
− instituirea unui sistem pentru investigaţii pe teren în urma unui seism;<br />
− instituirea bazei de date despre materiale educaţionale pentru dobândirea<br />
cunoştinţelor prin intermediul Internetului etc. cu privire la reducerea dezastrelor<br />
produse de seisme asupra clădirilor şi locuinţelor;<br />
− promovarea cercetării internaţionale în comun;<br />
− specializarea prin intermediul IISEE;<br />
− instaurarea site-urilor web portale pentru membrii IPRED;<br />
− publicarea „Seriei de Cursuri UNESCO-IISEE”;<br />
37
− participări sau contribuţii la evenimentele internaţionale/regionale referitoare la<br />
seismologie sau la ingineria seismică.<br />
Este foarte importantă declaraţia Preşedintelui” ceh al Uniunii Europene din 16-19<br />
iunie 2009 de la Geneva, cu prilejul celei de a II-a Sesiuni a Platformei Globale pentru<br />
Reducerea Riscului Dezastrelor, cu privire la noua strategie UE de reducere a riscului<br />
dezastrelor şi îmbunătăţire a pregătirii anticipate în ţările membre şi finanţare prin Comisia<br />
Europeană a programelor necesare; se consideră ca acest proces reprezintă o parte integrantă a<br />
strategiei UE de dezvoltare.<br />
În 2009 I.G.S.U. a reluat iniţiativa participării României la ISDR, prin redactarea<br />
proiectului de hotărâre a Guvernului privind Platforma Naţională de Reducere a Riscului<br />
Dezastrelor.<br />
Uniunea Europeană şi mecanismul protecţiei civile<br />
Uniunea Europeană/Comisia Europeană, ca partener ONU, aplică principiile ISDR.<br />
Chiar înainte de intrarea în Uniunea Europeană şi în NATO, România a participat la multe<br />
acţiuni comune cu ONU, cu ţările europene membre şi nemembre UE, ca şi cu ţări membre<br />
NATO. Trebuie remarcat că, deşi fiecare ţară membră a UE are un program pentru protecţia<br />
civilă, încă din 1996 Comisia a adoptat un veritabil „plan de bătaie” pentru a garanta o<br />
protecţie mai mare cetăţenilor Uniunii. Statele membre au fost chemate să actualizeze<br />
informaţiile privind sistemele de comunicaţii, să dezvolte o cooperare internaţională (în<br />
particular cu Japonia) şi să implementeze sistematic eurocodurile şi sistemul de standarde<br />
pentru industria construcţiilor.<br />
În anul 2000 miniştrii de externe UE au decis să stabilească un comitet de<br />
management al crizelor civile care să ajute UE să coordoneze resursele nemilitare şi lucrătorii,<br />
în Europa şi în afara ei. Deşi s-a pornit de la necesităţi militar-umanitare, cutremurele din<br />
Turcia şi Grecia din 1999 au subliniat şi necesitatea includerii explicite a hazardurilor naturale<br />
între factorii de risc importanţi pentru Europa. La 23 octombrie 2001, pe baza Propunerii<br />
Comisiei, Consiliul a adoptat o decizie care a stabilit un mecanism comunitar de uşurare a<br />
îmbunătăţirii cooperării în intervenţiile de asistenţă din protecţia civilă. Mecanismul acoperă<br />
intervenţiile în dezastrele naturale, tehnologice şi de mediu, în interiorul şi exteriorul Uniunii<br />
Europene.<br />
Mecanismul permite asistenţă concretă şi promptă a echipelor de intervenţie ale<br />
statelor membre UE când resursele unei ţări nu sunt suficiente pentru a face faţă efectelor<br />
dezastrelor. Un obiectiv suplimentar al noii scheme era de a îmbunătăţi intervenţia în cazul<br />
dezastrelor din Europa printr-o coordonare mai bună a mijloacelor şi îmbunătăţirea<br />
comunicării şi a capacităţii de educare.<br />
Mecanismul Protecţiei Civile constă în următoarele patru elemente-cheie:<br />
− preidentificarea resurselor de intervenţie pentru identificarea în avans a echipelor<br />
de intervenţie disponibile în cadrul serviciilor de protecţie civilă ale statelor<br />
membre într-un interval de timp scurt (2-24 ore după producerea evenimentului) şi<br />
care ar putea să fie mobilizate (componenţa lor variază în funcţie de tipul stării de<br />
urgenţă şi necesităţile particulare);<br />
− programe de educare de îmbunătăţire a capacităţii de răspuns pentru ca echipele să<br />
poată lucra în comun şi să promoveze complementaritatea optimă între ele, prin<br />
exerciţii comune şi oportunităţi pentru membrii echipei de a fi introduşi pentru<br />
perioade scurte în echipele din celelalte state membre;<br />
38
− evaluarea şi coordonarea echipelor, pentru a face posibilă mobilizarea unei echipe<br />
de evaluare imediată şi de coordonare care să poată fi trimisă imediat la locul<br />
evenimentului şi să facă posibilă identificarea rapidă a resurselor care sunt<br />
corespunzătoare pentru a face faţă situaţiei, să facă legătura cu autorităţile<br />
competente ale ţării care necesită asistenţă;<br />
− stabilirea unui sistem comun de comunicare în caz de urgenţă pentru dezvoltarea<br />
unui sistem comun operaţional între Protecţia Civilă a statelor membre şi serviciile<br />
Comisiei Europene.<br />
Prevenţia este componenta de bază a acestui nou sistem şi se bazează pe scenarii de<br />
efecte posibile în viitor din factori de risc specifici unei zone sau ţări şi exerciţii comune mai<br />
multor ţări.<br />
În prezent, Protecţia Civilă Europeană este parte a Direcţiei Mediu, iar hazardurile<br />
naturale nu sunt menţionate întotdeauna explicit în relaţia lor cu construcţiile şi populaţia. Cu<br />
toate acestea, documentele de politică ale UE în materia protecţiei civile se referă direct la<br />
dezastre din cauze naturale şi antropice, iar reacţia UE în raport cu dezastrele seismice din<br />
întreaga lume se face prin această componentă.<br />
Strategia integrată europeană privind prevenirea, pregătirea şi<br />
răspunsul la dezastrele naturale, antropice sau alte riscuri<br />
După inundaţiile care au lovit Europa în august 2002 s-a decis crearea unui nou<br />
instrument european pentru ajutorarea în cazuri de urgenţă a statelor membre şi statelor<br />
candidate, în cazul unui dezastru major, Fondul de Solidaritate al Uniunii Europene, ca şi un<br />
acord inter-instituţional între Parlamentul European, Consiliu şi Comisie, fiind adoptate<br />
instrumentele legale şi bugetare în noiembrie 2002. Banii din fondul de ajutorare pot fi<br />
acordaţi la cererea ţărilor afectate, ca un grant de ajutorare global, pe bazele unui acord<br />
tripărtit între Comisia Europeană, ţară şi regiunile afectate.<br />
Studii şi decizii ale instituţiilor UE privind reducerea riscului seismic<br />
În cadrul IDNDR a fost aprobat, în 1992 pentru o perioadă de 5 ani, ca proiect<br />
internaţional aplicativ, Programul Global de Evaluare a Hazardului Seismic (GSHAP) care<br />
include multe din strategiile şi priorităţile IDNDR. Comisia Seismologică Europeană a pornit<br />
de la datele GSHAP privind regiunea Euro-Mediteraneană (1999), utilizând şi dezvoltările din<br />
Programul Internaţional de Corelaţie Geologică – Proiectul 382 SESAME (2000) pentru<br />
primul model integrat al surselor seismice şi cartarea omogenă a hazardului seismic în<br />
regiunea Euro-Mediteraneană, pe baza unor metode de calcul şi legi de atenuare omogene.<br />
Ca realizări semnificative la nivel UE în inginerie sunt Standardele Europene<br />
SREN şi EUROCODURILE pentru structuri din diferite materiale (zidărie, oţel etc.),<br />
pentru geotehnică etc., şi în special Codul european pentru proiectarea antiseismică în<br />
zone seismice, Eurocode 8 - EC8 (1998, perfecţionat până în ultimii ani). Acest set de<br />
standarde înglobează şi armonizează experienţa ţărilor europene, permiţând fiecărei<br />
ţări să selecteze principalii factori pentru proiectare, în corelaţie cu condiţiile locale şi<br />
nivelul riscului. Odată cu intrarea în UE, România introduce aceste documente şi poate<br />
elabora şi o anexă naţională, cu particularităţi impuse de mediul local.<br />
39
Oficiul de Asistenţă Umanitară al Comunităţii Europene (ECHO) (înfiinţat în 1992, ca<br />
răspuns la perioada de după încetarea războiului rece, cu peste 170 de parteneri) a acordat<br />
asistenţă în mai mult de 85 de ţări. Banca Europeană de Investiţii (EIB) acordă de asemenea<br />
împrumuturi pentru infrastructură, investiţii în sectorul privat, dotări, reabilitare şi<br />
reconstrucţie după cutremure. Există Proiecte ale Uniunii Europene privind pregătirea pentru<br />
reducerea efectelor dezastrelor în afara Europei.<br />
Începând cu anul 2000 au fost organizate dezbateri, iar Asociaţia Europeană de<br />
Inginerie Seismică – EAEE a conlucrat cu parlamentari europeni, cu Comisia Europeană şi<br />
asociaţiile din unele ţări spre a se elabora politici coerente de reducere a riscului seismic. În<br />
prezent există un astfel de document, ca rezultat al unui seminar de la Lisabona, la 31<br />
octombrie 2005.<br />
Ideile directoare ale studiului EAEE sunt:<br />
− este evidentă şi cunoscută amploarea zonelor seismice în Europa, ca şi efectele de<br />
dezastru precedente, ca urmare a studiilor probabilistice şi hărţilor de zonare<br />
GSHAP şi SESAME, dar politicile UE nu reflectau în întregime aceste cunoştinţe;<br />
− s-a constatat că fiecare stat din UE posedă entităţi care, sub diverse denumiri, se<br />
ocupă de hazardurile naturale, de ex. ministerele responsabile de managementul<br />
teritoriului şi de urbanism, institutele de cercetare care se ocupă, în principal, cu<br />
unul dintre diversele hazarduri naturale, cutremurele în cazul de faţă, ca institute<br />
dedicate numai cercetării sau laboratoare ale unor universităţi. Cu toate acestea, în<br />
majoritatea statelor nu există o succesiune organizată de preluare a<br />
responsabilităţii care să se ocupe de toate componentele riscului seismic.<br />
− căile de acţiune sunt aplicarea codurilor inginereşti, evaluarea şi consolidarea<br />
clădirilor existente, asigurarea calităţii clădirilor noi, a industriilor-cheie şi a<br />
reţelelor vitale, reabilitarea şi conservarea monumentelor etc.;<br />
− rolul protecţiei civile este important în salvarea de vieţi şi revenirea la normal, în<br />
special după evenimente, dar poate fi la fel de important şi indispensabil în<br />
educarea populaţiei, spre a reduce la minimum rănirile în clădirile care nu se<br />
avariază;<br />
− multe dezastre seismice au o dimensiune naţională, dar şi transfrontalieră, cutremurele<br />
din Vrancea fiind de acest tip; în acest sens, fiind necesară aplicarea Eurocodurilor,<br />
dar şi a fondurilor de solidaritate; este însă de reţinut că pentru politicile de coeziune şi<br />
dezvoltare durabilă nu sunt suficiente doar fondurile de urgenţă;<br />
− s-a apreciat că UE a rămas în urma SUA-California, Noii Zeelande şi Japoniei în<br />
privinţa politicilor de reducere a riscului seismic; dacă nu se va înţelege acest<br />
lucru, dezvoltarea Europei poate fi puternic afectată de seismele viitoare.<br />
Ca urmare, s-a propus emiterea de directive şi recomandări către statele membre, o<br />
defalcare a fondurilor UE pentru reducerea riscului seismic pe acţiuni specifice şi urmărirea<br />
acestor programe, făcând parte dintr-o strategie UE cu programe coordonate la toate<br />
nivelurile, finanţate de UE, local, naţional şi la nivelul uniunii. Grupul de lucru a detaliat toate<br />
măsurile tehnice necesare. Ca element al temei principale de reducere a dezastrelor, s-a<br />
considerat că este esenţială adresarea cel puţin a următoarelor subiecte:<br />
• o bază de date seismologică fundamentală îmbunătăţită şi reţele instrumentale<br />
(regionale şi locale pentru clădiri specifice) pentru monitorizarea seismelor;<br />
• o zonare îmbunătăţită a hazardurilor;<br />
• evaluarea vulnerabilităţii clădirilor, reţelelor vitale, infrastructurilor etc.;<br />
protejarea clădirilor şi a centrelor istorice;<br />
• standarde comune de protejare a clădirilor publice existente, autostrăzilor şi a<br />
altor infrastructuri;<br />
40
• metode îmbunătăţite de intervenţie pentru a creşte rezistenţa seismică;<br />
• proiectarea mai adecvată a structurilor şi a fundaţiilor;<br />
• înţelegerea comportamentului uman în cazul unui cutremur şi răspunsul public<br />
la risc;<br />
• rezistenţa comunităţilor şi capacitatea lor de răspuns.<br />
Proiectul european STEP este coordonat de Italia, având colaborarea Portugaliei şi a<br />
Germaniei şi are ca obiectiv stabilirea unor strategii şi mecanisme comune în domeniul<br />
evaluării post seism a avariilor, necesare pentru elaborarea unei metodologii armonizate<br />
privind investigarea de urgenţă post-seism a clădirilor şi stabilirea soluţiilor cadru de<br />
intervenţie, ţinându-se cont de prevederile naţionale în acest sens. Proiectul are în vedere<br />
posibilitatea de cooperare internaţională în cazul în care după cutremure distructive ar fi<br />
nevoie de experţi care să fie solicitaţi din alte ţări membre UE. S-a apreciat că un astfel de<br />
proiect este unic în domeniu, deoarece, de obicei cooperarea de protecţie civilă se referă<br />
numai la ajutoare umanitare şi la echipe de căutare-salvare şi medicale.<br />
Rezoluţiile formulate de Parlamentul European în 2007 şi 2008 cu privire la<br />
impactul regional al cutremurelor, respectiv cu privire la creşterea capacităţii de a face faţă<br />
dezastrelor, solicită ţărilor membre UE, cu referire directă şi la România, politici specifice şi<br />
măsuri de pregătire pentru cutremur.<br />
Parlamentul European, având în vedere Comunicatul Comisiei de îmbunătăţire a<br />
Mecanismului de Protecţie Civilă a Comunităţii şi alte decizii conexe, a luat act de faptul că o<br />
mare parte a statelor membre ale Uniunii Europene este supusă riscului seismic, cele mai<br />
active arii din punct de vedere seismic fiind Italia, Grecia, România, Bulgaria, Cipru şi<br />
Slovenia, deşi alte state membre precum Germania, Austria, Republica Cehă, Franţa, Spania,<br />
Portugalia şi Malta sunt de asemenea supuse unui risc seismic destul de ridicat.<br />
Cu toate acestea, între anii 2002 şi 2007, deşi cutremurele au ocupat cel de-al patrulea<br />
loc în topul celor mai frecvente dezastre din statele membre şi din cele candidate, acestea sunt<br />
tratate la nivel european pe plan secundar prin comparaţie cu alte fenomene naturale cărora li<br />
se acordă o abordare mai structurată, regiunile europene fiind lipsite de asistenţă din partea<br />
UE ca urmare a acestui fapt, iar Fondul de Solidaritate al Uniunii Europene a fost acordat doar<br />
o singură dată pentru a se confrunta cu efectele unui cutremur.<br />
În acest context s-a solicitat CE să treacă la acţiuni de prevenire, răspuns, remedierea<br />
avariilor, finaţare şi coordonare, iar în mod specific se solicită Consiliului şi Comisiei<br />
Parlamentului European să acorde importanţa corespunzătoare cutremurelor în finalizarea şi<br />
implementarea cadrului legislativ revizuit pentru protecţia civilă.<br />
Se cere statelor membre să includă problema cutremurelor în strategiile naţionale şi<br />
regionale pentru dezvoltare durabilă şi să stabilească platforme naţionale pentru a discuta<br />
managementul riscului seismic şi protecţia civilă bazată pe o analiză corespunzătoare de<br />
vulnerabilitate, incluzând diverse instituţii şi partenerii relevanţi în societatea civilă.<br />
Subliniază necesitatea unor campanii de informare a publicului, cu accent pe măsurile<br />
de prevenire şi de pregătire, în scopuri educaţionale, incluzând cursuri universitare, mastere,<br />
doctorate, programe în discipline relevante precum ingineria şi în scopul de a antrena<br />
profesiile corelate din întreaga UE.<br />
Parlamentul solicită statelor membre să grăbească programele de cercetare pentru a<br />
putea preveni avariile, a face faţă situaţiilor de criză şi a minimiza impactul dezastrelor în<br />
conjuncţie cu acţiunile dezvoltate în cadrul celui de-al VII-lea Program Cadru de Cercetare şi<br />
Dezvoltare Tehnologică şi solicită Comisiei să ajute la formularea unei agende europene<br />
speciale de cercetare a cutremurelor.<br />
Se are în vedere ca statele membre şi Comisia Parlamentului European să încurajeze<br />
stabilirea unor centre de excelenţă în inovarea ştiinţifică, tehnologică şi arhitecturală, vizând<br />
atât asigurarea siguranţei publice, cât şi posibilitatea dezvoltării durabile, prin cooperare interregională<br />
şi prin reţeaua de centre de cercetare, întreprinderile mici şi mijlocii şi autorităţile<br />
41
locale. Se doreşte ca viitoarele finanţări ale infrastructurilor de către Fondurile Structurale să<br />
fie realizate în mod condiţionat de implementarea măsurilor de protecţie seismică şi de<br />
definirea unor astfel de măsuri de către statele membre în programele lor operaţionale; se<br />
încurajează statele membre ca, acolo unde este posibil, să se înceapă finanţarea măsurilor de<br />
protecţie seismică sub programele operaţionale curente.<br />
Sunt solicitate programe europene speciale pentru pregătirea şi schimbul reciproc al<br />
unora dintre cele mai bune practice profesionale necesare pentru prevenirea şi tratarea<br />
avariilor provocate de seisme şi se cere ca statele membre să utilizeze fonduri sociale<br />
europene în acest scop.<br />
Consiliul Europei şi Acordul ”Eur-opa Major Hazards”<br />
În 1987 la nivelul Consiliului Europei s-a semnat un acord interguvernamental privind<br />
managementul hazardurilor naturale şi tehnologice, cunoscut sub denumirea de „EUR-OPA<br />
Major Hazards Agreement”. În prezent sunt 25 state membre la acord. Acordul este “parţial”,<br />
deoarece nu toate ţările membre participă la Consiliul Europei, dar este şi “deschis” deoarece<br />
trei ţări sud-mediteraneene sunt membre. Deşi România nu a făcut parte dintre semnatarii<br />
iniţiali, unii specialişti români au participat ca invitaţi la acţiuni tehnico-ştiinţifice, au<br />
prezentat demersurile din ţara noastră şi au pregătit terenul aderării. În anul 2002, România a<br />
aderat la Acord, sub egida MTCT (MDRL), iar participarea se face prin reprezentanţii<br />
conducerii MDRL şi prin Centrul European pentru Reabilitarea Clădirilor, instituit la<br />
INCERC.<br />
Prin Acordul EUR-OPA Major Hazards, ţările membre ale Consiliului Europei au pus<br />
bazele unei reţele de centre europene specializate pe probleme de dezastru privind:<br />
− dezvoltarea unei cooperări inter-guvernamentale privind riscurile majore,<br />
punându-se accent pe cunoaştere şi prevenire;<br />
− îmbunătăţirea cunoaşterii ştiinţifice, utilizării informaţiilor şi a expertizelor<br />
ştiinţifice care contribuie la luarea de decizii;<br />
− adoptarea unei cooperări cu alte instituţii europene şi internaţionale, precum:<br />
ESA&EC.<br />
Concluzii<br />
Deşi este membră UE, România este încă într-o etapă de tranziţie în privinţa aplicării<br />
la scară naţională a abordărilor avansate care ar corespunde cerinţelor instituţiilor europene.<br />
Începând cu 2002 UE a trecut la o nouă abordare în protecţia civilă, gestionarea<br />
dezastrelor şi finanţarea intervenţiilor, care a devenit de interes şi pentru România după<br />
inundaţiile din 2005. Dar în privinţa integrării în acest concept lărgit de protecţie civilă din<br />
UE, a accesării de fonduri, nu trebuie să ne gândim numai la ce vom avea nevoie la o anumită<br />
situaţie de urgenţă.<br />
Ca o componentă a Sistemului Naţional pentru Situaţii de Urgenţă, protecţia civilă din<br />
România este integrată în multe privinţe în sistemul european şi în cel internaţional, în<br />
principal în partea operativă, de notificare-alertă pentru suport reciproc, instruire etc. Partea<br />
de prevenţie referitoare la efectele seismelor nu intră direct în atribuţiile <strong>IGSU</strong>-DPC, dar<br />
multe aspecte implică buna colaborare cu cei care au competenţe tehnice directe. Numai aşa<br />
se poate asigura o dimensionare şi pregătire corespunzătoare a personalului.<br />
În privinţa riscului seismic situaţia României este diferită de cea a multor ţări central<br />
europene, dar este similară cu ţări ca Grecia sau Italia, de la care trebuie să preluăm<br />
experienţa. Avem multe elemente în care suntem avansaţi. Dar cutremurele de Vrancea sunt<br />
42
complet diferite de cele crustale. Studiul finanţat de Banca Mondială a pus în evidenţă<br />
pierderi probabile considerabile la impactul cumulat al cutremurelor şi inundaţiilor, pe o mare<br />
arie din teritoriul naţional şi chiar transfrontalier.<br />
Specialiştii în seismologie şi ingineria seismică participă la programele ESC şi EAEE,<br />
ca şi la Acordul EUR-OPA Major Hazards. O serie de standarde europene şi eurocoduri sunt<br />
în vigoare sau în curs de adoptare în România.<br />
Studiul EAEE a arătat că şi în Europa sunt necesare noi abordări, iar protecţia civilă a<br />
cetăţenilor europeni nu se restrânge la intervenţia post-seismică, de aceea toate acţiunile cu<br />
caracter de cercetare, ştiinţific şi ingineresc, cele financiar-administrative, intră în sfera<br />
preventivă a protecţiei civile şi servesc cetăţeanul european. România se înscrie pe linia<br />
europeană deoarece aplică de multe decenii coduri de proiectare antiseismică, iar din 1994 a<br />
legiferat punerea în siguranţă la acţiunea seismică a clădirilor existente, cu finanţare publică.<br />
Cu toate acestea, specificul riscului seismic şi mai ales numărul redus de clădiri care sunt<br />
consolidate, impun noi abordări care să fie mai eficiente.<br />
Chiar dacă o parte din prevenţie este în responsabilitatea altor parteneri, care asigură<br />
funcţii suport specifice, pregătirea adecvată a <strong>IGSU</strong> pentru „gestionarea situaţiilor de urgenţă”<br />
sau „managementul riscului” în caz de cutremure şi inundaţii presupune o cunoaştere<br />
anticipată şi o recunoaştere a cauzelor dezastrelor.<br />
Acestea trebuie să se bazeze pe scenarii de cutremur, iar resursele depind mult de ce se<br />
ştie sau se va evalua în detaliu la nivel teritorial, ca şi de studii inginereşti şi de econometria<br />
dezastrelor, care nu au fost întocmite încă; studiile pentru hărţile de risc (Legea nr. 575) sunt<br />
încă la început şi depind de MDLPL şi autorităţile locale.<br />
În contextul apartenenţei României la UE, pentru a cunoaşte cantitativ vulnerabilitatea<br />
zonelor construite, atât la inundaţii cât şi la cutremure sau alunecări de teren, sunt necesare:<br />
− studii şi instrumente cu caracter predictiv, în expresie cantitativă şi teritorială<br />
privind situaţiile/scenariile de dezastru posibile în fiecare zonă / locaţie, pornind de<br />
la datele locale, comandate de autorităţile locale pentru a şti la ce să se aştepte; un<br />
sistem de evaluare a avarierilor şi pierderilor reale;<br />
− corelaţii fundamentate între alocaţiile bugetare naţionale şi aplicaţiile pentru<br />
fonduri europene, pentru a asigura atât dezvoltare durabilă, cât şi reducerea<br />
riscului seismic pe termen scurt, mediu şi lung, suficiente intervenţii de tip<br />
expertiză, proiect şi consolidare până la un mare cutremur, pentru reduceri<br />
semnificative ale riscului;<br />
− un sistem de a reflecta în bugetul naţional şi în cele locale, potrivit unor priorităţi,<br />
date de pierderile posibile, măsurile anticipate şi cele post-dezastru;<br />
− un sistem de asigurări corelat cu legislaţia de construcţii, urbanism, protecţie civilă<br />
şi apărare împotriva dezastrelor, legislaţia fiscală şi a tranzacţiilor imobiliare;<br />
− un corp de funcţionari publici specializaţi pe toate domeniile şi aspectele privind<br />
gestiunea dezastrelor, inamovibili în raport cu fluctuaţiile vieţii politice şi ciclurile<br />
electorale;<br />
− instrumente cu caracter director privind ceea ce trebuie făcut după perioada de<br />
urgenţă, inclusiv în domeniul urbanismului, pentru a nu afecta dezvoltarea<br />
durabilă.<br />
În acest sens, INCERC, ECBR vor continua seminarele de educaţie privind efectele<br />
cutremurelor şi comportarea la seisme în şcoli şi comunităţi locale spre a convinge mai mulţi<br />
proprietari de apartamente să treacă mai repede la consolidări şi să nu facă intervenţii<br />
neautorizate la clădiri. Populaţia este foarte vulnerabilă la zvonuri şi predicţii neconfirmate.<br />
Un rol important revine aplicării Eurocodurilor, în special a EC 8, a cărui aplicare şi<br />
interpretare poate însă prezenta dificultăţi. Pentru ingineri sunt necesare cursuri de explicare a<br />
unor aspecte dificile din Codul P100-1 /2006 ca şi din SREN sau Eurocoduri, în special EC 8.<br />
43
Există şi aspecte care trebuie studiate suplimentar spre a se ajunge la soluţii care să<br />
corespundă specificului seismicităţii locale. În acest scop, în cadrul cooperării la cercetările<br />
europene vom promova proiecte cu parteneri din UE şi alte ţări.<br />
La toate acestea avem nevoie şi de parteneri din I.G.S.U., de o colaborare între<br />
I.G.S.U.-Protecţia Civilă şi celelalte componente ştiinţifice şi tehnice ale societăţii, pentru a<br />
identifica detaliat riscurile şi a găsi căile cele mai eficiente de prevenire şi reducere a<br />
riscurilor.<br />
În acest proces, deşi Uniunea Europeană ne-o cere explicit, în România nu este<br />
vizibilă din partea guvernului şi a altor autorităţi o abordare coerentă şi transparentă a rolului<br />
institutelor de cercetare care au dovedit capacitate tehnico-ştiinţifică şi devotament în acest<br />
domeniu.<br />
Dacă vom trece de aceste dificultăţi, vom servi cu toţii interesul Uniunii Europene, al<br />
ISDR şi al Protecţiei Civile a cetăţenilor din România, în noua accepţiune europeană.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Spence, R., Lopes, M., Bisch, P., Plumier, A., Dolce, M.: Earthquake Risk Reduction in the<br />
European Union. Proposals for a European earthquake risk reduction programme – a discussion<br />
document. Workshop “Reducing Earthquake Risk in Europe”. Lisbon, Portugal, 31 October 2005.<br />
EAEE-SPES-EC-JRC.<br />
[2.] Georgescu Emil-Sever, Tojo Isao, Stamatiade Cristian, Iftimescu Roxana, Vladescu Cristina,<br />
Negulescu Caterina, Radoi Raluca: Japan–Romania knowledge transfer for earthquake disaster<br />
prevention preparedness of citizens in Bucharest, 13 th WCEE, August 1st-6-th, 2004, Vancouver,<br />
British Columbia, Canada. Stamatiade, C.P., Georgescu, E.S., Ionescu, G., Dobre, D.: Educaţia şi<br />
protecţia elevilor în caz de cutremur. Cea de a 3-a Conferinţă Naţională de Inginerie Seismică, 9<br />
decembrie 2005.Georgescu, E. S.: Earthquake Probable Maximum Loss vs. a multihazards<br />
approach for a compulsory insurance in Romania, 13-th ECEE, Geneva, Switzerland, 2006.<br />
[5.] Emil-Sever GEORGESCU, Takashi KAMINOSONO , Koichiro MIYARA, Raluca GHICA ,<br />
Cristian Paul STAMATIADE , Gabriela IONESCU: Earthquake preparedness in Romania and<br />
knowledge dissemination in a JICA project on seismic risk reduction. 13-th ECEE, Geneva,<br />
Switzerland, 2006<br />
[6.] Georgescu, E. S.: Managementul riscului seismic: specific, percepţie şi comunicare. Editura<br />
Fundaţiei Culturale LIBRA, 2005, ISBN 973-8327-96-2.<br />
[7.] Emil-Sever GEORGESCU, Liviu CRAINIC, Radu VACAREANU, Basarab CHESCA, Cristian<br />
BALAN, Cristian Paul STAMATIADE, Gabriela IONESCU: A METHODOLOGY FOR POST-<br />
EARTHQUAKE DAMAGE INVESTIGATION AND SAFETY ASSESSMENT OF BUILDINGS IN<br />
ROMANIA, IN EURO-MEDITERRANEAN AND WORLDWIDE CONTEXT. Proc. The 14-th World<br />
Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China.<br />
[8.] Emil-Sever GEORGESCU, Hiroto KATO, Koichiro MIYARA, Cristian Paul STAMATIADE ,<br />
Gabriela IONESCU: SEISMIC RISK PERCEPTION VS. SEISMIC RISK REDUCTION. RESULTS<br />
OF A JICA PROJECT IN ROMANIA. Proc. The 14-th World Conference on Earthquake<br />
Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China.<br />
[9.] Emil-Sever GEORGESCU, Mihaela Stela GEORGESCU, Emil ALBOTA: STRUCTURAL AND<br />
LIFE SAFETY ALTERNATIVES IN URBAN LANDSCAPE UNDER EXTREME ACTIONS IN<br />
SEISMIC ZONES OF ROMANIA. Proc. The 14-th World Conference on Earthquake Engineering,<br />
October 12-17, 2008, Beijing, China.<br />
[10.] xxx UNESCO-IPRED, The International Platform for Reducing Earthquake Disasters. Web<br />
http://www.unesco-ipred.org<br />
[11.] xxx UNO-ISDR: The Structure, Role and Mandate of Civil Protection in Disaster Risk<br />
Reduction for South Eastern Europe – South Eastern Europe Disaster Risk Mitigation and<br />
Adaptation Programme.<br />
[12.] xxx European Parliament Resolution of 14 November 2007 on the regional impact of<br />
earthquakes. Final Edition (2007/2151(INI)). P6_TA(2007)0507. Strasbourg.<br />
[13.] xxx European Parliament resolution of 19 June 2008 on stepping up the Union's disaster<br />
response capacity.<br />
44
[14.] **** Documentare privind acte normative şi proceduri internaţionale privind apărarea<br />
împotriva dezastrelor seismice în ţările participante la Acordul EUR-OPA Major Hazards Referate<br />
INCERC. Contract nr. 78/2003 între INCERC şi Ministerul Transporturilor, Construcţiilor şi<br />
Turismului – Direcţia Generală Tehnică.<br />
[15.] **** Documentele de bază ale Acordului Interguvernamental Parţial Deschis privind<br />
managementul hazardurilor naturale şi tehnologice ’EUR-OPA Major Hazards Agreement’ (1987-2002)<br />
[16.] **** Documentaţie INTERNET:<br />
− Institutions of the European Union;<br />
− Nigel Haigh, Konrad von Moltke – The European Community: An Environment Force,<br />
1990, EPA Journal 16 (4): 58-60.<br />
− Guido Podesta, Joan Colom I Naval – Report on EU Draft Supplementary and Amending<br />
Budget No. 5/2002 for the 2002 financial year; Report on the proposal for a decision of<br />
the European Parliament and of the Council on the mobilisation of the EU Solidarity<br />
Fund, 2002.<br />
−<br />
−<br />
Europa-Environment – Mechanism for co-ordination of interventions- Civil Protection;<br />
Europa-Environment – Civil Protection – Integrated Strategy – An Integrated EU Strategy<br />
on Prevention, Preparedness and Response to Natural, Man-made and Other Risks;<br />
[17.] www.unisdr.org; www.europa.eu.int; www.coe.int; www.coe.int/T/E/Cultural_Co-operation/<br />
Disasters/; www.jrc.cec.eu.int<br />
45
FENOMENE METEOROLOGICE EXTREME ÎN ROMÂNIA<br />
Dr. Ion Sandu, dr. Aristiţa Busuioc,<br />
dr. Elena Mateescu, Dumitru Baltă<br />
Administraţia Naţională de Meteorologie<br />
1. Introducere<br />
Este cunoscut faptul că anumite fenomene meteorologice, cum ar fi secetele<br />
prelungite, cantităţile foarte mari de precipitaţii căzute în intervale scurte de timp, persistenţa<br />
unor intervale foarte reci/calde, furtuni/vijelii, viscole, cunoscute în literatura de specialitate<br />
ca evenimente de vreme/climatice extreme, provoacă mari pagube materiale şi pierderi de<br />
vieţi omeneşti. Apariţia acestor evenimente ţine de variabilitatea climatică naturală, fiind mai<br />
frecvente sau mai puţin frecvente în anumite perioade de timp. Abaterile frecvenţei sau<br />
intensităţii unor asemenea evenimente faţă de regimul lor climatic normal, determină<br />
anomaliile climatice ale acestor evenimente care, în funcţie de intensitatea, durata şi frecvenţa<br />
lor, conduc la dezechilibre ale mediului înconjurător. O anumită categorie a evenimentelor de<br />
vreme extreme necesită luarea unor măsuri de urgenţă din partea comuităţilor locale sau chiar<br />
la nivel guvernamental (ex. inundaţiile) atât pentru a diminua pagubele materiale produse de<br />
acestea, cât şi de a salva/proteja vieţile omeneşti. Din acest motiv, cunoaşetrea particularitălor<br />
regionale ale variabilităţii spaţiale şi temporale a evenimentelor extreme este foarte importană<br />
pentru dezvoltarea strategiilor pe termen mediu şi lung de diminuare a pagubelor produse de<br />
aceste evenimente<br />
Ultimul Raport IPCC (IPCC, 2007) arată că, la nivel global, în ultimele decenii se<br />
constată o tendinţă de creştere a frecvenţei evenimentelor climatice extreme ca urmare a<br />
intensificarii fenomenului de încălzire globală a climei, principala cauză fiind creşterea<br />
concentraţiei gazelor cu efect de seră din atmosferă, care se suprapune peste influenţa<br />
factorilor naturali ce determină variabilitatea naturală a climei. Acest fenomen prezintă<br />
anumite caracteristici regionale (Christensen şi alţii, 2007) ceea ce necesită studii de<br />
fundamentare ştiintifică aprofundate la nivel regional. O asemenea analiză se prezintă în<br />
lucrarea de faţă. Analize anterioare pentru evenimentele pluviometrice extreme şi fenomenele<br />
periculoase din sezonul rece din România au fost prezentate de Busuioc şi alţii (2003),<br />
respectiv Baciu şi alţii (2004).<br />
Datele şi metodele de analiză utilizate în această lucrare sunt sintetizate în secţiunea 2.<br />
Având în vedere faptul că unul dintre evenimentele extreme de vreme care produce cele mai<br />
mari pagube materiale şi umane şi care presupune disponibilizarea unor fonduri financiare<br />
importante este cel al inundaţiilor, o atenţie importantă este acordată analizei detaliate a<br />
caracteristilor regimului pluviometric din România şi, în mod special, a cantităţilor de<br />
precipitaţii extreme căzute în intervale scurte de timp (24 de ore). Aceste rezultate sunt<br />
prezentate în paragrafele 3.1 şi 3.2.<br />
Un alt fenomen meteorologic extrem care produce efecte negative în activitatea<br />
economico-socială îl constituie şi intensificările vântului, mai ales atunci când acestea capătă<br />
aspect de vijelie. Un studiu de caz înregistrat la Bucureşti în data de 2 iunie 2009 este analizat<br />
în paragraful 3.3, după o sinteză generală a caracteristicilor de variabilitate climatică ale<br />
acestui fenomen pe teritoriul României şi a condiţiilor sinoptice de producere. Concluziile<br />
studiului sunt prezentate în secţiunea 4.<br />
46
2. Date şi metode<br />
Perioada de analiză utilizată în această lucrare este 1961–2008, perioadă în care sunt<br />
disponibile observaţii complete la un număr mare de staţii meteorologice pe teritoriul<br />
României. Astfel, au fost utilizate şirurile de date lunare şi zilnice de precipitaţii de la 104<br />
staţii meteorologice cu observaţii complete pe perioada 1961–2008. Ca evenimente<br />
pluviometrice extreme au fost considerate cantităţile maxime absolute căzute în 24 de ore şi<br />
frecvenţa cantităţilor zilnice de precipitaţii care depăşesc anumite praguri fixe (10mm/zi) sau<br />
variabile determinate probabilistic pentru fiecare staţie meteorologică. Astfel, se consideră zi<br />
foarte ploioasă ziua în care cantitatea de precipitaţii depăşeşte percentila de 90%, care este<br />
definită ca o valoare pe scara de la 0 la 100 ce indică procentul din setul de date care este mai<br />
mic sau egal cu această valoare. Această metodă este des utilizată pentru a estima extremele<br />
unei distribuţii. De exemplu, percentila de 90% (10%) poate fi utilizată pentru definirea<br />
extremelor superioare (inferioare). Pentru cantităţile lunare de precipitaţii percentila de 90%<br />
defineşte pragul pentru lunile foarte ploioase, iar cea de 10% defineşte pragul pentru lunile<br />
foarte secetoase. În mod similar, în cazul temperaturii medii lunare a aerului, este definită<br />
luna foarte caldă, respectiv foarte rece. Diferite valori ale percentilelor arată diferite grade de<br />
intensitate pentru evenimentul extrem analizat. De exemplu, percentila de 95% poate defini<br />
lunile extrem de ploiose (extrem de calde), iar cea de 5% poate defini o lună extrem de<br />
secetoasă (extrem de rece). Această metodă determină, în mod obiectiv, pragurile pentru<br />
diferite evenimente extreme care permite compararea regiunilor cu diferite regimuri climatice.<br />
O analiză a caracteristicilor regimului pluviometric excedentar din România pe perioada<br />
1946–1999 pentru 36 staţii meteorologice este prezentată de Busuioc şi alţii (2003). În<br />
lucrarea de faţă, analiza se realizează pentru ultimii 48 de ani (1961–2008) pentru toate datele<br />
complete disponibile.<br />
Analiza evenimentelor pluviometrice extreme din această lucrare este realizată la nivel<br />
lunar (cantitatea maximă absolută din 24 de ore) şi sezonier (iarnă, primavară, vară, toamnă)<br />
pentru identificarea tendinţelor semnificative pe termen lung în frecvenţa cantităţilor zilnice<br />
de precipitaţii care depăşesc anumite praguri. Pentru aceasta sunt utilizate testele<br />
neparametrice Mann-Kendall şi Pettitt (Boroneanţ şi Râmbu, 1992, Busuioc şi von Storch,<br />
1996). Această analiză se realizează în comparaţie cu cea referitoare la regimul pluviometric<br />
sezonier pentru a identifica particularităţile de variabilitate spaţio-temporală ale fiecăruia.<br />
Pentru studiul de caz referitor la intensificările de vânt, detaliile privind sinteza<br />
generală a caracteristicilor de variabilitate climatică ale acestui fenomen pe teritoriul<br />
României, cât şi a condiţiilor sinoptice de producere a fenomenului analizat concret sunt<br />
prezentate în paragraful 3.3, pentru a da o mai bună coerenţă analizei respective.<br />
3. Rezultate<br />
3.1. Caracteristici ale variabilităţii regimului pluviometric din România pe<br />
intervalul 1961–2007<br />
Tendinţă generală şi variabilitate decenială<br />
Din analiza cantităţilor sezoniere de precipitaţii, pe intervalul menţionat, nu s-a<br />
indentificat o tendinţă semnificativă clară de schimbare la nivelul întregii ţări, chiar dacă<br />
aceasta a avut acelaşi semn (Busuioc şi alţii, 2008). În figura 1 sunt prezentate tendinţele<br />
liniare pentru cele patru sezoane, iar rezultatele pot fi sintetizate astfel:<br />
– în cazul iernii şi al primăverii s-au identificat tendinţe de scădere a cantităţilor de<br />
precipitaţii în majoritatea regiunilor ţării, însă acestea au fost semnificative din punct de<br />
vedere statistic, la un nivel de încredere de cel puţin 90%, doar pe anumite arii din sudul şi<br />
estul ţării (iarna) şi în câteva puncte din Oltenia (primăvara).<br />
47
– tendinţe semnificative de creştere a cantităţilor de precipitaţii pe arii mai extinse se<br />
remarcă în anotimpul de toamnă. Vara, deşi arii extinse prezintă o tendinţă de creştere, aceasta<br />
nu este semnificativă din punct de vedere statistic, iar pe unele arii mai restânse prezintă o<br />
tendinţă de scădere, aceasta fiind semnificativă doar în câteva puncte izolate.<br />
O caracteristică importantă a variabilitaţii temporale a cantităţilor de precipitaţii o<br />
constituie componenta interdecenială pronunţată (figura 2) care face dificilă separarea<br />
semnalului climatic pe termen lung, aceeaşi concluzie fiind menţionată şi în ultimul raport al<br />
IPCC (IPCC, 2007) privitor la variabilitatea cantităţilor de precipitaţii la nivel global.<br />
Iarna<br />
Primăvara<br />
Vara<br />
Toamna<br />
Fig. 1 – Tendinţa cantităţilor sezoniere de precipitaţii (mm) pe intervalul 1961-2007. Ariile haşurate<br />
arată tendinţe semnificative la nivel de încredere de cel puţin 90% (valori ale statisticii Mann-Kendall<br />
Z>= 1.7 pentru creşere şi Z
În figura 4 sunt prezentate abaterile faţă de perioada 1961–1990 a cantităţilor<br />
lunare de precipitaţii pentru patru luni caracteristice (ianuarie, mai, iulie, septembrie),<br />
mediate pe ţară.<br />
În luna ianuarie se remarcă, în general, o uşoară scădere a cantităţilor de<br />
precipitaţii începând cu deceniul 1971–1980, cantităţile cele mai mici înregistrate la<br />
staţiile meteorologice reprezentative pentru agricultură semnalându-se în deceniul 1991–<br />
2000. În luna mai, ce corespunde cu perioada consumului maxim faţă de apă la speciile<br />
cerealiere de toamnă, se constată aceeaşi tendinţă de scădere uşoară, începând din 1981,<br />
cantităţile cele mai mici de precipitaţii producându-se însă în deceniul 2001–2008. La<br />
polul opus se situează lunile iulie şi septembrie, care prezintă anumite creşteri, acestea<br />
fiind mai mari îndeosebi în intervalul 2001–2008, datorită cantităţilor abundente căzute<br />
îndeosebi în anul 2005. (fig. 3). Spre exemplu, în luna septembrie 2005, la Mangalia, au<br />
căzut 329.6 l/mp (comparativ cu valoarea medie multianuală lunară de 32.0 l/mp), din<br />
care 154.4 l/mp în data de 21 septembrie. De menţionat faptul că la Mangalia, în<br />
intervalul 1–20 septembrie 2005, precipitaţiile au fost absente sau nesemnificative<br />
pentru agricultură (sub 5 l/mp/zi), precipitaţiile deosebit de abundente înregistrate pe<br />
secvenţe temporale scurte (1–3 zile) având efecte negative asupra productivităţii<br />
agricole.<br />
IANUARIE<br />
MAI<br />
45<br />
90<br />
40<br />
80<br />
35<br />
70<br />
l/mp<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
l/mp<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
IULIE<br />
SEPTEMBRIE<br />
90<br />
70<br />
l/mp<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
l/mp<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
0<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
0<br />
1961-1990<br />
1961-1970<br />
1971-1980<br />
1981-1990<br />
1991-2000<br />
2001-2008<br />
Fig. 3 – Mediile pe ţară ale cantităţilor lunare deceniale<br />
de precipitaţii înregistrate la nivelul suprafeţelor agricole<br />
din România pe perioada 1961–2008,<br />
în comparaţie cu perioada de referinţă 1961–1990<br />
Din analiza comparativă a cantităţilor de precipitaţii căzute pe fiecare regiune agricolă<br />
s-a constatat că, în luna septembrie, există o creştere semnificativă îndeosebi în intervalul<br />
2001–2008, comparativ cu perioada climatică de referinţă (1961–1990), cele mai mari valori<br />
ale precipitaţiilor lunare, în ordine descrescătoare, înregistrandu-se în Oltenia, Muntenia,<br />
Banat-Crişana, Transilvania-Maramureş, Dobrogea şi Moldova (fig. 4).<br />
49
Evolutia precipitatiilor pe regiuni agricole, in luna septembrie / 1961-2008<br />
Transilvania-Maramures<br />
2001-2008<br />
1991-2000<br />
1981-1990<br />
1971-1980<br />
1961-1970<br />
1961-1990<br />
Banat-Crisana<br />
Oltenia<br />
Muntenia<br />
Dobrogea<br />
Moldova<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
l/mp<br />
Fig. 4 – Mediile regionale ale cantităţilor deceniale de precipitaţii din luna septembrie înregistrate la<br />
nivelul suprafeţelor agricole din România pe perioada 1961–2008, în comparaţie cu perioada de<br />
referinţă 1961–1990<br />
În intervalul 2001–2008, anul 2005, sub aspectul regimului pluviometric, a fost ploios<br />
şi chiar excesiv de ploios, cantitatea medie de precipitaţii la nivelul întregului teritoriu agricol<br />
al ţării fiind de 818.4 l/mp, iar în luna septembrie 2005, media fiind de 91.7 l/mp, faţă de<br />
normala climatologică (41.1 l/mp). Valorile medii multianuale lunare ale cantităţilor de<br />
precipitaţii s-au atins şi chiar depăşit în intervale foarte scurte de timp (1–2 sau 3 zile<br />
consecutive), producând inundarea şi calamitarea culturilor pe suprafeţe agricole extinse. La<br />
suprafaţa solului s-au semnalat băltiri de apă de lungă durată în culturi şi ogoare, iar pe profil,<br />
excese de umiditate care au afectat starea de vegetaţie a culturilor, chiar calamitarea acestora.<br />
Mecanismele care controlează variabilitatea regimului pluviometric din România<br />
Variabilitatea anomaliilor pluviometrice din România este controlată de acţiunea<br />
simultană a mai multor factori, atât dinamici (presiunea aerului la nivelul mării şi la<br />
altitudine), cât şi termodinamici (ex. umiditatea specifică la 850 mb). Această legătură<br />
depinde de anotimp, fiind puternic influenţată şi de factorii locali/regionali (orografia). În<br />
studii anterioare au fost analizate în detaliu aceste mecanisme (Busuioc şi von Storch, 1996;<br />
Busuioc, 2001; Bojariu şi Paliu, 2001; Busuioc şi altii, 2008), în lucrarea de faţă fiind<br />
prezentată numai o sinteză a acestora. Astfel, în timpul iernii, acţiunea cumulată a două<br />
mecanisme explică tendinţa de scădere a cantităţilor de precipitaţii pe toată ţara, cu unele<br />
tendinţe spre excedent în nord-vest: scăderea frecvenţei şi intensitatii circulaţiilor sud-vestice<br />
şi creşterea frecvenţei unor circulaţii de nord-vest. Pentru toamnă, s-au identificat de<br />
asemenea două mecanisme: primul se referă la o creştere a frecvenţei structurilor ciclonice,<br />
mai puţin intense, centrate în vestul României, asociată cu o creştere a cantităţilor de<br />
precipitaţii în toată ţara, mai pronunţată în sud-est; al doilea mecanism presupune creşterea<br />
frecvenţei circulaţiilor zonale peste Europa, asociate cu o tendinţă spre excedent în regiunea<br />
intra-carpatică (mai pronunţată în nord-vest) şi spre deficit uşor în restul ţării. Pentru vară,<br />
mecanismele sunt mult mai complexe, prin acţiunea cumulată a mai multor factori: creşterea<br />
frecvenţei structurilor anticiclonice de altitudine centrate pe România (asociate cu deficit de<br />
precipitaţii şi temperaturi ridicate), creşterea pronunţată a umidităţii specifice a aerului la 850<br />
mb peste România (asociată, în general, cu creşterea cantităţilor de precipitaţii), precum şi<br />
creşterea frecvenţei unor configuraţii regionale ciclonice sau anticiclonice de suprafaţă care<br />
influenţează România (asociată cu creşteri sau descreşteri de precipitaţii pe România). S-a<br />
evidenţiat faptul că rolul predominant în variabilitatea precipitaţiilor din timpul verii îl are<br />
umiditatea specifică, spre deosebire de iarnă, când circulaţia atmosferică de suprafaţă joacă<br />
rolul predominant. De asemenea, s-a identificat o legătură semnificativă între indicele<br />
50
Oscilaţiei Nord Atlantice (NAO) şi regimul termic şi pluviometric de iarnă din România<br />
(semnificativă în regiunea extracarpatică).<br />
3.2. Evenimente pluviometrice extreme<br />
Aşa cum s-a menţionat în secţiunea 2, au fost calculaţi şi analizaţi mai mulţi indici<br />
sezonieri referitori la evenimentele pluviometrice extreme (cantitatea maximă de precipitaţii<br />
căzută în 24 de ore, frecvenţa zilelor cu cantităţi de precipitaţii > 10 mm/zi şi frecvenţa zilelor<br />
foarte ploioase) atât sub aspectul identificării unei tendinţe generale pe termen lung, cât şi a<br />
cantităţilor maxime absolute căzute în 24 de ore. Rezultatele arată o creşterea semnificativă a<br />
frecvenţei zilelor cu precipitaţii excedentare pe areale extinse din jumătatea de nord, vestul şi<br />
sud-estul ţării în anotimpul de toamnă, până la 3 zile (figura 5). Pentru celelalte sezoane, nu s-au<br />
identificat tendinţe semnificative pe arii extinse.<br />
Schimbările în regimul evenimentelor pluviometrice extreme sunt în concordanţă cu<br />
cele identificate în regimul cantităţilor sezoniere de precipitaţii (vezi secţiunea 2) şi anume:<br />
tendinţa spre excedent în cazul toamnei determină şi o tendinţă de creştere a frecvenţei zilelor<br />
cu cantităţi mari/excepţionale de precipitaţii, în timp ce tendinţa spre deficit din iarnă<br />
determină o tendinţă de creştere a duratei maxime a intervalelor fără precipitaţii.<br />
a) b)<br />
Fig. 5 – Distribuţia spaţială a tendinţei numărului de zile cu precipitaţii >= 10 mm/zi (a) şi a tendinţei<br />
numărului de evenimente care depăşesc percentila de 90% (b), în anotimpul de toamnă. Haşurile sunt<br />
aplicate în acele regiuni în care tendinţa calculată este semnificativă la nivelul de încredere de cel<br />
puţin 90%.<br />
Analiza evoluţiei temporale a cantităţilor maxime zilnice de precipitaţii înregistrate în<br />
fiecare sezon a evidenţiat faptul că nu există o tendinţă generală semnificativă de creştere sau<br />
descreştere pe regiuni extinse, cu excepţia unor puncte izolate. În figurile 6 şi 7 sunt<br />
prezentate, spe exemplificare, evoluţiile temporale ale cantităţilor maxime de precipitaţii<br />
căzute în 24 de ore pentru lunile iulie şi septembrie. Din analiza seriilor lunare a cantităţilor<br />
maxime de precipitaţii căzute în 24 de ore la cele 104 staţii meteorologice, rezultă că cele mai<br />
mari valori sunt înregistrate în luna iulie (224.0 mm/zi la staţia Drobeta Turnu-Severin,<br />
1999), urmate de luna august (201.0 mm/zi la Constanţa, 2004), septembrie (161.4 mm/zi la<br />
Bucureşti-Filaret, 2005) şi mai (137.6 mm/zi la Târgovişte, 2005). Repartiţia spaţială a<br />
acestor valori pentru cele patru luni menţionate este prezentată în figura 8. Se constată că cele<br />
mai mari valori sunt înregistrate, în general, în sud-vest, sudul şi estul ţării, iar în luna mai şi<br />
în regiunile nordice.<br />
Rezultatele obţinute arată că există caracteristici diferite de variabilitate spaţială între<br />
cantităţile maxime absolute lunare de precipitaţii înregistrate în 24 de ore şi regimul<br />
pluviometric mediu multianual, rezultat confirmat şi de concluziile prezentate într-un studiu<br />
51
anterior pe perioada 1901–2000 (Clima României, 2008). Chiar dacă, în toate lunile anului,<br />
cantităţile de precipitaţii sunt mai mari în zonele montane, pot să apară cantităţi excepţionale<br />
de precipitaţii în intervale scurte de timp (24 de ore) în zonele de câmpie şi pe litoral, în<br />
special în perioada caldă a anului. Astfel, este demn de remarcat exemplul din luna august,<br />
când cantitatea maximă absolută pe ţară a fost înregistrată în anul 2004 la staţia Constanţa,<br />
situată într-o regiune cu cele mai mici cantităţi de precipitaţii în toate lunile anului. Un<br />
exemplu similar poate fi dat pentru luna ianuarie când, în Dobrogea, la staţia Hârşova, în anul<br />
1966 s-a înregistrat în 24 de ore o cantitate de 77.1 mm, care este a treia ca ordin de mărime<br />
(după valorile înregistrate la Ţarcu şi Sinaia) în această lună (vezi tabelul 1). Trebuie<br />
menţionat faptul că valorile extreme ale cantităţilor de precipitaţii căzute în 24 de ore depind<br />
de intervalul de analiză luat în considerare.<br />
Tabelul 1 prezintă primele trei cele mai mari cantităţi de precipitaţii căzute în 24 de<br />
ore pentru câte o lună caracteristică din fiecare sezon. Se constată că ecartul cel mai mare se<br />
înregistrează pentru lunile ianuarie şi iulie, fiind mai scăzut pentru lunile de tranziţie mai şi<br />
septembrie.<br />
140.0<br />
120.0<br />
100.0<br />
80.0<br />
60.0<br />
40.0<br />
20.0<br />
0.0<br />
IASI-Iulie, ppmax24, MAX=125.3 (1969)<br />
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006<br />
DR.TR.SEV.-Iulie, ppmax24, MAX=224.0 (1999)<br />
250.0<br />
200.0<br />
150.0<br />
100.0<br />
50.0<br />
0.0<br />
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006<br />
Fig. 6 – Cantitatea maximă de precipitaţii<br />
cazută în 24 de ore pentru luna iulie.<br />
Maxima absolută pe toata perioada analizată<br />
este de asemenea reprezentată<br />
IASI-septembrie, ppmax24, MAX=107.9(1981)<br />
120.0<br />
100.0<br />
80.0<br />
60.0<br />
40.0<br />
20.0<br />
0.0<br />
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006<br />
200.0<br />
BUCURESTI FIL.- septembrie, ppmax24, MAX=161.4(2005)<br />
150.0<br />
100.0<br />
50.0<br />
0.0<br />
1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006<br />
Fig. 7 – Cantitatea maximă de precipitaţii<br />
căzută în 24 de ore pentru luna septembrie.<br />
Maxima absolută pe toată perioada analizată<br />
este de asemenea reprezentată<br />
52
ianuarie<br />
mai<br />
iulie<br />
septembrie<br />
Fig. 8 – Repartiţia spaţială a cantităţii maxime de precipitaţii căzute în 24 de ore<br />
pe intervalul 1961–2008 pentru patru luni caracteristice<br />
Tabelul 1. Cele mai mari trei cantităţi maxime de precipitaţii căzute în 24 ore (mm)<br />
pentru patru luni reprezentative<br />
Ianuarie Mai Iulie Septembrie<br />
valoare statia/an valoare statia/an valoare statia/an valoare statia/an<br />
126.0<br />
Ţarcu/<br />
02.01.1966 137.6<br />
Târgovişte/<br />
7.05.2005 224.0<br />
Dr.Tr.Severin/<br />
12.07.1999 161.4 Bucureşti-Filaret /20.09.2005<br />
79.1<br />
Sinaia-1500/<br />
20.01.1965 122.3<br />
Rm.Vâlcea/<br />
10.05.1973 154.2<br />
Padeş/<br />
30.07.1969 146.0 Mangalia/22.09.2005<br />
77.1<br />
Hârşova/<br />
06.01.1966 121.4<br />
Baia Mare/<br />
13.05.1970 134.5<br />
Tulcea/<br />
27.07.1997 126.4<br />
Bucureşti-Băneasa<br />
/20.09.2005<br />
3.3. Intensificările de vânt, fenomen sever în România. Studiu de caz<br />
3.3.1 Caracteristici generale ale vijeliilor pe teritoriul României<br />
Între fenomenele meteorologice periculoase care produc efecte negative în activitatea<br />
economico-socială, un loc important îl ocupă şi intensificările vântului, mai ales atunci când<br />
acestea capătă aspect de vijelie. Vântul este un fenomen meteorologic deosebit de variabil în<br />
timp şi spaţiu, condiţionat de contrastul baric orizontal în cadrul circulaţiei generale a<br />
atmosferei, determinat la rândul său de diferenţe de temperatură şi umezeală, dar şi de<br />
configuraţia suprafeţei subiacente. Intensificările de vânt se produc atât la contactul de<br />
separaţie între două mase de aer cu caracteristici diferite, cât şi în cadrul aceleiaşi mase de aer,<br />
acestea din urmă fiind specifice anotimpului cald, într-o masă de aer cald şi umed în care<br />
instabilitatea atmosferică este puternică.<br />
53
Pe teritoriul ţării noastre, cele mai mari viteze maxime ale vântului, care pot depăşi 40<br />
m/s, se înregistrează la munte – în zonele degajate, dar şi în cea mai mare parte a Podişului<br />
Moldovei, în sud-vestul Banatului şi, pe areale mai restrânse, în Câmpia Română, nordul<br />
Dobrogei şi pe litoral. La munte, la peste 2.500 metri altitudine, viteza vântului poate depăşi<br />
70 m/s. Viteze mari ale vântului, care pot depăşi 60 m/s se înregistrează în Depresiunea<br />
Oraviţa, în Depresiunea Braşov şi în Câmpia Buzăului, iar pe litoralul Mării Negre acestea pot<br />
depăşi 45 m/s. Când viteza vântului este de intensitate mare, de peste 10 m/s, şi într-un timp<br />
scurt, fenomenul se încadrează în categoria de vijelie sau furtună, acestea atingând uneori 40–<br />
45 m/s, adică 145–160 km/h.<br />
Vijeliile au loc în urma creşterii bruşte a presiunii atmosferice cu 2 până la 6 milibari<br />
şi a scăderii temperaturii cu până la 14–15 grade. Cele mai multe vijelii se înregistrează la<br />
trecerea unui front atmosferic rece, atunci când contrastul dintre masa caldă şi cea rece este de<br />
cel puţin 6–8 grade, putând ajunge până la 10–14 grade, şi când variaţia presiunii atmosferice<br />
este de 2–5 milibari sau chiar mai mult. În funcţie de lăţimea benzii frontale, fenomenul de<br />
vijelie se poate desfăşura pe durata de la 2–3 minute până la 35–40 de minute şi poate fi<br />
însoţit de descărcări electrice şi ploaie cu caracter de aversă, uneori chiar torenţială. Vijeliile<br />
de pe linia frontului rece se produc cel mai frecvent în lunile de vară, mai puţin în cele de<br />
toamnă şi de primăvară şi aproape deloc în cursul iernii.<br />
În afara vijeliilor provocate de trecerea unui front atmosferic rece, acestea mai pot<br />
apărea în zilele cu instabilitate atmosferică mare, în aceeaşi masă de aer cald şi umed, sub nori<br />
Cumulonimbus cu mare dezvoltare verticală, fiind însoţite aproape întotdeauna de ploaie cu<br />
caracter de aversă, de descărcări electrice şi de foarte multe ori de grindină. Dacă vijeliile<br />
determinate de trecerea unui front atmosferic pot să dureze până la câteva zeci de minute, în<br />
funcţie de lăţimea benzii frontale, vijeliile de sub norii Cumulonimbus foarte rar depăsesc 10<br />
minute. În funcţie de intensitatea vântului – elementul caracteristic al vijeliilor – acestea pot fi<br />
împărţite în trei categorii:<br />
− vijelii în care intensitatea vântului este între 10 şi 20 m/s;<br />
− vijelii în care intensitatea vântului este între 20 şi 30 m/s;<br />
− vijelii în care intensitatea vântului depăşeşte 30 m/s.<br />
Din analizele realizate până în prezent, rezultă că frecvenţa cea mai mare, în proporţie<br />
de 62%, o au vijeliile cu viteze între 10 şi 20 m/s, după care urmează vijeliile cu viteza<br />
vântului între 20 şi 30 m/s (în proporţie de 30%) şi pe locul trei cele cu viteza vântului de<br />
peste 30 m/s (în proporţie de 8%).<br />
Frecvenţa cea mai mare a vijeliilor, în proporţie de 22.6%, este în luna iunie, urmată<br />
de luna iulie, cu o pondere de 21.1% şi de luna august, cu 16.6%.<br />
Acestea se produc ziua, în marea lor majoritate, şi mai putin noaptea.<br />
Teritorial, zonele cele mai afectate de vijelii sunt Muntenia (judetul Teleorman)<br />
urmată de Crişana (judetul Arad), Banat (zona Oraviţa), sud-estul Transilvaniei şi<br />
Moldova.<br />
3.3.2. Intensificarea vântului la Bucureşti în data de 2 iunie 2009<br />
Situaţia sinoptică<br />
La nivelul solului, regiunea geografică a României se află într-un talveg îngust dinspre<br />
nordul continentului până în sudul Peninsulei Balcanice şi al Italiei. În altitudine, acesta era<br />
susţinut de un câmp de geopotenţial scăzut, într-o masă de aer mai rece, devansat către vest.<br />
Acestuia îi corespundea un front atmosferic rece, în deplasare dinspre sud-vest către nord-est,<br />
deplasare relativ lentă datorită masei de aer cald–tropical din partea anterioară a acestuia,<br />
peste estul ţării noastre până în centrul şi estul Câmpiei Ruse.<br />
54
Fig. 9 – Presiunea la nivelul mării şi înălţimea geopotenţialului la 500mb<br />
în ziua de 2.06.2009, ora 12 UTC.<br />
La nivelul solului, contrastul termic între zonele de răsărit ale României şi cele vestice<br />
era relativ mare, de peste 10 grade, datorită pătrunderii unei mase de aer continental polar în<br />
centrul Europei (figura 10).<br />
Fig. 10 – Temperatura aerului peste regiunea atlantico-europeană în ziua de 2.06. 2009, ora 12 UTC.<br />
55
Sondajul de la ora 12 UTC indica, în faţa frontului, o masă de aer instabil cu un<br />
potenţial convectiv ridicat. Astfel, energia potenţială convectivă disponibilă în strat avea<br />
valori ridicate, iar conţinutul de apă precipitabilă era mai mare de 30 mm. În straturile joase<br />
ale atmosferei, aproape de nivelul de 850 mb, forfecarea vântului era mare. Totodată, sondajul<br />
indică un nivel de echilibru ridicat al particulei în ascensiune până la 10.000 metri, ceea ce<br />
înseamnă formarea norilor Cumulonimbus cu dezvoltare verticală foarte mare.<br />
În acelaşi timp, din datele de aerosondaj rezultă potenţialul de declanşare a convecţiei<br />
termice foarte mari într-o structură a atmosferei instabilă cu formarea norilor de tip<br />
Cumulonimbus de mare dezvoltare verticală, nori care generează la sol fenomene de vreme<br />
severă, caracterizate prin intensificări ale vântului care pot lua aspect de vijelie, descărcări<br />
electrice şi precipitaţii însemnate cantitativ.<br />
Efectele la nivelul solului<br />
Începând cu ora 12 UTC, frontul atmosferic rece era activ în vestul Olteniei, unde pe<br />
arii relativ extinse se înregistrau descărcări electrice şi precipitaţii însemnate cantitativ<br />
(Drobeta-Turnu Severin – 10 l/mp în 30 de minute, Calafat – 11 l/mp în 30 de minute, vânt la<br />
rafală de 8 m/s şi grindină). Sistemul frontal şi-a continuat deplasarea de la vest la est,<br />
generând în Muntenia fenomene de vreme severă (Câmpulung-Muscel – 31 de l/mp în<br />
interval de 1 oră, Piteşti – 21 de l/mp într-o oră şi 20 de minute şi vânt la rafală de 15 m/s,<br />
Stolnici – 11 l/mp în 30 de minute, Turnu Măgurele – 23 de l/mp într-o oră şi 30 de minute şi<br />
vânt de 12 m/s, Zimnicea – vânt la rafală de 10 m/s).<br />
Fig. 11 – Frontul atmosferic la ora 17 UTC<br />
În jurul orei 17 UTC sistemul frontal a atins limita vestică a Municipiului Bucureşti<br />
şi se manifesta prin fenomene electrice la staţiile Filaret şi Băneasa, dar vânt slab, cu viteze<br />
56
de 2–3 m/s. Convecţia termică determinată de temperatura foarte ridicată a determinat<br />
dezvoltări verticale locale care s-au adăugat părţii anterioare a frontului atmosferic amintit<br />
aflat în deplasare în lungul lui, situaţia s-a agravat la ora 17:50 UTC, când la staţia Filaret<br />
au căzut 11 l/mp în 10 minute, iar vântul s-a intensificat la rafală până la 20 m/s. În acelaşi<br />
timp, la Băneasa s-au înregistrat 14 l/mp in 20 de minute şi vânt la rafală de 10 m/s.<br />
După numai 10 minute, la Afumaţi cantitatea de apă căzută a fost de 13 l/mp în 20 de<br />
minute, iar vântul s-a intensificat până la 15 m/s la rafală.<br />
După cum se observă, durata fenomenelor a fost de aproximativ o oră.<br />
Cantităţile de apă înregistrate pe parcursul întregului episod au fost relativ mici, acest<br />
lucru datorându-se vitezei mari de deplasare a sistemului frontal şi a aerului foarte cald din<br />
faţa acestuia. Pagubele majore au fost provocate de intensificările vântului. Mass-media a<br />
relatat pe larg amploarea acestora. Au fost rupţi 250 de copaci care în cădere au avariat<br />
autoturisme, au fost avariate linii de înaltă tensiune, iar acoperişuri au fost smulse.<br />
Trebuie semnalat faptul că în zona capitalei aceste efecte au fost generate din cauza<br />
canalizării vântului de-a lungul străzilor, astfel încât în unele zone viteza vântului a depăşit 72 km/h.<br />
Intensificările vântului mai violente au fost în sectoarele 1 şi 2.<br />
4. Concluzii<br />
În această lucrare au fost analizate evenimentele meteorologice extreme, care produc<br />
unele dintre cele mai mari pagube materiale şi umane şi care presupun disponibilizarea unor<br />
fonduri financiare importante. Acestea se referă la cantităţile mari de precipitaţii căzute în<br />
intervale scurte de timp (24 de ore) care pot provoca indundaţii, fiind analizate atât sub aspect<br />
cantitativ (maxima absolută lunară), cât şi al frecvenţei sezoniere. Intervalul luat în<br />
considerare este 1961–2008 pentru 104 staţii meteorologice cu şir complet de observaţii pe<br />
această perioadă, analiza referindu-se la identificarea posibilelor tendinţe semnificative de<br />
variaţie pe termen lung. Această analiză s-a realizat în comparatţie cu cea referitoare la<br />
regimul pluviometric sezonier, pentru a identifica particularităţile de variabilitate spaţiotemporală<br />
ale fiecăruia.<br />
Studiul evoluţiei temporale a cantităţilor maxime zilnice de precipitaţii înregistrate în<br />
fiecare sezon a evidenţiat faptul că nu există o tendinţă generală semnificativă de creştere sau<br />
descreştere pe regiuni extinse, cu excepţia unor puncte izolate. Cele mai mari valori pe<br />
întreaga perioadă analizată au fost înregistrate în luna iulie (224.0 mm/zi la staţia Drobeta<br />
Turnu-Severin, 1999), urmate de luna august (201.0 mm/zi la Constanţa, 2004), septembrie<br />
(161.4 mm/zi la Bucureşti-Filaret, 2005) şi mai (137.6 mm/zi la Târgovişte, 2005).<br />
Repartiţia spaţială a acestor valori pentru cele patru luni menţionate arată că cele mai mari<br />
valori sunt înregistrate, în general, în sud-vestul, sudul şi estul ţării, iar în luna mai şi în<br />
regiunile nordice.<br />
Rezultatele obţinute arată că există caracteristici diferite de variabilitate spaţială între<br />
cantităţile maxime absolute lunare de precipitaţii înregistrate în 24 de ore şi regimul<br />
pluviometric mediu multianual, rezultat confirmat şi de concluziile prezentate într-un studiu<br />
anterior pe perioada 1901–2000 (Clima Romaniei, 2008). Chiar dacă, în toate lunile anului,<br />
suma totală de precipitaţii este mai mare în zonele montane, pe intervale scurte de timp (24 de<br />
ore) pot să apară cantităţi excepţionale de precipitaţii în zonele de câmpie şi pe litoral, în<br />
special în perioada caldă a anului. Astfel, este demn de remarcat exemplul din luna august,<br />
când cantitatea maximă absolută pe ţară a fost înregistrată în anul 2004 la staţia Constanţa,<br />
situată într-o regiune cu cele mai mici cantităţi de precipitaţii în toate lunile anului. Un<br />
exemplu similar poate fi dat pentru luna ianuarie, când în Dobrogea, la staţia Hârşova, în anul<br />
1966 s-a înregistrat în 24 de ore o cantitate de 77.1 mm, care este a treia ca ordin de mărime<br />
(după valorile înregistrate la Ţarcu şi Sinaia) în această lună. Trebuie menţionat faptul că<br />
valorile extreme ale cantităţilor de precipitaţii căzute în 24 de ore depind de intervalul de<br />
analiză luat în considerare.<br />
57
Analiza frecvenţei sezoniere a cantităţilor zilnice de precipitaţii excedentare arată o<br />
creştere semnificativă pe areale extinse din jumătatea de nord, vestul şi sud-estul ţării în<br />
anotimpul de toamnă, până la 3 zile.<br />
Studiul de caz referitor la intensificările de vânt din data de 2 iunie 2009 arată că în<br />
condiţiile sinoptice favorabile producerii acestui fenomen (talveg îngust dinspre nordul<br />
continentului până în sudul Peninsulei Balcanice şi al Italiei, susţinut în altitudine de un câmp<br />
de geopotenţial scăzut, într-o masă de aer mai rece; front atmosferic rece, în deplasare dinspre<br />
sud-vest către nord-est, deplasare relativ lentă datorită masei de aer cald – tropical din partea<br />
anterioară a acestuia, peste estul ţării noastre până în centrul şi estul Câmpiei Ruse), cât şi<br />
unor caracteristici locale (canalizarea vântului de-a lungul străzilor în oraşul Bucureşti), au<br />
avut loc intensificări importante ale vântului, care au produs pagube majore: au fost rupţi 250<br />
de copaci care în cădere au avariat autoturisme, au fost avariate linii de înaltă tensiune,<br />
smulgerea unor acoperişuri.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Baciu, M., Busuioc, A., Breza, T., 2004: Spatial and temporal variability of meteorological<br />
phenomena frequency in the cold season. Romanian Journal of Meteorology, vol. 6, nr 1-2, 27-39.<br />
[2.] Bojariu, R., si D. Paliu , 2001: North Atlantic Oscillation projection on Romanian climate<br />
fluctuations in the cold season. In: Detecting and Modelling Regional Climate Change and<br />
Associated Impacts (M. Brunet and D. Lopez eds.), Springer-Verlag 2001, 345-356.<br />
[3.] Boroneanţ C., Râmbu, N., 1992b: Contributions to the study of climatic change as occurring at<br />
some representative stations in Romania, Proceedings of the 5th International Meeting on<br />
Statistical Climatology , 22-26 June 1992, Toronto, Canada, 61-64.<br />
[4.] Busuioc, A., Caian, M., Bojariu, R., Boroneanţ, C., Cheval, S., Baciu, M., Dumitrescu, Al., 2008:<br />
Scenarii de Schimbare a Regimului Climatic din România pe perioada 2001-2030, Raport,<br />
Administraţia Naţională De Meteorologie,<br />
http://www.mmediu.ro/departament_mediu/schimbari_climatice/Schimbare_Regim_Climatic_20<br />
01-2030.doc<br />
[5.] Busuioc A., C. Boroneant, D. Matei, 2003: Analiza variabilitatii frecventei evenimentelor<br />
pluviometrice extreme in Romania în Analele Universităţii Ovidius, Seria: Geografie, vol. 1,<br />
2003, 43-50.<br />
[6.] Busuioc, A., 2001: Large-scale mechanisms influencing the winter Romanian climate variability,<br />
Detecting and Modelling Regional Climate Change and Associated Impacts, M. Brunet and D.<br />
Lopez eds., Springer-Verlag, 333-343.<br />
[7.] Busuioc, A., H. von Storch, 1996 : "Changes in the winter precipitation in Romania and its<br />
relation to the large scale circulation", Tellus, 538-552.<br />
[8.] Busuioc, A. and R. Tomozeiu, 1998: Connection between maximum temperature variability in<br />
Romania and the large scale circulation, Romanian J. Meteor., Vol. 5, No 1-2, 29-38.<br />
[9.] Christensen, J.H., B. Hewitson, A. Busuioc, A. Chen, X. Gao, I. Held, R. Jones, R.K. Kolli, W.-<br />
T. Kown, R. Laprise, V. Magana Rueda, L. Mearns, C.G. Menéndez, J. Räisänen, A. Rinke, A.<br />
Saar and P. Whetton, 2007: Regional Climate Projections. In: Climate Change 2007: The<br />
Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the<br />
Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M.<br />
Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press,<br />
Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.<br />
[10.] Rimbu N., C. Boroneant, C. Buta, M. Dima, 2002: Decadal variability of the Danube river<br />
streamflow in the lower basin and its relation with the North Atlantic Oscillation. International<br />
Journal of Climatology, 22, 1169-1179.<br />
[11.] IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group<br />
I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon,<br />
S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)].<br />
Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp.<br />
[12.] Clima României, 2008, Administraţia Naţională de Meteorologie, Bucureşti, Editura Academiei<br />
Române, ISBN 978-973-27-1674-8.<br />
58
REDUCEREA DEZASTRELOR ŞI IMPLEMENTAREA<br />
PROGRAMULUI APELL ÎN ROMÂNIA<br />
Prof. dr. ing. Alexandru Ozunu, prof. dr. Cristina Roşu,<br />
drd. Camelia Costan, Lucrina Ştefănescu<br />
Facultatea de Ştiinţa Mediului,<br />
Universitatea Babeş-Bölyai, Cluj-Napoca, România<br />
E. Roman, Fundaţia Centrul Naţional APELL<br />
pentru Managementul Dezastrelor, Turda, România<br />
Abstract: This paper highlights one of the voluntary environmental initiatives that might<br />
improve the awareness of the community regarding environmental emergencies.<br />
The voluntary initiative discussed here, developed and supported by UNEP is the<br />
Awareness and Preparedness for Emergencies at the Local Level (APELL)<br />
addressing emergency response and management.<br />
APELL plays a important role in increasing awareness about disasters and their<br />
negative impact. APELL has proved a most suitable tool for effectively supporting<br />
developing countries in establishing emergency response, and related mitigation<br />
strategies. The programme resulted in enhanced awareness throughout the world<br />
of the role of accident prevention, and its contribution to the overall<br />
implementation of sustainable development. Over the years, there were organized<br />
trainings and workshops on emergency procedures, to promote APELL in internal<br />
seminars and brochures.<br />
The DENATEH Project “Mitigation of vulnerability and consequences of natural and<br />
technological disasters, in order to support local communities” promotes the APELL<br />
Programme nationally and founds the partnership to establish a regional<br />
implementation network, with a view to create the necessary system to ensure an<br />
efficient crisis situations and disaster response management and assesses the<br />
environmental impact by means of GIS (Geographical Information System) and ACR<br />
(Quantitative Risk Analysis) Technologies, in order to prevent natural and technological<br />
disasters. The implementation characteristics of the APELL programme to end-users<br />
were identified in two interest areas in Romania: the first area is the Râmnicu-Valcea<br />
area, including Ocnele Mari, and the second one is the Maramureş-Baia Mare area.<br />
The APELL prototype, developed within the DENATEH project, represents the<br />
practical implementation of the APELL guides and brochures. The standard steps<br />
of the APELL process for the identified risks and intervention measures for the two<br />
areas were assessed and the involved stake-holders were established.<br />
The main purpose of the project is the completion of the existing emergency plans,<br />
created according to the current Romanian legislation, with the APELL principles<br />
and concepts. The major elements of emergency plans which APELL process<br />
completes are the involvement of the local communities and the preparedness and<br />
training of local communities. The completions will improve the emergency plans<br />
and the response will be more rapidly.<br />
The implementation activities for the APELL programme are supported in<br />
Romania by the APELL National Center for Disaster Management Foundation.<br />
The objectives of the Foundation are to educate, train and improve specialists in<br />
technological risks assessment and management; prevent technological accidents<br />
and natural disasters; promote fundamental, technical-scientific, experimental and<br />
applicative research in the field of environmental protection; conduct programmes<br />
necessary to performing policies in the field of risk and environmental security;<br />
integrate within an international network.<br />
59
Introducere<br />
Multe evenimente petrecute într-un interval scurt de timp au condus la necesitatea<br />
dezvoltării de măsuri pentru situaţii de urgenţă legate de siguranţa amplasamentelor<br />
industriale. Este de asemenea acceptată ideea că orice dezastru, indiferent de cauza care-l<br />
determină, generează impact asupra mediului.<br />
Comunitatea internaţională îşi uneşte eforturile pentru a asigura premisele dezvoltării<br />
durabile. Aceste măsuri se concretizează în planul asigurării siguranţei şi securităţii legat de<br />
activităţile de producţie, de obiectivele industriale şi de sănătatea comunitară, şi îşi înteţeşte<br />
acţiunile începând cu anii 1980. Unul dintre programele internaţionale complexe şi<br />
interdisciplinare, constituit de către Programul pentru Mediu al Naţiunilor Unite - UNEP este<br />
operaţional începând cu anul 1986, fiind cunoscut sub denumirea generică APELL (acronimul<br />
pentru Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level – Pregătirea şi<br />
Conştientizarea pentru Urgenţe la nivelul Comunităţilor Locale).<br />
În România, programul APELL este introdus prin intermediul unui proiect de<br />
cercetare. Proiectul CEEX nr. 303/2006, Reducerea vulnerabilităţii şi combaterea<br />
consecinţelor dezastrelor naturale şi tehnologice, în sprijinul comunităţilor locale, acronim<br />
DENATEH este structurat pe două componente de bază: implementarea programului APELL<br />
pentru managementul dezastrelor în România (APELL – RO) şi evaluarea impactului prin<br />
utilizarea tehnologiilor de evaluare a riscului şi a sistemelor informatice geografice. APELL –<br />
RO, prima componentă a proiectului DENATEH este focalizat pe managementul şi<br />
diminuarea riscurilor şi hazardurilor naturale şi tehnologice. GISAR, a doua componentă a<br />
proiectului DENATEH, îşi propune asigurarea unui echilibru între cercetarea fundamentală şi<br />
cea aplicativă, prin intermediul tehnologiilor software utilizată în prelucrarea datelor.<br />
Proiectul s-a desfăşurat pe durata a doi ani, între 2006 şi 2008, iar la derularea sa au contribuit<br />
următorii parteneri: Universitatea Babeş-Bölyai – Cluj-Napoca, Institutul de Geografie al<br />
Academiei Române Bucureşti, Institutul de Cercetări pentru Instrumentaţie Analitică – Cluj-<br />
Napoca, Centrul Regional pentru Prevenirea Accidentelor Industriale Majore – Cluj-Napoca,<br />
Universitatea Politehnică Bucureşti.<br />
Programul APELL<br />
APELL se adresează tuturor urgenţelor legate de operaţiunile industriale sau<br />
comerciale cu potenţial de producere a incendiilor, exploziilor, deversărilor sau emisiilor de<br />
materii periculoase. Programul are două obiective majore:<br />
o Să creeze şi/sau să crească gradul de conştientizare a comunităţii asupra posibilelor<br />
hazarduri implicate în administrarea şi utilizarea materiilor periculoase şi fabricarea,<br />
administrarea şi utilizarea materiilor periculoase, precum şi asupra etapelor parcurse de<br />
autorităţi şi industrie pentru a proteja comunitatea de aceste hazarduri.<br />
o Să dezvolte planuri de intervenţie în caz de urgenţă în cooperare cu comunităţile<br />
locale. Procesul de dezvoltare implică întreaga comunitate cu scopul de a asigura pregătirea<br />
optimă în cazul declanşării unei situaţii de urgenţă. (www.uneptie.org/pc/apell/)<br />
APELL se adresează hazardurilor de pe amplasamentele industriale şi activităţile<br />
conexe legate de substanţele periculoase care ameninţă întreaga comunitate.<br />
Implementarea procesului APELL implică persoane şi comunităţi din perimetrul local,<br />
regional şi chiar internaţional. Graniţele statelor şi cadrul legislativ nu trebuie să<br />
restrângă participarea tuturor părţilor interesate în dezvoltarea procesului APELL,<br />
filosofia acestuia fiind de a întări cooperarea şi a dezvolta coordonarea planurilor<br />
comune de răspuns în situaţii de urgenţă.<br />
60
Scopul primordial al APELL este evitarea pierderii de vieţi omeneşti, a ameninţărilor<br />
la adresa sănătăţii şi a bunurilor sociale, a distrugerilor materiale şi asigurarea unei stări<br />
convenabile a mediului în comunităţile locale. [1]<br />
Programul APELL a dezvoltat pe plan internaţional nouă direcţii de acţiune în scopul<br />
prevenirii şi minimizării efectelor dezastrelor, în scopul asigurării securităţii mediului:<br />
APELL pentru inundaţii, APELL pentru cutremure, APELL pentru minerit, APELL pentru<br />
accidente tehnologice, APELL pentru parcuri industriale, APELL pentru transporturi, APELL<br />
pentru zone portuare, APELL pentru şcoli şi instituţii de educaţie.<br />
Ghidul APELL<br />
Ghidul APELL, publicat în 1988, stabileşte un proces cu 10 etape pentru dezvoltarea<br />
unui plan integrat şi funcţional de răspuns la situaţiile de urgenţă, care să implice comunităţile<br />
locale, guvernele, echipele de intervenţie şi alţi factori. Acest proces amplifică conştientizarea<br />
hazardurilor în cadrul comunităţilor situate în apropierea instalaţiilor industriale, favorizează<br />
reducerea şi diminuarea riscurilor şi dezvoltă pregătirea pentru răspunsul la situaţii de urgenţă.<br />
APELL a apărut iniţial pentru a acoperi riscurile care apar la instalaţiile fixe, dar a fost adaptat<br />
de asemenea pentru aplicaţii specifice: APELL pentru zonele portuare, apărut în 1996 şi<br />
TransAPELL, Ghid pentru transportul substanţelor periculoase: planificarea de urgenţă într-o<br />
comunitate locală, publicat în 2000. [4]<br />
„Ghidul APELL asupra Conştientizării şi Pregătirii pentru Urgenţe la Nivel Local”<br />
asistă factorii de decizie şi personalul tehnic în procesul de creştere a gradului de<br />
conştientizare de către comunitate a instalaţiilor periculoase şi a planurilor de intervenţie în<br />
caz de urgenţă. Ghidul stabileşte un proces de implementare a APELL cu 10 etape, după cum<br />
urmează:<br />
Pas 1: Identificarea participanţilor şi stabilirea<br />
liniilor de comunicare<br />
Pas 2: Evaluarea riscurilor din afara<br />
amplasamentelor<br />
Pas 3: Revizuirea planurilor existente şi<br />
identificarea punctelor slabe<br />
Pas 4: Identificarea acţiunilor şi activităţilor<br />
Pas 5: Alocarea resurselor pentru fiecare<br />
activitate<br />
Pas 6: Integrarea planului individual într-un plan<br />
general şi asigurarea consensului<br />
Pas 7: Pregătirea planului final şi obţinerea<br />
aprobărilor<br />
Pas 8: Training, instruire<br />
Pas 9: Testare, revizuire şi<br />
actualizare<br />
Pas 10: Educarea publicului<br />
Fig. 1 – Procesul specific APELL (cei 10 paşi)<br />
61
Cu toate acestea, procesul este flexibil şi nu intenţionează să ofere un model unic<br />
pentru prevenirea şi pregătirea accidentelor şi nici să impună anumite acţiuni care să fie<br />
întreprinse. În fiecare caz, obiectivele APELL rămân aceleaşi, deşi mecanismele de operare<br />
pot fi definite de la loc la loc şi pot necesita adaptarea lor la condiţiile locale.<br />
Partenerii APELL<br />
Autorităţile locale – oficialităţile la nivel regional, judeţean, comunal ai oraşului sau<br />
municipiului, care sunt fie aleşi, fie numiţi să guverneze ori să asigure populaţiei anumite<br />
servicii; ex: guvernanţi, comisari, prefecţi, primari, responsabili de consilii locale, şefii<br />
poliţiei, ai protecţiei civile şi pompierilor, şefii de la sănătate publică servicii sociale etc.<br />
Industria – administratorii şi managerii amplasamentelor industriale care operează<br />
sau produc substanţe periculoase. De multe ori este chiar indicată şi implicarea angajaţilor.<br />
Totodată este utilă includerea alături de industria producătoare a sectorului de transportatori.<br />
Comunitatea locală şi alte părţi interesate – toţi liderii comunităţii, în virtutea<br />
funcţiei ocupate (religioşi, grupuri de servicii comunitare – camere de comerţ etc.), asociaţii şi<br />
grupuri cu orientare privind protecţia mediului, grupuri care asigură servicii de îngrijire, lideri<br />
din sectorul educaţional, din mediul de afaceri, din presă, membri ai ONG-urilor etc.<br />
(www.uneptie.org/pc/apell)<br />
Fig. 2 – Colaborarea părţilor implicate<br />
Modul de funcţionare al APELL<br />
Grupul de Coordonare reprezintă motorul principal al procesului APELL. Membrii<br />
acestui Grup trebuie să fie respectaţi în rândul grupului pe care îl reprezintă, acţionând pentru<br />
cooperare în folosul bunăstării comunitare, a siguranţei şi proprietăţii locale. Liderul Grupului<br />
va trebui să motiveze şi să asigure cooperarea tuturor segmentelor sociale ce acţionează pe<br />
plan local, indiferent de apartenenţa culturală, educaţională, economică sau de altă natură a<br />
acestora.<br />
Rolul Grupului de Coordonare apare datorită necesităţii armonizării responsabilităţilor<br />
părţilor care-l constituie: reprezentanţii industriei trebuie să asigure acţiuni de protecţie în<br />
interiorul amplasamentelor deţinute, iar autorităţile locale trebuie să asigure siguranţa publică.<br />
62
Grupul de Coordonare trebuie să realizeze cadrul de colaborare între industrie şi autorităţile<br />
locale, prin cooperarea cu liderii comunităţii şi prin dezvoltarea unei abordări a planificării<br />
pentru situaţii de urgenţă şi a comunicării cu comunitatea. [1]<br />
Deşi Grupul de Coordonare nu deţine un rol operaţional direct într-o situaţie limită,<br />
acesta pregăteşte toate părţile implicate într-o astfel de situaţie, prin expunerea condiţiilor şi a<br />
măsurilor ce trebuie adoptate de către fiecare în acele momente.<br />
Beneficiile implementării APELL<br />
Majoritatea companiilor au planuri de răspuns la urgenţe pe amplasament, pe care le<br />
testează periodic. APELL poate fi util în orice situaţie care necesită planificarea integrată ce<br />
presupune implicarea mai multor părţi, pentru a dezvolta planuri de răspuns integrate şi bine<br />
înţelese, care să fie implementate în cazul apariţiei unui accident.<br />
Procesul APELL aduce beneficii în cel puţin trei direcţii:<br />
• În reducerea probabilităţii accidentelor şi diminuarea impacturilor acestora. Chiar<br />
dacă riscurile sunt considerate a fi mici, consecinţele unui accident major asupra unei<br />
companii pot fi severe din punct de vedere fizic, financiar sau al reputaţiei acesteia. APELL<br />
poate ajuta la protejarea companiei, precum şi a comunităţii.<br />
• În ajutarea construirii de relaţii între operaţiunea minieră şi comunitate, ceea ce va<br />
avea beneficii pe termen lung. Companiile miniere devin din ce în ce mai transparente, mai<br />
active şi mai responsabile în ceea ce priveşte relaţiile cu purtătorii de interese. Planificarea<br />
răspunsului la urgenţe necesită o comunicare eficientă între toate părţile implicate, ceea ce<br />
ajută la consolidarea relaţiilor bazate pe interes comun.<br />
• În favorizarea conştientizării comunităţii şi a înţelegerii de către populaţie a<br />
operaţiunii şi a managementului acesteia, ceea ce ar trebui să genereze încrederea şi suportul<br />
de care companiile au nevoie, fie că se înfruntă sau nu cu un accident. Acest aspect lucru va fi<br />
foarte serios testat dacă apare un accident major, dar dacă există încredere, companiei îi va fi<br />
mult mai uşor să comunice în mod eficient în cazul unei situaţii de urgenţă, precum şi să<br />
revină mai repede la starea normală după o astfel de situaţie.<br />
Programul APELL în România<br />
În ultimii cinci ani, activităţile de implementare a programului APELL în Europa nu<br />
au fost foarte vizibile. Cu toate acestea, s-au desfăşurat importante activităţi APELL în Rusia,<br />
Ţările Baltice, Cehia, Franţa şi Polonia.<br />
Diseminarea programului APELL în Ţările Baltice a început în 1992. Acest lucru a<br />
fost sprijinit de serviciile profesioniste de răspuns la urgenţă şi s-a transpus în practică prin<br />
mai multe proiecte-pilot, demonstraţii şi seminarii de pregătire. De asemenea, a fost<br />
implementat un program de siguranţă şi protecţia mediului înconjurător în regiunea Mării<br />
Baltice.<br />
În Rusia s-a desfăşurat o serie de patru seminarii APELL. Principalele activităţi din<br />
această ţară s-au concentrat pe cooperarea transfrontalieră în cadrul regiunii arctice şi pe<br />
problemele ridicate de centralele nucleare. [6]<br />
În 2003 au început şi acţiunile de implementare a programului APELL în Franţa.<br />
Acest lucru a dus în primul rând la o îmbunătăţire a comunicării riscului şi a informării<br />
populaţiei, precum şi la o cooperare mai strânsă între industrie, comunitate şi autorităţile<br />
locale.<br />
Seminarul Internaţional Necesitatea şi importanţa introducerii Programului APELL în<br />
România, desfăşurat în 27 iunie 2006 la sediul Facultăţii de Ştiinţa Mediului, Str. Piaţa Ştefan<br />
cel Mare nr. 4, Cluj-Napoca, a făcut parte din proiectul CEEX „Legislaţie de mediu, ingineria<br />
siguranţei şi managementul dezastrelor - managementul siguranţei mediului, ELSEDIMA”,<br />
nr. 33/2006. În cadrul seminarului a fost prezentat Programul APELL al Naţiunilor Unite,<br />
63
precum şi proiecte naţionale în derulare, fiind discutate aspecte importante privind planurile<br />
de urgenţă şi planurile de prevenire şi combatere a poluărilor accidentale şi comunicarea<br />
riscului, informarea şi educarea populaţiei pentru răspuns la urgenţe de mediu. Seminarul a<br />
reunit experţi din domeniul academic, autorităţi centrale şi locale, operatori industriali şi<br />
ONG-uri, în scopul realizării unei reţele instituţionale APELL.<br />
A V-a ediţie a Conferinţei Internaţionale ELSEDIMA, s-a desfăşurat în 31 iulie 2006<br />
la Baia Mare. Continuând succesul ediţiilor anterioare, ELSEDIMA s-a bucurat şi acum de un<br />
real succes, înregistrându-se prezenţa a 154 participanţi. S-a observat interesul deosebit<br />
manifestat de factorii implicaţi în acest domeniu din ţară, fiind prezente instituţii şi organizaţii<br />
guvernamentale, neguvernamentale, academice şi agenţi economici. Cu această ocazie, prima<br />
broşură APELL tradusă în limba română – APELL pentru minerit – a fost lansată şi a fost<br />
bine primită de participanţi. Această broşură a fost publicată cu sprijinul şi acordul UNEP şi a<br />
fost distribuită reprezentanţilor autorităţilor.<br />
Fundaţia Centrul naţional APELL pentru managementul dezastrelor este o entitate<br />
a dreptului privat, independentă şi non-guvernamentală, fără vreo orientare politică şi nonprofit,<br />
al cărei scop este prevenirea riscului tehnologic, prin luarea unor măsuri de protecţie,<br />
răspuns şi metodele de reducere a riscului, precum şi promovarea politicilor de mediu şi<br />
implementarea strategiilor, în contextul dezvoltării durabile prin informare, documentare,<br />
training, cercetare, consultare şi activităţi de diseminare. Activităţile fundaţiei sunt axate pe<br />
integrarea în structura unitară a conceptelor de creştere şi dezvoltare durabilă, pe<br />
managementul securităţii mediului, precum şi pe bunăstarea comunităţilor locale în contextul<br />
prevenirii poluărilor accidentale şi a pregătirii răspunsului pentru situaţii de urgenţă.<br />
Obiectivele fundaţiei sunt de educare, pregătire şi perfecţionare a specialiştilor în<br />
domeniul analizei şi managementului riscului tehnologic; prevenirea accidentelor tehnologice<br />
şi a dezastrelor naturale; promovarea cercetării experimentale şi aplicative în domeniului<br />
protecţiei mediului; de coordonare a programelor necesare pentru politici performante în<br />
domeniul riscului şi securităţii mediului; integrare într-o reţea internaţională.<br />
Activităţi:<br />
1. Elaborarea unor studii de mediu şi a rapoartelor de analiză pentru examinarea<br />
posibilităţilor de reabilitare şi/sau asigurarea integrităţii mediului.<br />
2. Cooperarea cu universităţi, instituţii de cercetare, birouri de informare, edituri tehnice,<br />
organizaţii profesionale, precum şi organizaţii guvernamentale şi non-guvernamentale.<br />
3. Coordonarea şi/sau implementarea unor studii relevante şi a unor proiecte de<br />
dezvoltare de interes local/regional/naţional.<br />
4. Organizare de cursuri, simpozioane, workshop-uri şi conferinţe.<br />
5. Promovare de tehnici, tehnologii, produse şi echipamente cerute de standardele<br />
internaţionale, pentru a facilita introducerea şi implementarea lor în toate<br />
sectoarele industriale.<br />
6. Generarea unor cercetări semnificative interdisciplinare/proiecte de dezvoltare.<br />
7. Cooperarea cu companii şi organisme guvernamentale şi non-guvernamentale pe<br />
plan naţional şi internaţional.<br />
8. Alocarea suportului financiar pentru activităţile profesionale.<br />
9. Tipărirea unor reviste şi cărţi despre subiectele de interes.<br />
Proiectul DENATEH<br />
Proiectul Reducerea vulnerabilităţii şi combaterea consecinţelor dezastrelor<br />
naturale şi tehnologice, în sprijinul comunităţilor locale – acronim DENATEH, desfăşurat<br />
pe durata a doi ani, între 2006 şi 2008, a fost structurat pe două componente de bază:<br />
Implementarea programului APELL în România pentru managementul dezastrelor,<br />
APELL-RO şi Evaluarea impactului asupra mediului prin utilizarea tehnologiilor<br />
analizelor cantitative de risc şi a sistemelor informatice geografice, GISAR.<br />
64
APELL–RO, prima componentă a proiectului DENATEH, s-a focalizat pe<br />
managementul şi diminuarea riscurilor şi hazardurilor naturale şi tehnologice. În acest sens, a<br />
fost promovat programul APELL la nivel naţional şi au fost realizate parteneriatele necesare<br />
pentru implementarea acestui program.<br />
GISAR – cea de-a doua componentă a proiectului DENATEH, a avut ca scop<br />
identificarea şi analiza principalelor riscuri din cele două teritorii analizate, determinarea<br />
principalelor zone de risc şi realizarea unor hărţi de risc. Hărţile de risc sunt utilizate la<br />
prevenirea dezastrelor naturale şi tehnologice.<br />
Scopul final al acestui proiect este crearea sistemului necesar asigurării unui management<br />
eficient al situaţiilor de criză şi al intervenţiilor în cazul dezastrelor.<br />
Unul din rezultatele finale ale proiectului a fost realizarea unor hărţi de hazard în cele<br />
două areale, pentru hazardurile identificate considerate a fi cele mai reprezentative.<br />
Importanţa realizării hărţilor de hazard constă în evaluarea vulnerabilităţii mediului la<br />
diferiţi factori perturbatori şi monitorizarea stării acestuia în vederea diminuării, chiar evitării<br />
consecinţelor nefaste produse de manifestarea acestora. Astfel, hărţile impun o delimitare a<br />
arealelor cu diferite grade de vulnerabilitate faţă de hazardurile analizate, prezentând o<br />
importanţă practică pentru comunităţile umane la nivel regional şi local. Rolul tehnicilor GIS<br />
în realizarea acestor hărţi este deosebit de important, asigurând crearea unei baze de date<br />
interactive, uşor de adus la zi şi de accesat. Cunoaşterea în detaliu a mecanismelor de<br />
producere, evoluţie şi stingere a hazardurilor şi riscurilor de mediu, ca şi stabilirea „lanţului<br />
trofic” al acestora şi întocmirea hărţilor de vulnerabilitate pe baza cercetărilor întreprinse,<br />
permit organelor administraţiei locale o bună gestionare a lor având în vedere protecţia civilă,<br />
managementul riscurilor prin elaborarea unei strategii pe termen lung, care să „ocrotească”<br />
mediul înconjurător şi populaţia şi să „pună la adăpost” economia naţională în vederea unei<br />
dezvoltări durabile a societăţii. [5]<br />
Pentru elaborarea hărţii GIS de hazard la alunecări pentru arealul depresionar Râmnicu<br />
Vâlcea – Ocnele Mari şi pentru Depresiunea Baia Mare au fost folosiţi factori potenţiali ai<br />
producerii alunecărilor ce pot fi cuantificaţi, şi anume: litologia, panta (declivitatea), precipitaţiile<br />
maxime în 24 de ore (mm/24 ore), utilizarea terenurilor, seismicitatea, energia de relief.<br />
Analiza hărţii din arealul depresionar Râmnicu Vâlcea – Ocnele Mari a evidenţiat o<br />
pondere redusă a teritoriilor cu hazard foarte ridicat, fapt explicat prin faptul că este vorba de un<br />
areal depresionar. În cazul Depresiunii Baia Mare se întâlneşte de asemenea o pondere redusă a<br />
teritoriilor cu hazard foarte ridicat, fapt explicat prin faptul că se analizează un areal depresionar.<br />
Fig. 3 – Harta de hazard la alunecări în arealul depresionar Râmnicu Vâlcea – Ocnele Mari<br />
65
Hazardurile climatice au fost analizate şi reprezentate cartografic, deoarece în spaţiul<br />
analizat aceastea sunt extrem de importante. Au fost analizate principalele fenomenele<br />
meteorologice caracteristice atât semestrului cald, cât şi semestrului rece al anului, cu diferite<br />
grade de vulnerabilitate climatică, selectându-se cele care au prezentat un impact negativ<br />
asupra mediului şi a organismului uman, analiză finalizată prin crearea unor hărţi de hazard<br />
climatic al arealului depresionar Râmnicu-Vâlcea – Ocnele Mari şi Baia Mare atât pentru<br />
semestrul cald, cât şi pentru semestrul rece al anului.<br />
Pentru semestrul rece al anului au fost utilizate hărţile care reprezintă arealele<br />
vulnerabile la următoarele fenomene meteorologice periculoase: inversiunile de temperatură,<br />
îngheţ şi brumă, chiciură şi strat de zăpadă, viscol. Harta de hazard climatic din semestrul cald<br />
al anului s-a obţinut pe baza suprapunerii hărţilor care reprezintă arealele vulnerabile la<br />
diferite fenomene meteorologice periculoase din această perioadă a anului: ploile torenţiale,<br />
furtunile cu grindină, fenomenele orajoase, vântul tare, depunerile acide.<br />
În urma analizei hărţii pentru arealul Râmnicu-Vâlcea s-au identificat areale cu<br />
vulnerabilitate mixtă la inversiuni de temperatură, mare la îngheţ şi brumă. În semestrul cald<br />
al anului, arealul depresionar Râmnicu-Vâlcea – Ocniţa, prezintă o vulnerabilitate mare la<br />
fenomenele periculoase specifice acestui interval din an (ploi torenţiale, furtuni însoţite de<br />
grindină, fenomene orajoase, depuneri acide) şi medie la vânt tare.<br />
Fig. 4 – Hazardurile climatice din semestrul cald şi rece al anului<br />
în arealul Ocnele Mari – Râmnicu Vâlcea<br />
În ceea ce priveşte arealul Baia Mare, s-au identificat areale cu vulnerabilitate mixtă la<br />
inversiuni de temperatură, mare şi mixtă la îngheţ şi brumă; mică şi medie la stratul de<br />
zăpadă; foarte mare şi mare la lapoviţă şi zăpadă umedă. În semestrul cald al anului, arealul<br />
depresionar Baia Mare prezintă o vulnerabilitate mare la depuneri acide şi ceaţă, grindină;<br />
medie la valurile de căldură, fenomene orajoase şi ploi torenţiale şi parţial la grindină şi la<br />
ceaţă şi vulnerabilitate mică la manifestări eoliene.<br />
Hărţile de risc şi hazard elaborate în cadrul proiectului sunt extrem de utile, fiind<br />
folosite de autorităţi la elaborarea planurilor de urbanizare şi de utilizare a terenurilor. De<br />
asemenea, prin intermediul acestor hărţi se pot determina zonele cele mai expuse riscurilor,<br />
ceea ce permite luarea de acţiuni de prevenire a accidentelor în zonele critice, precum şi<br />
pregătirea comunităţilor cu privire la dezastre.<br />
66
Concluzii<br />
Lecţiile învăţate din incidentele anterioare au o importanţă crucială în perfecţionarea<br />
politicilor şi acţiunilor de diminuare a consecinţelor unor incidente viitoare similare şi, acolo<br />
unde este posibil, în prevenirea unor astfel de riscuri şi a consecinţelor acestora. În acest<br />
context, APELL continuă să disemineze informaţii în mod eficient, oferă instrumente utile<br />
pentru conştientizarea şi pregătirea la nivel local şi sprijină dezvoltarea politicilor de<br />
prevenire.<br />
APELL poate fi util în orice situaţie pentru a dezvolta planuri de răspuns integrate şi<br />
bine înţelese care să fie implementate în cazul apariţiei unui accident. APPEL oferă<br />
informaţiile necesare membrilor comunităţii interesaţi cu privire la hazardurile implicate în<br />
operaţiunile industriale precum si cele naturale potenţiale şi la măsurile luate pentru reducerea<br />
riscurilor.<br />
Prin implementarea programului APELL, a fost creat un sistem necesar asigurării unui<br />
management eficient al situaţiilor de criză şi al intervenţiilor în cazul dezastrelor, iar<br />
rezultatele au oferit beneficiarilor metode şi procedee de evaluare a riscurilor, precum şi<br />
planuri de management al situaţiilor de urgenţă în caz de dezastru.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] UNEP Division of Technology, Industry and Economics – Explaining APELL, background to<br />
Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level, octombrie 2001, disponibil la:<br />
