Министерство образования Российской Федерации Ивановская

Министерство образования Российской Федерации
Ивановская государственная текстильная академия
Кафедра безопасности жизнедеятельности
Методическое пособие по прогнозированию
и оценке химической обстановки
в чрезвычайных ситуациях
Для студентов всех специальностей
Иваново – 2001
Методические указания разработаны для студентов всех специальностей. Методические указания позволяют
осуществлять оперативный прогноз масштабов зон заражения при авариях на технологических емкостях и хранилищах, транспортировке АХОВ железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также при разрушении химически опасных объектов.
Составители:
Капустин С.Ю.
Малахов В.И.
Научный редактор к.т.н., доц. Башков А.П.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ................................................................................... 4
1.1. ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 4
1.2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (ОХВ) ........ 5
1.3. МЕТОДИКА ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ И ОЦЕНКЕ ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ ПОСТУПЛЕНИЯ АХОВ В АТМОСФЕРУ В
ГАЗООБРАЗНОМ, ПАРООБРАЗНОМ ИЛИ АЭРОЗОЛЬНОМ СОСТОЯНИИ........................ 6
2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МАСШТАБОВ ЗАРАЖЕНИЯ АХОВ .................... 8
2.1. РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ ............................................................... 8
2.2. РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ .............................................................. 9
2.2.1. Расчет площади заражения первичным и вторичным облаками ........ 9
2.2.2. Расчет частей площади заражения, расположенных на городской и загородной территориях 9
9
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПОДХОДА ОБЛАКА ЗАРАЖЕННОГО ВОЗДУХА К ОБЪЕКТУ
2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПОРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ............. 10
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИХ ЯДОВИТЫХ ВЕЩЕСТВ ..................................................... 10
11
2.5. ПОРЯДОК НАНЕСЕНИЯ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ НА ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ КАРТЫ И СХЕМЫ
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И СТРУКТУРЫ ПОРАЖЕННЫХ........ 13
4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ НАСЕЛЕНИЯ ОТ АХОВ 16
5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ ПО ПРОГНОЗИРОВАНИЮ МАСШТАБОВ ЗАРАЖЕНИЯ АХОВ ПРИ АВАРИЯХ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ И ТРАНСПОРТЕ17
5.1. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МАСШТАБОВ ЗАРАЖЕНИЯ АХОВ .................................... 17
5.2. РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ ПЕРВИЧНЫМ ОБЛАКОМ ........................ 18
5.3. РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ ............................................................ 18
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ............................................................................. 21
ЛИТЕРАТУРА..................................................................................................... 21
1. Общие положения
1.1. Введение
Проблемы прогнозирования, предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного
и техногенного характера приобретают все большую остроту в связи с интенсивным развитием производства повышенного риска, невозможностью изолировать опасные индустриальные комплексы от населенных пунктов и окружающей среды.
Особую опасность представляют чрезвычайные ситуации, обусловленные выбросом (проливом, рассыпанием) химически опасных веществ, поскольку в этом случае возможен целый комплекс поражающих воздействий –
взрывы, пожары, токсические поражения людей и животных, загрязнение окружающей среды в очень короткое время
в больших масштабах при авариях на химически опасных объектах.
К опасным химическим объектам относятся объекты народного хозяйства, использующие в технологических
процессах аварийно химически опасные вещества (АХОВ), и при авариях на которых возможны массовые поражения
людей, животных и загрязнение окружающей среды.
При авариях на химически опасных объектах число пострадавших может исчисляться тысячами людей. Так
при аварии на химическом комбинате в Бхопале (Индия) в 1984 году погибло 2000 человек и более 20000 человек получили отравления. В результате аварии в Мехико-сити (Мексика) в 1985 году погибло 650 человек и пострадало более 2500. При аварии на химкомбинате “АОЗТ” в г. Ионава (Литва) только счастливая случайность спасла от гибели
город с населением 35000 человек (служба безопасности отреагировала только через 25 минут, а зараженное облако
прошло в нескольких сотнях метров от города). И тем не менее 7 человек погибло, а более 400 получили тяжелые отравления.
Опасность катастроф усугубляется широким распространением химических производств. Только в СНГ более 1000 химически опасных объектов с общим запасом АХОВ более 1 млн. тонн (немало их и в Тульской области:
“АОЗТ” в Новомосковске и Щекино, химзавод в Ефремове, завод СК, “Химволокно” и др. ). Причем потенциальную
химическую опасность содержат в себе не только вещества на стационарных производствах и складах, но и постоянно
перемещаемые химические продукты. Ежегодный объем перевозимых пожаро, взрывоопасных грузов и АХОВ превышают 600 млн. тонн. Постоянно в движении находятся 100000 вагонов, загруженных опасными грузами. На отдельных участках железных дорог на них приходится до 40 – 50 % от общего объема перевозок, а в некоторых местах
до 70 % грузовых перевозок имеют в своем составе вагоны с опасными грузами.
Современные промышленные предприятия концентрируются в гигантские промышленные комплексы, непосредственно прилегающие к местам проживания людей.
Серьезную опасность для людей представляют хранилища нефтепродуктов. Около 100 из них построено еще
до 1917 года. В результате интенсивного градостроительства свыше 500 нефтебаз попали в пределы городской застройки, при этом 400 из них оказались в непосредственной близости (с нарушением нормативных расстояний) от
жилых строений. За последнее время участились случаи разрывов магистральных газопроводов с утечкой большого
количества нефтепродуктов, наносящих огромный ущерб окружающей среде. разрыв нефтепровода в Коми АССР,
пролито более 60 тыс. тонн нефти, под угрозой загрязнения находится бассейн реки Печора и акватория Северного
ледовитого океана). Ежегодно в нефтеперерабатывающей промышленности происходит 5 – 7 крупных аварий. Не менее опасны и газопроводы. Ежегодно происходит несколько десятков разрывов магистральных газопроводов и несколько десятков тысяч прорывов на внутренних линиях. Опасность от аварийных выбросов АХОВ состоит не только
в гибели и заболеваниях людей и в повреждении материальных ценностей. Чуждые природной среде химические вещества наносят ей большой урон, который может проявиться как немедленно, так и в течение длительного времени.
(“ползучая катастрофа”). Оценить этот ущерб крайне сложно.
Таким образом, накопленные запасы химически активных веществ представляют серьезную опасность. В настоящее время она соизмерима с ядерным оружием. В России в зоне химической опасности проживает около 60 млн.
человек.
