Занятие 3.2. Прогнозирование обстановки при авариях на ХОО 11

Утверждаю”

Заведующий кафедрой ЗЧС и ГО

ктн, доцент

Л.Титоренко

“ “ сентября 2006 г


План

проведения практического занятия по курсу “Защита в чрезвычайных ситуациях и гражданская оборона” для студентов 3-го курса.

ТЕМА3.Аварии на химически опасных объектах.(Занятия 3.1.,3.2, 3.3)

Занятие 3.2.: Прогнозирование обстановки при авариях на ХОО.


Время - 2 учебных часа.

Метод проведения занятия - практическое занятие.

Учебная цель - Ознакомить студентов с методикой расчета параметров, характеризующих химическую обстановку на местности после аварии на ХОО.


Учебные вопросы:

  1. Основные положения методического подхода к расчету параметров зон заражения 15 мин

  2. Степени вертикальной устойчивости воздуха и другие исходные данные для расчетов 10 мин

  3. Методика расчета эквивалентных количеств вещества 20 мин

  4. Методика расчета глубин зон заражения 15 мин

  5. Методика расчета площадей зон заражения 15 мин

  6. Методика прогноза обстановки при разрушении ХОО 15 мин


И Т О Г О : 90 мин


Литература для студентов:

  1. Защита в ЧС и ГО”, материалы курса под ред. Л.Титоренко, МГТУ им. Н.Э.Баумана, http: //www1.engineer.bmstu.ru/ , 2004 г.

  2. Ру­ко­водс­тво по ве­де­нию ава­рий­но-спа­са­те­ль­ных и дру­гих не­от­ло­жных ра­бот при круп­ных ава­ри­ях на хи­ми­че­ски опас­ных объ­ек­тах (про­ект), МЧС РОССИИ, ВНИИ ГОЧС, Ака­де­мия Граж­данс­кой за­щи­ты, НИР ВИ-59501—5.11, г.Мос­ква-1995г.

  3. Основы защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. - издательство Московского государственного университета. 1998.

  4. Конспект лекций по курсу “Защита в ЧС и ГО”, кафедра ЗЧС и ГО МГТУ, 2005 г.


Литература для преподавателей:

  1. Гражданская защита”, пособие для преподавателей под ред. Л.Титоренко, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г.

  2. Ру­ко­водс­тво по ве­де­нию ава­рий­но-спа­са­те­ль­ных и дру­гих не­от­ло­жных ра­бот при круп­ных ава­ри­ях на хи­ми­че­ски опас­ных объ­ек­тах (про­ект), МЧС РОССИИ, ВНИИ ГОЧС, Ака­де­мия Граж­данс­кой за­щи­ты, НИР ВИ-59501—5.11, г.Мос­ква-1995г.

Конспект проведения практического занятия

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИЯХ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ”

(Занятие 3.2.)

Химическая обстановка и ее оценка.

Общие положения.

Под хи­ми­че­ской об­ста­но­вкой по­ни­ма­ют (1) мас­шта­бы и (2) сте­пень за­ра­же­ния от­рав­ля­ющи­ми ве­ще­ства­ми или АХОВ воз­ду­ха, мест­но­сти, во­до­емов, со­ору­же­ний, тех­ни­ки и т. п.

Оцен­ка хи­ми­че­ской об­ста­но­вки — это опре­де­ле­ние мас­шта­бов и ха­ра­к­те­ра за­ра­же­ния АХОВ окружающей среды, а также ана­лиз вли­яния АХОВ на де­яте­ль­ность объ­ек­тов и сил ГО и уста­но­вле­ние сте­пе­ни опас­но­сти для на­се­ле­ния.

Оцен­ка является прогнозом, который про­во­дит­ся

либо по факту произошедшей ЧС с по­сле­ду­ющи­ми уточ­не­ни­ями по дан­ным хи­ми­че­ской раз­вед­ки и дру­гим на­блю­де­ни­ям,

либо для виртуальной ЧС с наихудшими условиями ее протекания.

При этом обычно под­ле­жат опре­де­ле­нию глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, пло­щадь воз­мож­но­го за­ра­же­ния, площадь территории, над которой пройдет облако, вре­мя при­хо­да за­ра­жен­но­го об­ла­ка к опре­де­лен­но­му ру­бе­жу, про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния.

Ис­хо­дны­ми дан­ны­ми при про­гно­зе хи­ми­че­ской об­ста­но­вки при вы­хо­де АХОВ яв­ля­ют­ся:

— ме­тео­ро­ло­ги­че­ские усло­вия (сте­пень вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха, ско­рость при­зем­но­го вет­ра и тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха);

— виды, количество и спо­соб хра­не­ния АХОВ, в емкостях на объекте;

характер разлива АХОВ (свободно на подстилающую поверхность или в поддон, обваловку).

За­да­ние ме­те­о­ус­ло­вий.

