 |
Оценка химической обстановки по данным прогноза
|
|
|
|
Исходными данными для прогнозирования химической обстановки являются:
1) Тип и общее количество СДЯВ на ХОО, их размещение в емкостях и технологических трубопроводах.
2) Количество СДЯВ, выброшенных в атмосферу (Q0) и характер их разлива па подстилающей поверхности ("свободно", "в поддоне", "в обваловку").
Qm- при аварии - количество СДЯВ в минимальной по объему единичной емкости: для сейсмических районов - общий запас СДЯВ: на газо- и продуктопроводах - максимальное количество СДЯВ, содержащееся в трубопроводе между автоматическими отсекателями.
Характер разлива характеризуется толщиной слоя (h) и площадью (F) разлива.
- h для свободно разлившихся на подстилающей поверхности - 0.05 м:
· при разливе из единичных емкостей в самостоятельный поддон (обвалование)
h = Н - 0,2, (1)
где Н = высота поддона (обвалования), м;
- при разливе из группы емкостей, имеющих общий поддон (обвалование)
, (2)
где Q0- количество выброшенных АХОВ, т;
F - площадь разлива, м2;
d - плотность СДЯВ, г/см3.
3) Для определения количественных характеристик выброса СДЯВ необходимо определить их эквивалентные значения.
При аварии наХОО эквивалентное количество СДЯВ по первичному облаку(Qэ1) определяется по формуле:
, (3)
где k1- коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ(для сжатых газов k1= 1)
k3- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозе Cl2, к пороговой токсодозе др. СДЯВ;
k5- коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха
k7- коэффициент формулы (1);
Q0- количество выброшенного (разлившегося) при аварии СДЯВ, т.
При аварии на хранилищах сжатого газа величина Q0 рассчитывается по формуле:
где d - плотность СДЯВ, т/м3;
|
|
|
Vx - объем хранилища, м3.
При авариях на газопроводе величина Q0 рассчитывается по формуле:
,
где n - процентное содержание СДЯВ в природном газе,
d - плотность СДЯВ, т/м3 Vг - объем секции газопровода между автоматическими отсекателями, м3.
Для определения величины Qэ1 для сжиженных газов, не вошедших в таблицу, значение коэффициента k7 принимается равным 1, а значение коэффициента k1 рассчитывается по соотношению:
где Сp - удельная теплоемкость сжиженного СДЯВ, кДж/кг·град;
DТ - разность температур жидкого СДЯВ до и после разрушения емкости, °С,
DНисп - удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при температуре испарения, кДж/кг.
По вторичному облаку эквивалентное количество СДЯВ определяется по формуле:
, (4)
где k1; k2; k3; k4; k5; k7- коэффициенты из формул (1-3),
k6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии N.
Значение коэффициента k6определяется после расчета продолжительности испарения вещества (Т, ч).
При N>Т, k6 =.
Если N<Т, k6=, если Т<1ч => k6 принимается равным для 1ч.
При определении величины Qэ2 для веществ, не вошедших в табл. 6, значение коэффициента k7 принимается равным 1, а значение k2, определяется по формуле:
k2 = 8,10 · 10-6 · р·,
где р - давление насыщенного пара вещества при заданной Т, мм.рт. ст.;
М - молекулярная масса вещества.
В случае разрушения химически опасного объекта эквивалентное количество СДЯВ в облаке зараженного воздуха определяется только для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле:
,
где k2i- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го СДЯВ;
k3i - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-го СДЯВ;
k6i –коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта;
k7i - поправка на температуру для i-го СДЯВ;
Qi - запасы i-го СДЯВ на объекте, т;
di - плотность i-гоСДЯВ,.
|
|
|
Для определения масштаба (глубина и площадь) заражения при аварии на ХОО прежде всего рассчитывается глубина зоны химического заражения. Полная глубина зоны заражения (Г, кг), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ, определяется по формуле:
Г = Г/ + 0,5 · Г//, (5)
где Г//- наименьший;
Г/ наибольший из размеров Г1 и Г2.
Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс (Гп, км), определяемым по формуле:
Гп = N ·n, (6)
где N - время начала аварии, ч;
n- скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч.
Сравнивая значения полной глубины зоны заражения Г и предельно возможного значения глубины переноса воздушных масс, Гп для дальнейших расчетов выбирают наименьшее значение.
В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса СДЯВ на объекте и следующие метеоусловия:
инверсия, скорость ветра V = 1 м/с.