Возможность предотвращения чрезвычайных ситуаций и быстрой ликвидации их последствий в большой
степени зависит от подготовленности сил и средств Министерства по чрезвычайным ситуациям, служб безопасности
отраслевых министерств, от умения руководителей прогнозировать возможный ход событий и организовывать работы
по устранению причин и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Этим вопросам за рубежом уделяется
очень большое внимание. Европейским экономическим сообществом и Международной организацией труда разработан целый ряд инструктивно-методических документов и большое количество современных средств сигнализации и
локации аварий. К сожалению на химических производствах в России оснащение средствами локации составляет
лишь 10%, а на нефтеперерабатывающих лишь 3 % от потребности. Быстродействие имеющихся средств лежит в
пределах от 3 до 20 минут, что исключает возможность предотвращения больших выбросов. Отстают от мирового
уровня и наши инструктивно-методические документы, призванные обеспечить безопасность химически опасных
объектом. Поэтому уровень смертности на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях (число погибших на
100 млн/человекочасов) достигает 25, тогда как в странах Зап. Европы этот показатель менее 3. Все эти печальные
факты ставят очень серьезную задачу, решение которой должно обеспечить безопасность людей и сохранение окружающей среды как в период нормальной работы, так и особенно в период аварий на химически опасных объектах.
1.2. Краткая характеристика опасных химических веществ (ОХВ)
В промышленности используется тысячи различных химических веществ. Значительная часть из них представляет серьезную опасность для человека при воздействиии через органы дыхания, слизистые оболочки, кожные
покровы, желудочно-кишечный тракт.
По степени токсичности химические вещества можно разделить на 6 групп:
• чрезвычайно токсичные;
• высоко токсичные;
• сильно токсичные;
• умеренно токсичные;
• мало токсичные;
• практически нетоксичные.
К чрезвычайно токсичным относят: некоторые соединения металлов (органические и неорганические
производные мышьяка, ртути, кадмия, свинца, таллия, цинка) карбонилы металлов(тетракарбонил никеля, пентокарбонил железа); вещества, содержащие цианогруппу (синильная кислота и ее соли, нитрилы, органические изоцианаты); соединения фосфора (фосфороорганические соединения, хлорид фосфора, оксихлорид фосфора, фосфин, фосфидин); фторорганические соединения (фторуксусная кислота и ее эфиры, фторэтанол); хлоргидрины (этиленхлоргидрин, эпихлоргидрин); галогены (хлор, бром); другие соединения (этиленоксид, аллиловый спирт, металл бромид, фосген).
К сильно токсичным относят: минеральные и органические кислоты (серная, азотная, фосфорная, уксусная); щелочи (аммиак, натронная известь, едкое кали); соединения серы (диметил сульфат, растворимые сульфиды,
сероуглерод, растворимые тиоцианаты, хлорид и фторид серы); хлор- и бромзамещенные углеводороды (хлористый и
бромистый метил); органические и неорганические нитро- и аминосоединения (гидроксиломин, гидрозин, анилин, толуидин, амилнитрит, нитробензол, нитротулуол, динитрофенол).
Особую группу веществ, многие из которых токсичны для человека, составляют пестициды – препараты,
предназначенные для борьбы с вредителями сельского хозяйства, сорняками. Все остальные химические соединения
относят к умеренно токсичным, малотоксичным или практически нетоксичным.
Большинство из перечисленных веществ относят к ОПАСНЫМ ХИМИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВАМ
(ОХВ), т.к. они могут быть причиной тяжелых отравлений и поражений. Однако привести к массовым поражениям могут не все ОХВ, включая даже чрезвычайно и высоко токсичные вещества.
Лишь часть химимческих вешеств при сочетании определенных токсических и физико-химических свойств,
таких, как высокая токсичность при действии через органы дыхания и кожные покровы, крупномасштабность производства, потребление, хранение или перевозок, а также способность переходить в аварийных ситуациях в основное
поражающее состояние (пар или аэрозоль) может стать причиной массовых поражений людей.
Эти опасные химические вещества ранее относили к сильнодействующим ядовитым веществам (СДЯВ), а
теперь в соответствии с ГОСТом р22.9.05-95 – к АХОВ.
Под АХОВ следует понимать опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе), который может произвести заражение окружающей среды в поражающих
живой организм концентрациях (токсодозах).
По воздействию на организм человека АХОВ можно разделить на 6 групп:
первая – вещества с преимущественно удушающим действием:
а) с выраженным прижигающим действием – хлор, треххлористый фосфор, оксихлорид фосфора;
б) со слабым прижигающим действием – фосген, хлорпикрин, хлорид серы, гидрозин;
вторая – общеядовитого действия: оксид углерода, синильная кислота, водород мышьяковистый, динитрофенол, динитроортокрезол, этиленхлоргидрин, акролеин;
третья – обладающие удушающим общеядовитым действием: сернистый ангидрид, сероводород, оксиды азота, акрилонитрил;
четвертая – нейротропные яды, т.е. вещества, воздействующие на генерацию и передачу нервного импульса: метилмеркаптан, оксид этилена, сероуглерод, фосфорорганические соединения;
пятая – обладающие удушающим и нейротропным действием: аммиак, ацетонитрил, кислота бромистоводородная,
метил бромистый, метил хлористый;
шестая – нарушающие обмен веществ: диметалсульфат, диоксин, формальдегид.
Наиболее распространенными АХОВ являются хлор и аммиак.
Хлор
Хлор – зеленовато-желтый газ с резким запахом, плохо растворим в воде, сильный окислитель.
Перевозится в сжиженном состоянии под давлением, емкости при нагревании могут взрываться. При
выходе в атмосферу дымит. Тяжелее воздуха (d=1,56 т/м3), скапливается в низких участках местности, подвалах, тоннелях. Пары сильно раздражают слизистые оболочки и кожу. При соприкосновении
возникают ожоги, при вдыхании появляется боль в груди, сухой кашель , рвота, нарушение координации
движений, одышка, резь в глазах, слезоточение. Поражающая концентрация 0,01 мг/л при экспозиции 1
час. Средство защиты – общевойсковой противогаз, дегазирующее вещество – вода, щелочи.
Аммиак
Аммиак – бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха (d=0.0008 т/м3), в сжиженном состоянии d=0.68 т/м3, хорошо растворим в воде. На воздухе дымит, горит при наличии постоянного источника огня. Пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Перевозится в сжиженном виде под давлением. Опасен при вдыхании. Вызывает кашель, удушье. Сильно раздражает слизистые оболочки, вызывает слезоточение, резь в глазах, учащенное сердцебиение. Поражающая концентрация 0.2 мг/л при экспозиции 6 часов, смертельная концентрация 7 мг/л при экспозиции 0.5 часа. Защита – специальный промышленный противогаз, дегазирующее вещество – вода.
Термины и определения
АХОВ — это химическое вещество, применяемое в народнохозяйственных целях, которое при выливе или
выбросе может приводить к заражению воздуха с поражающими концентрациями.
Зона заражения АХОВ — территория, зараженная АХОВ в опасных для жизни людей пределах.
Под прогнозированием масштабов заражения АХОВ понимается определение глубины и площади фактического заражения АХОВ.
Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок и т.п., приводящие к выбросу АХОВ в
атмосферу в количествах, представляющих опасность массового поражения людей и животных.
Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние в результате катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех емкостей и нарушению технологических коммуникаций.