http://www.uneptie.org/pc/apell/publications/pdf_files/explaining_apell.pdf<br />
[2.] United Nations Environment Programme, Awareness and Preparedness for Emergencies at Local<br />
Level: a Process for Responding to Technological Accidents, 63 pages, 1988, ISBN 92-807-1183-0.<br />
[3.] United Nations Environment Programme, APELL for Mining: Guidance for the Mining Industry in<br />
Raising Awareness and Preparedness for Emergencies at Local Level (TR 41), 2001.<br />
[4.] United Nations Environment Programme, TransAPELL, Guidance for Dangerous Goods Transport<br />
Emergency Planning in a Local Community (TR 35), 2000.<br />
[5.] Bălteanu, D., Popescu, Claudia, (1996), Dezvoltarea durabilă în context est-european, Terra 26-27,<br />
Bucureşti.<br />
[6.] United Nations Office for the Coordination of Humanitarian Affairs (Ocha), United Nations<br />
Environment Programme (UNEP), Report of 7th Meeting of the Advisory Group on Environmental<br />
Emergencies in association with the Awareness and Preparedness at Local Level programme,<br />
Rosersberg, Sweden, 13-15 June 2007.<br />
[7.] www.uneptie.org/pc/apell<br />
67
NORME JURIDICE ŞI ADMINISTRATIVE<br />
CE REGLEMENTEAZĂ ACTIVITATEA STATELOR MEMBRE ALE<br />
UNIUNII EUROPENE ÎN DOMENIUL URGENŢELOR CIVILE<br />
Colonel drd. Decebal Chifulescu<br />
Centrul Operaţional Naţional,<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Pe fondul schimbărilor climatice majore, manifestate la nivel global, care duc la<br />
creşterea frecvenţei şi magnitudinii fenomenelor meteorologice extreme (valuri de căldură,<br />
furtuni şi precipitaţii torenţiale), se preconizează că pierderile de vieţi omeneşti, distrugerea<br />
infrastructurii economice şi sociale şi degradarea ecosistemelor deja fragile, se vor accentua.<br />
Statele membre ale Uniunii Europene au cunoscut în ultima perioadă o creştere netă în ceea ce<br />
priveşte numărul şi gravitatea dezastrelor naturale dar şi ale celor provocate de om. De<br />
asemenea, examinările efectuate de ONU şi de alte organizaţii internaţionale au subliniat<br />
vulnerabilitatea crescândă la dezastre, ca rezultat al sporirii intensităţii utilizării terenurilor, al<br />
dezvoltării industriale, al expansiunii urbane şi al dezvoltării de infrastructuri.<br />
În acest context, Comunitatea a elaborat deja un set de instrumente cu scopul de a aborda<br />
diverse aspecte legate de pregătirea, reacţia şi redresarea în cazul producerii unor dezastre. Există,<br />
de asemenea, o serie de iniţiative specifice de sector, care abordează elemente ale prevenirii<br />
dezastrelor, fiind vizate inundaţiile, dezastrele tehnologice şi deversările de petrol.<br />
Au fost identificate o serie de motive pentru care prevenirea dezastrelor trebuie<br />
examinată la nivel european. Este mai mult decât evident că dezastrele nu respectă frontierele<br />
naţionale şi pot avea o dimensiune transnaţională (astfel cum s-a întâmplat în cazul<br />
inundaţiilor din 2002 şi a incendiilor forestiere din 2007). Dezastrele pot avea un impact<br />
negativ asupra politicilor comunitare în materie de agricultură şi infrastructură. Efectele<br />
economice ale dezastrelor pot afecta negativ creşterea economică şi competitivitatea<br />
regiunilor UE (şi, în consecinţă, întreaga UE). În fine, este adesea nevoie de finanţare<br />
comunitară pentru a putea face faţă daunelor provocate de dezastre.<br />
Există două acte legislative care acoperă domeniul protecţiei civile la nivelul Uniunii<br />
Europene, acestea fiind Decizia Consiliului 2007/779/EC, Euratom de instituire a unui<br />
mecanism comunitar de protecţie civilă (reformulată) şi Decizia Consiliului 2007/162/EC,<br />
Euratom de instituire a unui instrument financiar de protecţie civilă.<br />
Alte două decizii ale Comisiei au fost eliberate imediat după adoptarea acestor doi<br />
mari piloni ai legislaţiei în domeniul protecţiei civile, fiecare având un anumit scop în sensul<br />
celor două decizii ale Consiliului. Una dintre aceste decizii, se ocupă de stabilirea normelor de<br />
aplicare pentru transport, iar celalată prevede punerea în aplicare a conceptului de module.<br />
Mecanismul comunitar de protecţie civilă şi instrumentul financiar de protecţie civilă,<br />
acoperă împreună trei dintre principalele aspecte legate de gestionarea dezastrelor: prevenire,<br />
pregătire şi răspuns. Cele două acte legislative sunt complementare, instrumentul financiar<br />
susţinând mecanismul de protecţie civilă.<br />
Există, desigur şi alte texte juridice, care nu sunt încă piese legislative, ce conţin<br />
propuneri sau observaţii cu influenţă asupra mecanismului de protecţie civilă. Acestea includ<br />
Comunicarea Comisiei privind consolidarea capacităţii de reacţie a Uniunii în caz de dezastru<br />
şi Comunicarea privind consolidarea sistemelor de avertizare timpurie în Europa. Întrucât<br />
documentele menţionate anterior au fost adoptate în cursul anului 2007, cadrul actual este<br />
relativ nou, cu toate că acesta se bazează pe mai mulţi ani de texte juridice anterioare.<br />
68
Decizia Consiliului nr. 779 din 8 noiembrie 2007 instituie mecanismul comunitar de<br />
protecţie civilă având ca obiective generale acordarea de sprijin, la cerere, în situaţii de<br />
urgenţă majoră şi facilitarea unei mai bune coordonări a intervenţiilor de asistenţă, întreprinse<br />
de către statele membre şi de către Comunitate, ţinând cont de necesităţile speciale ale<br />
regiunilor izolate, ultraperiferice, insulare sau a altor regiuni ale Comunităţii.<br />
Întrucât în perioada 2005–2007 s-a constatat o creştere considerabilă a numărului<br />
ţărilor care apelează la asistenţă comunitară în domeniul protecţiei civile şi pentru ca<br />
solidaritatea europeană să se manifeste mai eficient şi mai vizibil, a apărut necesitatea<br />
dezvoltării unei capacităţi europene de răspuns rapid, bazată pe modulele de protecţie civilă<br />
ale statelor membre.<br />
Mecanismul comunitar de protecţie civilă facilitează răspunsul în domeniul protecţiei<br />
civile la toate tipurile de situaţii de urgenţă majoră care se produc pe teritoriul Comunităţii sau<br />
în afara acestuia, inclusiv la dezastre naturale sau provocate de om, acte de terorism şi<br />
accidente tehnologice, radiologice şi de mediu, incluzând şi poluarea marină accidentală.<br />
Asistenţa în domeniul protecţiei civile poate fi solicitată în toate aceste situaţii de urgenţă<br />
pentru a completa capacităţile de răspuns ale ţării afectate.<br />
Cooperarea consolidată în domeniul intervenţiilor de asistenţă în domeniul protecţiei<br />
civile se bazează pe o structură comunitară de protecţie civilă, care constă într-un centru de<br />
monitorizare şi de informare (M.I.C.) şi un sistem comun de comunicare şi de informare în<br />
caz de urgenţă (C.E.C.I.S.) şi puncte de contact în statele membre. Sistemul furnizează un<br />
cadru pentru colectarea de informaţii confirmate privind situaţiile de urgenţă, în vederea<br />
difuzării acestor informaţii către statele membre, precum şi a împărtăşirii experienţei<br />
dobândite în intervenţii. Punctele de contact din statele membre sunt în măsură să furnizeze<br />
informaţii cu privire la disponibilitatea asistenţei în domeniul protecţiei civile solicitată de<br />
către ţara afectată, inclusiv informaţii cu privire la disponibilitatea activelor şi resurselor<br />
militare.<br />
Mecanismul constă într-o serie de elemente şi acţiuni, care cuprind:<br />
1. Identificarea echipelor de intervenţie şi a altor forme de sprijin pentru intervenţie,<br />
disponibile în statele membre pentru intervenţii de asistenţă în situaţii de urgenţă;<br />
2. Înfiinţarea şi punerea în aplicare a unui program de instruire destinat echipelor de<br />
intervenţie şi altor forme de sprijin pentru intervenţie, precum şi experţilor din echipele<br />
responsabile cu evaluarea şi/sau coordonarea (denumite în continuare "echipe de evaluare<br />
şi/sau coordonare”);<br />
3. Ateliere, seminarii şi proiecte-pilot privind principalele aspecte ale intervenţiilor;<br />
4. Constituirea şi trimiterea de echipe de evaluare şi/sau coordonare;<br />
5. Instituirea şi gestionarea unui centru de monitorizare şi de informare (MIC),<br />
accesibil şi capabil de a răspunde imediat, 24 de ore pe zi, aflat în serviciul statelor membre şi<br />
al Comisiei, pentru necesităţile mecanismului;<br />
6. Instituirea şi gestionarea unui sistem comun de comunicare şi informare în situaţii<br />
de urgenţă (CECIS) pentru a permite comunicarea şi schimbul de informaţii între MIC şi<br />
punctele operaţionale de contact din statele membre;<br />
7. O contribuţie la dezvoltarea sistemelor de detectare şi de alertă timpurie în caz de<br />
dezastre care pot afecta teritoriul statelor membre, pentru a permite un răspuns rapid al<br />
statelor membre şi al Comunităţii, precum şi o contribuţie la instituirea unor astfel de sisteme<br />
prin studii şi evaluări cu privire la necesitatea şi la fezabilitatea acestora şi prin acţiuni de<br />
promovare a interconexiunilor acestora şi a conexiunilor cu MIC şi CECIS. Aceste sisteme ţin<br />
cont de sursele de informare, monitorizare şi detectare existente şi se dezvoltă pe baza<br />
acestora;<br />
8. Sprijin pentru statele membre în vederea obţinerii accesului la resurse de<br />
echipamente şi transport prin:<br />
(a) furnizarea şi schimbul de informaţii referitoare la resursele de echipamente şi<br />
transport care pot fi puse la dispoziţie de către statele membre, în vederea<br />
facilitării punerii în comun a acestor resurse de echipament şi de transport;<br />
69
(b) sprijin pentru statele membre în identificarea şi facilitarea accesului la<br />
eventualele resurse de transport care pot proveni din alte surse, inclusiv de pe<br />
pieţe comerciale;<br />
(c) sprijin pentru statele membre în identificarea eventualelor echipamente<br />
provenite din alte surse, inclusiv de pe pieţe comerciale;<br />
9. Suplimentarea transportului furnizat de statele membre prin furnizarea de resurse de<br />
transport suplimentare necesare pentru asigurarea unui răspuns rapid în situaţii de urgenţă majoră;<br />
10. Sprijin pentru asistenţa consulară acordată cetăţenilor UE privind activităţile de<br />
protecţie civilă în situaţii de urgenţă în ţări terţe, dacă acest lucru este solicitat de către<br />
autorităţile consulare ale statelor membre;<br />
11. Alte acţiuni de sprijin şi complementare necesare în cadrul mecanismului.<br />
Statele membre identifică în avans echipele de intervenţie sau modulele din cadrul<br />
serviciilor lor competente şi, în special, din cadrul serviciilor lor de protecţie civilă sau a altor<br />
servicii de urgenţă, care pot fi disponibile pentru intervenţie şi care pot fi constituite în termen<br />
foarte scurt şi trimise – în general în termen de 12 ore de la formularea unei solicitări de<br />
asistenţă. Acestea ţin cont de faptul că structura echipei sau a modulului ar trebui să depindă<br />
de tipul situaţiei de urgenţă şi de necesităţile speciale ale acesteia. Prin „modul” se înţelege o<br />
grupare a capacităţilor statelor membre care se poate autosusţine şi este autonomă, predefinită<br />
şi orientată pe sarcini şi necesităţi sau o echipă mobilă operaţională a statelor membre care<br />
reprezintă o combinaţie de resurse umane şi materiale, care poate fi definită sub aspectul<br />
capacităţii sale de intervenţie sau prin sarcina (sarcinile) pe care le poate întreprinde.<br />
Decizia Comisiei nr. 73/2008 detaliază principalele caracteristici ale modulelor de<br />
protecţie civilă, cum ar fi sarcinile, capacităţile, componentele acestora şi viteza lor de<br />
desfăşurare, precum şi gradul corespunzător de autonomie şi de interoperabilitate al acestora.<br />
În această decizie sunt prevăzute cerinţele generale pentru 13 module europene de<br />
protecţie civilă:<br />
1. Modul de pompare cu capacitate mare;<br />
2. Modul de purificare a apei;<br />
3. Modul de căutare şi salvare în zonele urbane;<br />
4. Modul de căutare şi salvare în zonele urbane dificile;<br />
5. Modul de luptă aeriană împotriva incendiilor forestiere cu ajutorul elicopterelor;<br />
6. Modul de luptă aeriană împotriva incendiilor forestiere cu ajutorul avioanelor;<br />
7. Post medical complex;<br />
8. Post medical complex cu secţie de chirurgie;<br />
9. Spital de campanie;<br />
10. Evacuarea medicală pe calea aerului a victimelor dezastrelor;<br />
11. Adăpost temporar de urgenţă;<br />
12. Detectarea şi prelevarea de probe de natură chimică, biologică, radiologică şi<br />
nucleară (CBRN) portabil sau mobil de detecţie;<br />
13. Operaţiuni de căutare şi salvare în condiţii de risc chimic, bacteriologic, radiologic<br />
sau nuclear.<br />
Decizia consiliului nr. 162 din 5 martie 2007 instituie un instrument financiar de<br />
protecţie civilă în temeiul căruia să se poată acorda asistenţă financiară, atât ca o contribuţie la<br />
îmbunătăţirea eficacităţii reacţiei în caz de urgenţe majore, cât şi ca o contribuţie la<br />
îmbunătăţirea măsurilor de prevenire şi pregătire pentru toate tipurile de urgenţă, cum sunt<br />
dezastrele naturale şi cele provocate de om, actele teroriste, inclusiv terorismul cu mijloace<br />
chimice, biologice, radiologice şi nucleare, precum şi accidentele tehnologice, radiologice şi<br />
ecologice.<br />
Decizia se aplică măsurilor de prevenire şi pregătire pentru toate tipurile de urgenţe de<br />
pe teritoriul Comunităţii, pentru combaterea consecinţelor imediate ale unei situaţii de urgenţă<br />
majoră, indiferent de natura acesteia, inclusiv reacţia în caz de poluare maritimă accidentală,<br />
70
în interiorul sau în afara Comunităţii, fiind prevăzute normele de furnizare a asistenţei<br />
financiare pentru:<br />
(a) acţiunile din domeniul mecanismului comunitar de facilitare a cooperării<br />
consolidate în cadrul intervenţiilor de asistenţă în domeniul protecţiei civile;<br />
(b) măsurile de prevenire sau reducere a efectelor unei situaţii de urgenţă;<br />
(c) acţiunile destinate să îmbunătăţească nivelul de pregătire al Comunităţii pentru<br />
reacţii în situaţii de urgenţă, inclusiv acţiunile de conştientizare a cetăţenilor UE.<br />
Decizia include, de asemenea, unele şi prevederi speciale pentru finanţarea anumitor<br />
resurse de transport în cazul unei urgenţe majore, pentru a facilita o reacţie rapidă şi eficientă,<br />
inclusiv în caz de urgenţe manifestate în regiuni izolate, ultraperiferice, insulare sau ale altor<br />
regiuni din Comunitate.<br />
Decizia Comisiei nr. 606 din 8 august 2007 stabileşte normele de aplicare a<br />
dispoziţiilor referitoare la transport prevăzute în Decizia 2007/162/CE, propunând norme şi<br />
proceduri cu privire la cererile de sprijin financiar comunitar ale statelor participante pentru<br />
transportul ajutorului către ţările afectate şi soluţionarea acestor cereri de către Comisie. În<br />
acest sens, această decizie introduce norme şi proceduri în ceea ce priveşte punerea în comun<br />
şi identificarea resurselor de transport, având în vedere că una dintre condiţiile de acordare a<br />
sprijinului financiar este ca toate celelalte posibilităţi de a găsi transport în cadrul<br />
mecanismului să fi fost epuizate.<br />
În cazul în care se poate furniza asistenţă financiară comunitară în conformitate cu<br />
Decizia 2007/162/CE, Euratom, statele participante beneficiază de posibilitatea de a solicita<br />
fie o subvenţie, fie un serviciu de transport.<br />
Decizia 2007/162/CE prevede că statele membre care solicită sprijin financiar<br />
comunitar pentru transportul ajutorului trebuie să ramburseze cel puţin 50% din fondurile<br />
comunitare primite, în termen de 180 de zile de la intervenţie.<br />
Procedurile se aplică în momentul depunerii de către un stat participant a unei cereri<br />
de sprijin prin intermediul mecanismului pentru transportul ajutorului în domeniul protecţiei<br />
civile către un stat afectat. Dacă o cerere de sprijin pentru transport include o cerere de sprijin<br />
financiar, aceasta din urmă nu este luată în considerare de către Comisie până la finalizarea<br />
procedurilor menţionate anterior.<br />
Cererile se pot transmite prin fax, prin mesagerie electronică sau prin intermediul<br />
sistemului comun de comunicare şi informare în caz de urgenţă (CECIS) instituit prin Decizia<br />
2004/277/CE, Euratom. Transmiterea cererilor care implică finanţare comunitară prin fax,<br />
prin mesagerie electronică sau prin CECIS este acceptată sub rezerva ca originalele semnate<br />
de către autoritatea competentă să fie transmise fără întârziere Comisiei.<br />
La primirea unei cereri de sprijin prin intermediul mecanismului pentru punerea în<br />
comun şi identificarea resurselor de transport pentru asigurarea transportului ajutorului în<br />
domeniul protecţiei civile către un stat afectat, Comisia notifică imediat punctele de contact<br />
desemnate de statele participante cu privire la această cerere. În notificare, Comisia cere<br />
statelor participante să furnizeze detalii privind resursele de transport pe care le pot pune la<br />
dispoziţia statului participant solicitant şi stabileşte, de asemenea, o perioadă la expirarea<br />
căreia cererile de finanţare comunitară pot deveni eligibile. Perioada respectivă nu poate<br />
depăşi 24 de ore de la notificare. Comisia poate scurta perioada respectivă până la minim 6<br />
ore dacă este necesar, pentru a putea răspunde eficient nevoilor urgente şi vitale.<br />
Statele participante informează Comisia în cel mai scurt timp posibil cu privire la<br />
resursele de transport pe care le pot pune, în mod voluntar, la dispoziţie ca răspuns la cererea<br />
de sprijin pentru punerea în comun şi identificarea resurselor de transport. Comisia adună<br />
informaţiile privind resursele de transport disponibile şi le transmite statului participant<br />
solicitant sau altor state participante cât mai curând posibil. Pe lângă informaţiile menţionate<br />
Comisia transmite statelor participante şi alte informaţii pe care le deţine, privind resursele de<br />
transport disponibile din alte surse, inclusiv piaţa comercială şi facilitează accesul statelor<br />
participante la aceste resurse suplimentare.<br />
71
Atunci când a fost identificată o soluţie posibilă de transport, dar este necesară<br />
finanţarea comunitară pentru a permite transportul ajutorului în domeniul protecţiei civile,<br />
statul participant poate solicita o subvenţie din partea Comunităţii, indicând în cererea sa<br />
procentul costurilor eligibile pe care le va rambursa, dar nu mai puţin de 50%.<br />
Următoarele costuri sunt eligibile pentru sprijin financiar comunitar:<br />
(a) Costurile legate de deplasarea resurselor de transport la punctul de expediţie pe<br />
teritoriul statului participant care oferă asistenţă în domeniul protecţiei civile, inclusiv<br />
costurile tuturor serviciilor, comisioanelor, costurile de logistică şi manevrare, costurile pentru<br />
combustibil şi eventuale costuri de cazare, precum şi alte costuri indirecte precum taxele,<br />
impozitele în general şi costurile de tranzit;<br />
(b) Costurile de la punctul de expediţie pe teritoriul statului participant care oferă<br />
asistenţă în domeniul protecţiei civile la destinaţia finală, inclusiv costurile serviciilor,<br />
comisioanelor, costurile de logistică şi manevrare, costurile pentru combustibil şi eventuale<br />
costuri de cazare, precum şi alte costuri indirecte precum taxele, impozitele în general şi<br />
costurile de tranzit;<br />
(c) Costurile necesare pentru drumul de întoarcere al resurselor de transport, al<br />
echipelor şi al echipamentului acestora.<br />
Toate costurile trebuie să fie justificate corespunzător.<br />
Decizia Consiliului nr. 87/600/EEC din 14 decembrie 1987 instituie procedura<br />
comunitară de schimb rapid de informaţii în caz de urgenţă radiologică – Sistemul ECURIE<br />
(European Community Urgent Radiological Information Exchange).<br />
La 2 februarie 1959, Consiliul a adoptat directiva de stabilire a standardelor de bază<br />
pentru protecţia sănătăţii lucrătorilor şi a populaţiei împotriva pericolelor prezentate de<br />
radiaţiile ionizante, care au fost modificate ultima dată de Directiva 80/836/Euratom şi de<br />
Directiva 84/467/Euratom.<br />
Astfel, statele membre trebuie să stabilească facilităţile necesare pentru a efectua<br />
monitorizarea continuă a nivelului de radioactivitate din aer, apă şi sol şi să comunice aceste<br />
informaţii Comisiei pentru ca aceasta să fie informată de la nivelurile de radioactivitate la care<br />
este expusă.<br />
Experienţa acumulată în urma gestionării efectelor accidentului de la centrala nucleară<br />
de la Cernobîl din Uniunea Sovietică a demonstrat că, în caz de urgenţă radiologică şi pentru<br />
a-şi îndeplini sarcinile, Comisia trebuie să primească prompt toate informaţiile relevante într-un<br />
format agreat.<br />
Sistemul asigură monitorizarea permanentă şi schimbul reciproc de informaţii între<br />
statele comunitare privind urgenţe radiologice de tipul:<br />
(a) accident pe teritoriul său, în urma căruia are loc sau este posibil să apară o eliberare<br />
semnificativă de material radioactiv;<br />
(b) detectării, pe sau în afara teritoriul său, a unor niveluri anormale de radioactivitate<br />
care ar putea fi dăunătoare pentru sănătatea publică în acest stat membru;<br />
(c) altor accidente decât cele menţionate la litera (a) care implică instalaţiile sau<br />
activităţile menţionate la alineatul 2, din care o eliberare semnificativă de material radioactiv<br />
are loc sau este posibil să apară;<br />
Ţările Uniunii Europene acţionează în comun şi în domeniul managementului<br />
situaţiilor de urgenţă, ajutându-se reciproc să facă faţă catastrofelor. Mecanismul de protecţie<br />
civilă al UE înseamnă că resursele comunitare pot fi puse în comun pentru a asigura o reacţie<br />
mai eficientă în scopul reducerii efectelor negative ale unor catastrofe.<br />
În 2007, mecanismul de protecţie civilă a fost activat de 12 ori în 11 săptămâni, cu<br />
ocazia incendiilor care au izbucnit în întreg sudul Europei şi opt state membre ale UE au<br />
ajutat România să combată efectele inundaţiilor. În 2008, Bulgaria şi Grecia au primit ajutor<br />
din partea Spaniei, Franţei, Italiei şi Ciprului în lupta împotriva incendiilor de pădure.<br />
72
Ajutoare de urgenţă au fost, de asemenea, oferite ţărilor din afara UE – pentru a veni în<br />
sprijinul victimelor cutremurelor din China şi Kârgâzstan, ale inundaţiilor din Bolivia,<br />
Ecuador şi Ucraina, precum şi ale uraganului din Haiti şi ale ciclonului din Myanmar.<br />
Cooperarea europeană aduce valoare adăugată în privinţa protecţiei oamenilor, a<br />
mediului, a bunurilor şi a patrimoniului cultural. Această punere în comun a resurselor asigură<br />
un impact mult mai mare decât cel pe care îl pot obţine ţările prin eforturi individuale.<br />
Legislaţia comunitară în domeniul urgenţelor civile constituie primul pas pentru<br />
armonizarea la nivel european a principiilor de management al situaţiilor de urgenţă specifice<br />
fiecărui stat european. Diferenţele de dotare, proceduri de intervenţie, relief şi climă,<br />
dezvoltare economică, procedurile dificile de notificare şi solicitare de sprijin internaţional, au<br />
fost luat în considerare fiind emise acte legislative comunitare ce orientează politicile<br />
naţionale de management al situaţiilor de urgenţă într-o direcţie comună, încercându-se astfel<br />
depăşirea graniţelor, pentru acordarea asistenţei umanitare şi acţiunea comună în cadrul<br />
intervenţiilor de urgenţă care ţin de protecţia civilă.<br />
O serie de politici naţionale şi comunitare pot fi gestionate astfel încât să se asigure sprijin<br />
pentru ciclul de gestionare a dezastrelor – prevenire, pregătire, reacţie, redresare. În acest scop,<br />
este necesar să se stabilească legături între actorii implicaţi în elaborarea şi implementarea<br />
măsurilor care pot avea efecte semnificative asupra activităţii de prevenire a dezastrelor.<br />
În urma intervenţiilor efectuate în cadrul mecanismului comunitar de protecţie civilă,<br />
Comisia a stabilit un program bazat pe „experienţa acumulată”. Evaluarea capacităţii de<br />
reacţie directe în faţa dezastrelor se va utiliza în vederea identificării posibilelor îmbunătăţirii,<br />
pasul următor fiind de a extinde programul privind experienţa acumulată pentru a examina<br />
posibile îmbunătăţiri în materie de prevenire a dezastrelor.<br />
De asemenea, Comisia pregăteşte propuneri pentru a consolida formarea în materie de<br />
gestionare a dezastrelor la nivel comunitar, urmând să includă prevenirea în cadrul acestor<br />
propuneri şi va institui cursuri speciale privind prevenirea în cadrul programului comunitar de<br />
formare în materie de protecţie civilă. Experienţa acumulată în anumite state membre<br />
demonstrează utilitatea stabilirii de mecanisme coordonate de gestionare a crizelor, prin<br />
implicarea diferitelor părţi interesate din mediul public şi privat, statele membre fiind<br />
încurajate să implementeze astfel de iniţiative.<br />
În momentul de faţă, la nivel european, direcţiile prioritare de acţiune sunt orientate către:<br />
– identificarea de bune practici în ceea ce priveşte stabilirea de legături între actorii şi<br />
politicile relevante prin intermediul ciclului de gestionare a dezastrelor;<br />
– stabilirea de legături între actorii şi politicile relevante care ar trebui implicate în<br />
prevenirea incendiilor forestiere şi a altor tipuri de incendii de vegetaţie din UE;<br />
– consolidarea cooperării cu reţeaua serviciilor europene de meteorologie pentru a<br />
include alertele de inundaţii pe termen scurt (inclusiv inundaţiile din zonele costiere) în cadrul<br />
sistemelor de alertă rapidă;<br />
– reducerea timpilor de alertă ale sistemelor existente de alertă rapidă;<br />
– stabilirea de legături între sistemele de alertă existente utilizate în cazul incendiilor<br />
forestiere (EFFIS) şi al inundaţiilor (EFAS) în cadrul sistemului global de alertă şi coordonare<br />
în caz de dezastre (GDACS – Global Disaster Alert and Coordination System );<br />
– continuarea cooperării cu ţările din sudul Mediteranei, care are drept scop<br />
îmbunătăţirea accesului sistemelor existente de alertă rapidă la informaţii în timp real;<br />
– sporirea gradului de sensibilizare a cetăţenilor cu privire la numărul european pentru<br />
apeluri de urgenţă (112), în colaborare cu statele membre.<br />
La nivel comunitar, există o serie de instrumente financiare şi legislative care vin în<br />
sprijinul măsurilor luate de statele membre şi în ceea ce priveşte prevenirea, acestei<br />
componente a managementului situaţiilor de urgenţă, acordându-i-se o atenţie sporită în<br />
cadrul programelor şi al politicilor (cum ar fi politicile comune privind agricultura sau<br />
dezvoltarea rurală), prevenirea dezastrelor fiind considerată o investiţie judicioasă, deoarece<br />
costurile măsurilor preventive sunt, în general, mult mai mici faţă de cele ale măsurilor de<br />
redresare.<br />
73
Bibliografie:<br />
[1.] Decizia Consiliului 2007/779/EC, Euratom de instituire a unui mecanism comunitar de protecţie<br />
civilă (reformulată).<br />
[2.] Decizia Consiliului 2007/162/EC, Euratom de instituire a unui instrument financiar de protecţie<br />
civilă.<br />
[3.] Comunicarea Comisiei privind consolidarea capacităţii de reacţie a Uniunii în caz de dezastru.<br />
[4.] Comunicarea Comisiei privind consolidarea sistemele de avertizare timpurie în Europa.<br />
[5.] Tratatul de la Lisabona de modificare a Tratatului privind Uniunea Europeană şi a Tratatului de<br />
instituire a Comunităţii Europene, semnat la Lisabona, 13 decembrie 2007.<br />
[6.] Decizia consiliului nr. 277 din 2004 de stabilire a normelor de aplicare a Deciziei Consiliului<br />
792/2001.<br />
[7.] Decizia Comisiei nr. 73/2008 de modificare a Deciziei 2004/277/CE, Euratom a Comisiei de<br />
stabilire a normelor de aplicare a Deciziei 2007/779/CE, Euratom a Consiliului de instituire a<br />
unui mecanism comunitar de protecţie civilă.<br />
[8.] Decizia Comisiei nr. 606 din 8 august 2007 de stabilire a normelor de aplicare a dispoziţiilor<br />
referitoare la transport prevăzute în Decizia 2007/162/CE, Euratom a Consiliului de instituire a<br />
unui instrument financiar de protecţie civilă.<br />
[9.] Decizia Consiliului 87/600/EEC din 14 decembrie 1987 privind procedura comunitară de schimb<br />
rapid de informaţii în caz de urgenţă radiologică.<br />
[10.] http://www.coe.int/t/ro/com/about_coe/<br />
74
DETERMINAREA ZONELOR INUNDABILE<br />
ÎN CAZUL VIITURILOR RAPIDE<br />
Prof. dr. ing. Radu Drobot<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti<br />
1. Introducere<br />
Pe baza repartiţiei spaţiale a dinamicii factorilor generatori, a extinderii şi<br />
particularităţilor propagării viiturilor şi a riscului de afectare a diferitelor obiective economice<br />
şi sociale, în România inundaţiile prezintă trăsături regionale distincte (România. Spaţiu,<br />
Societate, Mediu, 2006):<br />
a) Inundaţiile din partea central-vestică a României, datorate circulaţiei vestice a<br />
maselor de aer prin extinderea spre est a Depresiunii Islandeze sau prin deplasarea maselor de<br />
aer umed pe dorsala Anticiclonului Azoric. Inundaţiile sunt produse de viituri generate de ploi<br />
torenţiale precedate de ploi de intensitate redusă, dar de lungă durată care saturează solul.<br />
b) Inundaţiile din sudul României sunt datorate precipitaţiilor abundente, cu caracter<br />
torenţial, generate de ciclonii mediteraneeni.<br />
c) Inundaţiile din estul României sunt generate de precipitaţii torenţiale în condiţiile<br />
circulaţiei de blocaj pe versanţii estici ai Carpaţilor Orientali şi în Podişul Moldovei şi de<br />
formarea de cicloni retrograzi în nord-vestul Mării Negre.<br />
În ultimii 50 de ani, inundaţii de proporţii, pe suprafeţe întinse, s-au produs în anii<br />
1969, 1970, 1975, 1991, 1995, 1997, 1999, 2000, 2002, 2005, 2006 şi 2007.<br />
În condiţiile unor ploi generalizate, pe bazine mici şi pe o perioadă scurtă (2–3 ore sau<br />
chiar mai puţin) se pot produce ploi de intensităţi deosebite. Ploile generalizate generează<br />
viituri regionale, în timp ce ploile torenţiale convective de mare intensitate din bazinele<br />
hidrografice mici conduc la formarea unor „viituri rapide” (flash floods) şi la inundaţii locale.<br />
Viiturile rapide se pot produce în orice zonă caracteristică de relief, dar cele mai<br />
sensibile regiuni se găsesc în Subcarpaţii Meridionali şi de Curbură, expuşi cel mai mult<br />
advecţiilor bogate de aer umed mediteranean. În mişcarea aerului încărcat cu umiditate, de la<br />
sud-vest către nord-est are loc o ascensiune pe versanţi în zona piemontană, însoţită de o<br />
destindere pseudo-adiabatică, rezultând ploi cu intensitate deosebit de puternică şi cu<br />
durată scurtă, de ordinul a 2–3 ore. O astfel de viitură rapidă este cea formată în noaptea de<br />
21–22 iunie 1979 în bazinul superior al râului Potop şi în sub-bazinele afluenţilor săi Cobia şi<br />
Răstoaca, pe o suprafaţă de 196 km 2 .<br />
Pe fondul unei advecţii masive de aer umed mediteranean, în zona de ascensiune pe<br />
versanţi a avut loc o puternică cumulizare, care a condus la producerea unei ploi de intensitate<br />
deosebită; într-un interval de două ore, în nucleul principal s-au măsurat peste 200 mm<br />
coloană de apă (fig. 1.1), ceea ce a condus la formarea unei viituri excepţionale, având un<br />
debit de culminaţie de 870 m 3 /s (4.400 l /s/ km 2 ), care a fost atins în mai puţin de 3 ore de la<br />
începerea ploii. Acest debit maxim a avut o frecvenţă apreciată la 1/200–1/500 ani.<br />
Un alt eveniment remarcabil a avut loc în noaptea de 28/29 iulie 1991 în bazinul râului<br />
Tazlău, când în mai puţin de două ore au căzut peste 150 mm de coloană de apă, rezultând o<br />
viitură rapidă cu un prim debit de vârf de peste 1.550 m 3 /s , urmat de al doilea vârf de circa<br />
900 m 3 /s . Această viitură a provocat ruperea barajului Belci, cu consecinţe dezastruoase în<br />
aval: unda de rupere, cu o viteză a apei de peste 9 m/s, a distrus satele Slobozia şi Gura Văii,<br />
provocând moartea a 40 persoane.<br />
75
Relativ recent, în 2006, s-au produs viiturile rapide de la Arbore şi Tarlisua, cauzând<br />
atât pagube, cât şi pierderi de vieţi omeneşti.<br />
Viituri rapide se produc chiar şi în zone de mică altitudine. Un exemplu elocvent îl<br />
constituie viiturile din Dobrogea, unde fenomenele de ciclo-geneză datorate Mării Negre<br />
provoacă ploi torenţiale foarte intense, cu durate de câteva ore. Pe de altă parte, fragmentarea<br />
puternică a reliefului în această regiune determină bazine hidrografice de suprafaţă mică, al<br />
căror timp de răspuns este de acelaşi ordin de mărime cu durata scurtă a ploilor torenţiale.<br />
Această concordanţă dintre durata redusă a ploilor torenţiale şi timpul scurt de răspuns al<br />
bazinelor conduce frecvent la formarea viiturilor rapide în Dobrogea.<br />
În Tabelul 1 sunt prezentate debitele de vârf ( Q<br />
max<br />
) şi ploile generatoare ale celor mai<br />
mari viituri rapide din România, înregistrate sau reconstituite pentru bazine cu suprafaţă F<br />
mică, (Stănescu, 2000).<br />
Tabelul 1 – Caracteristicile celor mai mari viituri rapide din România<br />
Râul Secţiunea Data F Q Intensitatea<br />
[km 2 max<br />
]<br />
[m 3 /s]<br />
ploii<br />
Râul Mare Padăşel 06.1948 328 800 *<br />
Motru Apa Neagră 30.07.1969 292 640 175mm/3h<br />
Valea Iris Petreni 20.07.1972 10,5 97,5 *<br />
Mâzgana Confluenţa 02.07.1975 17 209 250mm/2h<br />
Argeşel<br />
Cârcinov Priboieni 21.06.1979 41,3 350 180mm/2h<br />
Potop Toleşti 21.06.1979 54 540 300mm/2h<br />
Potop Strâmba 21.06.1979 102 720 250mm/2h<br />
Potop Gura Foii 21.06.1979 196 870 220mm/2h<br />
Hauzeasca Firdea 29.07.1980 29 320 200mm/2h<br />
Valea Cladova Cladova 29.07.1980 40 200 *<br />
Milcov Cârligele 23.05.1988 114 330 115mm/3h<br />
Râul Mare Gura Apei 12.07.1999 234 850 190mm/2h<br />
Tazlău** Belci 29.07.1991 1.000 1.550 150mm/2h<br />
Cerna Cerna 12.07.1999 43 201 213mm/7h<br />
Cerna Cerna Sat 12.07.1999 170 436 193mm/7h<br />
* Nu există informaţii asupra intensităţii ploii.<br />
** Suprafaţa pe care s-a produs ploaia generatoare a viiturii rapide a fost de câteva sute de km 2 .<br />
Pe baza considerentelor prezentate anterior o viitura poate fi considerata viitura<br />
rapida atunci când urmatoarele condiţii sunt îndeplinite:<br />
− suprafaţa bazinului de recepţie este cuprinsă între câţiva km 2 şi câteva sute de km 2 ;<br />
− vitura este generată de o precipitaţie torenţiala care depaşeşte 100 mm;<br />
− durata ploii torenţiale este de regulă mai mică decât timpul de concentrare al<br />
bazinului, fiind de maxim 3 ore.<br />
2. Condiţiii care favorizează producerea viiturilor rapide şi a<br />
inundaţiilor în bazine mici<br />
A. Formarea viiturilor rapide în bazine mici este condiţionată de procesele care au<br />
loc pe versant şi pe formaţiunile torenţiale (ogase, ravene, torenţi). Elementele care<br />
favorizează producerea viiturilor rapide pot fi grupate în:<br />
a) Caracteristici fizico-geografice ale bazinului şi reţelei hidrografice. Dintre<br />
caracteristicile fizico-geografice se menţionează: suprafaţa bazinului, forma acestuia, panta<br />
76
versanţilor, panta râului principal, densitatea reţelei de drenaj, gradul de împadurire, utilizarea<br />
terenului, textura solului, capacitatea de înmagazinare a coloanei de sol.<br />
Unele dintre aceste caracteristici pot face obiectul unor layere GIS, altele pot fi<br />
calculate cu ajutorul funcţiilor GIS. Utilizarea GIS este indispensabilă pentru definirea sau<br />
calculul elementelor primare care intervin în diversele modele matematice pentru obţinerea<br />
hidrografelor de viitură sau a debitelor maxime ale viiturilor rapide.<br />
Caracteristicile fizico-geografice influenţează: 1) mărimea scurgerii de suprafaţă (funcţia<br />
de producţie); 2) viteza de concentrare a scurgerii de suprafaţă şi hipodermice în reţeaua<br />
hidrografică (funcţia de transfer); 3) deplasarea viiturii către aval (funcţia de propagare).<br />
Funcţia de producţie este puternic dependentă de textura solului şi de utilizarea<br />
terenului (inclusiv gradul de împădurire), care determină în ultimă instanţă capacitatea de<br />
înmagazinare a zonei nesaturate. Panta versanţilor şi a bazinului, forma acestuia, densitatea<br />
reţelei de drenaj, panta reţelei hidrografice secundare influenţează funcţia de transfer, iar<br />
caractersticile albiei principale funcţia de propagare.<br />
b) Factori agravanţi:<br />
– naturali: umiditatea iniţială a solului din bazin, friabilitatea rocilor, existenţa<br />
formelor de eroziune în adâncime (ogase, ravene, torenţi);<br />
– antropici: despăduriri excesive, combinate cu nerespectarea normelor silvice de<br />
tăiere sau de depozitare a deşeurilor lemnoase, lipsa măsurilor antierozionale şi de corectare a<br />
formaţiunilor torenţiale, practici agricole neadecvate, realizarea de construcţii sau depozite în<br />
imediata vecinătate a malurilor.<br />
Umiditatea iniţială a solului din bazin joacă un rol important în generarea scurgerii de<br />
suprafaţă.<br />
Friabilitatea rocilor favorizează fenomenele de eroziune din bazin, ceea ce conduce în<br />
primul rând la diminuarea capacităţii de înmagazinare a precipitaţiilor la locul unde se produc;<br />
transportul solid afectează totodată şi capacitatea de tranzit a albiei râurilor. Formele de<br />
eroziune în adâncime conduc la concentrarea rapidă a scurgerii de suprafaţă în reţeaua<br />
hidrografică permanentă; în plus, formaţiunile torenţiale înrăutăţesc condiţiile de curgere în<br />
aval datorită transportului solid pe care îl generează.<br />
Lipsa măsurilor antierozionale şi de amenajare a formaţiunilor torenţiale contribuie la<br />
creşterea torenţialităţii şi a transportului solid.<br />
Despăduririle neraţionale şi practicile agricole neadecvate (arături în lungul liniei de cea<br />
mai mare pantă, lipsa terasărilor etc) au ca efect creşterea coeficientului de scurgere, cu influenţe<br />
directe atât asupra volumului, cât şi debitului maxim al viiturii, respectiv a transportului solid.<br />
B. Producerea inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este<br />
condiţionată nu numai de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea de<br />
transport a albiei. În depresiunile intramontane sau la ieşirea din zona montana, acolo unde s-au<br />
dezvoltat aşezări omeneşti, panta râului este relativ redusă, ceea ce conduce la micşorarea<br />
vitezei de curgere în raport cu reţeaua hidrografică din amonte. Depunerea materialului solid<br />
în aceste zone conduce la înrăutăţirea condiţiilor de curgere şi la creşterea nivelurilor.<br />
Fenomenul este deosebit de puternic în perioadele de viitură, caracterizate prin debite mari şi<br />
transport târât important (Fig. 1).<br />
Fig. 1 – Depuneri de transport solid în zona de confluenţă (ANAR, Trotuş – 2004)<br />
77
Evacuarea debitelor de viitură este de asemenea mult îngreunată în condiţiile în care în<br />
zona podurilor/podeţelor sub sau supratraversărilor capacitatea de transport a albiei este<br />
practic nulă din cauza blocării cu material târât şi plutitori (Fig. 2).<br />
Fig. 2 – Blocarea deschiderilor la subtraversarea unui drum judeţean şi a căii ferate<br />
(ANAR, Trotuş – 2004)<br />
În amonte de aceste obstacole se crează un adevărat lac, al cărui nivel ajunge la un<br />
moment dat la cote periculoase. Creşterea nivelului din spatele obstacolului conduce la<br />
inundarea zonelor locuite din vecinătate; dacă barajul creat de plutitori cedează brusc, unda de<br />
inundaţie rezultată are un mare potenţial distructiv pentru zona din aval. Capacitatea de<br />
transport a râului este de asemenea diminuată în zona coturilor şi îngustărilor de secţiune sau<br />
în cazul acumulării de gheţuri.<br />
Ca urmare, în cazul bazinelor mici în care există aşezări umane, menţinerea capacităţii<br />
de transport a albiei joacă un rol de maximă importanţă în prevenirea inundaţiilor în zona. În<br />
acest sens, toate construcţiile realizate în imediata vecinatate a malului râurilor (gatere,<br />
grajduri şi anexe gospodăresti, alte construcţii) sau materialele depozitate în aceste zone<br />
trebuie îndepărtate pentru a nu înrăutăţi condiţiile de curgere la ape mari.<br />
De asemenea, un rol important în generarea inundaţiilor şi în producerea de distrugeri<br />
în zonele locuite îl are modul de exploatare a pădurilor. După 1990, interesul major îl<br />
reprezintă lemnul masiv, în timp ce părţile secundare ale arborilor sunt abandonate pe versant,<br />
sau chiar în albiile pâraielor (Cocean şi Cocean, 2006).<br />
Fig. 3. Depuneri de materiale lemnoase la confluenţa Văii Uleasa cu Valea Izvorului – localitatea<br />
Tarlisiua (Cocean şi Cocean, 2006).<br />
78
Aceste resturi sunt antrenate în timpul precipitaţiilor torenţiale şi se acumulează în<br />
secţiunile podurilor, ale îngustărilor de secţiune sau formează depozite cu înalţimi de până la<br />
5–10 m la confluenţe. O astfel de situaţie s-a produs în timpul viiturii din 20 iunie 2006 care a<br />
afectat grav localitatea Târlişua. Pe pârâul Uleasa s-a înregistrat o creştere de peste 7 m a<br />
nivelului într-o zonă unde o cantitate enormă de material lemnos a fost depusă sub forma unui<br />
con de dejecţie la confluenţa cu Valea Izvorului (Fig. 3).<br />
De asemenea, stocarea materialului lemnos recent exploatat şi netransportat din<br />
vecinătatea albiilor favorizează antrenarea lui în perioadele de viitură. Ajunşi în vale, aceşti<br />
copaci exercită un efect distructiv extrem de puternic în aval sau blochează împreună cu<br />
resturile de la exploatările forestiere secţiunile de curgere ale podurilor şi podeţelor.<br />
3. Geneza viiturilor rapide în bazine mici<br />
3.1. Probabilitatea de depăşire corespunzătoare ploii generatoare de viituri rapide<br />
Factorul declanşator al viiturilor rapide în bazine mici îl constituie precipitaţiile<br />
torenţiale, de mare intensitate şi durată redusă, de regulă mai mică decât timpul de<br />
concentrare al bazinului.<br />
Pentru definirea precipitaţiilor care declanşează viituri rapide s-a pornit de la<br />
constatarea că în ultimii ani în mai multe bazine mici în care s-au produs astfel de viituri,<br />
precipitaţiile au depăşit pragul de 100 mm în decurs de o oră. Pe de altă parte, în practica<br />
(INMH, ANM) se consideră că precipitaţia orară situată în intervalul 100-130 mm corespunde<br />
unei probabilităţi de depăşire de 1% (Fig. 4).<br />
Plecând de la constatările anterioare, se consideră ca precipitaţie de referinţă<br />
precipitaţia cu prababilitatea de depăşire de 1%. Pentru această probabilitate de depăşire se<br />
vor lua în considerare diverse durate ale ploii generatoare, precum şi forme ale hietogramelor<br />
corespunzatoare pentru a identifica situaţia cea mai defavorabilă din punct de vedere al<br />
debitului maxim. De asemenea, având în vedere faptul că atât în ţară, cât şi pe plan mondial<br />
cele mai multe pierderi de vieţi omeneşti se produc din cauza viiturilor rapide, se recomandă<br />
analiza condiţiilor de curgere în albia râului principal şi pentru viituri generate de precipitaţii<br />
cu probabilităţile de depăşire p% de 5%; 2% şi 0.5%.<br />
Fig. 4 – Zonarea precipitaţiei maxime orare cu probabilitatea de depăşire de 1%<br />
(Diaconu et al, 1995)<br />
79
3.2. Durata ploii generatoare de viituri rapide<br />
Informaţii referitoare la precipitaţiile extreme înregistrate în România pe diverse<br />
durate sunt prezentate în Figura 3.2 şi Tabelul 2 (Stănescu şi Drobot, 2002).<br />
Tabelul 2. Precipitaţii exceptionale înregistrate în Romania<br />
Data<br />
Localitatea<br />
Stratul<br />
precipitat Durata<br />
(mm)<br />
17.08.1900 Caraomer-Constanţa 300 4h 13 min.<br />
21.o6.1979 Lucieni-Damboviţa 260 2 h<br />
28. 07.1991 Livezi-Bacău 149 2h 30 min.<br />
12.07.1999 Lunca Tomeasa 136 2 h<br />
27.05.1897 Piria-Mehedinţi 145.2 2h 30 min.<br />
02.06.1897 Piria-Mehedinţi 98 2 h<br />
28/29.07.1991 Lucaceşti-Bacău 95.5 2 h<br />
21.06.1979 Tatarani 256 2-3 h<br />
07.07.1889 Curtea de Argeş 204.6 20 min.<br />
02.06.1897 Piria-Mehedinţi 180.5 35 min<br />
09.06.1999 Laslea-Mureş 52 30 min.<br />
29.07.1991 Solont-Bacau 56.1 20 min.<br />
24.06.1889 Cuzganu-Constanţa 80 30 min.<br />
02.08.1997 Paltinu-Prahova 35 15 min<br />
28.06.1889 R. Sarat 35 6 min<br />
Pentru identificarea celei mai defavorabile situaţii de producere a viiturilor rapide<br />
corespunzătoare probabilităţii de depăşire de 1%, sau în cazul general p%, se vor considera<br />
mai multe scenarii de producere a precipitaţiilor. Astfel, pentru fiecare bazin analizat se vor<br />
alege diverse durate ale ploilor torenţiale generatoare de viituri rapide, cuprinse între 5<br />
minute şi 3 ore. Intervalul în care variază durata ploii va fi ales funcţie de istoricul<br />
precipitaţiilor torenţiale din zona, precum şi de caracteristicile fizico-geografice ale bazinului<br />
hidrografic.<br />
3.3. Mărimea ploii generatoare de viituri rapide<br />
Diaconu şi Serban (1994), pe baza probabilităţii spaţio-temporale de depăşire, precum<br />
şi a studiilor de regionalizare (Fig. 5) au furnizat printre alte valori şi precipitaţiile h 1%<br />
stratul precipitat cu probabilitatea de depăşire de 1% în bazine cu suprafeţe de 10; 100 şi 1000<br />
km 2 pentru durate cuprinse între 15 minute şi 6 ore (Tabelul 3).<br />
Fig. 5 – Regionalizarea precipitaţiilor maxime în România (Diaconu şi Serban, 1994)<br />
80
Tabelul 3 – Valori ale precipitaţiei maxime cu probabilitatea de depăşire de 1%<br />
în bazine sub 1.000 km 2 (Diaconu şi Şerban, 1994)<br />
F t<br />
Z O N E<br />
(Km 2 ) (ore) 1A 2A 2B 3C 4D 5E 5F<br />
¼ 62.3 72.4 72.4 75.1 84.8 76.8 81.4<br />
10 1 100 117 107 119 136 124 127<br />
6 135 157 147 181 206 179 179<br />
¼ 56.5 63.7 63.7 67 74.7 68.3 72.4<br />
100 1 91.1 103 93.8 106 121 111 113<br />
6 122 138 129 162 182 159 159<br />
¼ 49 52.6 52.6 56.3 63.3 58.5 61.9<br />
1000 1 78.9 84.7 77.4 89.2 102 94.6 96.3<br />
6 106 114 107 136 154 136 136<br />
3.4. Hietograma ploii generatoare de viituri rapide (ploaia de calcul)<br />
Diaconu şi alţii (1995) au furnizat hărţi cu izolinii, bazate pe evaluarea timpului de<br />
concentrare şi a precipitaţiei punctuale maxime instantanee. Autorii propun calculul<br />
intensităţii medii a precipitaţiei maxime cu probabilitatea de depăşire de 1% cu relaţia:<br />
S1%<br />
I1%<br />
= (mm/min) (3.1)<br />
( t ) n<br />
c + 1<br />
unde S 1 % este intensitatea instantanee (mm/min) pentru precipitaţia de 1%.<br />
n – exponent de reducere a intensităţii ploii;<br />
t<br />
c<br />
– timp de concentrare.<br />
Utilizând în locul timpului de concentrare diverse durate δ = D cuprinse între 5<br />
i, i = 1 , k<br />
minute şi 3 ore se va obţine valoarea intensităţii medii a ploii de calcul pentru duratele δ . În<br />
continuare, pentru fiecare durata δ se pot utiliza diverşi algoritmi (Musy, 1998) pentru<br />
determinarea hietogramei ploii de calcul.<br />
Valorile precipitaţiilor h 1%<br />
, respectiv h p%<br />
, precum şi hietogramele corespunzătoare<br />
pentru diverse durate ale ploii de calcul vor fi utilizate ca intrări în etapa de modelare<br />
matematică.<br />
Funcţie de complexitatea modelelor utilizate se obţine fie debitul maxim al viiturii<br />
(formula raţională, formula reducţională, modelul SCS), fie hidrograful de viitură (modelul<br />
Vidra, modelul POTOP sau modelul Mike She). Aşa cum s-a specificat, se vor lua în<br />
considerare diverse durate ale ploii de calcul pentru a identifica situaţia cea mai defavorabilă,<br />
care conduce la formarea debitului maxim al viiturii rapide.<br />
4. Parametri caracteristici ai scurgerii torenţiale<br />
Drept parametri caracteristici ai scurgerilor torenţiale pot fi consideraţi:<br />
− coeficientul de scurgere α ;<br />
− coeficientul de torenţialitate a scurgerii lichide τ<br />
l<br />
;<br />
− torenţialitatea scurgerii solide τ s ;<br />
− coeficientul de periculozitate al viiturii π .<br />
4.1. Coeficientul de scurgere<br />
Coeficientul de scurgere α este definit ca raport între stratul scurs h s (ploaie efectivă<br />
sau ploaie netă) şi stratul precipitat h p . Coeficientul de scurgere pentru bazine mici variază în<br />
81
general între 0.35–0.80 fiind o funcţie de panta bazinului ( I b %), gradul de împădurire ( C p %),<br />
textura solului (textura usoară, medie şi grea), precum şi de valoarea API (Antecedent<br />
Precipitation Index), care reprezintă o măsură a influenţei precipitaţiilor produse în zilele<br />
anterioare.<br />
Valori mai mari de 0.8 ale coeficienţilor de scurgere sunt posibile pentru terenuri cu<br />
pante foarte mari sau cu valori ridicate ale API, care pot surveni după precipitaţii importante<br />
anterioare ploii torenţiale şi care conduc la saturarea stratului superior de sol.<br />
În Fig. 8 sunt prezentate izoliniile coeficientului global de scurgere α , utilizate în<br />
cadrul formulei reducţionale (Diaconu, s.a., 1995). Suprapunerea în mediu GIS a acestei hărţi<br />
peste harta intensităţilor maxime orare cu probabilitatea de depăşire 1% (Fig. 4), conduce la<br />
zonarea aproximativă a precipitaţiei orare nete cu aceeaşi probabilitate de depăşire.<br />
În sfârşit, prin multiplicarea valorilor din această hartă cu 0.28 F , unde 0.28 este un<br />
coeficient de transformare, rezultă valoarea aproximativă a debitului maxim de viitură produs<br />
de precipitaţia maximă orară cu probabilitatea de depăşire de 1% pe bazinul de suprafaţă F.<br />
Comparând aceasta valoare cu debitul maxim care poate fi transportat prin albie în zona<br />
localităţilor se obţine o primă informaţie asupra bazinelor susceptibile a genera viituri rapide<br />
cu efecte grave. Pentru aceste bazine urmează a se efectua ulterior analize detaliate, privind<br />
atât ploaia generatoare, cât şi formarea, respectiv propagarea viiturilor prin albie.<br />
Fig. 8 – Zonarea coeficientului global de scurgere α al viiturilor din precipitaţii<br />
(Diaconu et al, 1995)<br />
4.2. Coeficientul de torenţialitateτ l<br />
a scurgerii lichide<br />
Prentru coeficientul de torenţialitate τ 1 se propune expresia:<br />
Q<br />
max prec1%<br />
τ<br />
l<br />
=<br />
(4.2)<br />
Q<br />
cap am<br />
unde: Q<br />
max prec1%<br />
este debitul maxim generat de precipitaţia cu probabilitatea de depăşire de 1%<br />
Q<br />
cap a m<br />
– debitul capabil al albiei minore.<br />
Coeficientul τ<br />
l<br />
reprezintă o măsură a gradului de depăşire a capacităţii de transport a<br />
albiei minore şi permite compararea bazinelor mici, conducând la ierarhizarea acestora în ceea<br />
ce priveşte gradul de pericol pe care îl reprezintă pentru localităţile din aval.<br />
82
4.3. Coeficientul de torenţialitate τ s a scurgerii solide<br />
Funcţie de mărimea transportului solid, în micile bazine forestiere se disting<br />
următoarele clase de torenţialitate (Giurgiu şi Clinciu, 2006):<br />
– cls. 1 0 – 0.5 t/ ha an<br />
– cls. 2 0.5 – 1.0 t/ ha an<br />
– cls. 3 1.0 – 2.0 t/ ha an<br />
– cls. 4 2.0 – 4.0 t/ ha an<br />
– cls. 5 4.0 – 8.0 t/ha an<br />
– cls. 6 8.0 – 16 t/ha an etc.<br />
Pentru a caracteriza transportul solid al viiturilor rapide se va utiliza aceeaşi<br />
clasificare, dar referitoare strict la evenimentele extreme din bazin. Pe măsura acumulării de<br />
date privind transportul solid târât în perioadele de viitură, se va încerca o abordare statistică a<br />
acestuia sau cel puţin o corelare cu debitul de viitură.<br />
4.4. Coeficientul de periculozitate π al viiturii<br />
Coeficientul de periculozitate π al viiturii se consideră direct proporţional cu Δ h<br />
(diferenţa între nivelul maxim în râu şi nivelul anterior producerii viiturii) şi Δ Q (diferenţa<br />
între debitul maxim şi debitul anterior producerii viiturii), respectiv invers proporţional cu t cr<br />
Δh ⋅ΔQ<br />
(timpul de creştere al viiturii). Ca urmare, în expresia lui π va interveni raportul .<br />
Pentru viiturile înregistrate în ţară, cea mai mare valoare pentru acest raport se obţine<br />
la postul Helegiu de pe râul Tazlău pentru viitura din anul 1991, care a condus la distrugerea<br />
⎛ Δh<br />
⋅ΔQ<br />
⎞<br />
barajului Belci. Utilizând valoarea raportului<br />
⎜<br />
t ⎟ pentru scalare, se propune<br />
⎝ cr ⎠Helegiu 1991<br />
următoarea expresie pentru coeficientul π de periculozitate al viiturii:<br />
Δh<br />
⋅ ΔQ<br />
lg<br />
tcr<br />
π = 10 ⋅<br />
(4.4”)<br />
⎛ Δh<br />
⋅ ΔQ<br />
⎞<br />
⎜lg<br />
t<br />
⎟<br />
⎝ cr ⎠Helegiu<br />
1991<br />
Datorită faptului că în expresia lui π se utilizează atât la numărător, cât şi la numitor<br />
aceleaşi mărimi, nu este necesară introducerea factorilor de transformare a unităţilor de<br />
măsură în vederea omogenizarii acestora. Factorul 10 din faţa fiecărei expresii a lui π are<br />
rolul de a extinde scara din intervalul (0; 1) în intervalul (0; 10).<br />
Utilizând caracteristicile viiturilor rapide din Tabelul 4 s-au calculat coeficienţii de<br />
periculozitate ai acestora.<br />
Tabelul 4 – Coeficienţi de periculozitate ai viiturilor rapide<br />
Q max Δ Q<br />
Δ h<br />
Râul Staţia S (km**2) Data Maxim (m**3/s) (m**3/s) t cr (ore) (cm) π<br />
Sighişoara Brazii 120 16.08.1975 99.0 98.5 6 224 7.50<br />
V. Cerbului Buşteni 26 17.07.1988 54.2 53 7 150 6.43<br />
Bistra Chiribis 169 15.06.1997 250 249 12 417 8.29<br />
Tazlău Helegiu 999 29.07.1991 1550 1523 10 371 10.00<br />
Poiana Poiana Blenchii 96 24.05.1995 144 142 4 300 8.47<br />
Milcov Goleşti 395 22.05.1988 316 315 13 279 8.06<br />
Crişul Alb Blăjeni 111 21.05.1985 141 135 6 171 7.54<br />
Crişul Alb Blăjeni 2 111 24.12.1995 235 234 9 243 8.00<br />
Borod Topa de Criş 112 11.07.1999 130 129 3.5 251 8.35<br />
Borod Topa de Criş 112 26.11.1998 100 99 2.25 215 8.37<br />
Sighişoara Brazii 120 07.06.1993 139 138 6 217 7.78<br />
83<br />
t cr
4.5. Caracterizarea potenţialului de generare a viiturilor rapide<br />
Pentru caracterizarea complexă a viiturilor rapide a unui bazin hidrografic se pot<br />
utiliza următoarele perechi de valori:<br />
a) ( α , τ s ) reprezentând (coeficientul de scurgere al bazinului; coeficientul de<br />
torenţialitate a scurgerii solide);<br />
b) ( τ l<br />
, τ s ) reprezentând (coeficientul de torenţialitate a scurgerii lichide; coeficientul<br />
de torenţialitate a scurgerii solide);<br />
c) ( π , τ s ) reprezentând (coeficientul de periculozitate a viiturilor rapide; coeficientul<br />
de torenţialitate a scurgerii solide).<br />
În toate cazurile, precipitaţia declanşatoare corespunde ploii maxime cu probabilitatea<br />
de depăşire de 1% pentru durate ale ploii mai mici de trei ore.<br />
5. Determinarea zonelor inundabile datorate viiturilor rapide<br />
Pentru determinarea zonelor cu cel mai mare grad de expunere la viituri rapide se<br />
utilizează diverse modele de calcul al debitului de viitură, care se compară apoi cu capacitatea<br />
de tranzit al albiei minore din zonele vulnerabile.<br />
Funcţie de datele disponibile se pot utiliza următoarele modele:<br />
1) Modele de tip global:<br />
a) bazate pe calculul coeficientului de scurgere, care furnizează doar debitul maxim al<br />
undei de viitură; în această categorie intră:<br />
− formula raţională, care se aplică pe suprafeţe mai mici de 10 km 2 ;<br />
− formula reducţională pentru suprafeţe mai mici de 100 km 2 .<br />
b) modele de tip rezervor, având la baza calculul ploii nete (de exemplu modelul<br />
VIDRA) precum şi al al funcţiei de transfer.<br />
2) Modele cu parametri distribuiţi; se recomandă utilizarea unuia din modelele:<br />
a) Potop, produs în Romania, care este un model foarte robust şi necesită date puţin<br />
pretenţioase;<br />
b) Mike She, dezvoltat în Danemarca (Anexa 2).<br />
Atât debitul maxim, cât şi hidrograful de viitură pot fi determinate printr-o procedură<br />
multi-model, utilizând rezultatele obţinute prin modelele Μ ; în acest caz, debitul<br />
m =1,<br />
M<br />
instantaneu se determină cu o relaţie de tipul:<br />
M<br />
Q i = ∑ λm<br />
⋅Qi,<br />
m<br />
m=<br />
1<br />
, unde ∀λ<br />
m ≥ 0 , iar ∑ λm = 1.<br />
(5.1)<br />
unde Q i , m este debitul la momentul i determinat cu modelul m.<br />
Un rol important în determinarea zonelor cu gradul cel mai ridicat de expunere la<br />
viituri rapide revine determinării capacităţii locale de transport a albiei în zona localităţilor. Se<br />
vor utiliza abordări diferite, după cum se dispune doar de debitul maxim de viitură sau de<br />
întreg hidrograful.<br />
În primul caz, în fiecare din secţiunile considerate critice se va determina o cheie<br />
limnimetrică locală prin procedeul hidrologic (pe baza câtorva măsurători expediţionare),<br />
urmată de extrapolarea ei prin procedeul hidraulic. Pe baza cheilor astfel determinate şi<br />
afectate evident de un grad ridicat de incertitudine se va obţine limita zonei inundate doar în<br />
ipoteza păstrării capacităţii de transport a albiei minore; cu alte cuvinte, în acest caz nu poate<br />
fi determinat efectul obturării secţiunii de curgere la poduri sau podeţe. Calculul de<br />
84<br />
M<br />
m=<br />
1
inundabilitate se va efectua în ipoteza ploii cu probabilitatea de depăşire de 1%. Se precizează<br />
că această abordare trebuie să aibă un caracter provizoriu, fiind necesară trecerea la<br />
delimitarea zonelor inundabile pe bază de calcule hidraulice complete, care presupun<br />
cunoaşterea hidrografului de viitură.<br />
După ce se dispune de hidrograful de viitură, se efectuează calcule hidraulice detaliate<br />
(utilizând unul din modelele: UNDA, Potop, Mike 11). În acest caz, sunt necesare profile<br />
transversale prin albie pe toată raza localităţii, cărora li se adaugă cel puţin câteva profile<br />
amonte şi aval de localitate. Funcţie de lăţimea albiei minore, distanţa între profile va fi de<br />
câteva zeci de metri până la maxim 100–200 metri.<br />
Calculele hidraulice pe raza localităţii se vor efectua pentru următoarele scenarii:<br />
− viitura rapidă produsă de precipitaţia cu probabilitatea de depăşire de 1%,<br />
respectiv pentru alte probabiltăţi de depăşire p% = 5%; 2% şi 0.5%;<br />
− idem, în condiţiile micşorării secţiunii de curgere în diverse ipoteze, ca urmare a<br />
construcţiilor realizate în apropierea malurilor şi a depozitării de deşeuri lemnoase<br />
sau menajere;<br />
− idem, în condiţiile blocării parţiale a secţiunii de curgere la poduri, podeţe,<br />
subtraversări sau supratraversări;<br />
− idem, în condiţiile cedării zonelor blocate.<br />
Zonele inundabile, în ciuda incertitudinii de care sunt afectate, trebuie afişate la<br />
primărie în vederea conştientizării populaţiei asupra pericolului pe care îl reprezintă viiturile<br />
rapide. De asemenea, pentru a avea o imagine reală asupra pericolului, limitele zonelor<br />
inundabile aferente precipitaţiilor generatoare cu probabilităţile de depăşire de 1% şi p%<br />
trebuie marcate cu probabilitatea de depăşire corespunzătoare duratei de viaţă medii a unui<br />
cetăţean. Aceste valori se obţin cu relaţia:<br />
P ( ) n<br />
n<br />
= 1−<br />
1−<br />
p%<br />
(5.1)<br />
Probabilitatea ca o persoană din zona rurală să facă faţă consecinţelor unei viituri<br />
rapide generate de o precipitaţie hp1%<br />
nu este de loc neglijabilă, depăşind 50%. În contextul<br />
schimbărilor climatice, dar mai ales a modificărilor brutale din bazinele mici (despăduriri<br />
masive, eroziune accelerată) această valoare este probabil mai mare.<br />
Concluzii<br />
Viiturile rapide se produc pe bazine mici, având suprafeţe de recepţie cuprinse între<br />
câţiva km 2 şi câteva sute de km 2 . Caracteristica principală a viiturilor rapide constă în<br />
faptul că sunt produse de ploi torenţiale cu durate de maxim 3–6 ore, având probabilitatea<br />
de depăşire egală sau mai mică de 1%.<br />
Formarea viiturilor rapide în bazine torenţiale este condiţionată de procesele care au<br />
loc pe versant şi pe formaţiunile torenţiale (ogase, ravene, torenţi), în timp ce producerea<br />
inundaţiilor în aval de secţiunile de închidere ale bazinelor mici este condiţionată nu numai<br />
de debitul maxim generat de o ploaie torenţială, ci şi de capacitatea de tranzitare a albiei.<br />
Debitele obţinute prin modelare se compară cu capacitatea de tranzitare a albiei minore<br />
din zonele locuite. Aşa cum s-a specificat, se vor lua în considerare diverse durate ale ploii de<br />
calcul pentru a identifica cazul care conduce la formarea debitului maxim al viiturii rapide.<br />
Drept parametri caracteristici ai scurgerilor torenţiale au fost consideraţi: coeficientul<br />
de scurgere; coeficientul de torenţialitate al scurgerii lichide τ<br />
l<br />
; torenţialitatea scurgerii solide<br />
τ s ; coeficientul de periculozitate al viiturii π . Cel mai reprezentativ este coeficientul de<br />
periculozitate al viiturii π , care împreună cu coeficientul de torenţialitate a scurgerii solide<br />
caracterizează global viiturile rapide într-un bazin hidrografic.<br />
Suprapunerea în mediu GIS a izoliniilor coeficientului global de scurgere α şi a<br />
intensităţilor maxime orare cu probabilitatea de depăşire 1% a condus la zonarea aproximativă<br />
85
a bazinelor torenţiale din România şi a debitelor de vârf ale viiturilor rapide generate de<br />
precipitaţii orare maxime cu probabilitatea de depăşire de 1% pe bazine de 50 km 2 ; 100 km 2 ;<br />
şi 200 km 2 . Evident, această zonare are un caracter aproximativ, dar furnizează informaţii<br />
asupra zonelor care necesită o analiză mai atentă şi care urmează a fi studiate prin modelare<br />
matematică avansată.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Diaconu, C., Şerban, P. 1994. Sinteze şi Regionalizări Hidrologice, Editura Tehnică.<br />
[2.] Diaconu, C., Miţă, P., Niţă, E. 1995. Instrucţiuni pentru calculul scurgerii maxime în bazine mici.<br />
INMH.<br />
[3.] Drobot, R., Şerban, P. 1999. Aplicaţii de Hidrologie şi Gospodărirea Apelor. Editura HGA,<br />
Bucureşti.<br />
[4.] Lance, J.M. et al. 1997. Bassin versant de la Venoge, étude des risques liés aux inondations.<br />
IATE/HYDRAM, EPF Lausanne.<br />
[5.] Loat, R., Petrascheck, A. 1997. Prise en compte des dangers dus aux crues dans le cadre des<br />
activités de l'aménagement du territoire. Office Fédéral de l'Economie des Eaux, Bienne, Suisse.<br />
[6.] Musy, A. 1998. Hydrologie Appliquée, Editura HGA. Bucarest.<br />
[7.] Musy, A., Metzger, R., Beck, J. 2000. Hydrological Risk, teaching note courses, Swiss Federal<br />
Institute of Technology - Lausanne.<br />
[8.] Reed, S., Schaake, J., Zhang, Z. 2006. A Statistical-Distributed Hydrologic Model for Flash Flood<br />
Forecasting.International Workshop on Flash Flood Forecasting.<br />
[10.] Stănescu, V. Al., Drobot, R. 2002. Măsuri nestructurale de gestiune a inundaţiilor. Editura<br />
HGA, Bucureşti.<br />
86
SCHIMBĂRILE CLIMATICE<br />
ŞI REDUCEREA RISCULUI DEZASTRELOR<br />
Căpitan drd. ing. Nicolae MERLĂ<br />
Direcţia Protecţie Civilă,<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Abstract: This Briefing article outlines the nature and significance of climate change for<br />
disaster risk, as well as the main perspectives and approaches of disaster risk<br />
reduction and how they can support adaptation strategies. It is aimed at experts,<br />
practitioners, teachers, students as well as other categories such as, journalists<br />
and the interested public.<br />
Schimbările climatice şi reducerea riscului dezastrelor sunt foarte strâns legate. În<br />
viitor, intensificarea frecvenţei producerii fenomenelor meteorologice extreme va implica o<br />
manifestare tot mai frecventă a dezastrelor, fapt ce ar trebui să determine o îmbunătăţire a<br />
metodelor şi instrumentelor de reducere a riscului dezastrelor, care să furnizeze capacităţi<br />
superioare pentru adaptarea la schimbările climatice.<br />
Vremea, clima şi schimbarea climatică<br />
Pentru majoritatea oamenilor expresia<br />
„schimbarea climatică” înseamnă înrăutăţirea<br />
climei globului pământesc din cauza desfăşurării<br />
activităţii umane – de ardere a combustibililor<br />
fosili, tăiere a pădurilor şi a altor practici care duc<br />
la creşterea concentraţiei gazelor cu efect de seră<br />
în atmosferă. Această idee este parte componentă<br />
din definiţia dată de Cadrul de Acţiune al<br />
Convenţiei Naţiunilor Unite privind Schimbarea<br />
Climatică – UNFCCC, definiţie care susţine faptul<br />
că schimbarea climatică este schimbarea care<br />
poate fi atribuită „în mod direct sau indirect<br />
activităţii umane, activitate care duce la alterarea<br />
compoziţiei atmosferei globale şi care este în<br />
trend cu variaţia climatului natural observat în<br />
diferite perioade comparabile de timp”.<br />
Cu toate acestea, oamenii de ştiinţă utilizează termenul pentru orice schimbare a<br />
climei, fie că această modificare este din cauze strict naturale sau din cauza activităţilor<br />
desfăşurate de om.<br />
Vremea şi clima<br />
Vremea reprezintă de fapt o serie de condiţii meteorologice – vânt, ploaie, zăpadă,<br />
soare strălucitor, temperaturi etc. – la un moment dat într-un anumit loc. În contrast, termenul<br />
de climă descrie caracteristicile generale pe termen lung ale vremii existente într-un anumit<br />
87
loc. De exemplu, Singapore, la tropice are o climă caldă umedă, în timp ce Mongolia are<br />
întotdeauna ierni reci. Ecosistemele, agricultura, mijloacele de trai şi aşezările unei regiuni<br />
depind foarte mult de climatul acestora.<br />
Clima poate fi considerată aşadar ca o sumă pe termen lung a condiţiilor de vreme,<br />
luând totodată în considerare condiţiile medii şi variabilitatea acestora. Fluctuaţiile care apar<br />
de la an la an şi condiţiile extreme provocate de furtuni severe sau sezoane neobişnuit de<br />
calde sunt părţi componente ale variabilităţii climatului. Unele schimbări lente ale<br />
fenomenelor climatice pot dura tot sezonul sau chiar câţiva ani. Cel mai cunoscut fenomen<br />
dintre acestea este El Niño.<br />
De vreme ce atmosfera este aceea care face legătura între sistemele de vreme şi climă,<br />
este necesar uneori să includem atmosfera, oceanele şi suprafaţa Pământului în conceptul de<br />
„sistem climatic global”. Deoarece sistemul climatic este într-un flux continuu şi întrucât a<br />
suferit dintotdeauna fluctuaţii din cauze naturale şi s-a manifestat sub forma condiţiilor<br />
extreme, nu trebuie să credem că orice eveniment extrem şi singular este datorat neapărat<br />
schimbării climatice.<br />
Factorii care au dus la schimbarea climatică<br />
Clima Pământului a variat considerabil şi în trecut,<br />
după cum o arată dovezile geologice ale erelor glaciare,<br />
schimbările nivelului mărilor şi înregistrările din istoria<br />
omenirii din ultimele sute de ani. Cauzele schimbărilor din<br />
trecut nu sunt întotdeauna foarte clare, dar se ştie că sunt<br />
cauzate, în general, de schimbarea curenţilor oceanici, de<br />
activitatea solară, de erupţiile vulcanice şi de alţi factori<br />
naturali.<br />
Diferenţa acum este aceea că temperaturile globale au<br />
crescut neobişnuit de repede în ultimele decade. Există<br />
dovezi consistente ale creşterii temperaturilor medii globale<br />
ale aerului şi oceanelor, ale topirii accelerate a zăpezii şi<br />
gheţarilor şi ale creşterii nivelurilor medii globale ale mărilor.<br />
Aşadar, temperaturile atmosferice şi ale oceanelor sunt mai<br />
ridicate decât au fost vreodată în ultimele cinci secole şi<br />
probabil în ultimul mileniu.<br />
Oamenii de ştiinţă ştiu de mult faptul că gazele cu efect de seră, din atmosferă<br />
acţionează ca o „pătură” care împiedică pătrunderea razelor solare şi menţine suprafaţa<br />
Pământului mai caldă decât ar trebui să fie şi, de asemenea, o creştere a acestor gaze cu efect<br />
de seră nu poate duce decât la o încălzire globală şi mai mare. Concentraţia gazelor cu efect<br />
de seră din atmosferă este acum cea mai mare din ultimii 5.000.000 de ani crescând în<br />
proporţie de 70% între anii 1970 şi 2004. Dacă în trecut mai existau şi alte opinii privind acest<br />
fenomen, acum se ştie de către toată lumea că activitatea umană, în special arderea<br />
combustibililor fosili şi schimbarea destinaţiei pământurilor, constituie factorii direct<br />
responsabili pentru încălzirea din ultimii 50 de ani.<br />
Ce ne rezervă viitorul?<br />
Previziunile privind evoluţia factorilor climatici în viitor se bazează pe modele<br />
realizate pe calculator ale sistemului climatic, modele care includ factori importanţi, procesele<br />
de transformare prin care trec atmosfera şi oceanele şi evoluţia creşterilor gazelor de<br />
atmosferă din scenariile socio-economice ale următoarelor decade. Din estimările sale,<br />
Organismul Interguvernamental privind Schimbarea Climatică – IPCC consideră că până în<br />
2010 vom avea următoarele schimbări:<br />
– încălzirea medie globală a planetei va creşte cu 1.1 – 6.4° C;<br />
– nivelul mărilor va creşte cu 18–59 cm;<br />
– oceanele vor deveni mai acide;<br />
88
– este foarte probabil ca temperaturile extreme, valurile de căldură şi precipitaţiile<br />
abundente să aibă o frecvenţă tot mai mare;<br />
– este foarte probabil ca precipitaţiile să fie mai abundente la latitudini mai mari şi mai<br />
scăzute în majoritatea zonelor subtropicale;<br />
– este foarte probabil ca ciclonii tropicali (taifunurile şi uraganele) să fie de o<br />
intensitate mai mare, cu viteze mai mari şi precipitaţii mai abundente.<br />
Schimbările climatice şi dezastrele<br />
Factorii de vreme care contribuie la apariţia<br />
dezastrelor<br />
Hazardurile naturale nu duc de unele singure<br />
la apariţia dezastrelor – combinaţia dintre o populaţie<br />
sau o comunitate expusă, vulnerabilă şi nepregătită şi<br />
un eveniment declanşat de un hazard poate duce la<br />
apariţia unui dezastru.<br />
În perioada 1991–2005, 3.470 de milioane de<br />
oameni au fost afectaţi de dezastre, 960.000 au<br />
decedat şi s-au înregistrat pagube în valoare de peste<br />
1.193 miliarde de dolari americani. Ţările sărace sunt<br />
afectate disproporţionat din cauza vulnerabilităţii<br />
ridicate la hazarduri şi a măsurilor şi capacităţilor<br />
scăzute de reducere a riscului dezastrelor. Ţările mici<br />
sunt vulnerabile: pierderile suportate de Grenada, în<br />
valoare de 919 mil. dolari SUA, cauzate de uraganul Ivan din 2004, sunt de 2,5 ori mai mari<br />
decât produsul intern brut al ţării. Pe parcursul ultimelor două decade (1989–2008) un procent<br />
de 76% din dezastre au fost de natură hidrologică, meteorologică sau climatologică.<br />
Identificarea problemelor legate de schimbarea climatică<br />
Diminuare şi adaptare<br />
Majoritatea statelor sunt foarte preocupate de modalităţile de rezolvare a problemelor<br />
cauzate de schimbarea climatică. Primul lucru care trebuie întreprins este acela de a reduce<br />
emisiile de gaze cu efect de seră provocate de activitatea umană. Mijloacele de a rezolva<br />
această problemă sunt discutabile şi necesită schimbări radicale în modul în care sunt unele<br />
societăţi organizate, în special în ceea ce priveşte utilizarea combustibililor fosili, operaţiile<br />
industriale, dezvoltarea urbană şi folosirea terenurilor. În domeniul schimbării climatice,<br />
pentru reducerea emisiilor gazelor cu efect de seră se foloseşte termenul de diminuare<br />
(„mitigation”).<br />
Diminuarea este definită conform IPCC ca „o intervenţie antropogenică pentru a<br />
reduce forţa antropogenică a sistemului climatic şi care include strategii de reducere a<br />
emisiilor de gaze cu efect de seră”. Printre exemplele de acţiuni de diminuare putem enumera<br />
sistemele mai eficiente de furnale de ardere, dezvoltarea tehnologiilor care să permită un<br />
consum mai scăzut în sectoarele energiei şi transportului şi utilizarea unor noi forme de<br />
producere a energiei precum cea solară sau puterea vântului.<br />
O altă metodă prin care putem interveni în procesul de schimbare climatică este<br />
administrarea impacturilor acesteia. Viitoarele impacturi asupra mediului şi societăţii sunt<br />
inevitabile acum din cauza cantităţii de gaze cu efect de seră care există deja în atmosferă<br />
acumulată din decadele trecute, din activitatea industrială a omului şi din emisiile prezente şi<br />
89
viitoare, emisii care vor scădea atunci când politicile de diminuare vor începe să fie eficiente.<br />
Suntem deci obligaţi să ne supunem acestor schimbări. Urmarea paşilor necesari pentru a face<br />
faţă condiţiilor schimbării climatice se numeşte „adaptare”.<br />
Adaptarea se poate defini ca fiind „reglarea sistemelor naturale sau care depind de om,<br />
astfel încât să facă faţă factorilor climatici actuali sau viitori sau efectelor acestora, fapt ce<br />
duce la moderarea răului făcut şi care exploatează oportunităţile benefice”. Printre exemplele<br />
de adaptare putem enumera pregătirea evaluărilor de risc, protejarea ecosistemelor,<br />
îmbunătăţirea metodelor din agricultură, administrarea raţională a resurselor de apă,<br />
construirea aşezărilor în zone sigure, dezvoltarea sistemelor de alarmare timpurie,<br />
îmbunătăţirea proiectării clădirilor, îmbunătăţirea sistemului de asigurare la dezastre şi<br />
dezvoltarea cadrelor sociale de siguranţă. Toate aceste măsuri sunt intrinsec legate de<br />
dezvoltarea durabilă întrucât ele reduc riscurile care pot afecta viaţa şi mijloacele de trai şi<br />
îmbunătăţesc rezilienţa comunităţilor la toate tipurile de hazarde.<br />
Schimbările climatice în România<br />
Strategia României privind schimbările<br />
climatice defineşte politicile României privind<br />
respectarea obligaţiilor internaţionale prevăzute de<br />
Convenţia Cadru a Naţiunilor Unite asupra<br />
Schimbărilor Climatice semnată la Rio de Janeiro în<br />
1992 şi de Protocolul de la Kyoto la Convenţia<br />
Cadru, semnat în 1997 şi, totodată, a obligaţiilor<br />
privind schimbările climatice asumate prin<br />
integrarea în Uniunea Europeană.<br />
Programul European privind Schimbările<br />
Climatice constă în politici şi reglementări la nivel<br />
UE, care contribuie, direct sau indirect, la realizarea<br />
angajamentelor UE de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră (GHG sau GES):<br />
– cu 8% în perioada 2008–2012, comparativ cu anul de bază 1990;<br />
– cu 20–40% până în anul 2020, faţă de nivelul din anul 1990;<br />
– limitare cu 70% pe termen lung.<br />
Potrivit prevederilor Protocolului de la Kyoto, România s-a angajat să reducă emisiile<br />
de GES cu 8% faţă de nivelul din 1989 (anul de bază pentru România) în prima perioadă de<br />
angajament 2008–2012.<br />
În prezent, România se găseşte într-un proces complex, după integrarea în Uniunea<br />
Europeană, de reluare a dezvoltării economice într-un context<br />
internaţional cu un grad ridicat de dinamicitate. Abordarea<br />
aspectelor de protecţie a mediului are prioritate în cadrul<br />
acţiunilor strategice de dezvoltare. Caracterul extensiv al<br />
acţiunilor economice care induc schimbări climatice face<br />
necesară o abordare globală, la nivelul economiei, a<br />
identificării şi corelării activităţilor de dezvoltare şi<br />
implementare a măsurilor, intra- şi inter-sectoriale, legate de<br />
schimbările climatice.<br />
Pentru elaborarea scenariilor de schimbare a climei s-au<br />
folosit rezultatele următoarelor modele de circulaţie generală<br />
GISS, GFDL, UK89, CCCM. Scenariile climatice pun în<br />
evidenţă faptul că dublarea concentraţiei de CO2 în atmosferă<br />
conduce la o creştere a temperaturii aerului, variind între 2,4<br />
şi 7,4 0 C, în funcţie de model.<br />
90
Adaptarea prin intermediul reducerii riscului dezastrelor şi rolul Cadrului de<br />
acţiune de la Hyogo 2005–2015<br />
Reducerea riscului dezastrelor poate fi definită ca „o acţiune desfăşurată pentru<br />
reducerea riscului dezastrelor şi a impacturilor negative ale hazardurilor naturale prin<br />
intermediul unor eforturi sistematice de analiză şi management al cauzelor dezastrelor, prin<br />
evitarea hazardurilor, reducerea vulnerabilităţilor sociale şi economice la dezastre şi prin<br />
îmbunătăţirea pregătirii pentru astfel de evenimente negative.”<br />
Cadrul de acţiune de la Hyogo 2005–2015 furnizează elementele de bază pentru<br />
implementarea reducerii riscului dezastrelor. Adoptat la Conferinţa Mondială de Reducere a<br />
Dezastrelor din ianuarie 2005, Kobe, Japonia, cu suportul a 168 de guverne, Cadrul de acţiune<br />
intenţionează în decada aceasta să „reducă substanţial pierderile în domeniul social, economic<br />
şi de mediu al comunităţilor şi ţărilor”. Acest cadru identifică în mod deosebit nevoia de „a<br />
promova integrarea reducerii riscului asociată cu variaţia climatului existent şi cu viitoarele<br />
schimbări climatice în strategiile de reducere a riscului dezastrelor şi de adaptare la<br />
schimbarea climatică”.<br />
Pe baza unei analize a ceea ce s-a făcut bine şi ce nu în trecut în domeniul reducerii<br />
riscului dezastrelor, Cadrul de acţiune de la Hyogo stabileşte un număr de 5 priorităţi de<br />
acţiune. Acestea oferă un fundament puternic pentru dezvoltarea măsurilor concrete de<br />
reducere a riscului şi de adaptare:<br />
1. Asigurarea că reducerea riscului dezastrelor este o prioritate naţională şi<br />
locală care are o puternică bază instituţională pentru implementare. Această necesitate<br />
este critică atât pentru reducerea riscului, cât şi pentru adaptare. Câteva sugestii privind<br />
acţiunile ce trebuie întreprinse pentru dezvoltarea acestei priorităţi ar fi:<br />
– încurajarea formării unui grup de lucru interministerial care să aibă un mandat bine<br />
stabilit şi care să fie responsabil pentru dezvoltarea politicilor şi activităţilor de adaptare la<br />
schimbările climatice;<br />
– organizarea unui dialog naţional la nivel înalt pentru a pregăti o strategie naţională<br />
pentru adaptare care să fie în strânsă legătură cu strategiile de reducere a riscului dezastrelor;<br />
– adoptarea unei forme legale pentru colaborarea şi coordonarea activităţilor de<br />
reducere a riscului dezastrelor şi schimbării climatice, prin intermediul unui mecanism<br />
multisectorial, precum o Platformă Naţională de reducere a riscului dezastrelor;<br />
– dezvoltarea unor mecanisme care să angreneze femeile, comunităţile şi<br />
administraţiile locale în procesul de evaluare a vulnerabilităţii şi impacturilor şi conturarea<br />
unor activităţi locale privind adaptarea.<br />
2. Identificarea, evaluarea şi monitorizarea riscurilor dezastrelor şi<br />
îmbunătăţirea alarmării timpurii. Câţiva dintre cei mai importanţi paşi care trebuie făcuţi<br />
pentru această prioritate sunt:<br />
– strângerea şi diseminarea informaţiilor calitative despre hazardele climatice şi despre<br />
eventualele modificări viitoare ale acestora;<br />
– elaborarea evaluărilor vulnerabilităţilor şi a grupurilor vulnerabile în special;<br />
– pregătirea rezumatelor pentru elaboratorii de politici şi liderii de sectoare;<br />
– revizuirea eficienţei sistemelor de alarmare timpurie;<br />
– implementarea procedurilor în vederea ajungerii la timp a avertizărilor la grupurile<br />
vulnerabile;<br />
– realizarea unor programe publice care să vină în sprijinul populaţiei pentru a înţelege<br />
riscurile la care este supusă şi cum să reacţioneze la avertizările emise.<br />
3. Utilizarea cunoştinţelor, tehnologiilor inovatoare şi educaţiei pentru<br />
construirea unei culturi de securitate şi de rezilienţă la toate nivelurile. Acest principiu se<br />
poate aplica atât la adaptare, cât şi la reducerea riscului dezastrelor. Pentru aceasta este nevoie<br />
de următoarele:<br />
– etapele specifice trebuie să includă diseminarea bunelor practici;<br />
91
– desfăşurarea unor programe publice informaţionale cu privire la acţiunile locale şi<br />
personale care pot contribui la un cadru de siguranţă şi rezilienţă;<br />
– publicarea şi promovarea succeselor comunităţii;<br />
– conştientizarea mass-mediei asupra aspectelor legate de schimbarea climatică;<br />
– realizarea unor curricule şcolare despre adaptarea climatică şi reducerea riscului;<br />
– sprijinirea programelor de cercetare referitoare la rezilienţă;<br />
– îmbunătăţirea mecanismelor de transfer al cunoştinţelor de la mediul ştiinţific la<br />
sectoarele de management aplicat al riscului.<br />
4. Reducerea factorilor care stau la baza riscurilor. Măsurile care trebuie<br />
întreprinse sunt:<br />
– includerea consideraţiilor legate de climă în procesele de planificare a dezvoltării şi<br />
în previziunile macro-economice;<br />
– includerea informaţiilor legate de climă în planificarea oraşelor, planificarea<br />
utilizării terenurilor, managementul apelor şi managementul mediului şi resurselor naturale;<br />
– întărirea şi menţinerea lucrărilor hidrotehnice de protecţie;<br />
– necesitatea unor evaluări şi raportări privind riscurile climatice în proiectele de<br />
infrastructură, proiectarea în construcţii şi în alte practici inginereşti;<br />
– dezvoltarea mecanismelor de transfer al riscului şi a programelor de protecţie<br />
socială;<br />
– acordarea sprijinului programelor de diversificare a mijloacelor de trai;<br />
– introducerea unor activităţi de adaptare în planurile de revenire la starea de<br />
normalitate ca urmare a producerii unor dezastre.<br />
5. Întărirea pregătirii pentru un răspuns eficient în cazul producerii unor<br />
dezastre la toate nivelurile. Construirea rezilienţei şi a sistemelor de alarmare timpurie<br />
contribuie semnificativ la această prioritate. Alte acţiuni specifice sunt:<br />
– revizuirea planurilor de pregătire şi planurilor de intervenţie astfel încât să facă faţă<br />
noilor provocări şi nu hazardurilor manifestate în trecut;<br />
– construirea unor mecanisme de evacuare şi a facilităţilor de adăpostire;<br />
– dezvoltarea unor planuri specifice de pregătire pentru aşezările care sunt ameninţate<br />
de diferiţi factori care sunt într-o continuă schimbare.<br />
Exemple practice de adaptare şi reducere a riscului de dezastre<br />
Siguranţa alimentelor şi a agriculturii: printre măsurile binecunoscute pot fi<br />
enumerate: creşterea rezistenţei plantelor la boli şi secetă, modificarea datelor de însămânţare<br />
şi a distribuţiei recoltei, lucrări de îmbunătăţiri funciare care să ajute la reţinerea umezelii în<br />
sol şi care să reducă eroziunea solului. Diversitatea este o altă alternativă. Aceasta constă în<br />
combinarea cultivării plantelor cu creşterea animalelor. Introducerea schemelor de asigurare<br />
pot ajuta agricultorii să treacă mai uşor peste şocul pierderii recoltelor.<br />
Apa: măsurile de adaptare includ măsuri atât pe linia alimentării cu apă cât şi a<br />
protejării împotriva inundaţiilor. Astfel pot fi enumerate protecţia infrastructurii de alimentare<br />
cu apă şi a surselor tradiţionale de apă, regularizarea cursurilor de apă, colectarea apei de<br />
ploaie, îmbunătăţirea sistemelor de irigaţie, desalinizarea, igienizarea fără apă şi<br />
managementul bazinelor hidrografice şi a resurselor de apă trans-frontaliere.<br />
Sănătate: măsurile includ sisteme de alarmare şi aer condiţionat pentru manifestări<br />
extreme ale vremii; dezvoltarea cadrului legislativ; sprijinul educaţiei, cercetării şi dezvoltării<br />
unui risc de îmbolnăviri datorat schimbărilor climatice. De exemplu, Philadelphia a dezvoltat<br />
un program de pre-alarmare a populaţiei în cazul unor călduri extreme şi un program de<br />
răspuns pentru a reduce numărul victimelor cauzate de un posibil nou val de căldură. Acest<br />
program a fost dezvoltat în urma valului de căldură care a lovit regiunea în anul 2003 şi care a<br />
făcut numeroase victime.<br />
92
Educaţia şi conştientizarea: măsurile includ modificarea programelor şcolare,<br />
transmiterea de informaţii către comunităţi şi organizaţiile de femei; programe de radio şi<br />
televiziune; campanii publicitare şi implicarea personalităţilor în asemenea campanii.<br />
Conştientizarea anumitor formatori de opinie, cum ar fi profesori, jurnalişti şi politicieni,<br />
poate fi de asemenea foarte importantă.<br />
Managementul mediului: un ecosistem sănătos poate oferi beneficii certe pentru<br />
locuitori, faună, reducerea riscurilor şi pentru capacitatea de adaptare. Măsurile includ<br />
managementul mediului în zone predispuse la fenomene meteorologice periculoase;<br />
protejarea ecosistemelor aflate pe coaste (recifuri de corali, păduri de mangrove); întărirea<br />
legislaţiei referitoare la aceste măsuri.<br />
Sisteme de alarmare timpurie: măsurile includ îmbunătăţirea sistemelor actuale,<br />
instituirea unor mijloace specifice de diseminare a atenţionărilor către populaţie care să se<br />
facă în timp util, într-un mod clar şi precis, şi care să ofere sfaturi despre acţiunile ce trebuie<br />
luate în continuare. Astfel, în Franţa a fost dezvoltat un sistem de pre-alarmare în cazul<br />
valurilor de căldură, încă din 2003.<br />
Planuri de dezvoltare şi aplicaţii: măsurile de adaptare şi reducere a riscului de<br />
dezastre constau în dezvoltarea proceselor şi bugetelor necesare şi aplicarea lor într-un anumit<br />
sector (aşezări umane, infrastructură, dezvoltarea zonelor de coastă, exploatarea pădurilor)<br />
pentru a obţine un management eficient al terenurilor, a evita zonele expuse la risc şi a<br />
construi şcoli, spitale şi alte construcţii sociale pe teren sigur.<br />
Eficienţa prevenirii dezastrelor<br />
Scăderea riscurilor de dezastre ajută la reducerea impactului negativ al inundaţiilor,<br />
alunecărilor de teren, valurilor de căldură, temperaturilor extreme, secetei sau furtunilor.<br />
Beneficiile pot fi cuantificate nu numai în bani, ci şi în crearea unui climat de siguranţă pentru<br />
cetăţeni. Unele exemple ar putea fi:<br />
• China a cheltuit 3,15 miliarde de dolari pentru prevenirea inundaţiilor între anii<br />
1960 şi 2000, ceea ce a dus la salvarea a 12 miliarde dolari;<br />
• Proiectul de reconstrucţie şi prevenire a inundaţiilor în Rio de Janeiro a generat<br />
creşterea veniturilor cu 50%;<br />
• Programul de prevenire şi reducere a dezastrelor din Andhra Pradesh, India a dus<br />
la un raport beneficii/costuri de 13.38;<br />
• Plantarea de păduri de mangrove în Vietnam a ajutat la protejarea populaţiei de pe<br />
coastă, ducând, în perioada 1994 – 2001, la un raport beneficii/costuri de 52;<br />
• Proprietarii din golful Mexic care au implementat metode de protecţie împotriva<br />
uraganelor în aproape 500 de locaţii au evitat în cazul uraganului Katrina pierderi de aproape<br />
500 miliarde de dolari, investind doar 2,5 miliarde. Aceştia au suferit de opt ori mai puţine<br />
pierderi decât cei care nu au implementat acest sistem de protecţie.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Convenţia cadru a Organizaţiei Naţiunilor Unite asupra schimbărilor climatice semnată la<br />
Rio de Janeiro la 5 iunie 1992;<br />
[2.] Protocolul de la Kyoto la Conventia cadru a Organizatiei Natiunilor Unite asupra<br />
schimbarilor climatice;<br />
[3.] P6_TA(2007)0038 Schimbarea climatică. Rezoluţia Parlamentului European privind<br />
schimbarea climatică;<br />
[4.] United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC);<br />
[5.] IPCC Fourth Assessment Report;<br />
[6.] Hyogo Framework for Action 2005–2015: Building the resilience of nations and<br />
communities to disasters (HFA);<br />
[7.] Strategia naţională a României privind schimbările climatice 2005–2007;<br />
[8.] www.unisdr.org;<br />
[9.] www.preventionweb.net;<br />
[10.] http://www.emdat.be/<br />
93
SENZORI INTELIGENŢI –<br />
APLICAŢII ALE ACESTORA ÎN MANAGEMENTUL DEZASTRELOR<br />
Locotenent- colonel drd. ing. Cristian Damian<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Rezumat<br />
În această lucrare se prezintă importanţa utilizării şi alegerii corespunzătoare a<br />
detectoarelor de incendiu, prezentându-se evoluţia şi creşterea continuă a performanţelor<br />
acestora în vederea obţinerii unei cât mai bune supravegheri a spaţiului în care se desfăşoară<br />
monitorizarea, prin eliminarea sau cel puţin reducerea posibilităţilor de alarme false.<br />
Se prezintă conceptul modern de senzori şi traductoare inteligente precum şi evoluţia<br />
acestora, realizându-se optimizarea amplasării unui sistem de senzori wireless, pentru o<br />
eficienţă maximă.<br />
1.1. Traductoare utilizate în sistemele automate<br />
Operaţiile de măsurare în sistemele automate sunt efectuate de traductoare, care sunt<br />
dispozitivele ce stabilesc o corespondenţă între mărimea de măsurat şi o mărime cu un<br />
domeniu de variaţie calibrat, aptă de a fi recepţionată şi prelucrată de echipamentele de<br />
conducere (regulatoare, calculatoare de proces etc.).<br />
Structura traductorului cuprinde următoarele blocuri funcţionale principale: element<br />
sensibil şi adaptor.<br />
Aceste blocuri corespund funcţiilor de intrare, respectiv ieşire, detectare, prelucrarecalcul<br />
sau sesizare, măsurare-comparare.<br />
Pentru securitatea clădirilor la evenimente de tip incendiu, care sunt exemplificate în<br />
acest referat ca elementele cele mai des întâlnite din categoria dezastrelor, se utilizează pe<br />
scara largă traductoarele inteligente sub forma detectoarelor de incendiu analog adresabile.<br />
Diferenţele între traductor şi detector sunt mici, modurile lor de funcţionare<br />
prezentând diferenţe numai în ceea ce priveşte organizarea detectorului în jurul unor stări:<br />
veghe, alarmă şi indicarea sau neindicarea locală a acestor stări, în comparaţie cu<br />
traductoarele care de regulă nu au prevăzute aceste funcţiuni.<br />
1.2. Detectoare de incendiu<br />
Detectoarele de incendiu sunt elemente ale instalaţiilor de semnalizare a incendiilor<br />
prin care se supraveghează, în mod continuu sau la anumite intervale de timp, un parametru<br />
fizic şi/sau chimic asociat incendiului [1],[2].<br />
În caz de incendiu, detectoarele declanşează un semnal care este transmis la centrală<br />
prin intermediul circuitelor de legătură.<br />
Oricare ar fi tipul de detector, rolul său într-o instalaţie de semnalizare constă în a<br />
depista şi semnaliza cât mai repede incendiul.<br />
Pentru a indica local intrarea în stare de alarmă, detectoarele de incendiu sunt<br />
prevăzute cu indicator optic local.<br />
Dispozitivele optice utilizate în acest scop emit lumină de culoare roşie, uşor vizibilă<br />
de la distanţă.<br />
94
În construcţia detectoarelor, trebuie avut în vedere că o eventuală defectare a<br />
circuitelor, care poate scoate din funcţiune aparatul sau împiedică iniţierea şi transmiterea<br />
semnalului de incendiu la centrală, să fie semnalizată la centrală, ca stare de defect. Soclurile<br />
necesare instalării detectoarelor au o singură poziţie de fixare şi contacte autocurăţătoare.<br />
Sistemul de prindere al conductoarelor aferente circuitelor electrice asigură un contact<br />
electric sigur.<br />
1.2.1. Caracteristici generale pentru detectoarele de incendiu utilizate în clădiri<br />
[2],[3],[4]<br />
1.2.1.1. Indicatorul individual de alarmă<br />
Fiecare detector este prevăzut cu indicator integrat roşu, prin care detectorul<br />
individual, care declanşează o alarmă, poate fi identificat, până când starea de alarmă este<br />
resetată.<br />
Alte stări ale detectorului pot fi indicate vizual, ele trebuie să fie clar distinctibile de<br />
indicaţia de alarmă, excepţie fiind reprezentată doar când detectorul este comutat în modul de<br />
întreţinere.<br />
Pentru detectoare detaşabile indicatorul se poate integra cu soclul sau cu capul<br />
detectorului.<br />
Indicatorul vizual trebuie să fie vizibil de la o distanţă de 6 m direct sub detector într-o<br />
lumină ambiantă de intensitate până la 500 lux.<br />
1.2.1.2. Conectarea dispozitivelor auxiliare<br />
Dacă detectorul este prevăzut pentru conectarea unor dispozitive auxiliare (de<br />
exemplu: indicatoare la distanţă, relee de control), defectele prin întrerupere sau prin<br />
scurtcircuit ale acestor conexiuni nu trebuie să afecteze funcţionarea corectă a detectorului.<br />
1.2.1.3. Monitorizarea detectoarelor detaşabile<br />
Pentru detectoare detaşabile este prevăzut un mijloc pentru ca sistemul de<br />
monitorizare la distanţă (de exemplu echipamentul de control şi semnalizare-centrală) să<br />
detecteze detaşarea detectorului din soclu, pentru a da un semnal de defect.<br />
1.2.1.4. Reglajele producătorului<br />
Schimbarea setărilor producătorului trebuie să fie posibilă numai prin mijloace speciale<br />
(de exemplu un cod sau a unei scule speciale, sau prin ruperea sau îndepărtarea unui sigiliu).<br />
1.2.1.5. Ajustarea la locul de montare a caracteristicii de răspuns<br />
Dacă este posibilă ajustarea la locul de montare a caracteristicii de răspuns a<br />
detectorului atunci:<br />
a) pentru fiecare setare corespunzătoare cu o clasă de funcţionare, o sensibilitate etc.<br />
accesul la mijloacele de ajustare trebuie să fie posibil numai prin utilizarea unui<br />
cod sau a unei scule speciale sau prin înlăturarea detectorului din soclu sau prin<br />
demontare.<br />
b) orice alte setări să fie accesibile numai prin utilizarea unui cod sau a unei scule<br />
speciale, şi trebuie arătat prin marcare clară pe detector sau în datele sale, că dacă<br />
aceste setări sunt utilizate, detectorul nu mai este conform specificaţiei de utilizare.<br />
1.2.1.6. Protecţia împotriva pătrunderii corpurilor străine (pentru detectoarele<br />
de fum) [1]<br />
Detectorul trebuie să fie proiectat astfel încât o sferă cu diametru (1,3 ± 0,05) mm să<br />
nu poată pătrunde în camera(ele) senzorului(ilor).<br />
1.2.1.7. Răspunsul la incendii cu dezvoltare lentă (pentru detectoarele de fum)<br />
Funcţia de „compensare de drift” – compensarea alunecării sensibilităţii senzorului din<br />
cauza depunerilor din detector, nu va reduce semnificativ sensibilitatea detectorului la<br />
incendii cu dezvoltare lentă.<br />
95
În acest caz se evaluează răspunsul detectorului la creşteri foarte mici ale densităţii de<br />
fum prin analiza circuitului sau a programului şi/sau prin încercări fizice şi simulări.<br />
Detectorul este conform specificaţiilor dacă această evaluare arată că:<br />
a) pentru orice rată de creştere a densităţii fumului R, care este mai mare decât A/4<br />
pe oră, cu A valoarea de prag de răspuns iniţial necompensată a detectorului,<br />
timpul pentru ca detectorul să dea o alarmă nu trebuie să depăsească 1,6 x A/R cu<br />
mai mult decât 100 s, şi<br />
b) domeniul de compensare este limitat astfel încât, pe acest domeniu, compensarea<br />
nu face ca valoarea de prag de răspuns a detectorului să depăşească valoarea sa<br />
iniţială cu un factor mai mare decât 1,6.<br />
1.2.1.8. Detectoarele controlate soft<br />
Pentru a se asigura fiabilitatea detectorului, există o serie de cerinţe pentru proiectarea<br />
software:<br />
a) software-ul este structurat modular;<br />
b) interfaţa pentru datele generate manual sau automat să nu permită datelor invalide<br />
să producă erori în funcţionarea programului;<br />
c) software-ul se proiectează pentru a se evita apariţia blocării execuţiei.<br />
1.2.1.9. Memorarea programelor şi a datelor<br />
Programul necesar şi orice date presetate, cum ar fi setările producătorului, trebuie să<br />
fie păstrate într-o memorie nevolatilă.<br />
Scrierea în zonele de memorie care conţin acest program şi date trebuie să fie posibilă<br />
numai prin utilizarea unei scule speciale sau unui cod şi trebuie să nu fie posibilă pe durata<br />
normală de funcţionare a detectorului.<br />
Datele specifice sunt păstrate într-o memorie care va reţine datele cel puţin două<br />
săptămâni fără alimentare externă, numai dacă sistemul în care este conectat detectorul este<br />
prevăzut să reînnoiască aceste date, după o cădere a alimentării, într-o oră de la restabilirea<br />
alimentării.<br />
1.3. Clasificarea detectoarelor de incendiu se poate face [1],[7]:<br />
1.3.1. După parametrul supravegheat:<br />
• detector de temperatură;<br />
• detector de fum;<br />
• detector de gaze de combustie;<br />
• detector de flacără;<br />
1.3.2. După modul de răspuns:<br />
• detector cu acţionare statică;<br />