Полученные по таблице значения глубины зоны заражения Г в зависимости от рассчитанной величины Оэ и скорости ветра сравнивайся с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Гп. За окончательно рассчитанную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ (Sв,) определяются по формуле
, (7)
где Г - глубина зоны заражения, км;
j- угловые размеры зоны возможного заражения.
Площадь зоны фактического заражения (Sф, км2) рассчитывается по формуле:
Sф = kв · Г2 ·, (8)
где kв - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости возду- ха;
N- время после аварии, ч.
Время подхода ОЗВ (облака зараженного воздуха) к объекту оценивается с целью принятия решения о проведении необходимых защитных мероприятий при угрозе химического заражения объекта. Оно зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:
, (9)
где Х - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
n- скорость переноса переднего фронта облака зараженного в зависимости от скорости ветра, км/ч.
|
|
|
Время поражающего действия СДЯВ определяется по формуле:
, (10)
где h - толщина слоя СДЯВ, при свободном разливе СДЯВ=0.05 м;
d - удельный вес (плотность) СДЯВ, г/;
k2- коэффициент, зависящий от физико-химических свойствСДЯВ;
k4- коэффициент, учитывающий скорость ветра;
k7- коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии.
Скорость химического заражения оценивается потерями. Потери в масштабах городов, областей и регионов определяются с учетом нахождения людей в укрытиях, на открытой местности и от степени обеспечения противогазами. Потери определяются по формуле:
, (11)
где Sф - площадь фактического заражения, км2;
b - процент потерь (на открытой местности и в укрытиях), %.
Потери на объекте агропромышленного производства определяются по формулам:
,
,
N - количество человек на открытой местности или в укрытиях;
b - процент потерь.
Зона химического заражения наносится на схему в зависимости от скорости ветра, либо в виде окружности, либо в виде полуокружности.
1. При n≤ 0,5 м/с - в виде окружности (рис.1).
Точка (О) соответствует источнику заражения. Угловой размер зоны (j)=360°. Радиус окружности (г) равен глубине зоны заражения (Г).
Рис. 1. Зона химического заражения при n≤ 0,5 м/с.
2. При 0,5< n < 1м/с - зона химического заражения имеет вид полуокружности (рис.2). Условный размер зоны (j) = 180°. Радиус полуокружности (r) равен глубине зоны заражения (Г). Биссектриса полуокружности совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.
Рис. 2. Зона химического заражения при 0,5< n < 1м/с.
3. При n > 1 м/с зона заражения имеет вид сектора, где Rсектора = Гзаражения (рис.3).
Биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.
j = 90° при скорости ветра от 1,1 до 2 м/с,
j = 45° при скорости ветра больше 2 м/с.
Рис. 3. Зона химического заражения при n>1м/с.
Вариант оценки химической обстановки
На ХОО произошло разрушение обвалованной емкости со 100 т хлора. Высота обваловки 2,2 м. Районный центр от источника заражения находится в 4 км. Метеоусловия: изотермия, скорость приземного ветра 3 м/с, температура воздуха 0°С. Плотность населения 2 тыс. чел, на 1 км2. Обеспеченность противогазами 50%. Произвести оценку химической обстановки.
|
|
|
1. Поскольку один из вспомогательных коэффициентов, в частности k6 определяется после нахождения времени поражающего действия (или времени испарения) АХОВ, (Т, ч), целесообразно начать расчет времени поражающего действия АХОВ по формуле (10):
,
где h - толщина слоя СДЯВ. при свободном разливе СДЯВ=0,05м
d - плотность СДЯВ, г/см3 (см. табл. 6),
Вспомогательные коэффициенты:
k2 , k7 - (см. табл. 6)
k4 - (см. табл. 14)
h = (Н - 0,2) м, где Н - высота обваловки.
k7 определяем по табл. 6 берем значение по знаменателю, так как стойкость определяется вторичным облаком.
ч.
Время оценки обстановки ограничено 4 часами (т.е. N - 4 часа после аварии). После четырех часов - уже прогноз.
2. Определяем эквивалентное количество вещества по первичному облаку (Qэ1, т) по формуле 3:
Qэ1=k1·k3·k5·k7·Q0,
где Q0 - количество СДЯВ, выброшенное при аварии, т,
k1, k3, k7- вспомогательные коэффициенты (см. табл. 6);
k5- вспомогательный коэффициент (см. табл. 7).
Qэ1= 0,18 · 1 · 0,23 · 0,6 · 100 = 2,48 т.