В числе параметров метеоусловий, используемых при прогнозе химической обстановки, кроме температуры и скорости ветра используется параметр, который в обиходе используется для характеристики метеоусловий значительно реже. Таким параметром является степень вертикальной устойчивости ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха в при­зем­ном слое, высота которого принимается равной 20 м.

Раз­ли­ча­ют три ви­да вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха: ин­вер­сию, изо­тер­мию и кон­ве­к­цию.

От сте­пе­ни вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха зависят масштаб и про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния. Во мно­гом это про­ис­хо­дит из-за ха­ра­к­тер­ных для каж­дой сте­пе­ни тем­пе­ра­тур­ных ре­жи­мов в приземном слое воздуха: при кон­ве­к­ции тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха в при­зем­ном слое с вы­со­той по­ни­жа­ет­ся, при ин­вер­сии — воз­рас­та­ет, а при изо­тер­мии — оста­ет­ся по­сто­ян­ной. Поэтому при конвекции происходит интенсивное перемешивание слоев воздуха и, как следствие, быстрое рассеивание зараженного облака, а при инверсии эти процессы протекают существенно медленнее.

Опре­де­ле­ние сте­пе­ни вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха в кон­крет­ных усло­ви­ях про­из­во­ди­т­ся по спе­ци­аль­ным ме­тео­таб­ли­цам в за­ви­си­мо­сти от вре­ме­ни го­да, вре­ме­ни су­ток, об­лач­но­го по­кро­ва, снеж­но­го или тра­вя­но­го по­кро­ва и дру­гих фак­то­ров.

Следует помнить, что при скорости ветра более 4 м/с под влиянием перемешивания слоев воздуха всегда устанавливается ИЗОТЕРМИЯ.

В связи с изложенным раз­ли­ча­ют 2 слу­чая задания метеоусловий при оценк химической обстановки:

1) при оценке химической обстановки по факту ЧС метеоусловия берутся реальные;

2) при оценке виртуальной ЧС, поскольку ме­те­о­ус­ло­вия не­из­ве­ст­ны, то они предполагаются наи­худ­ши­ми с точки зрения возможных последствий, т.е. в наи­бо­ль­шей сте­пе­ни бла­го­при­ятс­тву­ющие рас­про­стра­не­нию ядо­ви­то­го об­ла­ка. Такими условиями являются:

СВУ — ин­вер­сия, V = 1 м/с , tоC — мак­си­ма­ль­ная в дан­ной мест­но­сти в данное время года 1.

Ко­ли­че­ство АХОВ, обус­ло­вив­ше­е ЧС.

При оценке химической обстановки по факту произошедшей ЧС количество вышедших АХОВ определяется по реальным данным.

При определении количества АХОВ, участвующих в виртуальной ЧС учитываются два фак­то­ра:

1) Вид происшествия на ХОО, т.е. ава­рия или раз­ру­ше­ние объ­ек­та: при ава­рии про­гноз ве­де­т­ся ис­хо­дя из объ­ема наи­бо­ль­шей ем­ко­сти, а при раз­ру­ше­нии — по со­во­куп­но­му объ­ему всех ем­ко­стей с АХОВ на рассматриваемом ХОО. Про­гноз на раз­ру­ше­ние объ­ек­та ве­де­т­ся для сейс­мо­опас­ных рай­о­нов и для ЧС во­ен­но­го вре­ме­ни

2) Агре­гат­ное со­сто­яние АХОВ. Ко­ли­че­ство АХОВ, вы­шед­шее при ЧС, опре­де­ля­ет­ся в зависимости от агрегатного состояния АХОВ по-разному:

- при хра­не­нии (транс­пор­ти­ро­вке) в га­зо­об­раз­ном со­сто­янии используется уравнение состояния газа, согласно которому количество вышедшего АХОВ равно2:

, т , (1)

где P - давление в резервуаре, г - плотность газа, V - объем резервуара, n - концентрация АХОВ, если оно находится в смеси с другими газами;

- при хра­не­нии (транс­пор­ти­ро­вке) в жид­ком со­сто­янии:

mо= сзапVж , т , (2)

сзап, V - коэффициент заполнения и объем резервуара, ж – плотность жидкости.

Учет вли­яния усло­вий хра­не­ния, опре­де­ля­ющих ха­ра­к­тер раз­ли­ва.

Для ограничения площадей разлива жидких АХОВ под про­мыш­лен­ны­ми ем­ко­стя­ми для хра­не­ния АХОВ со­ору­жа­ют­ся под­до­ны или об­ва­ло­вки. Вре­мя ис­па­ре­ния вы­лив­шей­ся в под­дон или об­ва­ло­вку жид­ко­сти опре­де­ля­ет­ся вы­со­той слоя жид­ко­сти в поддоне или обваловке.

1) При стандартно залитом резервуаре высоту слоя жидкости в поддоне или обваловке принимают равной

h = H — 0,2 , м (3)

где Н — вы­со­та под­до­на или об­ва­ло­вки, м, h - высота слоя испарения, м.

Зазор в 0,2 м предусмотрен ГОСТом.