• detectoare cu acţionare diferenţială;<br />
• detectoare cu acţionare velocimetrică;<br />
1.3.3. După configuraţia senzorului:<br />
• detector punctual;<br />
• detector multipunctual;<br />
• detector liniar;<br />
1.3.4. După modul de reutilizare:<br />
• detector reutilizabil;<br />
• detector parţial reutilizabil;<br />
• detector nereutilizabil.<br />
96
1.4. Mărimi tipice ale incendiului<br />
Incendiul este un fenomen care se dezvoltă aleatoriu şi nu poate fi descris printr-o<br />
schemă simplă sau unică [1].<br />
În general sunt acceptate în evoluţia unui incendiu cinci perioade posibile ale evoluţiei<br />
sale în timp: apariţia focarului, ardere lentă, ardere activă, ardere generalizată şi regresie.<br />
În detectarea şi semnalizarea incendiului primele două faze, apariţia focarului şi faza<br />
de ardere lentă, sunt hotărâtoare pentru realizarea acţiunilor de alarmare, evacuare şi protecţie,<br />
intervenţie pentru stingere.<br />
Pentru apariţia focarului este de interes, în principal, studierea surselor de aprindere şi<br />
a energiei de aprindere.<br />
De regulă o energie de ordinul sutelor de jouli uneori mai mică poate fi suficientă<br />
pentru iniţierea unui focar.<br />
În ceea ce priveşte sursele de aprindere statisticile realizate pe perioade mari de timp<br />
indică pentru clădiri: surse de aprindere necunoscute, aprinderi intenţionate, căldura<br />
mecanică, scântei de frecare, jocul copiilor cu focul, autoaprindere, instalaţii electrice<br />
necorespunzătoare.<br />
În faza de ardere lentă aria de combustie este limitată la zona focarului, durata poate fi<br />
extrem de variată, de la câteva minute la ore, poate lipsi sau poate dura zile sau saptămâni.<br />
Aria de combustie este limitată la zona focarului unde incendiul se propagă la<br />
materialele din vecinătate.<br />
Temperatura creşte lent, fără a atinge valori importante. Dimensiunile flăcărilor sunt<br />
mici, în comparaţie cu dimensiunile încăperii.<br />
Din descompunerea materialelor se degajă gaze care împreună cu aerul formează un<br />
amestec combustibil ce poate fi aprins de flăcări.<br />
În funcţie de degajările de gaze sunt posibile două situaţii în mediu gazos optic<br />
transparent când influenţa mediului gazos asupra propagării fluxului termic de radiaţie este<br />
neînsemnată şi optic dens când se ţine cont de componenta radiantă a fluxului termic. În<br />
această fază cu cât combustibilul se aprinde mai uşor, cu atât căldura degajată este mai mare<br />
şi propagarea are loc mai rapid.<br />
1.4.1. Fumul ca parametru de incendiu<br />
Fumul este un aerosol care se compune dintr-un mediu de dispersie: CO, CO2, HCl,<br />
HCN, NO2 etc. şi o fază dispersă formată din particule lichide şi solide rezultate în urma<br />
procesului de ardere: particule de funingine, particule de apa etc.<br />
Mediul de dispersie este un gaz rezultat din amestecul dintre aer şi gazele de ardere<br />
CO, CO 2 , HCl, HCN, NO 2.<br />
Faza dispesră este formată din particule lichide şi solide rezultate în urma procesului<br />
de ardere a materialelor combustibile.<br />
Faza dispersă a fumului este caracterizată în principal de:<br />
− forma şi mărimea particulelor;<br />
− concentraţia particulelor;<br />
− distribuţia mărimii particulelor;<br />
− structura particulelor care este în funcţie de neomogenitatea materialelor, indicele<br />
de refracţie şi de constanta Birkard a particulelor;<br />
− în fum se pot observa particule cu compoziţie chimică şi structură diferite<br />
determinate în principal de compoziţia materialelor combustibile care ard.<br />
Frecvent în fum se întâlnesc particule de funingine formate din carbon pur, printre<br />
acestea găsindu-se particule fine de apă şi particule de funingine care sunt îmbrăcate într-o<br />
peliculă fină de apă. În funcţie de mărimea şi concentraţia particulelor care alcătuiesc fumul<br />
poate fi vizibil sau invizibil.<br />
97
În plus, în funcţie de compoziţia chimică a materialelor care ard, fumul poate prezenta<br />
diverse nuanţe coloristice, însoţite în unele cazuri de anumite mirosuri caracteristice.<br />
Întrucât detectoarele de fum utilizate în mod obişnuit nu reacţionează decât la anumite<br />
caracteristici specifice ale fumului, este bine de ştiut că aerosolii emişi de focarele cu flăcări,<br />
gen acetonă, benzină, lemn, alcool etilic, păcură evoluează cu o granulometrie medie centrată<br />
pe valoarea de 0,2 μ m . Numai metanolul emite aerosoli foarte fini, acesta reprezentând tipul<br />
perfect de focar cu flăcări la care granulometria este sub 0,01 μ m .<br />
Evoluţia aerosolilor emişi de arderile mocnite, bumbac, PVC, lemn, carton este lentă,<br />
favorizând formarea unor aerosoli cu masă mare, la care coagularea este favorizată de viteza<br />
de deplasare redusă determinată de cantitatea scăzută de căldură care se degajă în exteriorul<br />
focarului.<br />
Numai doi combustibili, cartonul şi sodiul au emis în condiţii de ardere mocnită<br />
aerosoli cu o granulometrie mai mare de 1 μ m .<br />
Variaţia diameterului aerosolilor este relativ mică, în medie fiind de ordinul 10, pe<br />
când variaţia de volum a acestora poate depăşi valori de ordinal 10 3 . Astfel masa aerosolilor<br />
generaţi este concentrată într-un număr mic de particule la care sedimentarea (căderea la sol)<br />
este importantă pentru acelea ce au un diametru mai mare de 1 μ m .<br />
În funcţie de poziţia lor în raport cu focarul, se constată că granulometria aerosolilor<br />
creşte pe măsură ce distanţa se măreşte faţă de focar, acest lucru fiind explicabil prin efectul<br />
de coagulare.<br />
Detectoarele de fum răspund la faza dispersă a fumului, fază care din cauza produselor<br />
ce se degajă pe durata arderii reprezintă un amestec neomogen de particule.<br />
Dimensiunile acestor particule pot varia în limite foarte largi.<br />
Pentru detectoarele de fum de un real interes sunt particulele ale căror dimensiuni sunt<br />
cuprinse în intervalul de la 5 nm…la 5 μ m . Particulele cu un diametru mai mare de 5 μ m , care<br />
sunt puţine la număr au în majoritatea cazurilor şi o concentraţie prea mică pentru a avea<br />
importanţă practică.<br />
Particulele cu un diametru mai mic de 5 nm nu sunt durabile şi se coagulează prea<br />
repede pentru a avea importanţă reală.<br />
Deplasarea fumului în clădiri are loc prin difuzie, convecţie sau mişcări provocate ale<br />
aerului. La arderile lente fumul se repartizează uniform şi are loc o stratificare a fumului cu<br />
temperatura descrescătoare către părţile inferioare.<br />
Pentru arderile normale, la focarele cu flacără, se formează curenţi turbionari de<br />
convecţie care deplasează particulele de fum.<br />
Particulele de fum formează un con răsturnat, cu vârful în jos deasupra focarului, dacă<br />
în încăpere nu există mişcări puternice ale aerului.<br />
Unghiul diedru al conului de fum este direct proporţional cu mărimea suprafeţei<br />
incendiului şi cu intensitatea acestuia.<br />
Deplasarea fumului depinde de presiunea şi temperatura aerului, efectul de coş, viteza<br />
vântului, geometria clădirii şi ventilaţia clădirii.<br />
Viteza de generare a fumului este dată de relaţia dintre debitul de gaze şi concentraţia<br />
gazelor[1]:<br />
1<br />
( 2gΔ<br />
(( 273 t)<br />
/ 273)<br />
)2<br />
W<br />
f<br />
= C<br />
f<br />
bA<br />
p<br />
ρ +<br />
Unde: b – coeficient de curgere;<br />
A – secţiunea de curgere;<br />
Δ – diferenţa de presiune;<br />
p<br />
ρ – densitatea fumului;<br />
t – temperatura fumului;<br />
şi ( )<br />
⎛ I<br />
C = 1 ⎞<br />
f<br />
ln<br />
0<br />
L ⎜ ⎟ coeficient de extensie a fumului.<br />
⎝ I ⎠<br />
98
1.4.2. Căldura ca parametru de incendiu<br />
Energia termică – căldura care se degajă la incendiu, ca urmare a arderii substanţelor<br />
şi materialelor combustibile, se transmite mediului înconjurător prin conducţie, convecţie şi<br />
radiaţie.<br />
În cazul detectorului de temperatură, o importanţă deosebită o are transportul de<br />
energie termică care se realizează prin convecţie.<br />
Transmisia căldurii prin conducţie are loc atunci când două corpuri, unul cald şi unul<br />
rece sunt în contact direct.<br />
Caracteristică a fluidelor convecţia termică este un fenomen complex, deoarece<br />
conţine intrinsec conducţia interioară.<br />
La incendiu, fluidul în mişcare este constituit din aer, gaze, vapori şi rezidurile<br />
gazoase ale arderii.<br />
De obicei corpul mai cald se numeşte sursă de căldură, iar cel mai rece se numeşte<br />
receptor de căldură.<br />
Transmisia căldurii prin convecţie are loc atunci când schimbul de căldură se<br />
efectuează prin intermediul unui mediu care desparte corpurile şi care poate fi aerul, apa.<br />
Mediul care, de regulă este lichid sau gazos, prezintă o coeziune moleculară mai mică<br />
decât în cazul corpurilor solide, facilitează transmiterea căldurii prin intermediul particulelor<br />
componente.<br />
Transmisia căldurii prin radiaţie se realizează după legi similare cu cele ale propagării<br />
radiaţiei electromagnetice.<br />
Deplasările maselor de gaz sunt asigurate de diferenţele de densitate, consecinţă a<br />
diferenţei de temperatură.<br />
Regimurile de curgere ale curenţilor de convecţie pot fi laminate sau turbulente funcţie<br />
de valoarea criteriului de similitudine Reynolds.<br />
Temperatura considerată constantă în secţiunea transversală a conului de convecţie<br />
pentru faza iniţială a incendiilor este dată de relaţia:<br />
unde:<br />
2<br />
3<br />
−5<br />
2<br />
T = 0,26Q<br />
h<br />
T – creşterea de temperatură la înălţimea h faţă de focar în raport cu<br />
temperatura mediului<br />
Q – fluxul de căldură transferat de la focar prin convecţie în unitatea de<br />
timp;<br />
h – distanţa fată de focar.<br />
1.5. Principii de funcţionare ale detectoarelor de incendiu<br />
1.5.1. Detectoare de fum<br />
Detectoarele de incendiu sunt elemente periferice ale instalaţiilor de detecţiesemnalizare<br />
a incendiilor prin care se supraveghează, în mod continuu sau la anumite<br />
intervale de timp, cel puţin un parametru fizic şi/sau chimic asociat incendiului.<br />
În funcţie de metoda de măsurare a parametrilor fumului, şi a tipului de senzor, se<br />
disting două mari categorii de detectoare de fum:<br />
– detectoare funcţionând pe principiul optic;<br />
– detectoare funcţionând pe principiul camerelor de ionizare.<br />
Cum fiecare detector răspunde la un produs particular al incendiului, viteza<br />
relativă a răspunsului este dependentă de tipul incendiului detectat.<br />
Cum fumul este prezent la o fază de început în cele mai multe incendii,<br />
detectoarele de fum sunt considerate cele mai utile tipuri disponibil pentru a da o<br />
avertizare rapidă.<br />
99
Primele detectoare de fum au fost cele cu ionizare. Acestea îşi bazează funcţionarea pe<br />
un senzor cu cameră de ionizare.<br />
1.5.1.1. Detectoare cu cameră de ionizare (detectoarele cu ionizare) utilizează o<br />
sursă radioactivă, care generează un flux de particule ionizate între doi electozi încărcaţi<br />
electric.<br />
Principiul utilizat în funcţionarea acestor detectoare constă în ionizarea aerului în<br />
camera de măsură sub acţiunea radiaţiilor emise de o sursă radioactivă.<br />
Principiul de funcţionare este următorul:<br />
• pe cei doi electrozi ai camerei de ionizare se aplică o tensiune U;<br />
• între electrozi aerul este ionizat uniform, la camera bipolară, cu ajutorul unei surse<br />
radioactive închise, de regulă Am 241 – radiaţie alfa, în volum existând astfel un<br />
număr egal de ioni pozitivi si negativi;<br />
• la trecerea prin aer a particulelor emise de sursa radioactivă din cauza ciocnirilor<br />
neelastice cu moleculele de aer se produce ionizarea si se stabileşte un curent<br />
electric între electrozi;<br />
• când pătrund în cameră particule de fum au loc o serie de fenomene dintre care cel<br />
mai important este cel al formării de perechi de particule de fum – ioni care duc la<br />
micşorarea vitezei de deplasare a ionilor din cauza masei mari a particulelor de<br />
fum şi implicit se produce o scădere a curentului dintre electrozi.<br />
Detectorul va declanşa alarma la diminuarea de către particulele de fum a curentului<br />
dintre aceşti electrozi.<br />
Din cauza emisiei radioactive detectoarele cu cameră de ionizare mai sunt utilizate<br />
doar în aplicaţii speciale, de obicei militare.<br />
Costurile depozitării şi prelucrării deşeurilor radioactive sunt ridicate, putând genera<br />
cheltuieli importante în cazul unui incendiu.<br />
1.5.1.2. Detectoare optice de fum<br />
Detectoarele optice de fum se bazează, în funcţionare, pe un senzor TYNDALL la<br />
care se utilizează proprietatea de refracţie a fazei de dispersie a fumului.<br />
Proprietatea caracteristică a fazei dispersă a fumului care este utilizată în acest caz este<br />
indicele de refracţie.<br />
Senzorul este practic o cameră neagră, etanşă la lumină, în care sunt dispuse un<br />
emiţător şi un receptor de lumină, astfel încât lumina să nu ajungă în aer curat pe receptor.<br />
La pătrunderea fumului în cameră lumina este difuzată - împrăştiată spre receptor.<br />
Pentru valori ale raportului dintre mărimea particulelor si lungimea de undă a radiaţiei<br />
incidente de până la 0,1, intensitatea luminii difuzate este invers proporţională cu puterea a 4-a a<br />
radiaţiei incidente, pentru valoarea aceluiaşi raport între 0,1 si 4,0 intensitatea luminii difuzate<br />
este direct proporţională cu puterea a 2-a a radiaţiei incidente, iar la particule mai mari<br />
fenomenul se poate aproxima cu o reflexie pe suprafaţa respectivă.<br />
Domeniul de interes pentru detectarea incendiului pe baza fumului este de la 5 nm<br />
la 5 μm.<br />
Relaţia dintre densitatea optică a fumului şi transmisia luminii este următoarea:<br />
unde:<br />
( / d ) lg( ( P P)<br />
)<br />
m = 10<br />
0<br />
/<br />
m – densitate optică;<br />
d – lungimea optică de măsură;<br />
P<br />
0<br />
– puterea radiaţiilor primite de receptor în absenţa aerosolilor;<br />
P – puterea radiaţiilor primite de receptor măsurată la momentul<br />
alarmei.<br />
100
1.5.1.3. Detectoare funcţionând pe principiul difuziei radiaţiei<br />
Aparatul este alcătuit în principiu, dintr-o cameră etanşă la lumină, o sursă şi un<br />
receptor de radiaţie dispuse astfel încât intensitatea luminii să afecteze receptorul ca urmare a<br />
unui proces de difuzie.<br />
În lipsa fumului elementul receptor nu primeşte radiaţii datorită paravanului care are<br />
rolul de a suprima pe cele directe şi cele reflectate de pereţii interiori ai camerei de măsură.<br />
Atunci când particulele de fum intră în camera de măsură, se ajunge la difuzia luminii de către<br />
particule şi prin aceasta la schimbarea stării de iluminare a receptorului.<br />
Elementul receptor, este un element fotosensibil, au loc variaţii de curent care, prin<br />
intermediul unor circuite electronice, formează şi transmit semnalul de alarmă.<br />
1.5.1.4. Detectoare funcţionând pe principiul atenuării radiaţiei<br />
Un astfel de detector este alcătuit, în principiu, dintr-o cameră de măsură unde se află<br />
emiţătorul şi receptorul de lumină care sunt astfel alcătuite încât intensitatea luminii asupra<br />
receptorului scade în prezenţa fumului, pe baza proprietăţii de absorbţie a luminii de către<br />
fum.<br />
În absenţa fumului, în camera de măsură, receptorul primeşte o radiaţie maximă de<br />
lumină.<br />
În condiţiile apariţiei în camera de măsură a particulelor de fum radiaţia luminoasă<br />
iniţială este atenuată, fapt care este sesizat de elementul receptor.<br />
Variaţia de intensitate luminoasă conduce la modificarea curentului din elementul<br />
receptor, astfel încât să se formeze şi să se transmită semnalul de alarmă.<br />
Detectoare de fum prin aspiraţie sunt utilizate, în special, acolo unde este necesară o<br />
detectare timpurie a incendiului şi unde este cerută o sensibilitate mai mare a detectorului.<br />
Pot fi folosite de asemenea pentru aplicaţii unde este dificil de utilizat detectorul<br />
punctual de fum: încăperi în care există curenţi de aer, care pot conduce la diluţia fumului şi<br />
detectarea târzie a acestuia, încăperea protejată este prea înaltă şi/sau pot apărea probleme la<br />
stratificarea aerului, din motive estetice, instalaţia trebuie să fie invizibilă pentru utilizatori.<br />
Acestea sunt detectoare de mare precizie, alcătuite din următoarele elemente<br />
principale:<br />
– unitatea de procesare, control şi semnalizare, unitatea de detectare a fumului şi<br />
unitatea de aspiraţie şi transport a aerului.<br />
Spre deosebire de sistemele clasice de detectare a fumului, la care deplasarea<br />
produselor de ardere către camera de măsură a detectoarelor de fum se face prin convecţie<br />
naturală, la aceste detectoare transportul produselor de ardere la elementul de detecţie se<br />
realizează printr-o convecţie forţată.<br />
Captarea aerului din spaţiul protejat se realizează prin intermediul unor conducte în<br />
care sunt practicate nişte orificii de dimensiuni relativ reduse, de ordinul milimetrilor, apoi<br />
printr-o reţea de conducte de transport aerul este aspirat şi dirijat către detector.<br />
Numărul total de orificii de eşantionare variază de la producător la producător, dar<br />
trebuie ţinut cont de faptul că sensibilitatea detectorului este împărţită la numărul de orificii<br />
de eşantionare asociate acestuia.<br />
Cu cât detectorul este mai sensibil, cu atât există mai multe orificii de eşantionare<br />
În camera de analiză a detectorului se măsoară cantitatea de particule aflate în<br />
suspensie în aerul prelevat.<br />
Semnalul furnizat este transmis în unitatea de procesare, control şi semnalizare care<br />
îndeplineşte, în principiu, aceleaşi funcţiuni ca şi cele de la detectoarele punctuale de<br />
incendiu.<br />
Detectoare liniare de fum constituie o soluţie alternativă de protecţie la incendiu<br />
pentru anumite spaţii în care nu mai este posibilă utilizarea detectoarelor de incendiu<br />
obişnuite.<br />
101
Astfel de situaţii se pot întâlni în cazul în care înălţimea spaţiului de protejat depăşeşte<br />
valorile maxime de instalare ale detectoarelor punctuale de fum sau când se doreşte protecţia<br />
unor spaţii speciale cum ar fi săli de concerte, construcţii tip mall, clădiri istorice, săli de<br />
conferinţe, muzee.<br />
Detectoarele liniare de fum funcţionează pe principiul optic.<br />
În principiu un astfel de detector este alcătuit dintr-un emiţător în infraroşu I.R. care<br />
emite o radiaţie infraroşie modulată, un sistem optic de focalizare a radiaţiei I.R. şi un<br />
receptor de radiaţii infraroşii.<br />
Emiţătorul şi receptorul sunt astfel amplasate încât să se protejeze un spaţiu se 1500–<br />
1800 m.p.<br />
Lungimea de detecţie, distanţa dintre emiţător şi receptor, este situată între 10–100 m.<br />
Suprafaţa protejată cu un astfel de detector este echivalentul a 20–30 de detectoare<br />
punctuale de fum obişnuite.<br />
Principiul de funcţionare este similar cu cel al detectoarelor punctuale de fum<br />
funcţionând pe principiul absorbţiei radiaţiei emise.<br />
1.5.1.5. Principiul detecţiei optice cu infraroşu<br />
Funcţionarea detectoarelor optice de fum se bazează pe dispersia luminii.<br />
Detectorul dispune de un LED şi o diodă receptoare, opuse şi având axele sub un<br />
anumit unghi.<br />
La pătrunderea unor particule vizibile în camera de măsură, o parte a radiaţiei LED-ului<br />
emiţător va fi dispersată, această creştere de semnal va fi evaluată de receptor.<br />
1.5.1.6. Principiul detecţiei optice bidirecţionale<br />
Spre deosebire de detectoarele optice obişnuite, detectoarele O 2 T utilizează tehnica de<br />
evaluare în două direcţii, fiind astfel capabile să evalueze diferenţiat diferitele tipuri de<br />
particule ajunse în camera de măsură.<br />
Astfel este posibilă diferenţierea netă a mărimilor perturbatoare de mărimile specifice<br />
ale unui incendiu, fiind posibilă în anumite limite şi detectarea diferitelor tipuri de fum.<br />
Detectarea de gaz cu sensor CO.<br />
Un detector de incendiu cu senzor CO va declanşa alarma la depăşirea unei anumite<br />
valori a concentraţiei de gaze de ardere, de exemplu monoxidul de carbon într-o incintă.<br />
Acest senzor funcţionează pe principiul combinării chimice a gazelor din mediu cu un<br />
compus aflat pe suprafaţa senzorului.<br />
Astfel, moleculele de gaz vor determina sarcini electrice care vor mări conductivitatea<br />
unui semiconductor. Pentru creşterea gradului de siguranţă, un astfel de detector va dispune<br />
de mai mulţi senzori care vor evolua în mod inteligent şi corelat mărimile caracteristice<br />
incendiului.<br />
1.5.1.7. Principiul optic cu lumină albastră<br />
Acest detector va utiliza un LED emiţător albastru în locul LED-ului emiţător în<br />
infraroşu.<br />
Astfel lungimea de undă mai redusă a radiaţiei permite şi recunoaşterea unor particule<br />
de dimensiuni reduse, fapt posibil până în momentul apariţiei acestui senzor doar utilzând<br />
detectoare de fum cu cameră de ionizare.<br />
Datorită sensibilităţii semnificativ îmbunătăţite, este posibilă detecţia spectrului<br />
complet de particule de fum, de la particule invizibile până la aerosoli cu dimensiuni mari.<br />
Detectoarele cu lumină albastră înlocuiesc cu succes detectoarele cu cameră de<br />
ionizare care aveau ca principiu de funcţionare utilizarea unei surse radioactive.<br />
1.5.1.8. Detectoare de căldură (de temperatură)<br />
Au fost cele mai răspândite datorită simplităţii, costului redus si robusteţii.<br />
Detectoarele termice sesizează creşterea temperaturii generate de ardere, reacţionând la<br />
102
depăşirea unei valori, de regulă situată în jurul valorii de 60 0 C, sau la variaţii bruşte de<br />
temperatură, prin evaluarea gradientului. Clasificarea în conformitate cu temperaturile<br />
maxime de declanşare şi de funcţionare este definită în standardul EN 54-5.<br />
Din punct de vedere al principiului folosit au fost construite detectoare pe baza<br />
fenomenelor de dilatare lichide, bimetale, aliaje eutectice, fire fuzibile, pneumatice,<br />
semiconductoare cu elemente semiconductoare termorezistente, diode care îşi modifică<br />
rezistenţa electrică sub influenţa căldurii etc.<br />
Pentru înlăturarea fenomenelor perturbatoare s-au elaborat scheme termodiferenţiale,<br />
termovelocimetrice sau combinate detectare de prag sau de nivel şi termovelocimetric.<br />
Domeniul temperaturilor utilizate în detectarea incendiilor este de la 57 0 C până la<br />
valori de peste 100 0 C si de la circa 5 0 C/minut la peste 10 0 C/minut funcţie de aplicaţii.<br />
Principalele surse de alarme false sunt radiaţia solară şi căldura provenită de la instalaţiile<br />
tehnologice sau de încălzire.<br />
1.5.1.9. Detectoare punctuale de căldură<br />
Principiile constructive în funcţionarea detectoarelor de căldură sunt: topirea, dilatarea<br />
şi modificarea caracteristicilor electrice ale materialelor sub influenţa căldurii.<br />
Detectoarele de căldură cu elemente bimetalice se bazează pe proprietatea dilatării<br />
inegale a două metale ce coeficienţi diferiţi de dilatare (alamă şi constantan) sudate pe<br />
suprafaţă. Prin încălzirea lamei formată din două lamele suprapuse, din cauza dilatării inegale<br />
a celor două feţe, aceasta se va curba în direcţia lamei cu coeficient de dilatare mai mic şi, în<br />
funcţie de tipul constructive, va închide sau va deschide un contact electric.<br />
Detectoarele cu elemente semiconductoare au fost realizate pentru a elimina<br />
dezavantajele legate de inerţia termică relativ mare a senzorilor descrişi mai sus.<br />
Termistorul este un element semiconductor a cărui rezistivitate este puternic<br />
dependentă de temperatură.<br />
Ca urmare, funcţionarea acestor tipuri de detectoare se bazează pe variaţia rezistenţei<br />
termistorilor sub influenţa căldurii.<br />
Variaţia de rezistenţă este preluată de circuite electronice şi în final transmisă sub<br />
formă de semnal de alarmă.<br />
1.5.1.10. Detectoare liniare de căldură<br />
Pot fi menţionate mai multe principii de funcţionare:<br />
1. Principiul termomaximal<br />
Cablul termosensibil constă într-o pereche de cabluri de oţel izolate individual cu o<br />
cămaşă termosensibilă, torsadate spre a asigura o anumită presiune între cele două fire,<br />
acoperite cu o bandă protectoare şi îmbrăcate într-o manta protectoare, specificând mediului<br />
în care se va monta.<br />
În momentul în care se va atinge un anumit prag de temperatură cămaşa<br />
termosensibilă cedează din caza presiunii ce acţionează asupra ei, permiţând contactul între<br />
cele două cabluri de oţel şi generând astfel alarma.<br />
2. Principiul termodiferenţial<br />
Sistemul de detecţie cu cablu termosensibil se bazează pe proprietatea metalelor de a-şi<br />
schimba rezistenţa electrică la modificarea temperaturii mediului. Cablul termosensibil constă<br />
în patru fire de cablu din cupru izolate individual cu un material cu coeficient de temperatură<br />
negativ şi îmbrăcat într-o manta rezistentă la foc şi temperaturi ridicate.<br />
Firele se leagă în aşa fel încât să se realizeze două bucle separate care se leagă la<br />
unitatea de evaluare ce le supraveghează permanent.<br />
O întrerupere a buclelor generează un semnal de deranjament.<br />
Detectorul cu fibră optică şi laser este alcătuit din unul sau două conductoare centrale<br />
din fibră optică izolate între ele.<br />
Cele două conductoare sunt protejate de o manta de material izolator, dar cu bune<br />
proprietăţi termoconductoare şi tot ansamblul este introdus fie într-un tub metallic, fie într-un<br />
alt tub de material plastic termoconductor.<br />
103
Principiul de funcţionare constă în modificarea, sub efectul căldurii, a caracteristicilor<br />
spectrale şi de formă a trenurilor de impulsuri laser produse de emiţătorul laser care se<br />
propagă prin fibra optică.<br />
1.5.1.11. Detectoarele de temperatură<br />
Se pretează domeniilor în care la incendiu se poate lua în considerare o dezvoltare<br />
rapidă a incendiului, detectându-se de fapt creşterea temperaturii, nu şi a fumului şi gazelor de<br />
ardere. Datorită utilizării unei game largi de materiale de construcţie, în clădirile moderne<br />
apar frecvent dezvoltări ale unor incendii însoţite cu degajări masive de fum, înaintea<br />
izbucnirii flăcării deschise.<br />
Detectoarele termice se utilizează în special cu scopul de a proteja bunurile materiale,<br />
fiind mai puţin adecvate protecţiei persoanelor.<br />
O persoană aflată în domeniul în cauză ar fi intoxicată de gazele de ardere înaintea<br />
atingerii temperaturii de declanşare a acestui tip de detector.<br />
1.5.1.12. Detectoare de flacără<br />
În principiu, un detector de flacără este compus din următoarele părţi componente:<br />
– sistem optic, care are rolul de a concentra radiaţia produsă de flăcări, existentă într-un<br />
unghi solid, pe elementul traductor;<br />
– traductorul are rolul de a transforma radiaţia incidentă într-un semnal electric;<br />
– circuit electronic are rolul de a procesa semnalul provenit de la traductor şi de a<br />
produce semnalul de alarmă.<br />
Pentru realizarea acestor traductoare se folosesc elemente traductoare de tipul<br />
semiconductorilor sau a tuburilor cu descărcări în gaze.<br />
Pentru detectarea incendiului pe baza flăcărilor se are în vedere spectrul de emisie al<br />
radiaţiei flăcărilor şi modulaţia acestora.<br />
Domeniile de interes sunt infraroşu 1–5 μm şi ultraviolet 300–400 nm, cu modulaţii de<br />
la circa 1,5 la 10 sau chiar 30 Hz. Receptoarele utilizate sunt dispozitive optoelectronice<br />
semiconductoare pentru infraroşu şi tuburi (diode) pentru ultraviolet.<br />
Sursele de alarme false sunt, de regulă, lumina soarelui şi sursele artificiale de<br />
iluminat sau lucrările de sudură şi cele de turnare materiale.<br />
Caracteristicile spectrale prezentate de traductoarele de radiaţii electromagnetice<br />
determină tipul detectoarelor de flacără.<br />
Funcţionarea detectorului constă în modificarea caracteristicilor electrice ale<br />
traductorului, respectiv în scăderea rezistenţei electrice, în prezenţa radiaţiilor din banda<br />
spectrală a traductorului şi preluarea curentului electric de circuitele electronice aferente<br />
aparatului.<br />
Pentru a reduce numărul de alarme false (un dazavantaj pentru aceste tipuri de<br />
detectoare) se realizează o filtrare a semnalului electric provenit de la traductor prin<br />
prevederea unor filtre electromagnetice cu banda de trecere, situată în domeniul 5–30 Hz, cât<br />
şi o temporizare de ordinul milisecundelor, pentru a reduce numărul alarmelor false, cauzate<br />
de factori de mediu perturbatori de scurtă durată.<br />
Stabilirea benzii de trecere a filtrului electronic fost dictată de rezultatele obţinute<br />
experimental cu privire la frecvenţa de pâlpâire a flăcărilor din incendiu.<br />
La incendiile reale cu cât suprafaţa de ardere este mai întinsă, cu atât frecvenţa de<br />
pâlpâire a flăcării este mai redusă.<br />
1.5.1.13. Detectoare multisenzor<br />
Prin combinarea în acelaşi detector a mai multor senzori de exemplu: de fum şi<br />
temperatură s-au obţinut detectoarele multisenzor sau multicriteriu. Aceste detectoare sunt<br />
indicate în general pentru spaţiile în care este posibilă apariţia unor incendii la care nu se<br />
cunoaşte modul de evoluţie.<br />
104
Combinaţia mai multor senzori într-un detector nu face altceva decât să crească<br />
securitatea punctual în zona supravegheată.<br />
Se obţine totodată o combinare de caracteristici funcţionale cu o redundanţă sporită cu<br />
posibilităţi multiple de aplicaţii.<br />
Detectoarele optice O sunt capabile să detecteze particule invizibile de aerosoli,<br />
precum cele generate de exemplu de arderea lemnului într-un mediu deschis.<br />
Acest tip de detector se va utiliza cu precădere acolo unde se generează fum rece la<br />
izbucnirea incendiului, deci acolo unde are loc o ardere mocnită.<br />
Detectoarele OT aduc în aceeaşi carcasă principiul detecţiei prin difuzie optică şi cel al<br />
detecţiei termodiferenţiale şi al temperaturii maxime, termomaximale.<br />
Corelarea datelor celor două detectoare asigură o recunoaştere sigură a incendiilor cu<br />
ardere mocnită, precum şi a celor cu dezvoltare termică accentuată.<br />
Astfel se îmbunătăţeşte semnificativ siguranţa detecţiei, concomitent cu reducerea<br />
ratei de alarme false.<br />
Adesea un singur principiu pentru detectarea incendiului nu se consideră a fi satisfăcător,<br />
un exemplu foarte simplu pentru a proba această afirmaţie fiind depozitarea diferitelor materiale<br />
cu diverşi factori de ardere: cabluri, textile, substanţe de curăţare, solvenţi.<br />
În astfel de situaţii principiul detecţiei multicriteriale se dovedeşte a fi optim.<br />
Detectoarele de temperatură se folosesc cu precădere în incinte cu dezvoltări frecvente<br />
de fum sau praf, asociate cu temperaturi normale.<br />
Din cauza mărimilor perturbatoare, detectoarele de fum ar declanşa alarme false în<br />
asemenea incinte (bucătării, spaţii de producţie).<br />
Detectoarele optice de fum se folosesc pentru detectarea timpurie a incendiilor cu<br />
degajare puternică de fum, în domenii ocupate de persoane.<br />
Detectoarele O 2 T vor detecta cu o sensibilitate constantă incendii generate de arderea<br />
celor mai diverse materiale.<br />
Sunt adecvate obiectivelor cu dezvoltări frecvente de mărimi perturbatoare, ca de<br />
exemplu aburi sau praf.<br />
Datorită principiului detecţie în două direcţii vor fi distinşi cu precizie atât aerosolii de<br />
culoare deschisă, cât şi cei de culoare închisă.<br />
În comparaţie cu un detector optic, aceste detectoare oferă o caracteristică de răspuns<br />
aproximativ constantă pentru diferitele tipuri de fum.<br />
Prin tratarea diferenţială şi evaluarea mărimilor de dispersie în două direcţii aceste detectoare<br />
pot recunoaşte cu precizie mărimile perturbatoare, reducând astfel riscurile de alarme false.<br />
Detectoarele O 2 T vor fi utilizate pentru detectarea alarmelor în mod precis din incinte,<br />
acolo unde este probabilă apariţia frecventă a mărimilor perturbatoare, ca de exemplu a<br />
prafului fin utilizat în tipografii pentru hârtia proaspăt tipărită, a aburilor proveniţi de la duşul<br />
unei camere de hotel, a microparticulelor provenite de la umidificatoarele utilizate în muzee<br />
sau a diverselor tipuri de particule de praf care apar cu ocazia lucrărilor de tăiere, în industria<br />
de panificaţie sau a altor tipuri de spaţii de producţie.<br />
Detectorul OTG este un dispozitiv de tip multisenzor, integrând o cameră optică de<br />
detecţie, un senzor de temperatură şi un element electro-chimic, pentru analizarea<br />
monoxidului de carbon.<br />
Astfel este posibilă acoperirea unui spectru larg al unor scenarii relevante de incendiu,<br />
oferind totodată un nivel ridicat de imunitate împotriva alarmelor false.<br />
Utilzarea detectoarelor OTG este posibilă pentru orice incintă cu ocupare permanentă<br />
de personal, deoarece recunoaşterea timpurie a gazelor provenite de le un incendiu este de<br />
maximă importanţă, studiile arătând că 95% din cazurile de deces la incendiu se produc în<br />
somn, în faza de ardere mocnită a incendiului, ca urmare a emisiilor de monoxid de carbon.<br />
Patru din cinci victime sunt intoxicate cu gazul otrăvitor.<br />
Detectoarele OTG constituie prima opţiune acolo unde trebuie protejată viaţa<br />
ocupanţilor şi predomină funcţia de protecţie a persoanelor.<br />
105
Existenţa monoxidului de carbon va fi detectată înainte de izbucnirea vizibilă a incendiului.<br />
Alarmarea va avea loc foarte timpuriu, prevenindu-se intoxicarea cu fum, cauza cea<br />
mai frecventă a decesului în aceste cazuri.<br />
Detectorul OT blue poate fi utilizat în toate obiectivele unde s-au utilzat până acum<br />
detectoarele optice de fum cu cameră de ionizare.<br />
Poate recunoaşte arderea lichidelor, arderea deschisă a lemnului şi aerosoli invizibili,<br />
până la particulele care puteau fi recunoscute doar de detectoare cu ionizare. În plus, oferă o<br />
caracteristică de răspuns considerabil mai rapidă decât detectoarele optice standard, având în<br />
comparaţie cu detectoarele cu cameră de ionizare o sensibilitate mai redusă la mărimi<br />
perturbatoare precum curenţii de aer şi umiditatea. Este adecvat domeniilor susceptibile la<br />
producerea de incendii cu degajări energetice mari.<br />
Spre deosebire de detectoarele cu cameră de ionizare funcţionează fără sursă radioactivă,<br />
Nemaifiind necesare costuri de neutralizare în caz de incendiu. Utilizarea detectoarelor<br />
OT blue este recomandată a se utiliza oriunde sunt depozitate sau procesate materiale<br />
inflamabile, iar timpii de alarmare trebuie să fie foarte mici, de exemplu în rafinării, centrale<br />
de producere a energiei, incinte IT sau laboratoare.<br />
La proiectarea sistemelor de detecţie a incendiilor este foarte importantă alegerea<br />
tipului potrivit de detector, conform aplicaţiei concrete de date, pentru a putea acoperi o gamă<br />
cât mai largă de scenarii de incendiu posibile.<br />
Deoarece nu există un detector de incendiu universal, care să reacţioneze la fel de bine<br />
la toate tipurile de incendii, recunoaşterea timpurie a incendiilor implică stabilirea optimă a<br />
mărimilor specifice şi bazându-ne pe caracteristica de răspuns al fiecărui tip de detector,<br />
luarea corectă a deciziei în alegerea detectoarelor.<br />
Incendiu-test<br />
conform EN<br />
54-7/9<br />
Ardere<br />
deschisă a<br />
lemnului (TF<br />
1)<br />
Ardere lentă<br />
prin<br />
piroliză(TF<br />
2)<br />
Ardere<br />
mocnită cu<br />
jar (TF 3)<br />
Ardere<br />
deschisă a<br />
maselor<br />
plastice<br />
(TF 4)<br />
Arderea<br />
lichidelor 1<br />
(TF 5)<br />
Arderea<br />
lichidelor 2<br />
(TF 6)<br />
Arderea<br />
lichidelor 3<br />
Detector<br />
optic de<br />
fum<br />
Nu se<br />
foloseşte<br />
Detector<br />
termodiferenţial<br />
Detector<br />
OT<br />
106<br />
Detector<br />
O 2 T<br />
Detector<br />
OTG<br />
Detector<br />
OT blue<br />
Bun Bun Bun Bun Foarte bun<br />
Foarte bun Nu se foloseşte Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
Foarte bun Nu se foloseşte Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
Bun Bun Bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
Bun Bun Bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
Nu se<br />
foloseşte<br />
Nu se<br />
foloseşte<br />
Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun Foarte bun<br />
(TF 8)<br />
OT – combinarea unor criterii consacrate de recunoaştere optică a fumului şi a temperaturii.<br />
O 2 T – siguranţă sporită prin diminuarea alarmelor false, prin evaluarea diferenţială a difuziei frontale şi<br />
posterioare, implică măsurarea în două direcţii.<br />
OTG – protecţia vieţii prin recunoaşterea timpurie a apariţiei monoxidului de carbon<br />
OT blue – detecţia foarte timpurie a celor mai fine particule cu ajutorul principiului luminii albastre, fiind primul<br />
detector care a putut să înlocuiască cu succes variata detectorului optic cu cameră de ionizare.
1.5.1.14. Alte tipuri de detectoare de incendiu<br />
Pentru aplicaţii normale de supraveghere la incendiu în clădiri sau pentru aplicaţii<br />
speciale se pot utiliza detectoare de construcţie specială.<br />
Acestea sunt: detectoare liniare de fum, detectoare liniare de temperatură, detectoare<br />
multipunct care funcţionează prin aspiraţia aerului, detectoare pentru canale de ventilaţie,<br />
detectoare de scântei, detectoare de presiune, detectoare autonome sau alarme de fum.<br />
1.6. Traductoarele inteligente<br />
Traductoarele inteligente nu sunt altceva decât traductoare similare celor utilizate în<br />
sistemele de automatizare având implementate, în tehnologia cu microcontrolere, programe de<br />
calcul pentru realizarea funcţiilor de prelucrare din adaptor şi de control al întregului<br />
traductor.<br />
Introducerea microprocesoarelor în construcţia detectoarelor a avut ca scop iniţial<br />
îmbunătăţirea caracteristicilor legate de divizarea spaţiilor de supravegheat din clădirile mari<br />
sau cu multe încăperi, la care prin utilizarea detectoarelor adresabile este uşurată identificarea<br />
şi localizarea pericolului fără recunoaştere locală pentru confirmare.<br />
Pasul următor a fost cel de a implementa algoritmii de analiză a efectelor produse de<br />
diferitele evenimente pe acelaşi suport hardware.<br />
Din analiza mai multor tipuri de detectoare de incendiu a rezultat că deşi<br />
comunicaţia este guvernată de aceleaşi principii, funcţie de producător rezultă moduri<br />
diferite de rezolvare a problemelor de adresare şi de utilizare a întreruperilor în caz de<br />
evenimente prioritare.<br />
Comunicaţia se iniţiază şi se realizează de regulă prin multiplexare de la centrală în<br />
sensul crescător sau descrescător al numărului adresei dispozitivului sau în altă ordine<br />
prestabilită, fiind de tip simplex.<br />
Limitările pentru timpul de reacţie a instalaţiei trebuie să fie minime acest lucru<br />
conducând la o relaţie între timpul de baleiaj al tuturor adreselor şi întârzierile maxim<br />
admisibile pentru comunicaţia cu adresa de la care se raportează un eventual eveniment.<br />
La diferite protocoale de comunicaţie, modul de răspuns, numărul impulsurilor care<br />
formează răspunsul dispozitivelor, codificarea şi nivelul diferă, acestea nefiind standardizate,<br />
dar se obţine de regulă un raport optim între limitarea de timp şi siguranţa cu care sunt<br />
identificate adresele.<br />
În standardul european singurele limitări sunt la numărul maxim de adrese pe centrala<br />
la 512 dispozitive şi pentru un singur eveniment de tip întrerupere sau scurtcircuit nu trebuie<br />
pierdute mai mult de 32 de adrese.<br />
Puterea de calcul descentralizată a condus aproape imediat la utilizarea sa şi pentru<br />
alte procese în afară de cel de comunicaţie, cum ar fi: prelucrarea locală a semnalelor de la<br />
senzori, digitizarea valorilor parametrilor măsuraţi şi transmiterea lor, compararea valorilor<br />
măsurate cu detectoare montate în vecinătate, comunicarea interactivă a datelor.<br />
În principiu un traductor inteligent de incendiu poate fi de exemplu un detector de<br />
incendiu multisenzor cu microcontroler, analogic şi adresabil, cu algoritmi de prelucrare<br />
paralelă a semnalelor de la senzori, cu rejectarea semnalelor false şi corectare a parametrilor<br />
de funcţionare.<br />
Parametrii măsuraţi, proveniţi de la incendiu, sunt temperatura şi fumul.<br />
Prelucrarea semnalelor de la senzori se efectuează la locul producerii evenimentului,<br />
funcţionarea fiind sigură şi rapidă, utilizarea microcontrolerului pentru coordonare crescând<br />
gradul de siguranţă şi fiabilitatea întregului sistem.<br />
La conectare poate determina tipul de circuit pe care se găseşte şi în consecinţă modul<br />
de funcţionare în raport cu restul elementelor din sistem.<br />
107
La conectarea pe linie neadresabilă se comportă ca detector unic.<br />
La conectarea pe circuite adresabile transmite digital valorile analogice ale semnalelor<br />
măsurate la centrala sistemului de semnalizare.<br />
Valorile măsurate de două detectoare pot fi comparate şi prezentate împreună pentru<br />
luarea deciziei. Se poate obţine o funcţionare corelată, alarma producându-se numai în<br />
anumite condiţii, de exemplu la sesizarea fumului de două sau mai multe detectoare sau o<br />
grupă de detectoare se trece sistemul în starea de alarmă.<br />
Comunicarea datelor se face interactiv obţinându-se o supraveghere sigură cu<br />
detectarea parametrilor de alarmă în domeniile critice.<br />
Utilizând aceste tipuri de detectoare se obţine o prelucrare diferenţiată a semnalelor şi<br />
a parametrilor de incendiu, fiecare detector având în timp un mod propriu de comportare<br />
determinat de locul de montare şi de corectarea permanentă a caracteristicii de răspuns.<br />
Se obţine astfel siguranţa în funcţionare cu sensibilitate ridicată, dar şi imunitate la<br />
semnalele perturbatoare în consecinţă rata scăzută a alarmelor false.<br />
Detectorul are un grad de „inteligenţă” dat de algoritmul de evaluare, control şi<br />
verificare a criteriilor de plauzibilitate.<br />
Mai multe elemente de detectare, fum, temperatură, cu grade ierarhice similare sunt<br />
asamblate împreună în aceeaşi carcasă şi fiecare senzor furnizează semnale, informaţii cu un<br />
anumit grad de importanţă în evaluarea fenomenelor.<br />
Sistemul de prelucrare a semnalelor specifice fiecărui senzor are ca funcţie aducerea<br />
valorilor măsurate la nivelurile necesare prelucrării ulterioare.<br />
Recunoaşterea în grilă a nivelurilor de semnal este modul în care valorilor obţinute<br />
prin măsurare li se atribuie ponderi necesare în procesul de conducere, de diagnosticarea<br />
evoluată la supravegherea spaţială a incendiului şi pentru luarea unor măsuri eficiente de<br />
corecţie împotriva alarmelor false, fără însă a influenţa sensibilitatea detectării. Transmiterea<br />
la centrală a semnalelor măsurate şi înregistrarea evoluţiei acestora în timp la centrală permite<br />
consultarea acestora atât „on-line”, cât şi ulterior.<br />
O dată cu evoluţia incendiului în detector se obţine un prag de prealarmă.<br />
Valorile momentane ale datelor transmise digital de la 32 detectoare se memorează în<br />
centrală şi rămân la dispoziţie pentru documentare.<br />
Detectorul utilizează algoritmi de selectare şi cuantizare dedicaţi celor două tipuri de<br />
senzori, două unităţi independente în aceeaşi carcasă.<br />
Analiza şi evaluarea semnalelor se desfăşoară în paralel pentru fiecare din cei doi<br />
senzori fără influenţe reciproce. „Semnalele nedorite” sunt separate prin recunoaşterea „în<br />
grilă” a nivelului cu scopul de a fi îndepărtate sau pentru a se lua măsuri de corectare a<br />
parametrilor de funcţionare.<br />
Pentru o gamă largă de incendii rezultă, utilizând aceşti algoritmi, un nivel bun de<br />
sensibilitate şi o imunitate acceptabilă la semnale false.<br />
Ieşirea detectorului pe un circuit neadresabil se face printr-o conexiune logică de tip<br />
SAU între semnalele măsurate.<br />
La conectarea pe un circuit adresabil, valorile momentane ale mărimilor sunt<br />
transmise digital la centrală.<br />
Se obţine astfel un sistem interactiv de detectare a incendiilor, la care în centrală sunt<br />
evaluate datele de la mai multe detectoare care comunică între ele, urmând ca în urma<br />
semnalelor de la detectoare centrala să valideze decizia de alarmă la nivelul sistemului.<br />
Incendiile reale sunt diferite între ele, evoluţiile lor temporale fiind caracteristici unice<br />
şi neputând fi reprezentate în totalitate riguros.<br />
Pentru evaluare trebuie dezvoltate modele speciale pentru anumite semnale<br />
caracteristice evoluţiei fumului, căldurii etc.<br />
O mărime specifică incendiului este cu atât mai bine reprezentată, cu cât metoda de<br />
măsurare şi prelucrare este mai bine adaptată mărimii măsurate.<br />
108
x 1<br />
x 2<br />
t<br />
Senzor<br />
optic de<br />
fum<br />
Senzor de<br />
temperatură<br />
Algoritm<br />
Convertor<br />
analog<br />
numeric şi<br />
ponderare<br />
y,<br />
y g ,<br />
z<br />
Analiza<br />
semnalului şi<br />
evaluare<br />
Interfaţa<br />
detector cu<br />
circuitul<br />
conventional<br />
sau<br />
adresabil<br />
ALARMĂ<br />
DEFECT<br />
ANALOGIC<br />
REGLAJ<br />
Fig. 1 – Schema bloc detector multisenzor inteligent<br />
Semnalele analogice primite de la senzorii detectorului sunt convertite în semnale<br />
numerice care sunt apoi prelucrate.<br />
Impulsurile perturbatoare, parazite şi deviaţiile semnalelor sunt îndepărtate prin filtre<br />
numerice.<br />
Reglarea adaptivă a sensibilităţii, „sensibilizarea”, este o altă caracteristică a<br />
detectorului.<br />
În lumea vie, pentru anumite condiţii de mediu date, adaptarea este un proces continuu<br />
care condiţionează existenţa indivizilor sau speciilor de abilităţile de percepţie şi de corecţia<br />
unor funcţii vitale.<br />
„Sensibilizarea” sau creşterea sensibilităţii în situaţiile cu pericol de incendiu este o<br />
caracteristică a detectoarelor.<br />
Astfel modul de funcţionare de veghe cu o anumită sensibilitate se adaptează pentru<br />
fiecare senzor şi pentru fiecare detector la condiţiile de mediu existente şi la situaţiile de<br />
pericol.<br />
Se poate spune că detectorul învaţă să-şi adapteze sensibilitatea la cerinţele mediului<br />
Un detector convenţional are o structură simplă pentru evaluare, semnalul transmis de<br />
senzor este amplificat şi la depăşirea unui prag se generează o alarmă.<br />
Pentru a detecta rapid incendiul este deci necesară o sensibilitate ridicată şi respectiv<br />
un prag coborât de intrare în alarmă.<br />
Rigiditatea schemei şi implicit a modului de decizie conduce doar pentru anumite<br />
cazuri la realizarea unei detectări optime, în multe cazuri semnalele eronate conducând la<br />
alarme false.<br />
y<br />
0<br />
x<br />
Senzor Amplificator Comparator Releu<br />
Fig. 2 – Schema bloc a unui detector convenţional<br />
La detectoarele convenţionale mărimea de intrare la senzor x este transformată de<br />
amplificator după o relaţie liniară în<br />
y = f(x)<br />
109<br />
y g<br />
1
După compararea cu un prag fix y g ieşirea detectorului de regulă de tip releu ia o<br />
valoare de tip logic 0 sau 1, deschis sau închis, tensiune veghe sau tensiune alarmă, curent<br />
veghe sau curent alarmă.<br />
Operaţia de comparare poate fi afectată şi de zgomote, factori de mediu, caracteristici<br />
neliniare ale componentelor etc.<br />
Pentru că fiecare incendiu îşi are intensitatea şi desfăşurarea sa temporală pragul de<br />
răspuns trebuie adaptat corespunzător.<br />
Funcţia de ieşire y=f(x(t), t) cu x(t): R→R. Respectarea corelaţiei dintre desfăşurarea<br />
temporală şi pragul de răspuns indică adaptabilitatea sensibilităţii de detectare.<br />
În general în lipsa aerosolilor nivelul acestei corelaţii este ridicat detectorul fiind „mai<br />
puţin sensibil”.<br />
La apariţia aerosolilor pragul de răspuns al detectorului evoluează până la un anumit<br />
nivel spre valoarea măsurată a semnalului.<br />
Punctul de intersecţie dintre pragul dinamic de răspuns şi nivelul semnalului<br />
corespunde declanşării alarmei.<br />
Rezultă o adaptare a mărimii y g = g (x(t), z(t), t)<br />
Cu acest algoritm se obţine, indiferent de modul de evoluţie al incendiului, o valoare<br />
ridicată a sensibilităţii de detectare şi o imunitate ridicată împotriva mărimilor perturbatoare.<br />
Înregistrările momentane ciclice şi convertite numeric sunt comparate cu valori<br />
prememorate.<br />
Optimizarea acestor valori de referinţă este foarte importantă şi este obţinută prin<br />
evaluarea empirică a unui număr foarte mare de încercări ale unui model de referinţă.<br />
Cu ajutorul recunoaşterii în grilă a nivelului de semnal se evaluează elementele<br />
caracteristice de legătură cu evoluţii tipice de incendii.<br />
În funcţia g (x(t), z(t), t), x(t): R → R şi z(t) grila predefinită.<br />
Dacă valorile instantanee nu se încadrează în grila predefinită semnalele sunt neglijate<br />
în procesul de stabilire a alarmei şi pot fi evaluate pentru încadrare în alte criterii: murdărire,<br />
îmbătrânire, impuls caloric sau perturbaţie electromagnetică acest lucru conducând la măsuri<br />
corespunzătoare.<br />
Estimarea evoluţiei viitoare şi ajustarea succesivă a valorilor de ieşire pentru<br />
influenţele din mediu de tipul celor care produc murdărirea, este o funcţie de corectare a<br />
alunecării sensibilităţii în timp.<br />
Pentru nu a transmite mesaje eronate şi a păstra sensibilitatea neschimbată în timp<br />
comparativ cu valorile iniţiale, de la instalare, se evaluează valorile fizice curente şi condiţiile<br />
de mediu care pot influenţa funcţionarea detectorului.<br />
În starea de funcţionare normală detectorul reacţionează imediat la apariţia unui<br />
deranjament sau la murdărirea sa.<br />
În modul de diagnostic detectorul îşi citeşte chiar starea sa viitoare, adică poate<br />
anticipa situaţii de tipul murdăririi sau îmbătrânirii.<br />
1.7. Utilizarea sistemelor video pentru detecţia incendiilor<br />
Printre cele mai noi sisteme de detecţie a incendiilor se numără şi cele care au la bază<br />
supravegherea video a spaţiului care urmează a fi protejat.<br />
Detecţia video a incendiilor este o metodă foarte modernă care devine din ce în ce mai<br />
utilă în condiţiile în care alte metodele considerate convenţionale nu pot fi utilizate sau nu dau<br />
rezultate satisfăcătoare, în special în recunoaşterea focului din diverse înregistrări video.<br />
Dintre cel mai frecvent utilizate metode de testare pentru detecţia de incendiu (de<br />
exemplu, Cleary 1999; Davis 1999) ar fi cele care au la bază prelevarea de probe, de particule,<br />
măsurători de temperatură, care din păcate necesită o apropiere de focare.<br />
În plus, aceste metode nu sunt întotdeauna fiabile, fie că dau alarme false declanşându-se<br />
în absenţa unui incendiu, fie că nu semnalează întotdeauna incendiul.<br />
110
Multe din metodele de detecţie vizuală a unui incendiu se bazează aproape exclusiv pe<br />
analize spectrale, folosind de cele mai multe ori o aparatură de spectroscopie care are mari<br />
inconveniente şi anume este destul de rară din cauza faptului că este foarte scumpă, acest<br />
lucru ducând la o puternică limitare a metodei.<br />
O altă limită de detecţie incendiu este dată de utilizarea unor senzori cu preţuri mari,<br />
de obicei ca în metodele convenţionale să avem cât mai puţine alarme false este nevoie de<br />
detectoare de calitate ceea ce înseamnă preţuri mari.<br />
În plus, aceste abordări sunt încă vulnerabile existând posibilitatea unor alarme false<br />
cauzate de obiectele care au spectrul de culoare asemănător cu al focului şi, mai ales din cauza<br />
existenţei unor surse puternice de lumină, de foarte multe ori chiar lumina solară.<br />
Healey în 1994 şi Foo în 1995 au prezentat două metode video care par a fi<br />
promiţătoare. Cu toate acestea, ambele se bazează pe condiţii ideale.<br />
Prima metodă a lui Healey din 1994 utilizează culoarea şi mişcarea pentru a clasifica<br />
drept regiuni de incendiu sau de non-incendiu.<br />
Iniţializarea necesită crearea manuală a unor ferestre dreptunghiulare pentru<br />
supraveghere bazate pe distanţa de la un posibil focar faţă de cameră care trebuie să rămână<br />
staţionară.<br />
Cea de-a doua metodă Foo din 1995 decide că avem un incendiu utilizând metode<br />
statistice, folosite în urma preluării imaginilor de către o cameră digitală de mare viteză, a<br />
unor imagini alb-negru cu nuanţe de gri.<br />
Deşi ieftină ca soluţie această metodă funcţionează doar în cazul în care există foarte<br />
puţine posibilităţi ca imaginea să poată fi confundată cu un foc, iar camera trebuie să fie<br />
staţionară.<br />
Culoarea este adesea utilizată în detecţia incendiului pe baza unor modele generate<br />
prin spectroscopia de culoare.<br />
Acest lucru se va schimba doar în cazul în care există asemănări de culori de fundal şi<br />
prim-plan, dar în marea majoritate a cazurilor acest lucru nu influenţază, incendiile care pot<br />
izbucni într-o foarte mare proporţie sunt de intensitate mai mare şi nu pot fi influenţate de<br />
mişcare şi de componente similare cum ar fi fundaluri asemănător colorate.<br />
Acest algoritm de căutare a culorilor poate fi rezumat:<br />
Sistemele video de detecţie a flăcării de tip FireEye prezintă o nouă generaţie de<br />
software utilizate pentru detectarea flăcării video care pot fi uşor adăugate la oricare din<br />
sistemele existente CCTV (sistem de televiziune cu circuit închis), utilizând camera de<br />
Webcam din reţelele obişnuite care sunt deja folosite la detectarea incendiilor în spaţiu<br />
deschis, fără ca acest lucru să necesite un upgrade la hardware-ul deja existent.<br />
CCTV ca sistem de supraveghere, pur şi simplu are în compunere instalaţii de tip<br />
FireEye de control şi poate fi folosit chiar şi un aparat de fotografiat ca sistem de<br />
supraveghere video.<br />
Dintre avantajele pe care le prezintă acest sistem FireEye ar fi de menţionat rata foarte<br />
scăzută de alarme false, a fost dezvoltat pentru a rezista la zgomot, nu este influenţat de<br />
lumina soarelui stralucitor, lămpi electrice, lumina farurilor, emanaţii de gaze, de poluarea<br />
aerului într-un nivelul normal de fum, de aerul cald şi chiar fiebinte care ar putea fi în mediul<br />
de supraveghere.<br />
Are preţuri mici de achiziţie şi de întreţinere în comparaţie cu sistemele clasice şi nu în<br />
ultimul rând este uşor de utilizat.<br />
FireEye poate detecta flacăra la distanţe destul de mari chiar şi în spaţiu deschis şi de<br />
aceea este o soluţie eficientă la monitorizarea incendiilor de pădure.<br />
Poate fi foarte bine utilizat şi la supravegherea unor materiale care sunt depozitate în<br />
clădiri de mari dimensiuni, acest lucru fiind foarte important deoarece sistemul poate acoperi<br />
suprafeţe mari cu un număr mic de camere, chiar zeci de mii de metri pătraţi.<br />
Având în vedere toate cerinţele de mai sus, CCTV începe să capete un rol tot mai<br />
important în furnizarea de informaţii în timp real şi este totodată un mod foarte eficient de<br />
111
avertizare la incendiu, mai ales că sistemul furnizează informaţie vizuală a ceea ce se<br />
întâmplă, putând astfel avea certitudinea că se întâmplă, fără a avea dubii referitoare la<br />
eventuale alarme false, acest lucru ducând într-un final la minimizarea daunelor şi a pierderii<br />
de vieţi omeneşti.<br />
Puterea de a folosi aceste sisteme video de detecţie a incendiilor este dată tocmai de<br />
posibilitatea asigurării monitorizării incendiilor pe distanţe mari chiar şi în spaţii deschise,<br />
ceea ce nu se putea obţine în varianta detectoarele clasice de incendiu.<br />
Este bine cunoscut faptul că pot apare turbulenţe ale flăcării atunci când avem o<br />
imagine cu o frecvenţă de aproximativ 10Hz.<br />
Prin urmare, sistemele de detecţie a incendiilor pot fi făcute mai robuste ţinând cont de<br />
acest lucru, prin detectarea frecvenţelor mai înalte din flacără colorată.<br />
În practică, imaginea unei flăcări va avea o frecvenţă care poate fi bine aproximată ca<br />
fiind constantă şi pe o perioadă destul de lungă de timp nu se modifică.<br />
Prin urmare procesului de modelarea a flăcării, bazat pe Markov, este mai robust în<br />
comparaţie cu celelalte sisteme. În cazul în care conturul unui obiect, variază rapid în timp,<br />
acest comportament este un factor important, fiind un semn de prezenţă a flăcării în spaţiul de<br />
protejat.<br />
O altă metodă de identificare a flăcării în cazul supravegherii video are la bază<br />
culoarea, sistemul se bazează pe detectarea unui incendiu determinând apariţia acestor regiuni<br />
colorate.<br />
Dacă aceste regiuni colorate se deplasează, acestea sunt marcate ca fiind posibile<br />
regiuni de foc monitorizate chiar şi de un aparat de fotografiat.<br />
În supravegherea video, apariţia unui obiect, în care contururile au crominanţe sau<br />
luminozităţi care se modifică repede în timp devin similare cu comportarea flăcării apărute ca<br />
urmare a izbucnirii unui incendiu.<br />
Forma regiunii de foc este foarte bine reprezentată cu ajutorul transformatei Fourier,<br />
deoarece, transformata Fourier nu transporta în orice moment informaţii, acestea fiind<br />
calculate în ferestrele de date, ferestre de dimensiuni temporale care sunt importante pentru<br />
detectarea incendiului.<br />
O altă problemă este că nu se poate detecta o periodicitate într-o dezvoltare rapidă a<br />
unui incendii, deoarece limita de foc din regiunea monitorizată creşte pur şi simplu în<br />
înregistrarea video.<br />
Modelul de culoare pentru determinarea focului şi a flăcării este utilizat pentru<br />
definirea pixelilor din flacăra.<br />
S-a constatat că în ciuda unei mari diversităţi ale tipurilor de incendii şi a modelelor de<br />
flacără, în special în primele etape ale izbucnirii unui incendiu, în flacără apare o gamă largă<br />
de culori de la galben, roşu.<br />
În ceea ce priveşte valorile RGB, acest lucru implică apariţia unor relaţii între R, G şi<br />
B, canalele de culoare: R>G şi G>B combinate în condiţiile apariţiei unui incendiu în<br />
regiunea de imagine capturează predominant R> G>B lucru care scoate în evidenţă faptul că<br />
începe să predomine componenta R, culoare predominantă într-un canal de culoare RGB în<br />
cazul apariţiei unei flăcări.<br />
Mai apare şi o altă condiţie pentru ca R să fie peste un anumit prag predeterminat Rt.<br />
Valoare pixelilor de saturaţie de culoare trebuie să fie, de asemenea peste un pragul de<br />
valoare St.<br />
Toate aceste condiţii pot fi rezumate în următoarele condiţii:<br />
R>Rt<br />
R>G>B<br />
S>(255-R)*St/St/Rt<br />
Dacă cel puţin două din cele trei condiţii sunt îndeplinite de un pixel, va fi considerat<br />
un pixel care caracterizează un incendiu.<br />
112
După cum se ştie, saturaţia va descreşte cu creşterea valorii R.<br />
În cazul apariţiei incendiului, ambele valori ale Rt şi St sunt definite în funcţie de<br />
diverse rezultate experimentale, valorile tipice ale lor variază de la 40 la 60 şi 170 la 190.<br />
1.8. Alegerea şi amplasarea detectoarelor de incendiu<br />
Gradul de protecţie asigurat de instalaţiile de detecţie-semnalizare a incendiilor este<br />
asigurat în mare parte de o alegere corectă a detectoarelor de incendiu.<br />
La alegerea şi amplasarea detectoarelor de incendiu se va ţine seama de natura riscului<br />
care este evaluat în spaţiile care trebuiesc protejate, dar şi de caracteristicile constructive ale<br />
clădirii, precum şi de instrucţiunile producătorilor.<br />
Tipul detectorului de incendiu ales determină nu numai perioada de timp dintre<br />
izbucnirea incendiului şi semnalizarea acestuia, ci determină şi gradul de sensibilitate la<br />
alarmele false.<br />
La alegerea tipului de detectoare de incendiu trebuie să se aibă în vedere, în principal<br />
următorii factori:<br />
– dezvoltarea cea mai probabilă a unui incendiu, după faza de iniţiere (direcţii de<br />
propagare a fumului, înălţimea estimată a flăcărilor);<br />
În funcţie de intensitatea fenomenelor ce însoţesc un incendiu se vor avea în vedere:<br />
– detectoarele de fum se folosesc la semnalizarea incendiilor de materiale şi substanţe<br />
combustibile care, în faza iniţială, degajă o cantitate mare de fum şi gaze combustibile,<br />
precum şi în alte cazuri când în faza iniţială se estimează o ardere lentă sau mocnită.Aceste<br />
tipuri de detectoare se folosesc numai în spaţii închise. Detectoarele de fum se folosesc în<br />
mod special pentru protecţia vieţii oamenilor, din cauza pericolului deosebit pe care îl<br />
prezintă fumul.<br />
În mod deosebit toate căile de evacuare şi traseele de circulaţie obligatorii în caz de<br />
incendiu trebuie protejate cu detectoare de fum.<br />
– detectoarele de căldură se folosesc la semnalizarea de materiale şi substanţe<br />
combustibile, la care flăcările reprezintă preponderant primele manifestări. Aceste tipuri de<br />
detectoare se folosesc atât în spaţii închise, cât şi în asigurarea protecţiei instalaţiilor dispuse<br />
în aer liber;<br />
– geometria spaţiului protejat, în special înălţimea acestuia, întrucât proporţional cu<br />
înălţimea spaţiului protejat creşte şi timpul de întârziere în acţionarea detectoarelor de<br />
incendiu, trebuie avută în vedere corelarea caracteristicilor de sensibilitate specifice tipului de<br />
detector şi înălţimea de montare a acestuia;<br />
– condiţiile microclimatice existente în spaţiul protejat şi sursele potenţiale de alarme<br />
false.<br />
Analiza condiţiilor de mediu existente la locul de montare, comparativ cu principiile<br />
de funcţionare specifice ale fiecărui tip de aparat, permite identificarea surselor potenţiale de<br />
alarme false.<br />
Alarmele false pot duce la scăderea încrederii utilizatorului în sistemele de protecţie.<br />
Parametri care pot influenţa alegerea detectoarelor sunt:<br />
a) Temperatura:<br />
– detectoarele de fum şi flacără, de regulă, se pot utiliza în spaţii a căror temperatură<br />
se situează în domeniul − 20...35<br />
0 C ;<br />
– detectoarele termice – temperatura de acţionare trebuie să fie cu circa 10 ....35<br />
0 C<br />
peste temperatura cea mai ridicată care poate apărea în apropierea lor, în condiţii normale de<br />
funcţionare a instalaţiilor şi utilajelor din spaţiul protejat.<br />
În spaţiile în care datorită proceselor tehnologice, pot apărea variaţii mari de<br />
temperatură în intervale reduse de timp, nu se recomandă utilizarea detectoarelor termice de<br />
tip velocimetric.<br />
113
) viteza curenţilor de aer care pot apărea în condiţii normale sau accidentale:<br />
– pentru detectoarele de căldură şi flacără nu sunt restricţii privind viteza curenţilor de<br />
aer, dar la viteze mari este influenţat timpul de intrare în alarmă;<br />
– detectoarele de fum se pot utiliza, de regulă, în spaţii în care viteza curenţilor de aer<br />
se situează în intervalul 10–15 m/s.<br />
c) umiditatea:<br />
– detectoarele de incendiu pot funcţiona în condiţii de umiditate relativă a mediului<br />
ambiant în limite foarte largi 0–90%.<br />
În cazurile în care umiditatea este ridicată şi temperaturile pot scădea sub 0 trebuie<br />
luate măsuri pentru a nu se produce condens sau depuneri de gheaţă pe elementul senzor.<br />
d) perturbaţiile de natură electromagnetică produse de circuitele, aparatele şi<br />
instalaţiile de forţă pot afecta siguranţa în funcţionare a detectoarelor de incendiu;<br />
e) tensiunile şi curenţii induşi pot afecta integritatea unor componente active şi pasive<br />
care pot fi scoase din funcţiune fie pot perturba buna funcţionare a detectoarelor de incendiu.<br />
Pentru a se evita aceste influenţe se folosesc cabluri ecranate sau, în unele situaţii,<br />
ecranarea electromagnetică a detectoarelor de incendiu(carcase metalizate).<br />
f) alţi factori perturbatori:<br />
– pentru detectoarele de fum şi gaze de combustie, trebuie analizate concentraţiile de<br />
praf, vapori de apă, gaze de ardere, pulberi, care pot apărea în condiţii normale de funcţionare<br />
a instalaţiilor şi utilajelor.<br />
Nu se recomandă utilizarea acestor tipuri de detectoare în spaţiile în care se efectuează<br />
operaţii de rectificare cu scule aşchietoare şi pietre abrazive, în ateliere de vopsitorie, în<br />
incinte sau canale unde se vehiculează rumeguş sau materiale pulverulente.<br />
– pentru detectoarele de căldură principalele surse de perturbaţie provin de la radiaţia<br />
solară directă, căldura produsă de instalaţiile tehnologice sau de instalaţiile de încălzire;<br />
– pentru detectoarele de flacără, trebuie luate în considerare reflexiile produse de<br />
radiaţia solară, lămpile de iluminat fluorescente şi incandescente, activităţile de sudură şi<br />
tăiere a metalelor, procesele de tratamente termice;<br />
– pentru toate tipurile de detectoare de incendiu, depunerile de substanţe pulverulente,<br />
uleioase, pe elementul senzor conduc la o funcţionare necorespunzătoare a acestora.<br />
În asemenea cazuri la detectoarele de fum creşte numărul alarmelor false, se reduce<br />
parţial sau total sensibilitatea detectoarelor de flacără şi se măreşte exagerat de mult durata de<br />
răspuns a detectoarelor de căldură.<br />
La amplasarea detectoarelor de incendiu se ţine seama de următoarele principii<br />
generale:<br />
– detectoarele de incendiu se amplasează astfel încât produsele de ardere degajate în<br />
zona de acţiune a acestora să ajungă la ele fără diluţie, atenuare sau întârziere;<br />
– detectoarele de incendiu se montează în toate încăperile şi spaţiile ascunse în care<br />
incendiul se poate iniţia, sau de unde se poate răspândi.<br />
Modul de propagare a produselor ce însoţesc un incendiu (gaze de ardere, fum,<br />
căldură, flăcări) şi elementele constructive existente în spaţiile de protejat au o importanţă<br />
hotărâtoare în amplasarea eficientă a detectoarelor de incendiu:<br />
– detectoarele de căldură se montează de regulă pe plafon sau la partea cea mai înaltă<br />
a spaţiului de protejat;<br />
– detectoarele de fum se montează, de regulă pe tavan sau la distanţe cuprinse între<br />
30mm şi 800 mm faţă de acesta. Distanţarea detectoarelor de fum faţă de tavan are scopul de<br />
a evita instalarea acestora într-o zonă de aer cald în care propagarea particulelor de fum este<br />
mult îngreunată sau chiar stopată.<br />
Această situaţie se datorează formării pernei de aer cald care împiedică propagarea<br />
fumului către detector:<br />
– în încăperile cu rafturi şi în depozitele cu stelaje înalte, detectoarele se amplasează în<br />
spaţiul liber dintre acestea.<br />
114
Totodată, este recomandabil ca detectoarele de incendiu să nu fie amplasate simetric în<br />
cadrul culoarelor din rafturi, ci aşezate decalat în plan transversal:<br />
– în încăperi climatizate, detectoarele de incendiu se vor amplasa în apropierea gurilor<br />
de evacuare a aerului, la distanţe de 0,6–1,5 m de acestea.<br />
În cazul în care curenţii de aer sunt prea puternici şi perturbă funcţionarea<br />
detectoarelor de incendiu, este necesar să se prevadă ecrane care să limiteze influenţa<br />
acestora.<br />
Gradul de protecţie asigurat de o instalaţie de semnalizare a incendiilor este dat în<br />
mare măsură de alegerea corectă a detectoarelor.<br />
Tipul detectoarelor este dat de perioada de timp dintre izbucnirea incendiului şi<br />
semnalizarea acestuia şi de modul eficient de a elimina alarmele false.<br />
În situaţia însă în care aceste detectoare de incendiu se montează pe maşini, este<br />
necesar ca montarea acestora să se facă printr-o fixare elastică.<br />
Pentru toate tipurile de detectoare de incendiu, depunerile de diferite substanţe pe<br />
senzori conduce la o funcţionare necorespunzătoare.<br />
Perturbaţiile de natură electromagnetică, produse în general de instalaţiile electrice de<br />
forţă pot şi ele să influenţeze funcţionare detectoarelor de incendiu.<br />
Într-un spaţiu închis, fără circulaţie forţată a aerului, gazele de ardere fierbinţi şi fumul<br />
formează un con cu vârful în focar şi baza spre plafonul compartimentului.<br />
La deplasarea pe verticală, în sus gazele de ardere şi fum, dacă întâlnesc plafonul plat<br />
şi orizontal, se vor răspândi radial sub acesta.<br />
În cazul în care plafonul prezintă diferite grade de înclinare, atunci produsele de ardere<br />
se vor deplasa în sus, către partea cea mai înaltă a acestuia.<br />
Pentru cazul în care acoperişul unei încăperi este şi plafonul acesteia, iar izolaţia<br />
termică nu este corespunzătoare, trebuie avut în vedere că în imediata vecinătate a acestuia, se<br />
formează un strat de aer cald care poate întârzia mult propagarea produselor către plafon.<br />
Radiaţiile produse de flăcările unui incendiu se propagă în toate direcţiile cu viteza<br />
luminii.<br />
De aceea este necesar ca la amplasarea detectoarelor de flacără să fie stabilite acele<br />
locuri care să asigure o vizibiliatate directă a flăcării de către elementul senzor al detectorului.<br />
În spaţiile în care există instalaţii de ventilare sau condiţionare, amplasarea<br />
detectoarelor de fum şi temperatură este mai dificilă. În aceste situaţii, locurile de amplasare<br />
se vor stabili, de regulă, prin focuri experimentale, în scopul determinării direcţei de deplasare<br />
a curenţilor de aer care antrenează gazele de ardere şi fumul.<br />
Dacă într-o încăpere există valori materiale mari concentrate pe suprafeţe reduse,<br />
adoptarea tipului de protecţie parţială va conduce la amplasarea detectoarelor de incendiu,<br />
deasupra şi în jurul acestor obiecte.<br />
În scopul realizării unei identificări rapide a locului de unde provine o semnalizare de<br />
incendiu, este necesar ca spaţiul protejat să fie împărţit în zone de supraveghere.<br />
În general, o zonă nu trebuie să fie extinsă la mai mult de un compartiment de<br />
incendiu. Zonele cu arii mai mari vor fi divizate în subzone, astfel încât spaţiul afectat să nu<br />
depăşescă de regulă 500 mp.<br />
1.9. Consideraţii privind posibilitatea de optimizare a reţelelor de<br />
senzori wireless cu algoritmi de inspiraţie naturală şi sisteme de inteligenţă<br />
artificială [9],[10],[11]<br />
1.9.1. Sisteme inteligente<br />
Calculul inteligent este un domeniu al Inteligenţei Artificiale care grupează tehnici de<br />
rezolvare a problemelor „rău-puse” sau a celor pentru care modelele formale conduc la<br />
algoritmi foarte costisitori.<br />
115
Principalele direcţii ale calculului inteligent sunt:<br />
– Calcul neuronal. Este folosit în principal în rezolvarea problemelor de asociere<br />
(clasificare, aproximare, predicţie etc.), bazându-se pe extragerea, prin învăţare, a unui<br />
model pornind de la exemple. Sursa de inspiraţie o reprezintă structura şi funcţionarea<br />
creierului.<br />
– Calcul evolutiv. Este folosit în principal în rezolvarea problemelor bazate pe<br />
căutarea soluţiei într-un spaţiu mare de soluţii potenţiale (în particular în rezolvarea<br />
problemelor de optimizare).<br />
Sursa de inspiraţie o reprezintă principiile evoluţionismului de tip darwinist.<br />
– Calcul fuzzy. Este folosit atunci când datele problemei (şi relaţiile dintre acestea) nu<br />
pot fi descrise exact, ci există un grad de incertitudine („fuzziness”). Ideea de bază este de a<br />
înlocui<br />
valorile exacte („crisp”) cu valori fuzzy descrise prin funcţii de apartenenţă.<br />
În fiecare dintre cele trei direcţii majoritatea prelucrărilor care se efectuează au<br />
caracter numeric, fiind necesară o codificare numerică adecvată a problemei. Aceasta<br />
motivează parţial prezenţa cuvântului calcul în denumirea domeniului. Pe de altă parte în<br />
fiecare dintre direcţiile de mai sus se încearcă simularea unor comportamente inteligente ceea<br />
ce motivează prezenţa termenului inteligent.<br />
Principiul fundamental al calculului neuronal şi al celui evolutiv este de a dezvolta<br />
sisteme de calcul inteligente pornind de la implementarea unor reguli simple, comportamentul<br />
complex al acestor sisteme derivând din aplicarea în paralel şi într-o manieră interactivă a<br />
acestor reguli. Această abordare de tip bottom-up este în contrast cu abordarea de tip „topdown”<br />
specifică altor abordări din Inteligenţa Artificială.<br />
Calculul neuronal şi cel evolutiv fac parte din sfera mai largă a calculului natural al<br />
cărui<br />
principiu este de a prelua idei de rezolvare a problemelor din sistemele naturale (fizice,<br />
chimice, biologice, ecologice). Obiectivul principal al calculului natural este de a dezvolta<br />
metode de rezolvare a problemelor rău-puse şi a celor nerezolvabile prin metodele tradiţionale<br />
(de exemplu, rezolvarea problemelor NP-complete în timp polinomial). Pe lângă<br />
componentele amintite deja, calculul natural mai include calculul molecular<br />
(DNAComputing), calculul cu membrane (Membrane Computing) şi calculul cuantic<br />
(Quantum Computing). Dacă primele două direcţii sunt deja tradiţionale, ultimele trei sunt<br />
încă în primele faze de dezvoltare.<br />
Creierul uman, în toată complexitatea lui poate lua decizii, dispunând de capacitate de<br />
cunoaştere.<br />
Pornind de la acest lucru cercetările ştiinţifice au permis apariţia unui domeniu nou, al<br />
sistemelor artificiale inteligente.<br />
Aceste sisteme pot lucra eficient şi rapid în folosul omului, inclusiv pentru accelerarea<br />
evoluţiei sale.<br />
Evoluţia până astăzi a fost considerată un domeniu propriu doar organismelor vii, dar<br />
ea devine astăzi posibilă şi pentru roboţi, vehicule autonome, maşini cibernetice de toate<br />
tipurile şi creiere artificiale.<br />
Sistemele inteligente au la bază o viziune ultramodernă de realizare a unor procese<br />
decizionale, precum şi a soluţionării unor probleme bazându-ne pe teoria cunoaşterii.<br />
Inteligenţa reprezintă abilitatea unui sistem artificial de a acţiona adecvat într-un<br />
mediu incert, imprecis, astfel încât acest sistem să îşi poată realiza cu şanse cât mai mari de<br />
reuşită, scopul pentru care a fost creat.<br />
Un sistem inteligent, în formele sale cele mai avansate, trebuie să ofere capacitatea de<br />
percepere şi de înţelegere, capacitatea de a alege pe baza raţionamentelor făcute , capacitatea<br />
de a acţiona cu succes în cazul unor multitudini de circumstanţe, astfel încât să<br />
supravieţuiască, să prospere şi să-i asigure reproducerea într-un mediu oricât de complex şi<br />
ostil.<br />
116
Inteligenţa este integrarea percepţiei, raţionamentului, emoţiilor şi comportamentului<br />
într-un sistem care simte, percepe, cunoaşte şi ia atitudine.<br />
În fiecare sistem inteligent, inteligenţa reprezintă mecanismul capabil să genereze cel<br />
mai avantajos comportament, îmbunătăţind abilitatea de a acţiona eficient şi de a alege cea<br />
mai bună dintre alternativele comportamentale.<br />
Nivelurile foarte mari de inteligenţă permit unui sistem să îşi imagineze evenimente şi<br />
să aleagă cel mai bun raţionament pe baza căruia să intuiască rezultatele acţiunii de întreprins.<br />
Inteligenţa biologică, care stă la baza dezvoltării acestui domeniu, este produsul unei<br />
competiţii continue în strădaniile pentru supravieţuire.<br />
Abilitatea de a transforma realitatea într-o reprezentare eficientă este considerată cea<br />
mai importantă aserţiune legată de inteligentă.<br />
Luată din Dicţionarul Explicativ al Limbii Române (DEX), definiţia inteligenţei pune<br />
în evidenţă capacitatea individului de a se adapta şi de a rezolva situaţii noi pe baza<br />
experienţei acumulate anterior.<br />
Se poate remarca şi din această definiţie că intuiţia lexicografului a devansat<br />
cercetările de Inteligenţă Artificială, care doar recent au pus pe primul plan cunoaşterea,<br />
deplasând centrul de greutate al definiţei IA către cunoaşterea aplicată.<br />
Definiţia dată de Barr&Feigenbaum în 1981 [10] prezintă Inteligenţa Artificială ca<br />
fiind ştiinţa, care face parte din domeniul informaticii, având drept obiectiv proiectarea unor<br />
sisteme artificiale cu comportament inteligent – adică sisteme ce manifestă proprietăţi pe care<br />
în mod obişnuit le asociem cu existenţa inteligenţei în comportamentul uman - înţelegerea<br />
limbajului, învăţare, raţionament, rezolvarea problemelor.<br />
Astfel de sisteme pot răspunde flexibil în situaţii ce nu au fost anticipate de<br />
programator.<br />
Precursorul domeniului este considerat Norbert Wiener, care, bazat pe tripla formaţie<br />
universitară în matematică, zoologie şi filosofie, reuşeşte să pregătească terenul formării unui<br />
nou domeniu în cartea sa Cibernetică sau control şi comunicaţie la om şi maşină.<br />
În martie 2006, Agenţia Europeană pentru Monitorizare, Evaluarea Structurală şi<br />
Control (European Network for Structural Assessment Monitoring and Control) şi-a<br />
manifestat interesul în cercetările în reţelele fără fir de senzori, planificând un calendar de<br />
cercetare, cu obiective destul de ambiţioase, cum ar fi crearea unei reţele de monitorizare<br />
structurală şi a infrastructurii integrată la nivel european până în anul 2020.<br />
Priorităţile agenţiei europene sunt: senzorii şi reţelele de senzori, cadrul<br />
computaţional, structuri inteligente, siguranţă şi securitate, monitorizarea ciclului de viaţă,<br />
evaluarea şi analiza riscurilor.<br />
Ca şi în cazul celor mai multe din cercetările importante şi în cazul reţelelor de senzori<br />
fără fir, acestea au fost motivate de aplicaţiile militare, după care treptat au fost identificate şi<br />
aplicaţii civile.<br />
1.9.2. Reţele de senzori wireless<br />
Reţelele de senzori fără fir (WSN) în ultima perioadă de timp sunt tot mai prezente în<br />
viaţa noastră de zi cu zi.<br />
Pot fi gândite şi dezvoltate aplicaţii diverse, bazate pe capacitatea mecanismelor de a<br />
extrage informaţii din mediul înconjurător, pentru a le procesa şi utiliza.<br />
Urmare a realizărilor din domeniile microsenzorilor şi reţelelor fără fir, acestea devin<br />
disponibile pentru foarte multe aplicaţii comerciale şi militare cum ar fi monitorizarea<br />
mediului şi factorilor înconjurători (trafic, securitate), detecţia şi diagnosticarea în domeniul<br />
industrial (fabrici, instalaţii), monitorizarea infrastructurilor (reţele de putere, distribuţia apei,<br />
deozitare de deşeuri) şi culegerea datelor de pe teatrele de operaţiuni.<br />
În utilizarea reţelelor de senzori trebuie luate în considerare marile lor avantaje şi<br />
anume mobilitatea reţelei, eficienţa, costul, robusteţea, autoconfigurarea, toleranţa la avarii,<br />
oportunitatea utilizării, durata de exploatare a reţelei.<br />
117
Miniaturizarea continuă a componentelor pentru calculatoare, precum şi creşterea<br />
masivă a puterii de procesare disponibilă computerelor mobile s-au îmbinat pentru a aduce<br />
unui segment de populaţie cât mai mare şi mai multe aplicaţii bazate pe procesarea de către<br />
calculator.<br />
Tehnologia wireless se bazează pe transmiterea informaţiilor cu ajutorul undelor<br />
electromagnetice, folosind un spectru energetic din zona undelor radio, a microundelor şi din<br />
domeniul infraroşu.<br />
Ca tipuri de reţele wireless există reţele mobile ad-hoc şi reţele ad-hoc de senzori;<br />
acestea din urma reprezintă o aplicaţie a primului tip de reţele.<br />
Diferenţa esenţială între cele două tipuri de reţele este că scopul reţelelor de senzori nu<br />
este numai comunicarea, ci detecţia şi estimarea unor evenimente de interes din reţea.<br />
Problema cea mai importantă legată de reţele ad-hoc este păstrarea evidenţei<br />
conexiunilor dintre calculatoare, fără această funcţie, reţeaua ad-hoc nu poate exista.<br />
Reţelele ad-hoc oferă o alternativă eficientă şi economică pentru comunicaţii şi<br />
informatică în situaţiile în care utilizarea unei infrastructuri de reţea nu ar fi practică sau ar fi<br />
prea costisitoare.<br />
În reţelele ad-hoc, conectivitatea dintre noduri şi topologia reţelei poate varia foarte<br />
mult, nodurile mobile au o rază de transmitere limitată, acest lucru implicând că pachetele pot<br />
fi dirijate prin noduri intermediare, cu scopul de a ajunge la noduri care nu sunt în interiorul<br />
ariei de transmisie a nodului-sursă.<br />
În cazul reţelelor de senzori, dispozitive mici care pot fi distribuite pe o anumită zonă,<br />
pentru a culege date şi mostre din natură, vor fi stocate şi distribuite în acea reţea, pentru ca<br />
ulterior şă fie analizate.<br />
Dintre marile avantajele ale reţelelor wireless, care le şi recomandă utilizarea, ar fi de<br />
menţionat mobilitatea, scalabilitatea, flexibilitatea, simplitatea instalării.<br />
Dar aceste tipuri de reţele au şi dezavantaje, dintre care principalele pentru care mai<br />
erau încă reţineri în promovarea acestui tip de reţele, ar fi interoperabilitatea şi banda redusă,<br />
care au fost însă înlăturate pe parcurs.<br />
O reţea ad-hoc de senzori constă într-un număr de senzori distribuiţi pe o anumită arie<br />
geografică.<br />
Fiecare astfel de senzor poate comunica wireless şi are un anumit nivel de inteligenţă<br />
pentru procesarea semnalelor şi transmiterea datelor.<br />
Gama foarte mare de aplicaţii arată că reţelele wireless de senzori oferă capabilităţi şi<br />
îmbunătăţiri în aplicaţiile civile, precum şi în asistarea efortului naţional de creştere a alertei<br />
în cazul unor ameninţări teroriste.<br />
Reţelele de senzori pot fi clasificate după nodurile reţelei care sunt sau nu adresabile<br />
individual, precum şi dacă datele din reţea sunt agregate. Senzorii unei reţele pentru<br />
supravegherea unei anumite arii geografice ar trebui să fie adresabili individual, astfel încât să<br />
se poată determina cu exactitate locul unde au apărut probleme.<br />
Abilitatea unei reţele de senzori de a agrega datele strânse poate reduce substanţial<br />
numărul de mesaje care trebuie transmise în reţea.<br />
Principalele scopuri ale unei reţele ad-hoc de senzori depind de aplicaţie, următoarele<br />
principii fiind practic comune cam tuturor reţelelor:<br />
– determinarea valorii unui parametru într-o anumită locaţie: într-o reţea din mediu, se<br />
poate cunoaşte temperatura, presiunea atmosferică, lumina solară, precum şi umiditatea<br />
relativă pentru mai multe locuri diferite, un anumit senzor poate fi conectat la alte diferite<br />
tipuri de senzori, fiecare având o rată diferită de eşantionare a valorilor şi un interval al<br />
valorilor permise;<br />
– detectarea momentelor în care au loc evenimentele de interes şi estimarea<br />
parametrilor evenimentelor detectate;<br />
– clasificarea unui obiect detectat;<br />
– supervizarea unui obiect.<br />
118
O cerinţă importantă a reţelei de senzori este ca datele necesare să fie trimise<br />
utilizatorilor care le-au cerut, existând de cele mai multe ori cereri stricte legate de timp.<br />
Cerinţele reţelelor wireless ad-hoc includ următoarele:<br />
– numărul cât mai mare de senzori staţionari. Pe lângă dezvoltarea senzorilor care să<br />
fie proiectaţi pentru suprafaţa unui ocean sau pentru roboţi din operaţiunile militare, cele mai<br />
multe noduri dintr-o reţea de senzori sunt staţionare;<br />
– consumul scăzut de energie este un atribut foarte important deoarece în multe<br />
aplicaţii senzorii sunt plasaţi într-o zonă mai îndepărtată, iar întreţinerea unui nod un este<br />
posibilă, durata de viaţa a nodului poate fi determinată în funcţie de baterie;<br />
– organizarea de la sine a reţelei având în vedere numărul mare de noduri şi plasarea<br />
lor în locaţii mai ostile, este esenţială ca reţeaua să funcţioneze corect, deoarece configurarea<br />
manuală nu este realizabilă. Nodurile pot eşua (fie din lipsa energiei, fie din distrugerea<br />
fizică) şi noduri noi se pot adăuga reţelei. Prin urmare, reţeaua trebuie să fie capabilă să se<br />
reconfigureze periodic pentru a putea continua să funcţioneze. Nodurile individuale se pot<br />
deconecta de restul reţelei, dar trebuie menţinut un grad mare de conectivitate;<br />
– procesarea colaborativă a semnalelor este un alt factor care distinge aceste reţele de<br />
reţelele mobile ad-hoc care au ca scop final detecţia/estimarea unor evenimente de interes, şi<br />
nu comunicarea. Pentru a îmbunătăţi performanţa de detecţie/estimare, adesea este util să<br />
fuzioneze datele de la mai mulţi senzori. Această fuzionare a datelor necesită transmiterea<br />
datelor şi a mesajelor de control, şi astfel pot apărea constrângeri asupra arhitecturii reţelei;<br />
– abilitatea de interogare: un utilizator poate dori să interogheze un nod individual<br />
sau un grup de noduri pentru informaţiile culese din regiunea respectivă. În funcţie de<br />
datele fuzionate, este posibil să nu se poată transmite un flux mare de date în reţea, dar<br />
mai multe noduri locale de colectare vor aduna datele dintr-o anumită arie şi vor creea<br />
mesaje de sumar. O interogare poate fi trimisă nodului de colectare care este cel mai<br />
aproape de locaţia dorită.<br />
Mobilitatea reţelei constă în posibilitatea nodurilor de a-şi modifica poziţia după<br />
desfăşurarea iniţială.<br />
Mobilitatea are un puternic impact asupra dinamicii reţelei, şi implicit a proiectării<br />
protocoalelor şi algoritmilor de repartizare, viteza efectivă a mişcării având un impact asupra<br />
intervalului de timp în care nodurile sunt la o distanţă la care comunicaţia e fiabilă.<br />
În funcţie de cerinţele particulare ale aplicaţiei, de forma şi dimensiunea reţelei<br />
costurile pot varia foarte mult, costul unui nod poate varia de la câteva sute/mii de euro,<br />
pentru reţele cu număr redus de noduri extrem de capabile, până la câţiva cenţi pentru reţele<br />
cu noduri foarte simple.<br />
Nodurile senzor sunt dispozitive autonome, iar energia disponibilă alături de alte<br />
resurse sunt limitate de dimensiuni şi costuri.<br />
Resursele energetice pot fi stocate (de exemplu în baterii), ori pot fi captate din mediul<br />
înconjurător.<br />
Studiile efectuate asupra reţelelor de senzori au anticipat că acestea se vor constitui, în<br />
general, din dispozitive omogene, identice în mare măsură din punct de vedere hardware şi<br />
software.<br />
Nodurile pot să difere în ceea ce priveşte tipul şi numărul senzorilor ataşaţi; cu puteri<br />
computaţionale între ele şi astfel se pot colecta, procesa şi ruta date de la mai multe alte<br />
noduri cu capabilităţi mai limitate; unele noduri senzor pot fi echipate cu dispozitive hardware<br />
speciale, cum ar fi sistemele de poziţionare globală (GPS – Global Positioning System) care<br />
se comportă ca nişte balize de localizare pentru alte noduri, deducând, astfel, poziţiile<br />
acestora; alte noduri se pot comporta asemeni unor pasaje de trecere pentru reţelele de<br />
comunicaţii cu raza mare de acţiune (de exemplu, reţelele GSM, reţelele satelitare sau<br />
internetul).<br />
Comunicaţia fără fir între nodurile senzor utilizează undele radio, lumina difuză,<br />
undele laser, cuplajele inductive sau capacitive şi chiar sunetul.<br />
119
Cea mai des utilizată metodă pentru comunicaţie are la bază undele radio, din moment<br />
ce acestea nu necesită un câmp de vizibilitate directă, şi comunicaţiile de raze peste medie pot<br />
fi implementate cu un consum de putere redus şi cu ajutorul unor antene de dimensiuni relativ<br />
mici (câţiva centimetri în benzile de frecvenţă uzuale de câţiva gigahertzi).<br />
Utilizarea fasciculelor de lumină pentru comunicaţii implică un câmp de vizibilitate<br />
directă şi există şi posibilitatea de a interfera cu lumina ambientală sau chiar cu lumina zilei,<br />
dar se permite folosirea unor transceivere de dimensiuni mai mici, cu un consum energetic<br />
mai eficient decât în cazul comunicaţiilor radio.<br />
Sunetul sau ultrasunetul sunt folosite, în general, în comunicaţiile sub apă sau pentru<br />
măsurarea distanţelor bazate pe dimensionarea timpilor de propagare.<br />
Uneori, un singur sistem de senzori, o reţea de senzori poate folosi în cadrul aceleaşi<br />
reţele modalităţi diferite de comunicaţie.<br />
Variatele metode de comunicaţie pot fi folosite în diferite feluri în scopul<br />
implementării unei reţele de comunicaţii.<br />
Putem spune că există două tipuri de reţele: pe de o parte, reţelele care se bazează pe<br />
infrastructură, iar pe de altă parte, reţelele ad-hoc. în reţelele bazate pe infrastructură, nodurile<br />
senzor pot comunica doar direct cu device-uri care au funcţii de staţii de bază.<br />
În reţelele ad-hoc, nodurile pot comunica unele cu altele direct, fără aportul<br />
infrastructurii.<br />
Nodurile se pot comporta ca routere, transmiţând mesaje, prin salturi multiple, mai<br />
departe în numele altor noduri.<br />
Din moment ce desfăşurarea unei infrastructuri este un proces costisitor şi instalarea ei<br />
poate fi, deseori, greu realizabilă, reţelele ad-hoc sunt preferate în majoritatea aplicaţiilor.<br />
Combinarea celor două tipuri de reţele, ad-hoc şi bazate pe infrastructură, este folosită,<br />
uneori, unde grupuri de noduri senzor sunt interconectate printr-o reţea întinsă, bazată pe<br />
infrastructură.<br />
În forma ei simplificată, o serie de senzori formează o reţea, în care fiecare comunică<br />
direct cu oricare alt nod din sistem.<br />
Raza efectivă de acţiune a senzorilor ataşaţi unui nod senzor defineşte aria de<br />
acoperire a acestuia.<br />
Acoperirea reţelei măsoară gradul de acoperire a ariei de interes corespunzătoare<br />
nodurilor senzor.<br />
Cu o acoperire împrăştiată, răzleţită, doar unele părţi din zona de interes vor fi<br />
acoperite.<br />
Dar cu o acoperire densă, zona de interes va fi aproape complet acoperită de senzorii<br />
respectivi.<br />
Cu o acoperire redundantă, însă, mai mulţi senzori acoperă aceeaşi locaţie fizică.<br />
Gradul efectiv de acoperire este, în principal, determinat de acurateţea observării şi de<br />
redundanţa necesară.<br />
Gradul de acoperire influenţează, de asemenea, algoritmii de procesare a informaţiilor.<br />
O bună acoperire este cheia către sistemele robuste şi poate fi exploatată pentru a<br />
extinde timpul de viaţă a reţelei prin trecerea nodurilor redundante în stare de repaus ("sleep<br />
mode"), în scopul conservării resurselor.<br />
Raza de comunicaţie şi locaţiile fizice ale fiecărui nod senzor în parte definesc<br />
conexiunile unei reţele.<br />
Dacă există permanent o conexiune în reţea (posibil cu salturi multiple) între două<br />
noduri oarecare, se spune că este vorba despre o reţea conectată.<br />
Conexiunile pot fi discontinue sau intermitente dacă reţeaua este ocazional<br />
partiţionată.<br />
Dacă nodurile sunt izolate în cea mai mare parte a timpului şi intră în raza de<br />
comunicaţie a altor noduri, doar ocazional, vorbim despre o conexiune sporadică.<br />
De notat că, în ciuda existenţei partiţiilor, mesajele pot fi transportate peste acestea cu<br />
ajutorul nodurilor mobile.<br />
120
Conexiunile influenţează, în principal, proiectarea protocoalelor de comunicaţii şi a<br />
metodelor de colectare a datelor.<br />
Numărul nodurilor constituente ale unei reţele de senzori este, în general, determinat<br />
de cerinţele relative la conexiunile reţelei, la aria ei de acoperire şi la zona de interes.<br />
Mărimea reţelei poate varia de la câteva noduri senzor la câteva mii sau chiar mai mult.<br />
Dimensiunea ei determină cerinţele de scalare cu privire la protocoale şi algoritmi.<br />
În funcţie de aplicaţie, timpul de viaţă a unei reţele poate varia de la câteva ore la<br />
câţiva ani.<br />
Necesitatea unui timp de viaţă cât mai lung are un mare impact asupra gradului de<br />
eficienţă energetică şi asupra robusteţii nodurilor reţelei.<br />
În funcţie de aplicaţii, o reţea de senzori trebuie să fie capabilă să satisfacă anumite<br />
proprietăţi în ceea ce priveşte calitatea serviciilor (QoS - Quality of Service), aspecte cum ar fi<br />
cele legate de buna funcţionare în timp real, robusteţea reţelei, rezistenţa la atacuri, împotrivirea<br />
contra tentativelor de acces nepermis, secretizarea prezenţei.<br />
1.9.3. Modelarea reţelelor de senzori din perspectiva senzorilor cu sisteme<br />
inteligente<br />
Reacţia la dezastre reprezintă una din cel mai frecvent utilizate aplicaţii ale reţelelor<br />
wireless de senzori.<br />
Un scenariu tipic este detecţia incendiilor din medii extraurbane, nodurile echipate cu<br />
senzori de temperatură şi optice de fum, împreună cu un software adecvat, care le permite<br />
determinarea poziţiei propri (fie în relaţia cu vecinii sau în coordonate absolute).<br />
Aceştia sunt răspândiţi într-un perimetru extraurban (de exemplu o pădure), fie<br />
preventiv, fie din aeronave specializate, în momentul izbucnirii unui incendiu.<br />
Din datele centralizate se formează o hartă termică a regiunii, pe care se poate<br />
determina zonele de temperatură ridicată care sunt accesibile terestru.<br />
Scenarii similare se pot imagina şi pentru controlul accidentelor chimice.<br />
Unele din aplicaţiile de monitorizare a incidentelor au puncte comune cu aplicaţii de<br />
tip militar, senzorii din componenţa nodurilor fiind proiectaţi să detecteze mişcările de trupe<br />
(în loc de incendii).<br />
Senzorii se proiectează pentru a se obţine costuri minime, având în vedere numărul lor<br />
mare.<br />
În aceste condiţii, cerinţele de proiectare privind durata de viaţă a acumulatorului nu<br />
sunt foarte dure.<br />
Reţelele wireless de senzori pot fi utilizate şi în controlul calităţii mediului,<br />
monitorizând emanaţiile de gaze, substanţe chimice periculoase, rampe de gunoi,<br />
monitorizarea platoului marin printr-o mai bună înţelegere a fenomenelor de eroziune ale<br />
acestuia.<br />
În domeniul controlului ecologic aceste reţele de senzori se pot utiliza pentru<br />
evaluarea numărului de specii de plante şi animale dintr-un habitat, acest lucru implicând o<br />
mapare a biodiversităţii.<br />
Principalele avantaje ale utilizării reţelelor de senzori wireless în astfel de aplicaţii<br />
sunt legate de funcţionarea pe o durată cât mai lungă a senzorilor în maximă proximitate cu<br />
subiecţii de interes.<br />
Se cunoaşte că în domeniul clădirilor acestea risipesc cantităţi foarte mari de energie<br />
prin utilizarea ineficientă a surselor de aer condiţionat, ventilaţie şi controlul umidităţii<br />
(HVAC).<br />
Un sistem de înaltă rezoluţie, în timp real pentru monitorizarea temperaturii, fluxului<br />
de aer, umidităţii şi alţi parametri ai unei clădiri prin intermediul unei reţele de senzori<br />
wireless pot creşte semnificativ confortul şi scădea consumul de energie .Îmbunătăţirea<br />
eficienţei energetice şi creşterea simplităţii în utilizare sunt unele din motivele pentru care<br />
aplicaţiile tip „clădire inteligentă” sunt studiate cu un deosebit interes.<br />
121
Standardele dezvoltate includ şi dezvoltarea de componente wireless sau au<br />
incorporate astfel de componente.<br />
Nodurile cu senzori pot fi utilizate în monitorizarea stresului mecanic la care sunt<br />
supuse clădirile în zonele active seismic.<br />
Prin măsurarea parametrilor mecanici, cum ar fi încărcarea la încovoiere a grinzilor,<br />
este posibil să se stabilească pe baza informaţiilor provenite de la reţelele de senzori, dacă o<br />
clădire mai constituie un obiectiv sigur după un cutremur sau dacă este în pragul colapsului,<br />
în reţea putând participa şi tipuri de senzori dedicate detecţiei formelor de viaţa prinse în<br />
cladirile prăbuşite.<br />
Avantajul reţelelor într-o astfel de aplicaţie îl reprezintă maparea spaţială a<br />
parametrilor fizici.<br />
În funcţie de tipul de aplicaţie, nodurile de senzori pot fi instalate în clădiri deja<br />
construite, sau încorporaţi în clădiri aflate în construcţie.<br />
În reţelele de senzori fără fir este însă crucială oferirea de informaţii cu o precizie<br />