3. Определяем эквивалентное количество вещества по вторичному облаку (Qэ2, т) по формуле 7:
Qэ2 = (1- k1) ·k2·k3·k4·k5·k6·k7·.
Расчет значения k6:
Если N>Т, то k6 = Т08. В нашем случае N (4ч) < Т(35,8 ч), поэтому
k6 = = = 3,03. Поскольку данные табл. 17.3 рассчитаны по формуле k6 =, то значение k6 в данном случае можно взять и из табл. 8:
Qэ2 = (1 - 0,18) · 0,052 · 1· 3,01 · 1,67 · 0,23 · 1 · т.
4. По табл. 15 для 2,48 т хлора (Qэ1) интерполированием находим глубину зоны заражения первичным облаком СДЯВ (Г1, км):
3 т хлора...................... 3.99 км
2,48т хлора……………X км
1 т хлора………………2,17 км
В общем виде: Г1= Гмин +(Гмакс – Гмин) · (Qэкв1 – Qэкв мин)/(Qэкв макс – Qэкв мин)
В частном виде:
км.
5. Аналогично по табл. 15 для 1,59 т хлора (Qэ2) интерполированием находим глубину зоны заражения вторичным облаком СДЯВ Г2 (км):
3 т хлора..................... 3,99 км
1,59 т........................... Х км
1 т хлора..................... 2,17 км
км.
6. Определим максимальную полную глубину заражения Г(км) по формуле 9:
Г = Г ' + 0,5 · Г ",
где Г - наибольшая, а Г ' наименьшая величина из размеров Г 'и Г".
Г= 3,52 + 0,5 * 2,7 = 4,87 км.
7. Определим предельное значение глубины переноса воздушных масс Гп (км) по формуле 6:
Гп = N · n,
где N - время после аварии, ч (в нашем случае N=4 ч),
n - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха (км/ч) (см. табл. 12)
Гп = 4·18 = 72 км,
За расчетную глубину заражения принимается 4,87 км, как наименьшая из сравниваемых величин (Г) и (Гп).
8. Нанесение зоны заражения на схему:
|
|
|
а) поскольку скорость приземного ветра равна 3 м/с то угловой размер зоны j (см. табл. 17.5) равен 45°;
б) при скорости ветра 1 м/с зона заражения имеет вид сектора.
Радиус сектора равен глубине зоны заражения Г. Точка О соответствует источнику заражения. Биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.
9. Определяем площадь зоны возможного заражения Sв (км2) по формуле (7): Sв = 0,00872 · j · Г2,
где 0,00872 - расчетный коэффициент.
Г - полная глубина зоны заражения, км.
Sв = 0,00872 · 4,872 · 45 = 9,3 км2.
10. Определяем площадь зоны фактического заражения Sв (км2) по формуле (8):
Sф = k8 · Г2 ·,
где k8 - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ) (см. табл. 7);
Г - полная глубина зоны заражения, км;
N - время после начала аварии, ч;
Sф = 0,133 · 4,872 · =4,16км2.
11. Определение числа людей, подлежащих эвакуации.
Количество людей подлежащих эвакуации (Nэ тыс. чел.) определяется по формуле:
Nэ= А · Sв ,
где А - плотность населения, тыс. чел/км2;
Sв - площадь зоны возможного заражения, км2.
Nэ = 2 · 9,3= 18,6 тыс. чел.
12. Определение потерь:
а) потери населения Nэ (тыс.чел.) в регионах, областях, городах определяют по формуле (11):
,
где Sф - площадь фактического заражения, км2;
b - процент потерь на открытой местности и в укрытии в зависимости от обеспеченности населения противогазами.
тыс. чел.
Структура потерь определяется согласно примечанию (табл. 13):
- легкой степени (25%) – 1,04 тыс.чел.;
- средней и тяжелой степени (40%) – 1,67 тыс.чел.;
- со смертельным исходом (35%) – 1,46 тыс.чел.
б) потери населения в условиях объекта агропромышленного производства определяются по формулам:
Nп(о.м.) = N(о.м.) · П(о.м.)
где Nп(о.м.) - потери людей на открытой местности, чел.;
N(о.м.) - количество людей на открытой местности, чел.;
П(о.м.)- процент потерь на открытой местности (табл. 13).
Nп(укр) = N(укр.) · П(укр.)
где Nп(укр) - потери людей в укрытиях, чел.;
N(укр.) - количество людей в укрытиях, чел.;
П(укр.) - процент потерь в укрытиях (табл. 13).
Таблица 6.
|
|
|