Химически опасный объект народного хозяйства — объект, при аварии или разрушении которого могут произойти массовые поражения людей, животных и растений сильнодействующими ядовитыми веществами.
Первичное облако — облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин.) перехода в атмосферу всего объема или части содержимого емкости со АХОВ при ее разрушении.
Вторичное облако — облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.
Пороговая токсодоза — ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.
Площадь зоны фактического заражения АХОВ — площадь территории, в пределах которой под воздействием
изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ.
Под коэффициентом защиты i — укрытия следует понимать отношение токсодозы, накопленной человеком
за расчетный промежуток времени на открытой местности к значению токсодозы за тот же период времени в i–ом укрытии.
Коэффициент защищенности населения представляет собой отношение количества непораженного населения
к общему количеству населения, подвергшемуся воздействию сильнодействующих ядовитых веществ. Он рассчитывается исходя из средних статистических данных о месте пребывания людей в заданное время суток, в том числе в
жилых, общественных и производственных зданиях, транспорте и открыто на местности.
Токсодоза – количество ядовитого вещества, поглощенное организмом за определенный интервал времени.
1.3. Методика по прогнозированию и оценке химической обстановки распространяется на случай поступления АХОВ
в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии
Масштабы заражения в зависимости от физических свойств и агрегатного состояния АХОВ рассчитываются
по первичному и вторичному облаку, в том числе:
для сжиженных газов — по первичному и вторичному облаку;
для сжатых газов — только по первичному облаку;
для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающего воздуха — только по вторичному облаку.
Исходными данными для прогнозирования масштабов заражения АХОВ служат:
общее количество вредных веществ на объекте и сведения по размещению их запасов в емкостях и технологических трубопроводах;
количество АХОВ, выброшенных из технологической емкости в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности (“свободно”, “в поддон” или “обваловку”);
высота поддона или обваловки складских емкостей;
метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра по данным прогноза на день (момент) аварии, степень вертикальной устойчивости воздуха.
При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: за величину выброса АХОВ — его содержание в максимальной по
объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.), метеоусловия — инверсия, 1–2 м/с,
200С.
При прогнозе масштабов заражения после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.
Внешние границы зоны заражения рассчитываются по пороговой токсодозе, накопленной при ингаляционном
воздействии АХОВ на организм человека.
Принятые допущения:
емкости,
содержащие
АХОВ,
при
авариях
разрушаются
полностью;
толщина слоя (h) разлившейся ядовитой жидкости принимается:
при разливе свободно на подстилающую поверхность — равной 0,05м по всей площади разлива;
для жидкостей, разлившихся в поддон или обваловку, определяются из соотношений:
при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон или обвалование
h = H–0,2,
(1.1)
где: Н — высота поддона (обваловки), м;
при разливах из емкостей, расположенных группой и имеющих общий поддон (обвалование)
h=
Q
0 ,
F•d
(1.2)
где: Q0 — количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т;
d — плотность АХОВ, т/м3;
F — реальная площадь разлива в поддон (обвалование), м2;
предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степень вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра) составляет 4
часа. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться;
при авариях на газо- и продуктопроводах величина выброса АХОВ принимается равной его максимальному
количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, аммиакопровода —
275–500 т.
Расчет количества пораженных производиться исходя из усредненных данных пребывания в течение суток
людей открыто на местности, транспорте, жилых, общественных и производственных зданиях, а также с учетом использования существующих традиционных способов защиты населения.
Значения среднесуточных коэффициентов защищенности для городского и сельского населения при внезапном воздействии АХОВ и в условиях заблаговременного оповещения населения об угрозе поражения, приведены в
табл.7.
Приняты допущения:
при определении количества населения, находящегося в зоне поражения используется показатель средней
плотности населения на заданной территории. При этом плотность населения берется отдельно для города и загородной зоны;
население обучено действиям по сигналам гражданской обороны;
при расчете числа пораженных среди населения, обеспеченного средствами индивидуальной защиты органов
дыхания, предполагается, что последние находятся в непосредственной близости по месту пребывания людей (на рабочих местах, в квартирах и т.п.) и в готовности к использованию. В остальных случаях считается, что средства защиты отсутствуют;
площади зон возможного заражения рассчитываются исходя из фактического заражения приземного слоя
воздуха, т.е. без учета флюктуации направления движения воздушных масс. При этом считается, что действие первичного и вторичного облаков осуществляется в одном направлении, в результате чего происходит наложение их полей концентраций;
известно, что накопление концентраций вредных примесей внутри помещений происходит по экспоненциальному закону. В методическом пособии в целях упрощения пользования приняты усредненные дискретные значения защитных свойств зданий и сооружений, приведенное ко времени, равному 15 и 30 мин., 1, 2, 3 и 4 часам;
по оценке воздействия АХОВ на организм человека принимается, что накапливаемая токсодоза одинакова
для всех возрастных категорий населения и все люди, оказавшиеся в опасной зоне, получают поражения не ниже пороговых.
2. Прогнозирование масштабов заражения АХОВ
2.1. Расчет глубины зоны заражения
Расчет глубины зоны заражения как по первичному, так и по вторичному облаку ведется с помощью табличных данных, приведенных в Приложении 1.
Исходными данным при этом служат:
наименование АХОВ;
количество АХОВ, перешедшее в атмосферу;
характер разлива АХОВ на подстилающую поверхность;
состояние приземного слоя воздуха (инверсия, изотермия или конвекция);
скорость приземного ветра по данным прогноза;
температура окружающего воздуха.
В отсутствии данных о состоянии атмосферы степень ее устойчивости определяется по табл.1.
Пример 1.
На химическом предприятии в 10.00 10 июня 1993 г. произошла авария с выбросом из технологического трубопровода сжиженного хлора, находящегося под давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 50 т сжиженного хлора.
Требуется определить глубину возможного заражения хлором.
Метеоусловия: скорость ветра 3 м/с, температура воздуха 200С, облачность отсутствует.
Решение
1. Так как выброс АХОВ произошел из технологической коммуникации, хлор разлился на подстилающей поверхности “свободно”.
2. По табл.1 определяем степень вертикальной устойчивости — изотермия.
3. По табл. П.1.41. для свободного разлива глубина заражения первичным облаком составляет 1,4 км, вторичным облаком — 3,75 км.
Глубина заражения для редко встречающихся в промышленном производстве АХОВ общепринятого в настоящее время Перечня, табличные данные по масштабам которых в Методическом пособии не приведены, или для
вновь выявленных сильнодействующих ядовитых веществ, рассчитывается по методике, приведенной в Приложении
2.
Пример решения дан по тексту методики.
Таблица 2. 1
Степень вертикальной устойчивости атмосферы
Ночь
Скорость
ветра по ясно, сплошн
прогнозу, перем. облачн.
м/с
облачн.
2
ин
из
2–4
ин
из
4
из
из
Утро
День
Вечер
ясно, сплошн ясно, сплошн ясно, сплошн
перем. облачн. перем. облачн. перем. облачн.
облачн.
облачн.