2) В случае общей обваловки для нескольких резервуаров при виртуальной аварии высота слоя жидкости вычисляется по формуле

, м (4)

где moi — масса АХОВ в каждом резервуаре, т.

3) При сво­бо­дном раз­ли­ве АХОВ на под­сти­ла­ющую по­вер­хность (зем­ля, бе­тон, ас­фальт и т.п.) вы­со­та слоя жид­ко­сти при­ни­ма­ет­ся рав­ной 0,05 м.

Расчеты при авариях на химически опасном объекте.

Основ­ные по­ло­же­ния ме­то­ди­че­ско­го под­хо­да к рас­че­ту.

В основу методики расчетов положены следующие допущения и условия.

1.Вне­шние гра­ни­цы зон за­ра­же­ния рас­счи­ты­ва­ют­ся по по­ро­го­вой ток­со­до­зе АХОВ.

2.Опре­де­ле­ние глу­би­ны зо­ны за­ра­же­ния про­во­дит­ся по единой для всех АХОВ таб­ли­це.

3.Для то­го, что­бы по­ль­зо­ва­ть­ся еди­ной таб­ли­цей для всех АХОВ, про­из­во­ди­т­ся пе­ре­счет исходных данных и характеристик вещества к ве­ще­ству, вы­бираемому эта­ло­ном. Эта­лон­ным ве­ще­ством в ис­по­ль­зу­емой ме­то­ди­ке про­гно­зи­ро­ва­ния вы­бран хлор.

4.Основ­ная таб­ли­ца со­став­ле­на для ава­рий с вы­хо­дом хло­ра при сле­ду­ющих ме­те­о­ус­ло­ви­ях: ин­вер­сия, тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха 20оС.

Таким образом, первым этапом используемой методики является расчет эк­ви­ва­ле­нт­ного ко­ли­че­ство АХОВ.

Эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство АХОВ - это та­кое ко­ли­че­ство хло­ра, мас­штаб за­ра­же­ния ко­то­рым при ин­вер­сии и тем­пе­ра­ту­ре 20оС эк­ви­ва­лен­тен мас­шта­бу за­ра­же­ния дан­ным АХОВ при кон­крет­ных ме­те­о­ус­ло­ви­ях.

Ток­сич­ность лю­бо­го АХОВ по от­но­ше­нию к хло­ру, свойс­тва, влия­ющие на об­ра­зо­ва­ние за­ра­жен­но­го об­ла­ка, а так­же от­лич­ные от стан­да­рт­ных ме­те­о­ус­ло­вия учи­ты­ва­ют­ся спе­ци­аль­ны­ми ко­эф­фи­ци­ен­та­ми, по ко­то­рым рас­счи­ты­ва­ет­ся эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство АХОВ.


Ко­эф­фи­ци­ен­ты, ис­по­ль­зу­емые при рас­че­те эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства.

Рас­смо­трим ис­по­ль­зу­емые при рас­че­тах ко­эф­фи­ци­ен­ты и по­яс­ним их фи­зи­че­ский смысл и осо­бен­но­сти расчета и ис­по­ль­зо­ва­ния.

К1- ко­эф­фи­ци­ент, опре­де­ля­ющий от­но­си­те­ль­ное ко­ли­че­ство АХОВ, пе­ре­хо­дя­щее при ава­рии в газ:


Способ

хранения

Вещество (тип вещества) и его агрегатное состояние

К1

1

Все низкокипящие вещества, хранящиеся под давлением в виде жидкости

Значения приведены в таб.№ 14

2

Аммиак, хранящийся изотермически в виде жидкости

Значения приведены в таб.№ 14


Другие АХОВ, хранящиеся изотермически в виде жидкости

0

3

Низкокипящие АХОВ, хранящиеся под давлением в виде газа

1

4

Высококипящие жидкости, хранящиеся при нормальных условиях

0


К2- уде­льная ско­рость ис­па­ре­ния вещества - ко­ли­че­ство ис­па­рив­ше­го­ся ве­ще­ства в тон­нах с пло­ща­ди 1 м. кв. за 1 час, (т/м2 ч) ;

K3 — от­но­ше­ние по­ро­го­вой ток­со­до­зы хло­ра к по­ро­го­вой ток­со­до­зе дан­но­го АХОВ (значения приведены в таб.№ 14);

К4- ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние ско­рости вет­ра на интенсивность испарения АХОВ (значения приведены в таб.№ 15);

K5 —ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние сте­пени вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха на интенсивность рассеивания АХОВ 3:

для ин­вер­сии К5 = 1 ,

для изо­тер­мии К5 = 0,23 ,

для кон­ве­к­ции К5 = 0,08 .

К6 — ко­эф­фи­ци­ент, учитывающий соотношение времени, на которое осуществляется прогноз (Тпрог) и продолжительности испарения АХОВ (Тисп) :

при Tисп 1 часа К6 = min { Tисп ;Tпрог)0,8 ,

при Tисп < 1 часа K6 = 1 .

Если необходимо рассчитать максимальные размеры зон заражения, то Тпрог условно принимается бесконечно большим.