specificată, la timp, în special în cazul aplicaţiilor în timp real sau care depind critic de timp şi<br />
cu un consum cât mai redus de resurse.<br />
Serviciile oferite de o reţea tradiţională de comunicaţii însumează transferul de<br />
informaţie dintr-o locaţie în alta.<br />
O reţea de senzori transferă biţii de la sursă la destinaţie, deoarece este şi o reţea de<br />
comunicaţii, dar acesta nu reprezintă scopul ei principal.<br />
De la o reţea de senzori, utilizatorii aşteaptă răspunsuri clare şi inteligibile, eventual<br />
chiar acţiuni specifice unei anumite sarcini trasate.<br />
Nu este deci o simplă reţea de transport, ci o reţea inteligentă distribuită, capabilă să<br />
ofere „răspunsuri şi soluţii nu numere” (Steven Glasser, UC Berkeley).<br />
În viitor, concepte precum evaluarea interacţiunilor la nivel local, fie că este vorba de<br />
regiuni geografice sau de intervale de timp vor avea un rol predominant.<br />
Se prevede necesitatea găsirii unor noi moduri de utilizare şi exploatare a unei reţele<br />
de senzori, a unor noi interfeţe, mai rapide, precum şi de noi moduri de gândire referitor la<br />
serviciile oferite de astfel de reţele.<br />
1.9.4. Exemplu de optimizare a unei reţele de senzori wireless cu ajutorul<br />
algoritmului de optimizare Particle Swarm Optimization<br />
În domeniul sistemelor care folosesc senzori autonomi, o problemă comună tuturor<br />
[15],[16] este cea de poziţionare a senzorului în nodurile reţelei în care a fost divizat domeniul<br />
care este supravegheat.<br />
Măsura cea mai simplă, care pare a fi şi una suficientă pentru a reduce costurile şi<br />
eforturile pentru implementarea unei reţele de senzori, dar cu maximizarea conectivităţii şi<br />
păstrarea unei bune acoperiri a reţelei, o reprezintă optimizarea poziţionării acestora.<br />
Există un număr mare de posibilităţi referitoare la modul în care s-ar putea rezolva<br />
problema de acoperire şi de organizare a nodurilor unei reţele de senzori wireless [12] [13] [17].<br />
Pentru optimizarea plasamentului reţelei de senzori se propune a se utiliza un algoritm<br />
de optimizare a cărui eficienţă a fost verificată în referatul anterior, printr-un studiu<br />
comparativ care a fost efectuat în comparaţie cu o parte din cei mai importanţi algoritmi de<br />
optimizare.<br />
Un senzor poate avea un număr de caracteristici, fiind capabil să comunice cu un nod<br />
central sau cu alţi senzori care sunt realizaţi de cele mai multe ori în tehnologii diferite, cum<br />
ar fi de exemplu Bluetooth, WiFi, Zigbee, RFID etc., aceasta oferind o gamă limitată de<br />
posibilităţi de comunicaţie între ei. Se poate pune astfel problema comunicării între senzori<br />
care au fost realizaţi pentru a îndeplini misiuni diferite, tratând amplasarea lor optimă fără a<br />
ţine cont de tehnologia în care aceştia au fost realizaţi.<br />
Aspectul principal este de a descoperi abilităţile de detecţie a reţelei de senzori, gama<br />
optimă de funcţionare a senzorilor, aria lor de detectare, pentru o bună funcţionare.<br />
122
Desfăşurarea senzorilor în aria pe care aceştia o protejează, poate fi asemănată cu cea<br />
a unui roi de particule care se deplasează sub incidenţa algoritmului de optimizare Particle<br />
Swarm Optimization, în vederea găsirii unui minim la nivel global.<br />
Acest roi poate număra de la câteva bucăţi la multe sute, sau chiar mii de parcule, de<br />
aici şi posibilitatea abordării unei optimizări cu Particle Swarm Optimization.<br />
Pentru ca aceste noduri să poată comunica între ele, este necesară optimizarea<br />
poziţionării lor în zona de detecţie, ţinând cont de mobilitatea lor, ca o consecinţă directă a<br />
autonomiei e care o au, sau într-un mod manual.<br />
Menţinerea în parametrii normali a surselor de alimentare[1] în cazul senzorilor<br />
autonomi, poate reprezenta o constrângere, când se analizează senzorii unei reţele wireless,<br />
apărând astfel o limitare a duratei de viaţă a acestora, impusă evident de durata de bună<br />
funcţionare a sursei de alimentare.<br />
Optimizarea poziţiei senzorilor se referă în principal la aria lor de detecţie, şi de aceea<br />
nu se propune crearea unor reţele care să se bazeze pe calcule complexe, din contră scopul ar<br />
fi ca aceste calcule să fie pe cât posibil mai simple.<br />
Rezultatele experimentale precum şi o versiune de funcţionare a optimizării senzorilor<br />
cu PSO sunt disponibile on-line [18].<br />
Un grup de senzori pot fi optimizaţi pentru a oferi o arie de detecţie şi o acoperire<br />
corespunzătoare a unui domeniu de supravegheat, în condiţiile unui număr cât mai mic de<br />
senzori.<br />
În scopul de a reproduce şi testa o soluţie a acestei probleme, a fost elaborată o platformă<br />
software [18], simplu de utilizat, dar care în acelaşi timp să poată demonstra în mod credibil şi de<br />
a soluţiona cu uşurinţă problema, asemănător cu soluţia problemei din lumea reală.<br />
Cu acest soft se poate marca poziţionarea senzorilor pe o hartă vizuală, mai eficientă<br />
decât cea în care aceştia ar fi fost reprezentaţi doar prin coordonatele lor într-un sistem de axe.<br />
Problema de optimizare a amplasării senzorilor necesită un set special de reguli pentru<br />
a determina obiectivul şi comportamentul roiului de particule.<br />
Pentru a avea siguranţa că senzorii vor acoperi cât mai mult din zona de detecţie în<br />
care sunt amplasaţi, va fi nevoie de acceptarea unor zone care se suprapun în aria lor de<br />
detecţie, pentru a fi siguri că sistemul va acoperi zona în întregime.<br />
Rezolvarea cât mai eficientă a problemei optimizării amplasării impune stabilirea<br />
foarte clară a unui set de reguli care au menirea de a trata problema optimizării, pornind de<br />
nişte condiţii simplificatoare, impunând astfel un set de reguli care să implementeze<br />
matematic toate aceste constrângeri:<br />
Regula 1: O particulă nu trebuie să fie amplasată în zona de detecţie însoţită de mai<br />
mult de alte câteva particule, reprezentând o parte mică din roi.<br />
Regula 2: O particulă nu trebuie să fie prea aproape de orice altă particulă.<br />
Regula 3: Roiul trebuie să comunice în permanenţă cele mai bune valori descoperite la<br />
nivelul global.<br />
Regula 4: Roi-ul tinde să se aglomereze spre centrul zonei care este supravegheată.<br />
Regula 5: Roiul de particule trebui să stea în suprafaţa delimitată ori de câte ori este<br />
posibil.<br />
Regula 6: Roiul trebuie să aştepte rezolvarea problemei în cel mai bun mod posibil.<br />
În acest scop, regula 1 va restrânge numărul de senzori care să acopere aceeaşi zonă.<br />
Senzorii nu ar trebui să acopere aceeaşi zonă de detecţie şi ar trebui să tindă să nu fie<br />
amplasaţi prea aproape unul faţă de cealaltă.<br />
Într-un caz real al implementării unei reţele de senzori de tip wireless, particulele pot<br />
fi obligate să se raporteze la un nod central, cu care să comunice în permanenţă.<br />
Se poate presupune că orice zonă de detecţie prezintă eventuale simetrii, şi ar fi de<br />
dorit ca roiul de particule să fie adus spre centrul zonei, unde se va considera punctul central<br />
care intră sub incidenţa Regulii 4.<br />
123
Sistemul software a fost adaptat pentru utilizarea eficientă a acestui set de reguli<br />
speciale, fiecare particulă din cadrul roiului având proprietăţi care ajută algoritmul să<br />
determine cât mai bine comportarea sa:<br />
– comunications_range, în pixeli – reprezintă raza în care senzorul poate comunica;<br />
– sensing_range în pixeli – este raza în care senzorul poate lucra eficient;<br />
– min_peer_distance în pixeli – determină distanţa minimă la care un alt senzor ar fi<br />
considerat că este situat prea aproape;<br />
– min_sensors_in_comms_range – este numărul minim de senzori care ar trebui să se<br />
afle în acelaşi timp în comunicaţie;<br />
– ratio_of_swarm_sensed – este raportul care arată cât de multe particule din roi se<br />
găsesc în zona de detecţie;<br />
– max_too_close – este numărul maxim de senzori care ar trebui să fie în<br />
min_peer_distance.<br />
Calculul se va face pornind de la stabilirea unei funcţiei obiectiv, care va fi minimizată<br />
prin algoritm şi care reprezintă poziţionarea senzorului:<br />
2<br />
( px ) ( 2<br />
)<br />
fitness = −4 * + py<br />
unde (px, py) reprezintă coordonatele particulei într-un spaţiu normalizat de la poziţiile<br />
(-1,0,1,0) la (1.0, 1.0).<br />
Acestă funcţia va tinde să crească spre o valoare 0,0, testând în permnenţă dacă<br />
particula se află într-o poziţie aproapiată de centrul reţelei. Pentru stabilirea acestui lucru se<br />
utilzează testul de distanţă minimă.<br />
Acţiunea implicită a funcţiei este de actualizare în permanenţă a poziţiei particulei,<br />
care va tinde să se deplaseze spre centrul zonei de detecţie, poziţia particulei fiind în<br />
permanenţă actualizată, folosind următoarele relaţii:<br />
x = x + ( α * vx + β 1 *(<br />
bx)<br />
| β<br />
2 *(<br />
gx − x)<br />
)<br />
y = y + ( α vy + β 1<br />
*( by) + β *( gy − y)<br />
)<br />
*<br />
2<br />
Unde x şi y reprezintă coordonatele în sistemul cartezian de referinţă ales, vx vy<br />
reprezintă vitezele la un anumit moment de timp ale particulei, bx reprezintă cea mai bună<br />
poziţie descoperită pe plan local până în prezent de particule, şi gx şi gy este cea mai bună<br />
poziţie găsită la nivel global.<br />
Valoarea α serveşte la decelarea roiului de particule de-a lungul timpului, folosind<br />
atributul de descreştere a roi, β<br />
1<br />
şi β<br />
2<br />
valori sunt valori aleatoare, care permit actualizarea<br />
vitezei de deplasare a particulei şi de a schimba direcţia cât mai departe de centrul sistemului,<br />
între cele mai bune valori care au fost determinate la nivel local şi cele mai bune la nivel<br />
global.<br />
La ieşire după ce a avut loc o rulare completă a soft-ului specializat, are loc o<br />
reinţializarea a roiului de particule ţinându-se astfel cont de cele mai bune rezultate care au<br />
fost obţinute atât local cât şi global, iar ca urmare a acestei poziţionări se vor obţine optimizări<br />
ale poziţiei senzorilor, care vor fi prezentate în figurile care urmează, precum şi un fişier cu<br />
cele mai bune poziţii, la sfârşitul fiecărui ciclu de actualizare.<br />
Pentru o mai bună urmărire a procesului de optimizare particulele/senzori au fost<br />
marcate ca puncte de culoarea roşie, zonele de detecţie sunt nişte cercuri concentrice în jurul<br />
fiecărui senzor, cu culoare verde a fost marcată distanţa minimă între senzori, negru reprezintă<br />
plaja în care se realizează detecţia, şi cu turcoaz a fost stabilită zona de comunicaţie între<br />
senzori aflaţi pe poziţii învecinate.<br />
Pentru a identifica cu uşurinţă zona în care are loc detecţia, aceasta este colorată cu<br />
(galben/portocaliu).<br />
Caseta de legătură este colorată cu albastru, sub formă de pătrat umplut cu alb, iar<br />
restul (caseta exterior) este gri deschis.<br />
Cercul de culoare albastră şi crucea care apar în timpul rulării programului marchează<br />
centrul sistemului, care va reprezenta poziţia cea mai bună determinată la nivelul global,<br />
124
precum şi un sistem de cruci de culoare albastră, cu dimensiuni mai mici decât prima, care<br />
reprezintă cele mai bune poziţii individuale ale fiecărui membru al roi.<br />
A fost rulat de un număr mare de ori softului de optimizare a poziţiei senzorilor,<br />
pornind de la algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimization, în care a fost convenit ca<br />
în condiţiile unor costuri stabilite de implementarea reţelei de senzori, cu un număr fixat de<br />
senzori pe toată perioada cât se desfăşoară optimizarea, să se modifice doar poziţionarea<br />
senzorilor [14].<br />
Pentru fiecare experiment s-a folosit a zonă de supravegheat de formă pătrată cu<br />
dimensiunile 500 x 500 de pixeli, care pot fi modificate după necesităţi.<br />
Particulelor (senzorilor) li s-a permis să părăsească domeniul de detecţie al reţelei de<br />
senzori, pentru ca în fiecare caz în parte să se stabilească cele bune poziţii atât la nivel global<br />
(gBest) spre centrul zonei, centrul zonei fiind considerat în sistemul de coordonate a fi punctul<br />
central (punctul 0,0) din normalizarea (între -1.0 şi 1.0) în 2D.<br />
Acoperirea de detecţie aproximativă a unui senzor se ia cam de 75 pixeli, care<br />
reprezintă cam 7 % din suprafaţa de supravegheat.<br />
Pentru exemplificare au fost aleşi un număr de 16 senzori, a căror poziţie a fost<br />
optimizată, în gama de detecţie de 75 de pixeli şi cea de comunicaţie de 150 de pixeli, cu un<br />
minim al distanţei între senzori de 25 de pixeli, obţinându-se o acoperire optimă.<br />
Particulele au fost, de asemenea iniţializate cu un factor de accelerare 1, şi un factor de<br />
decelerare de 0.01.<br />
Rezultatele optimizării reţelei de senzori sunt prezentate în figurile de mai jos, precum<br />
şi în fişierul de date.<br />
Fig. 1 – Poziţionarea iniţială a sistemului de senzori<br />
125
Fig. 2 – Optimizarea poziţionării senzorilor cu Particle Swarm Optimization<br />
126
0, 71.4784, 75.53122, 795<br />
1, 75.9244, 75.53122, 127<br />
2, 74.724, 75.53122, 247<br />
3, 72.4952, 75.53122, 943<br />
4, 75.2744, 75.53122, 43<br />
5, 79.8564, 75.53122, 23<br />
6, 75.6012, 75.53122, 800<br />
7, 76.0352, 75.53122, 82<br />
8, 77.0632, 75.53122, 71<br />
9, 74.134, 75.53122, 644<br />
10, 74.924, 75.53122, 765<br />
11, 75.5808, 75.53122, 499<br />
12, 74.222, 75.53122, 22<br />
13, 76.4464, 75.53122, 366<br />
14, 74.6456, 75.53122, 86<br />
15, 76.0788, 75.53122, 747<br />
16, 74.2828, 75.53122, 58<br />
17, 77.5692, 75.53122, 33<br />
18, 75.7264, 75.53122, 564<br />
19, 71.718, 75.53122, 891<br />
Run, Fitness, Average, Epoch, Best Run<br />
127<br />
20, 74.744, 75.53122, 935<br />
21, 75.0768, 75.53122, 807<br />
22, 75.1088, 75.53122, 243<br />
23, 76.204, 75.53122, 69<br />
24, 74.3132, 75.53122, 942<br />
25, 76.428, 75.53122, 438<br />
26, 76.7504, 75.53122, 278<br />
27, 76.1248, 75.53122, 744<br />
28, 72.828, 75.53122, 228<br />
29, 80.1024, 75.53122, 729<br />
30, 77.5976, 75.53122, 450<br />
31, 74.694, 75.53122, 351<br />
32, 75.952, 75.53122, 140<br />
33, 74.822, 75.53122, 183<br />
34, 77.3136, 75.53122, 401<br />
35, 72.9836, 75.53122, 221<br />
36, 75.7544, 75.53122, 879<br />
37, 80.3504, 75.53122, 71, 80.3504<br />
38, 76.1676, 75.53122, 192<br />
39, 74.1528, 75.53122, 134
1.10. Concluzii<br />
Aceste reţele inteligente de tip wireless, prin nenumăratele avantaje pe care le prezintă<br />
deschid calea unui nou domeniu de perspectivă, cu aplicaţii deosebite în mai toate domeniile<br />
de activitate. (optimizarea a poziţionării unui sistem de senzori wireless utilizaţi la detecţia<br />
unui incendiu într-un spaţiu monitorizat cu un număr prestabilit de senzori).<br />
Pentru optimizarea poziţionării senzorilor a fost preferat algoritmul Particle Swarm<br />
Optimization, ca urmare a studiului comparativ realizat între cei mai importanţi algoritmi,<br />
realizându-se o acoperire maximă a suprafeţei de protejat, cu un număr fixat de senzori.<br />
Bibliografie:<br />
[1] Standardul SR EN 54-2 – Sisteme de detectare şi de alarmă la incendi cu părţile:<br />
Partea 1: Introducere1998;<br />
Partea 2: Echipament de control şi semnalizare 2000;<br />
Partea 4: Echipament de alimentare electrica 2000;<br />
Partea 5: Detectori de căldură. Detectori punctuali 2003;<br />
Partea 7: Detectoare de fum. Detectoare punctuale care utilizează dispersia luminii, transmisia<br />
luminii sau ionizarea 2003;<br />
Partea 10: Detectoare de flacără. Detectoare punctuale 2002;<br />
Partea 5: Detectoare de căldură. Detectoare punctuale 2001;<br />
Partea 18: Dispozitive de intrare/ieşire 2003;<br />
Partea 12: Detectoare de fum. Detectoare liniare care utilizează principiul transmisiei unui fascicul<br />
de unde optice 2002.<br />
[2] Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor interioare de semnalizare a incendiilor şi a<br />
sistemelor de alarmare contra efracţiei din clădiri I 18/2-02.<br />
[3] <strong>IGSU</strong> – Manualul Pompierilor.<br />
[4] CEN European Committee for Standardization EN 54- 9 Components of automatic fire detection<br />
systems. Fire sensitivity test 2004.<br />
[5] Fischer, A., Performance Studies of Multi Sensor Fire Detection Algorithms by Modelling of Fire<br />
Signals. EUSAS Newsletter, (5):27-47, 1994.<br />
[6] Tanaka, Tuchiya, Yamamoto, Tahara, Nishiyama and Suzuki, “Development of fire sensing system<br />
with CCD camera”, Japan association for fire science and engineering, pp.8-9, 1996.<br />
[7] Zheng-hua Tang, Shu Wang, “Application of multi-sensor/multicriteria detector in fire detecting”,<br />
Sensor technology, 2001,20(3):33-38.<br />
[8] Pfister G., “Multisensorimulticriteria fire detection: A new trend rapidly become state of the art”,<br />
Fire Technology, 1997 (33): 115-139.<br />
[9] Barr, A., Feigenbaum, E. 1981. The handbook of Artificial Intelligence. William Kaufmann, Inc.<br />
[10] K. Holger, A. Willig., Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks. JohnWiley &<br />
Sons 2005.<br />
[11] Younis Mohamed, Akkaya Kemal, Energy and QoS aware Routing in Wireless Sensor Networks.<br />
[12] L. Schwiebert, S. K. S. Gupta, and J. Weinmann, Research Challenges în Wireless Networks of<br />
Biomedical Sensors. In Proceedings of the 7th International Conference on Mobile Computing and<br />
Networking (ACM Mobicom), pages 151–165, Rome, Italy, July 2001.<br />
[13] Shixing Gao, Ping Yuan, Zhe Li, Chunlin Ji, Yangyang Zhang., "Particle swarm optimization for<br />
mobile ad hoc networks clustering". In "Networking, Sensing and Control, 2004 IEEE International<br />
Conference on", volume 1, pages 372{375, "Sch. of Inf. Sci. Eng., Northeastern Univ., Shen Yang,<br />
China", March 2004.<br />
[14] B. Anthony Kadrovach and Gary B. Lamont. A particle swarm model for swarm-based networked<br />
sensor systems. In SAC '02: Proceedings of the 2002 ACM symposium on Applied computing,<br />
pages 918{924, New York, NY, USA, 2002. ACM Press.<br />
[15] R., O'Hare., G.M.P.; Ruzzelli A., Marsh, D.; Tynan. The e_ects of deployment irregularity on coverage<br />
in wireless sensor networks. Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing<br />
Conference, 2005. Proceedings of the 2005 International Conference on, pages 13{18, 5-8 Dec. 2005.<br />
[16] Stephan Olariu, Mohamed Eltoweissy, and Mohamed Younis. Answer: Autonomous networked<br />
sensorsystem. J. Parallel Distrib. Comput., 67(1):111{124, 2007.<br />
[17] J. Ailawadhi V. Pottie G.J., Sohrabi, K. Gao., Protocols for self-organization of a wireless sensor<br />
network ."Personal Communications, IEEE [see also IEEE Wireless Communications]",<br />
7(5):16{27, oct 2000.<br />
[18] Matt Stabeler. Sensor pso. http://mattstabeler.co.uk/projects/sensorpso/<br />
128
APORTUL DATELOR ŞI TEHNOLOGIILOR SPAŢIALE<br />
LA MANAGEMENTUL EFICIENT AL SITUAŢIILOR DE URGENŢĂ<br />
CREATE DE DEZASTRE NATURALE<br />
drd. Ioana Vlad, dr. Ion Nedelcu,<br />
Agenţia Spaţială Română,<br />
Vasile Crăciunescu<br />
Administraţia Naţională de Meteorologie<br />
1. Introducere<br />
Frecvenţa fenomenelor naturale extreme care determină situaţii de risc este în creştere<br />
în multe ţări ale lumii, inundaţiile, cutremurele şi incendiile fiind cele mai frecvente.<br />
Eficienţa în gestiunea inundaţiilor asociate fenomenelor meteorologice şi<br />
hidrologice şi, în mod special, a viiturilor de amploare, depinde de disponibilitatea,<br />
diseminarea şi utilizarea efectivă a informaţiei. În acest sens, tehnologiile spaţiale în<br />
conexiune cu mijloacele tradiţionale pot oferi instrumente utile pentru o mai bună<br />
gestiune a inundaţiilor.<br />
Informaţiile referitoare la observarea şi evoluţia inundaţiilor obţinute din<br />
imaginile optice sau radar vor contribui substanţial la determinarea zonelor cu risc de<br />
inundaţii. Informaţiile obţinute din imaginile radar şi optice vor fi utilizate de asemenea<br />
pentru determinarea anumitor parametri necesari în monitorizarea inundaţiilor: reţeaua<br />
hidrografică, acumulările de apă, suprafeţele afectate sau cu risc de inundaţii,<br />
caracteristicile fiziografice ale zonei. Acestea permit dezvoltarea unor baze de date<br />
conţinând informaţii extrase din imagini de teledetecţie înregistrate cu ajutorul<br />
senzorilor spaţio-purtaţi, precum şi parametrii meteorologici, hidrologici sau de altă<br />
natură caracteristici diverselor fenomene naturale producătoare de dezastre. Combinate<br />
cu modele avansate de predicţie, aceste date pot favoriza efectuarea unor analize<br />
complexe care pot facilita o mai bună cunoaştere a acestor fenomene şi, în acest fel,<br />
posibilitatea prevenirii acestora.<br />
Pentru România, la fel ca şi pentru alte ţări din Europa, dezastrele naturale cu<br />
consecinţele cele mai grave sunt inundaţiile. Acestea produc daune importante pe<br />
suprafeţe întinse, mergând până la pierderi de vieţi omeneşti şi consecinţe cu efecte<br />
economice grave.<br />
Dezvoltarea şi implementarea de strategii bine fundamentate, realiste şi integrate<br />
este absolut necesară în scopul de a reduce frecvenţa şi importanţa pagubelor produse de<br />
inundaţii.<br />
2. Date spaţiale utilizate în managementul situaţiilor de urgenţă<br />
La baza realizării produselor informaţionale care pot sprijini procesele de evaluare şi<br />
analiză în ajutorul prevenirii şi monitorizării mai eficiente a fenomenelor care produc dezastre<br />
naturale stau o serie de date spaţiale.<br />
Păstrând un nivel redus de complexitate, datele spaţiale pot fi clasificate în date de tip<br />
raster şi date de tip vectorial.<br />
129
Fig. 1 – Date în format raster, respectiv vectorial<br />
Atât datele raster, cât şi cele vectoriale (figura 1) pot fi caracterizate pe baza unor<br />
parametri ce dau indicaţii asupra posibilităţilor de utilizare ale acestora în diverse aplicaţii. În<br />
cazul imaginilor satelitare, caracteristicile de rezoluţie sunt determinante în selectarea şi<br />
utilizarea lor în operaţiuni de management al situaţiilor de criză.<br />
Rezoluţia spectrală<br />
Se referă la intervalele specifice de lungimi de undă din spectrul electromagnetic pe<br />
care le poate înregistra un senzor. De exemplu, banda 1 a senzorului TM al misiunii Landsat<br />
înregistrează energia între 0,45 şi 0,52 µm din partea vizibilă a spectrului.<br />
Intervalele largi ale spectrului electromagnetic poartă numele de rezoluţie spectrală<br />
brută, iar intervalele înguste sunt denumite rezoluţie spectrală fină. De exemplu, senzorul<br />
pancromatic SPOT este considerat ca având o rezoluţie spectrală grosieră deoarece<br />
înregistrează între 0,51 şi 0,73 µm.<br />
Fig. 2 – În funcţie de rezoluţia spectrală, se pot genera imagini în culori naturale (stânga) sau fals<br />
color (dreapta)<br />
Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada Centre for Remote Sensing<br />
Rezoluţia spaţială<br />
Rezoluţia spaţială (figura 3) este o măsură a celui mai mic obiect care poate fi<br />
înregistrat de senzor sau regiunea din teren reprezentată de fiecare pixel. Cu cât rezoluţia este<br />
mai fină, cu atât se pot înregistra obiecte mai mici. De exemplu, o rezoluţie spaţială de 79 m<br />
este inferioară unei rezoluţii spaţiale de 10 m.<br />
130
Fig. 3 – Imagini generate din înregistrări cu rezoluţii spatiale diferite<br />
Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada, Centre for Remote Sensing<br />
Din punctul de vedere al rezoluţiei spaţiale, senzorii se pot clasifica în următoarele<br />
patru categorii:<br />
1) Senzori cu rezoluţie spaţială scăzută, cuprinsă între 5 km şi 2–3 km, au o frecvenţă<br />
foarte mare de obţinere a imaginilor; de exemplu, sistemele sateliţilor meteorologici<br />
geostaţionari METEOSAT Second Generation (MSG) oferă în prezent informaţii cu o<br />
periodicitate de 15 minute. (tabelul 1)<br />
2) Senzori cu rezoluţie spaţială medie, cuprinsă între 1.000 m şi 100 m, au o frecvenţă<br />
mare de înregistrare (de 4 ori în 24 de ore), fiind în prezent foarte utilizaţi în multe aplicaţii pentru<br />
studiul şi supravegherea unor fenomene dinamice pe arii întinse. Din această categorie sunt<br />
operaţionali senzorii: AVHRR/2, 3 pe NOAA 12, 14 – 18 (ultimul lansat în luna mai 2005), WiFS<br />
pe satelitul IRS-1C, 1D, P3, VEGETATION pe SPOT 4, MSU-SK de la bordul satelitului<br />
RESURS-01, MODIS pe platforma EOS/TERRA, AQUA, MERIS pe ENVISAT.<br />
3) Senzori de înaltă rezoluţie spaţială între 80 m şi 5 m, oferă condiţii deosebite<br />
pentru detecţia şi discriminarea corpurilor de pe suprafaţa terestră. Dintre senzorii utilizaţi în<br />
misiuni şi programe operaţionale, se pot numi: Thematic Mapper (TM) şi Enhanced Thematic<br />
Mapper (ETM+) – 30 m, pe sateliţii LANDSAT 1-7, LISS (Linear Imaging Self Scanner) pe<br />
sateliţii IRS (25 m în modul multispectral şi 5 m în cel pancromatic), HRV şi HRVIR (20 m<br />
în modul multispectral şi 10 m în cel pancromatic) de la bordul sateliţilor SPOT 1,2,3,<br />
respectiv SPOT 4 şi HRG (10 m în modul multispectral şi 2.5 m în cel pancromatic) de la<br />
bordul satelitului SPOT 5.<br />
PLATFORME/<br />
SENZORI<br />
REZOLUŢIA<br />
TEMPORALĂ<br />
REZOLUTIA<br />
SPAŢIALĂ<br />
REZOLUTIA<br />
SPECTRALĂ<br />
MSG 15 min 3 x 3 Km Nadir VIS, IRTermic, MW<br />
(Vapori de apa)<br />
NOAA/AVHRR 12 ore 1.1 x 1.1 Km Nadir Vis, IR termic<br />
8 – 16 zile TM: 30 x 30 m TM :<br />
0.45 – 0.52 μ<br />
0.52 – 0.6μ<br />
0.63 – 0.69μ<br />
0.76- 0.9μ<br />
1.55 – 1.75μ<br />
10.4 – 12.5μ<br />
2.08 – 2.35μ<br />
SPOT/PAN/XS 2 – 3 zile PAN: 10 x 10 m<br />
XS: 20 x 20 m<br />
IRS/PAN/XS 7 zile PAN :5m<br />
XS : 25 m<br />
Tabelul 1 – Exemple de platforme satelitare şi caracteristicile lor de rezoluţie<br />
131<br />
PAN: 0.51 – 0.73 μ<br />
XS: 0.5 – 0.59 μ<br />
0.61 – 0.68 μ<br />
0.79 – 0.89 μ<br />
PAN: 0.575 – 0.75μ<br />
XS : 0.52 – 0.59 μ<br />
0.62 – 0.68 μ<br />
0.77 – 0.86 μ<br />
1.55 – 1.70 μ
4) Senzori de foarte înaltă rezoluţie spaţială, sub 3 m, cum ar fi IKONOS (1 m).<br />
Rezoluţia radiometrică<br />
Rezoluţia radiometrică (figura 4) se referă la intervalul dinamic sau la numărul de<br />
valori posibile asociate unui pixel şi este dată de numărul de biţi pe care este reprezentată o<br />
anumită valoare. De exemplu, o reprezentare pe 8 biţi permite înregistrarea unor valori de la 0<br />
la 255, ceea ce înseamnă că intensitatea totală a energiei pe care o măsoară un senzor este<br />
descompusă în 256 de valori de strălucire.<br />
Fig. 4 – Imagini generate din înregistrări cu rezoluţii radiometrice diferite<br />
Sursa: Fundamentals of Remote Sensing Tutorial – Canada, Centre for Remote Sensing<br />
Rezoluţia temporală<br />
Se referă la frecvenţa cu care un senzor obţine imagini dintr-o aceeaşi locaţie sau<br />
regiune geografică. De exemplu, satelitul Landsat poate observa aceeaşi regiune o dată la 16<br />
zile. Această rezoluţie reprezintă un factor important de luat în seamă în studiile de detectare a<br />
schimbărilor sau în monitorizarea fenomenelor naturale.<br />
3. Contribuţia informaţiei satelitare la monitorizarea inundaţiilor în<br />
România<br />
Aşa cum s-a arătat în paragraful anterior, imaginile satelitare pot constitui surse de<br />
informaţii obiective şi disponibile în timp util pentru determinarea parametrilor necesari<br />
supravegherii şi evaluării fenomenelor naturale şi a consecinţelor acestora.<br />
Bazată la început, în cea mai mare parte, pe folosirea datelor LANDSAT, activitatea<br />
de supraveghere a inundaţiilor a căpătat un interes deosebit odată cu posibilitatea utilizării<br />
combinate a datelor de teledetecţie din domeniul optic cu cele din domeniul microundelor<br />
(radar). Dacă utilizarea imaginilor (date multi-temporale şi multi-spectrale) pentru<br />
identificarea şi delimitarea ariilor inundate este una din activităţile comune ale folosirii<br />
tehnologiei spaţiale pentru managementul inundaţiilor, informaţia provenită din imagini poate<br />
fi de asemenea folositoare în fazele premergătoare inundaţiilor şi de post-criză, pentru<br />
evaluarea pagubelor şi reducerea efectelor.<br />
Progresul făcut în domeniul prelucrării şi analizei datelor de imagine, dar şi creşterea<br />
şi diversificarea numărului de senzori reprezintă argumente viabile în favoarea utilizării<br />
datelor de teledetecţie pentru gestiunea inundaţiilor.<br />
132
Chiar dacă senzorii satelitari nu pot măsura direct parametrii hidrologici, datele de<br />
teledetecţie pot furniza informaţii şi parametri care să contribuie la identificarea şi<br />
cartografierea riscului hidrologic la nivelul bazinelor hidrografice. Dintre numeroasele<br />
informaţii ce derivă din analizele de imagini satelitare de medie şi înaltă rezoluţie spaţială (ex.<br />
datele SPOT, LANDSAT, NOAA) se pot determina o serie de parametri referitori la:<br />
– caracteristicile morfometrice ale bazinelor, inclusiv obţinerea Modelului Digital<br />
Altimetric al Terenului (MDAT);<br />
– caracteristicile biofizice şi antropice: acoperirea/utilizarea terenului din informaţia<br />
radiometrică conţinută în datele satelitare.<br />
Produsele derivate din prelucrarea imaginilor satelitare permit:<br />
– extrapolarea spaţio-temporală a anumitor informaţii hidrologice la nivelul unui bazin<br />
hidrografic;<br />
– obţinerea de informaţii hidrologice utile (determinarea zonelor inundate, zone<br />
potenţial a fi inundate o dată cu evoluţia în continuare a fenomenelor hidrometeorologice,<br />
hărţi de risc) prin interpretarea şi corelarea caracteristicilor imaginilor satelitare cu<br />
informaţiile hidrologice obţinute la staţiile hidrometrice şi a altor date spaţiale geo-referenţiate<br />
într-un mediu SIG.<br />
Utilizarea informaţiilor rezultate din prelucrarea imaginilor satelitare este utilă atât în<br />
fazele premergătoare inundaţiilor, cât şi pentru perioadele de viituri. În acest sens este<br />
necesară achiziţia sau recepţionarea datelor imagine, prelucrarea şi analiza acestora prin<br />
procedee specifice şi interpretarea produselor obţinute, prin corelarea cu informaţiile măsurate<br />
pe teren pentru convertirea lor în informaţii cu caracter hidrologic.<br />
Deosebit de importantă în managementul crizelor provocate de inundaţii este<br />
menţinerea relaţiei cu International Charter Space and Major Disasters –<br />
http://www.disasterscharter.org<br />
În iulie 1999, agenţia spaţială europeană (ESA) şi cea franceză (CNES) au iniţiat Carta<br />
Internaţională “Space and Major Disasters”. În 2000 la această convenţie s-a alăturat şi<br />
agenţia spaţială canadiană (CSA). Ulterior s-au alăturat National Oceanic and Atmospheric<br />
Administration (NOAA), Indian Space Research Organization (ISRO), Argentine Space<br />
Agency (CONAE), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) şi United States Geological<br />
Survey (USGS).<br />
Scopul acestei convenţii este de a furniza date satelitare pentru zonele afectate de<br />
dezastre naturale unor utilizatori autorizaţi, desemnaţi de către fiecare ţară în parte (figura 5).<br />
Fig. 5 – Schema de organizare şi acţiune a Charter-ului Internaţional „Spaţiu şi Dezastre Majore”<br />
133
Inundaţiile din 2005<br />
În iulie 2005 Charterul Internaţional pentru Spaţiu şi Dezastre Majore a fost activat la<br />
cererea autorităţilor din România, în urma inundaţiilor masive care au avut loc în această<br />
perioadă.<br />
Agenţia Spaţială Română – ROSA, cu sprijinul Agenţiei Spaţiale Europene şi Biroul<br />
Naţiunilor Unite pentru Afaceri Spaţiale a coordonat activitatea de programare a sateliţilor<br />
pentru a înregistra imagini din zonele afectate de inundaţii din România.<br />
În urma acestui proces au fost obţinute imagini înregistrate de sateliţii optici SPOT-2 şi<br />
SPOT-5 (Franţa) şi RADARSAT (Canada). Administraţia Naţională de Meteorologie şi<br />
Hidrologie a accesat o serie de imagini de la satelitul METEOSAT (Europa) şi imagini<br />
multispectrale Modis la o rezoluţie de 250 m.<br />
CNES, în colaborare cu Agenţia Spaţială Română şi câteva laboratoare din Franţa, au<br />
fost responsabile pentru managementul activităţilor de prelucrare a acestor date în urma<br />
cărora au fost elaborate 28 de hărţi de risc şi patru simulări 3D.<br />
ROSA a furnizat partenerilor date auxiliare necesare prelucrării imaginilor şi realizării hărţilor<br />
de risc, modelul digital altimetric şi date despre acoperirea şi utilizarea terenului.<br />
Produsele satelitare astfel realizate (figura 6) au fost trimise spre utilizare autorităţilor române<br />
şi au fost publicate pe pagina de web a ROSA, http://www.rosa.ro.<br />
Fig. 6 – Hartă de criză a zonelor inundate pe râul Siret<br />
(http://web.rosa.ro/Inundatii_Moldova_2005/inundatii2005.htm)<br />
134
Inundaţiile din 2006<br />
Inundaţiile din aprilie 2006 au afectat 172 hectare, în special în zonele: Bistreţ, Rast,<br />
Călăraşi, Hârşova, Brăila (figura 7).<br />
Fig. 7 – Regiunile din Sud-Estul României afectate de inundaţii în 2006<br />
Comisia Europeană pentru Protecţie Civilă şi cea pentru Mediu au activat pe 19 aprilie<br />
Charterul Internaţional pentru Spaţiu şi Dezastre Majore, cu scopul de a ajuta autorităţile române.<br />
Centrul pentru Situaţii de Criză al Agenţiei Spaţiale Germane – ZKI şi ROSA, cu<br />
ajutorul CRUTA şi laboratorului de GIS şi Teledetecţie al ANM, au coordonat procesarea<br />
datelor şi informaţiilor derivate din imagini satelitare. Toate aceste activităţi au fost<br />
coordonate de ROSA şi au avut loc în România.<br />
Charter-ul a sprijinit întregul proces de achiziţie a peste 30 de imagini satelitare din<br />
zonele afectate, imaginile provenind de la SPOT, Radarsat, IRS, ERS şi DMC. Astfel au fost<br />
create peste 50 de hărţi (figura 8) şi simulări video ale ariilor afectate de inundaţii. Toate<br />
aceste produse au fost trimise la autorităţile din România (pe hârtie) şi au fost publicate pe<br />
pagina web a ROSA.<br />
Fig. 8 – Hartă de criză evidenţiind inundaţiile din Sudul oraşului Călăraşi<br />
135
Inundaţiile din 2008<br />
La sfârşitul lunii iulie 2008, din cauza ploilor, inundaţii însemnate au afectat multe<br />
zone populate din România şi Ucraina. Zonele afectate din România au fost situate în<br />
Maramureş şi Moldova, de-a lungul râurilor Suceava, Prut şi Siret (figura 9). Mai precis,<br />
5.859 de case şi mai mult de 21.000 de oameni au fost afectaţi de inundaţii. 1.545 de case au<br />
fost luate în calcul pentru a fi reconstruite.<br />
Aceste regiuni afectate de inundaţii au inclus elemente de infrastructură importante,<br />
cum ar fi: primării, sedii ale poliţiei, străzi, baraje şi facilităţi ale protecţiei civile. Charterul a<br />
fost activat pe 28 iulie, de către Agenţia Spaţială Română, la cererea Inspectoratului General<br />
pentru Situaţii de Urgenţă (<strong>IGSU</strong>).<br />
Fig. 9 – Zonele (cu galben) afectate de inundaţii în iulie 2008<br />
Pe baza informaţiilor privind zonele afectate furnizate de către <strong>IGSU</strong> şi Centrul<br />
Operaţional pentru Situaţii de Urgenţă din Ministerul Mediului şi Dezvoltării Durabile,<br />
dar şi pe informaţiile culese din media românească, achiziţia datelor a fost programată în<br />
timp şi, în aproximativ 2 zile Charterul a pus la dispoziţia utilizatorilor români imagini de<br />
la sateliţii SPOT, RADARSAT, ENVISAT, DMC, ALOS şi LANDSAT. De asemenea,<br />
acest lucru a fost sprijinit de partenerii ROSA din Germania, Infoterra şi Agenţia Spaţială<br />
Germană (DLR), care au trimis date din zonele afectate de inundaţii de la satelitul radar<br />
TerraSAR-X.<br />
Într-o strânsă cooperare, SERTIT (Franţa), ROSA, Administraţia Naţională de<br />
Meteorologie şi CRUTA au prelucrat datele satelitare şi au produs informaţii utile redate<br />
sub forma unor hărţi de criză (figura 10). Aceste hărţi au fost publicate pe site-urile<br />
ROSA, SERTIT şi Charter, astfel încât autorităţile publice să le poată accesa şi folosi cu<br />
uşurinţă.<br />
136
Fig. 10 – Hartă de criză evidenţiind inundaţiile pe cursul râului Prut<br />
Agenţia Spaţială Română împreună cu parteneri, institute şi colective de cercetare din<br />
Administraţia Naţională de Meteorologie, Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a<br />
Apelor, Centrul Român pentru Utilizarea Teledetecţiei în Agricultură şi Universitatea<br />
Politehnică Bucureşti, derulează o serie de proiecte care pot contribui semnificativ la<br />
îmbunătăţirea managementului situaţiilor de urgenţă folosind date satelitare. SIGUR –<br />
Serviciu bazat pe Informaţii Satelitare pentru Gestionarea Situaţiilor de Urgenţă este un<br />
proiect în care se urmăreşte realizarea unui prototip de serviciu la nivel naţional, capabil să<br />
ofere produse provenite în principal din prelucrarea imaginilor satelitare, utile pentru<br />
managementul situaţiilor de urgenţă.<br />
Serviciul va livra utilizatorilor produse cu informaţie de bază (hărţi cu<br />
acoperirea/utilizarea terenului, infrastructura, unităţi administrative) dar şi produse utilizabile<br />
în caz de urgenţă (hărţi cu delimitarea zonelor afectate, evoluţia lor spaţială şi temporală<br />
precum şi cuantificarea informaţiei privind pagubele).<br />
Utilizarea serviciului SIGUR în cadrul celulelor de criză va creşte eficienţa<br />
intervenţiilor, va asigura o mai bună cunoaştere a dimensiunilor şi amplitudinii fenomenului<br />
în cauză, contribuind în final la reducerea pierderilor umane şi materiale.<br />
4. Contribuţia informaţiei satelitare la prevenirea şi managementul<br />
situaţiilor de urgenţă în Europa<br />
În ultima decadă comunitatea ştiinţifică şi tehnologică din domeniul Observării<br />
Pământului folosind sisteme spaţiale a dezvoltat o serie de iniţiative: International Charter<br />
Space and Major Disaster, Global Monitoring for Environment and Security – GMES, Group<br />
on Earth Observation – GEO, Sistemul Sistemelor Globale de Observare a Pământului –<br />
GEOSS, grupul de lucru din cadrul iniţiativei ONU pentru crearea unui sistem de gestionare a<br />
situaţiilor de urgenţă folosind informaţii satelitare – SPIDER etc. Aceste iniţiative au ca scop<br />
reducerea pagubelor materiale şi salvarea vieţilor omeneşti prin eficientizarea gestionării<br />
137
situaţiilor de criză datorate fenomenelor naturale (inundaţii, secete, incendii de pădure,<br />
doborâturi de vânt şi rupturi de zăpadă în păduri, alunecări de teren, eroziuni costiere etc). În<br />
prezent sunt disponibile sute de produse derivate din date satelitare, dintre care multe se<br />
adresează utilizatorilor din domeniul gestionării situaţiilor de criză. Multe din aceste produse,<br />
în special cele la scări medii şi mari, nu sunt însă deloc utilizate, sau sunt folosite ocazional de<br />
potenţialii beneficiari, din cauza insuficientei diseminări, a dificultăţilor de interpretare şi mai<br />
ales din lipsa validărilor în activitatea operaţională.<br />
GMES este un program european care vizează capacitatea europeană de observare a<br />
Pământului, prin implementarea componentei spaţiale ca urmare a acţiunilor Comisiei<br />
Europene de a identifica şi dezvolta servicii, bazându-se pe date in-situ şi date de teledetecţie<br />
(imagini satelitare).<br />
Grupul de Implementare a Serviciului European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă<br />
este compus din reprezentanţii serviciilor de protecţie civilă şi ai serviciilor Comisiei<br />
Europene (Mediu, Ajutor Umanitar şi Relaţii Externe).<br />
Conform termenilor de referinţă, principalele rezultate stabilite de Grupul de<br />
Implementare sunt:<br />
‣ Funcţiile Serviciului European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă, şi în special<br />
componentele funcţionale cerute pentru a procesa datele şi de a furniza informaţia<br />
ceruta în caz de urgenţă;<br />
‣ Alte surse de date pentru Serviciul European pentru Răspuns în Situaţii de<br />
Urgenţă, incluzând date in-situ, dar şi date relaţionate, cu referire la surse de<br />
informaţii şi date meteorologice, hidrologice şi seismice;<br />
‣ Integrarea Serviciul European pentru Răspuns în Situaţii de Urgenţă în procesele<br />
operaţionale ale utilizatorilor, incluzând comunicarea, navigarea şi integrarea de<br />
date în special în sprijinul acţiunilor serviciilor de protecţie civilă.<br />
Necesitatea activităţilor de management în situaţii de criză<br />
Plecând de la tsunami din Asia, planul de acţiune al Uniunii Europene şi rezoluţia<br />
Parlamentului European, discuţiile au evidenţiat tot mai mult necesitatea de a reface<br />
capacitatea de răspuns în cazul situaţiilor de urgenţă în Uniunea Europeana.<br />
Situaţiile de criză sunt clasificate în trei categorii, care corespund nivelelor de<br />
intervenţie locale, regionale şi naţionale.<br />
Luând în calcul principiile proporţionalităţii şi ale subsidiarităţii, răspunsul în situaţii<br />
de urgenţă este proporţional cu nivelul dezastrului, indiferent de nivelul la care acesta are loc.<br />
Scopul iniţial al Serviciului pentru răspuns în situaţii de urgenţă este de a furniza servicii de<br />
cartografiere rapidă a fenomenelor şi dezastrelor înregistrate. Cartografierea rapidă trebuie să<br />
vizeze:<br />
• apariţia unor evenimente anormale/neregulate, şi efectele critice care urmează,<br />
precum şi timpul şi locul desfăşurării;<br />
• distribuţia în spaţiu şi timp a resurselor disponibile (echipe de salvare, forţe care<br />
ajută la restabilirea condiţiilor de bază în vederea menţinerii stării de pace) care vor fi folosite<br />
pentru a contrasta asemenea efecte, pentru a proteja vieţile oamenilor şi oferă sprijin, fără<br />
riscuri.<br />
Făcând referire la conţinut, hărţile astfel realizate trebuie să permită: evaluări generale,<br />
identificări de reţele şi infrastructuri de bază, populaţie, etnie, mişcările şi distribuţia religiilor,<br />
având în vedere că cerinţele pentru conţinuturi informative specifice pentru situaţii şi evaluări<br />
în caz de pagubă depinzând de conjunctura geografic (în cadrul sau în afara Uniunii<br />
Europene) şi pe tipul, scara şi intensitatea critică a situaţiilor de urgenţă.<br />
Serviciul GMES pentru răspuns în situaţii de urgenţă se va baza pe informaţia<br />
furnizată pe baza capacităţilor tehnice şi operaţionale de observare a Pământului din spaţiu şi<br />
susţinând integrarea lor cu alte surse de date şi informaţii. Datele şi informaţiile generate pe<br />
138
aza unor astfel de servicii pot fi folosite pentru a îmbunătăţi pregătirea pentru situaţii de<br />
urgenţă, reacţia neîntârziată în prevenirea dezastrele (figura 11).<br />
Fig. 11 – Structura managementului pentru situaţii de urgenţă (Sursa: GMES Fast Track Emergency<br />
Response Core Service Strategic Implementation Plan Final Version, 24/04/2007)<br />
În cadrul programului GMES (Monitorizarea Globală a Mediului şi Securităţii)<br />
proiectul SAFER (Servicii şi Aplicaţii pentru Situaţii de Urgenţă) are ca scop implementarea<br />
versiunilor preoperaţionale ale Serviciului Nucleu pentru Răspuns de Urgenţă.<br />
Proiectul SAFER este dezvoltat în cadrul programului cadru 7 de cercetare al Uniunii<br />
Europene (FP7) de către un grup format din 54 de organizaţii, pe o perioadă de 3 ani.<br />
SAFER va întări capacitatea europeană de a răspunde în situaţii de urgenţă: incendii,<br />
inundaţii, cutremure, erupţii vulcanice, alunecări de teren, crize umanitare.<br />
Principalul scop este de a dezvolta şi valida serviciul european pentru răspuns în<br />
situaţii de urgenţă, având în vedere două priorităţi:<br />
‣ reducerea timpului de răspuns, atunci când situaţiile de urgenţă au loc prin<br />
implementarea unor proceduri eficiente de cartografiere rapidă, bazate pe date de referinţă de<br />
calitate superioară;<br />
‣ extinderea serviciului prin considerarea situaţiilor de dinainte, în timpul şi după<br />
producerea dezastrului şi furnizarea unor produse informaţionale cu valoare adăugată, bazate<br />
pe date satelitare, pentru toate aceste faze de management al dezastrelor.<br />
Agenţia Spaţială Română şi Administraţia Naţională de Meteorologie participă în<br />
acest proiect la activităţile de realizare a materialelor cartografice de bază şi la realizarea<br />
produselor informaţionale în sprijinul evaluării riscului la inundaţii pentru două zone de test<br />
din România, bazinul Timiş (judeţul Timiş) şi bazinul Siret (judeţul Bacău).<br />
Principalele activităţi şi produse ce vor fi realizate în cadrul proiectului de către<br />
participanţii români sunt:<br />
– cartografierea inundaţiilor care au avut loc până în prezent (în cazul în care datele<br />
sunt disponibile);<br />
– realizarea hărţilor de hazard pentru zonele de test;<br />
– realizarea hărţilor pentru evidenţierea inundaţiilor şi evaluarea pagubelor;<br />
– realizarea un sistem informaţional al inundaţiilor care să permită accesul la toate<br />
aceste date.<br />
În realizarea materialelor cartografice de bază se vor urmări următoarele obiective:<br />
– cartografierea acoperirii şi utilizării terenului şi identificarea tipurilor de zone<br />
vulnerabile la inundaţii;<br />
139
– cartografierea zonelor urbane şi a distribuţiei populaţiei;<br />
– evaluarea pagubelor şi exprimarea lor în unităţi economice (euro/kmp), pe baza<br />
materialelor menţionate mai sus şi a datelor statistice oficiale.<br />
Câteva din aceste produse sunt prezentate în figura 12.<br />
Fig. 12 – Produse informaţionale în sprijinul evaluării riscului şi a pagubelor produse la inundaţii<br />
5. Concluzii<br />
Datorită caracteristicilor lor de rezoluţie spaţială, spectrală şi temporală, datele<br />
înregistrate cu ajutorul sateliţilor pot avea un aport semnificativ în ridicarea calităţii<br />
procesului de management al situaţiilor de urgenţă provocate de dezastre naturale, în toate<br />
fazele acestora, de la prevenire până la monitorizare şi evaluarea pagubelor şi înlăturarea<br />
efectelor.<br />
Uniunea Europeană a iniţiat prin intermediul programului GMES crearea şi<br />
dezvoltarea unui Serviciu de bază pentru răspuns în situaţii de urgenţă. Începând cu ianuarie<br />
2009, realizarea acestui serviciu până în stadiu pre-operaţional este abordată în cadrul<br />
proiectului SAFER (Services and Applications for Emergency Response). România participă<br />
la acest proiect prin Agenţia Spaţială Română şi Administraţia Naţională de Meteorologie şi<br />
întreţine un contact permanent cu organizaţiile abilitate în domeniul managementului<br />
situaţiilor de urgenţă, Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă fiind un utilizator direct<br />
al rezultatelor acestui proiect.<br />
Specificaţiile pentru acest serviciu au fost incluse într-un document intitulat “GMES<br />
Fast Track Emergency Response Core Service – Stategic Implementation Plan” elaborat de<br />
către un grup de experţi selectaţi de către Comisia Europeană.<br />
România, ca stat membru UE trebuie să asigure condiţiile necesare implementării<br />
componentelor acestui serviciu la nivel naţional. În acest scop, Agenţia Spaţială Română,<br />
împreună cu parteneri, institute şi colective de cercetare din Administraţia Naţională de<br />
Meteorologie, Institutul Naţional de Hidrologie şi Gospodărire a Apelor, Centrul Român<br />
140
pentru Utilizarea Teledetecţiei în Agricultură şi Universitatea Politehnică Bucureşti, derulează<br />
o serie de proiecte care pot contribui semnificativ la îmbunătăţirea managementului situaţiilor<br />
de urgenţă folosind date satelitare.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Bernardo De Bernardinis et. al. 2007. GMES Fast Track Emergency Response Core Service –<br />
Stategic Implementation Plan, Final Version, 24/04/2007.<br />
[2.] European Commission, Directorate General External Relations, Directorate General for<br />
Humanitarian Aid – Echo. Preliminary User Requirements for GMES – like services.<br />
[3.] Mueller, Marc. Jaskolla, Franz. 2008. Infoterra’s Risk and Emergency Projects within GMES.<br />
Prezentare. Eurisy Workshop on Risk Management, Sinaia, România.<br />
[4.] *** 2008. SAFER – Implementation of the Emergency Response Core Service –, Summary<br />
description of products and services. http://www.emergencyresponse.eu<br />
[5.] *** 2008. SIGUR – Serviciu bazat pe informaţii satelitare pentru gestionarea situaţiilor de urgenta.<br />
Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română.<br />
[6.] *** 2007. SPIM – Sistem pilot integrat de monitorizare şi determinare a efectelor inundaţiilor în<br />
bazinul Siretului Inferior. Raport de cercetare. Agenţia Spaţială Română.<br />
[7.] *** 2007. LUCIUS – Construirea unei reţele naţionale pentru aplicaţii suport GMES definind un<br />
sistem unificat de informaţii privind acoperirea/utilizarea terenurilor. Raport de cercetare. Agenţia<br />
Spaţială Română.<br />
[8.] *** 2008. CGINT – Tipuri şi structuri de date spaţiale digitate. Concepte şi principii de prelucrare.<br />
Tehnici şi algoritmi de prelucrare a semnalelor utilizate în prelucrarea imaginilor digitale. Raport<br />
de cercetare. Agenţia Spaţială Română.<br />
[9.] Canada Centre for Remote Sensing – Fundamentals of Remote Sensing - Remote Sensing Tutorial<br />
141
FENOMENUL DE PRĂBUŞIRE DE LA OCNELE MARI.<br />
UN PERICOL DEPĂŞIT<br />
Colonel drd. Adrian Andrei Mesescu,<br />
Colonel Virgil Popa<br />
Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă<br />
„General Magheru” al Judeţului Vâlcea<br />
În Câmpul I s-a exploatat sare pentru prima dată, între anii 1960–1972. Din 1972,<br />
exploatarea în Câmpul I a încetat, dar în mod indirect s-a exploatat sare prin procesul de dizolvare.<br />
Câmpul I are 10 sonde, din care 6 sunt unite între ele şi formează un gol comun aflat<br />
în legătură hidraulică cu 3 sonde din Câmpul II.<br />
Volumul total de saramură existent în golurile de dizolvare interconectate hidraulic ale<br />
celor 10 sonde ale Câmpului I şi a celor 3 sonde din Câmpul II este de circa 2.400.000 mc (în<br />
Câmpul I cca 1 milion mc).<br />
Ca urmare a exploatării din ultimii 50 ani, metoda folosită fiind cea de exploatare prin<br />
dizolvare cinetică cu ajutorul sondelor săpate de la suprafaţa solului, în Câmpul I de Sonde, la<br />
o adâncime de peste 110 metri, s-a creat o cavernă comună cu un volum de aproximativ 1<br />
milion mc saramură cu presiune la tavan de aproximativ 8 bari, situaţie care a impus riscul<br />
prăbuşirii accidentale şi posibila inundare a zonei aflate la baza versantului Urzicaru,<br />
corespunzătoare nivelului de retenţie a saramurii şi a proceselor petroliere.<br />
În aceste condiţii, pentru limitarea efectelor prăbuşirii, precum şi pentru protejarea<br />
vieţilor şi a proprietăţilor, s-au stabilit soluţii tehnice care să permită o prăbuşire controlată<br />
într-un orizont de timp determinat.<br />
În 2002 a luat fiinţă Societatea Comercială de Conservare şi Închidere a Minelor –<br />
Conversmin S.A. care are ca obiect principal de activitate închiderea şi ecologizarea minelor,<br />
precum şi conservarea lor din momentul sistării activităţii acestora până la contractarea<br />
lucrărilor de închidere.<br />
Pentru evitarea declanşării unor fenomene similare celor petrecute în Câmpul II, cu<br />
efecte dezastruoase asupra populaţiei şi mediului, s-a întocmit un program de măsuri care să<br />
fie aplicat în regim de urgenţă, cu implicarea tuturor factorilor responsabili, iar pentru a<br />
tempera fenomenele declanşate, se are în vedere pregătirea unei eventuale strămutări a<br />
populaţiei care poate fi afectate, precum şi măsuri de limitare a efectelor.<br />
În acest sens, s-a executat o serie de acţiuni:<br />
‣ Monitorizarea permanentă prin măsurători cavernometrice, topometrice şi de<br />
nivelment, care s-a concretizat prin rapoarte realizate prin interpretarea şi corelarea datelor. În<br />
funcţie de concluziile acestor rapoarte şi de observaţiile zilnice s-a stabilit CODUL<br />
CONVENŢIONAL DE EVOLUŢIE, pe culori, care s-a comunicat tuturor autorităţilor<br />
implicate în această acţiune.<br />
Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al judeţului Vâlcea, în<br />
funcţie de amplitudinea evenimentelor, a acţionat conform planului de măsuri elaborat pentru<br />
fiecare cod în parte.<br />
‣ Activităţi pentru încetinirea fenomenelor în curs de desfăşurare, respectiv realizarea<br />
unui sistem de pompare, pentru creşterea presiunii hidrostatice cu 2–3 bari la nivelul tavanului<br />
cavernei din Câmpul I;<br />
‣ Realizarea unor lucrări necesare minimizării impactului scurgerilor de saramură<br />
asupra gospodăriilor, asupra drumului judeţean şi asupra conductelor (apeduct şi saleduct);<br />
142
‣ Realizarea sistemului de protecţie a zonei de influenţă a Câmpului I prin colectarea,<br />
direcţionarea, retenţia şi, ulterior, transferul scurgerilor de saramură debuşată în timpul<br />
lucrărilor de detensionare, alcătuit din: barajul de retenţie de pe Pârâul Sărat cu o capacitate<br />
de 500.000 mc; amenajarea căilor preferenţiale, existente, de curgere a saramurii debuşate pe<br />
versantul dintre Câmpul I şi Câmpul II şi în continuare până în albia Pârâului Sărat;<br />
regularizarea pârâului Sărat pe porţiunile de legătură între componentele sistemului de<br />
protecţie şi decantor;<br />
‣ Dialog cu comunitatea în vederea strămutării sau despăgubirii cetăţenilor afectaţi<br />
de lucrările de detensionare a Câmpului I de Sonde, scopul acestei acţiuni fiind de a strămuta<br />
numai proprietarii afectaţi direct, dar şi de a nu păstra în zonă proprietari stresaţi de pericolul<br />
probabil al viiturilor de saramură;<br />
‣ Proiectarea şi construcţia locuinţelor pentru strămutarea gospodăriilor afectate de<br />
lucrările de lichidare a riscului în Câmpul I, în locuinţe pe loturi la Căzăneşti;<br />
‣ Lucrări pentru înlăturarea efectelor produse de închiderea Câmpurilor de sonde;<br />
‣ Lucrări de lichidare a sondelor cu risc de prăbuşire din Câmpul I.<br />
La 15 iulie 2009 a început acţiunea propriu-zisă de detensionare a situaţiei existente în<br />
Câmpul I de Sonde de la Ocnele Mari, prin oprirea pompării saramurii concentrate în caverna<br />
din Câmpul I. Această fază a durat 10 zile şi a condus la reducerea sarcinii piezometrice cu 6–<br />
8 metri, cu o rată de maxim 1m/zi.<br />
Începând cu 04.08.2009 a fost modificat codul de evoluţie a fenomenelor din Câmpul I<br />
de Sonde de la Ocnele Mari, de la VERDE la GALBEN, întrucât în data de 03.08.2009, ora<br />
13:00 a fost observată prima fisură la suprafaţa solului, care indica o viitoare scufundare a<br />
terenului.<br />
Codul GALBEN, conform specialiştilor din cadrul Asistenţei Tehnice Ocnele Mari,<br />
presupunea apariţia unor procese anormale care însă nu indica intrarea în faza de colaps a<br />
cavernei.<br />
În acest sens, s-a acţionat în vederea punerii în aplicare a „Planului de măsuri ce revin<br />
instituţiilor publice, autorităţilor locale şi agenţilor economici în gestionarea stărilor potenţial<br />
generatoare de situaţii de urgenţă în localitatea Ocnele Mari – Câmpul I de Sonde”, aprobat<br />
prin Hotărârea nr. 16 din 24.09.2007 a C.J.S.U.<br />
În data de 8 august, ora 06:50 a fost modificat codul de evoluţie, de la GALBEN la<br />
ROŞU, ca urmare a intrării într-o fază periculoasă a proceselor de prăbuşire din Câmpul I de<br />
Sonde. Tavanul cavernei a început să se scufunde pe o suprafaţă de aproximativ 800 mp.<br />
Ca urmare, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „General Magheru” al<br />
judeţului Vâlcea a întreprins următoarele măsuri:<br />
‣ punerea în aplicare a „Planului Operativ de intervenţie pentru evacuarea<br />
populaţiei, bunurilor materiale si animalelor in cazul prăbuşirii tavanului<br />
cavernei Câmpului I de Sonde din oraşul Ocnele Mari” şi a „Planului de<br />
143
evacuare a populaţiei, bunurilor materiale şi animalelor în cazul prăbuşirii<br />
tavanului cavernei Câmpului I de Sonde Ocnele Mari”;<br />
‣ instituirea punctului de comandă mobil la faţa locului;<br />
‣ pentru monitorizarea în permanenţă a procesului de prăbuşire controlată din<br />
Câmpul I, s-au constituit echipaje formate din ofiţeri şi subofiţeri pentru<br />
evacuare/intervenţie, cu prezenţă 24 ore la faţa locului;<br />
‣ menţinerea forţelor şi mijloacelor proprii şi cu care se cooperează în dispozitiv<br />
– permanent la locul evenimentului;<br />
‣ efectuarea periodică (din 3 în 3 ore) de recunoaşteri în teren, cu privire la<br />
evoluţia fenomenului şi posibilităţile de acţiune;<br />
‣ identificarea, întocmirea unei situaţii cu persoanele suferind de boli cronice,<br />
din familiile posibil a fi afectate şi înaintarea acesteia echipajului SMURD,<br />
pentru intervenţie optimă în caz de urgenţă;<br />
‣ asigurarea asistenţei medicale de urgenţă cu un echipaj SMURD;<br />
‣ deoarece drumul care face legătura între satul Cosota şi restul localităţii a fost<br />
inundat, s-a impus dislocarea unei bărci pneumatice pentru facilitarea<br />
tranzitului cetăţenilor din cătunul Cosota (la solicitare) până la construirea<br />
punţii pietonale şi pentru prelevarea de probe de saramură din bazinul de<br />
retenţie;<br />
144
‣ asigurarea permanentă a fluxului informaţional cu toate componentele<br />
implicate în gestionarea situaţiei;<br />
‣ menţinerea pregătită a unei autospeciale de la Detaşamentul de Pompieri<br />
Râmnicu-Vâlcea pentru alimentarea cu apă potabilă sau de uz menajer, în<br />
măsură să acţioneze la solicitarea C.L.S.U. Ocnele Mari;<br />
‣ asigurarea consumului de apă potabilă permanent, prin efectuarea unor<br />
transporturi de apă pentru locuitorii din satele Cosota şi Coceneşti;<br />
‣ participarea reprezentanţilor Inspectoratului pentru Situaţii de Urgenţă la<br />
şedinţele de lucru cu membrii Grupului de Suport Tehnic, ai instituţiilor şi<br />
agenţilor economici implicaţi în gestionarea programului de detensionare şi<br />
prăbuşire controlată a cavernei din Câmpul I de sonde Ocnele Mari;<br />
‣ participarea la şedinţele Comitetului Judeţean pentru Situaţii de Urgenţă, în<br />
urma cărora au fost adoptate şase hotărâri, cu privire la: executarea în regim<br />
de urgenţă a unor lucrări tehnice impuse de evoluţia fenomenului, a unor<br />
lucrări de necesitate pentru populaţia din zona aflată sub incidenţa Câmpului I<br />
de Sonde, precum şi măsuri de atenţionare a populaţiei care ar putea fi afectată.<br />
Pericolul pentru locuitorii din zonă este acela ca saramura evacuată din subteran să se<br />
reverse în gospodăriile din apropierea salinei.<br />
Din cantitatea totală de saramură, o parte a fost deversată în craterul din Câmpul II, o<br />
altă parte în bazinul de retenţie construit pe Pârâul Sărat, iar cealaltă parte a fost preluată şi<br />
utilizată în fluxul tehnologic de către Uzinele Sodice Govora şi S.C. Oltchim S.A.<br />
În zona de risc locuiesc 19 familii care, în funcţie de evoluţia fenomenului, vor fi sau<br />
nu evacuate.<br />
Până în prezent au fost evacuate patru familii – trei în tabăra de la Ocniţa, iar cealaltă<br />
într-un apartament pus la dispoziţie de administraţia locală. De asemenea, la solicitare, au fost<br />
evacuate bunurile materiale a cinci familii.<br />
145
Deoarece drumul care face legătura între satul Cosota şi restul localităţii a fost inundat,<br />
s-a construit, în regim de urgenţă, un drum de acces provizoriu către gospodăriile din sat.<br />
Pentru asigurarea în permanenţă a apei potabile s-au efectuat lucrări la vechea fântână<br />
din zona Buridava, şi s-a realizat o rezervă de apă potabilă într-un rezervor de 1 mc, adusă cu<br />
o autospecială de către I.S.U. Vâlcea, pentru localnici şi pentru populaţia din alte sate.<br />
În conformitate cu Hotărârea C.J.S.U. nr. 20 din 17.09.2009, în contextul depăşirii<br />
pragului critic privind evoluţia fenomenului din Câmpul I, conform specialiştilor, începând cu<br />
data de 18.09.2009, Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă General Magheru al judeţului<br />
Vâlcea îşi retrage forţele şi mijloacele în unitate, urmând să efectueze zilnic monitorizarea<br />
zonei, prin deplasarea în teren a unei echipe formată dintr-un ofiţer şi doi subofiţeri pentru<br />
inspecţie vizuală, culegere de date, informaţii şi analiză.<br />
Datorită importanţei acestui fenomen, impactului economic şi social la Ocnele Mari au<br />
fost prezenţi: prim-ministrul Emil Boc, Mircea Geoană, ministrul-secretar de stat Mihai<br />
Viorel Fifor, directorul în cadrul Direcţiei Resurse Minerale Utile din Ministerul Economiei,<br />
Puiu Horea din partea Inspectoratului General pentru Situaţii de Urgenţă, inspectorul general<br />
gl. lt. Vladimir Secară, prim-adjunctul inspectorului general gl. mr. Viorel Liviu Nemeş, col.<br />
Constantin Ene şi col. Mateescu Dragoş.<br />
Pentru evaluarea pagubelor produse de evoluţia procesului de prăbuşire din Câmpul I<br />
de Sonde, la Ocnele Mari a fost prezent Corpul de control al primului-ministru. De asemenea,<br />
datorită nemulţumirilor exprimate de cetăţenii afectaţi direct, o comisie de la Agenţia<br />
Naţională a Evaluatorilor din România şi o comisie formată din reprezentanţi ai Instituţiei<br />
Prefectului Judeţului Vâlcea, Primăriei localităţii şi ai S.C. Conversmin S.A. au reevaluat<br />
terenurile şi gospodăriile aflate în cuveta barajului de pe Pârâul Sărat şi au renegociat cu<br />
aceştia.<br />
146
A fost solicitată suma de 12 milioane lei, din care 8 milioane pentru finalizarea celor<br />
20 de case de la Căzăneşti, iar restul de 4 milioane pentru despăgubirea terenurilor afectate şi<br />
ecologizarea zonei. În regim de urgenţă a fost alocată suma de 1,5 milioane de lei, iar după<br />
rectificarea bugetului de stat s-a alocat diferenţa.<br />
Procesul de prăbuşire controlată din Câmpul I de Sonde a evoluat şi evoluează în<br />
conformitate cu „Programul de operare privind detensionarea situaţiei existente în Câmpul I<br />
de Sonde de la Ocnele Mari”.<br />
Toate activităţile desfăşurate au vizat menţinerea nivelului saramurii în lacul de pe<br />
Pârâul Sărat la o cotă cât mai redusă, în vederea afectării unui număr cât mai mic de locuinţe.<br />
Fenomenele înregistrate la Ocnele Mari sunt unice în lume. Specialiştii susţin că este<br />
şi singurul caz în care sarea s-a exploatat în soluţie sub o zonă populată.<br />
147
DE LA HAZARDURI NATURALE<br />
LA DEZASTRE NATURALE<br />
Slt. Florinela Luca, Direcţia Protecţie Civilă,<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Abstract: The paper proposes various ways for classifying hazards, from various view<br />
points.<br />
On the other hand, it defines disasters and analyzes their causes and<br />
consequences, pointing out that prevention of disaster consequences is a global<br />
challenge requiring international cooperation in the field.<br />
Omul trăieşte permanent într-un mediu în care este expus unei mari diversităţi de<br />
situaţii mai mult sau mai puţin periculoase, generate de numeroşi factori.<br />
Manifestările extreme ale fenomenelor naturale – cum sunt cutremurele puternice,<br />
furtunile, inundaţiile, la care se adaugă accidentele tehnologice şi situaţiile conflictuale, pot să<br />
aibă influenţă directă asupra vieţii fiecărei persoane şi asupra societăţii în ansamblu. Numai<br />
cunoaşterea precisă a acestor fenomene, numite hazarduri, permite luarea celor mai adecvate<br />
măsuri atât pentru atenuarea efectelor, cât şi pentru reconstrucţia regiunilor afectate.<br />
În ultimele trei decenii, diferite calamităţi naturale au generat peste trei milioane de<br />
victime, au adus boli, sărăcie şi multe suferinţe pentru un miliard de oameni şi au produs<br />
pagube materiale de sute de miliarde de dolari. Având în vedere aceste aspecte, Organizaţia<br />
Naţiunilor Unite, prin Rezoluţia nr. 236 din 1989, a hotărât să organizeze un amplu program<br />
de cercetare intitulat Deceniul Internaţional pentru reducerea efectelor dezastrelor naturale –<br />
IDNDR. Acest program are ca scop o colaborare internaţională efectivă pentru reducerea<br />
pierderilor de vieţi omeneşti, a pierderilor de bunuri materiale şi a dereglărilor sociale şi<br />
economice cauzate de dezastrele naturale, în special în ţările în curs de dezvoltare.<br />
În cadrul IDNDR sunt abordate dezastrele naturale cum ar fi cutremurele, inundaţiile,<br />
alunecările, seceta, erupţiile vulcanice, ciclonii, tornadele etc.<br />
Societatea şi mediul sunt afectate şi de unele dezastre produse de om, ca de exemplu,<br />
accidentele tehnologice (explozii, emanaţii de gaze toxice, accidente legate de transporturi şi<br />
agricultură etc.), care necesită măsuri speciale de prevenire. Reducerea efectelor acestor<br />
dezastre implică studierea interdisciplinară a hazardurilor, a vulnerabilităţii, a riscului şi, în<br />
mod deosebit, informarea şi educarea populaţiei.<br />
Hazardurile naturale reprezintă o formă de interacţiune dintre om şi mediul<br />
înconjurător, în cadrul căreia sunt depăşite anumite praguri de adaptare a societăţii.<br />
Pornind de la noţiunea de hazard ca probabilitate de apariţie a unui fenomen, sunt<br />
necesare studii asupra valorilor extreme, în vederea calculării probabilităţii apariţiei acestora.<br />
În acest context, fenomenele extreme fac parte din procesul natural de evoluţie, semnificând<br />
trecerea peste anumite praguri sau intervale critice, în care are loc trecerea sistemului de la o<br />
stare la alta, respectiv de la starea de echilibru la cea de dezechilibru.<br />
Unii autori consideră hazardul ca fiind probabilitatea cu care orice fenomen poate<br />
produce diferite tipuri de pagube (materiale sau umane) într-un spaţiu bine definit, într-o<br />
perioadă de timp, ambele considerate ca fiind reprezentative.<br />
Clasificarea hazardurilor se poate face după mai multe criterii; cu cât sunt luate în<br />
considerare mai multe criterii, cu atât este mai dificil de făcut o clasificare; cele mai utilizate<br />
criterii sunt:<br />
– după caracteristici şi impact (Frampton şi colab., 1996); caracteristicile şi impactul<br />
unor fenomene considerate hazardurilor naturale sunt notate gradat (după autorii citaţi,<br />
148
indicele 1 reprezintă valoarea maximă, iar 5, valoarea minimă; după alţi autori, valorile sunt<br />
inversate). Rangul fiecărui hazard rezultă din media tuturor variabilelor luate în calcul, şi<br />
anume: intensitate, durată, extinderea arealului, pierderi de vieţi omeneşti, efecte sociale,<br />
impact pe termen lung, viteza de declanşare, manifestarea de hazarduri asociate;<br />
– după originea hazardului: această clasificare ţine cont de evenimentul natural care<br />
stă la baza hazardului şi care este în esenţă relativ similară cu clasificarea de mai sus. Astfel,<br />
se deosebesc: hazarduri naturale determinate de fenomene naturale extreme împărţite la<br />
rândul lor în mai multe categorii (meteorologice, hidrologice, geofizice, geomorfologice);<br />
hazarduri naturale determinate de fenomene naturale obişnuite (meteorologice, geofizice, alte<br />
tipuri); hazarduri naturale determinate de agenţi biologici (epidemii, invazii de dăunători etc.);<br />
– hazardurile naturale pot fi clasificate după fenomenul natural caracterizat drept<br />
fenomen extrem: hazarduri geofizice (meteorologice, climatice, geomorfologice, geologice,<br />
hidrologice, complexe); hazarduri biologice (florale, faunistice). După mediul în care se<br />
produc, se deosebesc: marine, costiere şi insulare, continentale, complexe (care se desfăşoară<br />
în cel puţin două medii). (Burton, Kates şi White, 1978);<br />
– după mărimea suprafeţei afectate se deosebesc: hazarduri naturale globale,<br />
hazarduri naturale regionale şi hazarduri naturale locale;<br />
– după posibilitatea, viteza, precizia prognozei în timp util se pot deosebi: hazarduri<br />
naturale care pot fi prognozate (cu precizie mare, cu precizie medie, cu precizie mică) şi<br />
hazarduri naturale care nu pot fi prognozate sau sunt prognozate cu puţin timp înainte de<br />
declanşare;<br />
– după frecvenţa într-un areal dat se deosebesc următoarele categorii: foarte<br />
frecvente, frecvente, relativ frecvente, frecvenţă medie, rare şi foarte rare.<br />
Dezastrul (din engleză) natural, sinonim cu catastrofă (lb. franceză) este definit în<br />
dicţionarul IDNDR (1992) ca o gravă întrerupere a funcţionării unei societăţi, care cauzează<br />
pierderi umane, materiale şi de mediu, pe care societatea afectată nu le poate depăşi cu<br />
resursele proprii. Dezastrele sunt adesea clasificate în funcţie de modul de apariţie (brusc sau<br />
progresiv) sau de origine (naturală sau antropică).<br />
Cele două definiţii sunt în esenţă sinonime, atât catastrofa, cât şi dezastrul fiind<br />
clasificate după pierderile umane, materiale şi de mediu pe care le produc, într-o anumită arie.<br />
Una dintre problemele care stau în atenţia specialiştilor este stabilirea limitelor de la<br />
care un hazard devine un dezastru. Criteriile sunt în funcţie de scara la care se analizează<br />
fenomenele. De exemplu, un fenomen extrem este un dezastru pentru un anumit grup de<br />
indivizi, în timp ce pentru alţii el este înregistrat ca un fenomen ce poate fi depăşit prin<br />
resurse proprii. Situaţia este similară la nivelul statelor. Posibilitatea de a diminua efectele<br />
negative ale fenomenelor extreme face ca dezastrul să aibă valori mai reduse în statele<br />
puternic dezvoltate, decât în statele slab dezvoltate.<br />
Diminuarea efectelor hazardurilor naturale ţine de capacitatea economică a societăţii,<br />
dar şi de gradul de educare şi instruire în această direcţie. Cercetarea globală a riscului este<br />
orientată spre sistematizarea şi tipizarea fenomenelor de risc; cunoaşterea factorilor de risc;<br />
găsirea unui sistem unic al măsurării; stabilirea unor criterii şi parametri de apreciere; alegerea<br />
nivelului admisibil al riscului; elaborarea hărţii riscului (metode şi mijloace de cartografiere),<br />
înglobarea şi studierea hazardurilor naturale în planningul teritorial etc.<br />
Hazardurile naturale şi antropogene generează, în fiecare an, numeroase pierderi de<br />
vieţi omeneşti şi pagube materiale uriaşe, care afectează direct procesul de dezvoltare<br />
economică şi socială.<br />
Uraganele violente, cutremurele puternice distrug numeroase localităţi, devastează<br />
terenuri agricole, avariază şosele şi căi ferate. Pe lângă aceste efecte negative, hazardurile<br />
naturale au uneori şi urmări benefice. Spre exemplu, incendierea savanelor ajută la creşterea<br />
mai viguroasă a ierburilor în anul următor, iar cenuşile vulcanice şi mâlurile fertile,<br />
transportate de viituri, îmbogăţesc solul şi ajută la obţinerea unor recolte bogate.<br />
149
Amploarea şi frecvenţa hazardurilor prezintă o evidentă tendinţă de creştere în<br />
legătură cu creşterea rapidă a populaţiei globului, care se extinde tot mai mult în regiunile<br />
nefavorabile, expuse producerii unor fenomene extreme, şi cu dezechilibrele din ce în ce mai<br />
accentuate ale mediului. În ultimele decenii, omul a influenţat din ce în ce mai mult mediul<br />
Terrei, determinând apariţia unor hazarduri care, prin amploarea lor, au devenit fenomene<br />
globale. În această categorie se încadrează fenomenul de încălzire datorat efectului de seră,<br />
ridicarea nivelului Oceanului Planetar şi reducerea stratului de ozon.<br />
În acelaşi timp, hazardurile cunoscute încă din vechime şi-au modificat tiparele, s-au<br />
extins şi au devenit mai frecvente, fiind din ce în ce mai dificilă prognozarea lor.<br />
Întotdeauna hazardul reprezintă o ameninţare, iar nu evenimentul în sine. În orice<br />
ipostază, hazardul conţine un anumit grad de periculozitate, implicând, de cele mai multe ori,<br />
evenimente extreme. El mai poate include însă şi condiţii latente, care pot reprezenta pericole<br />
viitoare. Hazardul natural se poate manifesta sub forma unor evenimente singulare, combinate<br />
sau întrepătrunse secvenţial în cauze şi efecte.<br />
Orice hazard poate fi caracterizat printr-o anumită localizare geografică, intensitate<br />
sau magnitudine, frecvenţă şi probabilitate de manifestare. El are un trend dinamic (este legat<br />
de o magnitudine particulară şi o perioadă de revenire specifică), aşa încât se cuantifică prin<br />
relaţia magnitudine-frecvenţă, pe baza arhivelor istorice sau a modelărilor probabilistice.<br />
Orice sistem teritorial se defineşte printr-o amprentă a hazardului conţinut.<br />
În schimb, dezastrul redă situaţia în care evenimentul de risc s-a produs şi efectele sale<br />
depăşesc capacitatea de adaptare imediată din partea comunităţii umane (Fritz, 1961, Barkun,<br />
1974).<br />
Dezastrul este expresia gradului de vulnerabilitate a comunităţii afectate de un hazard<br />
natural şi capacitatea insuficientă a măsurilor de adaptare la risc (Westgate si O’Keefe, 1976,<br />
IDNDR, 1992, Alexander, 1993, Tobin şi Montz, 1997).<br />
Colaborarea internaţională<br />
pentru prevenirea şi combaterea efectelor dezastrelor<br />
Cu aproape trei decenii în urmă, Conferinţa mondială asupra mediului de la Stockholm<br />
(1972) a pus în evidenţă necesitatea corelării mai strânse a dezvoltării economice cu protecţia<br />
mediului înconjurător şi, în acest context, Adunarea Generală a Naţiunilor Unite a adoptat în<br />
1982, Carta Mondială a Naturii.<br />
În 1987, Comisia Internaţională a Mediului şi Dezvoltării a propus, într-un document<br />
numit Raportul Brundtland, conceptul de dezvoltare durabilă, prin care aceasta este definită<br />
ca „dezvoltarea care satisface cerinţele prezentului fără a compromite posibilităţile<br />
generaţiilor viitoare de a răspunde propriilor nevoi”. Conceptul se bazează pe principiul moral<br />
al echităţii dintre generaţii, incluzând criterii precise de protejare a ecosistemelor, a solului,<br />
apei şi aerului şi de conservare a diversităţii biologice.<br />
Conferinţa Naţiunilor Unite pentru Mediu şi Dezvoltare din iulie 1992 de la Rio de<br />
Janeiro a abordat problemele dezvoltării economice în armonie cu modificările mediului,<br />
ţinând cont de necesităţile diferenţiate ale ţărilor dezvoltate şi ale celor în curs de dezvoltare.<br />
În cadrul conferinţei au fost adoptate cinci convenţii importante, între care se detaşează<br />
Agenda 21, care este un program orientativ de acţiune referitor la dezvoltare şi mediu. În<br />
cadrul politicilor de dezvoltare durabilă sunt urmărite şi aspecte legate de îmbunătăţirea<br />
legislaţiei şi mecanismelor de control ale dezvoltării în raport cu mediul, care să prevină sau<br />
să atenueze efectele hazardurilor naturale.<br />
Având în vedere implicaţiile economice şi sociale majore ale hazardurilor naturale,<br />
Naţiunile Unite au stabilit desfăşurarea unui program internaţional interdisciplinar, numit<br />
Decada Internaţională pentru Reducerea Efectelor Dezastrelor Naturale (The International<br />
150
Decade for Natural Disaster Reduction – IDNDR), cu începere de la 1 ianuarie 1990. Acest<br />
program are următoarele obiective importante:<br />
– îmbunătăţirea capacităţii fiecărei ţări de a reduce efectele dezastrelor naturale în<br />
funcţie de specificul naţional al dezvoltării economice şi de tradiţiile culturale specifice;<br />
– stabilirea unor strategii de atenuare a efectelor dezastrelor naturale, prin realizarea<br />
unor planuri naţionale şi locale de atenuare a efectelor dezastrelor naturale;<br />
– accesul la sisteme de alertă globale, regionale şi naţionale;<br />
– luarea unor măsuri de evaluare, predicţie, prevenire şi atenuare a efectelor<br />
dezastrelor naturale, prin măsuri de asistenţă tehnică, transfer de tehnologii şi de educare a<br />
populaţiei.<br />
Unul dintre obiectivele IDNDR constă în transferul atenţiei comunităţii internaţionale<br />
de la activităţile imediate, efectuate cu mult profesionalism şi bine cunoscute, spre cele de<br />
prevenire şi la studiile prealabile. Acest transfer implică necesitatea de a convinge factorii de<br />
decizie în domeniu şi instituţiile asupra rentabilităţii planificării prealabile pentru asigurarea<br />
reducerii pierderilor.<br />
Reducerea efectelor dezastrelor naturale se bazează şi pe acordarea ajutoarelor<br />
internaţionale de către ţările cu experienţă în domeniu şi cu posibilităţi materiale de<br />
intervenţie rapidă.<br />
Prin colaborarea internaţională se intenţionează reducerea efectelor negative ale<br />
dezastrelor naturale şi micşorarea riscurilor pentru societate, prin aplicarea tuturor<br />
cunoştinţelor şi realizărilor tehnice.<br />
Credem că nu greşim afirmând că este timpul să învăţăm să convieţuim cu dezastrele,<br />
să ştim cum să ne apărăm de efectele lor.<br />
Bibliografie:<br />
[1.] Bălteanu, D., (2003), Geografia hazardurilor naturale şi antropice, Editura Ars Docendi.<br />
[2.] Grecu, F., (2005), Hazarduri şi riscuri naturale, Editura Universitară, Bucureşti.<br />
[3.] www.unisdr.org/europe<br />
151
O ALTFEL DE ABORDARE:<br />
DEZASTRELE NATURALE NU EXISTĂ,<br />
DECI NICI HAZARDURILE NATURALE NU EXISTĂ<br />
Cpt. drd. ing. Nicolae Merlă<br />
Direcţia Protecţie Civilă,<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Motto:<br />
„Dezastrele se produc atunci când hazardurile<br />
se intersectează cu vulnerabilitatea."<br />
Abstract: This article focuses on human actions, behaviour, decisions, and values leading to<br />
vulnerabilities which cause disasters, with the potential implication that disasters<br />
are never “natural”. This idea is now embedded in the disaster literature and is<br />
actually a newer approach taken over by organizations like United Nations –<br />
International Strategy for Disaster Reduction and other key actors involved in<br />
disaster risk reduction concept.<br />
Glosarul internaţional al termenilor de bază, specific managementului dezastrelor,<br />
editat de Departamentul Afacerilor Umanitare (DHA) – Geneva 1992, 1993, 1996, sub egida<br />
O.N.U. şi adoptat în legislaţia ţărilor membre U.E., defineşte dezastrele naturale ca fiind<br />
fenomene naturale distructive, generatoare de pagube materiale şi pierderi de vieţi omeneşti<br />
(ploi abundente, viituri, inundaţii, depuneri masive de zăpadă şi gheaţă, alunecări de teren,<br />
cutremure de pământ etc.).<br />
Hazardul natural reprezintă<br />
posibilitatea de apariţie într-o zonă şi pe o<br />
perioadă determinată a unui fenomen ce poate<br />
genera distrugeri. Măsura hazardului este<br />
probabilitatea de depăşire a mărimii<br />
caracteristice a respectivului fenomen natural<br />
într-un areal şi într-un interval de timp dat.<br />
Elementele expuse hazardului<br />
natural reprezintă totalitatea persoanelor şi<br />
bunurilor materiale ce pot fi afectate de<br />
producerea fenomenului natural.<br />
Vulnerabilitatea reprezintă gradul de<br />
pierderi (de la 0% la 100%) rezultat dintr-un<br />
fenomen susceptibil de a produce pierderi<br />
umane şi materiale.<br />
Riscul este estimarea matematică a<br />
probabilităţii producerii de pierderi umane şi<br />
pagube materiale pe o perioadă de referinţă<br />
(viitoare) şi într-o zonă dată, pentru un<br />
anumit tip de dezastru. Riscul este definit ca<br />
produsul între probabilitatea de producere a<br />
fenomenului generator de pierderi umane şi<br />
pagubele materiale şi valoarea acestora.<br />
152
Există dezastre naturale?<br />
Termenul de dezastru natural este adesea utilizat atunci când se face referire la un<br />
dezastru care a fost provocat de o modificare a mediului ambiant. Aceste conotaţii au condus<br />
la ideea că acest tip de dezastru este datorat naturii, deci este un dezastru natural. Pentru mulţi<br />
dintre credincioşi, inclusiv pentru cei din Vest, zeităţile declanşează „dezastre naturale”<br />
pentru a pedepsi umanitatea sau pentru a-şi demonstra puterea.<br />
Pe data de 1 noiembrie 1755, capitala Portugaliei, Lisabona, a fost devastată de un<br />
cutremur, urmat de un tsunami. Jean-Jacques Rousseau, filozof francez de origine geneveză,<br />
scriitor şi compozitor, unul dintre cei mai iluştri gânditori ai Iluminismului, a fost una dintre<br />
primele persoane care s-au întrebat dacă dezastrele sunt naturale sau sunt provocate de<br />
divinităţi. Într-o scrisoare adresată lui Voltaire (pe numele său adevărat François-Marie<br />
Arouet), scriitor şi filozof al Iluminismului francez, Rousseau (1756) scria că nu natura a<br />
construit casele care s-au prăbuşit şi a sugerat că densitatea mare a populaţiei din Lisabona a<br />
avut o contribuţie majoră la dimensiunile dezastrului. El a precizat, totodată, că au existat<br />
victime datorate comportamentului inadecvat al oamenilor după producerea primei replici a<br />
cutremurului şi că un cutremur care s-ar produce într-o zonă sălbatică nu ar fi aşa de<br />
important pentru societate.<br />
Aproape două secole mai târziu, Gilbert White (1942–1945) analiza dezastrele<br />
produse de inundaţii din perspectiva comportamentului oamenilor şi nu din perspectiva<br />
naturii. El a propus o serie de „ajustări” ale comportamentului oamenilor pentru reducerea<br />
pagubelor datorate inundaţiilor, depăşind nivelul abordării guvernamentale care avea la bază<br />
controlul apelor. Într-o lucrare intitulată Taking the ‘naturalness’ out of natural disasters,<br />
artista de origine americană Georgia Totto O'Keeffe (1887–1986) s-a concentrat mai mult pe<br />
comportamentul oamenilor în cazul producerii dezastrelor, identificând cauza creşterii<br />
numărului dezastrelor ca fiind datorată „creşterii vulnerabilităţii populaţiei în faţa<br />
evenimentelor fizice extreme” şi nu modificărilor din natură.<br />
În anul 2005, Neil Smith, distins profesor de antropologie şi geografie, făcea<br />
următoarele precizări: „Este acceptată în mare parte în rândul geografilor ideea că nu există<br />
nimic mai deosebit decât un dezastru natural. În fiecare fază sau aspect al unui dezastru –<br />
cauzele, vulnerabilitatea, pregătirea, rezultatele, răspunsul şi reconstrucţia – contururile unui<br />
dezastru şi diferenţa dintre cine trăieşte şi cine moare reprezintă mai mult sau mai puţin un<br />
calcul social.”<br />
În anul 2001, Turcios afirma că:<br />
„Dezastrele naturale nu există; ele sunt<br />
construite în mod social”. Strategia<br />
Internaţională de Reducere a Dezastrelor a<br />
Organizaţiei Naţiunilor Unite, în terminologia<br />
privind reducerea riscului dezastrelor,<br />
publicată în anul 2009 nu include termenul de<br />
„dezastru natural”. Argumentul este acela că<br />
dezastrele naturale nu există deoarece toate<br />
dezastrele presupun implicarea factorului<br />
uman. Natura produce efecte uneori prin<br />
intermediul unui eveniment care afectează<br />
mediul înconjurător, precum o inundaţie sau o<br />
erupţie vulcanică, dar deciziile oamenilor i-au<br />
pus pe aceştia şi bunurile lor în pericol atunci<br />
când nu s-au luat măsuri adecvate pentru<br />
respectarea mediului înconjurător. Concluzia<br />
care se desprinde este aceea că acţiunile<br />
oamenilor sunt cauzele producerii dezastrelor<br />
şi nu fenomenul natural în sine.<br />
153
Căderile de obiecte din spaţiu – o excepţie de la această ipoteză?<br />
Ar trebui considerată umanitatea vinovată dacă un obiect astronomic precum o<br />
cometă sau un asteroid ar lovi Pământul?<br />
În situaţia în care răspunsul este negativ, se înţelege că orice locaţie din Univers este<br />
vulnerabilă la astfel de obiecte şi că umanitatea nu a avut un cuvânt important de spus în<br />
evoluţia Pământului. Perspectiva afirmativă se luptă cu ideea că umanitatea are abilitatea de a<br />
monitoriza potenţialele ameninţări, pentru a avea suficient timp de a avertiza asupra<br />
producerii unei eventuale calamităţi, în cazul de faţă prin devierea traiectoriei obiectului sau<br />
prin distrugerea acestuia.<br />
Monitorizarea spaţiului cu scopul de a avea răgazul necesar luării unor decizii pentru<br />
evitarea unor dezastre este o activitate foarte costisitoare din punct de vedere financiar.<br />
Perspectiva afirmativă se luptă cu faptul că umanitatea nu doreşte să cheltuiască resursele<br />
necesare acestei activităţi. Naţiunile mai bogate au resursele să facă acest lucru dar, cu toate<br />
acestea, aleg să nu o facă. De exemplu, SUA a cheltuit peste 1.000 de miliarde de dolari<br />
americani cu acţiunile militare din Irak, în perioada 2003–2007. Fără să judecăm dacă această<br />
cheltuială este justificată sau nu, trebuie să precizăm că un lucru e sigur – resurse financiare<br />
există, doar că destinaţia acestora este aleasă în funcţie de alte priorităţi.<br />
Rămâne de discutat dacă natura sau umanitatea pot fi învinovăţite în cazul în care<br />
astfel de corpuri cereşti, care se îndreaptă spre Pământ, sunt identificate prea târziu pentru a<br />
lua vreo măsură de protecţie.<br />
În concluzie, alegerea de a face sau nu un efort ne aparţine (cel puţin celor care deţin<br />
resursele necesare). În acest moment, putem afirma că aproape că nici nu încercăm să o<br />
facem. Nu putem afirma cu tărie dacă ameninţările din spaţiul cosmic sunt sau nu o excepţie<br />
de la ideea că „dezastrele naturale nu există”.<br />
Există hazarduri naturale?<br />
Hazardul natural reprezintă un proces sau un fenomen natural, care poate cauza<br />
pierderi de vieţi omeneşti, răniri sau alte probleme de sănătate, pagube materiale, distrugerea<br />
serviciilor şi a condiţiilor normale de trai, întreruperi în activitatea socială şi economică şi<br />
daune ale mediului (UNISDR Terminology on Disaster Risk Reduction, 2009.<br />
Hazardurile naturale reprezintă o<br />
subcategorie a hazardurilor. Termenul<br />
este utilizat pentru a descrie<br />
evenimentele neprevăzute actuale,<br />
precum şi condiţiile de hazard latente<br />
care pot da naştere la viitoare<br />
evenimente. Hazardurile naturale pot fi<br />
caracterizate prin magnitudine sau<br />
intensitate, viteza de propagare, durată şi<br />
aria de extindere. De exemplu,<br />
cutremurele au o durată scurtă şi de<br />
obicei afectează o regiune relativ mică,<br />
în timp ce secetele se instalează lent şi<br />
adesea afectează regiuni întinse. În unele<br />
cazuri, hazardurile pot fi cuplate, cum este cazul inundaţiilor cauzate de uragan sau tsunami-ul<br />
creat de un cutremur.<br />
Natura produce fenomene precum: cutremurele, inundaţiile, furtunile şi căderile de<br />
obiecte din spaţiu. Aceste fenomene pot fi defavorabile şi neprevăzute pentru umanitate.<br />
Totuşi, acestea sunt considerate astfel, datorită deciziilor luate de oameni. Dacă, de exemplu,<br />
ploaia pătrunde pe fereastră şi îmi distruge covorul pentru că eu nu am închis fereastra,<br />
154
hazardul este ploaia sau neluarea în considerare a acestui aspect? Dacă se aprobă dezvoltarea<br />
unui proiect imobiliar într-o zonă seismică cunoscută, fără să se ia în considerare măsurile de<br />
rezistenţă la cutremur a clădirilor, hazardul este considerat cutremurul sau decizia de a<br />
construi astfel în acel loc?<br />
Orice fenomen natural poate fi denumit „hazard natural”. Căderea de pe o stâncă<br />
denotă gravitatea hazardului. În loc să sugerăm că diminuăm gravitatea, noi construim<br />
gărduleţe de protecţie pe acea stâncă, amplasăm semne de atenţionare şi descriem pericolul<br />
potenţial pentru copii. De aceea diminuăm hazardul reprezentat de omul aflat pe stâncă în loc<br />
să dăm vina pe natură pentru gravitatea întâmplării.<br />
Ar trebui să se aplice aceleaşi principii şi pentru ploile abundente şi cutremure?<br />
Extincţiile în masă de pe planeta noastră s-au produs cel mai probabil ca urmare a unor<br />
căderi de obiecte cosmice sau ca urmare a unor inundaţii masive. În concluzie, putem să ne<br />
imaginăm cum ar fi să încercăm să facem faţă unui potop fără ca porţiuni uriaşe din suprafaţa<br />
Pământului să nu devină nelocuibile şi o mare parte a populaţiei să nu moară.<br />
Pandemia poate fi un hazard natural sau rezultatul unei slabe guvernări, sărăciei,<br />
malnutriţiei şi existenţei condiţiilor neadecvate de trai. Creşterea nivelului mărilor şi<br />
oceanelor cu aproximativ 5 metri se poate datora topirii calotei glaciare din Antarctica de<br />
Vest, dar acest lucru se întâmplă din cauza schimbărilor climatice declanşate de activitatea<br />
umană.<br />
Concluzii<br />
Aşadar, fie că hazardurile şi dezastrele<br />
sunt considerate naturale sau nu,<br />
responsabilitatea moştenirii de către generaţiile<br />
viitoare a unui mediu sănătos şi a unui climat de<br />
siguranţă stă în mâinile noastre. A ocroti şi<br />
îmbunătăţi mediul înconjurător trebuie să<br />
reprezinte pentru întreaga societate un obiectiv<br />
primordial, o sarcină a cărei realizare trebuie<br />
coordonată şi armonizată foarte bine.<br />
Schimbarea mentalităţii oamenilor este dificilă,<br />
iar fără educaţia fiecărui individ în acest sens,<br />
începând de la vârste timpurii, orice demers la<br />
scară socială de ocrotire a mediului este supus<br />
eşecului.<br />
Adesea, cele mai importante lucruri sunt acelea pe care nu le putem vedea!<br />
În concluzie, un dezastru natural este efectul unui hazard natural (inundaţie, erupţie<br />
vulcanică, cutremur sau alunecare de teren), care afectează mediul şi duce la pierderi de vieţi<br />
omeneşti şi de bunuri materiale. Pierderile rezultate depind de capacitatea populaţiei de a face<br />
faţă dezastrului şi de rezilienţa acesteia. Un hazard natural nu va produce niciodată un<br />
dezastru natural în zone unde nu există vulnerabilitate (de exemplu, producerea unor<br />
cutremure puternice în zone nelocuite).<br />
Termenul „natural” este foarte aprig discutat în zilele noastre datorită faptului că<br />
evenimentele nu pot fi considerate hazarduri sau dezastre fără implicarea factorului uman.<br />
155
Bibliografie:<br />
[1.] Abramovitz, J. 2001., Unnatural Disasters, Worldwatch Paper 158. Worldwatch Institute,<br />
Washington, DC, USA.<br />
[2.] Hewitt, K. 1997., Regions of Risk: A Geographical Introduction to Disasters Addison Wesley<br />
Longman, Essex, UK.<br />
[3.] Lewis, J. 1999., Development in Disaster-prone Places: Studies of Vulnerability. Intermediate<br />
Technology Publications, London, UK.<br />
[4.] O’Keefe, P., K. Westgate, and B. Wisner. 1976., Taking the naturalness out of natural disasters.<br />
[5.] Oliver-Smith, T. 1986., The Martyred City: Death and Rebirth in the Andes. University of New<br />
Mexico Press, Albuquerque, New Mexico, USA.<br />
[6.] Rousseau, J.J. 1756., Rousseau à François-Marie Arouet de Voltaire (Lettre 424, le 18 août<br />
1756). In Correspondance complète de Jean Jacques Rousseau, Tome IV, 1756-1757, Editura<br />
R.A. Leigh, 1967, pp. 37–50, Institut et musée Voltaire, Les Délices, Geneva, Switzerland.<br />
[7.] Smith, N. 2005., There’s No Such Thing as a Natural Disaster. Understanding Katrina:<br />
Perspectives from the Social Sciences.<br />
[8.] Turcios, A.M.I. 2001., Central America: A region with multiple threats and high vulnerability?<br />
Norwegian Church Aid Occasional Paper Series, Number 5/2001.<br />
[9.] UNISDR. 2009., Terminology: Basic terms of disaster risk reduction<br />
[10.] Wisner, B., P. Blaikie, T. Cannon, and I. Davis. 2004., At Risk: Natural Hazards, People’s<br />
Vulnerability and Disasters (2nd ed.), Routledge, London, UK.<br />
[11.] HGR nr. 447 din 10 aprilie 2003 pentru aprobarea normelor metodologice privind modul de<br />
elaborare şi conţinutul hărţilor de risc natural la alunecări de teren şi inundaţii.<br />
156
PRĂBUŞIREA DE TEREN DIN CÂMPUL II DE SONDE – ŢEICA,<br />
OCNELE MARI, JUDEŢUL VÂLCEA<br />
Colonel drd. Adrian-Andrei Mesescu<br />
Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă<br />
„General Magheru” al Judeţului Vâlcea<br />
Abstract: The Technological Disaster in Ocnele Mari (Vâlcea County). Salt exploitation has<br />
been performed in Ocnele Mari since 1961, through dissolution, by means of probes<br />
in order to meet the requirements of chemical industry in Râmnicu Vâlcea.<br />
As a result of some uncontrolled dissolutions there appeared an underground cavity<br />
represented at the surface by a section larger than 10 he. The total volume of the<br />
cavity at the six leads (joined by the uncontrolled dissolution) was estimated to be of<br />
3,650,000 m of brine.<br />
In the evening of September 12, 2001 a catastrophic collapse took place in the area<br />
of the II probes field (Ţeica). The 300 m. diameter crater induced the collapse of the<br />
377 probe, collapse of houses etc., which led to the immediate evacuation of 90<br />
households (with 209 persons).<br />
The protection measures have required the performing of a retention wall, brine<br />
evacuation of the collapse cone, execution of lopsided drillings for the directed<br />
gravitational collapse of the cave floor etc.<br />
1. Repere istorice<br />
Oraşul Ocnele Mari (care la recensământul din 18 martie 2002 avea 3.578 locuitori) se<br />
află la 8 km de municipiul Râmnicu Vâlcea, pe DN67, şi este cunoscut prin calităţile<br />
terapeutice, ale staţiunii, iar în ultimele decenii ca important centru de extragere a sării pentru<br />
industria chimică vâlceană.<br />
Vestigiile arheologice atestă că încă din Neolitic aici exista o aşezare înfloritoare, a<br />
cărei dezvoltare era strâns legată de exploatarea masivului de sare. Geto-dacii au continuat<br />
exploatarea sării şi în mai multe localităţi există consistente dovezi ale unor aşezări dacice.<br />
După anul 106 e.n., romanii au preluat exploatarea sării in aria Ocnele Mari, localitate care a<br />
devenit un puternic centru economic şi politic daco-roman.<br />
Ocnele Mari este atestat din anul 1402. De-a lungul timpului, acest teritoriu va<br />
constitui punctul de atracţie a multor domnitori ai Ţării Româneşti. Ocnele Mari aduceau<br />
venituri importante visteriilor domneşti din secolele XIV–XVI. Pe parcursul secolelor<br />
următoare, documentele istorice păstrează dovezi privind viaţa socială şi economică a acestor<br />
locuri. Să consemnăm, de exemplu că revoluţionarii lui Tudor Vladimirescu din 1821 au<br />
ocupat Ocnele Mari, Râmnicu Vâlcea, Câineni şi alte localităţi vâlcene. În 22 iunie 1859, a<br />
fost primit la Ocnele Mari Al. I. Cuza care a vizitat şi salina.<br />
Prin importante transformări trece şi staţiunea balneoclimaterică, având, periodic,<br />
momente de înflorire (1833, 1899, 1905 etc.). Evident, după 1948, băile au trecut în<br />
patrimoniul statului, iar astăzi sunt administrate de S.C. Alutus Râmnicu Vâlcea.<br />
2. Exploatarea zăcământului de sare<br />
Din cercetările geologice se ştie că masivul de sare de la Ocnele Mari are o lungime de<br />
6 km, o lăţime de 1,5 km şi o grosime ce depăşeşte pe alocuri 400–500 m.<br />
157
Exploatarea, cu ajutorul sondelor, a sării prin dizolvare cinetică a început în 1961,<br />
beneficiarii fiind S.C. OLTCHIM SA. şi S.C. U.S.G. SA. (ambele din Râmnicu Vâlcea). De la<br />
începutul activităţii şi până în prezent a fost livrată beneficiarilor o cantitate totală de 46,9 mil.<br />
tone, care a provenit din patru câmpuri de exploatare.<br />
Deşi au fost proiectate să funcţioneze individual, pe parcursul procesului de exploatare<br />
sondele s-au unit între ele, creând canale de legătură hidraulică.<br />
În urma măsurătorilor de cavernometrie executate atât de Exploatarea Minieră<br />
Râmnicu Vâlcea, cât şi de consorţiul german SOCON-DEEP (în 1993, 1996, 1997) a fost pus<br />
în evidenţă un gol de dimensiuni considerabile, în Câmpul II de sonde Ţeica (evaluat la 4 mii<br />
m 3 ) rezultat prin unirea hidraulică a 6 sonde. Golul format prin dizolvarea totală a 2 pilieri<br />
intercamerali şi dizolvarea în proporţii diferite a altora a condus la slăbirea portanţei<br />
elementelor de rezistenţă (pilieri şi planşee).<br />
Calculele efectuate, care au ţinut cont de viteza de dizolvare a sării, au evidenţiat că<br />
golul de la Ţeica s-a format în cca 7 ani. Evident, în contextul arătat, golul de dizolvare a<br />
generat probleme de stabilitate, care la suprafaţă însumează o arie de cca 10 ha, pe care erau<br />
amplasate 22 de gospodării.<br />
3. Prăbuşirea terenului din Câmpul II de sonde Ţeica<br />
Cele 15 sonde de exploatare din zona Ţeica au intrat etapizat în exploatare începând,<br />
cu anul 1964.<br />
Urmare a complicaţiilor apărute în teren, în cursul lunii ianuarie 1991 (evidenţierea<br />
unor zgomote puternice în subteran, creşterea bruscă a presiunilor, apariţia de fluid izolant la<br />