облачн.
из (ин)
из
к (из)
из
ин
из
из (ин)
из
из
из
из (ин)
из
из
из
из
из
из
из
ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Обозначения: из— изотермия; ин— инверсия; к – конвекция; буквы в скобках — при снежном
покрове.
2. “утро”—период времени, равный 2–м часам после восхода солнца; “вечер”—период времени, равный 2– м часам
после захода солнца.
Промежутки времени суток между “утром” и “вечером” и между “вечером” и “утром” — соответственной “день” и
“ночь”.
3. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха принимаются в расчетах на момент аварии.
Таблица 2.2
Значения коэффициента α
ГГ/Г
α
0,05
0,3
0,1
0,5
0,2
0,75
0,3
0,85
0,4
0,93
0,5–1,0
1,0
2.2. Расчет площади зоны заражения
2.2.1. Расчет площади заражения первичным и вторичным облаками
Площадь зоны заражения находится аналогичным образом как и глубина заражения — либо с помощью методики для проведения инженерных расчетов.
Пример 2. Для условий примера 1 определить площади заражения первичным и вторичным облаками.
Решение
По табл.П.1.41 находим: площадь заражения первичным облаком составляет 0,12 км2 и площадь заражения
вторичным облаком — 1.42 км2.
2.2.2. Расчет частей площади заражения, расположенных на городской и загородной территориях
При прогнозировании масштабов заражения на практике часто приходится иметь дело с территориями,
имеющими резко отличающуюся плотность населения, в частности, городская и загородная территории.
Для того, чтобы разделить общую площадь заражения на две составляющие рекомендуется пользоваться следующими формулами:
SГ = α⋅(ГГ/Г)⋅S,
(2.1)
где: SГ — площадь заражения, приходящаяся на городскую территорию, км2;
ГГ — глубина заражения облака, приходящаяся на городскую часть, км;
Г — общая глубина заражения, км
S — общая площадь заражения, км2;
α — расчетный коэффициент (находится по табл.2)
SЗЗ = S – SГ
(2.2)
где: SЗЗ — площадь зоны заражения, приходящаяся на загородную зону, км2.
Для того, чтобы определить α, необходимо знать отношение расстояния от химически опасного объекта до
границы проектной застройки города к глубине зоны заражения, рассчитанной по п.2.1.
Пример 3
Химически опасный объект, на котором произошла авария (см. пример1) с выбросом хлора, расположен на
удалении 0,7 км (ГГ) по направлению ветра от границы города.
Требуется определить площадь заражения, приходящуюся на город.
Решение
В соответствии с расчетом примера 1 глубина зоны заражения первичным облаком (Г′) составляет 1,4 км;
глубина зоны заражения вторичным облаком (Г”) — 3,75 км, и согласно решению примера 2 площадь заражения первичным облаком (S′) — 0,12 км2; площадь заражения вторичным облаком (S”) — 1,42 км2.
Находим отношение ГГ′/Г′ = 0,7/1,4 =0,5, а затем по табл.2.2. α=1 по формуле (2.1) рассчитываем площадь
заражения в городской застройке по первичному облаку:
SГ′ = 1*(0,7/1,4)*0,12 = 0,06 км2
облаку.
Аналогично рассчитывается α и площадь заражения, приходящаяся на городскую территорию по вторичному
Находим отношение ГГ”/Г” = 0,7/3,75 = 0,187, по табл.2.2. α=0,7
SГ” = 0,7*(0,7/3,75)*1,42 = 0,92 км2
Используя формулу (2.2.), находим
SЗЗ” = 1,42–0,92 = 0,5 км2.
SЗЗ′ = 0,12–0,06 = 0,06 км2 ;
2.3. Определение времени подхода облака зараженного воздуха к объекту
Время подхода облака АХОВ к заданному объекту (t) зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:
t=
где: x — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
x
,
v
(2.3)
v — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (определяется по табл.3).
Пример 4
В результате аварии на объекте, расположенном на расстоянии 5 км от города, произошло разрушение емкости с хлором.
Метеоусловия: инверсия, скорость ветра — 2 м/с, требуется определить время подхода облака зараженного
воздуха к городу.
Решение
Для скорости ветра в условиях инверсии, равной 2 м/с, по табл.2.3 находим скорость перенос облака зараженного воздуха — 10 км/ч.
По формуле (2.3) находим время подхода облака к городу
t = 5/10 = 0,5 ч (30 мин)
2.4. Определение продолжительности поражающего действия
сильнодействующих ядовитых веществ
Продолжительность поражающего действия первичного облака определяется временем его прохождения через объект и составляет от нескольких минут до нескольких десятков минут, а вторичного облака — временем испарения АХОВ с площади разлива, которое зависит от фактических свойств ядовитого вещества, площади и высоты
столба разлившейся жидкости.
Время испарения сильнодействующих ядовитых веществ при 200С для условий свободного разлива и в типовой поддон или обваловку (Н=0,8 м) приведено в табл.2.4.
Таблица 2.3
Скорость
ветра, м/с
1
2
Скорость переноса переднего фронта облака зараженного
воздуха в зависимости от скорости ветра
3
4
5
6
8
10
12
15
Скорость
переноса
км/час
5
10
16
21
6
12
18
24
7
14
21
28
инверсия
изотермия
29
35
конвекция
47
59
71
88
Таблица 2.5
Поправочные коэффициенты для определения продолжительности
испарения АХОВ с площади разлива при различных скоростях ветра
Скорость
ветра, м/с
Поправочный
коэффициент
1
2
3
4
1
0,75
0,6
0,5
5
6
8
10
12
15
0,43 0,38 0,30 0,25 0,22 0,18
Таблица 2.4
Время испарения АХОВ с площади разлива, ч(суток) при скорости приземного ветра (u), равной 1 м/с
N
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Характер разлива
Наименование
свободный разлив h=0,05м
разлив в поддон (обваловку) Н=0,8 м
АХОВ
–200С
00С
200С
400С
–200С
00С
200С
400С
Азотная кислота
10с
10с
1с
8,9
10с
10с
10с
4с
Аммиак: хранение под давлением;
1,3
1,3
1,3
1,3
16,1
16,1
16,1
16,1
изотермическое хранение
0,5с
0,5с
0,5с
0,5с
3,5с
3,5с
3,5с
3,5с
Ацетонитрил
4с
33,0
11,2
4,5
10с
10с
5с
2с
Ацетонциангидрин
–
–
10с
–
–
–
10с
–
Водород хлористый
1,6
1,6
1,6
1,6
19,3
19,3
19,3
19,3
Водород фтористый
9,3
3,8
1,8
1,8
4с
2с
21,6
21,6
Водород цианистый
–
3,2
1,3
1,1
–
1,5с
16,2
12,9
Диметиламин
2,7
1,1
0,8
0,8
1,3с
13,2
9,9
9,9
Метиламин
2,0
1,0
1,0
1,0
1с
12,3
12,3
12,3
Метил бромистый
4,0
1,7
1,4
1,4
2с
20,1
17,3
17,3
Метил хлористый
1,1
1,1
1,1
1,1
13,5
13,5
13,5
13,5
Нитрил акриловой кислоты
3,5с
1с
8,2
3,4
10с
10с
4с
1,6с
Окись этилена
4,2
1,6
1,1
1,1
2с
19,7
13,0
13,0
Сернистый ангидрид
2,4
1,5
1,5
1,5
1,2
17,9
17,9
17,9
Сероводород
1,4
1,4
1,4
1,4
16,4
16,4
16,4
16,4
Сероуглерод
19,5
7,1
3,0
1,5
10с
3,5с
1,5с
17,5
Соляная кислота (38%)
3,5с
1с
8,0
2,8
10с
10с
4с
33,7
Формальдегид
1,3
1,2
1,2
1,2
15,2
14,5
14,5
14,5
Фосген
3,9
1,6
1,2
1,2
2с
19,1
14,1
14,1
Хлор
1,5
1,5
1,5
1,5
18,0
18,0
18,0
18,0
Хлорпикрин
10с
5с
2с
15,7
10с
10с
10с
7с
ПРИМЕЧАНИЕ:
поддон – 3,5 м.