К7 — ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние температуры воздуха в момент аварии на интенсивность испарения АХОВ при формировании первичного (К7п) и вторичного облака (К):

для газообразных АХОВ К7 = 1,

для жидкостей и сжиженных газов К7п, К из таб.№ 14.


Зна­че­ния ко­эф­фи­ци­ен­тов К12,K3, К4, К7 — при расчетах берутся из выдаваемых студентам таблиц (см. При­ло­же­ние)4.

Опре­де­ле­ние эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства в пер­вич­ном об­ла­ке.

Эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство ве­ще­ства, по пер­вич­но­му об­ла­ку, т, опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

mэ1 = K1 K3 K5 K7п mо  (5)

mо — ко­ли­че­ство вышедшего при ава­рии АХОВ , т. ( см. (1) и (2) ).

Опре­де­ле­ние эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства во вто­рич­ном об­ла­ке, и вре­ме­ни ис­па­ре­ния.

Вто­рич­ное об­ла­ко об­ра­зу­ет­ся за счет ис­па­ре­ния жид­кой фа­зы АХОВ.

Расчет проводится в два этапа:

1) Опре­де­ля­ет­ся вре­мя ис­па­ре­ния ,ч :

, ч  (6)

где ж — плот­ность АХОВ, т/м. куб ( см. При­ло­же­ние);

h — вы­со­та слоя испарения раз­лив­ше­го­ся АХОВ, м .


При Tисп <1 во всех дальнейших расчетах принимаем Т = 1 ч.


2) Эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство АХОВ, об­ра­зу­ющее вто­рич­ное об­ла­ко, опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

, т (7)

Рас­чет глу­би­ны зо­ны за­ра­же­ния при ава­рии на ХОО.

В основной таблице (Таблица № 13) при­ве­де­ны зна­че­ния глу­бин зон за­ра­же­ния пер­вич­ным Г1  или вто­рич­ным Г2  об­ла­ком АХОВ в за­ви­си­мо­сти от эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства и ско­ро­сти вет­ра. Соотношение между значениями Г1  и Г2 для каждого АХОВ индивидуально.

Глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, обус­лов­лен­ная пер­вич­ным и вто­рич­ным об­ла­ка­ми, опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой:

Гоб = max { Г1; Г2} + 0,5 min { Г1; Г2} , км. (8)


Используемая Таблица 13 дает зависимость глубины распространения АХОВ под действием ветра с учетом рассеивания и понижения концентрации облака. Эти данные справедливы для случая распространения облака над плоской поверхностью, но требуют уточнения в случае распространения облака над местностью с реальным рельефом и застройкой. Кроме того, скорость ветра в Таблице 13 является средней по высоте в приземном слое, скорость же на высоте распространения облака будет значительно больше5.

Изменение скорости ветра по высоте существенно зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха. Так при инверсии скорость распространения заражения возрастает в 1,4 – 1,46 раза, при изотермии в 1,61 – 1,67 раза, при конвекции в 1,94 – 1,96 раза, причем конкретное значение коэффициента зависит от скорости ветра.

В разработанной и принятой в РФ методике скорость распространения заражения и в конечном итоге глубина образовавшейся зоны заражения определяется следующим образом.

Во-первых, рассчитывается значение величины Гоб в соответствии с формулой (8).

Во-вторых, по Таблице 16 в зависимости от СВУ и средней скорости ветра определяется скорость ветра на высоте переноса облака Vп и глубина переноса облака Гп

Гп = Vп Тпрог (9)

В-третьих, за окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается минимальная из величин Гоб и Гп

Г = minоб; Гп} (10)

За­тем рас­счи­ты­ва­ет­ся вре­мя фор­ми­ро­ва­ния зо­ны

Tф = Г / Vп (11)

Опре­де­ле­ние пло­ща­ди зо­ны за­ра­же­ния и на­не­се­ние ее на кар­ту

Раз­ли­ча­ют зо­ны воз­мож­но­го и фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния АХОВ.

Зо­на воз­мож­но­го за­ра­же­ния— это про­странс­тво , в ко­то­ром мо­жет рас­про­стра­ни­ть­ся АХОВ при дан­ных ме­тео­ро­ло­ги­че­ских усло­ви­ях.

На кар­тах зо­на воз­мож­но­го за­ра­же­ния изоб­ра­жа­ет­ся в ви­де секторов окружности радиуса Г . Бис­се­ктри­са секторов ори­ен­ти­ро­ва­на по на­прав­ле­нию вет­ра и про­хо­дит че­рез центр ава­рии.


Скорость ветра в приземном слое, v м/с

Форма и размеры зоны возможного заражения

v 0,5 , м/с

сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 360о (окружность)

0,6 < v 1 , м/с

сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 180о

1,1 < v 2 , м/с

сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 90о

v > 2 , м/с

сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 45о


Пло­щадь зо­ны воз­мож­но­го за­ра­же­ния об­ла­ком АХОВ опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

Sв = 8,73 10-3 Г2  = Г2 / 360 , км2  (12)

где Г — глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния , км;

 — угло­вые раз­ме­ры зо­ны, град.