suprafaţă şi în conducta de refulare a saramurii la unele sonde) activitatea de exploatare<br />
(extracţia saramurii) în Câmpul II Ţeica a fost sistată începând cu 15 martie 1991. Până la<br />
data respectivă s-au extras din Câmpul II cca 16.400.000 tone sare în soluţie.<br />
Din cauza unirilor realizate între sondele Câmpului II Ţeica şi ulterior unirea acestuia<br />
cu Câmpul I, a fost slăbită rezistenţa planşeelor dinspre suprafaţă, afectând întreaga arie de<br />
exploatare.<br />
În situaţia creată, procesul tehnologic de extracţie, la partea superioară a golurilor de<br />
dizolvare a 6 sonde (363–367, 369), pe o înălţime de 40–60 m, s-a desfăşurat în limite<br />
necontrolabile, creându-se în acest fel o cavernă de mari dimensiuni, care avea secţiunea<br />
orizontală maximă de cca 10,5 ha (situaţie nemaiîntâlnită până în prezent pe plan mondial);<br />
volumul total de goluri la cele 6 sonde unite a fost evaluat la aproximativ 4.350.000 m 3 , din<br />
care 3.650.000 m 3 saramură.<br />
Apariţia şi dezvoltarea unei secţiuni de dizolvare supradimensionate (de peste 10 ha), în<br />
raport cu secţiunea orizontală a unei sonde de extracţie (diametru 100 m) a fost posibilă prin<br />
dezvoltarea cu predilecţie a dizolvărilor în plan orizontal, pe un interval de timp de cca 7 ani.<br />
158
În intervalul de timp amintit au fost dizolvaţi complet (pe înălţime de până la 60 m) 2<br />
pilieri de câmp, iar alţi 3 pilieri au fost afectaţi de supradizolvări (în proporţie de 40–60% din<br />
secţiunea lor portantă).<br />
Datorită reducerii în limite necorespunzătoare a portanţei pilierilor de câmp şi<br />
marginali, rolul de menţinere a stabilităţii suprafeţei a revenit, în mod predilect, planşeului de<br />
tavan care suportă atât greutatea proprie, cât şi sarcina suplimentară dată de pachetul de roci<br />
sterile (care are grosimea medie de 60 m), cantonate deasupra planşeului. În intervalul 1993<br />
(după efectuarea primelor măsurători SOCON) şi până în 2001, din cauza fenomenului de<br />
încovoiere a planşeului, acesta s-a fracturat puternic, iar grosimile sale în diferite secţiuni s-au<br />
redus între 10–20 m. Astfel, la sonda 365 (situată la mijlocul secţiunii orizontale maxime de<br />
dizolvare) grosimea planşeului s-a redus cu 20 m (de la 45 m la 25 m) reprezentând în aceste<br />
condiţii zona cea mai labilă a planşeului de tavan.<br />
4. Filmul dezastrului<br />
În seara zilei de 12 septembrie 2001, pe o porţiune aferentă pilierului marginal cuprins<br />
între flancul nordic al golului sondei 365 şi al sondei 377, din cauza apariţiei unei breşe<br />
produsă prin ruptură, în pilierul marginal (la o dată anterioară celei sus-menţionate) s-a produs<br />
o surpare în urma căreia aproximativ 1.200.000 m 3 de material solid (steril+sare) a penetrat în<br />
sistemul de caverne unite hidraulic, dislocând un volum echivalent de lichid. Debuşarea<br />
forţată de saramură s-a împrăştiat în imediata vecinătate, iar la ora 01.30 unda de saramură a<br />
ajuns în Râul Sărat, ce străbate localitatea Ocnele Mari.<br />
La faţa locului s-au deplasat imediat reprezentanţi ai Prefecturii Vâlcea, Consiliului<br />
Judeţean, Inspectoratului de Protecţia Mediului, Inspectoratului de Protecţie Civilă, precum şi<br />
forţe de poliţie, jandarmi şi pompieri, pentru a supraveghea zona.<br />
Deja la ora 19.00 au fost luate măsuri de evacuare a celor 22 gospodării aflate în zona<br />
de prăbuşire Ţeica, ulterior fiind evacuate şi alte gospodării (în număr de 90), însumând 209<br />
persoane.<br />
La 8 ore de la producerea fenomenului situaţia se prezenta astfel:<br />
– craterul avea diametrul de cca 300 m şi 150 m luciul apei;<br />
– în urma debuşării s-au prăbuşit:<br />
– Sonda 377 din Câmpul II Ţeica;<br />
– 3 locuinţe cu dependinţe.<br />
Cetăţenii afectaţi au fost repartizaţi<br />
la blocul de locuinţe construit deja de<br />
Exploatarea Minieră Râmnicu Vâlcea în<br />
Ocnele Mari, alţii au fost cazaţi în Tabăra<br />
Şcolară de la Ocniţa, iar alţii la rude.<br />
Evoluţia fenomenului a fost lentă,<br />
deversarea înregistrând duminică,<br />
16.09.2001, un debit mediu de 0,295 m 3 /s,<br />
iar marţi, 18.09.2001, debitul mediu a<br />
ajuns la 0,100 rnVs.<br />
Din probele de apă prelevate se<br />
poate afirma că nu s-au semnalat influenţe<br />
majore asupra florei şi faunei acvatice (mortalitate piscicolă).<br />
Ulterior, s-a produs surparea taluzelor din jurul lacului, într-un ritm continuu, dar<br />
relativ calm. Surparea s-a produs după linii de rupere concentrice cu lacul format în urma<br />
debuşării ceea ce a permis evacuarea treptată a saramurii.<br />
Au fost ameninţate sondele 365 şi 367, crăpăturile de rupere ale terenului fiind în<br />
imediata apropiere, mai ales la sonda 365.<br />
159
5. Măsuri pentru protecţia zonei<br />
Formarea conului de surpare şi debuşare a saramurii în Câmpului II de sonde (Ţeica) a<br />
atras după sine necesitatea unor măsuri urgente de protecţie, precum şi diminuarea efectelor<br />
unor posibile noi surpări. Lucrările propuse să fie executate într-o primă fază au fost:<br />
− strămutarea a 113 gospodării;<br />
− executarea unui zid de retenţie;<br />
− evacuarea saramurii din conul de surpare;<br />
− umplerea conului de surpare cu steril (din Dealul Mătuşii şi Dealul Crucii), care s-a<br />
dovedit o măsură nejustificată şi chiar periculoasă.<br />
Acest program, stabilit prin H.G. nr. 602/2001, nu cuprinde măsuri de reconstrucţie<br />
ecologică. Sumele necesare finalizării lucrărilor de consolidare, reconstrucţie ecologică etc.,<br />
s-au obţinut prin H.G. nr. 336/20.03.2003.<br />
Dezamorsarea situaţiei actuale din Câmpul II de sonde urmează să se realizeze prin<br />
prăbuşirea controlată a planşeului cavernei, în etape succesive, folosind tehnologii care să nu<br />
inducă factori suplimentari de risc în desfăşurarea fenomenelor geomecanice din zonă.<br />
Prin intermediul unui sistem de foraje executate înclinat, care traversează planşeul de sare,<br />
urmează să se realizeze dizolvarea cinetică parţială a blocurilor de sare vizate, creându-se astfel<br />
condiţii pentru prăbuşirea gravitaţională în cavernă a părţilor rămase nedizolvate.<br />
Având în vedere prognozele prezentate de specialiştii de la S.C. MINESA SA. Cluj-<br />
Napoca şi de la Facultatea de Geologie-Geofizică a Universităţii din Bucureşti, studiul<br />
fenomenului de la Ocnele Mari, care s-a produs şi este în continuare în desfăşurare, este de o<br />
complexitate deosebită şi necesită să fie ţinut sub observaţie, pe o perioadă îndelungată.<br />
Numai astfel se vor putea stabili măsurile adecvate care să ducă la evitarea pe viitor a unor<br />
fenomene asemănătoare cu cele întâmplate în perioada septembrie 2001 – ianuarie 2002, în<br />
Câmpul II de sonde (Ţeica–Ocnele Mari).<br />
Bibliografie:<br />
[1] Berbece V. et al, Băile Govora. Băile Ocnele Mari, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1982.<br />
[2] Fodor D., Băican G., Impactul industriei miniere asupra mediului, Editura Infomin, Deva, 2001.<br />
[3] *** Informări cu privire la evoluţia situaţiei din Câmpul II de sonde Ţeica, Ocnele Mari, jud. [4]<br />
Vâlcea, S.C. MINESA Institutul de Cercetări şi Proiectări Miniere S.A. Cluj-Napoca, 1999–2001.<br />
[5] *** Studii pentru lichidarea situaţiei din Câmpul II de Sonde Ocnele Mari şi reconstrucţia<br />
ecologică a zonei, Universitatea Bucureşti, S.C. MINESA Institutul de Cercetări şi Proiectări<br />
Miniere S.A. Cluj-Napoca, 2003.<br />
160
ALGORITMI DE OPTIMIZARE MULTIAGENT;<br />
APLICAŢII ÎN MANAGEMENTUL DEZASTRELOR<br />
Lt. colonel drd. ing Cristian Damian,<br />
Inspectoratul General pentru Situaţii de Urgenţă<br />
Rezumat<br />
Lucrarea îşi propune prezentarea principalilor algoritmi de optimizare care ar putea fi<br />
utilizaţi la optimizarea funcţiilor obiectiv, în scopul îmbunătăţirii unor sisteme care vor fi<br />
utilizate în managementul dezastrelor.<br />
1.1. Introducere<br />
Unul dintre principiile considerate ca fiind fundamentale în lumea în care trăim o<br />
reprezintă tendinţa oricărui sistem de a ajunge la o stare optimă.<br />
Acest lucru începe încă din microcosmos, unde atomii din fizică încercau modalităţi<br />
de organizare pentru a-şi reduce la minimum energia, când moleculele de formă solidă, în<br />
timpul procesului de congelare, încercau să-şi asigure structuri optime de cristalizare, astfel<br />
încât energia consumată pentru menţinerea acestei structuri să fie minimă.<br />
Pentru sfera biologică, prioritară este supravieţuirea care, împreună cu evoluţia<br />
speciilor va concura la o tot mai bună adaptare a speciilor la mediul lor.<br />
Aici, un optim local ar putea fi considerat o cât mai bună adaptare a speciilor, la<br />
condiţiile impuse de modificările survenite în permanenţă în mediul înconjurător. Homo<br />
sapiens a atins nivelul optim de adaptare, inspirându-se şi partajând informaţiile provenite din<br />
lumea animală, de la coloniile de furnici, bacterii, păsări, gândaci, şi tot felul de alte specii<br />
existente în regnul animal, care în timp printr-o atentă studiere au dus la eficientizarea luptei<br />
pentru supravieţuire.<br />
De când există omenirea au fost făcute eforturi susţinute pentru atingerea perfecţiunii<br />
în multe domenii, existând o tendinţă evidentă de a le şi obţine.<br />
Noţiunea de optimizare este omniprezentă, fiind una dintre cele mai vechi ştiinţe, care<br />
se regăseşte şi în viaţa de zi cu zi. Dacă ceva este important şi poate prezenta un anumit grad<br />
de abstractizare, atunci acest lucru poate fi abordat prin metode matematice.<br />
Optimizarea globală (Global optimization) – este acea ramură a matematicii aplicate<br />
care utilizează metode de analiză numerică şi care se concentrează în mod deosebit pe<br />
optimizare [1],[2],[3],[4].<br />
Scopul global al oricărei optimizări este de a găsi cele mai bune elemente notate de<br />
*<br />
exemplu cu x , pornind de la un set de valori iniţiale X, pe baza utilizării unui set de criterii<br />
F = (f1, f2, .., fn). Aceste funcţii care stabilesc criteriile sunt denumite în matematică – funcţii<br />
obiectiv.<br />
O funcţie obiectiv este definită în general pe un domeniu de definiţie X, luând valori<br />
într-un domeniu Y, ambele submulţimi fiind ale mulţimii numerelor reale şi care va fi supusă<br />
optimizării. Această mulţime este stabilită în funcţie de problema care urmează a fi rezolvată<br />
ca urmare a supunerii ei unui proces de optimizare.<br />
Funcţiile obiectiv nu sunt întotdeauna expresii matematice simple, ele pot fi la rândul<br />
lor chiar şi algoritmi complecşi care să implice un număr mare de simulări.<br />
161
Optimizarea globală (Global optimization) cuprinde toate tehnicile de optimizare, care<br />
*<br />
se pot folosi în scopul găsirii celor mai bune soluţii x , pornind de la setul X şi ţinând cont<br />
de setul de criterii impus f ∈ F [1].<br />
În conformitate cu metoda de operare, algoritmii de optimizare pot fi împărţiţi în două<br />
mari categorii de bază: determinişti şi probabilistici [4].<br />
Algoritmii determinişti sunt dintre cel mai des utilizaţi, în cazul în care se poate stabili<br />
o legătură clară între caracteristicile soluţiilor posibile şi utilitatea lor pentru o anumită<br />
problemă dată, putându-se astfel face căutări pe spaţii restrânse.<br />
Dacă însă între relaţia dintre o posibilă soluţie candidat şi funcţia obiectiv nu se pot<br />
stabili legături atât de evidente, sau acest lucru este mult prea complicat, din cauza<br />
dimensiunilor prea mari ale spaţiului de căutare, atunci metoda deterministă devine greu de<br />
aplicat, aici începând afirmarea algoritmilor probabilistici.<br />
Dintre cei mai spectaculoşi algoritmi probabilistici, din numeroasa lor familie ar fi<br />
de menţionat poate cel mai cunoscut şi des utilizat, Monte Carlo, bazat pe o abordare care<br />
în detrimentul corectitudinii soluţiei problemei are un timp relativ scurt pentru găsirea<br />
acesteia.<br />
Aceasta nu înseamnă însă că rezultatele obţinute cu ajutorul acestei metode sunt<br />
neapărat incorecte, dar soluţia găsită ar putea fi optimul căutat doar la un nivel local, şi nu<br />
unul la nivelul global aşa cum se cere în rezolvarea problemei.<br />
Pe de altă parte sunt momente în care ne-am dori să avem o soluţie optimă şi la nivel<br />
local, care înseamnă totuşi ceva mai bine decât situaţia de la care am plecat.<br />
Metodele heuristice care se utilizează în optimizarea globală sunt funcţii, care vor<br />
ajuta în stabilirea deciziei, dintre care unul dintre seturile determinate, din cel al tuturor<br />
soluţiilor posibile este interesant de a fi examinat şi utilizat în continuare.<br />
Prin definiţie metodele heuristice reprezintă o parte a unui algoritm de optimizare care<br />
utilizează informaţiile colectate de algoritm, pentru a ajuta în scopul de a decide care dintre<br />
soluţiile candidate ar trebui să fie testate în viitor.<br />
De obicei algoritmii determinişti utilizaţi folosesc metode heuristice în scopul stabilirii<br />
ordinii de prelucrare a soluţiei candidate la a fi cea mai bună soluţie la nivel global.<br />
Metodele probabilistice utilizate pot lua în consideraţie doar acele elemente de căutare<br />
din spaţiul de căutare care au fost selectate de către metodele heuristice.<br />
Metodele metaheuristice utilizează o abstractizare a funcţiilor obiectiv şi a metodelor<br />
heuristice fără a se realiza introspecţiuni la nivel de structură, tratându-le ca pe proceduri tip<br />
black-box.<br />
Această combinaţie este adesea utilizată stochastic prin utilizarea statisticilor obţinute<br />
de la regiuni din spaţiul de căutare sau pe baza unui model prestabilit al unor procese naturale<br />
sau fizice. Unele din cele mai importante componente care se utilizează sunt algoritmii<br />
evolutivi şi inteligenţa de tip swarm bazată pe roiuri, care au avut ca punct de plecare<br />
inspiraţia de tip biologic. Viteza şi precizia, parametrii de bază în alegerea unei metode, sunt<br />
însă în conflict de obiective, cel puţin din punct de vedere al algoritmilor probabilistici, o<br />
regulă generală de bază este că se pot obţine îmbunătăţiri de precizie, dar cu preţul de a<br />
investi mai mult timp.<br />
Algoritmii de optimizare pot fi împărţiţi în cei care încearcă să găsească cele mai bune<br />
valori pentru o singură funcţie obiectiv, sau pentru seturi de astfel de funcţii ţintă.<br />
Această distincţie între un singur obiectiv de optimizare şi multi-obiectiv constituie<br />
una din părţile fundamentale în rezolvarea unei probleme date.<br />
Aşa cum a fost scos în evidenţă, obiectivul găsirii unei soluţii la nivel global este de a<br />
găsi cele mai bune soluţii posibile pentru anumite probleme date. În cazul în care avem un<br />
singur criteriu de optimizare a funcţiei obiectiv f, un optim poate să fie stabilirea unui minim<br />
*<br />
sau a unui maxim în funcţie de ceea ce am căuta, setul optim x este un set care conţine<br />
toate elementele optime.<br />
162
*<br />
x şi setul<br />
*<br />
x (aparent de elemente<br />
Avem, astfel, distincţia între setul optim global<br />
optime).<br />
Sarcinile algoritmilor de optimizare de la nivel global sunt de a găsi nişte soluţii care<br />
sunt atât de bune pe cât acest lucru este posibil, ţinând cont că de multe ori acestea sunt foarte<br />
diferite unele de altele.<br />
1.2. Modelul procesului de optimizat<br />
Termenul de model a fost folosit pentru prima dată de matematicianul Beltrami în<br />
1868, provenind de la rădăcina latină „modus”, care, printre altele, înseamnă şi „mijloc”.<br />
Există numeroase definiţii şi clasificări ale modelelor.<br />
Definiţia cea mai generală consideră modelul ca o reprezentare simplificată (materială<br />
sau simbolică) a realităţii obiective (uneori a unei teorii abstracte) care se subordonează<br />
scopului cercetării.<br />
Definiţia cea mai îngustă include în categoria de model numai reprezentările prin<br />
relaţii matematice.<br />
Modelul este un obiect sau un dispozitiv creat artificial de om care seamănă într-o<br />
anumită măsură cu altul (acesta din urma fiind un obiect de cercetare sau de interes practic).<br />
Noţiunea de model se referă la un mod de cunoaştere a realităţii care constă în<br />
reprezentarea fenomenului studiat cu ajutorul unui sistem construit artificial.<br />
Această imagine este construită de un subiect (observator, cercetător) care-şi propune<br />
realizarea unui scop precis al cercetării efectuate.<br />
Modelarea este o disciplină situată la graniţă cu matematica şi tehnica de calcul, care<br />
se ocupă de fundamentarea deciziei manageriale în condiţiile de eficienţă pentru organizaţie,<br />
cu ajutorul unor modele matematice flexibile şi cu posibilitatea utilizării tehnicii de calcul.<br />
Modelul poate fi privit ca o imagine convenţională a obiectului supus studiului.<br />
Dacă în urma analizei modelului (care se poate face prin experiment sau cercetare<br />
deductivă) se constată că este un procedeu mai accesibil decât în cazul studierii nemijlocite a<br />
obiectului, atunci realizarea acelui model îşi justifică utilitatea.<br />
Construirea modelului ca reprezentare satisfăcătoare a realităţii este un proces iterativ,<br />
cu perfecţionări succesive ale reprezentării realizate, constând în culegerea de date şi<br />
interpretarea lor în vederea cunoaşterii tot mai detaliate şi aprofundate a elementelor sale şi a<br />
mulţimii relaţiilor dintre acestea.<br />
Modelul este o reprezentare izomorfă a realităţii care, oferind o imagine intuitivă şi<br />
totuşi riguroasă a fenomenului studiat, facilitează descoperirea unor legături imposibil sau<br />
foarte greu de realizat pe alte căi.<br />
Astfel spus, un model este o descriere – în formă definită – a anumitor comportări ale<br />
sistemului cu scopul de a prognoza o serie de comportări pentru seturi de mărimi de intrare şi<br />
de perturbaţii [5].<br />
Modelul reprezintă o abstractizare a sistemelor, putând fi astfel privit ca o<br />
abstractizare a realităţii, a unui obiect sau fenomen din lumea reală, simplificarea realităţii<br />
fiind absolut necesară, având în vedere complexitatea ei.<br />
Modelarea este un proces iterativ, care porneşte de la stabilirea unui model simplu, iar<br />
pe măsură ce se aprofundează relaţiile între variabile, sau se mai adaugă noi variabile,<br />
modelul se rafinează, iar complexitatea lui creşte.<br />
Modelarea proceselor decizionale multicriteriale presupune existenţa unei singure<br />
stări a condiţiilor obiective, iar pentru fiecare variantă se determină o singură consecinţă în<br />
cadrul fiecărui criteriu de decizie.<br />
Rezolvarea prin prisma doar a unui singur criteriu decizional presupune simplificarea<br />
foarte mult a evenimentelor, care uneori ar putea conduce chiar la denaturarea realităţii.<br />
163
Conceptul multicriterial este legat de optimizarea flexibilă şi reflectă aspecte de<br />
suboptimalitate şi de abordare fuzzy.<br />
În cadrul optimizării funcţiilor prin utilizarea mai multor criterii (multicriterială) se<br />
tratează distinct următoarele aspecte [6]:<br />
• optimizarea multiobiectiv, care îşi propune să abordeze problema de optimizat întrun<br />
mod mai avansat, având la bază mai multe criterii după care se face optimizarea, admite că<br />
mulţimea soluţiilor posibile este infinită, iar criteriile de optimizare se prezintă sub forma<br />
unor funcţii obiectiv care trebuie maximizate sau minimizate;<br />
• optimizarea multiatribut presupune că mulţimea soluţiilor posibile este finită, iar<br />
fiecare variantă este caracterizată de mai multe atribute; după compararea diverselor variante<br />
se alege aceea care satisface cel mai bine toate atributele considerate.<br />
Din acest punct de vedere, mărimile care caracterizează procesele se împart în trei<br />
categorii:<br />
• mărimi deterministe – riguros stabilite, cu o valoare unică;<br />
• mărimi stochastice – aleatorii – cu o mulţime de valori cărora li se asociază o<br />
probabilitate de producere;<br />
• mărimi vagi – fuzzy – cu o mulţime de valori cărora li se asociază un grad de<br />
apartenenţă la o anumită proprietate.<br />
Modelele se bazează pe o succesiune coerentă de operaţii logice şi aritmetice, pe<br />
algoritmi, care trebuie să satisfacă următoarele condiţii pentru a fi eficienţi:<br />
• universalitate – este privită în sensul că aceste modele se pot aplica pentru un număr<br />
mare de probleme care ar putea fi grupate într-o aceeaşi clasă.<br />
• finititudine – se referă la timpul de rezolvare a problemei;<br />
• determinism – implică definirea modelului printr-o serie de relaţii matematice<br />
precise, bine determinate, excepţie făcând algoritmii vagi unde există tehnici specifice pentru<br />
modelarea incertitudinii.<br />
În orice proces de decizie, importante sunt condiţiile care influenţează asupra<br />
variantelor posibile.<br />
Aceste condiţii pot depinde de voinţa şi acţiunile celor care iau decizii sau pot<br />
reprezenta complexe de împrejurări naturale în care se desfăşoară evenimentul.<br />
Simularea reprezintă o implementare ierarhică a unui model pentru un proces sau<br />
fenomen real cu scopul studierii comportamentului acestuia în condiţii de experiment.<br />
Ca metodă de studiu a realităţii, simularea îşi găseşte un loc bine conturat în procesul<br />
de selectare a metodelor de luare a deciziei, între metodele intuitive şi cele analitice, şi poate<br />
fi utilizată separat (ca variantă independentă) sau în completare cu oricare din celelalte<br />
metode.<br />
Simularea este un instrument necesar pentru studiul sistemelor complexe, unde<br />
modelele matematice clasice nu sunt în măsură să surprindă situaţiile cele mai variate şi<br />
neprevăzute ale realităţii, în vederea formulării, pe baze deductive, a deciziilor. În situaţia în<br />
care unei probleme i se asociază un model aleatoriu (probabilist), iar prin generarea unor<br />
variabile aleatorii legate funcţional de soluţie se realizează experienţe pe model şi se<br />
furnizează informaţii despre soluţia problemei deterministe, se foloseşte metoda Monte Carlo.<br />
În funcţie de criteriul exactităţii, metodele utilizate în modelare pot fi împărţite în:<br />
• metode exacte – permit obţinerea unei soluţii care îndeplineşte fără eroare condiţiile<br />
de optim impuse;<br />
• metode aproximative – permit obţinerea unei soluţii diferită de soluţia optimală, cu o<br />
eroare ε dominată de o eroare ε<br />
0<br />
stabilită anterior;<br />
• metode euristice – permit obţinerea unei soluţii, acceptabilă din punct de vedere<br />
practic, fără a avea garanţii asupra rigurozităţii rezolvării; în unele cazuri metodele euristice<br />
reuşesc să asigure satisfacerea condiţiei impuse, dar cu o anumită probabilitate.<br />
Metodele exacte permit obţinerea unei soluţii S care îndeplineşte fără nicio eroare,<br />
restricţiile impuse şi/sau condiţiile de optim.<br />
164
Dacă notăm cu S vectorul soluţiei efective şi cu S* vectorul soluţiei adevărate, atunci<br />
S-S*=0.<br />
Metodele aproximative sunt acele metode care permit obţinerea unei soluţii S, care<br />
diferă de soluţia adevărată S* printr-un vector ε dominat de un vector ε<br />
a<br />
dinainte stabilit.<br />
S − S<br />
*<br />
< ε ≤ ε<br />
a<br />
Metoda Monte-Carlo are la bază unele concluzii rezultate din teoremele limită ale<br />
teoriei probabilităţilor. Metoda presupune estimarea parametrilor repartiţiei unei variabile<br />
aleatorii pe baza realizărilor acesteia, iar problema care se rezolvă constă în estimarea valorii<br />
medii a unei variabile aleatorii în funcţie de o eroare admisibilă şi o probabilitate dată.<br />
Datorită faptului că metoda conduce la construirea prin experiment statistic a imaginii unor<br />
procese, se impune ca variabilele aleatorii care intervin să fie estimate cu o abatere cât mai<br />
mică în probabilitate în raport cu acelea ce ar putea fi considerate reale.<br />
Analiza Monte-Carlo este legată de problemele teoriei probabilităţilor, statisticii<br />
matematice şi analizei numerice; metoda asociază problemei respective un model aleatoriu,<br />
iar prin generarea unor variabile aleatorii legate funcţional de soluţie se realizează experienţe<br />
pe model şi se furnizează informaţii asupra soluţiei problemei deterministe. În efortul său<br />
permanent de cunoaştere a realităţii înconjurătoare omul a inventat „unelte” din ce în ce mai<br />
perfecţioniste care să-i uşureze munca, modelarea reprezentând un proces de cunoaştere bazat<br />
pe model.<br />
Metodele euristice sunt metode în care, chiar în cazul unei probleme complexe, se<br />
obţine într-un timp relativ scurt, comparativ cu alte metode, o soluţie S, acceptabilă din punct<br />
de vedere practic, fără a avea însă garanţii despre rigurozitatea rezolvării.<br />
Fiind dat vectorul erorii admisibile ε<br />
a<br />
, metodele euristice nu reuşesc întotdeauna să ne<br />
conducă la o soluţie S care să verifice relaţia matematică de mai sus. În unele cazuri se<br />
reuşeşte obţinerea relaţiei, dar cu o anumită probabilitate. Metodele euristice pot fi<br />
considerate ca o succesiune de tatonări, încercări , a căror alegere este legată de fiecare dată<br />
de problema pe care o avem de rezolvat, dar şi de personalitatea modelatorului. Realizarea<br />
experimentului de simulare face necesară parcurgerea unor etape şi anume: modelarea,<br />
programarea, analiza rezultatelor.<br />
1.3. Metode şi algoritmi de optimizare (Generalităţi)<br />
1.3.1. Metoda de generare şi testare<br />
Este o metodă foarte simplă care generează o soluţie posibilă şi se testează dacă ea<br />
este sau nu o soluţie acceptabilă, dacă nu se va relua ciclul generând o altă soluţie.<br />
Metoda se poate aplica pentru probleme de complexitate redusă, însă nu este eficientă<br />
când spaţiul de căutarea al problemei este mare, aceasta necesitând în general un timp lung în<br />
încercarea tuturor variantelor. Există şi posibilitatea generării aleatorii a variantelor, dar cu<br />
preţul că avem garanţia că se va găsi o soluţie pentru problema dată.<br />
Când soluţia nu este un punct în spaţiul problemei ci o cale de la o stare iniţială la<br />
starea scop, tehnica devine o procedură de căutare în adâncime (depth-first) întrucât necesită<br />
generarea soluţiilor complete înainte ca testarea să fie posibilă.<br />
Dacă există o modalitate de verificare a soluţiilor parţiale metoda devine o procedură<br />
backtracking.<br />
1.3.2. Metoda gradientului<br />
Este o variantă a metodei precedente în care procedura de test furnizează informaţii<br />
generatorului de soluţii despre direcţia în care se va efectua în continuare căutarea. Funcţia de<br />
test poate conţine euristici care să estimeze cât de aproape e varianta curentă de starea scop a<br />
problemei. Se generează mai întâi o soluţie posibilă, ca la metode de generare şi testare. Din<br />
165
acest punct se aplică regulile posibile pentru generarea unei mulţimi de soluţii propuse.<br />
Procedura de test estimează care dintre aceste variante este mai apropiată de soluţia finală.<br />
Generatorul va prelua varianta respectivă şi o va folosi în continuarea unei noi mulţime de<br />
stări potenţiale şi procesul se repetă [1],[7].<br />
În cazul în care sunt impuse anumite constrângeri, lucru frecvent întâlnit într-o<br />
multitudine de probleme de inteligenţă artificială, în care soluţia problemei o impune,<br />
procesul de căutare a soluţiei este realizat prin două căutări concurente, una în spaţiul<br />
problemei pentru a găsi o următoare stare posibilă, şi cealaltă în lista de constrângeri, pentru a<br />
determina că o anumită stare este într-adevăr o stare scop.<br />
Căutarea poate fi modelată printr-un graf. Pentru a găsi o soluţie, se alege un nod încă<br />
neexpandat şi se aplică acestuia regulile de inferenţă ale constrângerilor pentru a se putea<br />
genera toate noile constrângeri posibile. Dacă mulţimea constrângerilor conţine o contradicţie,<br />
se abandonează calea curentă [1],[7],[8].<br />
1.3.3. Metoda analizei mijloace scop<br />
Ideea care stă la baza metodei este detectarea diferenţei dintre starea curentă şi starea<br />
scop şi găsirea unei operaţii care să micşoreze această diferenţă. Dacă operaţia nu poate fi<br />
aplicată în starea curentă, trebuie găsită o nouă stare, potrivită acestui subscop. Rezultă astfel<br />
o nouă problemă care la rândul ei trebuie rezolvată şi metoda se aplică recursiv. O<br />
caracteristică a metodei este faptul că se bazează pe un set de reguli care pot transforma o<br />
stare a problemei în alta. Regulile se prezintă sub forma unei părţi stângi, care descrie<br />
condiţiile de aplicare, şi o parte dreaptă care descrie schimbările din starea problemei care se<br />
fac datorită aplicării setului de reguli. În acest scop, se elaborează o aşa numită tabelă de<br />
diferenţe, în care se precizează ce operaţie este aplicabilă pentru fiecare stare a problemei [1].<br />
1.3.4. Algoritmii<br />
Constituie o succesiune logică de transformări ale informaţiilor de intrare I, pentru<br />
obţinerea de rezultate finale R. Transformările sunt operaţii de calcul, comparări,<br />
interschimbări. Informaţiile de intrare sunt numerice, alfabetice, alfanumerice, imagini sau<br />
sunete. La rândul lor, rezultatele sunt fie valori numerice rezultate din agregarea mai multor<br />
numere, fie numere ordonate, texte prelucrate, fie imagini sau sunete. Algoritmul reprezintă o<br />
metodă de rezolvare a unei probleme. Este o descriere a unui proces de calcul care produce<br />
date de ieşire pe baza datelor iniţiale. Descrierea se face în termenii unor operaţii elementare<br />
(adunări, scăderi, înmulţiri, împărţiri, comparaţii). Structura de date este un mod de a stoca<br />
informaţii. Pentru a fi mai eficienţi se folosesc structuri de date adecvate, algoritmii<br />
construindu-se pe baza modelelor matematice de rezolvare a problemelor. Pe baza acestui<br />
model se construiesc algoritmii corespunzători, care rezolvă o clasă de probleme. Pot exista şi<br />
mai mulţi algoritmi care să rezolve aceiaşi clasă de probleme.<br />
Prin algoritm se înţelege deci un sistem de reguli care, aplicat la o anumită clasă de<br />
probleme de acelaşi tip, conduce de la o informaţie iniţială la soluţia finală, cu ajutorul unor<br />
operaţii succesiv ordonate şi unic determinate<br />
Din punctul de vedere al rezolvării lor automate, problemele se pot clasifica în două<br />
mari categorii [7],[10]:<br />
– probleme „bine-puse”: caracterizate prin faptul că li se poate asocia un model<br />
formal (de exemplu, un model matematic) pe baza căruia să se poate dezvolta o metoda de<br />
rezolvare cu caracter algoritmic;<br />
– probleme „rău-puse”: caracterizate prin faptul că acestea nu pot descrise complet<br />
printr-un model formal, ci cel mult se cunosc exemple de rezolvare a problemei.<br />
Rezolvarea unei probleme implicând în general stabilirea unei asocieri între datele de<br />
intrare (valori iniţiale, ipoteze etc.) şi răspunsul corect. În cazul problemelor bine-puse,<br />
această asociere este o relaţie funcţională explicită construită pe baza modelului asociat<br />
problemei.<br />
166
În cazul problemelor rău-puse, o astfel de relaţie explicită nu poate fi pusă în evidenţa,<br />
rolul sistemului care rezolvă problema fiind de a dezvolta o relaţie de asociere între întrebare<br />
şi răspuns pe baza unor exemple. Procesul prin care sistemul îşi formează modelul propriu al<br />
problemei şi pe baza acestuia relaţia de asociere se numeşte adaptare sau chiar învăţare. Pe<br />
de altă parte, din punctul de vedere al complexităţii rezolvării şi al relevanţei răspunsului,<br />
problemele se pot clasifica în:<br />
– probleme pentru care este esenţială obţinerea unui răspuns exact indiferent de<br />
resursele implicate, acestea necesitând utilizarea unor tehnici exacte;<br />
– probleme pentru care este preferabil să se obţină un răspuns „aproximativ” folosind<br />
resurse „rezonabile” din punct de vedere material şi financiar, decât un răspuns exact dar<br />
folosind resurse foarte costisitoare.<br />
Algoritmii pot fi clasificaţi ca fiind: de sortare, de căutare, de optimizare, de inserare,<br />
ştergere şi traversare în structuri dinamice de date.<br />
În programare este importantă măsurarea eficienţei unui algoritm, cât de bun este<br />
algoritmul pe care îl aplicăm problemei pe care vrem să o rezolvăm. Pentru a putea măsura<br />
eficienţa unui algoritm trebuie stabilite o serie de repere, cum ar fi numărul de instrucţiuni,<br />
timpul de execuţie. Cel mai interesant atribut al performanţei a fost judecat a fi timpul de<br />
execuţie al unui algoritm. Timpul este asimilat cu numărul de operaţii elementare pe care le<br />
efectuează un algoritm pentru a rezolva o problemă dată, numărarea instrucţiunilor executate<br />
fiind o sarcină foarte dificilă. Din această cauză se socoteşte suficient a se măsura de câte ori<br />
se repetă instrucţiunea care se execută cel mai mult. Aceasta este instrucţiunea dominantă, şi<br />
se găseşte de regulă în interiorul tuturor buclelor. Numărul de repetiţii al instrucţiunii<br />
dominante este o aproximaţie rezonabilă pentru numărul total de instrucţiuni executat de<br />
algoritm.<br />
1.3.4.1. Analiza algoritmilor<br />
Construirea algoritmilor nu se încheie odată cu elaborarea şi cu demonstrarea<br />
corectitudinii acestora, ci se continuă cu analiza lor. Analiza unui algoritm presupune studiul<br />
eficienţei sale, cel puţin din punct de vedere al timpului cerut pentru execuţia sa şi al<br />
necesarului de memorie. Necesitatea analizei algoritmilor derivă din următoarele aspecte<br />
[1],[8],[9],[12]:<br />
– de a elabora algoritmi cât mai performanţi în condiţiile abordării cu ajutorul<br />
calculatorului a unor probleme din ce în ce mai complexe;<br />
–de a ne asigura că algoritmii construiţi nu vor fi eliminaţi de practică datorită<br />
timpului mare şi/sau spaţiului de memorie mare necesare execuţiei.<br />
Analiza algoritmilor constă în determinarea memoriei suplimentare care este necesară,<br />
a timpului execuţiei algoritmilor, a optimalităţii algoritmului.<br />
Timpul necesar execuţiei algoritmului este, la rândul său, diferit pentru seturi diferite<br />
de date, mai ales în funcţie de volumul datelor din fiecare set, asupra cărora se aplică<br />
operaţiile conţinute în algoritm. Din acest motiv, timpul de execuţie poate avea una din<br />
următoarele semnificaţii:<br />
– timpul în cazul cel mai defavorabil;<br />
– timpul mediu de execuţie, ca media aritmetică a timpilor necesari pentru toate<br />
seturile de date posibile.<br />
În ceea ce priveşte determinarea optimalităţii algoritmului, aceasta este cea mai<br />
dificilă problemă. În analiza optimalităţii, are importanţă criteriul conform căruia judecăm<br />
algoritmul şi care, având în vedere cele arătate, este de obicei, timpul de execuţie într-una<br />
din accepţiunile de mai sus. Dar şi în această privinţă, datorită vitezei de calcul şi<br />
performanţelor calculatoarelor actuale, problema timpului de execuţie se pune doar pentru<br />
valori foarte mari ale numărului de calcule. La rândul său, numărul de calcule este în<br />
general variabil în funcţie de numărul n al datelor de intrare în algoritm, numit şi<br />
lungimea intrării în algoritm.<br />
167
Studiul eficienţei algoritmilor pune în evidenţă necesitatea evaluării complexităţii<br />
acestora sau, cu alte cuvinte, al ordinului de mărime al complexităţii determinat de timpul de<br />
execuţie necesar şi de spaţiul de memorie, primul factor fiind considerat ca esenţial.<br />
Cunoaşterea complexităţii şi eficienţei algoritmilor depinde, în mare măsura, de problema<br />
concretă supusă analizei, ceea ce face posibilă, dar nu şi facilă, clasificarea problemelor şi<br />
algoritmilor conform acestui criteriu de comparare.<br />
1.4. Metode clasice optimale<br />
Aceste categorii de metode şi algoritmi sunt tratate în mod special de către economişti<br />
pentru rezolvarea problemelor specifice, care conduc la soluţii optimale ale unor probleme cu<br />
un grad mai scăzut de dificultate, în special a celor cu abordare liniară.<br />
Din aceasta grupă de metode fac parte metoda „Bactracking”, metoda „Branch and<br />
bound” şi metoda programării dinamice [1],[8].<br />
1.4.1. Metoda Backtracking (Metoda căutării cu revenire)<br />
În multe aplicaţii, găsirea soluţiei este rezultatul unui proces de căutare sistematică, cu<br />
încercări repetate şi reveniri în caz de nereuşită.<br />
Metoda se aplică problemelor în care soluţia se poate prezenta sub forma unui vector<br />
s = ( s1 , s2<br />
,... sn<br />
),<br />
s ∈ D,<br />
D = D1<br />
xD2<br />
x...<br />
xDn<br />
unde D<br />
1, D2<br />
,..., Dn<br />
sunt mulţimi finite având | Di | =<br />
di elemente[15],[21],[24].<br />
Pentru fiecare problemă concretă sunt date anumite relaţii între componentele<br />
s<br />
1<br />
, s2<br />
,..., s n<br />
, numite condiţii interne.<br />
Mulţimea finită D = D1<br />
xD2<br />
x...<br />
xDn<br />
se numeşte spaţiul soluţiilor posibile. Soluţiile<br />
posibile care satisfac condiţiile interne se numesc soluţii finale (soluţii rezultat).<br />
Metoda Backtracking urmăreşte să evite generarea tuturor soluţiilor posibile.<br />
În acest scop, elementele vectorului s primesc pe rând valori, în sensul ca lui s k<br />
i se<br />
atribuie o valoare numai dacă au fost atribuite deja valori lui s<br />
1<br />
, s2,<br />
... s k −1<br />
.<br />
Mai mult, deoarece a fost stabilită o valoare pentru s k<br />
, nu se trece direct la atribuirea<br />
unei valori lui s<br />
k + 1<br />
, ci se verifică condiţii de continuare referitoare la s<br />
1<br />
, s2,<br />
... sk<br />
.<br />
Aceste condiţii stabilesc situaţiile în care are sens să se treacă la calculul lui s<br />
k + 1<br />
,<br />
neîndeplinirea lor semnificând faptul că oricum s-ar alege s<br />
k + 1,...,<br />
sn<br />
nu se va putea ajunge la<br />
o soluţie mai bună, sau la soluţia finală.<br />
Evident că în cazul neîndeplinirii condiţiilor de continuare va trebui să se facă o altă<br />
alegere pentru valorile lui sk<br />
∈ Dk<br />
, sau dacă D<br />
k<br />
a fost epuizat, se micşorează k cu o unitate,<br />
încercând să se facă o nouă alegere pentru s<br />
k −1<br />
etc. Această micşorare a lui k justifică denumirea<br />
metodei de „căutare cu revenire”, fiind des utilizată în optimizarea unor probleme liniare.<br />
1.4.2. Metoda „Branch and Bound” (ramifică şi mărgineşte)<br />
Această metodă este înrudită cu metoda Backtracking.<br />
Diferenţele constau în ordinea de parcurgere a arborelui spaţiului soluţiilor (stărilor) şi<br />
în modul în care se elimină subarborii care nu pot conduce la rezultat.<br />
Metoda foloseşte o listă în care vor fi înscrise vârfuri ale arborelui spaţiului soluţiilor<br />
pentru a fi prelucrate ulterior, numite vârfuri active.<br />
Dintre vârfurile active se va alege câte un vârf care va fi prelucrat, numit vârf curent.<br />
În momentul în care un vârf activ devine vârf curent se vor genera/determina toţi<br />
descendenţii săi, aceştia devenind vârfuri active (se vor adăuga listei vârfurilor active) după<br />
care unul din elementele acestei liste devine vârf curent.<br />
Lista poate funcţiona ca o coadă sau ca o stivă.<br />
168
Parcurgerea (vizitarea) arborelui spaţiului soluţiilor, în cazul metodei „Branch and<br />
Bound” diferă de metoda Backtracking prin aceea că în momentul în care un vârf activ devine<br />
vârf curent sunt generaţi (determinaţi) toţi descendenţii săi, aceştia devenind vârfuri active<br />
(fiind deci adăugaţi listei vârfurilor active), după care unul dintre elementele acestei liste<br />
devine vârf curent.<br />
1.4.3. Programarea dinamică<br />
Este o metodă care rezolvă problemele combinând soluţiile subproblemelor în care<br />
acestea au fost împărţite [9],[10],[16].<br />
Pentru aplicarea metodei este necesară satisfacerea principiului optimalităţii: dacă<br />
există un şir optim de decizii ( d<br />
1<br />
, d<br />
2,<br />
..., d n<br />
) care transformă o stare iniţială s<br />
0<br />
într-o stare<br />
finală s<br />
n<br />
, trecând printr-o serie de stări intermediare ( s<br />
1<br />
, s2<br />
,..., s n −1<br />
), atunci şirul de decizii<br />
este optim pentru s<br />
1<br />
ca stare iniţială şi s<br />
n<br />
ca stare finală.<br />
După ce principiul optimalităţii a fost verificat, problema constă în a scrie relaţiile de<br />
recurenţă corespunzătoare şi a le rezolva.<br />
Aceste relaţii sunt de două tipuri:<br />
– dacă fiecare decizie d<br />
i<br />
depinde de deciziile ( d<br />
i+ 1,...,<br />
d n<br />
), se aplică metoda înainte,<br />
iar deciziile se iau în ordinea d<br />
n<br />
, d<br />
n− 1,..., d1;<br />
– dacă fiecare decizie d i<br />
depinde de deciziile ( d 1,..., d i −1<br />
) , se aplică metoda înapoi.<br />
Deciziile vor fi luate în ordinea d<br />
1<br />
, d<br />
2,...,<br />
d<br />
n<br />
.<br />
În programarea dinamică se rezolvă probleme combinând soluţiile mai multor<br />
subprobleme (la fel ca şi în cazul metodei divide et impera).<br />
Există trei principii:<br />
– evitarea recalculării de mai multe ori a unor subcazuri care sunt comune, prin<br />
memorarea rezultatelor intermediare;<br />
– metoda operează de jos în sus, pornind de la cele mai mici subcazuri, se combină<br />
rezultatele şi se obţin soluţii pentru subcazurile din ce în ce mai mari până când se ajunge la<br />
soluţia cazului iniţial;<br />
– trebuie să fie satisfăcut principiul optimalităţii.<br />
Un algoritm de programare dinamică poate fi descris prin următoarea secvenţă de paşi:<br />
– se caracterizează structura unei soluţii optime;<br />
– se obţine recursiv valoarea unei soluţii optime;<br />
– se calculează de jos în sus valoarea unei soluţii optime;<br />
– din informaţiile calculate, se construieşte de sus în jos o soluţie optimă.<br />
1.5. Metode clasice suboptimale<br />
Aceste categorii de metode şi algoritmi ataşaţi sunt tratate de asemenea, în cadrul<br />
disciplinelor strâns legate cu domeniul programării şi au proprietatea că nu conduc în general,<br />
la soluţii optimale ale problemelor, sau nu se cunoaşte acest lucru.<br />
Ele se pretează la rezolvarea problemelor reale combinând cu alţi algoritmi deoarece<br />
aceste metode se blochează, de obicei, într-o soluţie suboptimală pe care nu reuşeşte să o mai<br />
îmbunătăţească.<br />
Din această grupă de metode fac parte metoda „Divide et impera”, Metoda optimului<br />
local (Greedy) şi metodele euristice [20],[21],[22].<br />
1.5.1. Metoda Greedy (Metoda optimului local)<br />
Metoda se aplică problemelor în care există o mulţime A de n date de intrare şi se<br />
doreşte determinarea unei submulţimi B a lui A (B ⊂A) care să satisfacă anumite condiţii<br />
pentru a fi acceptată.<br />
169
Totalitatea submulţimilor de acest tip formează mulţimea soluţiile posibile (SP) ale<br />
problemei. Dintre soluţiile posibile, pe baza unui criteriu suplimentar de alegere, se selectează<br />
o singură soluţie, numită şi soluţie optimă (SO).<br />
Sunt în general algoritmi simpli care se pot folosi la optimizarea unor funcţii obiectiv<br />
de o complexitate redusă.<br />
În cele mai multe dintre cazuri avem:<br />
– o mulţime de candidaţi;<br />
– o funcţie care verifică dacă o mulţime de candidaţi constituie o soluţie posibilă<br />
pentru problema dată, nu neapărat soluţia optimă;<br />
– o funcţie care verifică dacă o mulţime de candidaţi este fezabilă, adică dacă este<br />
posibil să completăm această mulţime astfel încât să obţinem o soluţie posibilă, dar nu<br />
neapărat soluţia optimă;<br />
– o funcţie de selecţie care indică la orice moment care este cea mai promiţătoare<br />
dintre candidaţii încă nefolosiţi;<br />
– o funcţie obiectiv care dă valoarea unei soluţii şi pe care urmărim să o optimizăm.<br />
Algoritmul construieşte soluţia pas cu pas, iniţial pornind de la o mulţime vidă. La<br />
fiecare pas se adaugă mulţimii cel mai promiţător candidat, conform funcţiei de selecţie.<br />
Dacă după o astfel de adăugare, mulţimea de candidaţi numai este fezabilă, se elimină<br />
ultimul candidat adăugat, care nu va mai fi niciodată considerat.<br />
Dacă după adăugarea ultimului candidat, mulţimea rămâne fezabilă atunci aceasta va<br />
rămâne de acum încolo în ea.<br />
De fiecare dată când lărgim mulţimea candidaţilor selectaţi facem şi verificarea că<br />
aceasta nu constituie o soluţie a problemei ridicate.<br />
Spre deosebire de metoda Backtracking, algoritmul Greedy nu permite atunci când s-a<br />
observat că nu se poate ajunge la o soluţie pentru o anumită secvenţă de elemente, revenirea<br />
înapoi pe nivelele anterioare.<br />
Deşi pentru multe probleme, nu se ajunge de multe ori la soluţia optimă, este totuşi<br />
foarte important să se ajungă la o soluţie.<br />
Dacă algoritmul funcţionează corect, prima soluţie găsită va fi totodată şi o soluţie<br />
optimă a problemei. Soluţia optimă nu este neapărat şi una unică, fiind posibil ca funcţia<br />
obiectiv să aibă aceeaşi valoare optimă pentru mai multe soluţii posibile.<br />
Se poate justifica şi denumirea algoritmului de lacom, poate chiar şi nechibzuit,<br />
deoarece la fiecare pas procedura alege cel mai bun candidat la momentul respectiv, fără a-i<br />
păsa însă de viitor şi fără să se răzgândească. Dacă un candidat este inclus în soluţie, el va<br />
rămâne acolo, iar dacă va fi exclus din soluţie el nu va mai fi luat în discuţie niciodată.<br />
Un algoritm greedy nu conduce întotdeauna la o soluţie optimă, uneori nu duce la<br />
nicio soluţie.<br />
Metoda însă nu şi-a propus niciodată să caute şi să determine toate soluţiile posibile,<br />
alegând una optimă, conform criteriului de optimizare dat, (ceea ce necesită timpul de calcul<br />
şi spaţiu de memorie mari), ci constă în alegerea pe rând a câte unui element, urmând să-l<br />
introducă (să-l înghită), eventual, în soluţia optimă (de aici şi numele metodei: greedy =<br />
lacom).<br />
Metoda prezintă anumite dezavantaje, pe de o parte, există dificultăţi în alegerea<br />
elementului, iar pe de altă parte, se pune întrebarea dacă prin maximizări succesive se ajunge<br />
într-adevăr la optimul global (lucru care în general nu este adevărat).<br />
De aceea metoda Greedy trebuie privită doar ca o sursă de idei, urmând să se<br />
determine apoi dacă soluţia obţinută este optimă.<br />
1.5.2. Metoda „Divide et impera”<br />
Este o metodă generală de elaborare a algoritmilor care constă în împărţirea repetată a<br />
unei probleme de dimensiune mai mare în două sau mai multe subprobleme de acelaşi tip, urmată<br />
de combinarea soluţiilor subproblemelor rezolvate pentru a obţine soluţia problemei iniţiale.<br />
170
Se presupune un vector A ( a a ,..., )<br />
= 1,<br />
2<br />
a n<br />
asupra elementelor căruia trebuie efectuată<br />
o prelucrare oarecare.<br />
Mai mult, se presupune că pentru orice p, q naturali cu 1 ≤ p < q ≤ N există<br />
∈ p,..., q −1<br />
a ,... se poate face prelucrând<br />
m { } astfel încât prelucrarea secvenţei { }<br />
secvenţele { }<br />
p<br />
a m<br />
a ,... şi { a ,... }<br />
171<br />
p<br />
a q<br />
m + 1<br />
a q<br />
, apoi combinând rezultatele pentru a obţine prelucrarea<br />
dorită a întregii secvenţe.<br />
Cel mai cunoscut algoritm de instruire este algoritmul backpropagation, bazat pe<br />
metoda gradientului, mai precis pe metoda celei mai rapide descreşteri, denumită şi metoda cu<br />
descreşterea gradientului.<br />
1.5.3. Structura unui algoritm aleator de descreştere[1]<br />
Pas 1. Iniţializări. Se alege aproximaţia iniţială, x<br />
0<br />
; se iniţializează contorul de<br />
iteraţii, k = 0; se iniţializează un contor de eşecuri, e = 0.<br />
Pas 2. Generarea noii direcţii. Se generează o valoare aleatoare ξ<br />
k<br />
şi se efectuează analiza:<br />
dacă f ( x + ξ<br />
k<br />
) < f ( x k<br />
) atunci xk +1<br />
= x k<br />
+ ξ<br />
k<br />
, altfel x<br />
k +1<br />
= xk<br />
şi e=e+1<br />
Pas 3. Criteriul de oprire. Dacă este satisfăcut criteriul de oprire atunci se opreşte<br />
algoritmul, altfel se incrementează indicatorul iteraţiei (k) şi se reia de la pasul 2.<br />
Criteriul de oprire poate să fie k = kmax (numărul maxim de iteraţii) sau e = emax.<br />
Variante ale algoritmului se obţin prin concretizarea repartiţiei valorilor variabilei<br />
aleatoareξ<br />
k<br />
1.5.3.1. Algoritmul Matyas (1965): Pentru fiecare iteraţie k, ξ<br />
k<br />
se generează în<br />
conformitate cu repartiţia normală standard, de medie 0 şi dispersie 1. Valorile<br />
corespunzătoare unor iteraţii diferite vor fi independente.<br />
1.5.3.2. Algoritmul Solis-Wets (1981): ξ<br />
k<br />
se generează în conformitate cu repartiţia<br />
normală de medie m k şi dispersie 1. Se alege m 0 = 0 şi pentru fiecare k se face analiza:<br />
Dacă f ( x + ξ<br />
k<br />
) < f ( x k<br />
) atunci xk +1<br />
= x k<br />
+ ξ<br />
k<br />
; mk<br />
+ 1<br />
= 0.4ξ<br />
k<br />
+ 0. 2mk<br />
Dacă f ( x − ξ<br />
k<br />
) < f ( x k<br />
) atunci xk +1<br />
= x k<br />
− ξ<br />
k<br />
; mk + 1<br />
= m k<br />
− 0.4ξ<br />
k<br />
Dacă f ( x − ξ<br />
k<br />
) ≥ f ( x k<br />
) şi f ( x − ξ<br />
k<br />
) ≥ f ( x k<br />
)<br />
Pentru generarea de valori repartizate în conformitate cu repartiţia normală standard se<br />
poate folosi metoda Box-Muller care conduce la următorul algoritm:<br />
u:=Random;<br />
v:=Random;<br />
r:=sqrt(-2*ln(u));<br />
z1:=r*cos(2*pi*v);<br />
z2:=r*sin(2*pi*v);<br />
Return z1,z2 [1],[9]<br />
unde Random este o funcţie ce generează valori uniform distribuite în [0; 1].<br />
O variantă a acestui algoritm care evită folosirea funcţiilor trigonometrice şi care se<br />
bazează pe generarea de puncte uniform distribuite în interiorul cercului unitate este:<br />
Repeat<br />
u:=2*Random-1;<br />
v:=2*Random-1;<br />
s+u^2+v^2;<br />
Until 0
La fiecare apel al funcţiilor de mai sus se generează două valori normal repartizate.<br />
Dacă z este o valoare aleatoare având repartiţia normală standard pentru a obţine o<br />
valoare aleatoare repartizată în conformitate cu repartiţia normală de medie m şi dispersie d<br />
este suficient să se calculeze: m + d z.<br />
Studiul convergenţei.<br />
Rezultate suficiente privind convergenţa în probabilitate a lui xk<br />
sunt date în teorema<br />
următoare:<br />
Fie x<br />
k<br />
minimul global al funcţiei<br />
Presupunem că:<br />
1. f : R n → R este continuă;<br />
2. pentru fiecare > 0<br />
f : R n<br />
172<br />
→ R<br />
*<br />
δ mulţimea<br />
δ<br />
= { x x − x < δ }<br />
V este de măsură nenulă, adică<br />
M ( V δ<br />
) ≠ 0<br />
3. densitatea de probabilitate, q<br />
k<br />
a fiecărei variabile aleatoare ξ<br />
k<br />
are proprietatea:<br />
q k<br />
( x − y) > 0 ∀ x,<br />
y ∈ A<br />
*<br />
Atunci f ( xk ) → f ( x )<br />
Faptul că este o metodă de descreştere face ca blocarea în minime locale a procesului<br />
de căutare să nu fie întotdeauna evitată.<br />
Din acelaşi motiv rezultatul obţinut este influenţat esenţial de aproximaţia iniţială.<br />
Soluţii pentru eliminarea acestor deficienţe sunt:<br />
(a) execuţia repetată a algoritmului pentru diverse aproximaţii iniţiale şi folosirea<br />
rezultatelor obţinute la rulările anterioare în stabilirea aproximaţiei iniţiale;<br />
(b) eliminarea caracterului de metodă de descreştere acceptându-se şi perturbaţiile care<br />
conduc la creşteri ale funcţiei obiectiv.<br />
Algoritmul stochastic de optimizare globală cu un singur agent de căutare este foarte<br />
bun pentru medii n dimensionale. Aceşti algoritmi sunt un pic mai lenţi decât cei cu gradient<br />
de căutare, dar au o probabilitate mărită de a găsi minimul global al funcţiei obiectiv, chiar şi<br />
în cazul când acestea nu sunt definite analitic.<br />
La fiecare iteraţie vectorul de căutare x k asociat pentru fiecare agent în parte îşi<br />
actualizează permanent poziţia în căutarea minimului global.<br />
Pentru a face acest lucru este necesară utilizarea unor generatoare de numere aleatoare<br />
uniform distribuite, şi depinzând de algoritm putându-se folosi anumite informaţii locale,<br />
asupra vârfurilor funcţiei obiectiv.<br />
Algoritmul Matyas 1965 este unul dintre cei mai simpli algoritmi aleatori de căutare,<br />
cu un singur parametru, cunoscut şi sub numele de algorimul Greedy [1].<br />
Ideea este foarte simplă, se foloseşte un vector Gaussian generat aleator pentru a<br />
caracteriza schimbarea poziţiei din poziţia curentă în cea de căutare.<br />
Este un greedy deoarece se acceptă doar mutaţii care fac să descrească valorile funcţiei<br />
obiectiv.<br />
0<br />
0<br />
Se selectează un punct inţial x , numărul total de paşi T, F best<br />
= F( x ) şi k=0<br />
k<br />
Pentru k=1:T se generează aleator un vector gaussian W cu dispresia σ<br />
k −1 k<br />
Se actualizează punctul de căutare z = x + w<br />
Dacă acest punct nu face parte din domeniul D, din constrângerea domeniului D se<br />
reface pasul de actualizare a punctului de căutare până se îndeplineşte condiţia<br />
k k<br />
Dacă F( z) < F( x<br />
− 1<br />
),<br />
x = z<br />
O variabilă gaussiană generată aleator pentru w poate fi construită prin utilizarea<br />
generatoarelor aleatoare cu distribuţie uniformă rand(1).<br />
w = − 2ln<br />
rand 1 ⋅ cos 2π ⋅ rand 1<br />
( ( )) ( ( )) σ
Metropolis este un algoritm care duce la o îmbunătăţire a vitezei de căutare, dar şi la o<br />
scăpare mai rapidă decât a celorlalţi algoritmi din punctele de minim locale.<br />
Cu o mică probabilitate p se acceptă mutaţii ale agenţilor care să ducă la o creştere a<br />
funcţiei obiectiv. Acest lucru duce la o strategie care va permite evitarea blocări în puncte de<br />
minim local.<br />
Algoritmul Greedy are o probabilitate destul de mare de a se bloca într-un punct de<br />
minim local, fără a se mai putea ajunge la minimul la nivel global, iar pentru a evita acest<br />
lucru se poate ajunge la mai puţin decât greedy, unele mutaţii sunt acceptate chiar dacă nu<br />
îmbunătăţesc valorile funcţiei obiectiv (Metropolis).<br />
1.6. Metode euristice<br />
Algoritmii şi metodele prezentate anterior sunt neeficienţi pentru probleme grele,<br />
combinatoriale şi de dimensiuni mari, sau cele care provin din domeniile de inspiraţie naturală<br />
şi inteligenţă artificială.<br />
Aceasta deoarece timpul de rezolvare şi/sau memoria internă necesară este<br />
exponenţială în raport cu dimensiunile problemei [13],[23],[26].<br />
În aceste situaţii, pentru astfel de probleme, se acceptă utilizarea unor algoritmi despre<br />
care nu se ştie sau nu s-a demonstrat deocamdată că sunt optimali, dar care furnizează<br />
rezultate “acceptabile” într-un timp mai scurt şi cu un consum mai redus de memorie.<br />
Datorită importanţei mari a criteriului timp în raport cu spaţiul de memorie necesar, se<br />
va avea în vedere criteriul timp.<br />
Un algoritm se numeşte euristic dacă are următoarele proprietăţi:<br />
• furnizează, de obicei, soluţii bune dar nu neapărat optime;<br />
• poate fi implementat mai uşor şi permite obţinerea rezultatelor în timp rezonabil,<br />
în orice caz mai scurt decât cel cerut de orice algoritm exact cunoscut.<br />
O idee frecvent utilizată în elaborarea algoritmilor euristici constă în descompunerea<br />
procesului de căutare al soluţiei, în mai multe subprocese (etape) succesive şi căutarea soluţiei<br />
optime a fiecăreia în parte (presupunând că fiecare subproces este suboptimal).<br />
Această strategie nu conduce însă întotdeauna la o soluţie optimală, deoarece<br />
optimizarea locală nu implică, în general, şi o optimizare totală (sau optimul local de cele mai<br />
multe ori nu va coincide cu optimul global).<br />
Un algoritm elaborat pe baza metodei Greedy, care furnizează o soluţie care nu este<br />
optimă (sau nu i se poate demonstra optimalitatea), este un algoritm euristic.<br />
Pentru elaborarea unui algoritm euristic se pun în evidenţă toate condiţiile<br />
pe care le satisface o soluţie exactă şi se împart condiţiile în două sau mai multe clase<br />
conform unor criterii.<br />
Aceste criterii pot fi facilitatea satisfacerii condiţiilor şi necesitatea satisfacerii lor. Din<br />
aceste puncte de vedere condiţiile pot fi:<br />
• condiţii uşor de îndeplinit;<br />
• condiţii dificil de îndeplinit (se poate accepta îndeplinirea primelor);<br />
• condiţii necesare (neîndeplinirea lor împiedică obţinerea unei soluţii posibile);<br />
• condiţii pentru care se poate accepta un compromis, în sensul că ele pot fi înlocuite<br />
cu alte condiţii care permit apropierea de o soluţie optimală (eventual optimă).<br />
În această situaţie, satisfacerea condiţiilor necesare e obligatorie, iar calitatea soluţiei<br />
depinde în mare măsură de compromisul adoptat pentru condiţiile din a doua categorie.<br />
Algoritmii euristici sunt utili pentru utilizări sporadice, unice, deoarece efortul<br />
determinării soluţiei optime este prea mare faţă de câştigul obţinut.<br />
Algoritmii euristici furnizează soluţii aproximative, dar şi algoritmii analizei numerice<br />
au soluţii aproximative, fără a lua în considerare propagarea erorilor de rotunjire, greu<br />
controlabile, care pot transforma un proces convergent într-unul divergent.<br />
173
1.7. Metode de simulare locală<br />
Aceste metode sunt caracterizate prin faptul că ele caută ieşirile dintr-un optim local şi<br />
sunt foarte bine paralelizabile pe oricâte procesoare paralele.<br />
Din această grupă fac parte metodele de simulare pură, simulare dirijată, simulare de<br />
tip călire, tabu, reţele neuronale, algoritmi genetici şi evolutivi.<br />
Analizând algoritmii determinişti (din analiza numerică sau cercetări operaţionale) şi<br />
algoritmii stochastici se constată că majoritatea au elemente comune:<br />
– pornesc de la o soluţie iniţială şi caută să îmbunătăţească soluţia curentă;<br />
– unii algoritmi conduc la optim şi acest lucru se poate şi verifica, alţii conduc la<br />
optim, dar verificarea acestui fapt devine practic imposibilă;<br />
– alţii nu pot să conducă la o soluţie optimă globală.<br />
Pornind de la aceste constatări, în literatura de specialitate s-au conturat o serie de<br />
cercetări în direcţia îmbunătăţirii algoritmilor clasici sau elaborarea algoritmilor noi.<br />
Deoarece problema găsirii unui punct iniţial de pornire poate fi complicată, iar mulţi<br />
algoritmi pleacă cu un punct iniţial, nu se preocupă de determinarea efectivă a soluţiei iniţiale<br />
şi nici de existenţa ei, căutarea deterministă a celor mai bune soluţii este prohibitivă.<br />
1.7.1. Algoritmi de tip „Simulated Annealing”, simulare de tip călire (SA)<br />
Simularea de tip călire (simulated annealing) este o metodă de căutare în spaţiul<br />
soluţiilor prin simulare dirijată după curba de răcire a metalelor în timpul călirii (de unde şi<br />
denumirea metodei). Algoritmul de recoacere simulată este propus de Kirkpatrick, Gellat şi<br />
Vecchi în anul 1983, pentru rezolvarea problemelor de optimizare combinatorică – Simulated<br />
Anneling. Metoda de simulare de tip călire este o metodă promiţătoare şi tot mai mult utilizată<br />
[1], [3],[6],[10],[34].<br />
Călirea simulată este o tehnică de tip Monte-Carlo care poate fi folosită pentru a găsi<br />
soluţii în problemele de optimizare.<br />
Algoritmii din această categorie nu sunt algoritmi de descreştere întrucât se pot<br />
efectua ajustări care conduc la creşterea funcţiei obiectiv, cu o anumită probabilitate, în cele<br />
mai multe din cazuri aceste ajustări se fac însă cu o probabilitate mică.<br />
La temperaturi înalte atomii metalelor sunt liberi să se deplaseze şi tind să o facă<br />
aleator. Când temperatura este scăzută nu mai este posibilă nicio mişcare, structura fiind<br />
îngheţată, pe măsură ce temperatura scade particulele tind să ajungă în stări cu energie din ce<br />
în ce mai mică. Dacă răcirea metalului se face treptat, atomii tind să se aşeze în punctele de<br />
minimă energie (astfel încât energiile dintre atomi să fie minime).<br />
Ideea acestor algoritmi provine de la analogia dintre căutarea soluţiei unei probleme<br />
de optimizare şi evoluţia stărilor unui solid supus unui tratament termic care începe printr-o<br />
încălzire bruscă şi continuă cu o răcire lentă.<br />
Dacă temperatura scade suficient de lent atunci, pentru fiecare valoare a temperaturii,<br />
solidului îi este permis să atingă starea de aşa-numitul echilibru termic.<br />
Starea de echilibru termic este descrisă de distribuţia de probabilitate:<br />
1 ⎛ E ⎞<br />
P = ⎜ −<br />
⎟<br />
T<br />
( S)<br />
exp (1)<br />
Z(<br />
T ) ⎝ k<br />
BT<br />
⎠<br />
unde s ∈ S este o stare a sistemului, T este temperatura la care se află sistemul, Z(T) este un<br />
factor de normalizare ales astfel încât suma probabilităţilor P = 1, E(S) este energia stării<br />
S, iar k B > 0 este o constantă (în fizică este denumită constanta lui Boltzmann). Se observă că<br />
pentru un T dat, cu cât E(S) este mai mică cu atât probabilitatea PT (S), ca sistemul să se afle<br />
în starea S este mai mare.<br />
174<br />
( S )<br />
∑<br />
a<br />
a
Rezultă că probabilitatea relativă a două stări este determinată doar de diferenţa<br />
energiilor lor:<br />
Pb<br />
Ea<br />
− Eb<br />
= e<br />
Pa<br />
K<br />
BT<br />
Prin urmare probabilitatea este maximă pentru stările de energie minimă.<br />
Pe de altă parte, şi T influenţează distribuţia staţionară. Valori mari ale lui T ( T → ∞ ),<br />
fac ca<br />
( S ) ≈ 1 cardS<br />
P T<br />
/<br />
adică stările sunt aproape echiprobabile. Dacă T este mic ( T → 0 ) atunci vor avea<br />
probabilitate nenulă doar stările de energie minimă.<br />
Folosind analogia dintre un sistem fizic şi o problemă de optimizare, analogie bazată<br />
pe corespondenţa dintre ele, spaţiul stărilor sistemului coincide cu spaţiul configuraţiilor<br />
problemei, iar energia coincide cu funcţia obiectiv rezultă că pentru a identifica configuraţii<br />
de cost minim ar fi suficient să le generăm în conformitate cu repartiţia (1).<br />
Acest lucru este dificil de realizat practic datorită necesităţii calculului lui Z(T) (care<br />
este o sumă după toate configuraţiile posibile ceea ce presupune o parcurgere exhaustivă a<br />
spaţiului de căutare - imposibil de realizat pentru probleme de dimensiuni mari).<br />
Pentru a evita acest calcul se poate simula evoluţia unui proces stochastic (de tip lanţ<br />
Markov) către distribuţia staţionară.<br />
Multe probleme de optimizare pot fi considerate ca un număr de obiecte care trebuie<br />
planificate astfel încât o funcţie obiectiv să fie minimizată.<br />
Atomii sunt înlocuiţi cu obiecte, iar valoarea funcţiei obiectiv înlocuieşte energia<br />
sistemului. Sunt create o planificare iniţială, aleatoare, a obiectelor, un cost iniţial ( c<br />
0<br />
) şi o<br />
temperatură T<br />
0<br />
. Permutările se realizează astfel: se aleg aleator obiecte, sunt rearanjate şi se<br />
calculează schimbarea în cost.<br />
Dacă, Δc ≤ 0 atunci schimbarea este acceptată.<br />
Dacă Δc > 0 se calculează probabilitatea schimbării la temperatura T:<br />
P<br />
− C<br />
ΔT<br />
( Δ C) = e<br />
Δ<br />
Dacă probabilitatea este mai mare decât o valoare aleasă aleator în intervalul (0, 1),<br />
atunci schimbarea este acceptată. După un număr de permutări cu succes temperatura este<br />
scăzută cu o rată de răcire.<br />
−E( s) / T<br />
Dacă alegem probabilitatea de atingere a lui s ecuaţia: fT<br />
( S ) = ZT<br />
e<br />
unde Z T este o constantă de normalizare, atunci obţinem comportarea termodinamică a<br />
gazelor ideale şi deci procedura converge.<br />
Dacă facem ca T k să descrească încet va dura mult procesul, dar obţinem soluţii mai<br />
bune faţă de varianta de descreştere rapidă a temperaturii când procesul merge repede dar<br />
calitatea soluţiilor nu este aşa de bună.<br />
Alegerea şirului T k este deci o problemă de implementare.<br />
Paralelizarea algoritmilor de tip călire se poate realiza pe mai multe căi:<br />
– căutarea simultană independentă;<br />
– căutare simultană periodic interactivă;<br />
– partiţionarea configuraţiei;<br />
– paralelizare masivă.<br />
1.7.2. Algoritmul Metropolis<br />
Metropolis a propus o metodă de simulare de tip Monte Carlo a cărei idee are ca sursă de<br />
inspiraţie starea curentă a sistemului când este generată o perturbaţie aleatoare (mică) care este<br />
175
aplicată uneia dintre componentele (particulele) sistemului[1],[17],[19]. Dacă această perturbaţie<br />
provoacă o descreştere a energiei sistemului atunci noua stare va fi considerată cea obţinută prin<br />
aplicarea perturbaţiei, altfel perturbaţia se va accepta numai cu o anumită probabilitate (care<br />
depinde invers proporţional de variaţia energiei şi direct proporţional de temperatură).<br />
Algoritmul Metropolis foloseşte o metodă de tip Monte Carlo, care generează o<br />
secvenţă de stări [1],[20]. Fiind dată starea curentă, se aplică o mică perturbaţie generată<br />
aleator.<br />
Dacă diferenţa de energie ΔE dintre energia E p a stării perturbate şi energia E c a stării<br />
curente este negativă, atunci procesul continuă cu noua stare.<br />
În caz contrar, probabilitatea p de acceptare a stării perturbate este dată de expresia<br />
p = e<br />
ΔE<br />
−<br />
K T<br />
Astfel cu cât temperatura este mai ridicată, probabilitatea de a accepta schimbări care<br />
conduc la mărirea energiei este mai mare (particulele sistemului fluctuează aleator).<br />
Aplicarea acestei idei pentru determinarea minimului unei funcţii obiectiv se bazează<br />
pe următoarele analogii:<br />
– funcţia obiectiv f, coincide cu energia E;<br />
– vectorii din domeniul de definiţie corespund unei configuraţii (stări) a sistemului;<br />
– modificarea unei componente a vectorului corespunde perturbării unei particule;<br />
– T este un parametru prin care se poate controla probabilitatea de acceptare a<br />
perturbaţiilor care conduc la creşterea funcţiei obiectiv.<br />
Pentru T constant, un algoritm de tip Metropolis are următoarea structură:<br />
Pas 1: Iniţializări. Se stabileşte aproximaţia iniţială, X<br />
0<br />
şi se iniţializează indicatorul<br />
iteraţiei K=0<br />
, n<br />
Pas 2: Generare perturbaţie. Se generează o nouă configuraţie x ∈ R , prin<br />
modificarea uneia sau mai multor componente ale lui x<br />
'<br />
Pas 3: Acceptarea noii configuraţii. Se calculează Δf<br />
k<br />
= f ( x ) − f ( x k<br />
)<br />
'<br />
'<br />
Configuraţia x se acceptă cu probabilitatea Pa<br />
( xk<br />
+ 1<br />
= x ) = min{1,exp( −Δf<br />
k<br />
/ T},<br />
T > 0<br />
Pas 4: Criteriul de oprire Dacă k < kmax<br />
atunci k=k+1 şi se trece din nou la pas 2, altfel<br />
algoritmul se opreşte.<br />
Generarea unei noi valori x pornind de la x<br />
k<br />
se face printr-o perturbaţie care depinde<br />
de natura problemei.<br />
Algoritmul de recoacere simulată poate fi privit ca o secvenţă de algoritmi Metropolis<br />
aplicaţi unui şir descrescător de valori ale parametrului de control, temperatura.<br />
Pentru o alegere convenabilă a funcţiei de modificare a temperaturii, algoritmul de<br />
recoacere simulată converge asimptotic spre un minim global al problemei de optimizare<br />
combinatorială C () i → min<br />
S-a demonstrat că pentru convergenţa spre un minim local este necesar ca temperatura<br />
să descrească cu logaritmul timpului, conform distribuţiei Bolzmann:<br />
T0<br />
T () t =<br />
1+<br />
ln()<br />
t<br />
unde T 0 este temperatura iniţială, iar t este timpul măsurat prin numărul de cicluri de<br />
prelucrare.<br />
S-a constat că se poate obţine o convergenţă mai bună, prin înlocuirea distribuţiei<br />
Bolzmann cu distribuţia Cauchy. Paşii făcuţi spre minimul global pot fi uneori mai mari şi<br />
numărul de iteraţii necesar poate fi mai mic. Funcţia de modificare a temperaturii la distribuţia<br />
Cauchy este:<br />
T0<br />
T () t = 1 + t<br />
B<br />
176
Iar probabilitatea P(x) a unui pas de mărime x în această distribuţie este:<br />
T<br />
( )<br />
( t)<br />
P x = 2 2<br />
T () t + x<br />
Algoritmul cunoscut şi sub numele de recoacere Monte Carlo, sau răcire statistică, este<br />
o generalizare a algoritmilor de ameliorare iterativă, pentru că acceptă, cu o probabilitate care<br />
scade odată cu scăderea temperaturii, modificarea funcţiei criteriu.<br />
Un algoritm de optimizare are drept scop descoperirea unei valori x* de cele mai<br />
multe ori un vector în n dimensiuni pentru o perioadă de timp T, aşa cum ar fi: F(x)>F(x*),<br />
∀x<br />
∈ R.<br />
Funcţia F se numeşte şi funcţie obiectiv căreia i se va face o optimizare, adică i se va<br />
stabili un minim sau un maxim în funcţie de problemă.<br />
Funcţia F este asociată cu o arhitectură pentru descrierea procesului la nivel<br />
informaţional, iar x reprezintă setul de parametri.<br />
Abordarea de a găsi un punct de minim sau de maxim în alte cazuri va presupune o<br />
abordare unitară.<br />
A maximiza funcţia G(x) este acelaşi lucru cu a minimiza funcţia F(x) = - G(x), cu o<br />
limitare a domeniului de definiţie a funcţiei D.<br />
Pentru un algoritm de optimizare indiferent de care se utilizează este de dorit ca:<br />
Să avem o convergenţă sigură spre valoarea x* şi de a avea o complexitate<br />
computaţională cât mai mică dacă se poate o reducere la o funcţie polinomială.<br />
Foarte multe din problemele din lumea reală pot fi descrise pe baza abordării de mai sus.<br />
Este adevărat că transpunerea problemei reale într-o formă corespunzătoare de fi optimizată pe<br />
baza unui algoritm este de cele mai multe ori implică un efort şi cunoştinţe deosebite.<br />
Putem avea o clasificare a algoritmilor din care reliefăm două mari clase:<br />
una în care căutarea se face după gradient şi algoritmii stochastici de inspiraţie<br />
naturală.<br />
1.7.3. Algoritmi tabu (AT)<br />
Algoritmii Tabu sunt algoritmi perfecţionaţi pentru căutarea în spaţiul soluţiilor care<br />
evită, de asemenea, blocarea în puncte de optim local, eventual evită cicluri şi accelerează<br />
convergenţa, impiedicând revenirea la stări anterioare [1].<br />
Algoritmul Tabu se bazează pe doi paşi clasici ai algoritmilor de căutare în general.<br />
Pasul de determinare a unei soluţii iniţiale nu este specific metodei şi constă din<br />
ordonarea elementelor mulţimii soluţiilor după un criteriu sau altul şi încărcarea capacităţii,<br />
prezentate de o restricţie, dusă până la refuz (de exemplu, algoritmul GREEDY2).<br />
Îmbunătăţirea soluţiei curente se bazează pe o mutare (efectuarea unei schimbări locale) şi pe<br />
construirea unei liste tabu.<br />
O listă Tabu (T) conţine la un moment dat mutările nepermise în cadrul iteraţiei<br />
curente.<br />
Lista tabu nu permite mutări care au fost efectuate în ultimele iteraţii.<br />
Algoritmul are o serie de implementări sofisticate, situaţii în care efectuăm mutări<br />
multiple la o iteraţie sau când se pleacă cu mai multe soluţii iniţiale.<br />
1.8. Metoda eşantionării<br />
O metodă foarte simplă de optimizare ar fi utilizând eşantionarea uniformă, care<br />
permite împărţirea domeniului de căutare într-un număr de q intervale în fiecare direcţie.<br />
Pentru fiecare aceste eşantioane se va face o evaluare a funcţiei F şi se vor reţine<br />
rezultatele în scopul determinării unei valori considerată ca fiind cea mai bună.<br />
Aceste coordonate se modifică în permanenţă cu scopul găsirii unor valori din ce în ce<br />
mai mici.<br />
177
Această metodă prin eşantionare uniformă va duce la considerarea domeniului ca fiind<br />
făcut din q n puncte.<br />
Dezavantajele principale ar fi că timpul de rulare va creşte exponenţial cu valoarea n,<br />
iar în timpi mai mici este foarte posibil să nu se poată obţine optimul global al funcţiei<br />
obiectiv.<br />
Metoda prezintă însă şi avantaje, deşi timpul de lucru este mare totuşi ea este garantat<br />
convergentă şi este aplicabilă unor probleme cu o abordare mai simplistă.<br />
O altă metodă de optimizare utilizează o eşantionare cu pas aleator, căutarea făcându-se<br />
în domeniul de căutare D. Pentru fiecare eşantion se va face o evaluare a valorii funcţiei<br />
obiectiv, cu stocarea datelor, în scopul obţinerii celei mai bune poziţii la nivel global. Acest<br />
algoritm de optimizare prezintă marele avantaj că nu va necesita parametri de căutare, în acest<br />
caz nefiind nevoie de a determina o valoare optimă pentru q. Din punctul de vedere al vitezei<br />
algoritmului, acesta este mai rapid decât cel cu eşantionare uniformă, şi întotdeauna<br />
convergent. Cu toate astea durata de execuţie este totuşi mare mai ales pentru problemele mai<br />
complicate, pentru abordările simplificatoare este rezonabilă. Algoritmii de optimizare mai<br />
sus prezentaţi se încadrează la algoritmi rudimentari de optimizare, care pot fi folosiţi cu<br />
succes pentru abordarea problemelor simple. În aceşti algoritmi nu se utilizează avantajele<br />
desfăşurării funcţiei care pot duce la o creştere semnificativă a performanţei algoritmului.<br />
Algoritmii de optimizare care se bazează pe gradient, impun o căutare într-un domeniu D pe<br />
direcţia gradientului descrescător. Punctele de căutare sunt modificate după următoarea<br />
formulă:<br />
∂F<br />
Δxi<br />
= −η , unde η reprezintă pasul de căutare.<br />
∂xi<br />
Un pas de căutare mai mare ar putea duce la viteză de convergenţă mai mare, dar cu<br />
preţul de multe ori al ratării optimului la nivel global.<br />
O altă metodă de optimizare ar fi cea a gradientului conjugat, care va duce la o<br />
accelerare a căutării, dar fiecare pas este mai complicat.<br />
Direcţia după care se face căutarea poate fi determinată.<br />
Iniţierea aleatoare a vectorului viteză de căutare x 0<br />
0 ∂F<br />
Evaluarea componentelor gradientului gi<br />
=<br />
0<br />
x<br />
∂xi<br />
Aproximarea direcţiei de căutare pentru pasul 1 ca în metoda gradientului descendent<br />
0 0<br />
d = −g<br />
k<br />
1<br />
Găsirea η<br />
min<br />
astfel încât ( − 1 k −<br />
F x + η<br />
mind<br />
) să devină minimă, o simplă problemă unidimensională.<br />
k k 1 −1<br />
Actualizarea vectorului de căutare =<br />
− k<br />
x x + η<br />
mind<br />
k<br />
⎛<br />
k ∂F<br />
⎞<br />
Evaluarea vectorului gradient g = ∇F<br />
⎜ =<br />
k<br />
⎟<br />
x<br />
g<br />
k i<br />
x<br />
⎝ ∂xi<br />
⎠<br />
k k k −1 k −1<br />
Se evaluează noua direcţie de căutare d = −g<br />
+ β d<br />
k = k +1<br />
Până când se îndeplineşte criteriul de oprire x k<br />
− x k −1<br />
< ε<br />
k −1<br />
Pentru β se pot alege mai multe variante şi anume:<br />
k k k −1<br />
g , g − g<br />
k −1<br />
Hestenes – Stiefel β =<br />
,<br />
k −1<br />
k k −1<br />
d , g − g<br />
k k k −1<br />
g , g − g<br />
k −1<br />
Polak – Ribiere β =<br />
,<br />
k −1<br />
k −1<br />
g , g<br />
178
Fletcher – Reeves<br />
β<br />
k − 1<br />
=<br />
g<br />
g<br />
k<br />
k −1<br />
, g<br />
k<br />
, g<br />
k −1<br />
1.9. Evaluarea performanţelor algoritmilor<br />
Algoritmii stochastici sunt destul de dificil de comparat din punctul de vedere al<br />
vitezei, datorită faptului că timpii lor de lucru depind de modul de generare a valorilor<br />
aleatoare [9],[19],[20].<br />
Pentru a putea face însă o comparaţie ar trebui rulat acelaşi algoritm de un număr<br />
foarte mare de ori şi analizat din punct de vedere statistic.<br />
Mărimile uzuale folosite în algoritmii de optimizare sunt:<br />
1.9.1. Performanţa algoritmului<br />
Este definită prin capabilitatea algoritmului de a atinge cât mai repede minimul global,<br />
printr-un număr de iteraţii având ca poziţie de start un număr iniţial de iteraţii predefinit [1].<br />
Numărul de iteraţii – reprezintă numărul mediu de iteraţii pe care le facem pentru a<br />
stabili un anumit criteriu optimul global, dacă acceptăm că îi cunoaştem valoarea.<br />
Trebuie menţionat că sunt şi cazuri în care nu se poate îndeplini niciun criteriu, aceste<br />
cazuri izolate nu se folosesc în stabilirea valorii medii.<br />
Procentul de reuşite în îndeplinirea unor criterii – reprezintă proporţia de rezultate<br />
favorabile din toate încercările efectuate, indicator foarte important în stabilirea eficacităţii<br />
unui algoritm în a converge spre un minim global, fără a se bloca în alte puncte de minime<br />
locale.<br />
Din comparaţia acestor algoritmi rezultă că Metropolis este mai rapid ca ceilalţi în<br />
descoperirea minimului global, chiar şi în cazul în care funcţia obiectiv prezintă în evoluţia ei<br />
multe puncte de extrem. Acest algoritm este inspirat din statistica aplicată în fizică.<br />
A fost adăugat un parametru p care a făcut ca acesta să fie un algoritm ceva mai<br />
complex decât Algoritmul Greedy. Din fizică se ştie că valoarea p este mică pentru o variaţie<br />
negativă a unei funcţii obiectiv este mare.<br />
⎛ − ΔF<br />
⎞<br />
p = exp ⎜ ⎟<br />
⎝ T ⎠<br />
Unde T este denumită temperatură şi ea este constantă pentru algoritmul Metropolis.<br />
Alopex este un algoritm cu generare aleatorie de căutare directă, în care este în<br />
particular interesat de căutări la nivel local şi determinarea unor minime locale.<br />
Dacă în ceilalţi algoritmi toate direcţiile de mişcare erau considerate ca fiind la fel de<br />
importante, aici unele direcţii devin favorizate depinzând de un coeficient de corelare care<br />
măsoară cât de mult duce modificare a vectorului x la scăderea funcţiei obiectiv.<br />
1.10. Agenţi şi sisteme multiagent<br />
Agenţii şi sistemele multiagent reprezintă o nouă modalitate de analiză, modelare şi<br />
implementare a sistemelor complexe. Noua viziune bazată pe agenţi oferă astăzi o gamă largă<br />
de instrumente, tehnici şi paradigme cu un uriaş potenţial de a îmbunătăţi modul în care<br />
oamenii concep şi utilizează tehnologia informaţională[26].<br />
Agenţii sunt şi vor fi utilizaţi tot mai mult într-o mare varietate de aplicaţii, mergând<br />
de la sisteme de dimensiuni mici, cum ar fi filtrele personalizate pentru email sau agenţii<br />
pentru cumpărături (shopbot) şi până la sisteme mari, deosebit de complexe, cum sunt<br />
organizaţiile şi sistemele economice virtuale. La o primă vedere, ar putea apărea că aceste<br />
179
tipuri de sisteme sunt extrem de diferite şi că nu au nimic în comun unele cu altele. Sistemele<br />
multiagent reprezintă mijlocul ideal de a aborda probleme care au mai multe metode de<br />
rezolvare, mai multe modalităţi de structurare şi/sau mai multe entităţi care le rezolvă (ca în<br />
cazul sistemelor distribuite). Astfel de sisteme au, deci, avantajul natural al rezolvării<br />
distribuite şi concurente a problemelor dar, în acelaşi timp, au şi avantajul suplimentar al<br />
reprezentării modalităţilor complexe de interacţiune.<br />
Tipurile principale de interacţiuni sunt: cooperarea (lucrul împreună pentru atingerea<br />
unui scop comun), coordonarea (organizarea activităţii de rezolvare a problemelor astfel încât<br />
interacţiunile dăunătoare sunt eliminate iar cele favorabile sunt utilizate) şi negocierea<br />
(ajungerea la un acord care este acceptabil pentru toate părţile).<br />
Inteligenţa unor astfel de sisteme este legată mai mult de capacitatea lor comună de a<br />
învăţa şi a se adapta la cerinţele mediului, deşi nu este exclus ca, în curând, să vorbim despre<br />
agenţi care au convingeri proprii sau despre agenţi emoţionali, deci care sunt capabili să<br />
exprime emoţii şi sentimente umane. Inteligenţă colectivă care stă la baza descrierii unui<br />
sistem multiagent în care nu există o structură centralizată de comunicare sau control<br />
reprezintă capacitatea de a învăţa şi a se adapta continuu, în raport cu percepţia sa asupra<br />
mediului, dar şi a interdependenţelor interne dintre agenţi.<br />
Sistemele multiagent cu inteligenţă colectivă sunt considerate astăzi ca fiind tipul de<br />
sisteme care se va impune tot mai mult în aplicaţiile practice ale viitorului. Conceptul de<br />
agent a devenit, în anii ’90 ai secolului XX şi în primii ani ai secolului XXI, un concept<br />
central în câteva dintre disciplinele ştiinţifice cu o dezvoltare de-a dreptul explozivă.<br />
Inteligenţa artificială şi subdomeniul acesteia, inteligenţa artificială distribuită, ştiinţele<br />
complexităţii sistemelor, cibernetica de ordinul trei, ştiinţa calculatoarelor, economia<br />
computaţională etc., fac apel din ce în ce mai frecvent la conceptul de agent şi la metodele<br />
derivate din acesta. În dicţionare, agentul este definit ca ,,cineva care, sau prin care se exercită<br />
putere sau produce un efect”. Totuşi, o astfel de definiţie este prea generală pentru a putea fi<br />
considerată operaţională; cel puţin ea indică faptul că agentul exercită o acţiune, schimbă ceva<br />
în mediul înconjurător.<br />
Mai precis, Shardlow arată că: ,,Agenţii fac lucruri, ei acţionează: de aceea ei se<br />
numesc agenţi” [30]. Agenţii au deci un rol activ, iniţiind acţiuni prin care este afectat mediul<br />
lor mai degrabă decât ca ei să fie afectaţi de acest mediu.<br />
Doi termeni pot fi utilizaţi pentru a descrie această acţiune a agenţilor: autonomia şi<br />
raţionalitatea aşa cum afirmă Wooldridge şi Jennings.<br />
Autonomia presupune, în general, că un agent funcţionează fără intervenţia directă a<br />
omului sau a altor agenţi.<br />
Totuşi, acţiunea raţională autonomă, aşa cum este definită, este un criteriu prea general<br />
pentru agenţi, ceea ce face ca în această categorie să se regăsească o clasă prea largă de<br />
obiecte. Mai multă precizie în acest domeniu este introdusă de definiţia dată de Jennings,<br />
Sycara şi Wooldridge pentru care ,,un agent este un sistem de calcul situat într-un anumit<br />
mediu, care este capabil de acţiune autonomă flexibilă pentru a realiza obiectivele sale<br />
proiectate” [31]. Se observă că se folosesc trei concepte cheie pentru a defini un agent:<br />
poziţionarea în raport cu mediul, autonomia şi flexibilitatea.<br />
J. Ferber (1995) detaliază şi mai mult lucrurile, el spunând, în esenţă, că agenţii sunt<br />
entităţi reale (fizice) sau virtuale care [32]:<br />
• Acţionează într-un mediu specificat;<br />
• Comunică cu alţi agenţi;<br />
• Urmează un set de tendinţe, reprezentând obiective sau optimizează o funcţie;<br />
• Dispun de resurse;<br />
• Percep mediul înconjurător până la o anumită limită;<br />
• Reprezintă intern mediul înconjurător (unii agenţi doar reacţionează);<br />
• Oferă cunoaştere şi servicii;<br />
• Se autoreproduc (opţional);<br />
180
• Satisfac obiective bine definite, ţinând cont de resurse, cunoştinţe, percepţie,<br />
reprezentare şi stimuli.<br />
Desigur că o astfel de definiţie este prea cuprinzătoare pentru a putea separa mai bine<br />
agenţii de alte tipuri de sisteme.<br />
S-a observat astfel că, aplicând o astfel de definiţie, putem incorpora în categoria<br />
agenţilor şi muşuroaielor de furnici, roiurile de albine sau bancurile de peşti.<br />
Recent, agenţii au fost definiţi extrem de sintetic, dar cuprinzător într-un raport pentru<br />
Agentlink, comunitatea europeană a oamenilor de ştiinţă din acest domeniu de către Luck. M.<br />
[33], agenţii pot fi definiţi ca fiind „entităţi computaţionale rezolvitoare de probleme,<br />
autonome, capabile să execute operaţii în medii dinamice şi deschise”.<br />
Tipurile principale de interacţiune ce pot fi găsite în sistemele multiagent includ:<br />
cooperarea, coordonarea şi negocierea.<br />
Golstein şi Levin încă din 1987, au definit rezolvarea problemelor ca pe un proces<br />
cognitiv de nivel înalt care necesită modulaţia şi controlul mai multor capacităţi intelectuale<br />
fundamentale, fiind considerată ca cea mai complexă dintre toate funcţiile intelectuale<br />
[39],[45].<br />
Rezolvarea problemelor apare necesară atunci când un organism sau un sistem ce<br />
posedă inteligenţă artificială nu cunoaşte drumul pe care trebuie să îl parcurgă de la o stare<br />
dată la o stare scop dorită. Procesul rezolvării problemelor diferă în funcţie de domeniul de<br />
cunoaştere şi de nivelul de expertiză. Rezultatele obţinute în laboratoare de multe ori rămân<br />
utile din punct de vedere teoretic, dar nu pot fi extinse pentru situaţii reale care de obicei sunt<br />
mult mai complexe.<br />
Evoluţia în natură este un bun mecanism de dezvoltare şi adaptare a organismelor vii<br />
la mediul ambiant. Principiile naturale de luare a deciziilor s-au dovedit a fi efective pe<br />
parcursul a milioane de ani. Din aceste considerente, în ultima vreme, cercetătorii în<br />
tehnologii computaţionale s-au inspirat din natura la elaborarea noilor algoritmi, aşa-numiţii<br />
algoritmi evolutivi.<br />
Dintre acestea fac parte:<br />
– algoritmii genetici (GAs), elaboraţi pe baza noţiunilor de selecţie naturală şi<br />
genetică;<br />
– algoritmii coloniilor de furnici (Ant Colony Optimization – ACO, Ant Sistem – AS),<br />
modelând comportamentul unei colonii de furnici.<br />
Algoritmii genetici lucrează analogic naturii: operează cu o populaţie de indivizi,<br />
fiecare individ este un vector în care se codifică o soluţie a problemei.<br />
Calităţile individului (speranţa de viaţă) sunt apreciate cu ajutorul unei funcţii speciale<br />
(fitness function). Cei mai buni indivizi au şansa de a se încrucişa şi forma descendenţi, pe<br />
când cei mai slabi sunt eliminaţi. În aşa fel, calităţile generaţiilor noi, în mediu, sunt mai bune<br />
de cât a populaţiei precedente.<br />
GAs au aplicabilitate în rezolvarea unor probleme cu caracter ştiinţific şi ingineresc,<br />
câteva din acestea sunt: probleme de optimizare în domenii continui şi discrete cu aplicaţii în<br />
proiectarea sistemelor, planificarea activităţilor (generarea automată a orarelor); stabilirea<br />
arhitecturii reţelelor neuronale; modelarea sistemelor dinamice şi efectuarea de predicţii<br />
(predicţia vremii, a structurii proteinelor), modelarea sistemelor economice şi predicţia<br />
fenomenelor cu caracter economic, modelarea sistemelor biologice; dezvoltarea de strategii.<br />
GAs prezintă un larg domeniu de cercetare din contul posibilităţii de modificare a<br />
parametrilor. Se poate întâmpla ca o modificare neesenţială a unui parametru să conducă la<br />
îmbunătăţirea considerabilă a soluţiei problemei.<br />
O colonie de furnici poate fi privită ca un sistem multiagent, unde fiecare agent<br />
(furnica) acţionează automat după nişte reguli foarte simple. În comparaţie cu<br />
comportamentul primitiv al agentului, comportamentul întregului sistem se primeşte uimitor<br />
de raţional.<br />
Ideea ACO – modelarea comportamentului coloniei, bazată pe capacitatea furnicilor de a<br />
găsi repede cel mai scurt drum de la furnicar până la hrană şi de adaptare la condiţii noi. În timpul<br />
181
deplasării, furnicile marchează drumul cu feromon (pheromone), această informaţie se foloseşte<br />
de alte furnici la alegerea drumului. Anume aceasta regulă elementară determină capacitatea<br />
furnicilor de a găsi un nou drum (cel mai scurt), dacă drumul vechi nu mai este accesibil. Furnicile<br />
cu aceeaşi probabilitate vor înconjura obstacolul din stânga şi din dreapta, acelaşi lucru se va<br />
întâmpla şi la întoarcere. Însă, acele furnici care întâmplător au ales cel mai scurt drum, vor<br />
ajunge mai repede la destinaţie şi după câteva deplasări acest drum va fi mai îmbogăţit cu<br />
feromon. Deoarece deplasarea furnicilor este determinată de concentraţia de feromon, atunci şi<br />
celelalte furnici vor alege cel mai scurt drum. Modelarea evaporării feromonului ne garantează că<br />
soluţia optimă locală nu va fi unică, furnicile vor căuta şi alte drumuri.<br />
1.11. Algoritmi Genetici (GA) şi evoluţionişti<br />
Algoritmii genetici folosesc experienţa strămoşilor transmisă genetic la urmaşi [1],<br />
[26],[36].<br />
Aceştia se bazează pe o selecţie naturală şi pe exploatarea eficientă a informaţiilor de<br />
specialitate acumulate în timp.<br />
Pornind de la teoria evoluţionistă a lui Darwin, indivizii cu cele mai bune calităţi<br />
pentru supravieţuire vor avea mai mulţi urmaşi cărora le vor transmite aceste calităţi.<br />
Aceste calităţi sunt variate şi diferă de la individ la individ, iar pentru compararea<br />
indivizilor este necesară o măsură comună de apreciere.<br />
Aceasta măsură numită potenţial depinde de modul în care calităţile individuale sunt<br />
corelate cu cerinţele mediului înconjurător.<br />
Cum mediul este unul şi acelaşi pentru toţi, speciile se orientează spre indivizi cu<br />
potenţial din ce în ce mai ridicat prin selecţie naturală.<br />
Totalitatea calităţilor unui individ, calităţi care determină potenţialul său se numeşte<br />
fenotip.<br />
Fenotipul e determinat de premizele genetice ale individului, care reunite formează<br />
genotipul; informaţia genotipică este moştenită de urmaşi, iar procesul evolutiv al unei specii<br />
trebuie înţeles ca un schimb continuu şi permanent de material genetic.<br />
1.12. Metodele evoluţioniste au ca obiectiv maximizarea unei funcţii de mai multe<br />
variabile, fiecare luând valori într-un anumit interval [26],[27],[28],[29].<br />
Soluţia va fi un ansamblu de valori numerice ale variabilelor extrase din domeniile<br />
corespunzătoare.<br />
Soluţiile vor juca un rol de indivizi, iar funcţia de optimizat va reprezenta mediul.<br />
Potenţialul unui individ va fi în acest caz valoarea funcţiei obiectiv în soluţia<br />
corespunzătoare.<br />
Rezultă deci că dacă în metodele clasice, la fiecare pas al algoritmului se lucra cu o<br />
singură soluţie, o metodă evoluţionistă operează cu o populaţie de indivizi.<br />
Indivizii care compun populaţia sunt aleşi la întâmplare din mulţimea tuturor soluţiilor<br />
problemei şi apoi prin procesul ce imită selecţia naturală se alege din populaţia curentă un<br />
număr de supravieţuitori care vor constitui „izvorul” generaţiei următoare. Selecţia se face<br />
astfel ca indivizii cu potenţial mai ridicat (soluţii ce oferă funcţiei obiectiv o valoare mai<br />
mare) să aibă şanse mai mari de a se număra printre supravieţuitori.<br />
Indivizii neselecţionaţi din populaţia curentă vom spune că „mor”, adică sunt omişi în<br />
consideraţiile următoare.<br />
O parte a indivizilor selecţionaţi sunt supuşi unor transformări în cadrul unui proces de<br />
recombinare prin intermediul unor operatori genetici pentru a obţine noi indivizi.<br />
Transformările simple se numesc mutaţii şi asigură o anumită variabilitate în interiorul<br />
populaţiei, adică creează un nou individ printr-o modificare a valorii unei variabile (noua<br />
valoare fiind din domeniul de valori sau intervalul corespunzător variabilei).<br />
182
Transformările complexe sunt încrucişările (sau mutaţii încrucişate) şi au rolul de a<br />
realiza schimbul de informaţii între soluţiile combinate (sau indivizi); prin ele se creează noi<br />
indivizi prin combinarea de părţi provenind de la mai mulţi indivizi selecţionaţi (de obicei,<br />
doi).<br />
În urma acestor transformări se obţine o nouă populaţie care la rândul ei este supusă<br />
transformărilor de mai sus.<br />
Dacă în timpul procesului iterative este obţinut individul cu potenţialul cel mai ridicat,<br />
după amânarea unui număr suficient de mare de generaţii soluţia cea mai bună găsită este<br />
foarte aproape de soluţia optimă.<br />
Metodele evoluţioniste spre deosebire de cele clasice realizează o căutare<br />
multidirecţională, menţinând la fiecare pas o populaţie de soluţii posibile si încurajând<br />
culegerea de informaţii pe o direcţie sau alta, precum şi schimbul de informaţii între direcţii.<br />
Populaţia suferă o evoluţie orientată: la fiecare generaţie soluţiile bune se reproduc,<br />
cele slabe mor; mediul ambient reprezentat prin funcţia de optimizat clasifică soluţiile după<br />
potenţialul lor.<br />
Metodele evoluţioniste [10] pot fi diferenţiate pentru una şi aceeaşi problemă prin:<br />
– structura S de reprezentare a indivizilor;<br />
– operatorii genetici de recombinare;<br />
– modul de generare a populaţiei iniţiale;<br />
– modul de tratare a restricţiilor populaţiei;<br />
– alegerea parametrilor (dimensiunea populaţiei, probabilităţile de aplicare a diverşilor<br />
operatori).<br />
Un algoritm genetic este o procedură evoluţionistă în care indivizii sunt reprezentaţi<br />
prin şiruri de valori 0 si 1.<br />
Diferenţele esenţiale faţă de alte metode de căutare sunt: multiparametrizare, căutări<br />
din mai multe puncte deodată şi aplicarea regulilor probabilistice şi deterministice judicios<br />
combinate.<br />
Algoritmii genetici sunt algoritmi stochastici care folosesc metode de căutare ce<br />
modelează fenomene naturale: moştenirea genetică şi lupta pentru supravieţuire din teoria<br />
darwiniană.<br />
Primii algoritmi genetici au fost elaboraţi la sfârşitul deceniului şapte de către Holland<br />
ca o alternativă la metodele clasice de optimizare [32],[36].<br />
Terminologia este cea specifică geneticii, şi anume:<br />
– cromozomi: denumire folosită pentru indivizi sau soluţii posibile ale problemei de<br />
optimizare, reprezentaţi prin vectori binari; toţi cromozomii au acelaşi număr de<br />
componente, număr ce depinde de precizia soluţiei, adică de precizia dorită în calcule.<br />
– gene: componentele unui cromozom ordonate liniar; o genă este caracterizată atât<br />
prin valoarea ei (0 sau 1), cât şi prin poziţia ei în secvenţă.<br />
– populaţie: algoritmul începe prin a selecta arbitrar un număr de vectori binari care<br />
vor forma populaţia iniţială P(0); numărul indivizilor care compun populaţia iniţială va fi<br />
menţinut şi pentru generaţiile următoare P(t), t=1,2,<br />
– evaluarea potenţialului indivizilor selectaţi sau a unui cromozom v=(v0, v1,…,vn)<br />
se face prin calculul valorii unei funcţii f(xv), numită funcţie obiectiv,<br />
– recombinarea pentru obţinerea de noi indivizi: pornind de la populaţia iniţială,<br />
algoritmul genetic utilizează doi operatori genetici: mutaţia şi încrucişarea.<br />
Mutaţia alterează una sau mai multe gene ale unui cromozom, valorile acestora<br />
schimbându-se din 0 în 1 sau invers.<br />
Încrucişarea sau mutaţia încrucişată (crossover mutation) implică doi „părinţi” şi<br />
înseamnă concatenarea unei părţi din v1 cu a doua parte din v2 şi invers, astfel încât se obţin<br />
doi „urmaşi”.<br />
Fundamentarea teoretică a algoritmilor genetici se bazează pe reprezentarea binară a<br />
soluţiilor şi pe noţiunea de schemă.<br />
183
O schemă este un template ce permite explorarea similarităţilor între cromozomi. Ea<br />
este construită introducând simbolul „*” în alfabetul genelor. Schema va reprezenta toate<br />
şirurile care se potrivesc cu poziţiile diferite de „*”. Schemele au trei proprietăţi importante:<br />
1. Ordinul – reprezintă numărul de valori ale fiecărei poziţii fixe (0 şi 1) prezente în<br />
schemă;<br />
2. Lungimea de definiţie – este distanţa dintre prima şi ultima poziţie fixă din şir;<br />
3. Potenţialul (fitness-ul) unei scheme S – este media potenţialelor tuturor şirurilor din<br />
populaţie care se potrivesc cu schema S.<br />
Numărul de şiruri (care se potrivesc cu o schemă S) într-o populaţie creşte<br />
proporţional cu raportul dintre potenţialul (fitness-ul) schemei şi potenţialul mediu al<br />
populaţiei. Aceasta înseamnă că o schemă „deasupra mediei” va avea un număr crescut de<br />
şiruri în generaţia următoare, o schemă „sub medie” va avea un număr mai redus de şiruri, iar<br />
o schemă medie rămâne la acelaşi nivel.<br />
Teorema schemei – Scheme scurte, având un ordin scăzut, deasupra mediei vor avea<br />
un număr exponenţial de încercări în generaţiile ulterioare.<br />
O consecinţă imediată a teoremei schemei este că algoritmii genetici explorează<br />
spaţiul de căutare prin scheme de ordin scăzut, scurte, care sunt folosite pentru schimbul de<br />
informaţii în timpul încrucişării.<br />
Ipoteza blocurilor constructive – un algoritm genetic caută să obţină performanţe<br />
aproape de optim prin juxtapunerea schemelor scurte, de ordin scăzut, numite blocuri<br />
constructive.<br />
Algoritmii de învăţare bazaţi pe minimizarea unui criteriu de eroare folosesc metode<br />
numerice de minimizare.<br />
Algoritmii tradiţionali de învăţare, cum este algoritmul „backpropagation”, foloseşte<br />
metode de descreştere de tip gradient.<br />
Aceste metode au un caracter local conducând la minimul din vecinătatea căruia<br />
aparţine aproximaţia iniţială.<br />
O dată ajuns într-un minim local, procesul iterativ rămâne blocat acolo, ceea ce din<br />