*
– при разрушении изотермических хранилищ для свободного разлива принято h=0,5 м, для разлива в
При других скоростях приземного ветра табличные значения необходимо умножить на коэффициенты, приведенные в табл.2.5.
Пример 5
В результате аварии произошло разрушение емкости с хлором, оборудованной поддоном.
Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 4 м/с, температура воздуха – 00С, высота поддона — 0,8 м.
требуется определить время испарения разлившейся жидкости.
Решение
Согласно табл.2.4 для 00С и скорости ветра 1 м/с при разливе в поддон время испарения составляет 18 часов.
Умножив данное значение на поправочный коэффициент – 0,5 из табл.2.5 для скорости ветра, равной 4 м/с, найдем
искомое значение – 9 часов.
2.5. Порядок нанесения зон заражения на топографические карты и схемы
На схемы и топографические карты при прогнозировании обстановки наносится зона возможного заражения
облаком АХОВ, которая в зависимости от скорости ветра ограничивается окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры ϕ согласно данным, приведенным в табл.6 и радиус, равный глубине зоны заражения
(см. рис.1).
Таблица 2. 6
Угловые размеры зоны возможного заражения
АХОВ в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/с (u)
ϕ, град
≤ 0,5
360
0,6–1
180
1,1–2
90
>2
45
а) u≤0,5 м/с
ϕ=3600
б) u=0,6–1 м/с
ϕ=1800
в) u=1,1–2 м/с
ϕ=900
г) u>2 м/с
ϕ=450
Рис. 1. Конфигурация зон возможного заражения в зависимости от скорости ветра
На рис.1 “о” соответствует центру источника заражения, биссектриса сектора совпадает с осью следа облака
и ориентирована по направлению ветра. Здесь же на рисунках эллипсом показана зона фактического заражения, которая может изменять свое место расположения внутри фигур по мере изменения направления ветра. Обычно на схемы
и карты она не наносится. Однако, при прогнозировании масштабов заражения согласно Приложению 1 рассчитывается именно эта зона фактического заражения, которая затем является отправной точкой для оценки возможного
ущерба.
3. Определение количества и структуры пораженных
Определение количества пораженных среди населения, подвергшегося воздействию сильнодействующих
ядовитых веществ, осуществляется по формуле:
П = L*[q1*(1–K1ЗАЩ) + q2*(1–K2ЗАЩ) +...+ qN*(1–KNЗАЩ)],
(3.1)
где: П — число пораженных, чел.;
L — количество населения, оказавшегося в зоне заражения АХОВ, чел.;
qi — доля людей, использующих тот или иной способ защиты, Σqi=1;
КiЗАЩ — коэффициент защиты i–го укрытия (приведен в табл.8).
Для определения количества людей, проживающих на зараженной территории, обычно пользуются следующей формулой:
L = ∆*S,
(3.2.)
где: ∆ — плотность населения, чел/км2;
S — площадь территории, км2.
Формула (3.1.) справедлива для случая, когда очаг химического поражения возникает только за счет либо
первичного, либо вторичного облака.
Однако на практике чаще встречаются случаи, когда в результате аварии образуется первичное и вторичное
облако. Для этого случая формула (3.1.) должна быть преобразована в следующие формулы:
П′ = L*[q1*(1–K′1ЗАЩ) + q2*(1–K′2ЗАЩ) +...+ qN*(1–K′NЗАЩ)]
где: П′ — количество пораженных от первичного облака, чел;
К′iЗАЩ — коэффициент защиты населения от первичного облака при
ты.
использовании i–го способа защи-
П” = (L–П′)*[q1*(1–K”1ЗАЩ) + q2*(1–K”2ЗАЩ) +...+ qN*(1–K”NЗАЩ)]
где: П” — количество пораженных от вторичного облака, чел.;
К”iЗАЩ — коэффициент защиты населения от вторичного облака при
ты.
(3.3.)
(3.4.)
использовании i–го способа защи-
П = П′ + П”
(3.5.)
Если в ходе развития аварии мер защиты не принимается, то число пораженных может быть рассчитано по
простым формулам:
П′ = L*(1–K′ЗАЩ)
(3.6.)
П” = (L–П′)*(1–К”ЗАЩ)
(3.7.)
В табл.3.1 приведены усредненные коэффициенты защищенности городского и сельского населения с учетом
пребывания его в течение суток открыто на местности, в транспорте, жилых и производственных помещениях.
В табл. 3.2 даны коэффициенты защищенности населения в зависимости от используемого способа защиты и
продолжительности пребывания в очаге поражения.
В табл.3.3 приведены данные по структуре пораженных среди населения, подвергшегося воздействию сильнодействующих ядовитых веществ.