Зо­ной фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния на­зы­ва­ет­ся тер­ри­то­рия, воз­душ­ное про­странс­тво ко­то­рой за­ра­же­но АХОВ в опас­ных для жиз­ни пре­де­лах. Кон­фи­гу­ра­ция зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния близ­ка к эл­ли­п­су, ко­то­рый не вы­хо­дит за пре­де­лы зо­ны воз­мож­но­го за­ра­же­ния и мо­жет пе­ре­ме­ща­ть­ся в ее пре­де­лах под воз­дейс­тви­ем вет­ра.

Из-за воз­мож­но­го пе­ре­ме­ще­ния зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния на кар­ту ее не на­но­сят. Ее раз­ме­ры ис­по­ль­зу­ют для опре­де­ле­ния воз­мож­ной чис­лен­но­сти по­ра­жен­но­го на­се­ле­ния и не­об­хо­ди­мо­го за­па­са сил и средств, не­об­хо­ди­мых для про­ве­де­ния спа­са­те­ль­ных ра­бот.

При расчетах зоны используется коэффициент К8 , учи­ты­ва­ющий влияние сте­пени вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха на интенсивность рассеивания АХОВ:

для ин­вер­сии К8 = 0,081,

для изо­тер­мии К8 = 0,133,

для кон­ве­к­ции К8 = 0,235 .

Пло­щадь зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния об­ла­ком АХОВ вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле:

Sф = К8 Г2 0,2  (13)

где Г — глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, км;

 — вре­мя формирования зоны на момент прогноза


= min { Тф; Тпрог} , Тф = Г / Vn , ч

Опре­де­ле­ние вре­ме­ни под­хо­да за­ра­жен­но­го воз­ду­ха к за­дан­ной гра­ни­це (объ­ек­ту).

Вре­мя под­хо­да об­ла­ка АХОВ к за­дан­но­му ру­бе­жу за­ви­сит от ско­ро­сти пе­ре­но­са об­ла­ка воз­душ­ным по­то­ком и опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

t = X/Vп (14)

где X — рас­сто­яние от ис­точ­ни­ка за­ра­же­ния до вы­бран­но­го ру­бе­жа, км;

Vп -ско­рость пе­ре­но­са фрон­та об­ла­ка за­ра­жен­но­го воз­ду­ха, км/час.

Опре­де­ле­ние про­до­лжи­те­ль­но­сти за­ра­же­ния.

Вре­мя по­ра­жа­юще­го дейс­твия АХОВ ( про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния) опре­де­ля­ет­ся вре­ме­нем ис­па­ре­ния вышедшего АХОВ. При образовании только первичного облака - время принимается равным 1 часу.

Расчеты при разрушении химически опасного объекта.

При раз­ру­ше­нии ХОО рас­сма­тривается то­ль­ко один ва­ри­ант рас­чет­ных фор­мул про­гно­за об­ста­но­вки, спра­ве­дли­вый для слу­чая, ког­да, во-первых, все ве­ще­ства на­хо­дя­т­ся в жид­ком агре­гат­ном со­сто­янии и, во-вторых, не всту­па­ют меж­ду со­бой в хи­ми­че­ские ре­ак­ции.

При этих двух допущениях рас­чет мно­гих пер­вич­ных и вто­рич­ных об­ла­ков по при­ве­ден­ным вы­ше фор­му­лам был бы ве­сь­ма усло­вен, по­это­му на прак­ти­ке ис­по­ль­зу­ет­ся од­на при­бли­жен­ная фор­му­ла для рас­че­та об­ще­го эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства хло­ра.

Принимается следующий по­ря­док расчета.

1) Рас­чет Тi для i от 1 до n, где n — чис­ло раз­лич­ных АХОВ в ЧС.

2) Определение на­бо­ров ко­эф­фи­ци­ен­тов (k1- k8)i для каж­до­го i-го АХОВ.

3) Опре­де­ле­ние обоб­щен­но­го эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства АХОВ :

mэ = 20 K4K5(K2K3K6K7в mо/ж)i (15)

(При рас­че­те пер­вич­ны­ми об­ла­ка­ми пре­не­бре­гаем, k7 бе­рем для вто­рич­но­го об­ла­ка).

4) Рас­чет глу­бин зон — ана­ло­гич­но рас­че­ту при ава­ри­ях.

5) Рас­чет пло­ща­дей.

6) Рас­чет про­до­лжи­те­ль­но­сти за­ра­же­ния по фор­му­ле:

t = max {Tисп i} (16)

Примеры решения задач

Задача №1

На объекте произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В трубопроводе содержалось 40т сжижен­ного хлора. Оценить химическую обстановку через 2 часа после аварии. Метеоус­ловия: скорость ветра - 5 м/с, температура воздуха - 0 С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающую поверхность - свободный.