punct de vedere al unui algoritm de învăţare reprezintă o învăţare incompletă.<br />
Un alt dezavantaj pe care îl prezintă algoritmii bazaţi pe metode de tip gradient este că<br />
necesită ca funcţia obiectiv să fie suficient de netedă în vecinătatea minimului căutat, ceea ce<br />
poate fi o restricţie în anumite situaţii.<br />
Algoritmii aleatori care vor fi prezentaţi au avantajul că nu impun ipoteze de netezime<br />
asupra funcţiei obiectiv şi datorită prezenţei perturbaţiilor permit uneori evitarea minimelor<br />
locale. Principalul dezavantaj al acestor metode este faptul că nu asigură o convergenţă în<br />
sens clasic ci doar o convergenţă în sens probabilist (de exemplu, probabilitatea ca<br />
aproximaţia să fie într-o vecinătate oricât de mică a optimului global tinde către 1).<br />
Algoritmii care permit rezolvarea unei astfel de probleme necesită stabilirea a două<br />
elemente: direcţia de căutare şi dimensiunea „pasului" efectuat în direcţia respectivă.<br />
Algoritmii aleatori de căutare se caracterizează prin utilizarea unor elemente aleatoare în<br />
stabilirea direcţiei de căutare.<br />
Ideea acestor algoritmi simpli de căutare este de a stabili, în mod aleatoriu, direcţia de<br />
căutare. Ei sunt, la fel ca metodele de tip gradient, algoritmi de descreştere, în sensul că<br />
direcţia nou generată este acceptată doar dacă asigură micşorarea funcţiei cost însă nu<br />
folosesc nicio informaţie asupra gradientului funcţiei f.<br />
1.13. Algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimisation<br />
Particle Swarm Optimization este un algoritm de optimizare de tip stochastic,<br />
multiagent inspirat din comportamentul stolurilor de păsări. Fiecare agent este o particulă ale<br />
cărei coordonate sunt chiar parametri de optimizat. Spaţiul de căutare în care se face<br />
optimului căutare este euclidian deci fiecare particulă are o poziţie şi o viteză. Fiecare<br />
184
particulă memorează două soluţii, şi anume cea mai bună soluţie individuală (numită şi soluţia<br />
cognitivă) şi cea mai bună soluţie a întregii populaţii (numită şi soluţia socială).<br />
Vitezele sunt modificate la fiecare iteraţie în funcţie de viteza din iteraţia trecută<br />
(inerţie), distanţa faţă de cea mai bună poziţie personală (termenul cognitiv) şi distanţa faţă de<br />
cea mai bună poziţie găsită de toate particulele (termenul social). Partea stochastică a<br />
algoritmului o reprezintă factorii aleatori cu care sunt scalaţi termenii cognitivi şi cei sociali.<br />
A fost dezvoltat de dr. Eberhart şi dr. Kennedy în 1995 [37],[38];[39]. PSO are multe<br />
similarităţi cu tehnicile de calcul evoluţionare cum sunt algoritmii genetici. Sistemul e<br />
iniţializat cu o populaţie de soluţii aleatoare în schimb, faţă de algoritmii genetici PSO nu are<br />
operatori evoluţionari cum sunt cei de crossover şi de mutaţie.<br />
În PSO, soluţiile posibile „zboară” prin spaţiul problemei sub influenţa soluţiilor<br />
optime curente.<br />
Este cunoscut faptul că în lumea reală, de cele mai multe ori problemele nu pot fi<br />
abordate discret, ci este nevoie de o tratare continuă, găsirea unei soluţii la problemele<br />
continue fiind de cele mai multe ori o provocare pentru un număr mare de motive.<br />
Problemele într-o lume reală nu pot fi bine definite, sunt dinamice, sau sunt definite<br />
într-un mediu dinamic. Mai mult problema poate fi deosebit de complexă, având numeroase<br />
optimizări locale de făcut, numeroase puncte de extrem, de minim sau de maxim, sau<br />
domeniul în care se cere soluţionarea ei poate fi mult prea mare pentru o rezolvare<br />
satisfăcătoare.<br />
În general pentru găsirea unei soluţii exhaustive este nevoie de o foarte mare putere de<br />
calcul sau de timp pentru a fi rezolvate.<br />
O modalitate de a simplifica problema este prin reducerea domeniului la un domeniu<br />
discret fapt care sigur va atrage un nivel mai redus de precizie al soluţiei, dar va reprezenta o<br />
bază de plecare în căutarea unei soluţii mai apropiată de realitate într-un mod exhaustiv.<br />
Această metodă, totuşi, poate să conducă la o soluţie mai mult sau mai puţin corectă.<br />
”Evolutionary computation” este cunoscut ca un subdomeniu de vârf al inteligenţei<br />
artificiale care se bazează pe un progres iterativ, de exemplu, creşterea şi dezvoltarea într-o<br />
populaţie care este apoi este selectată pentru o căutare aleatoare, utilizând procesarea paralelă<br />
cu scopul obţinerii rezultatului dorit.<br />
Asemenea procese au la bază surse inspirate din mecanismele biologice ale evoluţiei,<br />
incluzând un număr mare de algoritmi de optimizare metaeuristici, cum ar fi: – Evolutionary<br />
Algorithms (EAs): Genetic Algorithms (GAs), Evolutionary Programming (EP), Evolution<br />
Strategy (ES) – Memetic Algorithms (MAs); – Swarm Intelligence (SI): Particle Swarm<br />
Optimization (PSO), Ant Colony Optimization (ACO).<br />
În ultimii ani, graniţele între aceşti algoritmi de optimizare au fost estompate, iar azi<br />
EAs combină avantajele tuturor abordărilor.<br />
Toate aceste tehnici sunt, de fapt, algoritmi care au la bază principiile evoluţiei şi sunt<br />
numiţi adeseori Algoritmi Evolutivi. Un astfel de Algoritm Evolutiv este un algoritm de<br />
optimizare metaeuristic bazat pe existenţa unei populaţii şi care utilizează mecanisme<br />
inspirate din evoluţia darwiniană: reproducerea, mutaţia, recombinarea, selecţia naturală şi<br />
supravieţuirea celui mai adaptat.<br />
Un mod eficient de a aborda aceste probleme deosebit de complexe într-un mod<br />
continuu, este de a utiliza tehnici de căutare şi de optimizare, cum ar fi de tipul algoritmilor<br />
stochastici, determinişti, sau uneori combinaţii ale ambelor metode, care se pare că devin tot<br />
mai des utilizate.<br />
Algoritmii stochastici de căutare şi tehnicile de optimizare cel mai des utilizate sunt<br />
algoritmii genetici şi Particle Swarm Optimization care în principiu presupun soluţii, valori şi<br />
obiective similare<br />
Particle Swarm Optimization are drept scop asemenea celorlalţi algoritmi de<br />
optimizare îmbunătăţirea performanţelor de căutare aleatoare în optimizare, prin identificarea<br />
şi explorarea spaţiilor cu o probabilitate mai mare de a conţine soluţii care să fie cât mai bune.<br />
185
Alegerea unei tehnici, care ar garanta cea mai bună soluţie ar avea nevoie de<br />
cunoştinţe extinse ale problemei de spaţiu de căutare. În cele mai multe probleme din lumea<br />
reală, acest lucru nu este însă posibil. Mulţi astfel de algoritmi de optimizare stochastici,<br />
precum şi tehnicile de căutare şi optimizare sunt inspirate din natură. Natura ridică multe<br />
probleme dificile, cum ar fi modul păsărilor de a găsi o sursă de hrană, sau de modul în care<br />
un animal de pradă îşi găseşte hrana. Pe termen scurt, problemele se rezolvă prin învăţare şi<br />
adaptare, pe termen lung, problemele sunt rezolvate de către evoluţie. Darwin descrie în teoria<br />
evoluţiei în 1859 modificările impuse de selecţia naturală.<br />
Principiile biologice ale inteligenţei swarm are rădăcini adânci în modul de organizare<br />
şi comportamentul social al insectelor.<br />
De la reţele de telecomunicaţii la algoritmii de control ai roboţilor, comportamentul<br />
social al acestor grupuri de insecte a inspirat multe din domeniile de cercetare.<br />
Tehnica de optimizare de tip Particle Swarm Optimization are ca inspiraţie<br />
comportarea socială legată în special de transmiterea şi utilizarea în comun a informaţiei, a<br />
unor fiinţe vii cum ar fi stolurile de păsări, roiurile de albine sau bancurile de peşti.<br />
În variantele artificiale, procesul de căutare este asigurat de un ansamblu de particule a<br />
căror mişcare este caracterizată de o „viteză” care se modifică în timp, în funcţie de<br />
caracteristicile întregului sistem. Pentru găsirea rapidă a optimului însă au dificultăţi în<br />
evitarea minimelor locale.<br />
S-a remarcat din experienţa acumulată în timp din domeniul social că oamenii îşi pot<br />
rezolva anumite probleme discutând cu alte persoane despre ei şi îşi pot schimba anumite<br />
atitudini.<br />
Acest algoritm de optimizare are la bază optimizarea de inspiraţie socială. O problemă<br />
este dată, iar calea de a o soluţiona este de a o pune sub forma unei funcţii obiectiv (finess<br />
function) şi de a studia această funcţie.<br />
Particle Swarm Optimization (PSO) este un foarte actual şi modern algoritm stochastic<br />
de optimizare, independent de gradient, de tipul multi-agent, în care fiecare agent îşi va<br />
desfăşura căutarea într-un domeniu D de căutare şi va memora valoarea cea mai bună,<br />
valoarea minimă a lui F găsită la o distanţă foarte bună.<br />
În variantele artificiale, procesul de căutare este asigurat de un ansamblu de<br />
„particule”, tip roi-uri de particule a căror mişcare este caracterizată de o „viteză” care se<br />
modifică în timp în funcţie de caracteristicile întregului sistem.<br />
Căutarea permite găsirea rapidă a optimului însă de multe ori se mai întâmpină<br />
dificultăţi în evitarea minimelor locale.<br />
În decursul scurtei lui perioade de existenţă, algoritmul Particle Swarm Optimization a<br />
suferit numeroase schimbări până la introducerea lui în anul 1995 [1].<br />
În versiunea originală a algoritmului Particle Swarm Optimization Kennedy, un psiholog<br />
din domeniul social şi Eberhart, un inginer din domeniul electric, au folosit acest algoritm în<br />
domeniul inteligenţei computaţionale, utilizând simple analogii cu interacţiunile sociale.<br />
Prima simulare Kennedy Eberhart, din 1995, a fost influenţată de munca lui Heppner<br />
and Grenander, din1990, introducând analogii cu un stol de păsări în căutarea hranei.<br />
Cu timpul au fost dezvoltate noi versiuni ale algoritmului, noi programe de<br />
implementare a acestuia şi au fost introduşi noi parametri care au apărut în timp şi care au<br />
influenţat algoritmul.<br />
Acum foarte puţini ani acest algoritm era privit ca o curiozitate, care a atras însă astăzi<br />
numeroşi specialişti şi cercetători din întreaga lume.<br />
Lucrurile se schimbă repede şi cercetătorii descoperă numeroase metode de a produce<br />
lucruri noi, iar multe din aceste lucruri au evoluat datorită acestui nou algoritm.<br />
Acest lucru a condus rapid la realizarea şi perfecţionarea acestui nou algoritm de<br />
optimizare, foarte puternic, numit Particle Swarm Optimization (PSO).<br />
În Particle Swarm Optimization, un număr de simple entităţi denumite particule, sau<br />
agenţi sunt plasate în domeniul de căutare a unor funcţii, numite şi funcţii obiectiv care sunt<br />
evaluate mereu în locaţiile curente.<br />
186
Fiecare particulă îşi determină mişcarea din spaţiul de căutare combinând aspecte<br />
legate de cea mai bună poziţie a lui, precum şi cele mai bune poziţii ale particulelor învecinate<br />
numită şi best-fitness, precum şi de poziţiile curente pe care le are influenţate şi de perturbaţii<br />
aleatoare.<br />
Următoarea iteraţie are loc după ce toate particulele s-au mişcat.<br />
Aceste poziţii curente, cea mai bună poziţie anterior determinată şi viteza de<br />
deplasare.<br />
Poziţia curentă este considerată ca un set de coordonate descriind un punct din spaţiu.<br />
La fiecare iteraţie a algoritmului, poziţia curentă este evaluată ca o problemă, căreia<br />
trebuie să i se găsească o soluţie.<br />
Dacă poziţia găsită este mai bună decât cele anterior găsite, atunci aceste coordonatele<br />
sunt stocate într-un vector.<br />
Valoarea celei mai bune poziţii găsite este stocată într-o variabilă numită cea mai bună<br />
poziţie Pbesti, pentru a putea face în continuare comparaţii cu rezultatele date în urma altor<br />
iteraţii.<br />
Dar Particle Swarm este ceva mai mult decât o colecţie de particule. S-a constatat că o<br />
particulă de una singură nu are puterea de a rezolva aproape nici una din problemele ridicate,<br />
constatându-se că progresul apare numai când aceste particulele încep să interacţioneaze între<br />
ele.<br />
Rezolvarea problemei este un fenomen la scară largă, pornind de la impactul social al<br />
unei particule individuale până la interacţiunea lor.<br />
În orice caz, populaţia este organizată având la bază un sistem de comunicare după o<br />
oarecare topologie, de cele mai multe ori învârtindu-se în jurul unei reţele de tip social.<br />
Direcţia de căutare, viteza şi pasul de căutare sunt actualizate mereu în căutarea valorii<br />
optime.<br />
Fiecare agent „pasăre” va comunica cu ceilalţi agenţi unde a găsit cea mai bună<br />
valoare F. În căutarea unui optim fiecare agent în deplasarea lui va stoca informaţii locale<br />
despre cea mai bună poziţie găsită pe care o va comunica altor agenţi, dar va dobândi în urma<br />
schimbului permanent de informaţii şi o cea mai bună poziţie globală dată de comunitatea cu<br />
care se învecinează şi spre care va tinde să ajungă.<br />
Aceste informaţii sunt incluse în fiecare pas de actualizare şi este de crezut că<br />
viteza algoritmului creşte datorită acestui proces de comunicare. Pentru implementarea lui<br />
matematică fiecărui agent aflat în mişcare i se asociază un vector de poziţie n dimensional<br />
r<br />
X i<br />
r<br />
v i<br />
(t) ) şi un vector (t)<br />
n dimensional în care se stochează date despre viteza agentului<br />
În studiul roiului de agenţi n dimensional la fiecare iteraţie, calitatea unei particule<br />
este evaluată prin intermediul unei funcţii obiectiv.<br />
Interacţiunea socială între particule le permite să reţină valorile cele mai bune ale<br />
funcţiei obiectiv pe care întregul roi le-a atins de-a lungul timpului.<br />
Mişcarea particulelor poate fi într-un domeniu continuu, discret sau mixt [Kennedy,<br />
1997].<br />
Printre cele mai utilizate tehnici euristice care se folosesc împreună cu algoritmul PSO<br />
ar fi de amintit: cea mai bună vecinătate locală (Kennedy, 1999), viteze iniţiale nenule<br />
(întârzie căutările liniare în PSO), restricţionarea vitezei maxime (Eberhart, 1995) sau<br />
minime, restricţionarea poziţiei (Robinson, Rahmat-Samii, 2004), craziness (Kennedy, 1995),<br />
utilizarea factorului de inerţie aleator unic (Zheng, Qian, 2003).<br />
Astfel, fiecărui agent în parte i se va determina o poziţie<br />
p r<br />
ibest<br />
(t) pe care acesta şi-o<br />
reţine ca fiind cea mai bună poziţie a sa pe care şi-a putut-o determina la nivel local, dar şi o<br />
poziţie<br />
g r<br />
best<br />
(t) care de fapt este cea mai bună valoare provenită de la vecinii cu care acesta<br />
comunică şi spre care va tinde să ajungă, fiind astfel în permanenţă informat de performanţele<br />
vecinilor săi.<br />
187
1.13.1. Algoritmul PSO original<br />
Fiecare particulă îşi înregistrează coordonatele celei mai bune soluţii pe care a obţinuto<br />
până acum, soluţia proprie, precum şi cea mai bună soluţie găsită de toate particulele,<br />
soluţia dată de întregul roi de particule. Optimizarea prin roi de particule înseamnă, la fiecare<br />
iteraţie, schimbarea vitezei (accelerarea) fiecărei particule către locaţiile soluţiei proprii,<br />
respectiv soluţiei roiului. Acceleraţiile sunt ponderate cu nişte factori aleatori.<br />
Fie N particule distribuite în spaţiul de căutare. Notăm cu şi vectorii de poziţie,<br />
respectiv viteză ai particulei . Notăm cu vectorul celei mai bune poziţii găsite şi cu<br />
vectorii celor mai bune poziţii găsite de fiecare particulă.<br />
Vectorul viteză al particulei la iteraţia este calculat astfel:<br />
unde şi sunt factori de influenţă cognitivă, respectiv socială. este un vector de<br />
valori generat aleator, distribuit uniform în intervalul , iar cu s-a notat produsul<br />
Hadamard (înmulţirea element cu element).<br />
Noile poziţii ale particulelor devin astfel:<br />
La fiecare iteraţie se evaluează fiecare particulă şi dacă se găsesc soluţii mai bune, iar<br />
vectorii şi sunt în permanenţă actualizaţi.<br />
Algoritmul PSO clasic în pseudocod este:<br />
Iniţializează particulele<br />
Cât timp nu s-a atins optimul sau nu s-a depăşit numărul maxim de iteraţii<br />
{<br />
pg = min(p(k))<br />
Pentru fiecare particula k<br />
{<br />
Dacă f( x(k) )
X i<br />
altfel dacă F( ( t +1)<br />
) ≥ F( p r ibest<br />
) atunci p r ibest<br />
= (t)<br />
∀ i ∈[ 1, n]<br />
În cazul variantei clasice a Particle Swarm Optimzation are loc indexarea vitezei de<br />
căutare a fiecărui agent după următoarea formulă:<br />
r<br />
v i<br />
r<br />
v i<br />
( t +1) = (t)<br />
+ C 1 rand() ( p r ibest<br />
- (t)<br />
)) + C 2 rand() ( g r best<br />
- (t)<br />
))<br />
Unde rand() reprezintă un şir de valori numerice generate aleator, uniform distribuite<br />
în intervalul de lucru [0,1], iar constantele C 1 şi C 2 , numite şi constante de accelerare se<br />
stabilesc pe baza cunoştinţelor acumulate la nivel local, de către un agent dar şi de influenţa<br />
socialului prin intermediul schimbului de informaţii cu vecinii [Kennedy,1995]. Modificarea<br />
vitezei se face ca urmare a diferenţelor dintre poziţia curentă a agentului şi cea mai bună<br />
poziţie a lui anterior calculată, precum şi de poziţia lui curentă şi cea mai bună poziţie<br />
comunicată de vecinii lui.<br />
Sunt aplicaţii în care rezolvarea problemei de optimizare nu poate fi însă realizată, sau<br />
este realizată cu performanţe ceva mai modeste, datorită creşterii foarte mari, sau a unei<br />
creşteri explozive a vitezei de deplasare a agenţilor. Pentru a preveni creşterea prea rapidă a<br />
vitezei de deplasare a particulei se impune o limitare a acesteia la o valoare Vmax, pentru a nu<br />
ieşi din domeniul de căutare. Astfel dacă viteza are tendinţa de a depăşi Vmax, viteza de<br />
deplasare se va lua ca Vmax, limitându-se viteza de deplasare la intervalul [-Vmax, Vmax].<br />
Pentru aceasta în algoritm au fost introduşi şi parametri de constrângere a vitezei.<br />
O valoare mare pentru constanta C 1 înseamnă de fapt tendinţa de deplasare a particulei<br />
într-o direcţie apropiată de cea mai bună anterior determinată a ei, iar o valoare mare a lui C 2<br />
va implica deplasarea particulei într-o direcţie apropiată de cea dată de vecini.<br />
Totuşi pentru a nu avea o convergenţă prea rapidă a roiului de agenţi spre cea mai<br />
bună valoare determinată au fost impuse în 1998 următoarele restricţii au fost impuse de către<br />
Kennedy, care impune ca C 1 + C 2 ≤ 4 [38], [39],<br />
Se poate ţine cont şi de inerţia particulei printr-un coeficient de inerţie w care poate<br />
avea şi el o mare influenţă asupra convergenţei roiului de particule.<br />
Acest concept care este de fapt şi prima extindere a algoritmului de bază Particle<br />
Swarm Optimization a fost introdus în anul 1998 de Shi [40].<br />
1.13.2. PSO cu inerţie variabilă<br />
În 1998, Eberhart şi Shi [40] au propus o îmbunătăţire a algoritmului clasic<br />
introducând un factor de inerţie. Cu acest factor, influenţa vitezei vechi devine flexibilă.<br />
Astfel, noua formulă de calcul a vitezei este:<br />
r<br />
X i<br />
r<br />
X i<br />
r<br />
X i<br />
unde este factorul de inerţie. Poziţiile se actualizează după aceeaşi formulă ca şi la<br />
algoritmul clasic.<br />
Formula după care se actualizează viteza particulei, ţinând astfel cont de inerţia<br />
particulei devine astfel:<br />
r<br />
v i<br />
( t +1)<br />
r<br />
v i<br />
= W (t)<br />
+ C 1 rand() ( p r ibest<br />
- (t)<br />
)) + C 2 rand() ( g r best<br />
- (t)<br />
))<br />
De asemenea, s-a constatat că o valoare mare a coeficientului de inerţie va determina<br />
agentul să facă căutări mai mult la nivel global, în timp ce o valoare mică a coeficientului de<br />
inerţie va favoriza desfăşurarea căutărilor la nivel local.<br />
Van der Berg, în urma studierii convergenţei către valoarea g r<br />
best<br />
a roiului de agenţi, a<br />
stabilit o relaţie între parametrii care apar în expresia vitezei impunând relaţia dată de van der Berg.<br />
Ø ><br />
C +<br />
189<br />
r<br />
X i<br />
1<br />
C 2<br />
2<br />
- 1<br />
r<br />
X i
Varianta Particle Swarm Optimization cu coeficienţi de constrângere χ a fost introdusă<br />
în anul 1999 de Clerc şi Kennedy utilizaţi tot pentru a rezolva problema convergenţei<br />
populaţiei, sau a diversităţii comportării particulelor.<br />
Un coeficient de constrângere mare va duce la o convergenţă rapidă a populaţiei, pe<br />
când o valoare mică va implica o convergenţă în timp mai mare.<br />
Formula după care se modifică viteza particulei în acest caz, ţinând cont şi de<br />
constrângere este:<br />
r<br />
v i<br />
r<br />
v i<br />
( t +1) = χ[ (t)<br />
+ C 1 rand() ( p r ibest<br />
- (t)<br />
)) + C 2 rand() ( g r best<br />
- (t)<br />
))]<br />
Valoarea pentru coeficientul de constrângere este dată de următoarea formulă stabilită<br />
de Clerc şi Kennedy [Clerc, 2001].<br />
2<br />
χ =<br />
, unde χ=C 1 + C 2 pentru cazul ϕ > 4<br />
2 − ϕ − ϕ<br />
2 − 4ϕ<br />
Dacă ϕ ≤ 4 Clerc şi Kennedy recomandă pentru a nu depăşi Vmax de deplasare, ϕ =<br />
4.1 Stabilirea acestor parametri w ,ϕ ,C 1, C 2 reprezintă un factor esenţial pentru a face din<br />
algoritmul Particle Swarm Optimization un algoritm performant.<br />
Tot Eberhart şi Shi au analizat impactul factorului de inerţie asupra performanţelor<br />
algoritmului şi au ajuns la concluzia că performanţele sunt mai bune cu un factor de inerţie<br />
variabil de-a lungul iteraţiilor. O valoare mare înseamnă că particulele îşi schimbă mai greu<br />
direcţia şi viteza şi deci pot face o explorare grosieră a spaţiului de căutare, zburând mai mult<br />
nedeviate, pe când o valoare mică înseamnă o căutare fină, pe un subspaţiu mai restrâns. Cu o<br />
valoare prea mică a factorului de inerţie, particulele accelerează spre soluţiile premature şi se<br />
grupează prea rapid în jurul unui minim local. În schimb, cu o valoare prea mare, ponderea<br />
soluţiilor curente în acceleraţia particulei scade faţă de inerţie, iar particulele îşi continuă<br />
drumul prin spaţiul de explorare (aproape) nedeviate deci soluţiile găsite sunt din întâmplare<br />
pe direcţiile lor; nu se face o reorientare către vreun optim. Soluţia propusă atunci de Eberhart<br />
şi Shi a fost de a scădea factorul de inerţie pe măsură ce algoritmul va evolua. Astfel, la<br />
început, se face o căutare grosieră pe o mare parte din spaţiul de căutare şi pe măsură ce trec<br />
iteraţiile, căutarea devine din ce în ce mai fină. Desigur, factorul de inerţie, ca şi factorii<br />
cognitivi şi sociali trebuie adaptaţi de la problemă la problemă. O anumită funcţie de<br />
minimizat poate avea o suprafaţă foarte distorsionată, cu văi foarte înguste, şi atunci o căutare<br />
grosieră s-ar putea să nu dea rezultate din cauză că particulele ar putea sări efectiv peste acele<br />
văi. Pe de altă parte, dacă factorul de inerţie este mic şi avem de-a face cu o funcţie<br />
multimodală, particulele s-ar putea grupa în jurul unui minim local slab, pierzând astfel<br />
diversitatea.<br />
Menţinerea diversităţii este crucială pentru convergenţa oricărui algoritm de<br />
optimizare multiagent.<br />
1.13.3. Alte variante de PSO<br />
O variantă interesantă de PSO a fost propusă de M. Clerc şi J. Kennedy. Ei au introdus<br />
conceptul de coeficienţi de constrângere care ar trebui să controleze fiecare dintre cei trei<br />
termeni implicaţi în actualizarea vitezelor pentru a limita explozia particulelor în afara<br />
limitelor spaţiului de interes.<br />
O altă variantă de PSO o reprezintă un model hibrid de PSO care încorporează concepte<br />
de subpopulaţii şi operatori evoluţionari cu preţul unui efort computaţional mai mare. De<br />
asemenea, s-a dezvoltat un algoritm de optimizare a parametrilor PSO şi anume OPSO<br />
(Optimized Particle Swarm Optimization) în care se aplică PSO pe două niveluri. Odată<br />
pentru optimizarea propriu-zisă, roiuri care caută în spaţiul problemei şi odată pentru<br />
optimizarea parametrilor optimizării, roiuri de rulări ale primelor roiuri. Recent, PSO a fost<br />
implementat şi pentru antrenarea reţelelor neurale.<br />
190<br />
r<br />
X i<br />
r<br />
X i
1.13.4. Avantaje ale PSO<br />
În ultimii ani, PSO a fost aplicat cu succes în multe domenii. A fost demonstrat<br />
empiric că PSO obţine rezultate mai bune, mai rapid şi mai „ieftin” decât alte metode. PSO<br />
este foarte uşor de implementat şi are un cost computaţional relativ scăzut.<br />
Un avantaj evident al algoritmului este acela că nu necesită informaţii despre<br />
gradientul funcţiei obiectiv, ci ţine cont doar de valorile funcţiei. Un beneficiu al acestui fapt<br />
este acela că funcţiile implicate pot să nu fie derivabile sau ca derivata să nu fie cunoscută. Un<br />
alt motiv pentru care algoritmul este atractiv este acela că sunt puţini parametri de ajustat.<br />
Un model PSO, cu mici variaţii, poate funcţiona într-o gamă foarte largă de aplicaţii.<br />
1.13.5. Studiul convergenţei PSO<br />
Menţinerea diversităţii populaţiei de agenţi este foarte importantă la algoritmii de<br />
optimizare multiagent. O populaţie diversă dă posibilitatea algoritmului de a scăpa de optime<br />
locale şi de a căuta soluţii pe zone mai întinse ale spaţiului de căutare.<br />
În cazul Particle Swarm Optimization, diversitatea scade atunci când aceeaşi<br />
submulţime de particule apropiate găseşte soluţiile cele mai bune pentru un număr de iteraţii.<br />
Astfel, prin termenul de influenţă socială, restul particulelor vor fi trase din ce în ce mai mult<br />
spre o aceeaşi zonă a spaţiului de căutare. Dacă acest fenomen se întâmplă pentru destule<br />
iteraţii, la un moment dat, toate particulele se vor afla în aceeaşi „vale” a suprafeţei funcţiei de<br />
minimizat. În funcţie de forma acelei suprafeţe, acea vale poate să nu ducă spre minimul<br />
global, ci să fie doar destul de adâncă încât să atragă soluţiile cele mai bune o perioadă şi<br />
destul de largă încât să fie uşor de găsit.<br />
Algoritmul PSO include nişte parametri care influenţează foarte mult performanţele<br />
optimizării. Aceşti parametri reglează ceea ce a fost numit compromisul între explorare şi<br />
exploatare. Explorarea înseamnă capacitatea de a căuta amănunţit prin spaţiul problemei în<br />
speranţa de a găsi un optim bun, poate chiar optimul global. Exploatarea este abilitatea de a<br />
concentra căutarea în jurul unei soluţii promiţătoare cu scopul găsirii unei soluţii cât mai<br />
precise. În ciuda eforturilor recente de cercetare, selecţia parametrilor algoritmului rămâne un<br />
proces empiric. O analiză teoretică amănunţită a fost făcută de Clerc şi Kennedy.<br />
La creşterea numărului de particule, algoritmul converge către un optim mai bun însă<br />
viteza de convergenţă relativă este mai slabă la un număr mare de particule. Explicaţia acestui<br />
fenomen este că mai multe particule găsesc soluţii intermediare în locaţii diferite, iar roiul de<br />
particule este accelerat către aceste soluţii. Dacă soluţiile intermediare către care este accelerat<br />
roiul sunt dispersate, roiul va tinde să oscileze între ele şi va converge mai greu. Suprafaţa de<br />
eroare este puternic distorsionată şi are multe minime locale împrăştiate, deci este de aşteptat<br />
ca o bună parte dintre soluţiile intermediare găsite să se afle în apropierea unor astfel de<br />
minime, urmând să fie la rândul lor împrăştiate. Dezavantajul evident la creşterea numărului<br />
de particule este că numărul de evaluări ale funcţiei de cost creşte.<br />
1.13.6. Coeficienţii de acceleraţie<br />
În studiile publicate de Meissner, Schmuker şi Schneider ca şi Kennedy şi Clerc s-a<br />
analizat, printre altele, impactul coeficienţilor cognitivi şi sociali asupra convergenţei. S-a tras<br />
concluzia că în cazul funcţiilor unimodale, un coeficient de acceleraţie social mai mare<br />
forţează o convergenţă mai rapidă, iar în cazul funcţiilor multimodale cum este şi în<br />
experimentul de faţă, cele mai bune rezultate sunt obţinute atunci când cei doi coeficienţi sunt<br />
apropiaţi ca valoare, ceea ce este şi logic.<br />
Se observă că algoritmul tinde lin şi rapid către un optim local atunci când coeficienţii<br />
sunt mici (vezi cazurile<br />
), tinde către un optim mai bun cu coeficienţii în<br />
jurul valorii<br />
, şi face salturi mari fără a converge (pentru cazurile<br />
). Acest lucru este evident dacă analizăm ecuaţia de actualizare a<br />
vitezelor unde observăm că elementul aleatoriu al algoritmului intervine tocmai în influenţa<br />
coeficienţilor respectivi. În cazul coeficienţilor mici, particulele au o traiectorie mult mai<br />
191
domoală din cauză că în ecuaţia vitezei intervine mai mult inerţia. În cazul coeficienţilor mari,<br />
ţinând cont de faptul că poziţiile aparţin unui domeniu discret, avem de-a face cu salturi<br />
bruşte peste multe soluţii posibile şi oscilaţii datorate influenţei mult mai reduse, de astă dată,<br />
a inerţiei. În consecinţă, algoritmul nu poate converge.<br />
1.13.7. Factorul de inerţie<br />
Factorul de inerţie dictează cât din viteza de la iteraţia precedentă se păstrează în<br />
iteraţia curentă. Eberhart şi Shi au analizat impactul factorului de inerţie asupra convergenţei<br />
roiului de particule. Un factor de inerţie mare lasă particulele să zboare aproape nedeviate prin<br />
spaţiul de căutare, neţinând cont de vreo soluţie găsită.<br />
Eventualele soluţii găsite se află din întâmplare pe traiectoria lor. Un factor de inerţie<br />
prea mic lasă traiectoria particulelor numai sub influenţa termenilor sociali şi cognitivi, deci<br />
roiul se va strânge rapid în jurul unui optim local, unde, în funcţie de mărimea coeficienţilor<br />
cognitivi respectiv sociali, vor oscila în jurul optimului respectiv sau vor converge. Nimic nu<br />
garantează că optimul respectiv este apropiat de un optim global sau nu. Pierderea de<br />
diversitate în cazul acesta este un impediment major la convergenţa în cazul funcţiilor<br />
multimodale. Se observă că la factori de inerţie prea mici sau prea mari (vezi cazurile<br />
) algoritmul nu găseşte optime foarte bune. Explicaţia acestui fenomen este<br />
următoarea. În cazul factorilor de inerţie mici, roiul se strânge rapid în jurul primului optim<br />
local găsit. În cazul factorilor de inerţie mari, particulele zboară aproape nedeviate, iar în lipsa<br />
unor constrângeri asupra vitezelor maxime şi eventual în lipsa limitelor spaţiului de căutare,<br />
practic roiul „explodează”, fapt observat şi de Clerc şi Kennedy.<br />
1.13.8. Variaţia factorului de inerţie<br />
În 1998, Eberhart şi Shi au analizat influenţa factorului de inerţie asupra convergenţei<br />
şi au obţinut performanţe mai bune folosind un factor de inerţie descrescător de-a lungul<br />
iteraţiilor. Se observă o îmbunătăţire atât a vitezei de convergenţă, cât şi a calităţii optimului<br />
găsit. Explicaţia dată de Eberhart şi Shi a fost că, la începutul căutării, roiul face o explorare<br />
grosieră a spaţiului problemei şi apoi, pe măsură ce algoritmul evoluează către un optim, li se<br />
permite particulelor să se grupeze în jurul optimului, făcând o căutare mai fină.<br />
1.14. Funcţii tip Benchmark utilizate pentru testarea şi compararea<br />
algoritmilor de optimizare<br />
În domeniul evolutionary computation, pentru a putea compara face o comparaţie cât<br />
mai elocventă între diverşi algoritmi de optimizare folosind o bază de date suficient de mare<br />
pentru testarea lor, în special când rezolvarea problemelor ridicate se face utilizând funcţii de<br />
optimizare, chiar dacă eficienţa unor astfel de algoritmi nu poate fi stabilită pe baza unui<br />
număr de probleme care au fost rezolvate foarte bine.<br />
Teorema „no free lunch” ne demonstrează că dacă am face o comparaţie între doi<br />
algoritmi făcând căutări succesive într-un spaţiu aleator şi utilizând pe rând un număr cât mai<br />
mare de funcţii, dacă vom compara rezultatele obţinute pe medie nu vom putea trage nicio<br />
concluzie [41].<br />
Despre un algoritm nu se poate spune că va mai bun ca toţi ceilalţi pentru un număr<br />
foarte mare de funcţii.<br />
Rezultatul pe care se aştepta în a descoperi setul de funcţii ideal pentru testarea<br />
algoritmilor este însă o muncă de durată.<br />
Acesta este de fapt motivul pentru care, la evaluarea unui algoritm trebuie să vedem<br />
pentru ce probleme de optimizare este el folosit. Acesta dă rezultate cât mai bune adaptânduse<br />
la cerinţele noastre.<br />
În acest mod au putut fi realizate o serie de funcţii de testare a acestor algoritmi de<br />
tipul funcţiilor Benchmark pe baza cărora se poate trage o concluzie despre cum se comportă<br />
192
algoritmii de optimizare la acest set de funcţii. Acest lucru ne îndreptăţeşte să tragem<br />
concluziile corecte legate de eficienţa unui algoritm în funcţie de tipul funcţiilor pe care le<br />
studiem. Astfel, setul de funcţii creat de Eiben şi Bäck este unul considerat a fi adecvat. Setul<br />
de funcţii are o serie de funcţii considerate de specialişti ca fiind adecvate pentru a caracteriza<br />
algoritmii, de a obţine şi generaliza pe cât este posibil funcţia studiată.<br />
Cu toate acestea, la setul de funcţii standard au mai fost adăugate încă două funcţii cu<br />
scopul de a echilibra numărul funcţiilor de toate felurile.<br />
Aceste două noi funcţii sunt Rosenbrock extinsă şi Schwefel; ambele fiind utilizate<br />
într-o mare măsură în domeniul algoritmilor de optimizare evolutivi.<br />
În tabel sunt prezentate expresiile fiecărei funcţii precum şi în detaliu, prezentându-se<br />
expresia funcţiei, posibilitatea de separare a variabilelor, eventuale periodicităţi, extremele şi<br />
evoluţia funcţiilor. O funcţie este multimodală dacă ea prezintă două sau mai multe puncte de<br />
extreme locale, iar o funcţie de mai multe variabile se consideră a fi separabilă dacă ea poate<br />
fi scrisă ca o combinaţie liniară a funcţiei în fiecare variabilă componentă, realizându-se astfel<br />
o separare a variabilelor.<br />
Funcţiile pentru care nu se poate face separarea variabilelor sunt de cele mai multe ori<br />
foarte complicate, iar metodele de optimizare mult mai dificile.<br />
Pe de altă parte, pentru funcţiile cu variabile separate se poate face o optimizare pentru<br />
fiecare variabilă în parte, independent una de cealaltă. Procesul de căutare a unui punct de<br />
extreme, mai întâi la un nivel local, după care şi la un nivel global, în vederea optimizării<br />
funcţiei, trebuie să se desfăşoare într-un spaţiu de căutare corespunzător, într-o vecinătate a<br />
acestor puncte de extreme, pentru a obţine soluţii satisfăcătoare. Cele mai dificile cazuri apar<br />
atunci când aceste puncte de extreme sunt distribuite aleator în acest spaţiu de căutare.<br />
Probleme pot să apară şi din cauza unui spaţiu de căutare de dimensiuni prea mari,<br />
care va induce un timp mare de căutare. De aceea o problemă deosebit de importantă este de a<br />
corecta dimensionarea acestui spaţiu de căutare, şi pentru a putea face de exemplu o<br />
comparaţie între diverşi algoritmi, având aceeaşi unitate de măsură , stabilind un acelaşi grad<br />
de dificultate în rezolvarea problemei a fost aleasă o dimensiune de p=30, a spaţiului de<br />
căutare [46].<br />
193
Tabelul 1. Definiţiile funcţiilor în funcţie de caracteristicile structurale<br />
Funcţia<br />
Definiţia<br />
Sphere<br />
Schwefel's<br />
double sum<br />
Rosenbrock<br />
Rastrigin<br />
Schwefel<br />
Ackley<br />
194
Griewangk<br />
Fletcher<br />
Powell<br />
)<br />
Langerman<br />
Funcţia Sphere a fost utilizată cu succes în dezvoltarea strategiilor evoluţionare, şi în<br />
evoluţia şi evaluarea algoritmilor genetici ca o parte o setului de bază ales fiind propusă de De<br />
Jong. Funcţia Sphere sau funcţia lui De Jong F1, este o simplă şi puternică funcţie convexă.<br />
Funcţia Schwefel double sum a fost propusă de Schwefel, care are principalul dezavantaj că<br />
gradientul ei nu este orientat de-a lungul axelor de coordonate, şi din experienţă se arată că se<br />
ajunge la convergenţa ei destul de greu.<br />
Funcţia Rosenbrock, cunoscută şi sub denumirea de funcţia De Jong F2, este o funcţie<br />
în două dimensiuni cu un punct de extreme foarte ascuţit ceea ce ar conduce la o rapidă<br />
depistarea a valorii de minim global, dar este posibil ca din aceste variaţii destul de abrupte,<br />
bruşte, şi a unei non-liniarităţi, mulţi dintre algoritmii de optimizare converg destul de greu<br />
spre punctul de minim global, sau nu converg deloc din cauza unor prea dese şi rapide<br />
schimbări de direcţie. O variantă extinsă a acestei funcţii a fost propusă de Spedicato, care a<br />
fost considerată de mulţi autori ca o competiţie serioasă pentru mare majoritate a algoritmilor<br />
de optimizare.<br />
Funcţia Rastrigin a fost construită plecând de la funcţia Sphere adăugând un termen de<br />
modulare α cos( 2πx i<br />
) din cauza căruia conturul aceste funcţii este format dintr-un număr mare<br />
195
de puncte de minime şi maxime locale a căror valoare creşte odată cu distanţa faţă de minimul<br />
global. Suprafaţa determinată de funcţia Schwefel faţă de sistemul de axe prezintă o serie<br />
mare de vârfuri şi văi, cu un număr mare de puncte de extreme. Funcţia prezintă un al doilea<br />
cel mai bun punct de minim departe de minimul global pe care îl căutăm, unde mulţi algoritmi<br />
eşuează. De multe ori minimul global se găseşte în imediata apropiere a frontierelor<br />
domeniului de căutare.<br />
Funcţia Ackley, propusă de Ackley şi generalizată de Bäck, are un termen de tip<br />
exponenţial care implică numeroase minime locale. Complexitatea acestor funcţii este<br />
moderată şi de aceea un algoritm care foloseşte metoda gradientului poate se blocheze într-un<br />
punct de minim local şi să nu mai iasă de acolo, dar stabilirea unei strategii de căutare bine<br />
aleasă, care va analiza o regiune de căutare mai mică, din care se vor scoate aceste spaţii care<br />
au probleme va permite algoritmului să ajungă la optimul global şi deci să se obţină rezultate<br />
corespunzătoare. Pentru un rezultat corect trebuie în general avută în vedere o strategie de<br />
căutare care să îmbine modul în care se face explorarea spaţiului, cu o dimensionare corectă a<br />
acestuia.<br />
Funcţia Griewangk conţine un termen care va introduce o interdependenţă între<br />
variabile, care va crea problema de a optimiza fiecare variabilă independent.<br />
Funcţiile Fletcher-Powell şi Langerman sunt superior multimodale ca şi funcţiile<br />
Ackley şi Griewangk, dar ele sunt nesimetrice şi optimul lor local este distribuit aleator.<br />
În general, funcţiile obiectiv nu prezintă implicit simetrii, avantaj care poate fi folosit<br />
la o simplificare a optimizării printr-un algoritm.<br />
1.15. Exemplificarea aplicării algoritmului de optimizare în Reţele<br />
Neurale şi optimizarea poziţionării unor senzori din reţele de senzori tip<br />
wireless<br />
1.15.1. În reţele neurale<br />
Algoritmii neuronali sunt la intersecţia domeniilor care se ocupă de căutări în spaţiul<br />
soluţiilor şi inteligenţa artificială[1].<br />
Domeniul constă din:<br />
– teoria reţelelor neuronale;<br />
– proiectarea reţelelor neuronale;<br />
– aplicaţii ale reţelelor neuronale.<br />
Algoritmul se bazează pe un sistem dinamic cu topologia unui graf orientat cu intrări<br />
şi ieşiri în fiecare nod.<br />
Graful este structurat pe niveluri numite „layers”. Nodurile au memorie locală, iar<br />
prelucrările se fac în funcţie de intrări şi de conţinutul memoriilor locale.<br />
Prelucrarea se produce pe baza unei funcţii de transfer.<br />
Memoria locală conţine ponderi care sunt recalculate la fiecare prelucrare.<br />
Modificarea ponderilor se numeşte instruirea reţelei neuronale, iar problema<br />
principală este reducerea timpului de instruire.<br />
McCulloch si Pitts au propus o unitate prag binară ca model de calcul pentru un<br />
neuron.<br />
Acest neuron calculează o sumă ponderată de cele n semnale de intrare ale sale, xj,<br />
j=1,…,n, şi generează la ieşire „1” dacă suma este deasupra unui anumit prag, altfel se<br />
genereaza „0”. Matematic,<br />
⎛ ⎞<br />
= ⎜∑ n y f w j<br />
xi<br />
− μ ⎟<br />
⎝ 1 ⎠<br />
unde f este o funcţie unitate, iar w este ponderea asociată intrarii j.<br />
j<br />
196
Un ansamblu de neuroni artificiali formează o reţea neuronală artificială.<br />
Există mai multe tipuri de reţele neuronale:<br />
1. Reţele cu propagare înainte (feedforward), în care nu există bucle în graf.<br />
Din această categorie fac parte:<br />
– perceptronul cu un singur strat;<br />
– perceptronul multistrat;<br />
– reţele recurente, în care există bucle datorită feedback-ului. Hopfield, Boltzmann,<br />
Kohonen.<br />
Diferitele tipuri de conectivitate implică comportamente diferite.<br />
În general, vorbind, reţelele cu propagare înainte sunt reţele statice, fiind dată o<br />
intrare; ele produc numai un set de valori de ieşire, nu o secvenţă de valori.<br />
Reţelele recurente sunt sisteme dinamice.<br />
Când se prezintă un model la intrare, ieşirile neuronilor sunt calculate.<br />
Datorită buclei de feedback, intrările fiecărui neuron sunt modificate, ceea ce<br />
determină intrarea reţelei într-o nouă stare.<br />
Acest proces se repetă până la convergenţă.<br />
Abilitatea de a învăţa este o măsură fundamentală a inteligenţei.<br />
Învăţarea unei reţele neuronale se realizează în două moduri.<br />
Câteodată ponderile pot fi setate aprioric de către proiectantul reţelei, conform unei<br />
formulări potrivite a problemei ce trebuie rezolvate.<br />
Totuşi, de cele mai multe ori, reţeaua trebuie să determine ponderile conexiunilor pe<br />
baza modelelor folosite pentru antrenare.<br />
Există trei modalităţi principale de instruire (învăţare) pentru reţelele neuronale:<br />
a) supervizată – reţelei i se furnizează răspunsul corect pentru fiecare model de intrare<br />
(din setul de antrenare);<br />
b) nesupervizată – nu necesită un răspuns corect asociat cu fiecare model de intrare<br />
(din setul de antrenare);<br />
c) mixtă – combină instruirea supervizată cu cea nesupervizată.<br />
În general, o parte a ponderilor din reţea este determinată folosind instruirea<br />
supervizată, iar cealaltă folosind instruirea nesupervizată.<br />
1.15.1.1. Perceptronul cu un singur strat<br />
Reţeaua realizează o propagare înainte a intrărilor, într-un singur pas.<br />
Instruirea perceptronului se bazează pe principiul corecţiei erorilor.<br />
Un perceptron constă dintr-un singur neuron cu ponderi ajustabile, wj, j = 1,…,n<br />
si praguri.<br />
Fiind dat un vector de intrare x = ( x1, x2<br />
,..., x n<br />
), intrarea reţelei în neuron este<br />
n<br />
v = ∑ w j<br />
x<br />
j<br />
− μ<br />
j=<br />
1<br />
Ieşirea y a perceptronului este +1 dacă v > 0, altfel este 0. În cazul unei probleme de<br />
clasificare în două clase, perceptronul asignează un model de intrare unei clase dacă y = 1,<br />
altfel modelul este asignat celeilalte clase.<br />
Din cauza restricţiilor de configuraţie, reţelele cu un singur strat nu sunt capabile să<br />
realizeze decât o clasificare pe clase liniar separabile.<br />
1.15.1.2. Perceptronul multistrat<br />
Reţelele multinivel reprezintă reţele neuronale feedforward cu cel puţin un nivel<br />
intermediar.<br />
Aceste reţele pot trata probleme de clasificare neliniare, deoarece determină crearea<br />
unor regiuni de decizie mai complexe decât hiperplanul.<br />
Prin utilizarea unui număr suficient de mare de niveluri şi de unităţi pe fiecare nivel<br />
este posibil să se formeze orice regiune de decizie. Instruirea reţelelor multinivel nu se poate<br />
197
ealiza cu ajutorul algoritmilor utilizaţi la instruirea reţelelor cu un singur strat, deoarece nu se<br />
poate calcula direct eroarea la nivelul tuturor unităţilor ascunse.<br />
1.16. Concluzii<br />
În teoria şi practica programării există un număr foarte mare de probleme pentru care<br />
trebuie găsite rezolvări. Din totalitatea acestor probleme se disting clase de probleme similare.<br />
Pentru problemele din aceeaşi clasă se poate aplica o aceeaşi metodă generală de rezolvare,<br />
evident cu mici ajustări care depind de problema concretă.<br />
În timp, s-au cristalizat mai multe metode generale de rezolvare a problemelor.<br />
Metoda Greedy nu urmăreşte să determine toate soluţiile posibile ca să o aleagă apoi<br />
pe cea optimă, conform criteriului de optimizare dat. O astfel de metodă, care ar face căutare<br />
exhaustivă în spaţiul soluţiilor, necesită, de regulă, un efort de calcul foarte mare.<br />
Metoda Greedy, în schimb, nu necesită nici timp de calcul, nici spaţiu de memorie<br />
mare, comparativ cu metodele exacte.<br />
La fiecare pas al metodei există o soluţie posibilă care se va îmbogăţi de fiecare dată<br />
cu un nou element, ales astfel încât şirul soluţiilor posibile să conveargă spre soluţia optimă,<br />
noua soluţie „înghite” elementul cel mai „promiţător”.<br />
Un exemplu tipic de aplicare a metodei Greedy îl reprezintă problemele de optimizare.<br />
În acest tip de probleme, de regulă, se cere să se selecteze din datele de intrare acele elemente<br />
care maximizează sau minimizează o funcţie de cost.<br />
Ideea generală a metodei este de a alege la fiecare pas acel element care determină cea<br />
mai mare creştere a acestei funcţii.<br />
Neanalizând influenţa corelaţiei dintre elemente asupra funcţiei de cost, metoda nu<br />
poate garanta că aceste maximizări locale, succesive, conduc întotdeauna la maximul global<br />
aşteptat.<br />
Aceasta înseamnă că sunt situaţii în care metoda Greedy nu generează soluţia optimă,<br />
desi aceasta există.<br />
Despre numele metodei Divide and Conquer, putem spune că explicarea lui provine din<br />
dictonul latin divide et impera. Semnificaţia este următoarea: atunci când avem de rezolvat o<br />
problemă pe care, din diverse motive, o considerăm dificilă, o împărţim în mai multe<br />
subprobleme care să se poată rezolva mai uşor.<br />
După rezolvarea subproblemelor vom combina soluţiile lor pentru a obţine soluţia<br />
întregii probleme.<br />
Metoda de rezolvare Divide and Conquer se poate aplica cu succes la acele probleme<br />
care se pot descompune în subprobleme de aceeaşi natură cu problema principală, dar de<br />
dimensiuni mai mici.<br />
Principiul de bază al acestei tehnici este acela de a descompune în mod repetat o<br />
problemă complexă în două sau mai multe subprobleme de acelasi tip, urmată de combinarea<br />
soluţiilor acestor subprobleme pentru a obţine soluţia problemei iniţiale.<br />
Întrucât subproblemele rezultate din descompunere sunt de acelaşi tip cu problema<br />
iniţială, metoda se exprimă în mod natural printr-o funcţie recursivă.<br />
Apelul recursiv se continuă până în momentul în care subproblemele devin banale şi<br />
soluţiile lor evidente.<br />
Metoda Backtracking este un algoritm cu revenire, care explorează spaţiul soluţiilor în<br />
mod exhaustiv, pe toate căile posibile. Atunci când pe calea curentă de explorare se constată<br />
că nu mai sunt şanse să se ajungă la o soluţie validă, se revine cu un pas înapoi şi se abordează<br />
o altă cale de explorare.<br />
Metoda Backtracking constă în efectuarea unor încercări repetate, în vederea găsirii<br />
soluţiilor, cu posibilitatea revenirii în caz de eşec, în comparaţie, de exemplu, cu metoda<br />
Greedy.<br />
198
Scopul algoritmului concret poate să fie determinarea unei soluţii-rezultat sau a tuturor<br />
soluţiilor-rezultat, fie în scopul afisării lor, fie pentru a alege una optimă din punctul de vedere<br />
al unor criterii de optimizare (minimizare sau maximizare).<br />
O metodă simplă de selectare a soluţiilor rezultat este aceea de a genera toate soluţiile<br />
posibile si de a verifica satisfacerea condiţiilor interne (căutare exhaustivă).<br />
Această metodă necesită însă un timp de execuţie foarte mare şi nu se aplică decât rar<br />
în practică.<br />
Un algoritm backtracking performant, ca şi în cazul Greedy de altfel, evită generarea<br />
tuturor soluţiilor posibile.<br />
În urma rulării unui număr mare de algoritmi pe funcţiile de test prezentate, cunoscând<br />
că performanţa algoritmului este capabilitatea algoritmului de a atinge cât mai repede<br />
minimul global, printr-un număr de iteraţii cât mai mare plecând ca poziţie de start de la un<br />
număr iniţial de iteraţii predefinit, a putut fi efectuată o comparaţie obiectivă între algoritmii<br />
prezentaţi.<br />
Numărul de iteraţii – reprezintă numărul mediu de iteraţii pe care le facem pentru a<br />
stabili un anumit criteriu optimul global, dacă acceptăm că îi cunoaştem valoarea.<br />
Procentul de reuşite în îndeplinirea unor criterii – reprezintă proporţia de cazuri<br />
favorabile din toate încercările efectuate, indicator foarte important în stabilirea eficacităţii<br />
unui algoritm în a converge spre un minim global, fără a se bloca în alte puncte de minime<br />
locale.<br />
Din comparaţia acestor algoritmi rezultă că Metropolis este mai rapid ca ceilalţi în<br />
descoperirea minimului global, chiar şi în cazul în care funcţia obiectiv prezintă în evoluţia ei<br />
multe puncte de extrem. Algoritmului greedy (lacom), poate chiar şi nechibzuit, alege cel mai<br />
bun candidat la momentul respectiv, fără a-i păsa însă de viitor şi fără să se răzgândească, iar<br />
uneori algoritmul se blochează fără a se reuşi minimizarea sau maximizarea funcţiei obiectiv.<br />
Rezultate deosebite au fost obţinute de algoritmi multiagent, care prezintă marele<br />
avantaj al unei căutări cu mai mulţi agenţi, care comunică între ei, printre aceştia algoritmul<br />
Particle Swarm Optimization care a reuşit să aibă cea mai mică rată de blocări, precum şi<br />
timpi mai mici de eecuţie.<br />
Faţă de ceilalţi algoritmi de optimizare nu necesită informaţii de gradient,<br />
implementarea soft fiind destul de uşoară.<br />
O comparaţie efectuată între algoritmii de optimizare Greedy, care fiind un algoritm<br />
care se aplică pentru un singur agent, a fost aplicat de mai multe ori pentru fiecare agent în<br />
parte, algoritmi genetici şi Particle Swarm Optimization [43],[44].<br />
Având în vedere eficienţa algoritmilor multiagent, care este evident net superioară,<br />
mai ales a celor de inspiraţie naturală, ţinând cont şi de faptul că în transcrierea algoritmilor<br />
genetici în programe de simulare, datorită unui număr mare de parametri, a fost preferat a se<br />
folosi algoritmul de optimizare Particle Swarm Optimization.<br />
Bibliografie:<br />
[1] Thomas Weise – Global Optimization Algorithms – Theory and Application –2008 http://www.itweise.de/<br />
[2] D. Lucanu – Bazele proiectării programelor şi algoritmilor, volumele I, II, III, Editura Universităţii<br />
„Al. I. Cuza”, Iaşi, 1996.<br />
[3] A. V. Aho, J. E. Hopcroft, J. D. Ullman – Data Structures and Algorithms, Addison-Wesley,<br />
Reading, 1983.<br />
[4] T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest – Introduction to Algorithms, M.I.T. Press, 1990.<br />
[5] Romică Trandafir, Modele şi algoritmi de optimizare seria „matematică”, Editura Agir, Bucureşti,<br />
2004.<br />
[6] K. Mellhorn – Data Stuctures and Algorithms, volumele I, II, III, Springer Verlag, 1984<br />
[7] M. Machtey, P. Young – An Introduction to the General Theory of Algorithms, Elsevier, North<br />
Holland, 1978.<br />
199
[8] B. M. E. Moret, H. D. Shapiro – Algorithms from P to NP, Design and Efficiency, Bejamin<br />
Cummings, Redwood, 1990.<br />
[9] E. Horowitz, S. Sahni – Fundamentals of Data Structures of Computer Algorithms, Computer<br />
Science Press, 1978.<br />
[10] Stoer J., Bulirsch R., Introduction to Numerical Analysis, Springer-Verlag, 1992.<br />
[11] T.H. Cormen, C.E. Leiserson, R.L. Rivest: Introducere în algoritmi, Libris Agora, 2000.<br />
[13] L. Livovshi, H. Georgescu: Sinteza şi analiza algoritmilor, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedicş,<br />
1986<br />
[14] D. Lucanu, M. Craus, Proiectarea algoritmilor (forma electronică).<br />
[15] E. Ciurea, S. Tăbârcă, T. Tăbârcă, Algoritmi. Metode de elaborare, Editura Universităţii<br />
„Transilvania”, Braşov, 1997.<br />
[16] D. E. Knuth, The art of Computer Programming. Fundamental Algorithms, Addison-Wesley,<br />
Reading, 1969.<br />
[17] D. E. Knuth, Tratat de programarea calculatoarelor. Algoritmi fundamentali – Editura Tehnică,<br />
Bucureşti, 1974.<br />
[18] Bakr, M. H., Bandler, J.W., 2000, „Review of the Space Mapping Approach to Engineering<br />
Optimization and Modeling,” Optimization and Engineering.<br />
[19] Cellier, F. E., 1991, Continuous System Modeling, Springer-Verlag, New York.<br />
[20] Brassard G., Bratley P., Algoritmics: Theory and Practice, Prentice-Hall, 1988.<br />
[21] Ghilic-Micu Bogdan, Roşca Ion Gh., Apostol Constantin, Stoica Marian, Lucia Cocianu Cătălina,<br />
Algoritmi în programare, Bucureşti, Editura ASE, 2003.<br />
[22] Gonnet G.H., Handbook of Algorithms and Date Structures, Addison-Wesley, 1984.<br />
[23] Manmber U., Introduction to Algorithms: A Creative Approach, Addison-Wesley, 1989.<br />
[24] Popovici Ct., Georgescu H., State L., Bazele informaticii, vol 1, Tip. Universităţii din Bucureşti,<br />
1990.<br />
[25] Wilf H., Algorithms and Complexity, Prentice-Hall, 1986.<br />
[26] Keeney, R. L., and Raiffa, H., 1993, Decisions with Multiple Objectives, Cambridge University<br />
Press, Cambridge, UK.<br />
[27] D. Dumitrescu, Algoritmi Genetici şi Strategii Evolutive – aplicaţii în Inteligenţa Artificială şi în<br />
domenii conexe, Editura Albastră, Cluj Napoca, 2000.<br />
[28] D. Dumitrescu, B. Lazzerini, L. C. Jain, A. Dumitrescu, Evobttionary computation, CRC Press, 2000.<br />
[29] D. E. Goldberg, Genetic Algorithms in Search, Opt'unization, and Machine Learning, Addison-<br />
Wesley Publishing Company, Inc., 1989.<br />
[30] Jrg P. Mller, Michael J. Wooldridge, Nicholas R, R., Jennings Intelligent Agents – Springer<br />
Berlin Heidelberg, 1997.<br />
[31] T. Ishida, M.R.Jennings, K. Sycara, Multiagent Systems for Manufacturing Control – A design<br />
methodology.<br />
[32] J. Feber, Multi-Agent Systems – An Introduction to Distributed Artificial Intelligence – Addison<br />
Wesley 1999.<br />
[33] Luck M., McBurney P., Preist C., Agent Technology: Enabling Next Generation Computing. A<br />
road – map for Agent Based Computing. Agent Link 2003.<br />
[34] S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, and M. P. Vecchi, „Optimization by simulated annealing”, Science,<br />
vol. 220, pp. 671–680, 1983.<br />
[35] Eberhart, R., Simpson, P., Dobbins, R., 1996, Computational Intelligence PC Tools, Academic<br />
Press, Inc., pp. 212-223. IEEE Swarm Intelligence Symposium Proceedings.<br />
[36] Houck, C., Joines, J., and Kay M., 1995, A Genetic Algorithm for Function Optimization: A Matlab<br />
Implementation, ACM Transactions on Mathematical Software, Submitted 1996.<br />
[37] Kennedy, J., Eberhart, R., 1995, Particle Swarm Optimization, from Proc. IEEE Int’l. Conf. on<br />
Neural Networks (Perth, Australia), IEEE Service Center, Piscataway, NJ, IV: pag 1942-1948<br />
Kennedy, J., Eberhart, R., Shi, Y., 2001, Swarm Intelligence, Academic Press, Inc.<br />
[38] I. C. Trelea, „The particle swarm optimization algorithm: Convergence analysis and parameter<br />
selection,” Inform. Process. Lett., vol. 85, pag. 317–325, 2003.<br />
[39] J. Kennedy and R. Eberhart, Swarm Intelligence. Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San<br />
Francisco, CA, 2001.<br />
[40] Y. Shi and R. C. Eberhart, „Parameter Selection in Particle Swarm Optimization", Evolutionary<br />
Programming VII (1998), Lecture Notes in Computer Science 1447, pp.591-600, Springer, 1998.<br />
[41] Wolpert, D.H., Macready, W.G. (1997), „No Free Lunch Theorems for Optimization,” IEEE<br />
Transactions on Evolutionary Computation.<br />
[42] F. van den Bergh, „An analysis of Particle Swarm Optimization”, PhD thesis, Departament of<br />
Computer Science, University of Pretoria, South Africa 2002.<br />
[43] R. C. Eberhart and Y. Shi, Comparison between genetic algorithms and particle swarm<br />
optimization, Evolutionary Programming VII, Lecture Notes in Computer Science, vol. 1447,<br />
Springer, New York, 1998, pp. 611–616.<br />
200
[44] R. Dogaru, W. Sharif, Architechtures and Algorithms for Natural Computing.<br />
[45] Barr, A., Feigenbaum, E. 1981. The handbook of Artificial Intelligence. William Kaufmann, Inc.<br />
[46] O David P. Morton, Elmira Popova, Ivilina Popova, Ming Zhong, Optimizing benchmark-based<br />
utility functions, Robert H. Smith School of Business, University of Maryland, College Park, MD<br />
20742 USA.<br />
[47] http://www.swarmintelligence.org/tutorials.php<br />
201
MĂSURI GENERALE/SPECIFICE<br />
PENTRU CONTROLUL RISCURILOR DE DETERIORARE<br />
A FURTUNURILOR PLATE DESTINATE STINGERII INCENDIILOR<br />
Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Col. dr. ing. Liviu Dumitraşcu<br />
Inspector-şef, I.S.U. „Lt.col. Dumitru Petrescu” al judeţului Gorj<br />
Lt. col. Ion Vintilă<br />
Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă „Drobeta” al judeţului Mehedinţi<br />
Lt. drd. ing. Aurelian Constantinescu<br />
Centrul Naţional de Perfecţionare a Pregătirii<br />
pentru Managementul Situaţiilor de Urgenţă Ciolpani<br />
Ag. pr. de poliţie ing. Octavian Tivig<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Serviciul Tehnic<br />
Rezumat: Articolul pune în evidenţă o serie de termeni specifici şi conecşi cu titlul<br />
materialului, unele elemente de fenomen referitoare la evaluarea riscurilor<br />
de deteriorare a furtunurilor pentru pompieri, o serie de date comparative<br />
între furtunurile plate şi furtunurile semirigide, cu avantajele/<br />
dezavantajele utilizării lor.<br />
De asemenea, sunt emise unele măsuri pentru controlul riscurilor de<br />
deteriorare a furtunurilor, care rezidă din utilizarea acestora la intervenţia<br />
pentru stingerea incendiilor.<br />
1. Concepte/terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi<br />
de specialitate<br />
Principalii termeni generaţi de legislaţia în vigoare, existentă în America de Nord şi<br />
Europa, termeni preluaţi şi armonizaţi prin intermediul ASRO în România, cu acordul<br />
organismelor de specialitate şi care fac referire la domenii/activităţi conexe cu titlul<br />
prezentului articol, sunt:<br />
Ajutaj – dispozitiv situat la capătul furtunului de refulare sau a ţevii, care reduce<br />
diametrul şi măreşte viteza apei.<br />
Ajutaj controlat manual – ţeavă sau ajutaj care poate fi controlat manual prin<br />
închiderea jetului sau modificarea formei, dimensiunilor sau caracteristicilor jetului (de<br />
exemplu jet pulverizat).<br />
Autospecială de intervenţie – vehicul autopropulsat, de construcţie specială, care<br />
dispune de instalaţii, echipamente, accesorii şi materiale pentru prevenirea şi stingerea<br />
incendiilor destinate limitării şi lichidării incendiilor, salvării oamenilor şi bunurilor<br />
materiale, înlăturarea urmărilor accidentelor de circulaţie, tehnice şi dezastrelor.<br />
Autospecială de stins incendii – autospecială de intervenţie care acţionează<br />
nemijlocit sau în cooperare cu altele pentru limitarea şi lichidarea incendiilor cu produsele<br />
de stingere, utilajele, accesoriile şi echipamentele din dotare.<br />
Autospecială pentru lucrul cu spumă – autovehicul de intervenţie la incendii<br />
utilizat în principal sau în totalitate pentru transportul spumanţilor şi echipamentelor<br />
necesare pentru proiectarea spumei asupra unui incendiu.<br />
202
Furtun aplatisabil – furtun a cărui secţiune devine circulară numai pus sub presiune<br />
interioară, iar în stare neumplută se poate plia şi rula plat.<br />
Furtun de refulare – furtun utilizat pentru vehicularea apei sub presiune.<br />
Furtun plat – furtun de secţiune plată care ia forma cilindrică atunci când este sub<br />
presiune.<br />
Furtun semirigid – furtun care îşi menţine secţiunea circulară chiar dacă nu este<br />
presurizat.<br />
Hidrant – dispozitiv instalat la o conductă de apă principală care permite racordarea<br />
echipamentului de intervenţie a pompierilor şi obţinerea alimentării continue cu apă.<br />
Hidrant cu furtun semirigid – tip de hidrant pentru incendiu la care suportul este<br />
tambur rotitor şi furtunul semirigid.<br />
Hidrant de incendiu – echipament alcătuit dintr-un furtun prevăzut cu o ţeavă de<br />
refulare, un suport corespunzător şi un robinet de închidere, pentru alimentarea cu apă.<br />
Hidrant interior – material de luptă împotriva incendiului format dintr-o cutie sau o<br />
uşă, un suport pentru furtun, un robinet de închidere manual, un furtun plat prevăzut cu<br />
racorduri, o ţeavă de refulare universală.<br />
Hidrant interior automat cu furtun semirigid – material de luptă împotriva<br />
incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială, un robinet de închidere automat,<br />
un furtun semirigid, o ţeavă de refulare universală şi, dacă este cazul, un orientator.<br />
Hidrant interior fix cu furtun semirigid – hidrant interior cu furtun semirigid cu<br />
tambur rotativ într-un singur plan, dotat cu un orientator adiacent tamburului.<br />
Hidrant interior manual cu furtun semirigid – material de luptă împotriva<br />
incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială, un robinet de închidere manual<br />
pentru alimentare cu apă adiacent tamburului, un furtun semirigid, o ţeavă de refulare<br />
universală şi, dacă este cazul, un orientator.<br />
Hidrant interior de incendiu – echipament de luptă împotriva incendiului care<br />
cuprinde în principal o cutie sau o uşă, un suport pentru furtun, un robinet manual de<br />
închidere, un furtun plat prevăzut cu racorduri, ţeava de refulare universală.<br />
Hidrant interior pivotant cu furtun semirigid – hidrant interior cu furtun semirigid<br />
cu tambur rotativ în mai multe planuri, montat pe unul din următoarele suporturi: braţ<br />
pivotant, alimentare pivotantă sau uşă pivotantă.<br />
Hidrant subteran – hidrant prevăzut cu mijloace operaţionale, acoperit cu un capac<br />
situat la nivelul solului, racordat la o conductă principală de distribuţie, permanent<br />
presurizată, utilizată pentru intervenţii la incendiu.<br />
Hidrant automat pentru incendiu – echipament de luptă împotriva incendiului care<br />
cuprinde un tambur cu alimentare axială cu apă, un robinet de închidere/deschidere automat,<br />
adiacent tamburului, un furtun semirigid, ţeava de refulare universală şi, dacă este cazul, un<br />
dispozitiv de ghidare a furtunului.<br />
Hidrant interior manual pentru incendiu – instalaţie de luptă împotriva<br />
incendiului care cuprinde un tambur cu alimentare axială cu apă, un robinet de<br />
închidere/deschidere manual adiacent tamburului, un furtun semirigid, ţeava de refulare<br />
universală şi, dacă este cazul, un dispozitiv de ghidare a furtunului.<br />
Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu,<br />
care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită o intervenţie<br />
organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.<br />
Jet – refulare a unui produs de stingere, uzual printr-o ţeavă, sub forma unui jet<br />
continuu, pulverizat, ceaţă.<br />
Jet ceaţă – apă proiectată printr-o ţeavă, sub formă de ceaţă la presiune înaltă,<br />
utilizată pentru a absorbi rapid căldura, a elibera fumul şi a minimiza pagubele produse de<br />
apă.<br />
Jet pulverizat – apă proiectată de o ţeavă, sub formă dispersată, pentru a acoperi cea<br />
mai mare suprafaţă posibilă.<br />
Ţeavă controlată manual – vezi ajutaj controlat manual.<br />
203
Ţeavă cu furtun înfăşurat – ţeavă racordată la extremitatea unui furtun de refulare<br />
de pe un tambur desfăşurător.<br />
Ţeavă de ceaţă – ţeavă controlată manual, care produce apă sub formă foarte fin<br />
dispersată, în general la presiune înaltă.<br />
Ţeavă de refulare pentru furtunuri înfăşurate pe tambur – vezi ţeavă cu furtun<br />
înfăşurat.<br />
Ţeavă de refulare universală – componentă montată la extremitatea furtunului,<br />
utilizată pentru a dirija şi a controla jetul de apă.<br />
Ţeavă de refulare universală – dispozitiv montat la extremitatea furtunului, utilizat<br />
pentru a dirija şi a controla jetul de apă.<br />
Ţeavă generatoare de spumă – ţeavă racordată la capătul unui furtun de refulare<br />
unde aerul este încorporat într-o soluţie spumantă, pentru a produce spuma.<br />
Racord de furtun – piesă utilizată pentru conectarea a două furtunuri lungi sau<br />
pentru a racorda un alt echipament la un furtun.<br />
Racord înfundat – capac amplasat peste racordurile de aspiraţie şi refulare ale unei<br />
pompe, atunci când acestea nu sunt utilizate.<br />
Racorduri – componente utilizate pentru racordarea furtunului la robinetul de<br />
alimentare şi la ţeava de refulare universală.<br />
Robinet manual de închidere – robinet izolat de acţionare cu funcţionare manuală<br />
instalat adiacent hidrantului sau sistemului echipat cu furtun.<br />
Racord – componentă utilizată pentru conectarea furtunului la robinetul de<br />
alimentare şi la ţeava de refulare universală.<br />
Şef de ţeavă/servant – pompier care controlează o ţeavă.<br />
2. Evaluarea riscurilor de deteriorare a furtunurilor. Elemente de fenomen<br />
Corespunzător, în ipoteza existenţei modulului lui Young, definit prin mărimea fizică<br />
E, într-un furtun pentru pompieri, notaţiile fiind cele din figura 1 şi figura 2, s-au dedus<br />
următoarele tensiuni, în raport cu care se poate realiza evaluarea riscurilor de deteriorare<br />
într-un furtun plat/rigid pentru stingerea incendiilor:<br />
– tensiunea σ<br />
t<br />
pe suprafaţa interioară a furtunului:<br />
2 2<br />
( r2<br />
+ r1<br />
)<br />
σ t<br />
= σ<br />
int . t<br />
= p<br />
max. i<br />
; (1)<br />
2 2<br />
r2<br />
− r1<br />
– tensiunea σ<br />
t<br />
pe suprafaţa exterioară a furtunului:<br />
2<br />
r1<br />
σ t ext<br />
= 2 p<br />
. i<br />
; (2)<br />
2 2<br />
r2<br />
− r1<br />
– tensiunea σ<br />
r<br />
pe suprafaţa interioară a furtunului, orientată radial, admite expresia:<br />
σ = . (3)<br />
r<br />
p<br />
int . i<br />
Evaluarea riscurilor de deteriorare în cazul furtunurilor plate pentru pompieri se<br />
poate realiza, de exemplu, calculând eforturile definite anterior, prin rapoartele calculate în<br />
tabelul 1, pentru care s-a considerat grosimea medie a stratului de cauciuc pentru furtun,<br />
egală cu 1 mm.<br />
σ r. int.= - p i<br />
p i<br />
σ r. ext.=0<br />
σ t. int.<br />
σ t. ext.<br />
Fig. 1 – Secţiune transversală de furtun supus la presiune<br />
interioară<br />
204
1<br />
r 2<br />
p i<br />
σ r<br />
-p i<br />
σ t<br />
σ t. ext.<br />
σ t. int.<br />
Fig. 2 – Diagrama de eforturi pentru un furtun supus la presiune interioară<br />
În tabelul 1 se prezintă tipurile de furtunuri standardizate, destinate stingerii<br />
incendiilor, pentru care s-au calculat rapoartele respective, utilizând relaţiile (1), (2) şi (3),<br />
pentru aceeaşi presiune, acelaşi debit de trecere a apei, la grosimea egală cu 1mm a acestora,<br />
în care este înglobată inclusiv inserţia sintetică.<br />
σ<br />
r.int .<br />
Tabelul 1 – Rapoarte ale σ<br />
t.int .<br />
, σ<br />
t.ext.<br />
, σ<br />
r.int .<br />
la furtunuri pentru stingerea incendiilor<br />
Tipuri de furtunuri<br />
pentru refulare<br />
Diametrul interior σ<br />
t.int.<br />
σ<br />
t.int.<br />
al furtunurilor<br />
σ<br />
t.ext.<br />
σ<br />
r.int.<br />
[mm]<br />
25 1,08 13,01<br />
tip D<br />
34 1,06 17,50<br />
38 1,05 19,51<br />
tip C<br />
52 1,03 26,50<br />
63 1,03 32<br />
tip B 76 1,02 38,50<br />
tip A 110 1,01 55,50<br />
Se observă că o dată cu creşterea diametrului interior al furtunurilor rezultă σ<br />
t.int .<br />
>><br />
şi concluzia că riscul de deteriorare a acestora este mai mare în raport cu lungimea lor,<br />
comparativ cu cel datorat tensiunilor radiale; în acest mod, deteriorările furtunurilor se pot<br />
materializa prin: crăpări, spargeri etc., cu probabilitate mult mai mare de realizare.<br />
Principalele caracteristici ale furtunurilor pentru refularea apei la incendiu în<br />
conformitate cu standardele române în vigoare, sunt prezentate în tabelul 2.<br />
Tabelul 2 – Caracteristici ale furtunurilor pentru pompieri<br />
Masa Lungimea<br />
lineară<br />
[m]<br />
[g/m]<br />
Diametrul interior<br />
[mm]<br />
Nominal<br />
Abateri<br />
limită<br />
25 230<br />
34 290<br />
38 320<br />
- Nominală Abateri<br />
limită<br />
205<br />
Denumirea<br />
uzuală<br />
Furtun de<br />
refulare tip D<br />
52 440<br />
Furtun de<br />
63 +1,0/-0,5 500 20 ±1 refulare tip C<br />
76 650 Furtun de<br />
refulare tip B<br />
110<br />
1200<br />
Furtun de refulare tip<br />
A
3. Distanţa de intervenţie utilizând refularea apei prin ţevi universale<br />
pentru stingerea incendiilor<br />
3.1. Hidranţi interiori dotaţi cu furtunuri semirigide<br />
Pentru hidranţii interiori, dotaţi cu furtunuri semirigide, standardele române în vigoare<br />
precizează modalitatea de încercare pentru măsurarea lungimii orizontale maxime, la un unghi al<br />
duzei ţevii de refulare egal cu α = 30 º faţă de orizontală, dispus la o înălţime faţă de sol, egală cu<br />
( 0,6 ± 0,01) m; mărimea bătăii eficace este egală cu 0,9 ori bătaia maximă, în condiţiile în care<br />
presiunea de alimentare a ţevii de refulare este p = ( 0,2 ± 0,025)<br />
MPa (tabelul 3).<br />
Tabelul 3 – Condiţii de determinare a lungimii orizontale maxime la furtunuri semirigide<br />
Diametrul<br />
ajutajului [mm]<br />
Debit minim Q [ l/min] la<br />
presiunea p<br />
p = 0,2MPa p = 0,4 MPa p = 0,6MPa<br />
4 12 18 22 9<br />
Coeficient k<br />
5 18 28 31 13<br />
6 24 34 41 17<br />
7 31 44 53 22<br />
8 39 56 68 28<br />
9 46 66 80 33<br />
10 59 84 102 42<br />
12 90 128 156 64<br />
3.2. Hidranţi interiori dotaţi cu furtunuri plate<br />
Pentru hidranţii interiori, dotaţi cu furtunuri semirigide, standardele române în<br />
vigoare, precizează modalitatea de încercare pentru măsurarea lungimii orizontale maxime, la<br />
un unghi al duzei ţevii de refulare egal cu α = 30 º faţă de orizontală, dispus la o înălţime faţă<br />
de sol egală cu ( 0,6 ± 0,01)<br />
m; mărimea bătăii eficace este egală cu 0,9 ori bătaia maximă, în<br />
condiţiile în care presiunea de alimentare a ţevii de refulare este p = ( 0,2 ± 0,025)<br />
MPa<br />
(tabelul 4).<br />
Condiţia necesară şi suficientă pentru utilizarea datelor din tabelele 3 şi 4, implică<br />
utilizarea relaţiei:<br />
Q = k ⋅ 10 ⋅ p , (4)<br />
în care debitul Q, la presiunea p, se obţine din relaţia anterioară, pentru care Q [l/min.] şi p[MPa].<br />
Tabelul 4 – Condiţii de determinare a lungimii orizontale maxime la furtunuri plate<br />
Diametrul<br />
ajutajului<br />
[mm]<br />
Debit minim Q [l/min] la presiunea p<br />
p = 0,2 MPa p = 0,4 MPa p = 0,6 MPa<br />
Coeficient k<br />
9 66 92 112 46<br />
10 78 110 135 55<br />
11 93 131 162 68<br />
12 100 140 171 72<br />
13 120 170 208 85<br />
206
3.3. Unele concluzii pentru hidranţii interiori dotaţi cu furtunuri plate şi semirigide<br />
La data apariţiei standardului STAS 1470, în anul 1990, referitor la cantitatea minimă<br />
de apă necesară care se prevede la ieşirea din ajutajul unei ţevi de refulare, se utilizau până în<br />
anul 2002, doar furtunurile plate, pentru care este prescris un debit de 2,5 l/s, punându-se<br />
accent pe lungimea jetului refulat.<br />
În acelaşi timp, SREN 671-2/2002, specifică minimul necesar de apă/cantitatea<br />
minimă de apă, în funcţie de presiunea din reţea şi diametrul la ieşirea din ţeava de<br />
refulare.<br />
Din analiza datelor prezentate în cele două standarde, se observă că există o oarecare<br />
contradicţie între standardele noi şi vechi, dată în realitate de consumul minim normat de apă<br />
şi modul cel mai adecvat determinat de stingerea eficientă a incendiilor.<br />
Această neconformitate se poate soluţiona prin modificarea standardului STAS 1478.<br />
În acest sens, una dintre soluţii ar fi ca, în contextul standardelor specificate mai sus,<br />
să se doteze toate destinaţiile interioare ale clădirilor civile/industriale cu furtunuri rigide, iar<br />
destinaţiile exterioare ale acestora să se doteze cu furtunuri tip C sau tip B, după caz.<br />
4. Măsuri generale/specifice necesare pentru controlul riscurilor de<br />
deteriorare la utilizarea, manipularea, întreţinerea furtunurilor destinate<br />
stingerii incendiilor<br />
Principalele măsuri generale/specifice necesare pentru controlul riscurilor de<br />
deteriorare la utilizarea, manipularea, întreţinerea furtunurilor destinate stingerii incendiilor,<br />
sunt:<br />
– furtunurile se dispun pe sol şi pe obstacolele care determină geometria terenului,<br />
astfel încât să se poată controla riscurile datorate poziţiilor neconforme (răsuciri, îndoiri,<br />
torsionări etc.);<br />
– furtunurile se aşază pe sol şi pe obstacole, astfel încât să se controleze riscurile<br />
determinate de efectele radiaţiei la incendiu, prin: dispunerea lor în afara/exteriorul spaţiilor<br />
incendiate, evitarea sub orice formă/în orice mod a contactului acestora cu,<br />
corpurile/materialele care se află în stare de incandescenţă/temperaturi ridicate etc.;<br />
– se recomandă evitarea contactului furtunurilor pentru incendiu cu obiecte ascuţite,<br />
frecarea acestora de sol/contactul cu suprafeţe rugoase sau de alte obiecte/ materiale care<br />
sunt integrate în geografia terenului; aplicarea acestei măsuri este necesară pentru controlul<br />
riscurilor de înţepare, perforare, agăţare, spargere etc.;<br />
– se interzice trecerea autovehiculelor/vehiculelor etc., peste furtunurile cu/fără apă; în<br />
locurile de trecere peste acestea, furtunurile trebuie să fie protejate cu punţi speciale; măsura<br />
are rol de control al riscurilor de deteriorare prin plesnire, crăpare etc., ca rezultat al<br />
acţiunilor mecanice, datorate fenomenului loviturii de berbec;<br />
– este necesar să se aplice măsuri, astfel încât furtunurile utilizate pentru stingerea<br />
incendiilor, să poată fi controlate pentru riscurile determinate de contactul cu unele substanţe,<br />
cum sunt, de exemplu, cele din categoria: corosive, caustice, produse petroliere, gudroane etc.;<br />
– în cazul unor intervenţii pentru stingerea incendiilor, la temperaturi scăzute ale<br />
mediului, implicit şi ale apei, este necesar să se menţină circulaţia unui debit de apă prin<br />
acestea, în mod continuu, pentru a se controla riscul de îngheţ; dacă, din diverse motive, s-a<br />
produs îngheţul acestor furtunuri, este interzisă rularea şi/sau îndoirea lor; operaţia se poate<br />
finaliza numai după ce s-a realizat dezgheţarea în totalitate a acestora;<br />
– după utilizare/post utilizare, furtunurile se spală cu apă/adaos de detergenţi, se<br />
usucă la temperaturi de maximum 40º C, fiind necesar controlul riscurilor determinate de<br />
acţiunea directă a radiaţiei solare;<br />
207
– după operaţiunea/activitatea de spălare, furtunurile destinate pentru stingerea<br />
incendiilor se pliază, rulează, depozitează, numai în stare uscată;<br />
– furtunurile plate, care dotează hidranţii interiori şi exteriori de tipul A şi/sau B,<br />
admit conform legislaţiei în vigoare valori standard egale ca lungimi cu 20 m; se interzice în<br />
acest sens tăierea pentru micşorarea acestei lungimi, secţionarea, vopsirea, utilizarea în alte<br />
scopuri, dezechiparea etc. a acestor dotări;<br />
– elementele tehnice conexe furtunurilor plate: ţevi de refulare, racorduri etc. se<br />
menţin permanent în stare de funcţionare;<br />
– este important să se cunoască faptul că utilizarea sub presiune cu apă a furtunurilor<br />
pentru stingerea incendiilor, în condiţii de debit şi presiune identice, generează riscuri de<br />
deteriorare a acestora cu probabilitate mai mare de realizare pe direcţie axială comparativ cu<br />
direcţia radială a acestora;<br />
– corespunzător conceptului de securitate şi sănătate în muncă, la acţiunea/operaţia<br />
de stingere a incendiilor, pentru presiuni ale apei la ieşirea în ţeava de refulare, care depăşesc<br />
0,5 MPa, este necesar să acţioneze 2 servanţi, în mod simultan.<br />
5. Avantaje/dezavantaje ale utilizării furtunurilor semirigide şi a<br />
furtunurilor plate destinate stingerii incendiilor<br />
Principalele avantaje/dezavantaje ale utilizării furtunurilor semirigide, comparativ cu<br />
furtunurile plate, destinate stingerii incendiilor, sunt:<br />
– ambele sisteme de stingere dotează hidranţii de incendiu şi unele autospeciale<br />
pentru prevenirea şi stingerea incendiilor;<br />
– nu necesită cunoştinţe de specialitate şi pot să fie manevrate/utilizate fără efort fizic<br />
mare;<br />
– modul de derulare de pe tambur a furtunurilor semirigide se poate realiza în funcţie<br />
de lungimea dorită de către utilizator şi într-un timp foarte redus;<br />
– eventualele fluctuaţii de presiune/debit ale apei nu generează pericole de<br />
accidentare pentru utilizatori;<br />
– datorită modului constructiv al sistemului de furtunuri semirigide, riscurile de<br />
deteriorare cauzate de eventualele răsuciri, torsionări etc. nu există/nu se pot pune în<br />
discuţie;<br />
– lungimea standard a furtunurilor semirigide este egală cu 30 de m, comparativ cu 20<br />
m, pentru furtunurile plate, situaţie care conferă acoperirea unor distanţe cu cel puţin 10 m în<br />
plus, la refularea jeturilor de apă, fără a lua în calcul avantajul generat de condiţiile<br />
determinate de presiune, debit şi pierderile de sarcină liniare;<br />
– în aceleaşi condiţii de debit şi presiune, pierderile de sarcină liniare în sistemul de<br />
refulare pentru apă, care dotează sistemul de furtunuri semirigide, comparativ cu furtunurile<br />
plate, sunt mai mari;<br />
– în cazul utilizării furtunurilor semirigide, riscurile determinate de pierderile de<br />
sarcină locale nu se pot pune în discuţie/sunt foarte reduse;<br />
– forţa de reacţie în furtunurile destinate stingerii incendiilor, în aceleaşi condiţii de<br />
presiune şi debit, este mai mare la furtunurile plate care admit prin fabricaţie, diametre mai<br />
mari, comparativ cu furtunurile semirigide care admit diametre mai reduse; furtunurile plate<br />
de refulare admit valori standard ale diametrelor interioare, după cum urmează: tipul D: 25<br />
mm; 34 mm; 38 mm; tipul C: 52 mm; 63 mm; tipul B: 76 mm; tipul A: 110 mm.<br />
– sistemul de stingere cu furtunuri rigide admite costuri mai mari din cauza soluţiei<br />
constructive, întărită a acestuia, precum şi a tamburului pe care se rulează furtunurile, acesta<br />
având fiabilitate ridicată/uzură redusă, situaţie care relevă un risc de deteriorare foarte redus;<br />
pe termen relativ scurt, sistemul se amortizează din punct de vedere al costurilor ;<br />
– utilizarea pentru intervenţia la stingerea incendiilor, a furtunurilor semirigide, se<br />
realizează simplu, rapid şi eficient;<br />
208
– riscurile de deteriorare pentru furtunurile semirigide sunt mult mai reduse în<br />
comparaţie cu furtunurile plate, în aceleaşi condiţii de utilizare.<br />
Concluzii<br />
Utilizarea furtunurilor plate şi/sau a furtunurilor semirigide reprezintă opţiunea<br />
individuală sau comună, după caz, a investitorilor care, prin intermediul proiectanţilor,<br />
arhitecţilor etc., trebuie să materializeze, conform cu legislaţia în vigoare, construcţii care au<br />
în dotare instalaţii de stingere cu hidranţi interiori, exteriori etc., astfel încât, în faza de<br />
exploatare, fază care se identifică practic, cu un anumit tip de activităţi, corespunzătoare<br />
anumitor destinaţii, să determine un anumit nivel de securitate la incendiu, arhitectură etc.,<br />
conform cu standardele realităţii obiective în care trăim.<br />
În acelaşi context, furtunurile rigide care dotează hidranţii interiori de incendiu<br />
prezintă, în general, un risc mult mai redus de deteriorare în comparaţie cu furtunurile plate,<br />
datorită în principal robusteţii lor.<br />
Bibliografie:<br />
[1]*** SR 2164/1994 – Furtun de refulare cauciucat pentru utilaje de stins incendii, Institutul Român<br />
de Standardizare, Bucureşti, 1994.<br />
[2]***O.M.I. nr. 92/30.11.1990, pentru aprobarea Regulamentului instrucţiei de specialitate a<br />
pompierilor militari.<br />
[3]***SR ISO 8331/1995 – Furtunuri/ tuburi de cauciuc şi materiale plastice.Ghid tehnic pentru<br />
selecţionare, depozitare, utilizare şi păstrare, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1995.<br />
[4]***SR ISO 7751/1995 – Furtunuri/tuburi de cauciuc şi materiale plastice, Institutul Român de<br />
Standardizare, Bucureşti, 1995.<br />
[5] Popescu, G. – Influenţa aditivilor asupra curgerii apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea<br />
incendiilor, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, 2007.<br />
[6] Bălulescu, P., Crăciun, I. – Agenda pompierului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1994.<br />
[7] Benescu, V., Moţei, C. – Curs de tehnica şi tactica intervenţiilor, Facultatea de Pompieri, Bucureşti,<br />
1996.<br />
[8]*** SR 8421-1/A1/2000 – Protecţie împotriva incendiilor. Vocabular, partea 1: Termeni generali şi<br />
fenomene ale incendiului, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.<br />
[9]*** SR ISO 8421-1/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 1: Termeni generali<br />
şi fenomene ale focului, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.<br />
[10]***SR ISO 8421- 4/A1/2000 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 4: Echipamente<br />
şi mijloace de stingere, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.<br />
[11]*** SR ISO 8421- 4/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 4: Echipamente şi<br />
mijloace de stingere, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.<br />
[12]***SR ISO 8421-8/A1/2000 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 8: Termeni<br />
specifici luptei împotriva incendiilor, serviciilor de salvare şi manipulării produselor periculoase,<br />
Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.<br />
[13]*** SR ISO 8421- 8/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular, partea 8: Termeni specifici<br />
luptei împotriva incendiilor, serviciilor de salvare şi manipulării produselor periculoase,<br />
Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 1999.<br />
[14]***SR 13450-1/2000 – Mijloace tehnice şi procedee pentru prevenirea şi stingerea incendiilor,<br />
Autospeciale pentru prevenirea şi stingerea incendiilor, Partea 1: Clasificare, definiţii,<br />
terminologie, condiţii tehnice generale, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2000.<br />
[15] ***SR EN 1846-1/2001 – Autospeciale de stingere a incendiilor şi de salvare, Partea 1:<br />
Terminologie şi destinaţie, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2001.<br />
[16]***SR ISO 7203-1/1998 – Produse de stingere a incendiilor, Spumanţi concentraţi, Partea 1:<br />
Specificaţii pentru spumanţii concentraţi de joasă înfoiere pentru aplicare pe lichide nemiscibile<br />
cu apa, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1998.<br />
209
[17]*** SR ISO 7203-2/1998 – Produse de stingere a incendiilor, Spumanţi concentraţi, Partea 2:<br />
Specificaţii pentru spumanţii concentraţi de medie şi înaltă înfoiere pentru aplicare pe lichide<br />
nemiscibile cu apa, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1998.<br />
[18]*** SR EN 1028-1/2005 – Pompe utilizate în incendiu. Pompe centrifuge cu dispozitiv de<br />
amorsare utilizate în incendiu. Partea 1: Clasificare/condiţii generale şi de securitate, Asociaţia<br />
Română de Standardizare, Bucureşti, 2005.<br />
[19]*** SR EN 1947/2005 – Furtunuri de luptă împotriva incendiilor. Furtunuri de refulare<br />
semirigide şi furtunuri echipate cu racorduri pentru pompe şi autospeciale, Asociaţia Română de<br />
Standardizare, Bucureşti, 2005.<br />
[20]*** SR EN 671-1/1996 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu<br />
furtunuri. Partea 1: Hidranţi interiori echipaţi cu furtunuri semirigide, Asociaţia Română de<br />
Standardizare, Bucureşti, 1996.<br />
[21]*** SR EN 671-2/1996 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu<br />
furtunuri. Partea 2: Hidranţi de perete echipaţi cu furtunuri plate, Asociaţia Română de<br />
Standardizare, Bucureşti, 1996.<br />
[22] *** SR EN 671-3/2005 – Instalaţii fixe de luptă împotriva incendiilor. Sisteme echipate cu furtun.<br />
Partea 3: Întreţinerea hidranţilor interiori echipaţi cu furtunuri semirigide şi a sistemelor echipate<br />
cu furtunuri plate, Asociaţia Română de Standardizare, Bucureşti, 2005.<br />
[23] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Opriş, M. – Controlul riscurilor de deteriorare a furtunurilor<br />
plate/rigide pentru pompieri, a X-a Sesiune Ştiinţifică cu participare Internaţională „SIGPROT-<br />
2007”, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, 25 mai 2007, Editura Printech, Bucureşti, 2008.<br />
[24] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Voicu, I. – Metode de reducere şi control al pierderilor de<br />
sarcină la utilizarea apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea incendiilor, a X-a Sesiune<br />
Ştiinţifică cu participare Internaţională „SIGPROT-2007”, Facultatea de Pompieri, 25 mai 2007,<br />
Editura Printech, Bucureşti, 2008.<br />
[25] Popescu, G. – Influenţa aditivilor asupra curgerii apei prin conducte şi accesorii pentru stingerea<br />
incendiilor, Rezumat teză de doctorat, Universitatea Tehnică de Construcţii, Bucureşti, 2007.<br />
[26]***STAS 1478/1990 – Alimentarea cu apă la construcţii civile şi industriale. Prescripţii<br />
fundamentale de proiectare, Institutul Român de Standardizare, Bucureşti, 1990.<br />
[27] Cozariuc, G., Popescu, G. – Modele fizico-matematice utilizate în domeniul prevenirii /stingerii<br />
incendiilor, Proiect de diplomă, Facultatea de Pompieri, Academia de Poliţie „Alexandru Ioan<br />
Cuza” Bucureşti, 2003.<br />
210
INSTALAŢIE EXPERIMENTALĂ<br />
PENTRU STUDIUL TERMOHIDRODINAMIC<br />
AL PROCESELOR DE STINGERE A INCENDIILOR<br />
lt. drd. ing. Aurelian Constantinescu,<br />
Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă al Municipiului Bucureşti<br />
lt. asist. univ. dr. ing. Dragoş-Iulian Pavel<br />
lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie<br />
lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu<br />
Ag. pr. de poliţie ing. Octavian Tivig<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Apa este cel mai vechi agent de stingere. Deşi în prezent se dispune de o gamă foarte<br />
variată de agenţi de stingere, ea rămâne cea mai folosită, datorită calităţilor sale:<br />
– se găseşte în cantităţi considerabile;<br />
– este ieftină;<br />
– este relativ uşor de procurat;<br />
– are mare putere de răcire;<br />
– este nevătămătoare.<br />
Efectul de stingere a apei se realizează prin: răcirea materialului care arde, izolarea<br />
suprafeţei incendiate de oxigenul din aer, acţiunea mecanică, atunci când apa se foloseşte sub<br />
formă de jet compact.<br />
Efectul principal al apei la stingerea incendiului îl constituie răcirea materialului care<br />
arde, prin absorbirea căldurii degajată în urma arderii cu o viteză mai mare decât viteza cu<br />
care materialul combustibil absoarbe căldura necesară dezvoltării incendiului.<br />
Ca substanţă de stingere, ceaţa de apă acţionează prin reducerea conţinutului de<br />
oxigen, însă trebuie ca dimensiunea particulelor să fie de aproximativ 100 μm, lucru realizat<br />
prin următoarele trei metode:<br />
‣ pulverizarea apei la înaltă presiune (50÷100 atm.);<br />
‣ utilizând ţevi pulverizatoare speciale la presiuni de 2÷10 atm.;<br />
‣ cu ajutorul aerului comprimat.<br />
Pulverizarea apei cu aer comprimat este posibilă, însă necesită compresoare speciale,<br />
prezentând şi un oarecare risc, deoarece aerul comprimat înteţeşte şi mai mult arderea.<br />
Prin folosirea unor presiuni de 50 până la 100 atm. se obţine ceaţa de înaltă presiune.<br />
La asemenea presiuni se întâmpină dificultăţi în manipularea ţevilor manuale de pulverizare.<br />
În afară de aceasta, pentru pulverizare sunt necesare ţevi cu ajutaje speciale, furtunuri de mare<br />
rezistenţă şi pompe speciale. În schimb, efectul de stingere nu este cu nimic superior celui<br />
obţinut cu ceaţa de joasă presiune.<br />
Efectul de stingere depinde de uniformitatea apariţiei picăturilor în zona de ardere şi<br />
de intensitatea jetului de apă.<br />
Principiul sistemului cu ceaţă de apă constă în faptul că picăturile fine de apă<br />
realizează un schimb termic cu energia produsă în zona de ardere, împiedicând creşterea<br />
temperaturii. Acest schimb de energie este proporţional cu suprafaţa acoperită de picăturile de<br />
apă şi nu cu volumul acestora. La un volum egal, cu cât picăturile sunt mai mici, cu atât<br />
suprafaţa pe care se realizează schimbul energetic este mai mare.<br />
Un efect secundar este scăderea concentraţiei de oxigen din zona incendiată în care<br />
acţionează instalaţia. La apropierea picăturii de apă de focar, aceasta se evaporă treptat,<br />
mărindu-şi volumul de peste 1.700 de ori, înlăturând astfel oxigenul, în plus norul de picături<br />
211
fine de apă filtrează radiaţia infraroşie emisă de flăcări, reducând fluxul termic către zonele<br />
incendiate, asigurând o anumită izolare termică.<br />
Pe baza experienţelor care s-au făcut rezultă că ceaţa de apă poate fi folosită la:<br />
─ stingerea nemijlocită a incendiilor;<br />
─ controlul dezvoltării incendiilor;<br />
─ acţiunile de salvare, pentru reducerea efectului radiaţiei termice excesive asupra<br />
clădirilor sau obiectivelor din vecinătatea incendiului;<br />
─ stingerea incendiilor de substanţe combustibile;<br />
─ stingerea incendiilor la instalaţiile electrice, cu anumite restricţii.<br />
La incendiile de substanţe combustibile solide, ceaţa de apă este foarte eficace atât<br />
timp cât incendiul este la suprafaţă. Dacă arderea se produce în adâncime, şi dacă în interiorul<br />
materialelor respective se formează focare, ceaţa de apă este mai puţin eficientă decât jeturile<br />
masive.<br />
Avantajele utilizării ceţii de apă sunt următoarele:<br />
1. Prin folosirea ceţii de apă nu se înlocuieşte atacul direct asupra focului, ci în<br />
principal se urmăreşte să se ofere o rută de abordare „sigură” a incendiului, să se<br />
îmbunătăţească şi să se menţină condiţiile de mediu pentru pompieri şi să se prevină<br />
posibilitatea producerii unui flash-over sau backdraft;<br />
2. Ceaţa de apă se poate utiliza la controlarea focurilor ce cresc în ritm constant, unde<br />
se poate încă intra, dar unde focarul principal nu poate fi atacat direct;<br />
3. Prin folosirea ceţii de apă se realizează o disipare a căldurii degajate de flăcările din<br />
cadrul incendiului cu o eficacitate mai mare decât în cazul jetului compact de apă;<br />
4. Ceaţa de apă poate fi utilizată la crearea unei atmosfere inerte, atunci când trece din<br />
starea lichidă în starea de vapori, producându-se o mărire a volumului de 1700 ori, ceea ce<br />
duce la deplasarea aerului şi a vaporilor inflamabili în zone depărtate de zona de ardere;<br />
5. Prin folosirea ceţii de apă se constată că numărul de decese este mult mai mic.<br />
Dezavantajele utilizării ceţii de apă sunt următoarele:<br />
1. Folosirea ceţii de apă poate duce la posibilitatea generării de cantităţi mari de abur<br />
încins ce produce pericolul de arsuri asupra pompierilor prin descărcarea de cantităţi mari de<br />
picături fine de apă;<br />
2. Utilizarea ceţii de apă poate da naştere la o posibilă distrugere a echilibrului termic<br />
în compartimentul incendiat;<br />
3. Folosirea ceţii de apă poate reduce vizibilitatea şi poate crea disconfort asupra<br />
pompierilor.<br />
În tabelul de mai jos se prezintă diferenţa dintre picătura de apă a sistemului de<br />
sprinklere sau drencere şi respectiv a ceţii de apă:<br />
Diametrul picăturii Tabelul 1.<br />
Picătura de apă Diametrul Aria Numărul<br />
picăturii suprafeţei de picături<br />
[µm] [m 2 ]<br />
Sprinklere >1000 1 1<br />
Presiune 300 10 40<br />
joasă<br />
Presiune 50 400 8.000<br />
înaltă<br />
212
Ca substanţă de stingere, ceaţa de apă acţionează prin reducerea conţinutului de<br />
oxigen, însă trebuie ca dimensiunea particulelor să fie de aproximativ 100 micrometri.<br />
Modelul teoretic de evaporare a picăturii<br />
În cele ce urmează se propune un model teoretic de evaporare a picăturii de formă<br />
sferică într-un mediu gazos nesaturat [1], [3]. Ca model se alege cazul unei picături sferice cu<br />
raza variabilă în timp, rază ce se reduce în procesul de evaporare (figura 1.). Procesele de<br />
transfer termic implică existenţa continuităţii parametrilor intensivi şi de conservare a<br />
fluxurilor de căldură şi masă la interfaţa formată pe frontiera picăturii ([1],[2]).<br />
Pentru picătura sferică de lichid de rază R(t), proprietăţile termofizice sunt:<br />
conductivitatea termică λ L , densitatea ρ L , căldură specifică masică c Pl , entalpia masică h L şi<br />
căldura de vaporizare L v . La frontiera picăturii cu aerul se consideră starea de saturaţie.<br />
Mărimile corespunzătoare vaporilor saturaţi uscaţi sunt λ v , ρ v , c pv şi h v . Mediul în care se<br />
evaporă picătura are temperatura T a şi presiunea vaporilor p va .<br />
Q ev<br />
m ev<br />
R(t)<br />
T F ; p vs<br />
Fig. 1 – Modelul de evaporare a picăturii<br />
T a ; p va<br />
T l ; p l<br />
Se consideră, în primă aproximaţie că picătura este opacă şi vaporii transparenţi la<br />
radiaţie. Picătura este un sistem deschis de volum V(t) variabil cu timpul. În ecuaţia energiei,<br />
se neglijează energia schimbată de picătură sub formă de lucru mecanic, iar aceasta se scrie<br />
sub formă integrală<br />
dH<br />
L<br />
= ∫∫ − ( qcd<br />
+ qR<br />
+ qcv<br />
) dS + ∫∫∫ pdV , (1)<br />
dt<br />
S ( t)<br />
în care H L este entalpia picăturii în fază lichidă; q cd , q R şi q cv . reprezintă fluxurile unitare<br />
conductive, de radiaţie şi convective. Primul membru al relaţiei (1) devine după teorema de<br />
transport<br />
•<br />
dH<br />
L<br />
d<br />
∂H<br />
L<br />
= ∫∫∫H<br />
LdV<br />
= ∫∫∫ dV + ∫∫ H<br />
L<br />
RdS , (2)<br />
dt dt<br />
∂t<br />
V ( t )<br />
V ( t )<br />
unde se ţine seama de relaţia w⋅n= R& , în care R & reprezintă viteza radială de deplasare a<br />
frontierei în sistemul de referinţă ales. În cazul picăturii sferice, rezultă<br />
V ( t)<br />
S ( t )<br />
dH<br />
dt<br />
L<br />
=<br />
R( t )<br />
∫<br />
0<br />
∂H<br />
∂t<br />
L<br />
•<br />
2<br />
2<br />
4π r dr + 4πR<br />
R ρ<br />
LhL(TF<br />
), (3)<br />
unde T F semnifică temperatura frontului de fază, şi este presupusă constantă.<br />
213
Primul termen din cel de-al doilea membru al relaţiei (3) reprezintă creşterea entalpiei<br />
sistemului între timpul t şi t+dt şi este legată de evoluţia nestaţionară a acesteia. Cel de-al<br />
doilea termen din acelaşi membru al ecuaţiei (3) reprezintă creşterea entalpiei sistemului, în<br />
acelaşi interval de timp dt, legat de contracţia sa volumică 4πR 2 R • . În modelul considerat, a<br />
doua integrală a relaţiei (1) din membrul drept este nulă datorită inexistenţei lucrului de<br />
dilatare şi relaţia (3) devine<br />
dH<br />
L 2 ∂Tv<br />
2<br />
= 4π R [ λv<br />
( R(<br />
t),<br />
t)<br />
− qR<br />
( TF<br />
, Ta<br />
)] + 4πR<br />
ρ<br />
vvv<br />
( −next<br />
) hv<br />
( TF<br />
) (4)<br />
dt<br />
∂r<br />
Ultimul termen reprezintă fluxul convectiv de vapori la traversarea interfeţei; v v este<br />
viteza locală a vaporilor în raport cu elementul de suprafaţă al frontierei, care este legată de<br />
viteza locală v L a fazei lichide în raport cu acelaşi element de suprafaţă al frontierei. Relaţia de<br />
conservare a fluxului masic care traversează frontiera este<br />
4 π R 2 ρ v v v =4 π R 2 ρ L v L (5)<br />
În plus, prin considerarea semnului pozitiv al vitezelor după axa Or se<br />
•<br />
obţine: vLn<br />
ext<br />
= − R . În aceste condiţii rezultă că în regim nestaţionar, entalpia picăturii este<br />
datorată numai schimbului conductiv de căldură în faza lichidă, deci<br />
R(<br />
t)<br />
∂H<br />
L 2<br />
2 ∂TL<br />
∫ 4π r dr = 4πR<br />
λL<br />
( R(<br />
t),<br />
t)<br />
(6)<br />
∂t<br />
∂r<br />