Таблица 3.1
Средние коэффициенты защищенности (КЗАЩ) городского и сельского населения с учетом его пребывания открыто на
местности, в транспорте, жилых и производственных зданиях
Время
суток,
часы
01-6
6-7
7-10
10-13
13-15
15-17
17-19
19-01
01-6
6-7
7-10
10-13
13-15
15-17
17-19
19-01
Городское население
Сельское население
Время, прошедшее от начала воздействия АХОВ
15
30
1
2 часа
3-4
15 мин
30 мин
1 час
2 часа
мин мин час
часа
А. В условиях повседневной деятельности (население не оповещено об опасности)
0,95 0,89 0.76 0,36
0,09
0.72/0,87 0,69/0,84 0,60/0,72 0,28/0,33
0,84 0,72 0,64 0,29
0,07
0,39/0,59 0,37/0,57 0,32/0,48 0,15/0,23
0,64 0,54 0,35 0,13
0,02
0,24/0,24 0,23/0,23 0,20/0,20 0,10/0,10
0,69 0,58 0,37 0,15
0,03
0,19/0,19 0,18/0,18 0,16/0,16 0,08/0,08
0,72 0,64 0,47 0,20
0,04
0,17/0,24 0,14/0,23 0,12/0,20 0,06/0,10
0,68 0,58 0,37 0,15
0,03
0,15/0,48 0,14/0,46 0,12/0,40 0,06/0,19
0,69 0,62 0,47 0,19
0,04
0,19/0,59 0,18/0,57 0,16/0,48 0,08/0,23
0,88 0,82 0,67 0,30
0,07
0,48/0,78 0,46/0,73 0,40/0,64 0,19/0,30
Б. В условиях чрезвычайной ситуации (население оповещено об опасности)
0,95 0,89 0,20 0,36
0,09
0,78/0,89 0,73/0,85 0,64/0,74 0,30/0,35
0,93 0,87 0,74 0,35
0,10
0,50/0,81 0,48/0,77 0,42/0,67 0,21/0,20
0,78 0,68 0,49 0,22
0,06
0,39/0,39 0,37/0,37 0,32/0,32 0,15/0,15
0,79 0,67 0,47 0,21
0.04
0,33/0,33 0,31/0,31 0,27/0,27 0,13/0,13
0,83 0,74 0,56 0,25
0,05
0.31/0,39 0,30/0,37 0.26/0,32 0,12/0,15
0,79 0,69 0,49 0,22
0,04
0,31/0,59 0,30/0,57 0,26/0,48 0,12/0,23
0,86 0,78 0,63 0,28
0,06
0,35/0.66 0,33/0,62 0,29/0,55 0,14/0,26
0,91 0,85 0,71 0,34
0,09
0,59/0,81 0,57/0,77 0,48/0,67 0,23/0,32
3-4 часа
0,07/0,15
0,10/0,05
0,02/0,02
0,02/0,02
0,02/0.02
0,02/0,05
0,02/0,05
0,05/0,07
0,08/0,09
0,07/0,08
0,04/0,04
0.03/0,03
0,03/0,04
0.05/0,05
0,03/0,04
0,07/0,06
Таблица 3.2
Коэффициент защищенности населения по месту его пребывания
N
п/п
1
2
3
4
5
Место
Время пребывания
пребывания
15 мин
30 мин
1 час
2 часа
3-4 часа
Открыто на местности
0
0
0
0
0
В транспорте
0,85
0,75
0,41
–
–
В производственных помещениях
0,67
0,5
0,23
0,09
0
В жилых и общественных помещениях
0,97
0,92
0,80
0,38
0,09
В убежищах:
с режимом регенерации воздуха;
1
1
1
1
1
без режима регенерации воздуха
1
1
1
1
0
6 В средствах индивидуальной защиты органов дыхания
0,7
0,7
0,7
0,7
0
ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент защиты населения при использовании противогазов приведен для района пребывания
людей не менее 1000 м от источника заражения.
Значение коэффициентов приведено с учетом вероятности отказа части противогазов из-за неправильной
подгонки, хранения, сбережения и т.п.
Таблица 3.3
Структура пораженных
Характер поражений
Смертельн.
Показатель в %
10%
Тяжелой и средней
степ.
15%
Легкой степени
Пороговые
20%
55%
Пример 6.
На предприятии лесотехнической промышленности, расположенном на удалении 3-х километров от города,
произошла авария с выбросом 70 т хлора. Облако зараженного воздуха распространяется в направлении города. Глубина городской застройки по направлению движения облака 5 км. Плотность населения в городе 6000 чел/км2, плотность населения в загородной зоне 30 чел/км2.
Требуется спрогнозировать и оценить возможную химическую обстановку для условий: разлив хлора — свободный, температура окружающего воздуха 200С, изотермия, скорость ветра 3 м/с. Мероприятий по защите населения
заблаговременно не проводилось. Население об опасности не оповещено. Авария произошла в 8.00.
Решение
1. По табл.П1.41 для изотермии и скорости ветра, равной 3 м/с, методом интерполяции при разливе 70 т хлора находим:
1. Глубину и площадь заражения первичным и вторичным облаками
Г′=1,8 км;
S′=0,23 км2
Г”=4,9 км;
S”=2,8 км2
2. Глубину заражения, приходящуюся на городскую часть
Г′Г и S′Г равны нулю
Г”Г= 4,9 – 3,0 = 1,9 км
3. Площадь заражения в городе определяем с помощью формул (2.1), (2.2) и табл.2.2:
S”Г = 0,92*(1,9/4,9)*2,8 = 1,0 км2
4. Используя формулу (3.6.) и КЗАЩ населения в городе на 8.00, например, на 30 мин — см. табл. 3.1, равный 0.72, находим число пораженных:
ПГ = 6000*1*(1–0,72) = 1680 чел.
5. Аналогично рассчитаем число пораженных в загородной зоне
S”ЗЗ = 2,8 – 1 = 1,8 км2
ПЗЗ = 30*1,8*(1–0,23) = 40 чел.
6. Общее количество пораженных может составить
П = 1680 + 40 = 1720 чел.
7. Определяем структуру пораженных согласно табл.3.3:
смертельных 170 чел, тяжелой и средней степени тяжести 260 чел, легкой степени 340 и с пороговыми поражениями 950 чел.
Пример 7
Оценить обстановку по примеру 6 с учетом заблаговременного оповещения населения об опасности, вывоза
20% населения из города, обеспеченности городского населения противогазами на 15% и использования убежищ 5%
населения.
Решение
Используя формулу (3.1.), исходные данные примера и КЗАЩ из табл.3.1 (для условий чрезвычайной ситуации) и табл.8, рассчитаем число пораженных:
ПГ= 6000*1*[0,6*(1–0,68)+0,2*(1–1)+0,15*(1–0,7)+0,05*(1–1)] =
= 6000*[0,192+0,2*0+0,15*0,3+0,5*0] = 1400 чел.
ПЗЗ = 30*1,8*(1–0,37) = 35 чел.
Суммарное количество пораженных составит 1400+35 чел . = 1435 чел., из них: смертельных — 143 чел, тяжелой и средней степени тяжести — 216 чел., легкой степени — 286 чел. и пороговых — 790 чел.
4. Оценка эффективности мероприятий по защите населения от АХОВ
Эффективность защиты населения, как правило, оценивается по двум показателям, в том числе: по показателю “предотвращенного ущерба” и показателю “предотвращенный ущерб-затраты”.
Первым показателем чаще пользуются в оперативных целях, вторым — при обосновании мероприятий защиты, которые проводятся заблаговременно.
В табл.4.1 приведены ориентировочные показатели срабатывания систем оповещения.
Таблица 4.1
Локальные и территориальные системы
централизованного оповещения
Системы
оповещения
Время начала оповещения
автоматические
3
Локальные
автоматинеавтоматизированные
зированные
5
10
Территориальные,
неавтоматизированные
20
При оперативной оценке эффективность мероприятий защиты оценивается по разности числа пораженных в
условиях непроведения никаких защитных мероприятий и после их проведения.