Исходные данные:

АХОВ - хлор, низкокипящая жидкость, tкип = -34оС , ж =1,553 т/м3

Способ хранения – сжиженный газ под давлением

Аварийная масса 40 т

Высота слоя испарения 0,05 м

Время прогноза Тпрог = 2 ч

Метеоусловия:

СВУ – изотермия, t = 0оС, скорость ветра v =5м/с , = 45о , vп=29км/ч

Коэффициенты:

К1 = 0,18 К3 = 1 К7п = 0,26

К2 = 0,052 К4 = 2,34 К = 1

К5 = 0,23 К8 = 0,133

Решение:

1 . Определение глубины зоны заражения:

а) mэ1 = K1 К3 К5 К7п mо = 0,18 1 0,23 0,26 40 = 1 т

б) Тисп = h рж / К2 К4 К = 0,05 1,553 / (0,052 2,34 1) = 0,64 ч = 38 мин

в) К6 = 1 ; (Тисп <1)

г) mэ2 =(1- К12КзК4К5КбКm0/(hж) = (1- 0,18)0,05212,340,231140/0,051,553 = 11,8 т

д) Г1 = 1,68 км, Г2 = 5,53+(8,19-5,53)(11,8-10)/(20-10) = 6км,

е) Гоб = max { Г12) + 0,5 min { Г12} = 6 + 0,51,68 = 6,84 км

ж) Гппрог Vn=229 = 58 км

з) Г = min { Гоб; Гп) = min { 6,84 ; 58 } = 6,84 км


2.Определение площади заражения

а) SB = 8,7310-3Г2 ф = 8,7310-3 6,842 45 = 18,38 кв. км.

б) Тф = Г / Vn= 6,38 / 29 = 0,22 час

в) = min { Тф; Тпрог} = min { 0,22; 2} = 0,22 час

г) SФ = К8 Г2  = 0,133 * 6,842 * 0,220,2 = 4,6 кв.км.

Задача №2

На объекте сосредоточены запасы хлора -30т, аммиака -150т, нитрила акри­ловой кислоты -200т. Оценить химическую обстановку на 3 часа после разруше­ния объекта. Температура воздуха - 0° С. Определить время подхода облака зара­женного воздуха к рубежу, отстоящему от места аварии на 18 км.

Решение:

Для прогнозирования принимаются условия: инверсия, скорость ветра-1м/с.

1 .по формуле (5) определяем времена испарения АХОВ:

хлора Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 1,553 / 0,052*1* 1=1,49час=1час ЗОмин

аммиака Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 0,681 / 0,025*1*1= 1,36час = 1час 22мин

нитрила акриловой

кислоты Тисп = h рж / К2 К4 К7 =0,05 * 0,806 / 0,007*1*0,4= 14,39час=14час 23мин


2.Определяем значение коэффициента К6 для каждого вещества по формуле(З):
хлор К6 = min { Тисп ; Т^ }°'8 = min { 1,49 ; 3}°'8 = 1,49 °'8 = 1,375,

аммиак К6 - min { Тисп ; Т^ }°'8 = min { 1,36 ; 3}°'8 = 1,36 °'8 = 1,279,

нитрил акриловой

кислоты К6 = min { Тисп ; ТпрОГ }°'8 = min { 14,39 ; 3}°'8 = 3 °'8 = 2,408.


3. По формуле (15) находим суммарное эквивалентное количество АХОВ

mэ = 20 К4К5 2К3К6К7 mож)1=20*1*1*(0,052*1*1*1,375*1*30/1,553+

+0,025*0,04*1,279*1*150/0,681+0,007*2,408*0,4*200/0,806) = 60т.

4.По таблице 13 находим глубину зоны заражения

Гоб = 52,67 +(65,23-52,67)*(60-50)/(70-50) = 59 км

5.По формуле (8) определяем глубину переноса переднего фронта облака

Гп= ТпрОГ Vn =3*5=15 км.

6.По формуле (9) определяем окончательную глубину зоны

Гок = min { Гоб; Гп) = min { 59; 15} = 15 км.

7. По формуле (10) определяем площадь зоны возможного заражения

SB = 8,73* 10'3* Гок 2* ф =8,73* 10'3* 15 2* 180 = 353,57 км2

8.По формуле (11) определяем время формирования зоны

ТФ = ГОК /Vn =15/5=3 час.

9.По формуле (12) определяем минимальное из времён

= min { Тф; Тпрог} = min { 3; 3} = 3 час

10.По формуле (13) определяем площадь зоны фактического заражения

SФ = К8 Гок 2 е°'2 = 0,081*15 2 * 3 0,2 =22,7 км 2

11 По формуле (14) определяем время подхода облака к заданному рубежу

t = X/Vn = 18 / 5 = 3,6 час = 3 час 36 мин

12.продолжительность аварии определяется наибольшим временем испарения АХОВ (нитрил акриловой кислоты) и составляет 14 час 23 мин.


Рекомендуемые контрольные вопросы к Занятию 3.2.:


  1. Хи­ми­че­ская об­ста­но­вка и метод ее прогнозирования.