0<br />
Ţinând seama de relaţiile (1) – (6) condiţia de continuitate a fluxului termic la interfaţa<br />
picătură-mediu devine<br />
T<br />
∂T<br />
•<br />
∂<br />
L<br />
v<br />
− λ<br />
L<br />
( R(t ),t ) = − λ<br />
v<br />
( R(t ),t ) + qR(TF<br />
,T<br />
a<br />
) − R ρ<br />
L(h v(TF<br />
) − hL(TF<br />
)) (7)<br />
∂r<br />
∂r<br />
Diferenţa de entalpie masică h v – h L este egală cu căldura latentă masică de vaporizare l v .<br />
Concepţia generală a instalaţiei experimentale<br />
S-a conceput o instalaţie experimentală în care se realizează un jet bifazic, ce va fi<br />
dispersat în aer cu umiditate relativă scăzută. Temperatura lichidului la duza de pulverizare<br />
trebuie să aibă posibilitatea să fie modificată (reglată) pentru a realiza o gamă mai largă de teste.<br />
Pentru a preseta valorile, este necesar a se introduce un sistem de termostate. Pe de<br />
altă parte, experienţele vor fi realizate cu duze de diferite diametre pentru a pune în evidenţă<br />
fineţea pulverizării.<br />
Schema de principiu a standului de probă este prezentată în figura 2.<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
8<br />
7<br />
Fig. 2 – Schema de principiu a instalaţiei<br />
1. rezistenţa electrică;<br />
2. rezervorul de ulei;<br />
3. debitmetrul de apă;<br />
4. termostat electronic;<br />
5. duza de pulverizare;<br />
6. panou de măsurare;<br />
7. serpentină de încălzire;<br />
8. sursă de energie electrică.<br />
214
Alimentarea cu apă s-a făcut de la reţeaua laboratorului printr-un debitmetru, după<br />
care a fost introdusă în serpentina cu apă, care se află imersată în rezervorul cu ulei cald.<br />
Reglajul temperaturii apei este asigurat de un termostat electronic.<br />
Destinaţia instalaţiei experimentale<br />
Standul experimental a fost realizat în scopul efectuării de teste şi măsurătorilor<br />
aferente privind comportarea jeturilor bifazice, care debuşează în mediul gazos.<br />
La concepţia acestei instalaţii s-au avut în vedere:<br />
− realizarea unui jet de lichid, prin folosirea apei de temperatură variabilă scop în<br />
care s-a proiectat şi realizat un boiler electric cu puterea până la 25 kW;<br />
− pentru a studia modul de dispersie a lichidului s-a conceput şi realizat un<br />
dispozitiv port-diuze, dispozitiv pe care s-au adaptat diuze de diametre diferite (0,6<br />
mm; 0,8 mm; 1 mm; 1,5 mm şi 2 mm) pentru a realiza diverse structuri de jet<br />
(geometrii, dispersii de picături, conicităţi şi înălţimi variabile de jet);<br />
− pentru determinarea mărimilor specifice reale ale jetului sunt necesare determinări<br />
de: temperaturi, viteze, presiuni dinamice, densităţi, compoziţia mediului format.<br />
Determinarea acestor parametri s-a realizat cu instrumente de măsurare moderne<br />
de precizie ridicată.<br />
Pentru a constata efectul utilizării acestui jet la stingerea incendiilor s-au utilizat<br />
dispozitive de încălzire şi de foc pentru:<br />
− sistem de încălzire a aerului propulsat ca jet, de aer cald până la 550º C;<br />
− flacără de butan prin utilizarea a trei tipuri de arzătoare de puteri de: 1 kW, 15 kW<br />
şi 70 kW (valorile acestora sunt reglabile);<br />
− rezistenţă electrică pentru crearea flăcării de carton şi lemn;<br />
− dispozitiv dublu-liniar pentru crearea unei flăcări de gaz speciale.<br />
− Instalaţia experimentală astfel concepută este echipată cu:<br />
− aparatură modernă de măsurare a presiunilor, temperaturilor, debitelor,<br />
concentraţiilor de gaze;<br />
− sisteme de protecţie privind personalul de exploatare, instalaţia propriu-zisă pentru<br />
a evita supraîncălziri şi supratensiuni, deoarece testările au loc în mediul umed.<br />
Condiţiile de exploatare ale instalaţiei sunt similare cu cele din cazul real al stingerii<br />
incendiilor.<br />
Fig. 3 – Duză pulverizare lichid şi disc distanţier<br />
215
Instalaţia de alimentare cu gaz combustibil este destinată atât arzătoarelor fixe, cât şi<br />
celor mobile, arzătoare utilizate în experimente.<br />
Fig. 4 – Arzător<br />
Pregătirea şi pornirea instalaţiei – secvenţe:<br />
− se face cuplarea tabloului general;<br />
− se cuplează siguranţa de protecţie;<br />
− se deschide robinetul de la contor;<br />
− se deschide robinetul de trecere prin circuitul hidraulic (locul adaptării sondei<br />
termostatului);<br />
− se deschide cheia trifazică din panoul de comandă;<br />
− se programează termostatul electronic la temperatura dorită;<br />
− se deschide butonul pornit/oprit în poziţia 1 pentru alimentarea cu energie electrică<br />
a termostatului electronic şi a contactorului;<br />
− se aşteaptă ca pe display-ul termostatului electronic să apară temperatura<br />
programată;<br />
− în momentul afişării temperaturii programate se porneşte butonul pornit/oprit în<br />
poziţia 1 a electrovalvei.<br />
În urma efectuării acestor operaţii se pot începe testele.<br />
Rezultate experimentale<br />
Se remarcă faptul că pentru creşterea temperaturii apei de la:<br />
− 13º C la 20º C s-au consumat 0,4 kWh;<br />
− 20º C la 30º C s-au consumat 0,3 kWh;<br />
− 30º C la 40º C s-au consumat 0,6 kWh.<br />
Este important să se cunoască aceste consumuri pentru bilanţul termic şi pentru a<br />
evalua debitul de apă încălzită şi a-l compara cu valoarea utilă la contor.<br />
Calitativ se observă că sistemul de pulverizare adoptat, alcătuit din duză<br />
pulverizatoare şi disc distanţier de pulverizare, are performanţe notabile. Acestea se constată<br />
pentru domeniul de reglaj al debitului cuprins între 2,045 l/min. şi 4,09 l/min. şi pentru<br />
temperaturi de 13º C, 20º C, 30º C, 40º C, 50º C şi 60º C.<br />
Din amplasarea discului la 80 mm de gura de evacuare (refulare) se constată o<br />
aglomerare a picăturilor mici, care duc la picături mari ce formează un mediu semicontinuu.<br />
216
În această situaţie se constată o pierdere de fluid, care nu mai poate fi utilizată pentru<br />
reducerea temperaturii mediului gaze-vapori.<br />
Se pare că aceste dispozitive de limitare a jetului (cu disc distanţier de pulverizare) nu<br />
ar avea o influenţă pozitivă la realizarea unor pulverizări fine, deci are loc o scădere a<br />
eficienţei de stingere.<br />
Instalaţia experimentală a fost testată pe module înainte de pornire pentru a asigura fluxurile<br />
de masă şi energie necesare derulării experimentelor (debite de apă, aer şi energie electrică).<br />
S-au testat dispozitivele de oprire în caz de avarie (stop general, stop parţial, senzori<br />
de control ai temperaturii şi umidităţii mediului).<br />
Deoarece măsurătorile experimentale s-au desfăşurat în mediu umed, aparatele de<br />
măsură au fost protejate corespunzător.<br />
S-a conceput şi realizat o instalaţie experimentală care produce un jet bifazic, care este<br />
dispersat în aer cu umiditate relativă variabilă. Temperatura lichidului la duza de pulverizare<br />
are posibilitatea să fie modificată (reglată) pentru a realiza o gamă mai largă de teste.<br />
Experienţele au fost realizate cu duze de diferite diametre pentru a pune în evidenţă<br />
fineţea pulverizării, acest parametru fiind determinant în intensitatea proceselor de transfer.<br />
Din experienţele avute cu generatorul de aer cald s-a constatat că evaporarea nu este<br />
eficientă, deoarece capacitatea calorică a aerului este redusă pentru acest proces.<br />
S-au realizat experienţe şi măsurători:<br />
− pulverizarea jetului de apă la diferite temperaturi iniţiale, atât cu dispozitiv de<br />
limitare a jetului, cât şi fără acesta;<br />
− pentru a studia influenţa dimensiunilor şi construcţiei dispozitivelor de pulverizare<br />
s-au utilizat duze cu diametre de: 0,6 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm şi 2 mm.<br />
Concluzii<br />
Preocupările la nivel mondial sunt îndreptate în utilizarea apei la stingerea a cât mai<br />
multor tipuri de incendii datorită costului redus de obţinere a acesteia, iar pe de altă parte se<br />
pune problema scăderii cantităţii de apă întrebuinţate pentru a reduce atât pierderile materiale<br />
datorate degradării produse de apă, cât şi cheltuielile ocazionate de construirea de mijloace de<br />
intervenţie care transportă cantităţi mari de apă la intervenţii.<br />
Comparate cu jetul tradiţional, atât rezultatele experimentale, cât şi cele analitice arată<br />
că folosirea adecvată a ceţei de apă prin descărcări scurte în picături fine şi unghi de<br />
împrăştiere larg poate avea un efect de răcire mai bun şi conduce la o mai mică distrugere a<br />
echilibrului termic în strat.<br />
S-a realizat o instalaţie experimentală pentru testarea jetului de ceaţă de apă la diferiţi<br />
parametri (geometrii de duze, temperaturi, presiuni, debite de lichid). Această instalaţie a fost<br />
prevăzută cu echipamente moderne de măsură şi achiziţie de date. Elementele speciale de<br />
măsurare folosite în cadrul lucrării constau în:<br />
− sistemul de achiziţie de date pentru temperatura mediului cu afişare în timp real<br />
(înregistrare în calculator şi prelucrare statistică);<br />
− vizualizare în infraroşu a jetului şi a flăcării;<br />
− filmare cu cameră rapidă a proceselor de evaporare şi stingere a flăcărilor pentru<br />
diverse tipuri de jet.<br />
Pe baza acestor sisteme moderne de achiziţie de date şi vizualizare au putut fi<br />
observate şi analizate, procesele complexe de transfer de căldură şi masă la evaporare, precum<br />
şi procesele hidrodinamice specifice dispersiei jetului de lichid cald.<br />
Realizarea unor picături de apă de dimensiuni mici conduce la un timp redus de<br />
evaporare, deci o acţiune rapidă asupra focului şi o eficienţă crescută de stingere. Picăturile de<br />
apă de dimensiuni mici conduc la un timp redus de evaporare, deci la o acţiune rapidă asupra<br />
focului, un consum redus de apă şi o cantitate mică de vapori fierbinţi.<br />
217
Se constată, atât pe baza rezultatelor obţinute din modelul teoretic, cât şi din<br />
rezultatele experimentale existente faptul că pentru spaţii închise (fără circulaţie de aer<br />
proaspăt din exterior), timpul de viaţă al picăturii de apă este mai ridicat decât în cazul<br />
spaţiilor semiînchise, cu pătrundere de aer uscat, unde timpul de viaţă al picăturii de apă este<br />
mai mic. Aceasta se explică prin creşterea umidităţii relative din spaţiile închise.<br />
Se observă că radiaţia termică are o pondere relativ scăzută ca efect termic şi un efect<br />
neglijabil la dimensiuni mici ale picăturii, de ordinul µm. Pe de altă parte, transferul de<br />
căldură convectiv care are ponderea determinantă e mai redus la picăturile mari (h c ~ 2 λ/D).<br />
Studiul prezentat constituie un model care a avut ca scop obţinerea unor valori pentru<br />
temperaturile apei pulverizate necesară în eficientizarea proceselor de stingere a incendiilor.<br />
Aprofundarea studiilor privind procesele termofizice de pulverizare şi evaporare au avut ca<br />
rezultat obţinerea parametrilor geometrici, diametrul duzei şi unghiul de dispersie, în corelare<br />
cu presiunea şi temperatura apei pulverizate. Pe baza rezultatelor experimentale s-a constatat:<br />
− temperatura apei este determinantă pentru fineţea de pulverizare, s-au obţinut timpi<br />
de viaţă reduşi, respectiv o evaporare abundentă a lichidului;<br />
− diametrul duzei combinat cu dispozitivul swirl de spargere a jetului implantat în<br />
corpul duzei au condus la obţinerea unui jet cu picături fine;<br />
− dezvoltarea câmpului de temperaturi în jet şi a câmpului de viteze sunt asemănătoare,<br />
dar de dimensiuni geometrice diferite. Dimensiunea câmpului de temperaturi în jet este<br />
legată în primul rând de temperatura iniţială a lichidului corelată cu temperatura<br />
mediului. S-a constatat că pentru diferenţe mai ridicate de temperaturi între cele două<br />
medii creşte distanţa între înfăşurătoarea termică şi dinamică;<br />
− dezvoltarea stratului termic implică existenţa şi a unui gradient de concentraţie de vapori,<br />
deci o reducere a concentraţiei aerului, respectiv a oxigenului în stratul menţionat.<br />
Studiul evoluţiei parametrilor în axul jetului a arătat o asemănare formală între variaţia<br />
vitezei şi a temperaturii, această variaţie fiind de tip parabolic.<br />
S-au făcut experienţe cu foc deschis, flacăra provenind de la un arzător cu butan. S-a<br />
constatat că la incidenţa jetului flacără-gaze fierbinţi cu picăturile de apă se produce o schimbare a<br />
culorii flăcării către roşu şi o scurtare a lungimii flăcării. Modificarea culorii se explică pe de o<br />
parte prin schimbarea compoziţiei mediului, care se îmbogăţeşte în vapori, scade concentraţia de<br />
oxigen, probabil arderea devine incompletă sau apar frecvent compuşi intermediari de tip CO, iar<br />
pe de altă parte apare o scădere pronunţată a temperaturii datorită vaporizării fazei lichide a apei,<br />
deci o reducere substanţială a temperaturii. Probabil şi aceasta este cauza pentru care temperatura<br />
scade sub temperatura la care arderea are loc complet până la CO 2 .<br />
Pentru o aprofundare a proceselor intime, care au loc la microscară şi în timpi foarte<br />
reduşi (fracţiuni de secundă
ELEMENTE GENERALE/SPECIFICE<br />
REFERITOARE LA UTILIZAREA APEI PULVERIZATE<br />
CA SUBSTANŢĂ PENTRU STINGEREA INCENDIILOR<br />
Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu<br />
Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie<br />
Lt. asistent univ. dr. ing. Dragoş Iulian Pavel<br />
St. slt. Liviu Sbora,<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Rezumat: Prin intermediul articolului, se enunţă câteva proprietăţi ale apei<br />
pulverizate şi se enumeră o serie de cazuri în care, prin intermediul<br />
acesteia, se realizează protecţia la incendiu.<br />
Terminologie:<br />
Aprindere – iniţiere a unei arderi.<br />
A arde – a fi în stare de combustie.<br />
Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant,<br />
însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.<br />
Azot – substanţă cunoscută şi sub denumirea de nitrogen; are formula chimică N 2 şi<br />
este utilizat ca substanţă de stingere a incendiilor cu indicativul IG -100; este un gaz inert,<br />
incolor şi incombustibil; efectul azotului de prevenire a aprinderii/inflamării şi/sau de stingere<br />
a unui amestec de vapori, gaze, praf/pulberi, ceţuri de G.P.L. cu aer, este dat de reducerea<br />
procentului de oxigen din amestec.<br />
Comburant – element sau compus chimic care poate produce oxidarea sau arderea<br />
altor substanţe.<br />
Combustibil – material capabil să ardă.<br />
Explozie – reacţie bruscă de oxidare sau de descompunere, care produce o creştere de<br />
temperatură, de presiune sau ambele, simultan.<br />
Energie minimă de aprindere – valoarea minimă a energiei din canalul unei<br />
descărcări electrice care conduce la aprinderea unui amestec inflamabil de aer cu gaze, vapori,<br />
ceţuri de G.P.L. etc., pulberi/prafuri aflate între limitele de inflamabilitate/aprindere.<br />
Flacără – zonă de ardere, în fază gazoasă, cu emisie de lumină.<br />
Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu,<br />
care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia<br />
organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.<br />
Limită inferioară de explozie (LIE) – concentraţia minimă a gazelor, vaporilor sau a<br />
pulberilor (prafurilor) combustibile în aer, la care se poate genera explozia; sub limita<br />
inferioară de explozie, amestecul nu poate să genereze explozie, datorită excedentului de aer.<br />
Limită inferioară de inflamabilitate (LII) – concentraţia minimă de gaz în aer, sub<br />
care nu mai are loc propagarea unei flăcări în prezenţa unei surse de aprindere.<br />
Limită superioară de explozie (LSE) – concentraţia maximă a gazelor, a vaporilor<br />
sau a pulberilor (prafurilor) combustibile în aer, la care se poate genera explozia; peste limita<br />
superioară de explozie amestecul nu poate să genereze explozie, datorită deficitului de aer.<br />
219
Limită superioară de inflamabilitate (LSI) – concentraţia maximă de gaz în aer peste<br />
care nu mai are loc propagarea unei flăcări.<br />
Punct vital/vulnerabil la incendiu – locul de muncă, instalaţia, echipamentul etc.<br />
necesare asigurării funcţionalităţii principale a construcţiilor, operatorilor economici etc.; în<br />
această categorie se includ şi posturile de transformare.<br />
Temperatură de aprindere – temperatura minimă la care un material combustibil<br />
degajă vapori sau gaze combustibile într-o anumită cantitate, astfel încât după<br />
aprinderea/inflamarea acestora de la o sursă de aprindere, materialul continuă să ardă fără<br />
aport caloric din exterior.<br />
Temperatură de inflamabilitate – temperatura minimă, începând de la care, în<br />
condiţii de încercare specificate, un lichid degajă o cantitate suficientă de vapori inflamabili<br />
pentru a produce o aprindere de scurtă durată, în contact cu o sursă de aprindere.<br />
Transformator – aparat electric care serveşte la transformarea mărimilor electrice<br />
mono/trifazate de la valori ale tensiunilor reduse la valori ridicate şi invers, la frecvenţă<br />
constantă; acesta utilizează principiul inducţiei electromagnetice şi se compune în principal<br />
din: circuit magnetic, înfăşurări, sistemul de răcire a înfăşurărilor (în marea majoritate a<br />
cazurilor, ulei recirculat şi răcit în exterior, într-un schimbător de căldură), cuva metalică,<br />
capac, conservator, indicator de nivel, termometru, robinete/racorduri pentru umplere/golire,<br />
izolatoare de trecere, sistem de reglare a tensiunii (comutator cu ploturi), role de deplasare,<br />
cârlig de prindere etc.<br />
Ulei de transformator – ulei mineral utilizat la auto/transformatoarele (20 kVA ... 400<br />
MVA), cu capacitate termică ridicată, având ca scop transferul spre mediul înconjurător a<br />
căldurii degajate în înfăşurări şi asigurarea izolaţiei electrice, pe durata de funcţionare. De<br />
asemenea, unele sorturi de ulei mineral sunt utilizate şi ca mediu în care se produce stingerea<br />
arcurilor electrice la întreruptoare; în aceste cazuri, uleiul mineral asigură răcirea/stingerea<br />
arcului electric.<br />
1. Proprietăţi ale apei pulverizate ca substanţă de stingere<br />
Apa, ca substanţă de stingere, are o capacitate mare de absorbţie a căldurii, raportată<br />
la căldura specifică şi căldura latentă de vaporizare; aceste calităţi o fac să fie extrem de<br />
eficientă pentru stingerea incendiilor de materiale solide combustibile .<br />
Efectul principal al apei la stingerea incendiilor îl constituie răcirea materialului care<br />
arde/este supus combustiei; în contact cu materialul aprins, apa absoarbe căldură, se<br />
transformă în vapori şi, prin saturarea spaţiului în care are loc fenomenul, se limitează accesul<br />
aerului spre focarul incendiului.<br />
Căldura latentă de vaporizare a apei este de aproximativ 243,58 J la temperatura de<br />
298,15 K, proprietate care îi conferă acesteia calităţi importante ca substanţă de stingere şi de<br />
răcire.<br />
Apa prezintă anomalia de a avea volumul minim la temperatura de aproximativ 4° C.<br />
Coeficientul de dilatare termică izobară α este pozitiv pentru toate lichidele cu<br />
excepţia apei.<br />
În cazul apei, valoarea α , este dependentă de temperatură, după cum urmează:<br />
– dacă<br />
t < 277,15<br />
K, α < 0 ;<br />
– dacă<br />
t > 277,15<br />
K, α > 0 .<br />
Dacă temperatura mediului în spaţiile în care se desfăşoară diferite activităţi (depozite<br />
de mare capacitate etc., dotate cu instalaţii speciale de stingere cu sprinklere, hidranţi<br />
220
interiori de incendiu etc.) admite valori mai mici de 4°C, este necesar să se utilizeze aerul<br />
comprimat, întrucât există risc de îngheţ.<br />
Pulverizată fin, apa nu conduce curentul electric, putându-se utiliza astfel, inclusiv la<br />
stingerea incendiilor de conductori electrici aflaţi sub tensiune (riscul de electrocutare este<br />
foarte redus).<br />
Căldura specifică a apei la presiunea atmosferică normală şi la temperatura de<br />
293,15 K este egală cu 1 kcal/kg.<br />
La temperatura de 373,15 K şi 101325 Pa apa, trece în stare de vapori; 1 litru de apă<br />
la temperatura de 283,15K are nevoie pentru a se evapora complet de aproximativ<br />
3<br />
2629,22<br />
⋅10<br />
J, generându-se aproximativ 1600...1700 l de abur.<br />
Conductivitatea termică a apei este redusă şi, o dată cu creşterea temperaturii, aceasta<br />
creşte foarte puţin; la temperatura de 375,15 K , coeficientul de conductivitate termică a apei<br />
admite valoarea de λ = 0,6815 W/m K.<br />
Densitatea apei la temperatura de 277,15 K este egală cu aproximativ 1000 kg/m 3 , iar<br />
la temperatura de 373,15 K este de aproximativ 958 kg/m 3 ; datorită densităţii relativ mare,<br />
apa este exclusă uneori de la stingerea produselor petroliere albe, care au o densitate mai<br />
redusă, fiind insolubile în apă.<br />
În tabelul 1 se prezintă unele diferenţe referitoare la picăturile de apă generate în<br />
sistemele de sprinklere/drencere şi, respectiv, picăturile de apă generate în sistemele de<br />
generare a ceţii de apă.<br />
Tabelul nr. 1 – Analiză comparativă pentru diferite sisteme de stingere<br />
Picătura de apă<br />
Diametrul picăturii<br />
6<br />
[ 10 − m]<br />
Aria suprafeţei<br />
2<br />
[ m ]<br />
Numărul de<br />
picături<br />
Sprinklere/drencere >1.000 1 1<br />
Presiune joasă 300 10 40<br />
Presiune înaltă 50 400 8.000<br />
În anexa 1 se prezintă o serie de acte normative, standarde, prescripţii tehnice, norme<br />
generale şi specifice conexe domeniului energetic care fac referire la sistemele de stingere cu<br />
apă pulverizată.<br />
2. Cazuri în care se utilizează sisteme de stingere cu apă pulverizată<br />
2.1. Grupuri electrogene<br />
În figura 1 se prezintă un grup electrogen protejat prin intermediul unei instalaţii de<br />
stingere cu apă pulverizată, acţionată prin intermediul azotului, generându-se ceaţă de apă la<br />
presiuni foarte ridicate.<br />
Fig. 1 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru un grup generator<br />
221
2.2. Poduri de cabluri<br />
În figura 2 se prezintă un sistem, în construcţie, tip poduri de cabluri, protejat prin<br />
intermediul unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, generându-se ceaţă de apă la<br />
presiuni foarte ridicate.<br />
Fig. 2 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru poduri/paturi de cabluri electrice<br />
2.3. Tuneluri auto<br />
În figurile 3 şi 4 se prezintă sistemul de stingere HI-FOG în tuneluri auto, protejat prin<br />
intermediul unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, pentru care se generează ceaţă de<br />
apă la presiuni foarte ridicate.<br />
Fig. 3 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru tuneluri auto<br />
Fig. 4 – Sistem de stingere cu ceaţă de apă HI-FOG pentru tuneluri auto<br />
222
2.4. Transformatoare de mare putere<br />
În România există, în domeniul energetic, protecţii cu sisteme care pot să realizeze<br />
stingerea incendiilor cu apă pulverizată; acestea dotează în prezent o serie de<br />
transformatoare de mare putere.<br />
Schema de principiu a unei instalaţii de stingere cu apă pulverizată, la un<br />
transformator de mare putere, cuprinde, în principiu, sisteme ca: rezervor pentru apă;<br />
compresor; conducte pentru apă; racorduri cu duze pulverizatoare; detectori etc.<br />
Creşterea cerinţelor referitoare la protecţie/controlul total al riscurilor de<br />
incendiu/explozie a impus emiterea actului normativ, care are acoperire juridică/tehnică,<br />
numai în cazul instalaţiilor din domeniul energetic;<br />
Acest ultim act normativ precizat, modifică şi completează actul normativ prin<br />
încetarea realizării cerinţelor date de art. 8.22 b).<br />
În acest mod, cerinţele, stabilite de legislaţia în vigoare, fac trimitere şi cer aplicarea<br />
modificărilor conform datelor din tabelul 2.<br />
Tabelul nr. 2 – Cazuri în care se utilizează instalaţii de stingere cu gaze inerte<br />
Tip instalaţie Amplasament Limită minimă de putere<br />
[MVA]<br />
Interior<br />
Clădiri supraterane 40<br />
CHE subterane<br />
Indiferent de putere<br />
Exterior<br />
Centrale electrice 15<br />
Staţii electrice 100<br />
Din punct de vedere al costurilor, sistemul de stingere cu gaz inert este mai ieftin, în<br />
comparaţie cu sistemul de stingere cu apă pulverizată.<br />
Anexa 1<br />
Standarde/prescripţii tehnice etc., specifice conexe domeniului energetic,<br />
care fac referire la sistemele de stingere cu apă pulverizată din România<br />
Principalele prescripţii tehnice, norme specifice, standarde etc., care relevă<br />
explicitarea, proiectarea, utilizarea substanţelor de stingere a incendiilor şi a instalaţiilor de<br />
stingere a incendiilor cu apă pulverizată, în general, şi în particular pentru domeniul<br />
energetic din România, sunt:<br />
1.*** E - I 99 -78 – Instrucţiuni de întreţinere şi exploatare a instalaţiilor fixe de stins<br />
incendii cu apă pulverizată din staţiile de 220kV şi 400kV.<br />
2.*** E - Ip 3 - 83 – Instrucţiuni pentru proiectarea instalaţiilor de stins incendii la<br />
instalaţiile electrice din centrale şi staţii electrice.<br />
3.*** PE 009/1993 – Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor<br />
pentru producerea, transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice.<br />
4.*** Decizia RENEL nr. 65/1998 pentru modificarea PE009/1993, aprobat cu<br />
Decizia Renel nr. 25/1994.<br />
5.*** E - Ip 70 - 92 – Instrucţiuni pentru proiectarea instalaţiilor de stins incendii la<br />
instalaţiile din staţiile electrice.<br />
223
6.*** E - Ip 62 - 90 – Instrucţiuni de proiectare şi execuţie privind ansamblul<br />
măsurilor de prevenire şi stingere a incendiilor.la instalaţiile electrice de înaltă<br />
tensiune.<br />
7. *** E - Ip 34 - 89 – Instrucţiuni privind dotările necesare în staţiile de<br />
transformare din punct de vedere al normelor de protecţia muncii şi prevenirea şi<br />
stingerea incendiilor.<br />
8.*** E - Ip 44 - 85 – Condiţii tehnice şi prevederi de proiectare, execuţie şi<br />
exploatare pentru instalaţiile fixe de stins incendii la transformatoarele din staţiile<br />
de 400kV.<br />
9.***NP086/2005 – Normativ pentru proiectarea, execuţia şi exploatarea instalaţiilor<br />
de stingere a incendiilor.<br />
Bibliografie:<br />
[1] Ferenc, L. – HI-FOG, water mist fire protection, International Conference “Fire Safety High - Risk<br />
Buildings”, 2008, Bucureşti.<br />
[2] *** Pliant prezentare Ventor Fire Protection Ltd., www.hi-fog.hu.<br />
[3] Pavel, D., I. – Referat 2, Teză de doctorat, Cercetări teoretice termohidrodinamice ale procesului de<br />
stingere a incendiilor.<br />
[4]***PE 009/1993 – „Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor pentru<br />
producerea, transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice”.<br />
[5]***Decizia RENEL nr. 65/02.02.1998 cu privire la modificarea PE009/1993 aprobat cu decizia<br />
RENEL nr.25/1994.<br />
[6] *** Prospectul firmei Sergi pentru transformatoare de mare putere, tipul 3000.<br />
[7] *** Lovin, E. – Aspecte noi ale stingerii incendiilor în instalaţiile energetice, Electricianul nr.<br />
5/2002, Bucureşti, 2002.<br />
[8] Dragomir, I. – Pericole şi măsuri de prevenire şi stingere a incendiilor la auto/transformatoarele<br />
electrice de mare putere, Buletinul Pompierilor nr. 2/1987, Editura Ministerului de Interne,<br />
Bucureşti, 1987.<br />
[9] Duminicatu, M., Moţoiu, C., Mark, D., Voinea, D. – Protecţia contra incendiilor în obiectivele<br />
energetice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1969.<br />
224
CONCEPTUL DE INERTIZARE,<br />
ALTERNATIVĂ LA CONCEPTELE DE PREVENIRE/STINGERE A<br />
INCENDIILOR ŞI SUPRIMARE/INHIBARE A EXPLOZIILOR<br />
Lt. col. lector univ.dr.ing. Garibald Popescu,<br />
St. slt. Liviu Sbora<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Rezumat: Prin intermediul articolului, se enunţă câteva elemente referitoare la unele măsuri<br />
de protecţie la explozie în cazul aeronavelor civile şi militare, care, în realizarea<br />
scopului pentru care au fost proiectate, acela de a participa în misiuni de<br />
interceptare, bombardament etc. sau, după caz, pot să fie supuse actelor teroriste,<br />
aşa cum este cazul aeronavelor civile de transport pasageri, raportat la conceptul<br />
de inertizare.<br />
De asemenea, se formulează o serie de termeni specifici şi unele exemple din<br />
tehnică pentru care se aplică inertizarea ca alternativă la prevenirea/stingerea<br />
incendiilor.<br />
Terminologie:<br />
Aprindere – iniţiere a unei arderi.<br />
A arde – a fi în stare de combustie.<br />
Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant,<br />
însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.<br />
Azot – substanţă cunoscută şi sub denumirea de nitrogen; are formula chimică N 2 şi<br />
este utilizat ca substanţă de stingere a incendiilor cu indicativul IG-100; este un gaz inert,<br />
incolor şi incombustibil; efectul azotului de prevenire a aprinderii/inflamării şi/sau de<br />
stingere a unui amestec de vapori, gaze, praf/pulberi, ceţuri de G.P.L. în raport cu cantitatea<br />
de oxigen din aer, este dat de reducerea procentului de oxigen din amestec.<br />
Concept – termeni, activităţi, procese tehnologice, operaţii, stări etc., prin<br />
intermediul cărora se pun în evidenţă fenomene, caracteristici, proprietăţi ş.a., pe care acestea<br />
le comportă; datorită importanţei lor, aceştia au fost ridicaţi la rang de concept; conceptele din<br />
această categorie se pot clasifica după cum urmează: concepte de natură tehnică; de natură<br />
juridică; de natură tehnico-juridică.<br />
Comburant – element sau compus chimic care poate produce oxidarea sau arderea<br />
altor substanţe.<br />
Combustibil – material capabil să ardă.<br />
Explozie – reacţie bruscă de oxidare sau de descompunere, care produce o creştere de<br />
temperatură, de presiune sau ambele simultan.<br />
Flacără – zonă de ardere, în fază gazoasă, cu emisie de lumină.<br />
Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu,<br />
care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia<br />
organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.<br />
225
Inertizare – proces prin care spaţiul liber dintre o substanţă stocată şi rezervor este<br />
umplut cu un gaz inert, de regulă, azot; prin intermediul aestei măsuri se realizează controlul<br />
determinat de riscul/pericolul de incendiu/explozie.<br />
Inflamabil – material capabil să ardă cu flacără.<br />
Limită de explozie – valoare minimă sau maximă a concentraţiei unei substanţe<br />
combustibile în aer sau în oxigen, pentru care explozia devine posibilă; limitele inferioară şi<br />
superioară sunt indicate, pentru gaze şi vapori, prin concentraţia în % vol., iar pentru prafuri<br />
(pulberi) în g/m 3 .<br />
Pericol (1) – stare care precede unui eveniment (accident de muncă, incendiu, explozie<br />
etc.); datorită importanţei pe care termenul o prezintă, acesta a fost adus la rang de concept; în<br />
relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu există împrejurări, situaţii etc., care<br />
generează pericole controlabile prin măsuri, ce poartă numele de măsuri de control; aplicarea<br />
acestor măsuri presupune controlul prin anularea pericolelor; termenul presupune acţiunea<br />
factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, imediat/redus, în sensul că<br />
măsurile trebuie aplicate imediat pentru a controla o situaţie dată; în sensul definiţiei,<br />
0 ,1 .<br />
pericolul admite codomeniul de definiţie [ ]<br />
Risc (1) – probabilitate globală de realizare a unui eveniment (accident de muncă,<br />
incendiu, explozie etc.); datorită importanţei pe care o prezintă, şi acest termen a fost adus la<br />
rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu există împrejurări,<br />
situaţii etc., prin intermediul cărora se pot genera stări care pot fi controlabile doar prin<br />
aplicarea de măsuri, denumite în continuare, măsuri de control; aplicarea măsurilor puse în<br />
discuţie, presupun controlul şi limitarea riscurilor, prin reducerea acestora, nu prin anularea<br />
lor; termenul presupune acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de<br />
acţiune/răspuns, pe termen lung, prin utilizarea conceptului de previziune; în sensul definiţiei,<br />
riscul admite codomeniul de definiţie ( 0 ,1].<br />
Risc (2) – măsură a pericolului.<br />
1. Conceptul de inertizare. Aplicaţie la aeronavele militare şi civile<br />
Protecţia la incendiu/explozie a rezervoarelor de carburant se poate realiza prin:<br />
– desaturarea şi azotarea/ inertizarea carburantului;<br />
– utilizarea de gaze neutre şi inhibitori cu aditivi;<br />
– utilizarea de combustibili gelatinizaţi, emulsionaţi sau stocaţi în materialele plastice<br />
poroase;<br />
– utilizarea materialelor plastice poroase pentru protejarea structurilor din care sunt<br />
construite rezervoarele.<br />
2. Măsuri de prevenire/stingere pentru controlul riscurilor/<br />
pericolelor de incendiu/explozie la aeronave<br />
2.1. Măsuri generale pentru controlul/limitarea riscurilor de incendiu/explozie<br />
Pentru limitarea/controlul riscurilor/pericolelor de incendiu/explozie, este necesar să<br />
se identifice şi să se controleze factorii care determină iniţierera/apariţia unor incendii/<br />
explozii şi dispunerea în consecinţă a unor măsuri conforme.<br />
Pentru instalaţiile de alimentare cu combustibil, de ungere şi pentru instalaţiile<br />
hidraulice, este necesar să se asigure încă din faza de proiect sau, după caz, în faza de<br />
exploatare/de utilizare a aeronavelor, următoarele:<br />
226
– dispunerea rezervoarelor în compartimente separate prin elemente rezistente la<br />
incendiu, situarea lor la distanţă faţă de sursele de aer şi de zonele cu temperaturi ridicate,<br />
evitarea scurgerilor de lichid, precum şi utilizarea de inhibitori;<br />
– realizarea unei arhitecturi determinate de agregatele motoarelor/turbinelor în mod<br />
cât mai compact pentru evitarea prezenţei conductelor lungi aşezate în jurul compresoarelor<br />
motoarelor/turbinelor, unde instalaţiile prezintă temperaturi mai coborâte;<br />
– realizarea unor compartimente autonome prevăzute cu sisteme de ecranizare<br />
termică, în zona combustiei motorului/turbinei, cu precădere la turbine, camera de postcombustie<br />
şi sistemul de evacuare;<br />
– realizarea din punct de vedere constructiv a conductelor de combustibil, ulei, lichid<br />
hidraulic şi armăturile conexe din materiale rezistente la incendiu; realizarea unor măsuri<br />
pentru controlul riscurilor/pericolelor de vibraţii care pot genera, în timp, fisurarea şi<br />
ruperea conductelor;<br />
– realizarea din punct de vedere constructiv, în motogondole şi fuselaj a unor orificii<br />
de drenare/aerisire prin care, eventualele scăpări de combustibil, să fie controlate în timp<br />
redus, în exteriorul aeronavei;<br />
– separarea elementelor componenete ale instalaţiilor de: combustibil, ulei, acţionare<br />
hidraulică, alimentare electrică, de mecanismele de comandă etc;<br />
– punerea/legarea la masă a aeronavelor, pentru controlul riscurilor/pericolelor<br />
determinate de electriciatea statică;<br />
– instalaţiile electrice şi conexiunile acestora trebuie să fie prevăzute constructiv cu<br />
elemente de protecţie rezistente la incendiu;<br />
– sistemul de răcire al motoarelor/turbinelor trebuie să permită obturarea trecerii<br />
aerului către compartimentele în care se pot iniţia eventuale incendii, pentru reducerea<br />
cantităţii de oxigen;<br />
– utilizarea de blindaje în zonele vulnerabile, care să permită protecţia împotriva<br />
proiectilelor/schijelor, mai ales pentru aeronavele militare;<br />
– utilizarea rezervoarelor de combustibil cu geometrie variabilă, realizate din<br />
materiale flexibile la care, pe măsură ce combustibilul este consumat, volumul lor se<br />
micşorează, evitând acumularea unor cantităţi mari de aer în rezervoare şi deci, controlul<br />
riscurilor/pericolelor de incendiu/explozie, în cazul pătrunderii unor proiectile;<br />
– acoperirea rezervoarelor de combustibil cu straturi de protecţie realizate din<br />
materiale plastice, fibre de carbon etc., care să permită obturarea orificiilor generate de<br />
schijele/ proiectilele mici la impactul acestora cu aeronava;<br />
– asigurarea ventilaţiei compartimentelor şi răcirea pieselor, astfel încât să nu se<br />
genereze condiţii de acumulare a vaporilor combustibili şi autoaprinderea/aprinderea<br />
acestora;<br />
– utilizarea, în instalaţia hidraulică, a unor lichide care nu au proprietăţi inflamabile;<br />
– respectarea măsurilor de alimentare cu combustibil a aeronavelor la sol;<br />
– verificarea sistematică a instalaţiilor/aparaturii electrice;<br />
– verificarea periodică a sistemelor speciale/active de stingere a incendiilor de la<br />
bordul aeronavelor.<br />
2.2 Sisteme de protecţie a rezervoarelor de combustibil la incendiu/explozie<br />
Pentru aeronavele militare implicate în acţiuni de luptă (vânătoare, bombardament<br />
etc.), aeronavele pentru transportul de pasageri care operează în zone limitrofe/vecine/conexe<br />
cu rutele diferitelor destinaţii, un real pericol îl reprezintă explozia rezervoarelor la impactul<br />
cu proiectile/rachete, care poate să genereze distrugerea parţială/totală a aeronavelor.<br />
Explozia constă în degajarea unei cantităţi foarte mari de energie, într-un volum<br />
limitat, când presiunea interioară creşte peste valorile-limită ale rezistenţei matarialului<br />
rezervorului, urmată de împrăştierea combustibilului şi ruperi/deteriorări ale altor agregate;<br />
aceste agregate, la rândul lor, constituie surse suplimentare de incendiu şi/sau explozie.<br />
227
3. Riscul/pericolul generării/iniţierii unei explozii<br />
Explozia se poate defini utilizând ecuaţia (1) sub formă implicită:<br />
iniţiere explozie = g y , y , y , y ) = g(<br />
y , y , y , y , ) . (1)<br />
(<br />
1 2 3 4<br />
1 2 31 32<br />
y4<br />
Pentru ca o explozie să se realizeze la sol sau în zbor, atunci când aeronava este lovită<br />
la impactul cu un proiectil, rachetă etc., este necesar să fie îndeplinite simultan în timp şi<br />
spaţiu următoarele condiţii:<br />
– variabilele care definesc relaţia de mai sus sunt: y 1<br />
– mijlocul sau elementele<br />
componente din structura sa (aeronavă); y<br />
2<br />
– sursa (proiectil/rachetă); y<br />
31<br />
– primul material<br />
care se poate aprinde/inflama (vapori de kerosen); y<br />
32<br />
– aerul atmosferic care, pentru a contribui<br />
la iniţierea unei explozii este necesar şi suficient să conţină oxigen în condiţii de presiune şi<br />
temperatură predefinite; y<br />
4<br />
– împrejurarea (angajarea în luptă, acte teroriste etc.);<br />
– condiţiile de necesar şi suficient relevă realizarea în sensul celor specificate, a<br />
următoarelor: formarea amestecului de vapori/gaze între limitele de explozie în spaţiul de<br />
deasupra combustibilului aflat în rezervor, o anumită presiune a amestecului de carburant etc.;<br />
– riscul/pericolul determinat de explozie variază în funcţie şi de înălţimea de zbor,<br />
dozajul amestecului oxidant/carburant care delimitează intervalul de temperaturi în care este<br />
posibilă iniţierea exploziei etc.<br />
Pentru aeronavele militare, prezintă importanţă: dimensiunile rezervoarelor, poziţia<br />
acestora în aeronavă, unghiul sub care proiectilele lovesc rezervorul, temperatura<br />
proiectilelor etc.; aceste variabile determină gradul de probabilitate, referitor la impactul cu<br />
proiectile, schije, gloanţe etc.<br />
De exemplu, în cazul în care un proiectil loveşte un rezevor de combustibil al unei<br />
aeronave militare cu viteza u = 200m<br />
/ s , la temperaturi de impact având valori de<br />
( 50...300) ° C, se dezvoltă energii cuprinse în intervalul ( 20...30) J .<br />
În aceste condiţii, temperatura fuselajului aeronavei poate să crească la valori de<br />
( 1000...1500) ° C.<br />
Proiectilul generează un jet de flacără, având formă geometrică, aproximativ ca cea a<br />
unui elipsoid de rotaţie, cu axa mare de ( 0,25...0,5)<br />
m şi diametrul de ( 0,15...0,3)<br />
m, având<br />
−3<br />
durata de (20...30) ⋅ 10 s .<br />
Jetul de flacără poate iniţia dezvoltarea rapidă a unei explozii, presiunea din rezervor<br />
generând creşteri suficient de mari, care să determine ruperea/deteriorarea pereţilor<br />
rezervoarelor.<br />
Determinările experimentale au pus în evidenţă faptul că iniţierea unei explozii<br />
determinată de carburantul din rezervoare, poate fi generată în cazul lovirii de către un<br />
proiectil, precum şi în anumite condiţii determinate de curgerea pulsatorie a combustibilului<br />
prin deteriorarea/spărtura produsă în rezervor.<br />
4. Tipuri de protecţie la explozie. Modalităţi de realizare a protecţiei<br />
4.1. Inertizarea cu azot în rezervoarele aeronavelor<br />
Sistemele de presurizare cu gaze inerte implică existenţa pe aeronave a unor instalaţii<br />
care funcţionează pe parcursul întregii durate de zbor şi a unei instalaţii de avarie cu butelii<br />
de rezervă, care poate fi cuplată numai în situaţii deosebite, cum sunt: aterizarea în condiţii<br />
de risc/pericol, zborul în nori de furtună, iniţierea unui incendiu la motor/turbină.<br />
228
Corespunzăor, în funcţie de situaţie, ca şi gaz inert, se pot utiliza gazele arse rezultate<br />
din postcombustia turbinelor/motoarelor aeronavelor.<br />
Pentru protejarea rezervoarelor de combustibil, se pot utiliza sisteme automate care la<br />
preiniţierea procesului de explozie, cuplează în mod automat buteliile în care se află<br />
înmagazinat inhibitorul care se amestecă cu vaporii de carburant, împiedicând dezvoltarea<br />
procesului de ardere.<br />
Sistemele automate cu care sunt dotate aeronavele, trebuie să admită un anumit grad<br />
ridicat de fiabilitate în funcţionare, să semnalizeze şi să poată fi acţionate/să acţioneze în timp<br />
real, astfel încât eventualele explozii să nu genereze creşteri de presiune şi/sau de<br />
temperatură în rezervoare.<br />
4.2. Protecţia la explozie prin gelatinizarea combustibilului din rezervoare<br />
Această metodă constă în adăugarea, la masa de combustibil, a unor oxizi organici de<br />
aluminiu, magneziu sau a diferite săpunuri care duc la formarea unei structuri semicristaline a<br />
amestecului de carburant.<br />
În acest mod, în cazul avarierii aeronavei, se reduc şi se pot controla<br />
riscurile/pericolele de iniţiere a unor incendii/explozii, datorită faptului că procesul de<br />
vaporizare pe unitatea de suprafaţă este redus, amestecul rezultat conferind proprietatea de<br />
stabilitate totală a curgerii (nu curge).<br />
Metoda se utilizează la sistemele de avarie, nu pentru instalaţiile de alimentare cu<br />
carburant, unde există riscul/pericolul generării unor situaţii care prezintă dificultăţi<br />
determinate de: alimentarea, umplerea, scurgerea combustibilului din rezervoare, circulaţia<br />
carburantului spre motor/turbină, injecţia în camerele de ardere pentru care combustibilul<br />
este necesar să vaporizeze în procesul de combustie.<br />
Corespunzăror, riscul/pericolul datorat valorilor de temperaturi scăzute determină ca<br />
densitatea combustibilului gelificat să genereze creşteri ale vâscozităţii amestecului.<br />
O altă modalitate este determinată de emulsionarea combustibilului, care nu necesită<br />
presiuni mari la transformarea sa şi depinde nesemnificativ de variaţia de temperatură.<br />
Viteza de propagare a flăcărilor în combustibilul emulsionat este de 100 de ori mai<br />
redusă faţă de combustibilul obişnuit, viteza de vaporizare fiind mai redusă cu 15%, existând<br />
dificultăţi la realizarea sistemului de alimentare cu combustibil al motorului/turbinei şi de<br />
iniţiere a aprinderii în camerele de ardere.<br />
În general, cerinţele referitoare la utilizarea materialelor poroase sunt determinate de<br />
proprietăţi: să admită un mare grad de incombustibilitate, să admită un coeficient redus<br />
pentru adeziune, să nu se dilueze în combustibil, masa lor să fie cât mai redusă, proprietăţile<br />
lor să rămână stabile în timp.<br />
Se asemenea, se pot utiliza materiale plastice poroase, fenoplastice, cu densităţi având<br />
ordinul de mărime ( 20...30)<br />
kg/m³; pierderile de combustibil, în acest mod, sunt reduse cu<br />
aproximativ 7%.<br />
Dispunerea unor astfel de materiale, în interiorul rezervoarelor de combustibil asigură:<br />
– protecţie totală la incendiu şi explozie;<br />
– la trecerea proiectilelor prin rezervor, unda de şoc are intensitate redusă;<br />
– în evoluţiile spaţiale din timpul zborului, combustibilul nu se deplasează în interiorul<br />
rezervoarelor, ca urmare, influenţa generată asupra poziţiei centrului de greutate al aeronavei<br />
este redusă;<br />
– prin acoperirea rezervoarelor cu substanţe care asigură coagularea chimică, nu se<br />
mai generează pericol pentru eventuale pierderi de combustibil spre exterior, prin faptul că, în<br />
acest mod, se realizează obturarea orificiului generat, prin formarea unui strat de protecţie<br />
dur, la pătrunderea de proiectile, schije etc., din exteriorul aeronavei.<br />
Situaţiile prezentate reprezintă modalităţi de protecţie a aeronavelor prin evitarea<br />
iniţierii unor incendii/explozii la rezervoare, în situaţii cu risc/pericol.<br />
229
Pentru realizarea acestei metode, intervin însă, o serie de particularităţi, care implică<br />
realizarea unor modificări ale instalaţiilor de alimentare cu combustibil ale motoarelor/<br />
turbinelor, faţă de sistemele clasice.<br />
4.3 Inertizarea cu azot a anvelopelor trenului de aterizare<br />
Din punct de vedere statistic, mai mult de 90% din incidente/accidente, în cazul<br />
aeronavelor civile, au loc la aterizare.<br />
Din această cauză, înainte de intrarea în serviciu, corespunzător post-fazei de<br />
proiectare, aeronavele realizează teste pentru controlul unor riscuri/pericole, cum sunt cele<br />
determinate de fenomenul de acvaplanare.<br />
Corespunzător, aeronavelor aflate în serviciu, pentru controlul riscurilor de<br />
deteriorare a anvelopelor, protecţia la incendiu/explozie se realizează în majoritatea cazurilor,<br />
prin umplerea acestora cu azot.<br />
Această măsură admite o dublă protecţie, fiind, în acelaşi timp, o măsură de<br />
prevenire, dar şi una de stingere, în cazuri de incendiu, generate la aterizări, în intensele<br />
procese de frecare a anvelopelor cu solul, pot genera foarte uşor, aprinderea acestora.<br />
5. Conceptul de inertizare aplicat la alte sisteme de prevenire/stingere<br />
5.1. Sistemul de prevenire/stingere cu azot la transformatoarele de mare putere<br />
Prin emiterea Deciziei RENEL nr.65/02.02.1998 referitoare la modificarea şi completarea<br />
PE009/1993, care are aplicabilitate numai în cazul instalaţiilor din domeniul producerii de energie<br />
electrică, legislaţia în vigoare prevede modificarea începând cu faza de proiectare a sistemului de<br />
prevenire/stingere a incendiilor, pentru o serie de: centrale de producere a energiei, clădiri etc. şi<br />
aplicarea altui sistem de prevenire/stingere, acela prin care se utilizează azotul.<br />
Scoaterea integrală a transformatoarelor de mare putere din starea normală de de<br />
funcţionare, datorită unei situaţii (defect etc.), reprezintă o situaţie de risc major care se poate<br />
transfera în planul securităţii/siguranţei într-o stare de pericol real, cu generarea de pagube<br />
umane/materiale mari şi riscuri de punere în pericol a unor consumatori, cu probabilitate<br />
mare de afectare a condiţiilor de siguranţă ale Sistemului Energetic Naţional.<br />
Concluzii<br />
Implementarea/aplicarea unor soluţii de protecţie pentru controlul riscurilor de<br />
incendiu/explozie, utilizând ca substanţă de stingere – azotul, se regăseşte nu numai în<br />
dotarea aeronavelor civile de transport, aeronavelor militare, a transformatoarelor de mare<br />
putere, ci şi în dotarea navelor maritime şi fluviale etc., soluţia fiind extrem de eficientă, fapt<br />
pentru care aceasta a fost adusă la rang de concept, în articolul de faţă.<br />
Bibliografie:<br />
[1] Manole, I. – Sisteme de protecţie pentru turbomotoare de aviaţie, Universitatea Politehnica<br />
Bucureşti, litografie, Editura Bren Prod, Bucureşti, 1998.<br />
[2]***PE 009/1993 – Norme de prevenire, stingere şi de dotare împotriva incendiilor pentru producerea,<br />
transportul şi distribuţia energiei electrice şi termice.<br />
[3]***Decizia RENEL nr. 65/02.02.1998 cu privire la modificarea PE009/1993 aprobat cu decizia RENEL nr.<br />
25/1994.<br />
[4] *** Lovin, E. – Aspecte noi ale stingerii incendiilor în instalaţiile energetice, Electricianul nr. 5/2002,<br />
Bucureşti, 2002.<br />
230
[5] Darie, El ., Popescu, G., Pavel, D., I. – Riscul de incendiu/explozie la utilizarea transformatoarelor de mare<br />
putere, Conferinţă Internaţinală, SIGPROT – 2006, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, mai, 2006.<br />
[6] Darie, El., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Analiza comparativă a sistemelor de<br />
prevenire/stingere a incendiilor la transformatoarele de mare putere. Riscuri la funcţionare şi<br />
conexe, Buletinul Pompierilor nr.1(17)/2008, Editura Ministerului Internelor şi Reformei<br />
Administrative, Bucureşti, 2008.<br />
[7] Golovanov, N., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Riscuri la funcţionarea transformatoarelor<br />
de mare putere. Elemente generale şi specifice de prevenire/stingere a incendiilor, Buletinul<br />
Pompierilor nr. 1/2007, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2007.<br />
[8] Popescu, G., Pavel, D., I. – Transformatoare de mare putere. Terminologie specifică/conexă a<br />
riscurilor de incendiu/explozie şi securitate în muncă, Conferinţa tehnico-ştiinţifică cu participare<br />
internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi economia de energie“, ediţia a XVI-a (6...7), iulie<br />
2006, Iaşi, România, Editura Cermi, Iaşi, 2006.<br />
[9] Golovanov, N., Darie, El., Popescu, S., Darie, E., Popescu, G. – Riscuri la funcţionarea<br />
transformatoarelor de mare putere. Elemente de prevenire/stingere a incendiilor, Conferinţa<br />
tehnico ştiinţifică cu participare internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi economia de energie”<br />
ediţia a XVI-a (6...7) iulie, Iaşi, Editura Cermi, Iaşi 2006.<br />
[10] Golovanov, N., Darie, El., Darie, E., Popescu, G. – Analiza comparativă a unor sisteme de<br />
prevenire/stingere a incendiilor la trasformatoarele de mare putere. Riscuri la funcţionare şi<br />
conexe, Conferinţa tehnico ştiinţifică cu participare internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi<br />
economia de energie”, ediţia a XVI-a (6...7) iulie, Iaşi, România, Editura Cermi, Iaşi, 2006.<br />
231
ACHIZIŢIA AUTOMATĂ A TEMPERATURILOR<br />
ÎN STRUCTURILE CU RISC RIDICAT DE INCENDIU.<br />
STAND EXPERIMENTAL PENTRU CONDUCŢIA TERMICĂ ÎNTR-O<br />
BARĂ CILINDRICĂ<br />
Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie<br />
St. Slt. Liviu-Mihai Sbora<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti<br />
Facultatea de Instalaţii<br />
Rezumat: Lucrarea prezintă în detaliu realizarea practică a unui stand experimental pentru<br />
studiul conducţiei termice printr-o bară cilindrică. Necesitatea cunoaşterii cât<br />
mai precise a fenomenelor care au loc în cazul transmiterii căldurii prin bare<br />
cilindrice, rezidă mai ales din comportarea unor asemenea corpuri foarte des<br />
întâlnite atât în structurile cu risc ridicat de incendiu, cât şi în sistemele de<br />
transport a energiei electrice de tensiune ridicată.<br />
Din punct de vedere teoretic, bara poate fi considerată ca fiind lungă şi subţire,<br />
scurtă şi subţire sau scurtă şi groasă, un model analitic putând fi dezvoltat<br />
relativ cu uşurinţă în aceste cazuri. Determinarea temperaturilor se poate face<br />
şi cu ajutorul metodei bilanţurilor fluxurilor termice aplicate la celule centrate<br />
pe nodurile de calcul.<br />
Întotdeauna este nevoie de o validare experimentală a rezultatelor cercetării, în<br />
acest sens construindu-se un stand experimental pe care se pot testa bare<br />
confecţionate din materiale diferite, cărora li se pot aplica solicitări termice de<br />
asemenea variate, în funcţie de aplicaţiile practice avute în vedere.<br />
1. Descrierea ansamblului experimental<br />
1.1. Elemente componente generale<br />
Ansamblul experimental este compus din două mari elemente:<br />
– dispozitivul de măsură propriu-zis;<br />
– dispozitivul electronic de achiziţie a temperaturilor.<br />
1.2. Dispozitivul de măsură propriu-zis<br />
Este alcătuit la rândul lui din:<br />
– element de încălzire (termorezistenţă electrică);<br />
– elemente de măsură a temperaturii (termocuple);<br />
– răcitor (cu aer, lichid sau ambele variante combinate);<br />
– element de măsurat (incintă cilindrică (ţeavă) în care este introdusă o bară cilindrică<br />
confecţionată din materiale diferite: aluminiu, cupru);<br />
– dispozitiv de vidare (pompă de vid şi elemente de legătură elastice).<br />
• Elementul de încălzire: este alimentat cu ajutorul unui autotransformator cu o<br />
tensiune variabilă 0÷250 V, ceea ce face ca această rezistenţă să genereze un flux termic<br />
variabil.<br />
232
Fig. 1 – Elementul de încălzire<br />
Fig. 2 – Autotransformator<br />
• Elementul de măsurare a temperaturii: este termocuplul de tip K, ce poate măsura<br />
temperatura din centrul imaginar al barei, pe a cărei lumgime sunt dispuse 8 asemenea<br />
dispozitive la intervale egale. Aceste termocuple sunt incluse într-o incintă cilindrică ce poate<br />
fi vidată. Există astfel posibilitatea studierii conducţiei termice şi prin bara introdusă într-un<br />
mediu vidat, precum şi estimării fluxului termic radiativ dintre incinta circulară şi bara<br />
studiată.<br />
Tabelul 1 prezintă corespondenţa dintre tensiunea măsurată la bornele termocuplului şi<br />
temperatura corespunzătoare.<br />
233
Tabelul 1. Voltajul termoelectric al termocuplelor de tip K în milivolţi (de la 0° C la 600° C)<br />
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
0 0.000 0.039 0.079 0.119 0.158 0.198 0.238 0.277 0.317 0.357 0.397<br />
10 0.397 0.437 0.477 0.517 0.557 0.597 0.637 0.677 0.718 0.758 0.798<br />
20 0.798 0.838 0.879 0.919 0.960 1.000 1.041 1.081 1.122 1.163 1.203<br />
30 1.203 1.244 1.285 1.326 1.366 1.407 1.448 1.489 1.530 1.571 1.612<br />
40 1.612 1.653 1.694 1.735 1.776 1.817 1.858 1.899 1.941 1.982 2.023<br />
50 2.023 2.064 2.106 2.147 2.188 2.230 2.271 2.312 2.354 2.395 2.436<br />
60 2.436 2.478 2.519 2.561 2.602 2.644 2.685 2.727 2.768 2.810 2.851<br />
70 2.851 2.893 2.934 2.976 3.017 3.059 3.100 3.142 3.184 3.225 3.267<br />
80 3.267 3.308 3.350 3.391 3.433 3.474 3.516 3.557 3.599 3.640 3.682<br />
90 3.682 3.723 3.765 3.806 3.848 3.889 3.931 3.972 4.013 4.055 4.096<br />
100 4.096 4.138 4.179 4.220 4.262 4.303 4.344 4.385 4.427 4.468 4.509<br />
110 4.509 4.550 4.591 4.633 4.674 4.715 4.756 4.797 4.838 4.879 4.920<br />
120 4.920 4.961 5.002 5.043 5.084 5.124 5.165 5.206 5.247 5.288 5.328<br />
130 5.328 5.369 5.410 5.450 5.491 5.532 5.572 5.613 5.653 5.694 5.735<br />
140 5.735 5.775 5.815 5.856 5.896 5.937 5.977 6.017 6.058 6.098 6.138<br />
150 6.138 6.179 6.219 6.259 6.299 6.339 6.380 6.420 6.460 6.500 6.540<br />
160 6.540 6.580 6.620 6.660 6.701 6.741 6.781 6.821 6.861 6.901 6.941<br />
170 6.941 6.981 7.021 7.060 7.100 7.140 7.180 7.220 7.260 7.300 7.340<br />
180 7.340 7.380 7.420 7.460 7.500 7.540 7.579 7.619 7.659 7.699 7.739<br />
190 7.739 7.779 7.819 7.859 7.899 7.939 7.979 8.019 8.059 8.099 8.138<br />
200 8.138 8.178 8.218 8.258 8.298 8.338 8.378 8.418 8.458 8.499 8.539<br />
210 8.539 8.579 8.619 8.659 8.699 8.739 8.779 8.819 8.860 8.900 8.940<br />
220 8.940 8.980 9.020 9.061 9.101 9.141 9.181 9.222 9.262 9.302 9.343<br />
230 9.343 9.383 9.423 9.464 9.504 9.545 9.585 9.626 9.666 9.707 9.747<br />
240 9.747 9.788 9.828 9.869 9.909 9.950 9.991 10.031 10.072 10.113 10.153<br />
250 10.153 10.194 10.235 10.276 10.316 10.357 10.398 10.439 10.480 10.520 10.561<br />
260 10.561 10.602 10.643 10.684 10.725 10.766 10.807 10.848 10.889 10.930 10.971<br />
270 10.971 11.012 11.053 11.094 11.135 11.176 11.217 11.259 11.300 11.341 11.382<br />
280 11.382 11.423 11.465 11.506 11.547 11.588 11.630 11.671 11.712 11.753 11.795<br />
290 11.795 11.836 11.877 11.919 11.960 12.001 12.043 12.084 12.126 12.167 12.209<br />
300 12.209 12.250 12.291 12.333 12.374 12.416 12.457 12.499 12.540 12.582 12.624<br />
310 12.624 12.665 12.707 12.748 12.790 12.831 12.873 12.915 12.956 12.998 13.040<br />
320 13.040 13.081 13.123 13.165 13.206 13.248 13.290 13.331 13.373 13.415 13.457<br />
330 13.457 13.498 13.540 13.582 13.624 13.665 13.707 13.749 13.791 13.833 13.874<br />
340 13.874 13.916 13.958 14.000 14.042 14.084 14.126 14.167 14.209 14.251 14.293<br />
350 14.293 14.335 14.377 14.419 14.461 14.503 14.545 14.587 14.629 14.671 14.713<br />
360 14.713 14.755 14.797 14.839 14.881 14.923 14.965 15.007 15.049 15.091 15.133<br />
370 15.133 15.175 15.217 15.259 15.301 15.343 15.385 15.427 15.469 15.511 15.554<br />
380 15.554 15.596 15.638 15.680 15.722 15.764 15.806 15.849 15.891 15.933 15.975<br />
390 15.975 16.017 16.059 16.102 16.144 16.186 16.228 16.270 16.313 16.355 16.397<br />
400 16.397 16.439 16.482 16.524 16.566 16.608 16.651 16.693 16.735 16.778 16.820<br />
410 16.820 16.862 16.904 16.947 16.989 17.031 17.074 17.116 17.158 17.201 17.243<br />
420 17.243 17.285 17.328 17.370 17.413 17.455 17.497 17.540 17.582 17.624 17.667<br />
430 17.667 17.709 17.752 17.794 17.837 17.879 17.921 17.964 18.006 18.049 18.091<br />
440 18.091 18.134 18.176 18.218 18.261 18.303 18.346 18.388 18.431 18.473 18.516<br />
450 18.516 18.558 18.601 18.643 18.686 18.728 18.771 18.813 18.856 18.898 18.941<br />
460 18.941 18.983 19.026 19.068 19.111 19.154 19.196 19.239 19.281 19.324 19.366<br />
470 19.366 19.409 19.451 19.494 19.537 19.579 19.622 19.664 19.707 19.750 19.792<br />
480 19.792 19.835 19.877 19.920 19.962 20.005 20.048 20.090 20.133 20.175 20.218<br />
234
490 20.218 20.261 20.303 20.346 20.389 20.431 20.474 20.516 20.559 20.602 20.644<br />
500 20.644 20.687 20.730 20.772 20.815 20.857 20.900 20.943 20.985 21.028 21.071<br />
510 21.071 21.113 21.156 21.199 21.241 21.284 21.326 21.369 21.412 21.454 21.497<br />
520 21.497 21.540 21.582 21.625 21.668 21.710 21.753 21.796 21.838 21.881 21.924<br />
530 21.924 21.966 22.009 22.052 22.094 22.137 22.179 22.222 22.265 22.307 22.350<br />
540 22.350 22.393 22.435 22.478 22.521 22.563 22.606 22.649 22.691 22.734 22.776<br />
550 22.776 22.819 22.862 22.904 22.947 22.990 23.032 23.075 23.117 23.160 23.203<br />
560 23.203 23.245 23.288 23.331 23.373 23.416 23.458 23.501 23.544 23.586 23.629<br />
570 23.629 23.671 23.714 23.757 23.799 23.842 23.884 23.927 23.970 24.012 24.055<br />
580 24.055 24.097 24.140 24.182 24.225 24.267 24.310 24.353 24.395 24.438 24.480<br />
590 24.480 24.523 24.565 24.608 24.650 24.693 24.735 24.778 24.820 24.863 24.905<br />
Procedura de achiziţie va face automat conversia din acest tabel, precum şi calibrarea<br />
temperaturii de referinţă, prin metode electronice.<br />
• Răcitorul este un cooler special de tip GIBABYTE folosit la o scădere puternică a<br />
temperaturii unor procesoare puternice.<br />
Răcirea barei se realizează la unul din capete prin contact frontal.<br />
Agentul de răcire îl constituie: aerul, apa sau un alt fluid special de răcire, vehiculat<br />
începând cu intrarea superioară şi evacuat pe intrarea inferioară. Circuitul de răcire se închide<br />
cu ajutorul unui schimbător de căldură prin care trece agentul de răcire recirculat cu ajutorul<br />
unei pompe speciale. Extinderea dispozitivului experimental cu circuitul de răcire cu lichid<br />
poate conduce într-o altă abordare şi la studiul eficienţei schimbătorului de căldură.<br />
Figurile 3, 4 şi 5 prezintă în detaliu răcirea capătului opus al barei cu ajutorul agenţilor<br />
de răcire menţionaţi (aer sau lichid de răcire).<br />
Fig. 3 – Răcitor: vedere frontală<br />
235
Fig. 4– Răcitor: vedere laterală<br />
Fig. 5 – Intrările în răcitor<br />
• Elementul de măsurat: se află în interiorul incintei cilindrice. Măsurarea se poate<br />
face în condiţii atmosferice normale sau în condiţii de vid.<br />
236
Fig. 6 – Elementul de măsurat<br />
În oricare din aceste situaţii, în condiţii reale, pot apărea erori în măsurarea<br />
temperaturii fluxului termic preluat de incinta cilindrică de la elementul de măsurat (bară) prin<br />
radiaţie.<br />
Observaţie: pentru efectuarea unei măsurători cât mai precise, în interiorul incintei<br />
cilindrice este creată o scădere a presiunii (vid) de aproximativ 0,3 bar cu ajutorul unei pompe<br />
de vid, măsurarea depresiunii realizându-se cu ajutorul unui manometru intercalat în circuit<br />
prin intermediul unor conducte elastice (ţevi) teflonate.<br />
2. Dispozitivul electronic de măsură<br />
Fig. 7 – Dispozitiv electronic de măsură<br />
237
Fig. 8 – Dispozitiv electronic de măsură: vedere interioară<br />
Componenţa dispozitivului electronic de măsură:<br />
– sursă;<br />
Fig. 9 – Sursa<br />
– convertor RS 485-RS 232 tip I-7020 căruia i s-a ataşat un element de legătură la<br />
calculator (un alt convertor RS 232-USB 2.0);<br />
238
Fig. 10 – Convertor<br />
– placă de achiziţie tip I-7018;<br />
Fig. 11 – Placă de achiziţie<br />
– P.C. (calculator).<br />
Semnalele obţinute în urma măsurătorilor sunt prelucrate cu ajutorul plăcii de achiziţie<br />
şi al convertorului, fiind apoi transmise calculatorului care, cu ajutorul unui soft specific şi<br />
calibrat, afişează rezultatele.<br />
3. Procesul tehnologic de prelucrare<br />
3.1. Obţinerea barei de măsură<br />
Bara se prelucrează din materialul ales (Al, Cu) la dimensiunile Ø30 mm, L=300 mm<br />
prin strunjire laterală şi frontală.<br />
239
Urmează prelucrarea locaşului pentru încălzitor (rezistenţa electrică) prin realizarea<br />
unei găuri pe adâncime şi diametru corespunzător elementului de încălzire.<br />
Următoarea operaţie este cea de prelucrare a locaşelor în care se va introduce<br />
elementul de măsurare (termocuplu) prin găurire perpendiculară pe axul barei la un diamentru<br />
de 3 mm pe o adâncime de 15 mm. Primul orificiu se practică la 5 mm adâncimea orificiului<br />
elementului de încălzire, păstrând o distanţă egală între termocuple.<br />
3.2. Obţinerea incintei cilindrice<br />
Pentru aceasta se alege o bucată de ţeavă de dimensiuni corespunzătoare, care ulterior<br />
se prelucrează prin strunjire în vederea încorporării în interiorul ei a barei metalice.<br />
Se prelucrează cele două flanşe de capete: una cu filet exterior pentru ataşarea unei<br />
piuliţe, iar cealaltă pentru ataşarea pe ea a elementului de răcire.<br />
Fig. 12 – Locaşurile barei cilindrice<br />
Fig. 13 – Incinta cilindrică<br />
240
Fig. 14 – Flanşele incintei cilindrice<br />
Se efectuează o operaţie de prelucrare pentru obţinerea locaşelor termocuplelor de<br />
măsură. Aceasta constă în găurirea şi filetarea după un pas stabilit anterior.<br />
Termocuplele se montează în aceste locaşe prin intermediul unor piese metalice de<br />
etanşare speciale prevăzute cu etanşare pe con.<br />
Pentru ataşarea pompei de vid se efectuează un orificiu la care se racordează etanş<br />
furtunul elastic de teflon.<br />
Fig. 15 – Furtunuri teflonate folosite la ataşarea pompei de vid<br />
4. Concluzii<br />
Standul experimental realizat are următoarele avantaje:<br />
1. Permite studiul transferului termic conductiv printr-o bară cilindrică ce poate fi<br />
schimbată cu uşurinţă cu o alta, confecţionată din alt material;<br />
2. Fixarea termocuplelor în canalele de măsură se poate face cu ajutorul unor duze cu<br />
centrare pe con;<br />
241
3. Introducerea pe stand a unei pompe de vid face posibilă studierea combinată a<br />
conducţiei şi radiaţiei în mediu vidat;<br />
4. Răcirea capătului barei se poate face atât cu aer, cât şi combinat aer-lichid de<br />
răcire;<br />
5. Foloseşte blocul de achiziţie date şi blocul de adaptare la magistrala USB, realizate<br />
în totalitate în cadrul laboratorului;<br />
6. Permite şi realizarea de măsurători în regim nestaţionar, urmând ca datele obţinute<br />
să fie prelucrate statistic ulterior;<br />
7. Costul realizării standului experimental este net inferior unei facilităţi similare<br />
executate de o firmă de specialitate, produsul obţinut fiind de o calitate cel puţin<br />
egală având în vedere opţiunile noi adăugate, precum şi controlul total al<br />
procedurilor de măsurare şi prelucrare automată a datelor;<br />
8. Costul exploatării standului este unul redus, eliminându-se recircularea unui fluid<br />
de răcire extern (de tipul apei reci curente din laborator).<br />
Bibliografie:<br />
[1] Ioan Liţă, Bogdan Cioc, Bazele sistemelor de achizţii de date – Note de laborator, Universitatea din<br />
Piteşti, 2004.<br />
[2] Darie E., Popescu G., Pavel D., „Monitorizarea locală a parametrilor critici atmosferici în situaţii<br />
de urgenţă”, PROTCIV, 2008.<br />
[3] ICP-DAS, I-7000 Series, User’s Manual.<br />
[4] E. Darie, Lucrări laborator termotehnică, 2008.<br />
[5] A. Leca, E.-M. Cerna, M. Stan, Transfer de căldură şi masă, Editura Tehnică, 1998.<br />
[6] Kimura S., Darie E., Okajima A., Kiwata T., Mizushima M. – „Mixed Convection Heat Transfer<br />
with Different Side – Wall Temperatures”, Thermal and Fluid Engineering, Transactions of the<br />
Japan Society of Mechanical Engineering, Series B, nr. 1/2002, pag. 169 – 174.<br />
[7] Journal of Fire Protection Engineering, volume 19, number 2, May 2009, Maryland, U.S.A.<br />
242
ACHIZIŢIA AUTOMATĂ A TEMPERATURILOR<br />
ÎN STRUCTURILE CU RISC RIDICAT DE INCENDIU.<br />
STAND EXPERIMENTAL PENTRU DETERMINAREA<br />
COEFICIENTULUI DE CONVECŢIE TERMICĂ LA CURGEREA<br />
PESTE UN CILINDRU ORIZONTAL<br />
Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie<br />
St. Sg. Marius-Eugen Pîrvuleţu<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti<br />
Facultatea de Instalaţii<br />
În cazul structurilor cu risc ridicat de incendiu este necesară monitorizarea permanentă<br />
a temperaturilor în punctele critice. Senzorii de temperatură utilizaţi (termocupluri sau<br />
termorezistenţe) sunt conectaţi la amplificatorul de semnal care la ieşire va fi prelucrat de<br />
către un calculator numeric. Informaţia obţinută poate fi utilizată nu numai pentru analizarea<br />
evoluţiei câmpului de temperaturi, dar şi pentru comanda unor elemente de execuţie (din<br />
sistemul de protecţie sau stingere).<br />
Lucrarea analizează posibilitatea determinării coeficientului de convecţie termică la<br />
curgerea aerului peste un cilindru încălzit, utilizându-se achiziţia automată a temperaturii la<br />
nivelul suprafeţei cilindrului, sub diverse unghiuri de atac, al curentului de fluid (aerul în<br />
cazul de faţă).<br />
1. Consideraţii teoretice<br />
Transferul termic la curgerea forţată a fluidelor peste cilindri sau fascicule de cilindri<br />
are aplicaţii numeroase în construcţii dacă ar fi să ne referim numai la canalele de ventilaţie a<br />
conductorilor electrici. Se ştie că una din cauzele cele mai frecvente ale incendiilor sunt<br />
scurtcircuitele care apar în diverse puncte ale conductorilor de alimentare cu energie electrică.<br />
Procesul de transfer de căldură este puternic influenţat în acest caz de natura curgerii fluidului<br />
peste secţiunea conductorului electric.<br />
În Figura 1 este reprezentată curgerea unui fluid perpendicular pe axa de simetrie a<br />
unui cilindru de diametru D. Formarea stratului limită începe la linia de incidenţă (d sau de<br />
atac) x = 0, unde fluidul este adus în stare de repaus local şi energia cinetică se transformă în<br />
energie de presiune statică. Presiunea statică, maximă la x = 0, descreşte apoi cu coordonata x<br />
a liniei de curent şi cu coordonata unghiulară θ datorită accelerării fluidului între liniile de<br />
curent convergente. Stratul limită se dezvoltă iniţial sub acţiunea unui gradient favorabil de<br />
presiune (dp/dx
u f<br />
( x)<br />
v<br />
x<br />
θ<br />
D<br />
Fig. 1 – Stratul limită la curgerea peste un cilindru<br />
Experimentele au arătat că există un punct M(x) pe suprafaţa cilindrului pentru care<br />
dp/dx=0 şi du f / dx=0. Dincolo de punctul M (de fapt, o linie în lungul cilindrului), presiunea<br />
statică creşte datorită decelerării fluidului între liniile de curent divergente din apropierea<br />
sprafeţei. Stratul limită se dezvoltă în această regiune sub acţiunea unui gradient advers de<br />
presiune ( dp / dx > 0). Notaţiile utilizate sunt: viteza V=const. a fluidului în amonte faţă de<br />
cilindru; viteza u f<br />
( x)<br />
în curgerea potenţială (inviscidă) vecină cu stratul limită dinamic,<br />
dependente de coordonata x datorită geometriei suprafeţei; viteza u(x,y) din interiorul stratului<br />
limită, cu u ( x,0)<br />
= 0 şi u( x,<br />
δ ) = u<br />
f<br />
( x).<br />
Încetinirea fluidului ( du f<br />
/ dx < 0)<br />
, asociată cu creşterea presiunii statice, atrage<br />
încetinirea particulelor de fluid de lângă suprafaţă. Într-un punct de separare N(x) de pe<br />
suprafaţa cilindrului, gradientul vitezei din stratul limită atinge valoarea zero<br />
[ ∂u<br />
( x,0) / ∂y<br />
= 0] . Aflat în această situaţie, fluidul din stratul limită nu are suficient impuls<br />
pentru a învinge creşterea de presiune din aval şi nici nu-şi poate schimba definitiv sensul de<br />
curgere datorită afluenţei continue de fluid din amonte.<br />
În consecinţă, se produce desprinderea stratului limită de pe suprafaţă şi curgerea<br />
fluidului continuă în spatele cilindrului. Datorită tendinţei de curgere inversată care apare<br />
lângă suprafaţă imediat după punctul de separare, curgerea are un caracter profund turbulent.<br />
Desprinderea stratului limită este însoţită de pierderi mari de presiune, energia cinetică a<br />
turbioanelor turbulente neputând fi recuperată.<br />
Poziţia punctului de separare este puternic influenţată de natura curgerii în stratul<br />
limită format la suprafaţa cilindrului. Deoarece fluidul posedă mai mult impuls în curgerea<br />
turbulentă decât în cea laminară, este de aşteptat ca prezenţa fenomenului de tranziţie să<br />
5<br />
întârzie apariţia separării. S-a constatat experimental că, pentru Re<br />
D<br />
( ≡ VD / v)<br />
≤ 2⋅10<br />
, stratul<br />
o<br />
5<br />
limită rămâne laminar, iar separarea apare la θ ≈ 80 . Dacă, însă, Re<br />
D<br />
( ≡ VD / v)<br />
> 2⋅10<br />
,<br />
stratul limită îşi pierde caracterul laminar la o distanţă x<br />
cr<br />
faţă de linia de atac şi se desprinde<br />
o<br />
de suprafaţă abia pe la θ ≈ 140 .<br />
Datorită complexităţii ecuaţiilor de guvernare a proceselor de transfer asociate curgerii<br />
unui fluid peste un cilindru, se pune, în general, accentul pe metodele experimentale de<br />
determinare a coeficienţilor de convecţie. De regulă, se poate determina experimental criteriul<br />
adimensional Nusselt local, Nu θ<br />
= α θ<br />
D λ , funcţie de coordonata ungiulară θ şi de numărul<br />
Reynolds Re = VD D<br />
v , atunci când un debit de aer circulă perpendicular pe axa unui cilindru cu<br />
suprafaţa netedă şi de secţiune circulară. Linia de stagnare corespunde coordonatelor x = 0 sau<br />
5<br />
θ = 0 . Se remarcă faptul că, pentru Re<br />
D<br />
≤ 10 , numărul Nusselt descreşte cu coordonata θ<br />
datorită dezvoltării stratului limită laminar. Un minim este atins în momentul în care se produce<br />
o<br />
fenomenul de separare la θ ≈ 80 . Pe măsură ce unghiul θ creşte în continuare, numărul Nusselt<br />
244
se măreşte datorită mişcarii de amestecare asociate cu formarea turbioanelor (vârtejurilor)<br />
5<br />
turbulente în dâra din spatele cilindrului. În schimb, pentru Re<br />
D<br />
> 10 variaţia numărului Nusselt<br />
local prezintă două puncte de minim. Descreşterea acestuia de la valoarea de stagnare Nu<br />
0<br />
se<br />
o<br />
datorează din nou dezvoltării stratului limită laminar .însă creşterea accentuată dintre θ ≈ 80 şi<br />
o<br />
θ ≈ 100 este rezultatul fenomenului de tranziţie spre turbulenţă. Pe măsură ce stratul limită<br />
turbulent se dezvoltă, numărul Nusselt descreşte din nou, pentru ca, o dată realizată separarea la<br />
o<br />
θ ≈ 140 , să înceapă o nouă creştere a acestuia asociată cu zona de dâră.<br />
o<br />
Pentru zona în care stratul limită este laminar (0 < θ < 80 ) , numărul Nusselt local se<br />
poate aproxima cu relaţia empirică:<br />
α(<br />
θ)D<br />
0,5 0,4<br />
3<br />
Nu<br />
θ<br />
= = 1,14Re<br />
D<br />
Pr [1 − ( θ 90) ]<br />
(1)<br />
λ<br />
unde proprietăţile fluidului se estimează la temperatura medie a filmului ( t<br />
s<br />
+ t<br />
f<br />
) 2 . În<br />
aplicaţiile practice, de regulă, interesează valoarea medie a coeficientului de convecţie termică<br />
şi nu cel local. Expresia cea mai des folosită în relaţiile empirice are forma:<br />
αD<br />
m 1 3<br />
Nu<br />
D<br />
≡ = C Re<br />
D<br />
Pr<br />
(2)<br />
λ<br />
unde toate proprietăţile fluidului sunt evaluate la temperatura medie a filmului ( t<br />
s<br />
+ t<br />
f<br />
) 2 .<br />
Pentru cilindrii cu suprafaţa netedă şi de secţiune circulară, constantele C şi m iau valorile din<br />
tabelul următor.<br />
Tabelul 1. Valorile constantelor C şi m din ecuaţia (2) pentru cilindrii de secţiune circulară<br />
Re D<br />
= VD v 0,4 -4 4 - 40 3<br />
40 – 4⋅<br />
10<br />
3<br />
4<br />
4 ⋅ 10 − 4 ⋅10<br />
4<br />
4⋅<br />
10 − 4 ⋅10<br />
C 0,989 0,911 0,683 0,193 0,027<br />
m 0,330 0,385 0,466 0,618 0,805<br />
Zhukauskas a dedus, din datele experimentale corespunzătoare curgerilor<br />
perpendiculare pe cilindrii circulari cu 0,7
2. Stand experimental pentru determinarea coeficientului de<br />
convecţie termică la curgerea peste un cilindru orizontal<br />
În această secţiune se prezintă un stand experimental de determinare a coeficientului<br />
de convecţie utilizând sistemele de achiziţie date, realizat în Laboratorul de termohidraulică a<br />
Facultăţii de Pompieri. Ceea ce trebuie remarcat este faptul că putem determina coeficientul<br />
de convecţie cu o precizie foarte mare, datorită sistemului de achiziţie bine calibrat şi totodată<br />
posibilitatea realizării a diverselor condiţii la limită (prin posibilitatea modificării unghiului de<br />
rotire, prin posibilitatea variaţiei tensiunii de alimentare a termorezistenţei, cât şi prin variaţia<br />
vitezei curentului de aer).<br />
Descrierea dispozitivului experimental<br />
Părţile componente ale dispozitivului experimental sunt prezentate în Figura 2, după<br />
cum urmează:<br />
• suport de susţinere cu picioruşe reglabile (1);<br />
• ventilator introducere aer (2);<br />
• anemometru (3) pentru determinarea vitezei aerului ascendent;<br />
• conductă verticală pentru circulaţie aer (cilindru) (4);<br />
• termorezistenţă (5);<br />
• termocuplu cu teacă tip K (6);<br />
• termocuplu fară teacă tip K (7);<br />
• sistem de achiziţie date (8).<br />
Fig. 2 – Dispozitiv experimental<br />
246
Suport cu picioruşe reglabile<br />
Se compune din patru picioruşe cu reglare individuală la partea inferioară (fig. 2), iar<br />
la partea superioară este prevăzut cu un difuzor care face trecerea de la secţiunea pătrată a<br />
ventilatorului la secţiunea circulară a conductei, ventilatorul fiind montat în secţiunea<br />
suportului.<br />
Fig. 3 – Suport cu picioruşe reglabile<br />
Ventilator introducere aer<br />
În figura 4 este prezentată partea de admisie aer, iar în figura 5, partea de refulare a<br />
ventilatorului.<br />
Ventilatorul este alimentat de la o sursă de curent continuu, care prin introducerea<br />
unor rezistenţe pe circuitul electric al acestuia putem varia viteza de refulare, ceea ce conduce<br />
la diferite valori ale coeficientului α.<br />
Fig. 4 – Ventilator (admisie aer)<br />
Fig. 5 – Refulare aer<br />
Anemometrul<br />
Este un dispozitiv de măsurare a vitezei de introducere a aerului pe conducta<br />
principală şi se amplasează la o distanţă de 45 cm faţă de difuzor (Fig. 6).<br />
Fixarea de conducta verticală se face printr-o pană cu diametrul de 5 mm, iar<br />
introducerea pe canalul ţevii se face cu ajutorul unui filet.<br />
247
Fig. 6 – Anemometru<br />
3. Concluzii<br />
Standul experimental realizat are următoarele avantaje:<br />
1. Realizarea este modulară, utilizând componente refolosibile în cadrul altor<br />
experimente (ex: anemomentrul cu achiziţia vitezei aerului, prin magistrala USB);<br />
2. Foloseşte blocul de achiziţie date şi blocul de adaptare la magistrala USB, realizate<br />
în totalitate în cadrul laboratorului;<br />
3. Permite şi realizarea de măsurători în regim nestaţionar, urmând ca datele obţinute<br />
să fie prelucrate statistic ulterior;<br />
4. Costul realizării standului experimental este net inferior unei facilităţi similare<br />
executate de o firmă de specialitate, produsul obţinut fiind de o calitate cel puţin<br />
egală având în vedere opţiunile noi adăugate, precum şi controlul total al<br />
procedurilor de măsurare şi prelucrare automată a datelor.<br />
Bibliografie:<br />
[1] Ioan Liţă, Bogdan Cioc, Bazele sistemelor de achizţii de date – Note de laborator, Universitatea din<br />
Piteşti, 2004.<br />
[2] E. Darie, G. Popescu, D. Pavel, „Monitorizarea locală a parametrilor critici atmosferici în situaţii<br />
de urgenţă”, PROTCIV, 2008.<br />
[3] ICP-DAS, I-7000 Series, User’s Manual.<br />
[4] E. Darie, Lucrări laborator termotehnică, 2008.<br />
[5] A. Leca, E.-M. Cerna, M. Stan, Transfer de căldură şi masă, Editura Tecnică, 1998.<br />
[6] Kimura S., Darie E., Okajima A., Kiwata T., Mizushima M. – „Mixed Convection Heat Transfer<br />
with Different Side – Wall Temperatures”, Thermal and Fluid Engineering, Transactions of the<br />
Japan Society of Mechanical Engineering, Series B, nr. 1/2002, pag. 169 – 174.<br />
[7] Journal of Fire Protection Engineering, volume 19, number 2, May 2009, Maryland, U.S.A.<br />
248
RISCURI/PERICOLE DETERMINATE DE DESCĂRCĂRILE<br />
SUB FORMĂ DE TRĂSNET<br />
Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
Conf. univ. dr. ing. Eleonora Darie<br />
Universitatea Tehnică de Construcţii Bucureşti, Facultatea de Instalaţii<br />
Rezumat: În articol se prezintă: terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi<br />
de specialitate; elemente generale referitoare la existenţa instalaţiilor de<br />
protecţie împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet; riscuri/pericole<br />
determinate de efectele electricităţii atmosferice; elemente generale referitoare la<br />
fenomenul corona; riscul/pericolul de fibrilaţie la trecerea curentului de trăsnet<br />
prin corpul uman; riscuri/pericole generate de descărcările sub formă de trăsnet<br />
globular; măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor domestice<br />
care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet; măsuri de<br />
prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele decât cele domestice, care<br />
se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet.<br />
1. Terminologie care rezidă din legislaţia în vigoare/conexă şi de specialitate<br />
Aprindere – iniţiere a unei arderi.<br />
Ardere/combustie – reacţie exotermă a unei substanţe combustibile cu un comburant,<br />
însoţită în general, de emisie de flăcări şi/sau emisie de fum.<br />
Energia specifică de fibrilaţie – energia specifică minimă care, în condiţii date<br />
(traseu al curentului, stare a inimii etc.), generează, cu o anumită probabilitate, fibrilaţia<br />
ventriculară.<br />
Incendiu – ardere autoîntreţinută, care se desfăşoară fără control în timp şi spaţiu,<br />
care produce pierderi de vieţi omeneşti şi/sau pagube materiale şi care necesită intervenţia<br />
organizată în scopul întreruperii procesului de ardere.<br />
Legare la pământ – legătură electrică a unui corp conductor la priza de pământ,<br />
pentru a asigura acestuia, în mod permanent potenţialul pământului, considerat nul.<br />
Pericol – stare care precede unui eveniment (accident de muncă, incendiu, explozie,<br />
descărcare sub formă de trăsnet etc.); datorită importanţei pe care termenul o prezintă, acesta<br />
este adus la rang de concept; în relaţia om – maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu, există<br />
împrejurări, situaţii etc., care generează pericole controlabile prin măsuri, care poartă numele<br />
de măsuri de control; aplicarea acestor măsuri, presupune controlul prin anularea pericolelor;<br />
termenul necesită acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns,<br />
imediat/redus, în sensul că măsurile trebuie aplicate imediat pentru a controla o situaţie/stare;<br />
0 ,1 .<br />
în sensul definiţiei, pericolul admite codomeniul de definiţie [ ]<br />
Prevenire a incendiilor – totalitatea acţiunilor de împiedicare a iniţierii şi propagării<br />
incendiilor, de asigurare a condiţiilor pentru salvarea persoanelor şi bunurilor şi de asigurare<br />
a securităţii echipelor de intervenţie.<br />
249
Protecţie împotriva incendiilor – materiale, sisteme, echipamente, clădiri sau<br />
construcţii utilizate pentru a diminua atât pericolul, cât şi riscul de incendiu pentru persoane<br />
şi bunuri, prin detectare, stingere sau localizare a incendiului.<br />
Priză de pământ – instalaţie care asigură o legătură electrică directă cu pământul a<br />
unei instalaţii electrice sau a unor echipamente electrice.<br />
Risc – probabilitate globală de realizare a unui eveniment; (accident de muncă,<br />
incendiu, explozie, descărcare sub formă de trăsnet etc.); datorită importanţei pe care<br />
termenul o prezintă, acesta a fost adus la rang de concept; în relaţia om –<br />
maşină/utilaj/instalaţie/activitate/mediu, există împrejurări, situaţii etc., prin intermediul<br />
cărora se pot genera stări care pot fi controlabile doar prin aplicarea de măsuri, denumite în<br />
continuare, măsuri de control; aplicarea măsurilor puse în discuţie, presupun controlul şi<br />
limitarea riscurilor, prin reducerea acestora, nu prin anularea lor; termenul presupune<br />
acţiunea factorului uman utilizând măsuri cu timp de acţiune/răspuns, pe termen lung, prin<br />
utilizarea conceptului de previziune; în sensul definiţiei, riscul admite codomeniul de definiţie<br />
( 0 ,1].<br />
Rezistenţă de dispersie a unei prize de pământ – rezistenţa electrică echivalentă a<br />
prizei de pământ.<br />
2. Elemente generale referitoare la existenţa instalaţiilor de protecţie<br />
împotriva descărcărilor electrice atmosferice<br />
Unul dintre riscurile/pericolele existente îl reprezintă poluarea psihică determinată de<br />
existenţa instalaţiilor împotriva descărcărilor electrice atmosferice.<br />
Simpla existenţă a instalaţiilor de protecţie, diversitatea modului de construcţie,<br />
diversitatea construcţiilor şi instalaţiilor tehnologice, caracterizate de modul cum sunt<br />
dispuse, conexiunile, modul de instalare, gradul de aglomerare a construcţiilor şi/sau<br />
instalaţiilor tehnologice etc., în raport cu arhitectura construcţiilor/instalaţiilor care trebuie<br />
protejate împotriva descărcărilor electrice atmosferice etc., poate să genereze poluare<br />
psihică/disconfort psihic.<br />
Spre exemplu, unul dintre normativele care reglementează protecţia construcţiilor<br />
şi instalaţiilor tehnologice, împotriva descărcărilor electrice atmosferice, este normativul<br />
I-20/2000.<br />
Corespunzător acestui normativ, instalaţiile de protecţie împotriva trăsnetului, în<br />
raport cu domeniul de aplicare a acestuia, se clasifică în:<br />
– instalaţii exterioare de protecţie;<br />
– instalaţii interioare de protecţie.<br />
Acestora le sunt conexe elemente constructive cum sunt: bare pentru egalizarea<br />
potenţialelor; dispozitive cu rezistenţă variabilă; dispozitive de amorsare; protecţii cu tije etc.<br />
Pentru evaluarea riscurilor determinate de descărcările electrice atmosferice, este<br />
necesar să se ţină seama de următorii factori principali: mediul înconjurător în care este<br />
dispusă construcţia, tipul/categoria construcţiei, conţinutul construcţiei care urmează să fie<br />
protejată, gradul de ocupare a construcţiei, eventualele consecinţe care pot fi generate de<br />
descărcările electrice atmosferice determinate de trăsnet etc.<br />
De asemenea, protecţia contrucţiilor şi instalaţiilor tehnologice la eventualele<br />
descărcări electrice atmosferice, este necesar să se realizeze în raport şi cu<br />
riscurile/pericolele generate de efectele/riscurile/pericolele de consecinţă secundare ale<br />
acestor descărcări (incendiu, explozie, accidente de natură: mecanică, termică etc.).<br />
Nu fac obiectul normativului I-20/2000, protecţia împotriva descărcărilor electrice<br />
atmosferice la: construcţii pentru fabricarea, prelucrarea, ambalarea, utilizarea, depozitarea<br />
substanţelor sau materialelor pirotehnice; construcţii nuclearo-electrice, cu excepţia părţii<br />
250
clasice a acestor obiective; căi ferate; platforme maritime petroliere; instalaţii de funiculare;<br />
instalaţii de producere, transport şi distribuţie a energiei electrice, din exteriorul<br />
construcţiilor; instalaţii tehnologice ale exploatărilor miniere.<br />
3. Riscuri/pericole determinate de efectele electricităţii atmosferice<br />
Loviturile directe, determinate de descărcările sub formă de trăsnet, generează<br />
câmpuri electromagnetice şi riscuri/pericole, generate de supratensiuni, în reţelele de<br />
telecomunicaţii.<br />
O importantă relaţie de cauzalitate a raportului mediu – factor uman este determinată<br />
de impactul pe care astfel de manifestări le generează asupra omului.<br />
Principalele riscuri/pericole care pot genera poluare psihică pot fi determinate/se<br />
datorează:<br />
– efectelor luminoase determinate de generarea fulgerelor, în cadrul aceluiaşi nor sau<br />
între nori diferiţi;<br />
– descărcărilor electrice atmosferice/trăsnete dintre un nor/nori şi pământ la<br />
construcţii şi instalaţii tehnologice exterioare şi pentru construcţii având caracter deosebit<br />
menţionate de normativul I-20/2000;<br />
– tunetelor/undelor mecanice, generate de descărcările electrice atmosferice, în<br />
anumite condiţii şi împrejurări;<br />
– efectelor luminoase generate de efluviile cu efect corona în zonele de munte/deal cu<br />
/fără fond forestier.<br />
Consecinţele directe/indirecte sunt determinate de generarea post-fenomen a<br />
riscurilor/pericolelor: de incendiu, de explozie, mecanice, electrice, termice, chimice, avarii,<br />
şoc electric prin atingere directă/ indirectă, supratensiune de pas, de coroziune etc.<br />
Descărcările electrice atmosferice generează următoarele principale efecte cu<br />
conotaţie de natură psihică: termice/calorice, mecanice/sonore, electromagnetice, chimice,<br />
fiziologice, vizuale etc.<br />
Situaţii conexe, determinate de alte riscuri/pericole, care se pot genera, sunt<br />
determinate de descărcările electrice sub formă globulară, fenomene care admit o frecvenţă<br />
de apariţie relativ redusă.<br />
Câmpul electric natural la suprafaţa pământului, determinat de sarcinile electrice ale<br />
ionosferei, admite o valoare medie, de aproximativ (120…130) V/m.<br />
Prezenţa obiectelor, oamenilor etc., determină modificarea configuraţiei câmpului<br />
electric natural.<br />
Dacă pe timp senin, intensitatea câmpului electric la sol, determinat de sarcina<br />
electrică negativă a pământului, este de aproximativ (120…130) V/m, în regim perturbat,<br />
câmpul electric la sol poate atinge valori de circa 100 ori mai mari.<br />
Sub norii încărcaţi electric/dipoli electrici, câmpul aeroelectric poate atinge intensităţi<br />
ridicate, în mod uzual de circa -10 4 V/m, iar în cazuri excepţionale se poate ajunge la valori de<br />
-10 5 V/m.<br />
În funcţie de intensitatea câmpului electric sub nori, se poate realiza evaluarea:<br />
– valori reduse: mai mici de - 2⋅10 4 V/m;<br />
– valori medii: între - 2⋅10 4 V/m şi - 4⋅10 4 V/m;<br />
– valori mari: între - 4⋅10 4 V/m şi - 10 5 V/m.<br />
Ultima categorie de valori se generează/apar, de regulă, la puţin timp înainte de<br />
producerea descărcărilor sub formă de trăsnet.<br />
Prezenţa unui om, avănd înălţimea egală cu 1,70 m, determină creşterea câmpului<br />
electric, în zona capului, la circa 2⋅10 2 V/m, pe timp senin şi până la -5⋅10 4 V/m sub un nor<br />
încărcat electric.<br />
251
Existenţa unor vârfuri ascuţite (vârfuri ale unor arbori, catarge ale unor vase etc.)<br />
determină modificarea configuraţiei câmpului electric al pământului, fiind probabilă,<br />
generarea unor fenomene de descărcare electrică, numite focurile „Sfântului Elm”.<br />
Din punct de vedere electric, norul, în ansamblul său, este neutru; zonele cu sarcină<br />
electrică din nor, putând să acumuleze până la 160 0 C, cu o medie de (10...30) C.<br />
Norul, care poate determina riscuri/pericole de acumulare a unor importante cantităţi<br />
de sarcină electrică cu consecinţe pentru obiectele de la sol (oameni, animale, clădiri etc.) şi<br />
din aer (aeronave etc.), este norul cumulonimbus.<br />
Fenomenul este determinat atât de volumul mare de vapori de apă, cât şi înălţimii de<br />
formare, care admite proprietatea că favorizează separarea sarcinilor electrice, cu cele două<br />
polarităţi.<br />
Datele experimentale pun în evidenţă faptul că, pentru un nor aşa cum rezultă din<br />
figura 1, se pot face următoarele observaţii:<br />
– prezenţa unui nor încărcat electric, aflat la înălţimea de 3 km deasupra pământului,<br />
se face simţită până la circa 20 km faţă de centrul său;<br />
– la circa 10 km, câmpul electric este pozitiv şi atinge valoarea maximă de<br />
aproximativ 450 V/m;<br />
– la circa 6 km de axul norului, intensitatea câmpului electric la sol este nulă;<br />
– într-o zonă circulară cu diametrul de circa 12 km, câmpul electric la sol este negativ,<br />
sub nor, poate să atingă valori maxime egale cu - 30 kV/m şi în mod uzual -10 kV/m, valoare,<br />
care corespunde unei diferenţe de potenţial dintre nor şi pământ de aproximativ 6⋅10 4 kV.<br />
3 km<br />
3 km<br />
-10 kV/m<br />
+<br />
−<br />
0 3 4 5 6,1<br />
-3,4<br />
kV/m<br />
+0,43 kV/m<br />
cer senin<br />
+0,44 kV/m<br />
0,14 kV/m +0,1 kV/m<br />
8 9 10 18 45<br />
-0,5 kV/m<br />
-1,4 kV/m<br />
+0,41 kV/m<br />
x [km]<br />
Figura 1 - Configuraţia câmpului electric la nivelul solului sub un nor încărcat<br />
cu sarcini electrice.<br />
Există indicaţii ale unor date înregistrate, prin care se pune în evidenţă faptul că s-au<br />
generat descărcări sub formă de trăsnet, la o distanţă de 96 km faţă de norul de furtună.<br />
În cazul, în care, norul încărcat electric, se află la o înălţime redusă în raport cu solul<br />
sau în cazul zonelor muntoase, intensitatea câmpului electric la sol poate să atingă valori<br />
ridicate (până la 100 kV/m), astfel că în punctele de curbură mare, câmpul electric foarte<br />
intens, poate determina apariţia unor fenomene de descărcare electrică observabile sub forma<br />
unor egrete luminoase.<br />
Aceste descărcări sunt cunoscute sub numele de focurile „Sfântului Elm”.<br />
Când cantitatea de sarcină electrică din zonele încărcate ale norului devine suficient<br />
de mare, iar norul se află la o distanţă suficient de mică faţă de pământ, intensitatea câmpului<br />
electric în zona acestuia poate depăşi o anumită valoare (circa 3⋅10 3 kV/m), situaţie care<br />
generează dezvoltarea unor procese de descărcare electrică.<br />
O formă specială a descărcării sub formă de trăsnet o reprezintă trăsnetul globular,<br />
fenomen insuficient cunoscut şi deci, controversat în egală măsură.<br />
Câmpul aeroelectric, precum şi descărcările electrice din atmosferă, generează<br />
importante efecte asupra organismelor vii.<br />
Variaţia caracteristicilor electrice ale atmosferei determină solicitări ale sistemelor de<br />
integrare şi reglare biologică, modificarea vitezei reacţiilor chimice din celule, modificarea<br />
proceselor de transfer la nivelul membranei celulelor.<br />
252
Depăşirea unor valori ale duratei şi intensităţii câmpului electric, la care sunt expuse<br />
organismele vii, poate să conducă la perturbarea activităţii sistemului nervos şi deci, la<br />
generarea de riscuri/pericole de apariţie a unor afecţiuni grave.<br />
Datele experimentale pun în evidenţă faptul că organismul uman, plasat pe o durată<br />
nedefinită, într-un câmp electric de 5 kV/m, nu este afectat; pentru valori mai mari ale<br />
câmpului electric, expunerea organismului uman trebuie limitată ca durată.<br />
În cazul apariţiei descărcărilor sub forma de trăsnet, efectele acestuia se manifestă nu<br />
numai asupra obiectelor parcurse de curentul de trăsnet, existând riscul/pericolul de afectare,<br />
inclusiv a persoanelor şi/sau obiectelor aflate la vecinătăţi.<br />
În mod uzual, s-au înregistrat curenţi de trăsnet cu amplitudini de (5 ... 40) kA, dar se<br />
cunosc cazuri în care curentul de trăsnet a ajuns la valori de peste 300 kA.<br />
Diferenţa de potenţial între nor şi pământ poate atinge valori egale cu (10 8 ...10 9 ) V,<br />
iar sarcina electrică, transportată pe canalul de trăsnet, poate să atingă valori egale cu 20 0 C.<br />
Energia degajată de trăsnet este relativ redusă (10 10 J), durata procesului de<br />
descărcare, fiind de circa 100 microsecunde.<br />
Trăsnetul, ca fenomen electric, determină aceleaşi efecte care se generează la trecerea<br />
curentului electric printr-un material:<br />
– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, la materialele cu structură<br />
metalică, este materializat prin urme de încălzire sau prin topirea structurilor lovite;<br />
– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, atunci când acesta loveşte<br />
structuri cu conductivitate redusă (copaci, stâlpi din lemn, structuri din cărămidă etc.),<br />
determină fenomene care sunt generate de intensa încălzire locală a traseului parcurs şi de<br />
apariţia unor puternice suprapresiuni determinate de evaporarea bruscă a apei; în cazul în<br />
care sunt loviţi arbori, curentul de trăsnet parcurge partea umedă (cu conductibilitate<br />
ridicată) a structurii acestora; în solurile cu rezistenţă electrică mare (nisip cuarţos) se<br />
generează topirea nisipului, se formează sticlă, în punctul de impact al trăsnetului;<br />
– efectul termic al descărcării sub formă de trăsnet, la lovirea unor materiale<br />
combustibile (fân, paie, arbori etc.), este însoţit de expulzarea/împrăştierea explozivă, în<br />
multe dintre cazuri, fără aprinderea acestora, dacă descărcarea este de durată redusă şi de<br />
mare amplitudine; aprinderea este posibilă doar dacă descărcarea este de mică intensitate,<br />
dar de durată mare; astfel de situaţii pot să se genereze în cazul curentului electric care<br />
parcurge canalul ionizat al primei descărcări principale.<br />
Dimensionarea incorectă a instalaţiilor de protecţie împotriva descărcărilor electrice<br />
atmosferice poate genera importante pagube materiale, determinate de riscul/pericolul trecerii<br />
curentului de trăsnet prin circuite de iluminat, conducte de apă, cabluri telefonice etc.<br />
Descărcările electrice sub formă de trăsnet/fulger determină variaţii rapide ale<br />
configuraţiei sarcinilor electrice şi deci variaţii ale câmpului electric în zonă.<br />
Aceste fenomene sunt însoţite de importante perturbaţii electromagnetice, cu influenţe<br />
negative asupra sistemelor de transfer a informaţiilor prin radio.<br />
Atunci când au loc descărcări sub formă de trăsnet, plafonul de nori se dezvoltă cu<br />
probabilitate mare la înălţimi reduse faţă de sol; situaţiile de acest gen determină scăderea<br />
considerabilă a temperaturii mediului.<br />
4. Efectul de vârf. Paratrăsnetul ca aplicaţie<br />
Aspectele teoretice privind variaţia densităţii locale a sarcinii electrice, în funcţie de<br />
raza de curbură din zonă, sunt analizate în mod uzual pe baza unui corp conductor de forma<br />
unui elipsoid de rotaţie.<br />
Densitatea de sarcină electrică pe suprafaţa unui elipsoid de rotaţie este maximă la<br />
extremitatea alungită a acestuia şi admite expresia:<br />
q q 1<br />
σ f max . = = ⋅ , (1)<br />
4 ⋅ π ⋅ a2<br />
4 ⋅ π ⋅ c r<br />
253<br />
min .