Пример 8
Оценить эффективность неавтоматизированной системы оповещения для города в случае химической аварии
на аммиачном производстве при выбросе в атмосферу 50 т аммиака.
Метеоусловия — средние, изотермия, скорость ветра — 3 м/с, температура воздуха — 20 0С.
Решение
1. Выбираем наиболее жесткий случай — разлив свободный.
2. Оценку производим по первичному облаку, поскольку в начальной стадии процесса формирования зоны заражения
оно будет наиболее опасным.
3. По табл. П 1.3 находим глубину и площадь зоны возможного заражения аммиаком:
Г = 0,61 км, S = 0,02 км2
4. Определяем глубину переноса облака зараженного воздуха за период срабатывания локальной системы оповещения
(согл. табл.4.1 — 10 мин.). За 10 мин при скорости переноса 18 км/час (табл.3.2) облако преодолеет расстояние 3 км.
Таким образом, локальная система оповещения с разрешающей способностью в 10 мин применительно к
данному примеру неэффективна.
Пример 9
Оценить эффективность неавтоматизированной системы оповещения для города в случае выброса в атмосферу на химическом предприятии 50 т хлора.
Метеоусловия: инверсия, скорость ветра 2 м/с, температура воздуха 200С.
Дополнительные данные: плотность населения — 8000 чел/км2, время суток — 9.00.
По табл.П 1.41.
1. Глубина заражения первичным облаком 4,0 км, площадь заражения — 1,07 км2.
2. Глубина переноса облака за 10 мин (табл.2.3) — 1,67 км.
3. По формуле (2.1) находим площадь оповещаемой и неоповещаемой территории:
SНЕОП = 0,94*(1,67/4,0)*1,07 = 0,42 км2;
SОП = 1,07 – 0,42 = 0,65 км2
4. Используя формулы (3.5) и (3.6), а также средние коэффициенты защищенности городского населения из табл.3.1,
находим:
П = 8000*0,42*(1–0,64) + 8000*0,65*(1–0,78)= 1200 + 1140 = 2340 чел.
5. Рассчитаем, используя формулу (3.6) и КЗАЩ городского населения, число пораженных без проведения оповещения:
П = 8000*1,07*(1–0,64) = 3100 чел.
6. Эффективность локальной системы оповещения в данном случае оценивается предотвращенным ущербом 3100 –
2340 = 760 чел., что составляет ~ 25%.
Аналогично может быть оценена эффективность других мероприятий по отдельности или комплекса мероприятий в целом.
Экономическая эффективность оценивается по формуле:
η=
∑ℑ
руб/на одного пораженного
Π0 − Πℑ
(4.1)
где: η — показатель эффективности затрат;
ΣЗ — суммарные затраты на мероприятия, руб;
ПО, ПЗ — число пораженных без проведения защитных мероприятий и после их проведения, чел.
5. Методика проведения инженерных расчетов по прогнозированию масштабов заражения АХОВ при
авариях на химически опасных объектох и транспорте
5.1. Прогнозирование масштабов заражения АХОВ
5.2. Определение количественных характеристик источника заражения
5.2.1. КоличествоАХОВ, переходящего в первичное облако
а. для сжиженных газов и жидкостей с температурой кипения выше температуры окружающей среды
Q1 =
Q × C p × ∆t
∆Η
б. для сжатых газов
Q1 = p × d × V
(5.1)
(5.2)
5.2.2. КоличествоАХОВ, разлившегося на подстилающую поверхность
Q 2 = Q − Q1
(5.3)
5.2.3.Площадь разлива АХОВ:
а. свободный разлив
Q2
0,05 × d
(5.4)
Q2
(H − 0,2)d
(5.5)
Sp =
б. разлив в поддон (обваловку)
Sp =
5.2.4.Скорость испарения разлившегося АХОВ
W = 10 −6 × Sp × Pнас. × М × (5,38 + 2,7u )
(5.6)
5.2.5.Время полного испарения АХОВ
Т исп. =
5.3.Расчет глубины заражения
Q2
W
,
(5.7)
5.3.1. Расчет глубины зоны заражения первичным облаком
1,57 ⋅ 10 4 ⋅ Q1 ⋅ ψ
Г′ =
k1 ⋅ u ⋅ Д пол.
,
(5.8)

1 при Г ⋅ 1 u ≤ 740сек.
ψ=
 0,6 + 0,0145 Г ⋅ 1 u при Г1 u > 740сек.
5.3.2 Глубина зоны заражения вторичным облаком
Г′′ =
1,54 ⋅ 10 4 W ⋅ η ⋅ ψ
k11.5 ⋅ u ⋅ Д пор.
,
(5.9)
{
η = N 0.8 при N< Tисп. ≤ 4 часов
{
η = {4
0,8
η = Tисп
. при N ≥ Tисп. ≤ 4 часов
0,8
при
Т исп. > 4 часов

1 при Г′′ u1 ≤ 740сек

ψ=
2
 0,6 + 0,014 < Г u при Г′′ u > 740сек.
где: N - время, прошедшее после аварии, час
5.3.3Максимальная глубина заражения от первичного и вторичного облаков
Г = Г′ + 0,5Г′′при Г′′ ≤ Г′ ,
( 5.10)
Г = Г′′ + 0,5Г′ при Г′′ > Г′ .
(5.11)
S′(S′′) = k 2 × Г′(Г′′) 2 × N 0.2 .
(5.12)
5.4. Расчет площади зоны заражения
5.4.1.Площадь заражения первичным и вторичным облаками
5.4.2.Площадь территории, подвергшаяся заражению в городе и загородной
зоне
а. в городе:
Sг =
S π
 2 R − Г  S (2 R − Г ) 
+
×
arcsin

+
3.14  2
1,6 ⋅ Г 2 
 Г 
(5.13)
× ГR − R 2
б. в загородной зоне
Sзз = S − Sг
(5.14)
Пример
На железной дороге произошел сход с рельсов товарного поезда, в составе которого была цистерна с метилакрилатом. Цистерна оказалась разрушенной, 50т метилакрилата вылилось на подстилающую поверхность, образовался
очаг химического поражения. Метеоусловия: температура воздуха 20 С, инверсия, скорость ветра 2 м/с.
Требуется определить масштабы очага поражения
Решение
I. Используя справочные материалы табл. и данные о значении К1, К2 (см. условные обозначения),находим:
Т кип. = 80,2o С
;d
= 0,953 т м 3 ; Р нас. = 65,7 мм.рт.ст.;
M=86,09 ; K1 = 0.015 ; K 2 = 0,081 ; Д пор. ≈ 6
мг.мин
л
;
h=0,05 м
По формулам рассчитываем количественные характеристики источника заражения
Поскольку температура кипения метилакрилата выше темпетатутзы окружающего воздуха, первичное облако не образуется. Количество ядовитой жидкости, разлившейся на подстилающей поверхности Q2 = 50т
Плошадь источника заражения
Sразл. =
50
= 1050 м 2
0,05 ⋅ 0,953
Скорость испарения
−6
W = 10
⋅ 1050 ⋅ 65,7 ⋅ 86,09 ⋅ 15,28 + 2,7 ⋅ 2 = 6,9 т час.