  2. По­ня­тие эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства АХОВ.

  3. Ис­хо­дные дан­ные при про­гно­зи­ро­ва­нии по­следс­твий ЧС на ХОО.

  4. Учет вли­яния усло­вий хра­не­ния, опре­де­ля­ющих ха­ра­к­тер раз­ли­ва.

  5. Ко­эф­фи­ци­ен­ты, ис­по­ль­зу­емые при рас­че­те.

  6. По­сле­до­ва­те­ль­ность рас­чет глу­би­ны зо­ны за­ра­же­ния.

  7. Опре­де­ле­ние пло­ща­ди зо­ны за­ра­же­ния. Зо­на воз­мож­но­го за­ра­жения. Зо­на фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния. Про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния.До­пу­ще­ния при про­гно­зе об­ста­но­вки при раз­ру­ше­нии ХОО.

Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры « 30 » августа 2005 г., протокол № 1/05-06 заседания кафедры.

При­ло­же­ние 1. ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ.

Таб­ли­ца 13. Глу­би­ны зон воз­мож­но­го за­ра­же­ния АХОВ, км

Ск-сть

Эквивалентное количество АХОВ , т

ветра


м/с

0.01

0.05

0.1

0.5

1

3

5

10

20

30

50

70

100

300

500

1000

1

0.38

0.85

1.25

3.16

4.75

9.18

12.53

19.20

29.56

38.13

52.67

65.23

81.91

166.0

231.0

363.0

2

0.26

0.59

0.84

1.92

2.84

5.35

7.20

10.84

16.44

21.02

28.73

35.35

44.09

87.79

121.0

189.0

3

0.22

0.48

0.68

1.53

2.17

3.99

5.34

7.96

11.94

15.18

20.59

25.21

31.30

61.47

84.50

130.0

4

0.19

0.42

0.59

1.33

1.88

3.28

4.36

6.46

9.62

12.18

16.43

20.05

24.80

48.18

65.92

101.0

5

0.17

0.38

0.53

1.19

1.68

2.91

3.75

5.53

8.19

10.33

13.88

16.89

20.82

40.11

54.67

83.60

6

0.15

0.34

0.48

1.09

1.53

2.66

3.43

4.88

7.20

9.06

12.14

14.79

18.13

34.67

47.09

71.70

7

0.14

0.32

0.45

1.00

1.42

2.46

3.17

4.49

6.48

8.14

10.87

13.17

16.17

30.73

41.63

63.16

8

0.13

0.30

0.42

0.94

1.33

2.30

2.97

4.20

5.92

7.42

9.90

11.98

14.68

27.75

37.49

56.70

9

0.12

0.28

0.40

0.88

1.25

2.17

2.80

3.96

5.60

6.86

9.12

11.03

13.50

25.39

34.24

51.60

10

0.12

0.26

0.38

0.84

1.19

2.06

2.66

3.76

5.31

6.50

8.50

10.23

12.54

23.49

31.61

47.53

11

0.11

0.25

0.36

0.80

1.13

1.96

2.53

3.58

5.06

6.20

8.01

9.61

11.74

21.91

29.44

44.15

12

0.11

0.24

0.34

0.76

1.08

1.88

2.42

3.43

4.85

5.94

7.67

9.07

11.06

20.58

27.61

41.30

13

0.10

0.23

0.33

0.74

1.04

1.80

2.37

3.29

4.66

5.70

7.37

8.72

10.48

19.45

26.04

38.90

14

0.10

0.22

0.32

0.71

1.00

1.74

2.24

3.17

4.49

5.50

7.10

8.40

10.04

18.46

24.69

36.81

15

0.10

0.22

0.31

0.69

0.97

1.68

2.17

3.07

4.34

5.31

6.86

8.11

9.70

17.60

23.50

34.98

При­ме­ча­ния: 1.При ско­ро­сти вет­ра бо­лее 15 м/с ис­по­ль­зу­ют зна­че­ние для 15 м/с.

2.При ско­ро­сти вет­ра ме­нее 1 м/с ис­поль­зу­ют зна­че­ние для 1 м/с.


Таблица 14. Ха­ра­к­те­ри­с­ти­ки АХОВ и рас­чет­ные ко­эф­фи­ци­ен­ты.

NN

Наименование АХОВ

Плотность

Темпе-

Порого-

Значения коэффициентов

п / п


т/м. куб

ратура

вая ток-





кипе-

содоза




К7 для значений температуры (С)