în care r min. = a 2 /c, este raza minimă de curbură a elipsoidului, a şi c – semiaxele acestuia, q –<br />
cantitatea de sarcină electrică acumulată.<br />
Din relaţia prezentată anterior, se observă faptul că, atunci când elipsoidul se alungeşte<br />
şi deci raza r min. scade, densitatea de sarcină electrică, preluată /cedată, creşte.<br />
În cazul general, pentru un corp conductor de formă oarecare (figura 2, a), densitatea de<br />
sarcină electrică se repartizează neuniform, fiind dependentă de raza locală de curbură; în punctul<br />
cu rază de curbură minimă (curbură maximă) rezultă o densitate maximă de sarcină electrică.<br />
La limită, atunci când raza de curbură este nulă (vârfuri sau muchii ascuţite),<br />
densitatea de sarcină electrică şi intensitatea locală a câmpului electric sunt teoretic infinite<br />
(figura 2, b).<br />
Deoarece prezenţa vârfurilor sau a muchiilor ascuţite, în cazul unei configuraţii electrice,<br />
conduce la deformarea câmpului electric, prin intensificarea sa, în construcţia echipamentelor<br />
electrice, sunt adoptate măsuri pentru evitarea zonelor care determină densităţi mari ale sarcinii<br />
electrice, zone în care apare „efectul de capăt” sau „efectul de muchie”.<br />
Utilizarea vârfurilor ascuţite sub formă de piepteni metalici, la maşinile electrostatice<br />
cum sunt de exemplu maşina lui Wimshurst, generatorul Van der Graaf etc., permite<br />
transferul sarcinilor electrice de la corpuri încărcate cu electricitate spre electrozii maşinii.<br />
σ f max.<br />
+ + +<br />
+ +<br />
+ +<br />
+ +<br />
+<br />
+<br />
+<br />
a) b)<br />
Fig. 2 - Repartiţia sarcinii electrice pe suprafaţa unui corp<br />
conductor de formă oarecare a) şi configuraţia liniilor de<br />
oarecare a) şi configuraţia liniilor de câmp<br />
câmp<br />
Fig. 2 – Repartiţia sarcinii electrice pe suprafaţa unui corp conductor de formă<br />
5. Elemente generale referitoare la fenomenul corona<br />
Fenomenul corona este generat prin dezvoltarea unui câmp electric foarte intens, care<br />
admite proprietatea că poate să ionizeze aerul înconjurător, rezultând astfel, descărcări<br />
electrice locale.<br />
Moleculele de azot, excitate prin descărcare, emit radiaţii în domeniul spectrului<br />
ultraviolet (200...400) nm.<br />
Radiaţiile puse în discuţie pot fi detectate utilizând camere realizate în construcţie<br />
specială, cum sunt de exemplu, cele din categoria UV-corona, care pot să<br />
înregistreze/detecteze/descopere eventualele defecte aflate la suprafaţa materialelor.<br />
Defectele generate de diferenţele de potenţial ale diferitelor părţi, pot fi: izolatori,<br />
conductori L.E.A. etc.<br />
Datorită acestui fenomen, pierderile de energie electrică pe L.E.A. sunt mai mari,<br />
comparativ cu funcţionarea în regim normal de lucru.<br />
Cu cât diametrul exterior al conductoarelor L.E.A., este mai mic, cu atât pierderile de<br />
energie datorate fenomenului corona, sunt mai mari.<br />
254
6. Riscul/pericolul de fibrilaţie la trecerea curentului de trăsnet prin<br />
corpul uman<br />
Trecerea curentului electric prin corpul uman este însoţit de fenomene ale căror efecte<br />
se manifestă sub diverse forme.<br />
Efectele curentului electric asupra omului sunt:<br />
– calorice, manifestate prin arsuri;<br />
– mecanice, manifestate prin ruperea ţesuturilor şi/sau lezarea vaselor sanguine într-o<br />
măsură mai mare sau mai mică;<br />
– chimice, prin electroliza sângelui;<br />
– biologice, prin alterarea proceselor metabolice caracteristice materiei vii.<br />
Intensitatea curentului electric a cărui limită de suportabilitate a fost stabilită<br />
experimental şi care se consideră ca fiind fără pericol, este de:<br />
– 10 mA, în cazul curentului alternativ de frecvenţă 50Hz;<br />
– 50 mA, în cazul curentului continuu.<br />
Sensibilitatea factorului uman faţă de curentul electric diferă de la o persoană la alta;<br />
din acest punct de vedere, s-a constatat experimental că femeile şi copiii sunt mai sensibili.<br />
Intensitatea de prag pentru aceste categorii de persoane este mai redusă cu 30% în<br />
raport cu intensitatea de prag specifică pentru bărbaţi.<br />
Fenomenele care au loc în organism, urmare a trecerii curentului electric, sunt<br />
reprezentate prin tulburări cardiace, dereglări ale sistemului nervos etc., şi definesc noţiunea<br />
de electrocutare sau de şoc electric.<br />
Sub acţiunea curentului electric se generează contracţii/destinderi ale muşchiului<br />
inimii, situaţie în care funcţionarea inimii se manifestă ca o stare de fibrilaţie.<br />
Curentul electric acţionează asupra centrilor sistemului nervos central care comandă<br />
circulaţia sanguină şi respiraţia, situaţie care conduce la compromiterea funcţionării normale<br />
a inimii şi/sau la oprirea respiraţiei; aceste efecte pot fi identificate ca fiind simptomele cele<br />
mai importante în cazul electrocutării.<br />
Corpul uman se comportă ca un sistem de reglare închis, în care componentele<br />
principale sunt inima şi aparatul respirator, care îşi asigură reciproc funcţionarea astfel încât<br />
cedarea unei funcţii poate să corespundă distrugerii în final, a întregului organism.<br />
Muşchii care participă la producerea respiraţiei se contractă puternic generând<br />
sufocarea, simptom caracteristic electrocutării.<br />
În muşchiul inimii se induce, în mod permanent, o tensiune electrică necesară<br />
funcţionării normale; pentru fiecare contracţie, inima îşi creează în interiorul său stimulul<br />
necesar; din acest punct de vedere, inima este un organ care se autoexcită.<br />
Frecvenţa bătăilor inimii variază între 1,1 Hz şi 1,3 Hz.<br />
La trecerea curentului electric prin organism, inima primeşte o anumită tensiune; dacă<br />
curentul electric depăşeşte o anumită intensitate şi variaţia di/dt atinge o anumită pantă,<br />
muşchiul tinde să se contracte.<br />
Această contracţie se adaugă contracţiilor inimii produse pe cale naturală; ca rezultat<br />
al acestui efect, sistemul de comandă şi de propagare a excitaţiilor poate fi perturbat,<br />
generând funcţionarea anormală şi periculoasă a inimii.<br />
Formele de manifestare a fenomenelor determinate de trecerea curentului electric prin<br />
organism depind de frecvenţa şi de natura curentului.<br />
Curentul electric alternativ generează tulburări cardiace şi respiratorii chiar la<br />
tensiuni de 70 V spre deosebire de curentul continuu pentru care aceste fenomene apar abia la<br />
valori de (120…140) V.<br />
Valorile de frecvenţă care prezintă cele mai mari riscuri/pericole pentru organismul<br />
uman sunt cuprinse în intervalul (50…100) Hz.<br />
În general, un nerv nu răspunde la excitaţii cu frecvenţe mai mari de 10 3 Hz. La<br />
trecerea unui curent cu frecvenţa de (15…300) MHz organismul se comportă ca un dielectric<br />
cu pierderi mari.<br />
255
Faptul că nu orice excitaţie electrică generează fibrilaţia inimii se datorează<br />
sensibilităţii diferenţiate a acesteia în diferite stări de contracţie.<br />
O altă situaţie care poate genera riscuri/pericole de accidentare datorat curentului<br />
electric se poate materializa prin apariţia unor leziuni locale, denumite traumatisme electrice<br />
(arsuri electrice şi/sau metalizare a pielii) o reprezintă arcurile electrice.<br />
Arsurile apar în general din cauza dezvoltării unor temperaturi foarte mari în arcul<br />
electric; metalizarea pielii se produce datorită pătrunderii în tegument a stropilor de metal<br />
topit.<br />
7. Riscuri/pericole generate de descărcările sub formă de trăsnet<br />
globular<br />
Un exemplu îl constituie cazul unui pilot român, care în anul 1982, în timp ce<br />
pilota aeronava BAC 1-11, a unei companii aeriene, pe traseul Otopeni – Frankfurt, cu<br />
80 de pasageri la bord, navigând/tranzitând zone cu un anumit grad de turbulenţă, au<br />
fost generate descărcări sub formă de trăsnet, care s-au materializat prin trăsnete sub<br />
formă globulară.<br />
O altă situaţie prin care acelaşi pilot a trecut a avut loc doi ani mai târziu când zbura<br />
cu un Boeing 707, cauza fiind tot o descărcare electrică atmosferică/descărcare sub formă de<br />
trăsnet.<br />
Generarea unor astfel de fenomene pot determina, cu probabilitate foarte mare,<br />
scurtcircuite electrice simple sau multiple în instalaţiile electrice de bord ale aeronavelor<br />
cu/fără dezvoltarea de incendii.<br />
În literatura de specialitatae, există numeroase exemple care fac referire la cazuri<br />
similare.<br />
8. Exemple de riscuri/pericole generate de descărcări sub formă de<br />
trăsnet<br />
Exemple foarte rare, cunoscute de lumea ştiinţifică, referitoare la descărcările sub<br />
formă de trăsnet, sunt:<br />
– în Marea Britanie, în spaţiul aerian al unui aeroclub sportiv, a avut loc o<br />
descărcare electrică sub formă de trăsnet, pe un planor aflat în zbor, în care se afla un<br />
instructor şi elevul pilot; planorul a fost distrus în totalitate, instructorul şi elevul pilot<br />
s-au salvat paraşutându-se; deşi foarte rară o astfel de situaţie, aceasta este necesar să fie<br />
luată în calcul, întrucât acolo unde se generează curenţi ascensionali cu anumite<br />
caracteristici, există cu mare probabilitate, riscul/pericolul generării unor nori de<br />
furtună în perioade de timp foarte scurte;<br />
– la N.A.S.A., în cadrul programului spaţial de lansare a rachetei AC 67, în anul 1987,<br />
aceasta a fost distrusă ca urmare a căderii unui trăsnet, la 48 de secunde de la iniţierea<br />
procedurii de decolare; probleme similare au avut loc şi în cazul rachetei Delta 5.<br />
Una dintre măsurile de securitate, aplicată de N.A.S.A în prezent, este aceea că nicio<br />
procedură de iniţiere a decolării unei rachete sau navete nu se poate realiza, dacă există<br />
riscul/pericolul determinat de prezenţa unui nor/unor formaţiuni de nori, dacă acesta/aceştia,<br />
se află la distanţe mai mici de 16 km faţă de spaţiul de lansare; în acest mod, se controlează<br />
intensitatea câmpului electric, care este necesar să admită valori medii de aproximativ<br />
(100...250)V/m.<br />
256
9. Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor<br />
domestice care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de trăsnet<br />
Principalele măsuri cu caracter general, pe care orice persoană este necesar să le<br />
aplice, în funcţie de situaţia în care se află, atunci când se generează în atmosferă descărcări<br />
sub formă de trăsnet, sunt:<br />
– dacă persoana/persoanel, se află în zone dezvoltate pe arii mari (câmpii, păşuni,<br />
lanuri de grâu, lanuri de porumb etc.) unde nu există construcţii/clădiri protejate şi/sau zone<br />
împădurite etc. şi dacă are/au la dispoziţie autovehicule având în construcţie caroserie<br />
standard (autoturism etc.), este necesar să se protejeze stând izolat în interiorul acestora, până<br />
în momentul în care starea atmosferică permite un nivel corespunzător de<br />
siguranţă/securitate;<br />
– dacă persoana/persoanele se află în zone dezvoltate pe arii mari (câmpii, păşuni,<br />
lanuri de grâu, lanuri de porumb etc.) unde nu există construcţii/clădiri şi/sau zone<br />
împădurite etc., şi nu se dispune de autovehicule, este necesar să se întindă în poziţia culcat,<br />
cu faţa în jos sau ghemuit în poziţia aplecat înainte; prin această măsură se controlează cel<br />
puţin două situaţii/stări de pericol:<br />
– simpla prezenţă a omului, caracterizată de înălţimea sa, poate determina un efect<br />
denumit „de paratrăsnet“, în raport cu solul; în lipsa unor obiecte/construcţii, aflate pe sol, nu<br />
se poate realiza protecţia sa;<br />
– pericolul determinat de faptul că, în astfel de situaţii, mediul atmosferic admite<br />
temperaturi mult mai reduse, comparativ cu temperatura respiraţiei pe care o emană un om,<br />
situaţie care determină urcarea masei de aer cald pe verticală, materializată ca un „efect de<br />
tiraj”; în acest mod, se pot genera descărcări ale unor trăsnete care se orientează după acest<br />
„canal”, consecinţa fiind, cu mare probabilitate, pericolul de electrocutare a persoanei în<br />
cauză, la impactul cu descărcarea determinată de lovitura de trăsnet;<br />
– se recomandă să nu se fumeze pe timp de furtună sau cu descărcări sub formă de<br />
trăsnet;<br />
– se recomandă să nu se poarte lănţişoare, brăţări metalice, catarame metalice,<br />
agrafe pentru păr etc., de către persoane care urmează să străbată pe jos, zone de relief, în<br />
care se pot forma nori generatori de descărcări sub formă de trăsnet;<br />
– se recomandă să nu se ridice zmee, în perioade de timp, în care atmosfera/mediul<br />
este încărcată/încărcat electric; măsura este necesar să se aplice inclusiv în cazurile în care<br />
există suprafeţe întinse (păşuni, ape cu suprafaţă mare etc.);<br />
– se recomandă să nu se utilizeze telefoane mobile, în perioadele de timp, în care<br />
atmosfera/mediul este încărcată/încărcat electric; măsura este necesar să se aplice inclusiv în<br />
cazurile în care există suprafeţe întinse (păşuni, ape cu suprafaţă mare etc.);<br />
– se recomandă să nu se utilizeze aeronave uşoare/teleghidate de la sol (aeromodele<br />
etc.) în zone, în care se manifestă descărcări sub formă de trăsnet;<br />
– se recomandă ca adăpostirea persoanelor şi/sau animalelor sub arbori izolaţi, în<br />
zone cu întindere mare/plate sau în zone de relief care au curbură mică, pe timp cu descărcări<br />
sub formă de trăsnet să se evite; din punct de vedere probabilistic, dacă o persoană se<br />
adăposteşte sub un arbore, există pericolul ca în procent de 100% aceasta să fie lovită de<br />
descărcarea de trăsnet; dacă în zonă se află 2 arbori izolaţi la distanţă unul faţă de celălalt<br />
egală cel puţin cu înălţimea celui mai mare arbore, pericolul ca o persoană să fie lovită de o<br />
descărcare de trăsnet este de 50%; dacă în aceleaşi condiţii, se pune în discuţie existenţa a 3<br />
arbori, pericolul ca o persoană să fie lovită urmare unei descărcări de trăsnet, este de 33%;<br />
raţionamentul poate continua în ipotezele specificate, riscul scade, fiind diferit de zero (acesta<br />
există);<br />
– se recomandă amplasarea corturilor sau organizarea/amplasarea unor zone/spaţii de<br />
camping în zone de relief care au curbură mică (dealuri, piscuri, movile etc.) sau realizarea<br />
unor focuri de tabără în perioade de timp premergătoare, sau în care se manifestă<br />
furtuni/descărcări sub formă de trăsnet.<br />
257
– se recomandă ca, în perioadele cu descărcări sub formă de trăsnet, să se întrerupă<br />
vizionarea emisiunilor TV, radio etc., prin scoaterea de sub tensiune a aparatelor,<br />
instalaţiilor conexe etc.;<br />
– se recomandă ca în perioadele cu descărcări sub formă de trăsnet, să se întrerupă<br />
unele activităţi care presupun utilizarea apei potabile (pulverizarea apei pe terenuri cu<br />
vegetaţie diversă, activităţi domestice/casnice cum sunt de exemplu spălarea vaselor la<br />
bucătării, utilizarea duşurilor etc.);<br />
– se recomandă să nu se utilizeze antene dispuse pe elemente de construcţie filiforme,<br />
dezvoltate pe verticală, cu înălţimi care să depăşească obiectele/construcţiile din zona<br />
respectivă; în cazurile, în care, din diferite motive, nu se pot utiliza sisteme de antenă prin<br />
cablu, este necesar să se utilizeze antene care prin dispunerea constructivă şi modul de<br />
amplasare, respectă cerinţele enunţate anterior (antene de tip parabolic care nu necesită<br />
dispunerea la mare înălţime, fiind necesară doar orientarea după o anumită poziţie etc.);<br />
– se recomandă ca persoanele să nu utilizeze diferite atelaje, tractate de animale,<br />
biciclete, motociclete etc., în condiţii meteo care relevă descărcări sub formă de trăsnet;<br />
– se recomandă să nu se realizeze activităţi de pescuit în zone izolate, de pe pontoane,<br />
debarcadere, râuri, caracterizate de arii mari, dezvoltate etc., utilizând undiţe care admit prin<br />
construcţie, lungimi mari, în condiţii cu descărcări sub formă de trăsnet; este necesar să se<br />
acorde atenţie pentru riscurile/pericolele determinate de contactul cu liniile de tensiune<br />
electrică.<br />
Parte din măsurile de protecţie menţionate, se recomandă inclusiv turiştilor,<br />
persoanelor care realizează drumeţii în aer liber, la anumite altitudini/cote superioare faţă de<br />
nivelul mării dar, sub plafonul determinat de nori, atunci când se deplasează în zone cu forme<br />
de relief avănd rază de curbură mică (dealuri etc.), fără vegetaţie forestieră.<br />
Riscurile/pericolele cele mai mari sunt determinate de norii cumulonimbus.<br />
10. Măsuri de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor altele<br />
decât cele domestice, care se pot genera în cazul descărcărilor sub formă de<br />
trăsnet<br />
Principalele măsuri de prevenire/protecţie a incendiilor, care sunt necesar să se aplice<br />
pentru controlul riscurilor/pericolelor determinate de descărcările sub formă de trăsnet sunt:<br />
– pentru clădiri/construcţii şi instalaţii, se aplică prevederile actelor normative,<br />
prescripţiilor tehnice, standardelor etc., conform cu legislaţia în vigoare, în raport cu fazele<br />
de: proiectare, execuţie – montaj, exploatare – întreţinere, post-utilizare; în acest sens,<br />
dotarea cu mijloace de protecţie împotriva descărcărilor sub formă de trăsnet implică<br />
instalaţii care au în compunere elemente de: captare, coborâre, prize de pământ;<br />
– conform cu procedurile specifice, nu este permisă decolarea aeronavelor, dacă în<br />
spaţiul aerian se dezvoltă nori cumulonimbus, sau dacă există alte motive determinate de<br />
starea meteo;<br />
– este interzisă alimentarea cu carburant a aeronavelor, dacă în spaţiul aerian se<br />
dezvoltă: nori cumulonimbus; descărcări electrice însoţite de unde mecanice, unde<br />
electromagnetice, emisii de lumină, sau dacă există alte motive determinate de starea meteo;<br />
– pentru aeronave care se află în zbor, este necesar să se evite conform cu procedurile<br />
standard, formaţiunile noroase dezvoltate/în curs de dezvoltare;<br />
– pentru aeronave care se află în procedura de aterizare, este obligatorie evitarea<br />
conform cu procedurile în vigoare a formaţiunilor noroase, prin modificarea traseelor de<br />
zbor;<br />
– pentru pompierii care acţionează la stingerea unor incendii în zone cu mirişti, lanuri<br />
de porumb, grâu etc., sau care deservesc diverse locaţii ale unor aeroporturi, o modalitate de<br />
protecţie individuală şi/sau colectivă, o reprezintă izolarea/adăpostirea servanţilor pompieri<br />
258
şi/sau a personalului de intervenţie în autospecialele pentru prevenirea/stingerea incendiilor<br />
sau după caz, în autovehicule existente, care sunt izolate faţă de sol, prin intermediul<br />
anvelopelor acestora;<br />
– pentru sportivii profesionişti şi/sau amatori de sporturi extreme (parapantişti,<br />
deltaplanişti, planorişti etc.) este necesar ca aceştia să cunoască şi să aplice măsurile de<br />
prevenire în acest sens; stări ale atmosferei, care relevă grad mare de turbulenţă în circulaţia<br />
şi/sau dezvoltarea curenţilor termici cu natură ascensională, implică restrictivitate din punct<br />
de vedere al continuării activităţilor, situaţie care necesită revenirea la sol, în procedură de<br />
urgenţă; riscul/pericolul unor eventuale descărcări sub formă de trăsnet sunt foarte mari în<br />
cazul utilizării automosorului la remorcajul planoarelor, comparativ cu situaţia în care,<br />
această operaţie, se realizează cu aeronave tip Wilga etc.; automosorul, deşi izolat din punct<br />
de vedere electric faţă de pământ prin intermediul anvelopelor sale, se află permanent la<br />
potenţialul pământului, fiind cuplat cu cablurile de tractare; aceste cabluri admit prin<br />
construcţie lungimi apreciabile cu sau fără planorul conectat la acestea, pot prelua un anumit<br />
potenţial electric în raport cu înălţimea de la care acestea coboară, potenţial, determinat de<br />
influenţa pe care o exercită norul încărcat electric;<br />
– pentru sportivii care desfăşoară activităţi specifice pe terenuri de golf, datorită<br />
ariilor/suprafeţelor mari pe care sunt dezvoltate astfel de destinaţii/terenuri, precum şi<br />
faptului că în general nu există construcţii, sau vegetaţie arborescentă, probabilitatea ca o<br />
persoană să fie lovită de o eventuală descărcare de trăsnet este foarte mare; atunci când se<br />
constată generarea de formaţiuni noroase, este necesar ca persoanele să se autoprotejeze<br />
părăsind locaţiile şi, dacă este posibil, să utilizeze pentru transport autovehicule carosate,<br />
dotate cu anvelope din cauciuc, care pot să protejeze împotriva loviturilor determinate de<br />
descărcările de trăsnet; este interzis transportul croselor de golf şi/sau a altor accesorii, care<br />
prin dispunerea neconformă a acestora în autovehicule, pot genera „efect de vârf” şi pot<br />
permite astfel, descărcara unor lovituri de trăsnet cu probabilitate mare pentru persoanele<br />
care le utilizează/manipulează;<br />
– este interzisă alimentarea cu carburant a autovehiculelor în staţiile pentru<br />
distribuţia carburanţilor dacă starea atmosferică relevă descărcări sub formă de trăsnet;<br />
– este interzis să se realizeze diferite operaţii, activităţi pe elemente de<br />
construcţii/instalaţii (rezervoare de combustibil lichid uşor, furnale, coşuri de evacuare a<br />
fumului şi gazelor din C.T.E./C.E.T., depozite de G.P.L. sub formă sferică, stâlpi de înaltă<br />
/foarte înaltă tensiune etc.) pe timp cu descărcări sub formă de trăsnet.<br />
Concluzii<br />
În S.U.A., se înregistrează, în medie, 2 decese/zi, urmare a descărcărilor datorate<br />
trăsnetelor.<br />
La Cape Canaveral, pentru controlul riscurilor/pericolelor de descărcare sub formă<br />
de trăsnet, îşi desfăşoară activitatea Unitatea 45, din cadrul N.A.S.A., care monitorizează<br />
permanent spaţiul aerian; anual, în spaţiul aerian al Cape Canaveral, se dezvoltă pe rampele<br />
de lansare şi pe construcţiile/instalaţiile vecine, aproximativ 3.000 de trăsnete.<br />
Pentru controlul riscurilor generate de descărcările sub formă de trăsnet, în scopul<br />
prevenirii unor precipitaţii intense, protejării culturilor agricole de efectele determinate de<br />
grindină, o măsură eficientă este dată de utilizarea unor „minirachete” conectate cu solul,<br />
printr-un element metalic flexibil, predimensionat şi legat la pământ, care, prin ejectare de la<br />
sol către nor, permit descărcarea de energia electrică a norilor în mod controlat.<br />
Este necesar ca persoanele implicate în activităţi cum sunt cele prezentate, să fie<br />
instruite pe baza unor proceduri specifice, astfel încât, acestea să cunoască şi să aplice<br />
măsurile de prevenire pentru controlul riscurilor/pericolelor la care pot fi supuse.<br />
Riscurile/pericolele cele mai mari sunt determinate de norii cumulonimbus.<br />
259
Bibliografie:<br />
[1] Golovanov, N., Popescu, G., Dumitrana, T., Coatu, S. – Evaluarea riscurilor generate de descărcări<br />
electrostatice, Editura Tehnică, Bucureşti, 2000.<br />
[2] Popescu, G., Golovanov, N. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie determinate de trecerea prin<br />
om a curentului de descărcare electrostatică, a III-a Sesiune Ştiinţifică a Facultăţii de Pompieri<br />
SIGPROT-2000 – Risc tehnic/tehnologic. Risc de incendiu, Bucureşti, 26 mai 2000.<br />
[3] Golovanov, N., Popescu, G., Opriş, M. – Efecte fiziologice şi riscul de fibrilaţie, determinate de<br />
trecerea prin om a curentului de descărcare electrostatică, a XXXV-a, Conferinţă Naţională de<br />
Instalaţii „Instalaţii pentru începutul mileniului trei”, volumul 2, Sinaia, (3…6) octombrie, 2000.<br />
[4] Popescu, G., P., Darie, E., Eleonora, D. – Riscul de accident generat de stingerea cu apă a<br />
instalaţiilor electrice sub tensiune, Simpozion „Sisteme, echipamente, instalaţii electrice şi<br />
automatizări” Facultatea de Instalaţii - U.T.C.B. (24…26) noiembrie, Bucureşti, 2004.<br />
[5] Eleonora, D., Popescu, S., Benga, M., Darie, E., Popescu, G. – Efecte fiziologice şi riscul de<br />
fibrilaţie la trecerea curentului electric prin corpul uman, Conferinţa Naţională cu participare<br />
Internaţională „Instalaţii pentru construcţii şi confortul ambiental” ediţia a 14-a (14…15) aprilie<br />
2005, Timişoara, Editura Politehnica Timişoara, 2005.<br />
[6] Marius, P. – Fenomenul corona, o indicaţie a gradului de degradare a instalaţiilor electrice,<br />
Revista Electricianul nr. 4/2007.<br />
[7] Golovanov, N., Toader, C., Darie, El., Darie, Em., Popescu, G., Bujor, C., Popescu, S. – Riscuri<br />
generate de impactul instalaţiilor electrice asupra mediului şi fiinţelor vii, Buletinul Pompierilor<br />
nr. 2/2006, Editura Ministerului Administraţiei şi Internelor, Bucureşti, 2006.<br />
[8]***I - 20/2000/ Normativ pentru protecţia construcţiilor împotriva trăsnetului, Editura Impuls, 2000.<br />
[9]***SR ISO 8421-1/1999 – Protecţia împotriva incendiilor. Vocabular. Termeni generali şi fenomene<br />
ale incendiilor.<br />
[10]***Legea nr. 307/2006 – Lege privind apărarea împotriva incendiilor, publicată în Monitorul<br />
Oficial al României nr. 633 din 21 iulie 2006.<br />
[11] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice<br />
cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea I), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de<br />
Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr. 1/2009.<br />
[12] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice<br />
cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a II-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de<br />
Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr. 2/2009.<br />
[13] Popescu, G., Golovanov, N. – Riscuri/pericole care se pot genera la impactul instalaţiilor electrice<br />
cu mediul înconjurător şi cu fiinţele vii (partea a III-a), publicaţia Obiectiv, Revistă Naţională de<br />
Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.3 /2009.<br />
[14] Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I., Voicu, I. – Fenomenul incendiu. Concepte conexe (partea a-<br />
II-a), Obiectiv, Revistă Naţională de Specialitate pentru Securitate şi Sănătate în Muncă, nr.<br />
4/2008.<br />
[15] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex<br />
conceptelor incendiu/explozie (partea I), Revista Asociaţiei Inginerilor de Instalaţii din România nr.<br />
(7…8)/2008, Editura Artenco Bucureşti, 2008.<br />
[16] Benga, M., Popescu, G., Darie, E., Dragoş, P., I. – Confortul ambiental – concept conex<br />
conceptelor incendiu/explozie (partea a-II-a), Revista Asociaţiei Inginerilor de Instalaţii din<br />
România nr. 9/2008, Editura Artenco Bucureşti, 2008.<br />
[17] Dancu, A. – Fulgerul mi-a găurit avionul în 86 de locuri, publicaţia Clikc, 19 iunie 2009.<br />
[18]***NP-I-7/2002 – Normativ pentru proiectarea şi executarea instalaţiilor electrice cu tensiuni<br />
până la 1000V c.a. şi 1500V c.c.<br />
[19] Bălulescu, P., Crăciun, I. – Agenda pompierului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1993.<br />
[20] Darabont, A., Grigoriu, I., Seracin, M., Petreanu,V., Iavorschi, D. – Primul ajutor la locul<br />
accidentului, Editura I.N.C.D.M., Bucureşti.<br />
[21] www. Discovery World, România, 24 octombrie 2009.<br />
260
JOCURILE DINAMICE DE MIŞCARE –<br />
METODĂ EFICIENTĂ ÎN PREGĂTIREA PSIHO-FIZICĂ<br />
A STUDENŢILOR DE LA SPECIALIZAREA „POMPIERI”<br />
Comisar-şef lector univ. dr. Doru Galan<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”<br />
„Nu există o limită a visării, ci doar a percepţiilor noastre”.<br />
(Beth Mende Conny)<br />
Consideraţii generale şi specifice<br />
Venind în contact de o perioadă relativ scurtă cu specializarea „pompieri”, după ce o<br />
perioadă destul de lungă am fost implicaţi în activităţile specifice ale jandarmilor şi<br />
poliţiştilor, am descoperit cu surprindere şi plăcere o altă lume, cu reguli bine precizate, cu<br />
caracteristici şi specificitate care incită spre cercetare şi perfecţionare psiho-fizică.<br />
Aceste deziderate sunt necesare pentru a învinge, atunci când se impune, un adversar<br />
pentru care legendarul Prometeu, s-a sacrificat furându-l de la zei: FOCUL. În acelaşi timp,<br />
tot pompierii sunt cei care intervin în situaţii, de cele mai multe ori, dramatice: salvare de vieţi<br />
sau evitarea ori diminuarea unor catastrofe naturale sau create de om.<br />
Dacă ne-am referi fie şi numai la aceste caracteristici, atunci am conştientiza şi mai<br />
pregnant importanţa obiectivelor urmărite în cadrul lecţiilor de educaţie fizică. Din<br />
multitudinea acestor obiective, ne vom permite să menţionăm câteva:<br />
− dezvoltarea calităţilor fizice şi moral-volitive necesare îndeplinirii atribuţiilor de<br />
serviciu;<br />
− formarea priceperilor şi deprinderilor de a acţiona rapid în condiţii de oboseală<br />
fizică şi încordare nervoasă;<br />
− dezvoltare fizică armonioasă, călirea organismului şi întărirea stării de sănătate;<br />
− învăţarea, consolidarea şi perfecţionarea deprinderilor de înot;<br />
− formarea unor deprinderi şi abilităţi specifice domeniului autoapărării la diferite<br />
situaţii de agresiune cu şi fără arme;<br />
− implementarea unor cunoştinţe necesare acordării primului ajutor;<br />
− formarea priceperilor şi deprinderilor de conducere a unei lecţii de pregătire fizică<br />
specifică şi a modalităţilor de petrecere plăcută şi constructivă a activităţilor din<br />
timpul liber („losir”) etc.<br />
Dar, pentru atingerea acestor obiective, sunt necesare abordarea anumitor căi şi<br />
metode de instruire. Aceste metode, pentru acest sector de pregătire, trebuie să constituie un<br />
colaj de tehnici şi metode de instruire specifice mai multor discipline.<br />
Când afirmăm mai „multe discipline” ne gândim la atletism, gimnastică, jocuri<br />
sportive etc., şi, nu în ultimul rând, arte marţiale.<br />
Dar, pentru că avem de a face cu o specializare cu un specific destul de variat, opinia<br />
mea este că trebuie să selectăm şi să adaptăm la nevoile noastre numai acele metode care duc<br />
la realizarea obiectivelor mai sus-menţionate, constituind în acelaşi timp un prilej de<br />
destindere constructivă.<br />
Pentru specificul acestei lucrări, voi aborda un sector care este considerat vital în<br />
procesul didactic: JOCURILE DE MIŞCARE, sector pe care îl voi analiza prin prisma mai<br />
multor caracteristici.<br />
261
Jocurile şi… NOI<br />
Raportându-ne (şi) la dictonul de mai sus, voi aborda intervenţia mea dedicată<br />
„Jocurilor dinamice de mişcare” subliniind că, probabil, jocurile au apărut odată cu apariţia<br />
omului în această dimensiune.<br />
Această afirmaţie se bazează pe studiul teoretico-practico-bibliografic, potrivit căruia,<br />
jocuri practicate în Europa, de exemplu, sunt specifice şi altor popoare din India, Africa,<br />
Oceanul Pacific etc. Banalul „şotron” poate fi văzut „zgâriat” pe trotuarele fiecărui oraş,<br />
indiferent că este vorba de Germania, Olanda, Italia, România etc. Ba chiar unii specialişti,<br />
preocupaţi cu studiul jocurilor de mişcare (Milos Zapletal, 1980), afirmă că jocul dat ca<br />
exemplu mai sus, poate fi întâlnit şi în insulele Hawai, tocmai în celălalt capăt al lumii.<br />
Consider că nu mai are importanţă să ne punem întrebări de genul: Unde a apărut acest<br />
joc? Când şi cum s-a răspândit pe glob? Etc., deoarece, după cum subliniam mai sus, jocul<br />
face parte din zestrea ancestrală a omului.<br />
Evident că, dată fiind importanţa şi specificitatea lucrării mele, exemplul şotronului la<br />
care m-am referit este aleatoriu, dorind să subliniez că „rădăcina” diverselor jocuri este<br />
extrem de variată.<br />
Un ultim exemplu: jocul de baschet: înaintea formei dată de asistentul universitar<br />
James A. Naishmit în cadrul colegiului Springfield, din statul american Massachusetts, o<br />
formă apropiată acestuia se practica cu multe secole înainte de populaţiile incaşe, maya şi<br />
aztece, unde mingea era aruncată într-un inel de piatră, suspendat orizontal pe un zid 1 …<br />
S.F. Todea (2002), citându-l pe Schiller, afirmă că „omul este întreg doar atunci când<br />
se joacă”, dorind prin aceasta să sublinieze deosebitul impact pe care-l au jocurile de mişcare<br />
asupra omului. Comportamentul ludic (ludic – ce ţine de joc, de la latinescul ludus – joc) este<br />
legat de satisfacerea unei plăceri, de dezvoltarea personalităţii, angrenându-se o mulţime de<br />
„elemente raţionale” (jucătorii) care se străduiesc să aleagă o decizie adecvată jocului – dintr-o<br />
mulţime de alte alternative – în vederea consolidării supremaţiei personale sau a echipei.<br />
De aici rezultă importanţa factorului educativo-emoţional dezvoltat prin joc, cu<br />
influenţe benefice pe toate planurile: stare de sănătate, factori educativi etc., inclusiv la<br />
specializarea pompieri.<br />
Importanţa şi caracteristicile jocurilor de mişcare<br />
Majoritatea cadrelor didactice implicate în amplul program al educaţiei fizice<br />
subliniază importanţa deosebită a jocurilor de mişcare asupra individului.<br />
Evoluţia continuu ascendentă a calităţii vieţii sociale, cu toţi factorii benefici şi mai<br />
puţin benefici, a determinat o reducere drastică a calităţii mişcării.<br />
Jocurile în spaţiu liber („pe stradă”) sunt de domeniul trecutului, din cauza traficului<br />
intens; spaţiile adecvate acestui proces: parcuri, baze sportive etc., sunt destul de reduse şi au<br />
– de cele mai multe ori – acces limitat; din alt punct de vedere, raportat la specificul instituţiei<br />
noastre: preocupările şi obligaţiile zilnice, ca şi tentaţiile vieţii moderne (televizorul,<br />
calculatorul, cinema-ul etc.) au redus drastic timpul alocat mişcării.<br />
S-ar putea aduce argumentul că activităţile de educaţie fizică şcolară şi extraşcolară<br />
suplinesc activităţile de mai sus. Acesta nu este decât un adevăr parţial, deoarece, eficienţa<br />
acestui proces depinde de condiţiile materiale şi de gradul de calificare a celor responsabili cu<br />
dirijarea/conducerea acestor activităţi.<br />
În comparaţie cu o oră de sport bine dirijată, folosind elemente de gimnastică, în care<br />
profesorul dă comenzi, iar studenţii le execută, folosirea jocurilor de mişcare în anumite<br />
1 După Doru, Galan., Curs de autoapărare pentru studenţi – anul I de studiu, Editura Cartea Universitară,<br />
Bucureşti, 2005.<br />
262
momente ale lecţiei duc la creşterea gradului de atractivitate, eficienţă, menţinând treaz<br />
interesul pentru lecţie.<br />
În sprijinul afirmaţiile anterioare, prezint câteva caracteristici ale jocurilor de mişcare:<br />
• atractivitate şi spontaneitate;<br />
• deconectare psihică;<br />
• dezvoltarea spiritului de echipă, colaborare şi întrajutorare, permiţând în acelaşi<br />
timp şi manifestarea iniţiativei şi independenţei în acţiuni;<br />
• dezvoltarea spiritului de fairplay, prin acceptarea regulilor jocului;<br />
• dezvoltarea unor calităţi morale, precum: spiritul de sacrificiu, spiritul de echipă,<br />
perseverenţa, curajul etc.;<br />
• scoaterea la iveală a diferitelor trăsături ale personalităţii umane (altfel, mai mult sau<br />
mai puţin bine controlate) atât pozitive, cât şi negative: lipsa de interes coexistă cu egoismul,<br />
modestia cu orgoliul nemăsurat, onestitatea cu viclenia etc.;<br />
• folosirea unor jocuri în cadrul lecţiilor poate duce la mai rapida înţelegere, asimilare<br />
şi perfecţionare a elementelor de învăţat în lecţie;<br />
• prezenţa profesorului, chiar implicarea lui în maniera de desfăşurare a jocului,<br />
determină participanţii la joc să fie disciplinaţi, toleranţi, cooperanţi, având un ţel comun:<br />
obţinerea victoriei prin respectarea condiţiilor jocului;<br />
• jocurile reprezintă un important mijloc de dezvoltare/influenţare a fizicului şi<br />
spiritului. Prin alegerea lor adecvată – raportată la temele şi/sau obiectivele lecţiei – jocurile<br />
pot dezvolta calităţile motrice, acuitatea vizuală, auzul, inteligenţa, spiritul de observaţie,<br />
orientarea spaţio-temporală etc.;<br />
• pot fi folosite ca mijloace importante în activitatea de kinetoterapie, de corectare a<br />
unor deficienţe fizice prin mişcare etc.<br />
Clasificarea jocurilor de mişcare<br />
Literatura de specialitate acordă spaţii largi clasificării jocurilor de mişcare.<br />
Specificitatea lucrării obligându-ne să ne raportăm numai la anumite categorii de jocuri,<br />
lăsând pe seama specialiştilor domeniului alte tipuri de clasificări.<br />
Astfel, citând o serie de specialişti ai domeniului (Gh. Cârstea, S.F. Todea, M.<br />
Zapletal) vom reţine câteva criterii de clasificare adaptabile la specificul şi baza materială din<br />
instituţia noastră, după cum urmează:<br />
– jocuri bazate pe criteriul motricităţii:<br />
– jocuri de mişcare;<br />
– jocuri pregătitoare pentru jocurile sportive;<br />
– jocuri sportive.<br />
– după modul de organizare a participanţilor:<br />
– jocuri cu împărţirea colectivului pe echipe/grupe;<br />
– jocuri fără împărţirea colectivului pe echipe/grupe.<br />
– după locul de desfăşurare:<br />
– jocuri în aer liber;<br />
– jocuri în interior.<br />
– după „mediul” în care se desfăşoară:<br />
– jocuri pe suprafaţă uscată (teren, sală);<br />
– jocuri pe zăpadă/gheaţă;<br />
– jocuri pe/în apă.<br />
– după obiectivele instructiv-educative pe care le vizează.<br />
– jocuri pentru captarea şi educarea atenţiei;<br />
– jocuri pentru educarea calităţilor motrice de bază;<br />
263
– jocuri pentru învăţarea deprinderilor şi/sau priceperilor motrice de bază şi/sau<br />
utilitar-aplicative;<br />
– după „materialele folosite”:<br />
– jocuri cu obiecte, aparate;<br />
– jocuri fără obiecte, aparate.<br />
Trebuie avut în vedere că, în general, aceste clasificări au rol [doar] didactic, în<br />
practică însă, unul şi acelaşi joc putând avea o multitudine de obiective şi efecte instructiveducative.<br />
Alegerea, organizarea, desfăşurarea şi conducerea jocurilor 2<br />
După cum am văzut în rândurile de mai sus, jocurile de mişcare au o multitudine de<br />
valenţe pozitive, motiv pentru care sunt recomandate în cadrul oricărei lecţii de educaţie fizică<br />
sau antrenament sportiv.<br />
Pentru a obţine o eficienţă maximă în planul instructiv-educativ, trebuie să se aibă în<br />
vedere o serie de cerinţe legate de alegerea, organizarea, desfăşurarea şi conducerea jocurilor.<br />
Cerinţele de mai sus trebuie completate de alţi factori, precum: cunoaşterea stării de<br />
sănătate a participanţilor la joc, particularităţile de vârstă şi sex, nivelul de pregătire fizică<br />
generală, gradul de stăpânire a deprinderilor şi priceperilor motrice de bază şi utilitar<br />
aplicative, condiţiile materiale etc.<br />
Alegerea jocului de mişcare presupune întrunirea anumitor cerinţe, precum:<br />
− să asigure o temeinică pregătire multilaterală, fizică şi moral-volitivă;<br />
− să ţină cont de particularităţile de vârstă, sex, nivel de dezvoltare a calităţilor<br />
fizice;<br />
− respectarea dorinţelor participanţilor la joc;<br />
− să fie atractive, captând interesul participanţilor;<br />
− să se desfăşoare într-o ambianţă educativă;<br />
− să respecte anumite condiţii igienice, limitând la maxim posibilităţile de<br />
accidentare;<br />
− să se aibă în vedere condiţiile materiale, atmosferice etc.<br />
Organizarea şi desfăşurarea jocurilor,necesită respectarea anumitor condiţii:<br />
− egalitatea echipelor, din punct de vedere numeric;<br />
− omogenitatea echipelor din punctul de vedere al nivelului dezvoltării calităţilor<br />
motrice, bagaj de deprinderi şi cunoştinţe tehnico-tactice;<br />
− alcătuirea perechilor (acolo unde este cazul) în funcţie de talie şi gabarit, mai ales<br />
la jocurile bazate pe luptă sau transportarea partenerului;<br />
− crearea unui cadru de emulaţie constructivă, prin respectare anumitor reguli de joc,<br />
cunoscute, impuse sau adaptate;<br />
− imparţialitatea celui care dirijează jocul, intervenţia promptă şi/sau implicarea<br />
directă pentru crearea unui cadru armonios;<br />
− stimularea verbală şi sau materială a concurenţilor victorioşi (aprecieri verbale,<br />
„pedepse” fizice constructive: cărarea partenerului de întrecere în spate, în braţe<br />
etc.);<br />
Desfăşurarea jocului trebuie să coincidă cu respectarea anumitor cerinţe, precum:<br />
cunoaşterea regulamentului de desfăşurare a jocului – eventual adaptarea lui la posibilităţile<br />
practicanţilor, stabilirea liderului/căpitanului echipei (la jocurile unde este cazul), stabilirea<br />
2 După S.F. Todea., Jocuri de mişcare, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 2002.<br />
264
manierei de acordare a victoriei (de exemplu, câştigă echipa care ajunge prima la 10 puncte),<br />
stabilirea spaţiului de desfăşurare a jocului, timpul/durata de desfăşurare a jocului etc.<br />
Indiferent de finalitatea jocului de mişcare, rolul profesorului/îndrumătorului este<br />
esenţial; el este cel care trebuie să reprezinte etalonul corectitudinii, al integrităţii şi<br />
ingeniozităţii, inclusiv prin implicarea personală (dacă este cazul) în maniera de desfăşurare a<br />
jocului.<br />
Rolul conducătorului/organizatorului jocului de mişcar, este hotărâtor pentru buna<br />
desfăşurare a jocului, deoarece:<br />
− anunţă într-un limbaj accesibil, clar şi concis denumirea jocului;<br />
− explică succint regulamentul de întrecere, insistând asupra acţiunilor permise şi<br />
nepermise;<br />
− comunică semnele de începere, sfârşit, atenţionare şi acordare a punctelor;<br />
− reprezintă elementul mediatic, atunci când este necesar;<br />
− stabileşte manierele de comandă folosite în joc: bătaie din palme, fluier, comenzi<br />
etc., număr de repetări a unei execuţii, numărul şi complexitatea obstacolelor,<br />
stabilirea dimensiunilor suprafeţei de joc, numărul de participanţi sau de<br />
echipe/grupe, complicarea sau simplificarea regulamentului etc.;<br />
− se implică activ – inclusiv ca şi concurent al unei echipe – în joc, păstrând totuşi,<br />
limitele fairplay-ului, contribuind astfel la creşterea gradului de emulaţie şi<br />
atractivitate a jocului;<br />
− anunţă din timp finalizarea jocului şi face analiza rezultatelor jocului, evidenţiind<br />
echipa sau jucătorii care s-au remarcat pozitiv sau negativ.<br />
În stabilirea şi abordarea unui joc, conducătorul jocului trebuie să-şi poată răspundă<br />
unor întrebări (M. Zapletal, 1980), precum:<br />
− Corespunde jocul iniţiat vârstei colectivului?<br />
− Este adecvat jocul calităţilor fizice şi intelectuale ale jucătorilor?<br />
− Am ales locul şi perioada potrivite pentru joc?<br />
− Care este perioada potrivită pentru joc?<br />
− Au fost stabilite bine regulile?<br />
− Jucătorii au fost echitabil împărţiţi?<br />
− Au fost aleşi căpitanii cei mai potriviţi?<br />
− Jocul a fost bine alcătuit?<br />
− Care este finalitatea jocului?<br />
Nu mai insist asupra acestor aspecte, întrucât ele ţin de experienţa, pasiunea, gradul de<br />
implicare, şi – de ce nu – de flerul didactic al fiecărui dascăl.<br />
Experienţa noastră didactică ne îndreptăţeşte să recomandăm folosirea jocurilor de<br />
mişcare la fiecare lecţie, evident, adaptate la obiectivele propuse, după cum subliniam mai<br />
sus.<br />
În final, putem concluziona că folosirea jocurilor de mişcare, cu urmărirea anumitor<br />
obiective clare şi precise, poate duce la realizarea unui proces de pregătire specifică de un<br />
nivel ridicat, conducând în acelaşi timp la apariţia unor lecţii plăcute, constructive şi<br />
agreabile, care vor afecta pozitiv eul interior al participanţilor, ameliorând simultan calităţile<br />
motrice şi coordinative.<br />
265
Bibliografie:<br />
[1.] Bompa, T.O., Totul despre pregătirea tinerilor campioni, Şcoala Naţională de Antrenori, Editura<br />
Ex Ponto, Bucureşti, 2003.<br />
[2.] Cârstea., Gh., Teoria şi metodica educaţiei fizice şi sportului, Editura Universul, Bucureşti, 1993.<br />
[3.] Cismaş, Gh., Lupte greco-romane, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1987.<br />
[4.] Cismaş, Gh., Tehnica luptelor greco-romane, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1988.<br />
[5.] Todea, S.F., Jocuri de mişcare, Editura Fundaţiei România de Mâine, Bucureşti, 2002.<br />
[6.] Galan, D., Ju-jitsu; elemente de teorie, filozofie şi metodică de antrenament, Editura EstFalia,<br />
Bucureşti, 2005.<br />
[7.] Galan, D., Curs de autoapărare pentru studenţi – anul I de studiu, Editura Cartea Universitară,<br />
Bucureşti, 2005.<br />
[8.] Galan, D., Autoapărarea pentru studenţi - anul I de studiu, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2007.<br />
[9.] Galan, D., Autoapărarea pentru studenţi - anul II de studiu, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2007.<br />
[10.] Negoiţă, A., Galan, D., Educaţie fizică prin metode marţiale, Editura RisoPrint, Cluj-Napoca, 2009.<br />
[11.] Roman, C., Galan, Şt., Galan, D., Judo şi Ju-jitsu: sport şi autoapărare, Editura RisoPrint,<br />
Cluj-Napoca, 2008.<br />
[12.] Zapletal, M., Mica enciclopedie a jocurilor, Editura Sport-Turism, Bucureşti, 1980.<br />
266
REZOLVAREA SUBIECTELOR LA DISCIPLINA „FIZICĂ”<br />
DATE LA CONCURSUL DE ADMITERE LA FACULTATEA DE<br />
POMPIERI, SESIUNEA IULIE 2009<br />
Lt. col. conf. univ. dr. ing. Emanuel Darie<br />
Lt. col. lector univ. dr. ing. Garibald Popescu<br />
Academia de Poliţie „Al. I. Cuza”, Facultatea de Pompieri<br />
1. Pe un plan orizontal se află un corp de masă m = 1kg. Pentru a scoate corpul din<br />
repaus cu ajutorul unui dinamometru acesta trebuie întins cu Δ l = 3 cm. Dinamometrul are<br />
constanta elastică k = 100 N/m. Acceleraţia corpului, când dinamometrul este alungit cu<br />
ajutorul unei forţe F = 8 N, este egală cu:<br />
a) 1 m/s 2 ; b) 2 m/s 2 ; c) 3 m/s 2 ; d) 4 m/s 2 ; e) 5 m/s 2 ; f) 6 m/s 2 .<br />
Rezolvare<br />
Pentru a afla acceleraţia corpului, se scrie ecuaţia principiului al doilea al dinamicii,<br />
proiectată pe direcţia de deplasare a corpului şi anume direcţia orizontală:<br />
m ⋅ a = F − k ⋅ Δl<br />
(1)<br />
din care rezultă acceleraţia cerută a:<br />
−2<br />
F − k ⋅ Δl<br />
8 −100<br />
⋅3⋅10<br />
a = =<br />
= 5 m/s 2 . (2)<br />
m<br />
1<br />
Răspunsul corect este e).<br />
2. Un cilindru conţine gaz ideal la presiunea de 5 atm. Menţinând constante<br />
temperatura şi volumul, a fost eliminată o masă de gaz, astfel încât presiunea scade cu 1 atm.<br />
În acest caz raportul ρ 1 ρ2<br />
al valorilor densităţii gazului în stările iniţială şi finală este:<br />
a) 2; b) 1,75; c) 1,25; d) 2,25; e) 3; f) 3,5.<br />
Rezolvare<br />
Se scrie ecuaţia de stare a gazului ideal în starea iniţială:<br />
p1 ⋅ V1<br />
= m1<br />
⋅ R ⋅T1<br />
(3)<br />
respectiv starea finală:<br />
p2 ⋅ V2<br />
= m2<br />
⋅ R ⋅T2<br />
(4)<br />
Din enunţ, se cunoaşte că:<br />
m<br />
ρ<br />
1<br />
=<br />
V<br />
V<br />
1<br />
= V 2<br />
,<br />
1<br />
T2<br />
267<br />
T = (5)<br />
Împărţind ecuaţia (3) la (4), ţinând cont de ecuaţia (5), precum şi de faptul că<br />
1<br />
1<br />
2<br />
, respectiv ρ rezultă:<br />
Dar<br />
Deci:<br />
2<br />
m<br />
=<br />
V<br />
Răspuns corect, c).<br />
2<br />
ρ1<br />
p1<br />
=<br />
ρ p<br />
2<br />
2<br />
[ atm]<br />
(6)<br />
p = p 1<br />
(7)<br />
2 1<br />
−<br />
ρ p1<br />
5<br />
= =<br />
ρ p −1<br />
5 −1<br />
1<br />
=<br />
2<br />
1<br />
1,25.<br />
(8)
3. Un volum V = 2l aer, aflat în condiţii normale (<br />
izobar absorbind căldura Q = 1050 J. Volumul gazului creşte de:<br />
a) 2 ori; b) 2,5 ori; c) 3 ori; d) 3,5 ori; e) 4 ori; f) 6 ori.<br />
5<br />
p<br />
0<br />
= 10 N/m 2 ,<br />
7<br />
γ= ) se încălzeşte<br />
5<br />
Rezolvare<br />
Cantitatea de căldură absorbită prin încălzirea izobară a gazului se exprimă astfel:<br />
Q = m ⋅ c ( T 2<br />
T 1<br />
)<br />
p<br />
⋅ −<br />
(9)<br />
Din relaţia Robert-Mayer,<br />
c c = R (10)<br />
p<br />
− v<br />
c<br />
p<br />
împărţind cu c<br />
v<br />
şi ţinând cont că γ = rezultă:<br />
cv<br />
γ ⋅ R<br />
c p<br />
= (11)<br />
γ −1<br />
Ecuaţiile de stare iniţială respectiv finală ale gazului sunt:<br />
p0 ⋅ V1<br />
= m ⋅ R ⋅T1<br />
(12)<br />
p0 ⋅ V2<br />
= m ⋅ R ⋅T2<br />
(13)<br />
Din (13) – (12) rezultă:<br />
p0<br />
⋅ ( V2<br />
−V1<br />
)<br />
T − T =<br />
(14)<br />
2 1<br />
m ⋅ R<br />
Înlocuind relaţiile (11) şi (14) în (9), avem că:<br />
γ ⋅ R p ( ) ( )<br />
⎛ ⎞<br />
0<br />
V2<br />
−V1<br />
γ ⋅ p0<br />
⋅ V2<br />
−V1<br />
γ V2<br />
Q = m ⋅ ⋅ =<br />
= p ⋅V<br />
⋅ ⎜ −1⎟<br />
(15)<br />
0 1<br />
γ −1 m ⋅ R γ −1<br />
γ −1⎝<br />
V1<br />
⎠<br />
Creşterea volumului gazului este exprimată de raportul:<br />
⎛ 7 ⎞<br />
1050 ⋅⎜<br />
−1⎟<br />
V2 Q ⋅ ( γ −1)<br />
5<br />
= 1+<br />
= 1+<br />
⎝ ⎠<br />
= 2,5<br />
(16)<br />
V<br />
5<br />
3 7<br />
1<br />
p0<br />
⋅V1<br />
⋅γ<br />
−<br />
10 ⋅ 2 ⋅10<br />
⋅<br />
5<br />
Răspuns corect, b).<br />
4. Un cablu lung de 3.000 km este compus din patru fire de cupru, fiecare având<br />
diametrul de 0 , 5 mm, introduse într-o cămaşă izolatoare. Se cunoaşte rezistivitatea cuprului<br />
−<br />
ρ = 3,14 ⋅10<br />
6 Ωcm<br />
. Rezistenţa electrică a cablului are valoarea:<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
3<br />
a) 3,1⋅10<br />
Ω; b) 510 ⋅ Ω; c) 2,3⋅10<br />
Ω ; d) 610 ⋅ Ω ; e) 9,1⋅10<br />
Ω ; f) 3,1⋅10<br />
Ω.<br />
Rezolvare<br />
Deoarece cablul este compus din 4 fire de cupru identice, deci cu aceeaşi rezistenţă<br />
electrică (R ), rezistenţa echivalentă ( R<br />
echiv<br />
) a acestuia rezultă ca fiind rezistenţa unui circuit<br />
format din 4 rezistenţe electrice ale firelor de cupru legate în paralel:<br />
1<br />
= ∑<br />
4 1 4 R<br />
= ⇒ Rechiv<br />
=<br />
(17)<br />
R i=<br />
1 R R 4<br />
echiv<br />
268
Dacă notăm cu l , lungimea cablului şi cu d , diametrul unui fir de cupru, rezistenţa<br />
echivalentă a cablului se scrie:<br />
ρ ⋅ l<br />
2<br />
π ⋅ d<br />
−6<br />
−2<br />
3<br />
R<br />
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅<br />
= = 4 ρ l 3,14 10 10 3000 10<br />
4<br />
R echiv<br />
= =<br />
= 6 ⋅10<br />
[ Ω]<br />
(18)<br />
2<br />
2<br />
⋅<br />
−3<br />
2<br />
4 4 π d π ⋅ ( 0,5) ⋅ ( 10 )<br />
Răspuns corect, d).<br />
5. Un corp, cu greutatea de 10 N, cade liber timp de un sfert de minut. În absenţa<br />
frecărilor, variaţia impulsului corpului este :<br />
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.<br />
Rezolvare<br />
Dacă notăm cu<br />
p<br />
i<br />
, impulsul iniţial şi cu<br />
p = p − p<br />
p<br />
f<br />
, impulsul final, variaţia impulsului va fi:<br />
Δ = m ⋅ v − v<br />
(19)<br />
f<br />
i<br />
( )<br />
Ştiind că viteza finală la căderea unui corp în câmp gravitaţional are relaţia:<br />
v<br />
f<br />
= vi<br />
+ g ⋅t<br />
(20)<br />
unde g , este acceleraţia gravitaţională iar t , timpul de cădere.<br />
Înlocuind (20) în (19) şi cunoscând că viteza iniţială a corpului este nulă, v<br />
i<br />
= 0 , iar<br />
greutatea corpului este G = 10 N, variaţia impulsului va fi :<br />
Δp = m ⋅ g ⋅t<br />
= G ⋅ t = 10 ⋅15<br />
= 150 N·s (21)<br />
Răspuns corect, e).<br />
6. Două corpuri se ciocnesc frontal, plastic. În urma ciocnirii, corpurile se opresc.<br />
Notând cu m 1 şi m 2 masele corpurilor şi cu v 1 şi v 2 vitezele lor, condiţia în care această situaţie<br />
este posibilă este:<br />
a) m 1 = m 2 ; b) v 1 = v 2 ; c) v 1 /v 2 = m 1 /m 2 ; d) v 1 ⋅v 2 = m 1 ⋅m 2 ; e) v 1 ⋅m 2 = v 2 ⋅m 1 ; f) v 1 /v 2 =<br />
m 2 /m 1 .<br />
Rezolvare<br />
Se scrie ecuaţia de conservare a impulsului, proiectată pe direcţia de mişcare a<br />
corpurilor:<br />
m v m v ( m m )<br />
1<br />
⋅<br />
1<br />
−<br />
2<br />
⋅<br />
2<br />
=<br />
1<br />
+<br />
2<br />
⋅ v<br />
(22)<br />
Deoarece corpurile se opresc, = 0 , şi raportul:<br />
Răspuns corect, f).<br />
v<br />
1<br />
f<br />
i<br />
v<br />
1<br />
m =<br />
2<br />
(23)<br />
v<br />
2<br />
m<br />
7. Variaţia energiei interne a 4 g oxigen (μ = 32 kg/kmol, γ = 1,4) având C p ≅ 30<br />
kJ/(kmol⋅K) când este încălzit izobar cu 11,2 K este:<br />
a) 15 J; b) 30 J; c) 45 J; d) 60 J; e) 75 J; f) 90 J.<br />
Rezolvare<br />
Se ştie că variaţia energiei interne a unui gaz ideal are relaţia:<br />
Δ U = m ⋅ cv ⋅ ΔT<br />
(24)<br />
269
Dar<br />
Cv<br />
c<br />
v<br />
=<br />
μ<br />
, iar<br />
γ =<br />
C<br />
C<br />
p<br />
v<br />
. De aici,<br />
c<br />
v<br />
C<br />
p<br />
= . Înlocuind acum în (24), se obţine:<br />
γ ⋅ μ<br />
C<br />
p<br />
ΔU<br />
= m ⋅ ⋅ ΔT<br />
γ ⋅ μ<br />
Răspuns corect, b).<br />
= 4 ⋅10<br />
−3<br />
3<br />
30 ⋅10<br />
⋅<br />
1,4 ⋅ 32<br />
⋅11,2<br />
= 30<br />
J (25)<br />
8. Un rezistor are rezistenţa electrică de 10 Ω şi este parcurs de un curent cu<br />
intensitatea de 6 A. Intervalul de timp în care energia dezvoltată în rezistor are valoarea de 7,2<br />
kJ este:<br />
a) 1 s; b) 5 s; c) 10 s; d) 15 s; e) 20 s; f) 25 s.<br />
Rezolvare<br />
Energia W, dezvoltată în rezistor se calculează cu relaţia:<br />
2<br />
W = U ⋅ I ⋅ Δt<br />
= R ⋅ I ⋅ Δt<br />
(26)<br />
relaţie în care U , este tensiunea aplicată, I , este intensitatea curentului electric, iar<br />
Δ t este intervalul de timp cerut.<br />
Deci:<br />
3<br />
W 7,2 ⋅10<br />
Δt = = = 20 s (27)<br />
2 2<br />
R ⋅ I 10 ⋅ 6<br />
Răspuns corect, e).<br />
9. Forţa de interacţiune dintre două sarcini punctiforme aflate în vid este 10 mN. Întrun<br />
mediu cu permitivitatea relativă egală cu 4, forţa de interacţiune dintre purtătorii aflaţi la<br />
aceeaşi distanţă ca în vid este :<br />
a) 40 mN; b) 20 mN; c) 10 mN; d) 5 mN; e) 2,5 mN; f) 1 mN.<br />
Rezolvare<br />
Forţa de interacţiune dintre două sarcini punctiforme q 1<br />
şi q<br />
2<br />
, aflate la distanţa r ,<br />
una faţă de cealaltă, este de forma:<br />
q1<br />
⋅ q2<br />
F =<br />
(28)<br />
2<br />
4 ⋅π<br />
⋅ε<br />
0<br />
⋅ε<br />
r<br />
⋅ r<br />
În vid, ε<br />
r<br />
= 1, deci:<br />
q1<br />
⋅ q2<br />
F vid<br />
=<br />
(29)<br />
2<br />
4 ⋅ π ⋅ ε<br />
0 ⋅ r<br />
Introducând (29) în (28), rezultă:<br />
−3<br />
F 10 ⋅10<br />
−3<br />
F = vid<br />
= = 2,5 ⋅10<br />
N = 2,5 mN (30)<br />
ε<br />
r<br />
4<br />
Răspuns corect, e).<br />
270
PRINCIPIUL ANTROPIC<br />
prof. Alexandru Mironov<br />
1. Despre mistere<br />
Sfârşit de an şi început de an, perioadă în care te gândeşti la ce daruri poţi să faci celor<br />
din jur. Şi am ales, pentru domniile voastre, bineînţeles, o poveste. O poveste fabuloasă,<br />
despre marile taine ale lumii în care trăim. O lume care se întinde dincolo de ţări şi continente,<br />
de planeta Pământ şi Sistemul Solar, chiar de Galaxia noastră, către Metagalaxie, Universul în<br />
care trăim, adevărata noastră casă. Ba chiar şi dincolo de ea…<br />
Taine am zis? Nu, nu pentru iniţiaţi, adică aceia dintre membrii speciei Sapiens<br />
sapiens care pot, ştiu şi vor să se ridice în vârful picioarelor – ca în celebra gravură medievală<br />
a societăţii Imago Mundi – pentru a da la o parte perdeaua neagră care ne închide fereastra<br />
spre cunoaştere. Da, din păcate, pentru cei mai mulţi dintre fraţii şi surorile de specie, ocupaţi<br />
să trăiască într-un aici şi acum care blochează ieşirile fabuloasei maşinării numită creier în<br />
afara „cercului vostru strâmt”, cum trist plângea lumea noastră Luceafărul lui Eminescu.<br />
Revin la „iniţiaţi”. Termen trimiţând la mister, taina absolută, cu gelozie ascunsă<br />
vederii, auzului şi înţelegerii celor mulţi. Dar iniţiaţii zilelor noastre nu mai sunt cei de la<br />
curţile faraonilor, din Masonerie sau din pivniţele închisorilor Inchiziţiei. Ei se manifestă<br />
astăzi public, scoţând la lumină uluitoare descoperiri, în cel puţin patru domenii ale cercetării<br />
fundamentale, în căutarea Graalului specific. Astronomii şi astrofizicienii fugăresc Universul<br />
către uterul iniţial, faimosul Big Bang – şi chiar îndrăznesc să caute şi dincolo de el, veţi<br />
vedea. Fizicienii sunt roşi de curiozitate privind consistenţa şi comportamentul particulelor<br />
fundamentale, quarcii, şi al forţelor naturii – poate apare cineva, un Einstein al vremii, care să<br />
le lege într-o ecuaţie decisivă? – dar vor da o mână de ajutor şi astrofizicienilor, prin superba<br />
aventură numită LHC, de la CERN, de lângă Geneva, unde, sub pământ, se caută primele<br />
secunde ale Big Bang-ului celest. Geneticienii – şi Biologia, în general – plonjează tot mai<br />
adânc în uluitoarea moleculă de ADN (acid dezoxiribonucleic), ai căror proprietari suntem<br />
toţi, toţi oamenii, toate animalele şi toate plantele – dacă nu cumva raportul e invers:<br />
fantastica moleculă este proprietara noastră, a Viului de pe planetă, şi de şi mai departe de ea.<br />
În sfârşit, neurologii, ajutaţi de instrumentele imaginate, proiectate şi construite de inginerii<br />
veacului al XXI-lea, încearcă să dibuiască porţi şi punţi către complexitatea aproape infinită a<br />
celei mai teribile maşinării născută de Explozia Iniţială, creierul uman.<br />
Aici suntem, la graniţa dintre 2008 şi 2009, într-un moment când această fabuloasă<br />
sete de cunoaştere începe să se reverse către lumea largă din sertarul aparent ferecat al<br />
cercetării.<br />
Ca să mă lansez în povestea pe care v-am promis-o – abia acum încep… – mi-am pus<br />
în CD-player o „conservă” cu coruri de Brahms, mi-am deschis carnetele de notiţe şi mă aflu,<br />
aşa cum de aproape patru decenii o fac, la o imaginară tablă neagră, în mână cu o imaginară<br />
cretă – ambele recuzite de Istorie, căci învăţarea a ieşit de mult din clasele lumii, învăluind de<br />
peste tot lumea. Şi vă anunţ că personajul principal al lecţiei mele Gutenberg-iene este<br />
fizicianul Andrei Linde, un profet care nu vrea să mai facă profeţii. Într-un articol din<br />
Discover, Linde îşi explică reluctanţa. Cu două decenii în urmă, spune savantul, eram deja un<br />
fizician cunoscut, lucram la celebrul Institut Lebedev al Academiei Sovietice de Ştiinţe, şi,<br />
într-un moment mai dificil al vieţii, fiind bolnav şi internat la spitalul Academiei, mă<br />
gândeam: iată, acesta este locul din care, când îmi va veni vremea, voi privi pentru ultima<br />
271
oară lumea – Moscova, Rusia, Uniunea Sovietică şi viaţa, aşa cum erau, păreau să nu se<br />
schimbe nicicând.<br />
Către capătul poveştii mele, peste alte câteva pagini, vă voi dezvălui finalul acestei<br />
istorioare; pregătiţi-vă însă acum să intrăm în miezul unor dezvăluiri privind coincidenţele<br />
stranii din fizica lumii…<br />
2. Coincidenţe stranii…<br />
Ei bine, în anul 1998 două echipe de astronomi care urmăreau supernove pe cer au<br />
ajuns la concluzia că Universul se dilată uniform accelerat – în loc ca, dimpotrivă, urmare a<br />
Exploziei Iniţiale violente, Metagalaxia să-şi încetinească treptat expansiunea. Atunci a apărut<br />
în ecuaţii – a fost obligată să apară – o nouă formă de energie, căreia i s-a pus numele de<br />
„energie întunecată” sau „energie neagră” şi care, s-a descoperit, într-un mod necunoscut<br />
fizicii, frâna expansiunea Universului, menţinând echilibrul celest. O forţă sălăşluind în vid şi<br />
care, descoperă Leonard Susskind de la Universitatea Stanford, pare să fie capabilă să ţină în<br />
echilibru dinamic galaxiile, sistemele stelare, planetele (poate şi lumea atomului? – n.a.).<br />
Susskind este susţinut şi de Nobel-istul Steven Weinberg, de la Universitatea din Texas; el îi<br />
va acorda „energiei întunecate” o uluitoare calitate, aceea de calibrator al mărimilor fizice,<br />
astfel ca lumea, Universul să aibă exact metabolismul pe care îl au acum!<br />
Cu această „energie întunecată” intrăm în ceea ce poartă numele de Principiul<br />
antropic – o teză tulburătoare, enunţând că o seamă de parametri esenţiali ai Universului<br />
par a fi astfel constituiţi de legile fizicii şi evoluţia materiei pentru ca Universul să arate<br />
aşa cum arată! Adică: populat de galaxii, în care se aprind, evoluează şi mor stele,<br />
înconjurate de planete, unele telurice, chiar având apă şi atmosferă, în care eventual poate să<br />
apară viaţa, care, priviţi-ne pe noi, poate evolua până la raţiune, observatori raţionali ai<br />
Universului…<br />
În taifunul stârnit de scandaloasa observaţie s-au azvârlit zeci, chiar sute de fizicieni<br />
de prestigiu. Noi şi noi probe au fost adăugate la dosarul metagalactic al principiului antropic.<br />
S-a făcut, de pildă, observaţia că dacă grăunţele fundamentale ale materiei, quarcii, ar fi avut<br />
alte dimensiuni, atomii pur şi simplu nu ar fi putut exista. Cu gravitaţia un pic mai mare,<br />
stelele s-ar fi comprimat şi, în loc să trăiască miliarde de ani (vezi Soarele) şi-ar fi ars<br />
combustibilii în doar câteva milioane de ani, deci nu şi-ar fi construit în jurul lor sisteme<br />
planetare. Ştim că în interiorul unei stele fuziunea nucleară uneşte doi atomi de hidrogen, iar<br />
0,007% din masa lor se transformă în energie, conform ecuaţiei E = mc 2 , restul constituindu-se<br />
într-un atom de heliu; ei bine, dacă doar 0,006% sau, dimpotrivă, 0,008% ar fi fost procentul,<br />
ar fi rezultat fie un Univers umplut doar cu hidrogen fie, respectiv, un Univers fără hidrogen.<br />
Deci fără stele, deci fără noi.<br />
Altceva: se pare că între Big Bang-ul de acum 13,7 miliarde de ani şi Big Crunch-ul<br />
final (când va fi să fie) există un superb echilibru, în sensul că dacă materia ar fi fost mai<br />
densă, Universul ar fi implodat, ar fi căzut în sine; iar cu mai puţină materie, Metagalaxia<br />
s-ar fi grăbit să se dilate, fără a mai da timp galaxiilor să se formeze. Şi încă ceva: o<br />
repartizare iniţială uniformă a materiei n-ar fi permis aglomerări care au dus la naşterea<br />
galaxiilor; dar şi o mai mare densitate în aceste acreţiuni ar fi avut alt efect decât Universul în<br />
care trăim, căci ar fi dus la condensarea materiei în black holes – devastatoarele găuri<br />
negre. Ultimul parametru pe care îl aduc în discuţie în acest şir de uluitoare coincidenţe<br />
este cel al aşa-numitei forţe tari, cea care ţine laolaltă nucleele atomice: un pic mai puternică să fi<br />
fost, toţii protonii din Universul primordial s-ar fi cuplat între ei şi, în consecinţă, n-ar mai fi<br />
apărut elementul hidrogen, sau combustibilul stelar; şi nici apa, nicăieri.<br />
Mă întorc în realitatea de la masa de lucru, îl schimb pe Brahms de pe coruri pe<br />
Simfonia a II-a în do major, reiau paginile scrise şi încerc să trag concluzii pentru jumătatea<br />
de dezvăluire pe care v-am promis-o. Va să zică, în Univers, în adâncurile materiei, în lumea<br />
272
care ne înconjoară, funcţionează legi ale fizicii, ale naturii, care răspund unor comenzi, unor<br />
parametri imuabili („clasice” fiind, de pildă, viteza luminii, 299970 km/secundă sau Zero<br />
absolut, -273,15 grade Celsius, aşa-numitul 0 Kelvin). Care parametri, spun Andrei Linde şi<br />
suporterii lui, au făcut ca Universul să aibă forma şi consistenţa pe care le are. Au făcut ca Big<br />
Bang-ul să evolueze printr-un mecanism prietenos, permiţând atomilor de hidrogen să se<br />
formeze, apoi stelelor să apară şi să-şi trăiască vieţile lor, cu „bestiarul” de corpuri şi<br />
fenomene cereşti care le însoţesc: găuri negre, quasari, pulsari, nebuloase, nove şi supernove.<br />
Din nebuloase şi stele s-au născut planete – pentru că parametrii fizicii au îngăduit fericitul<br />
eveniment. Dintre atomii formaţi, carbonul şi-a făcut simţită prezenţa stârnind, prin procese<br />
care încă ne scapă, fabulosul fenomen numit viaţă, pe planete în care s-au format molecule de<br />
apă.<br />
Aceşti parametri ai fizicii atât de gingaş calibraţi au permis „proiectul ADN” şi<br />
Modelul Darwinian de evoluţie a speciilor, pe planete prietenoase pentru clorofila şi<br />
protoplasma amorsate hăt, de explozia iniţială. Şi iată-ne pe noi, puternici, frumoşi, plini de<br />
vitalitate, inteligenţi, Observatori capabili să descifrăm drumul acesta extraordinar de la<br />
atomul iniţial la neuron. Viaţa, spun adepţii Principiului Antropic, nu este o componentă<br />
întâmplătoare a evoluţiei Universului; nu noi, făpturile raţionale ne-am nimerit la aventura<br />
cosmică a Universului ci, cumva, în mod miraculos, Universul pare să se fi pregătit şi să se fi<br />
adaptat la momentul monumental al apariţiei lui Sapiens sapiens pe scena festivă a<br />
Universului.<br />
A Universului? Nu doar. A multiversurilor, acele universuri paralele în care se lansau<br />
până acum doar scriitorii de Science Fiction. Teoria multiversurilor – sau multiuniversurilor,<br />
nici nu ştiu cum să le spun – îl are ca principal exeget pe fizicianul cu care am început „lecţia”<br />
prin tehnologia Gutenberg, Andrei Linde. Voi vorbi mai târziu despre această fantastică teorie<br />
– şi despre misterioasele „numere-limită” 10 122 şi 10 40 . Acum voi încheia doar explicându-vă<br />
de ce Linde nu mai vrea să facă profeţii. „Fiindcă – spune el – la momentul în care îmi<br />
imaginam că întreaga mea viaţă se va desfăşura în sălile Institutului Lebedev al Academiei de<br />
Ştiinţe a URSS, în Moscova şi în Rusia sovietică, nu aveam cum să ştiu că întreaga lume a<br />
Homo faber se va convulsiona, că bariere se vor spulbera şi că eu voi fi profesor american,<br />
liber să schimb idei cu foştii mei colegi din Rusia şi cu minţile luminate de pe o planetă<br />
întreagă. Nu mai fac profeţii”, declară Andrei Linde.<br />
Dar se înşală din nou, veţi vedea, căci ce altceva poate fi consacrarea Teoriei<br />
stringurilor printr-o teorie a unor – fanteziste – universuri paralele?<br />
3. Multiuniversurile<br />
Am auzit pentru prima dată, strigată în gura mare, această teorie a multiversurilor la o<br />
întâlnire UNESCO de la Paris, sub genericul Ştiinţă şi spiritualitate. Se aflau faţă în faţă mari<br />
fizicieni ai lumii şi înţelepţi reprezentanţi ai clerului – creştini, budişti, mahomedani, iar<br />
faimosul Hubert Reeves a aruncat ideea multiuniversurilor ca pe o anatemă la adresa fizicii<br />
contemporane.<br />
Căci Universul nostru, spunea el, preluând ideile rusului Andrei Linde, nu este decât<br />
unul dintre multele care se pot naşte, se nasc, în fiecare clipă, perpetuu, în spaţiul fără spaţiu<br />
pe care ni-l putem imagina. Există, probabil, universuri goale, complet goale, funcţionând<br />
după legi ale fizicii locale, fiecare univers având legile lui. Unele în care, de pildă, parametrul,<br />
mărimea fizică numită timp, poate lipsi cu desăvârşire. După cum, iată, există acest Univers<br />
din care facem şi noi parte, calibrat de parametri care au dus la apariţia Observatorilor, un<br />
univers special, în care timpul („doar o încăpăţânată iluzie” – Albert Einstein) există doar<br />
pentru că… există genomul, dubla spirală ADN, cea aflată în fiecare celulă a fiecărui<br />
Observator, dar şi probabil, în toate celulele tuturor construcţiilor de clorofilă şi protoplasmă<br />
din Metagalaxia în care locuim.<br />
273
Bineînţeles, teoria are opozanţii ei. Dar şi apărători, în frunte cu acest genial Andrei<br />
Linde. Care dezvoltă teoria Principiului antropic, aducând public noi argumente. Încercaţi şi<br />
dublaţi – teoretic – masa electronului – şi veţi vedea că viaţa, aşa cum o ştim noi, dispare pur<br />
şi simplu. Dacă în loc de cele trei dimensiuni spaţiale plus timpul am avea 4+1 dimensiuni,<br />
sistemele planetare ar fi instabile, ne spun ecuaţiile fizicii matematice, deci noi n-am mai<br />
putea exista, după cum n-am fi fost vii (şi raţionali – n.a.) nici într-o lume plană, de 2+1<br />
dimensiuni. Linde este cel care a preluat şi dezvoltat o idee a lui Brandon Carter, lansată în<br />
anul 1973 şi socotită atunci, fireşte, fantezistă – idee cu care filozofia făcea… un pas înapoi,<br />
căci de la Ptolemeu (Pământul în centrul Universului) s-a avansat la Copernic, apoi s-au<br />
descoperit galaxiile, apoi Metagalaxia, iar acum iată că ne întoarcem la ideea că în centrul<br />
universului Observatorului raţional stă … însuşi Observatorul! O formulare a Principiului<br />
antropic ajunge chiar să lanseze fără înconjur ideea că legile fizicii sunt canalizate către<br />
apariţia vieţii! Iar celebrul Freeman Dysdon (autorul ideii că într-un viitor îndepărtat urmaşii<br />
noştri vor închide Sistemul Solar într-un fel de carapace, pentru a folosi toată energia Soarelui<br />
pentru nevoile lor) pune cireaşa pe tort: „Universul ştia, cumva, că noi (Observatorii – n.a.)<br />
urma să venim…”.<br />
Science Fiction? Fantasy? Oameni buni, am în faţă reviste ca Nature, Science,<br />
Discover, Science et vie şi Science et avenir – în care seniorii gândirii din civilizaţia noastră<br />
încearcă să revoluţioneze gândirea, dechizând uluitoare ferestre percepţiei şi capacităţii<br />
noastre de înţelegere.<br />
Formatorul de opinie (cosmogonică) Andrei Linde are câteva argumente solide relativ<br />
la teoria multiuniversurilor, cea care permite existenţa Universului nostru, cel dominat de<br />
genom şi molipsit de timp. Un argument este cel al uimitoarei uniformităţi a Metagalaxiei:<br />
2,7° C peste Zero absolut. Cu ajutorul lui Alan Guth de la MIT, Linde a propus – şi modelarea<br />
matematică pe computer i-a dat dreptate – aşa-numita inflaţie, un fel de spasm de creştere a<br />
Universului în primele momente de după Big Bang, de la care toate segmentele Metagalaxiei<br />
ar fi moştenit – şi păstrat – aceeaşi temperatură. Ceea ce, probabil, spun Guth şi Lide susţinuţi<br />
de Alex Vilenkin de la Tafts University, se întâmplă în toate universurile, şi s-ar putea numi<br />
eterna inflaţie haotică. Dar, întăresc ei ideea, acest fenomen este guvernat de legi ale fizicii<br />
specifice fiecărui univers, ceea ce face ca universurile să nu se „vadă” unul pe altul, pentru că<br />
noi, Observatorii de aici suntem mult prea diferiţi de eventualii Observatori care ar fi apărut<br />
într-un univers paralel, să zicem, tot în urma unei evoluţii dirijate a materiei.<br />
Următorul argument: Teoria stringurilor, cea care – se speră – va uni cele patru forţe<br />
ale naturii (electromagnetică, tare, slabă, gravitaţia) într-o teorie unificată, dar n-a făcut-o, cel<br />
puţin nu până acum. String-urile fiind, în accepţia susţinătorilor teoriei, mici corzi vibrante de<br />
energie care, în funcţie de condiţii, se pot integra în componente ale celor 4 forţe<br />
fundamentale sau… în particulele materiale din care este compusă lumea noastră. Implicând<br />
11 dimensiuni pentru Universul – genomic? – în care trăim, Teoria stringurilor corespunde<br />
matematic ipotezelor pe care le impun cele 11 dimensiuni şi care ar avea – după o recentă<br />
lucrare a lui Joe Polchinschi de la Universitatea Santa Barbara şi Raphael Bousso de la<br />
University of California – circa 10 1000 soluţii! Ceea ce implică, fireşte, 10 1000 posibile<br />
universuri paralele şi... o concluzie neaşteptată: că teoria nu poate fi nici confirmată nici<br />
infirmată. În consecinţă, Andrei Linde şi Leonard Susskind, luând în consideraţie Principiul<br />
antropic, Teoria multiuniversurilor şi pe cea a stringurilor, conchid că Universul nostru este<br />
doar unul dintr-un mănunchi uriaş de universuri care, din întâmplare (?), s-a nimerit să poarte<br />
în el fizica propice vieţii. Şi am pus acel semn de întrebare pentru că, inevitabil, Dumnezeu se<br />
va amesteca, veţi vedea, în povestea noastră.<br />
Uluitorul Andrei Linde a adăugat, în timp, şi alte probe la fabuloasa teorie. Probe,<br />
fireşte, doar teoretice, pentru că inginerii Pământului încă nu au inventat aparate care să poată<br />
observa şi măsura dincolo de graniţele Universului. Unul dintre conceptele elaborate de<br />
americanul rus este acela că la formarea unui nou univers doar trei din cele 11 dimensiuni ale<br />
spaţiului prevăzute de Teoria stringurilor vor suferi inflaţia care va naşte acel univers,<br />
274
celelalte dimensiuni string-iste rămânând invizibile (pentru cine? pentru vreun Observator,<br />
fireşte – n.a.), dar capabile să influenţeze fizica noii lumi. Dar, ca şi alte idei, deşi cu<br />
matematică impecabilă, nici aceasta nu are potenţialul să demonstreze că alte universuri<br />
există, dincolo de acesta pe care, se pare, îl stăpânim noi, produse ale „Proiectului ADN”. Şi<br />
poate că nici nu le vom putea observa vreodată, spune astronomul britanic Martin Rees,<br />
susţinător al teoriilor lui Linde. Gândiţi-vă însă, adaugă el, că doar acum o jumătate de veac<br />
ideea că ar fi existat un Big Bang, un moment iniţial al Cosmosului, ni se părea o speculaţie<br />
fantezistă, iar acum ne lipseşte din cunoaştere doar prima miliardime de secundă, restul, până<br />
la 13,7 miliarde de ani, aproape că îl ştim cu totul. Experimentul LHC de la Geneva, începând<br />
cu primăvara lui 2009, va confirma, probabil, Teoria stringurilor, ba poate că va scoate la<br />
iveală şi cine ştie ce misterioase extradimensiuni. S-ar putea ca şi satelitul-telescop Planck,<br />
odată lansat, să dibuiască un anume pattern în felul în care circulă radiaţii rămase de la Big<br />
Bang, subliniind o anume geometrie a spaţiului din Universul nostru şi dezvăluind indicii că<br />
şi alte universuri ar fi putut porni din atomul generator iniţial.<br />
Oricum, spune Linde, nicio altfel de teorie nu se potriveşte cu datele pe care le-am<br />
strâns în ultimii ani din aventura cosmică (vezi telescopul Hubble) şi din puterea telescoapelor<br />
terestre. Căci nu ne putem altfel explica energia întunecată, cu niciun chip nu se integrează<br />
undeva. Nu avem o explicaţie pentru masa – infimă – a electronului, în afara Teoriei<br />
multiuniversurilor, nici alte explicaţii pentru nenumărate proprietăţi stranii ale particulelor.<br />
Deşi improbabilă, teoria mea rămâne în picioare, pentru că, matematic, ea pur şi simplu nu<br />
poate fi contrazisă!<br />
Călugărul John Polkinghorne, ani mulţi specialist în Fizica Particulelor la<br />
Universitatea Cambridge, consideră totuşi teoria prea… simplistă – cuvintele lui exacte fiind:<br />
„Într-un portofoliu de lumi diferite poţi îngloba orice şi explica totul”. Aşa că de ce nu am<br />
căuta şi explicaţia unui maestru calibrator de universuri, mă întreb, acel mare proiectant pe<br />
care îl oferă religiile, mai ales că acceptarea se face cu prea mare efort intelectual. Idee pe<br />
care Steven Weinberg a şi acceptat-o („Multiuniversurile nu exclud existenţa unui Creator<br />
mânat de cele mai bune intenţii!”), dar care poate fi uşor contrazisă: unui singur univers îi<br />
putem asocia un calibrator divin; dar trebuie să privim adevărul în faţă, spune Linde: ori<br />
Dumnezeu – şi toate sunt rezolvate – ori multiuniversurile – şi atunci avem enorm de cercetat<br />
şi demonstrat…<br />
Andrei Linde a venit de curând cu o notă nouă în elaborarea silogismelor sale şi a<br />
adăugat un nou partener Teoriei multiuniversurilor: conştiinţa! Pe care, uluitor, o consideră<br />
drept una dintre componentele fundamentale ale Universului, alături de spaţiu şi timp. În<br />
sensul că Universul fizic, legile lui şi conştiinţa Observatorului alcătuiesc un tot, orice<br />
descriere a realităţii implicându-le pe toate trei, simultan. „Oricum – conchide el, memorabil,<br />
într-un interviu acordat prestigioasei reviste Discover – fără a avea pe cineva ca să-l observe,<br />
Universul este mort”.<br />
4. Despre numere bizare<br />
În lunga mea carieră de jurnalist de ştiinţă m-am întâlnit adesea cu pasionaţi de<br />
numerologie, persoane convinse că matematici foarte secrete stăpânesc fenomene importante,<br />
că atât lumea intraatomică, doar şi Universul, în largul lui, se află sub dictatura numerelor.<br />
Nu i-am crezut, dar nici nu i-am contrazis – şi prudenţa mea s-a dovedit, în ultima<br />
vreme, salvatoare pentru reputaţia mea. Căci recent am fost zguduit de unele observaţii scoase<br />
la lumină de fizicieni şi astronomi. Este vorba despre două numere colosale, 10 122 şi 10 40 – şi<br />
ele au legătură cu Principiul antropic.<br />
Voi lansa în continuare câteva idei care plutesc în lumea ştiinţei, idei la fel de –<br />
aparent – abracadabrante ca şi cele vânturate de Linde, Susskind, Dyson şi restul echipei<br />
275
ătăcind pe Teoria multiuniversurilor. Dar voi scoate în faţă şi parametri ai fizicii acceptaţi ca<br />
fundamentali, dar adăpostiţi de ochii şi mintea publicului, de timiditatea oamenilor de ştiinţă.<br />
Ştim că Saul Perlmutter şi Adam Riess au descoperit, cam acum 10 ani, că Universul<br />
se dilată viguros, cu o mişcare uniform accelerată, mult mai amplă decât ne-o indica fizica<br />
Einstein-iană. Bazat pe această evidenţă, profesorul Scott Funkhauser, de la Military College<br />
din Carolina de Sud, SUA, şi specialist în mecanica cuantică, încearcă să potrivească chei<br />
(sau, mă rog, şperacluri) în lacătele care fereacă misterele Cosmosului. Deşi ştie că există,<br />
acceptate de lumea ştiinţei, o „cea mai mică fracţiune de timp” (5,4x10 -44 secunde) şi nişte<br />
„cele mai mari numere fizice” (10 22 – numărul stelelor – şi 10 79 – numărul protonilor din<br />
Univers), Funkhauser scoate în faţă două mărimi care – demonstrează el – ies la lumină din<br />
ecuaţiile fizicii matematice, 10 122 , respectiv 10 40 .<br />
Pe ce se bazează? vorba lui Moromete.<br />
Păi, pe mai multe calcule şi rapoarte care ies singure în faţă. 10 122 , de pildă, aşanumita<br />
„energie a lui Planck” (cea care contracarează energia vidului, conform ultimelor<br />
teorii) n-ar fi nimic altceva decât raportul dintre masa Universului observabil (9,3x10 33 kg –<br />
cum or fi măsurat-o, Doamne? – n.a.) şi masa (ascultaţi şi minunaţi-vă de inventivitatea<br />
fizicienilor! – n.a.) celui mai mic volum de materie imaginabil (1,5x10 68 kg, aşa numita „masă<br />
a lui Wesson”, din mecanica cuantică), Dar reprezintă şi numărul de poziţii pe care le poate<br />
ocupa o particulă în volumul cosmic.<br />
10 40 , pe de altă parte, poate fi raportul dintre raza Universului observabil şi raza<br />
electronului (de fapt nu se obţine exact 10 40 , ci 4,9x10 40 , ceea ce e cam tot pe-acolo). Dar<br />
poate fi şi – aproape – raportul dintre intensitatea forţei gravitaţionale şi cea a forţei<br />
electromagnetice (2,3x10 39 ).<br />
Ambele numere stranii ies la iveală şi când calculăm rapoarte dintre diferite mărimi<br />
fizice ca, de exemplu, vârsta Universului, sarcina electronului, masa protonului, dar şi toate<br />
celelalte constante universale. Vrem, nu vrem, 10 40 şi 10 122 ţâşnesc când comparăm şi<br />
raportăm între ele viteza luminii şi constanta Planck din mecanica cuantică, aşa cum spuneam,<br />
sau când punem faţă în faţă constanta gravitaţională şi cea cosmologică. Există o coincidenţă<br />
cosmologică uluitoare, afirmă Funkhauser, ambele gigantice numere arătându-se a fi un fel<br />
de… câştigătoare la loteria cosmică ce a dat naştere Universului nostru!<br />
Explicaţii? Greu de dat, totuşi.<br />
Se pare că 7 din cele 10 stringuri posibile (unii spun că ar fi 11) se replică asupra lor<br />
însele în 10 500 variante (afirmă Funckhauser în deloc fantezista publicaţie Science et vie – dar<br />
vă rog să observaţi că Andrei Linde spusese: 10 1000 soluţii – fiecare cu teoria lui!). Ceea ce se<br />
poate traduce prin: 10 500 universuri posibile, în varianta Funckhauser-iană, întărind ideea<br />
existenţei multiuniversurilor. Între acestea, Universul nostru, stăpânit de aceste implacabile<br />
10 40 şi 10 122 , care astfel creează şi consolidează un aşa-zis „univers orientat”.<br />
Orientat spre tridimensional, spre viaţă şi spre raţiune. Adică spre apariţia<br />
Observatorului-povestitor, care îşi încheie aici povestea Principiului antropic.<br />
276