Время полного испарения разлившегося метилакрилата
Т=
50
= 7,25 часа
6,9
3. Глубина ЗОНЫ заражения рассчитывается только по вторичному облаку согласно формуле
Г′′ =
1,3 ⋅ 10 4 ⋅ 6,9 ⋅ 4 0,8 ⋅ 1,7
0,0151,5 ⋅ 2,6
= 4260 м ≈ 4,3 км
4. По формуле находим площадь зоны заражения
Пример.
Глубина зоны заражения àììèàêîì от аварии на объекте азотной промышленности составляет6,7 км, площадь заражения - 3,6 км. Химически опасный объект расположен на удалении 2 км от границы города. Определить площадь
заражения, приходящюся на город и загородную зону.
Решение.
По формуле рассчитывается плошадь заражения в городе
Sг =
3,6  3,14
 2,2 − 6,7  3,6 ⋅ (2,2 − 6,7 )
+ arcsin
+

×
3,14  2
6,7
 6,7 

× 6,7 − 2 2 = 1,15[1,57 + arcsin (− 0,4 )] − 0,412 = 0,92 км
По формуле находим площадь заражения, приходящуюся на загородную зону
Sзз = 3,6 − 0,92 = 2,32 км 2 .
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Q – общее количество АХОВ в емкости, т;
Q1 – количество вещества, перешедшего в первичное облако зараженного воздуха, т;
Q 2 – количество вещества, разлившегося на подстилающую поверхность, при испарении которого образуется вто-
ричное облако зараженного воздуха, т;
C o – удельная теплоемкость жидкого АХОВ, кКал*град/кг;
∆Η исп. – удельная теплота испарения(энтальпия), кКал*кг;
∆t – разность тамператур жидкого АХОВ до и после разрушения емкости, 0С;
t o – температура АХОВ до разрушения емкости, 0С;
t к – температура кипения АХОВ,°C;
d – плотность АХОВ, т/м3;
P, Pнас. – давление насыщенного пара, в т.ч. в замкнутом сосуде, на поверхности испарения, мм.рт.ст.;
W – скорость испарения АХОВ, т/мин;
Tисп. – время полного испарения АХОВ, час;
M – молекулярная масса АХОВ, г;
H – высота лоддона (обвалования),ым
h – высота столба разлившейся жидкости, м;
u – скорость приземного ветра (на высоте 10 м), м/с;
Д пор. – пороговая токсодоза АХОВ, мг.мин/л;
К1 – коэффициент, учитывавший влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на глубину распространения
облака для инверсии К1= 0,015, для изотермии - 0,04 и конвекции- 0,08;
К2
– коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на размывание облака в го-
ризонтальном направлении перпендикулярно направлению ветра; для инверсии К2=0,О81, изотермии - 0,133 и конвекции - 0,235;
Г′(Г′′ ) – максимальная глубина распространения первичного (вторичного) облака АХОВ, км;
S′г (зз ) – площадь зоны заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ, км2. Индексами указывается: “г” относит-
ся к городской территории, “зз”-к загородной зоне;
R – удаление химически опасного объекта от границы проектной застройки города по направлению распространения облака зараженного воздуха.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочные токсико-физическке данные наиболее распространенных АХОВ
№
Наименование АХОВ
М
г/моль
Плотность, г/м3
газа
жидк.
Т, 0С
Порог.
Давление нас. паров,
мм рт. ст.
кипения
токс.
20 0С
8
00С
9
Ткип
10
20 0С
II
х
1,14
Уд. тепл. исп.
ккал/кг.град
I
2
3
4
5
6
мг.мин/л
7
I
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Азотная кислота
Аммиак
Ацетонитрил
Ацетоциангидрин
Водород хлористый
Водород фтористый
Водород цианистый
Диметиламин
Метиламин
Метил бромистый
Метил хлористый
Нитрил акриловой кислоты
Окись этилена
Сернистый ангидрид
Сероводород
Сероуглерод
Соляная кислота
Формальдегид
Фосген
Хлор
Хлорпикрин
63,01
17,03
41,5
85,1
36,46
20,01
27,03
45,09
-31,06
94. 94
59,49
53,06
0,0008
0.0016
0,002
0,0014
0,0023
-
1,513
0.681
0.786
0.932
1,639
0,989
0,687
0,680
0,699
1,732
0.983
0,806
83,8
-33,42
81,6
120
-85,10
19,52
25,7
6,9
-6,5
3.6
-23,76
77,3
1.5
15
21.6х3'
0,54
2
4
0,75
4,8
4,8
90
90'
0.75
47,8
760
37.2
0,8
760
760
620
760
760
760
760
33,2
12,0
760
221
760
357
240
571
760
656,6
760
29.5
760
760
760
760
760
760
760
760
760
760
760
760
44.05
64,02
34,08
76,14
36.46
30,03
98,91
70,91
164.38
0,0029
0,0015
1,198
0,0035
0,0032
0,882
1,462
0,964
1,263
0,815
1,432
1,558
1,658
10.7
-10,1
-50,35
46,2
108,6
-19,0
8,2
-34,1
112,3
2,2XX
20,0
16,1
135
2.0
О.бхх
0,6
0,6
0,02
760
760
760
297
210
760
760
760,
183
501
760
760
127
66
760
550
760
6,4
760
760
760
760
760
760
760
760
760
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Уд. теплоемк.
х
х
0,345
х
х
-х
ккал/кг
Ткип
12
20 0С
13
Ткип
14
1,05
0,386
0.6I8
0.618
0.367
O,04I6
0,107
0.366
-
283,5
-
327,3
105,8
301,0
210,0
140,4
198,6
60,2
102,4
-
0;47I
0,314
0,446
86,0
138,5
98,9
132,0
0,720
0,240
0,225
-
194,8
57,0
68,7
-
ПРИМЕЧАНИЕ: х - данные не приводятся, т.к. первичное облако в обычных условиях не образуется;
хх - приведены расчетные значения токсодоз
Контрольные задания
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Знать основные термин и определения ХОВ.
Произвести расчет масштабов заражения АХОВ.
Определить время подхода облака зараженного воздуха к объекту.
Определить продолжительность поражающего действия АХОВ.
Знать порядок нанесения зон заражения на топографической карте и схеме.
Определить количество и структуру пораженных в результате воздействия АХОВ.
Оценить эффективность мероприятий по защите населения от АХОВ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методическое пособие по прогнозированию и оценке химической обстановки в ЧС / ВНИИ ГОЧС. М., 1993.– 130
с.
2. Маршал В.К. Основные опасности химимческих производств. – М.: Мир, 1989.– 672 с.
3. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. для вузов / С.В. Белов и др.; Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Высш. шк.,
1999.– 448 с.
4. Сборник журнала “Военные знания” № 5, 1998.