газ

жид-

ния,

г мин/м3

К1

К2

К3

- 40

- 20

0

20

40

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1

Аммиак-хранение под

0.0008

0.681

-33.42

15

0.18

0.025

0.04

0/0.9

0.3/1

0.6/1

1/1

1.4/1


Давлением













2

Аммиак-изотермическое

0.681

-33.42

15

0.01

0.025

0.04

0/0.9

1/1

1/1

1/1

1/1


Хранение













3

Водород втористый

0.989

19.52

4

0

0.028

0.15

0.1

0.2

0.5

1

1

4

Водород хлористый

0.0016

1.191

-85.10

2

0.28

0.037

0.30

0.4/1

0.6/1

0.8/1

1/1

1.2/1

5

Диметиламин

0.0020

0.680

6.9

1.2

0.06

0.041

0.50

0/0.1

0/0.3

0/0.8

1/1

2.5/1

6

Нитрил акриловой

0.806

77.3

0.75

0

0.007

0.80

0.04

0.1

0.4

1

2.4


Кислоты













7

Окислы азота

1.491

21.0

1.5

0

0.040

0.40

0

0

0.4

1

1

8

Сернистый ангидрид

0.0029

1.462

-10.1

1.8

0.11

0.049

0.333

0/0.2

0/0.5

0.3/1

1/1

1.7/1

9

Окись этилена

0.882

10.7

2.2

0.05

0.041

0.27

0/0.1

0/0.3

0/0.7

1/1

3.2/1

10

Сероводород

0.0015

0.964

-60.35

16.1

0.27

0.042

0.036

0.3/1

0.5/1

0.8/1

1/1

1.2/1

11

Формальдегид

0.815

-19.0

0.6

0.19

0.034

1.0

0/0.4

0/1

0.5/1

1/1

1.5/1

12

Фосген

0.0035

1.432

8.2

0.6

0.05

0.061

1.0

0/0.1

0/0.3

0/0.7

1/1

2.7/1

13

Фтор

0.0017

1.512

-188.2

0.2

0.95

0.038

3.0

0.7/1

0.8/1

0.9/1

1/1

1.1/1

14

Фосфор треххлористый

1.570

75.3

3.0

0

0.010

0.2

0.1

0.2

0.4

1

2.3

15

Фосфора хлорокись

1.675

107.2

0.06

0

0.003

10.0

0.05

0.1

0.3

1

2.5

16

Хлор

0.0032

1.553

-34.1

0.6

0.18

0.052

1.0

0/0.9

0.3/1

0.6/1

1/1

1.4/1

17

Хлорпикрин

1.658

112.3

0.02

0

0.002

30.0

0.03

0.1

0.3

1

2.9

18

Хлорциан

0.0021

1.220

12.6

0.75

0.04

0.048

0.8

0/0

0/0

0/0.6

1/1

3.9/1

19

Этиленамин

0.838

55.0

4.8

0

0.009

0.125

0.05

0.1

0.4

1

2.2

20

Этиленсульфид

1.005

55.0

0.10

0

0.013

6.0

0.05

0.1

0.4

1

2.2

21

Этилмеркаптан

0.839

35.0

2.20

0

0.028

0.27

0.1

0.2

0.5

1

1.7

При­ме­ча­ния: 1.Плот­но­сти га­зо­об­раз­ных АХОВ в ко­лон­ке 3 при­ве­де­ны для ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния ( 98.1 кПа ).

2.В ко­лон­ках 10—14 в чис­ли­те­ле да­ны зна­че­ния для пер­вич­но­го об­ла­ка, в зна­ме­на­те­ле — для вто­рич­но­го.

3.Зна­че­ние К при изо­тер­ми­че­ском хра­не­нии ам­ми­ака при­ве­де­но для слу­чая раз­ли­вов (вы­бро­сов) в под­дон.


Таб­ли­ца 15. Зна­че­ния ко­эф­фи­ци­ен­та К4 в за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти вет­ра.

Скорость ветра, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

К4

1

1.33

1.67

2.0

2.34

2.67

3.0

3.34

3.67

4.0

5.68


Таб­ли­ца 16. Ско­рость пе­ре­но­са пе­ре­дне­го фрон­та об­ла­ка за­ра­жен­но­го воз­ду­ха, км/час

Скорость ветра, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Инверсия

5

10

16

21

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Изотермия

6

12

18

24

29

35

41

47

53

59

65

71

76

82

88

Конвекция

7

14

21

28

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

( Сохранена нумерация таблиц по методическому пособию 1992 г)

1 Нуж­но иметь вви­ду, что в практических условиях про­до­лжи­те­ль­ность со­хра­не­ния не­из­мен­ны­ми ме­те­о­ус­ло­вий при­ни­ма­ет­ся рав­ной 4 ча­сам. По ис­те­че­нии ука­зан­но­го вре­ме­ни про­гноз об­ста­но­вки до­лжен уточ­ня­ть­ся).


2Для рас­че­та объ­ема ис­по­ль­зу­ют­ся из­ве­ст­ные фор­му­лы объ­ема ци­лин­дра Vц= D2L/4 и ша­ра Vш= D3/6.

3 Ис­по­ль­зу­ет­ся при рас­че­те эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства. При расчете пло­ща­ди зо­ны за­ра­же­ния используется (см. ниже) коэффициент К8, также учи­ты­ва­ющий влияние сте­пени вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха на интенсивность рассеивания АХОВ

4 О коэффициенте К8 см. ниже.

5 Наблюдается так называемый «эффект танковой гусеницы».

Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороны