tema3_2 (Лекции ЗчС и ГО)

Курс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год11. “ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИЯХ НА ХИМИЧЕСКИОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ”1.1. Химическая обстановка и ее оценка.1.1.1 Общие положения.Под химической обстановкой понимают (1) масштабы и (2) степень зараженияотравляющими 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 проводитсялибо по факту произошедшей ЧС с последующими уточнениями по даннымхимической разведки и другим наблюдениям,либо для виртуальной ЧС с наихудшими условиями ее протекания.При этом обычно подлежат определению глубина зоны заражения, площадьвозможного заражения, площадь территории, над которой пройдет облако, времяприхода зараженного облака к определенному рубежу, продолжительность заражения.Исходными данными при прогнозе химической обстановки при выходе АХОВявляются:— 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 вподдон, обваловку).1.1.2 Задание метеоусловий.В числе параметров метеоусловий, используемых при прогнозе химическойобстановки, кроме температуры и скорости ветра используется параметр, которыйв 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 иконвекцию.От степени вертикальной устойчивости воздуха зависят масштаб и продолжительность заражения. Во многом это происходит из-за характерных для каждой степенитемпературных 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 интенсивноеперемешивание слоев воздуха и, как следствие, быстрое рассеивание зараженногооблака, а при инверсии эти процессы протекают существенно медленнее.Факультет военного обученияПрогнозирование обстановки при авариях на Х О О2Определение степени вертикальной устойчивости воздуха в конкретных условияхпроизводится по специальным метеотаблицам в зависимости от времени года, временисуток, 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 оценкхимической обстановки:1) при оценке химической обстановки по факту ЧС метеоусловия берутсяреальные;2) при оценке виртуальной ЧС, поскольку метеоусловия неизвестны, то онипредполагаются наихудшими с точки зрения возможных последствий, т.е.

в наибольшей степени благоприятствующие распространению ядовитого облака. Такимиусловиями являются:СВУ — инверсия, V = 1 м/с , tоC — максимальная в данной местности в данноевремя года 1.1.1.3 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 — посовокупному объему всех емкостей с АХОВ на рассматриваемом ХОО.

Прогноз наразрушение объекта ведется для сейсмоопасных районов и для ЧС военного времени2) Агрегатное состояние АХОВ. Количество АХОВ, вышедшее при ЧС, определяется в зависимости от агрегатного состояния АХОВ по-разному:- при хранении (транспортировке) в газообразном состоянии используетсяуравнение состояния газа, согласно которому количество вышедшего АХОВ равно2:mo Pn% P г nV,т,  гV 98,1100 9,81103где P - давление в резервуаре,г - плотность газа,АХОВ, если оно находится в смеси с другими газами;(1)V - объем резервуара, n - концентрация- при хранении (транспортировке) в жидком состоянии:mо= сзапVж , т ,(2)сзап, V - коэффициент заполнения и объем резервуара, ж – плотность жидкости.1Нужно иметь ввиду, что в практических условиях продолжительность сохранения неизменными метеоусловий принимается равной 4 часам.

По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться).Для расчета объема используются известные формулы объема цилиндра Vц=  D2L/4 и шара Vш=  D3/6.2Факультет военного обученияКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год31.1.4 Учет влияния условий хранения, определяющих характер разлива.Для ограничения площадей разлива жидких АХОВ под промышленными емкостями для хранения АХОВ сооружаются поддоны или обваловки.

Время испарениявылившейся в поддон или обваловку жидкости определяется высотой слоя жидкости вподдоне или обваловке.1) При стандартно залитом резервуаре высоту слоя жидкости в поддонеили обваловке принимают равнойh = 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 виртуальнойаварии высота слоя жидкости вычисляется по формулеh  ( H  0,2)max{ m oi },м moi(4)iгде 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.1.2. Расчеты при авариях на химически опасном объекте.1.2.1 Основные положения методического подхода к расчету.В основу методики расчетов положены следующие допущения и условия.1.Внешние границы зон заражения рассчитываются по пороговой токсодозеАХОВ.2.Определение глубины зоны заражения проводится по единой для всех АХОВтаблице.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 методикиявляется 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.Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныПрогнозирование обстановки при авариях на Х О О41.2.2 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:Способхранения1234Вещество (тип вещества) и его агрегатное состояниеК1Все низкокипящие вещества, хранящиеся под давлением ввиде жидкостиАммиак, хранящийся изотермически в виде жидкостиЗначения приведеныв таб.№ 14Значения приведеныв таб.№ 14Другие АХОВ, хранящиеся изотермически в виде жидкостиНизкокипящие АХОВ, хранящиеся под давлением в виде газаВысококипящие жидкости, хранящиеся при нормальных условиях010К2- 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 данногоАХОВ (значения приведены в таб.№ 14);К4- коэффициент, учитывающий влияние скорости ветра на интенсивностьиспарения АХОВ (значения приведены в таб.№ 15);K5 —коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивостивоздуха на интенсивность рассеивания АХОВ 3:для инверсиидля изотермиидля конвекцииК5 = 1 ,К5 = 0,23 ,К5 = 0,08 .К6 — коэффициент, учитывающий соотношение времени, на которое осуществляется прогноз (Тпрог) и продолжительности испарения АХОВ (Тисп) :при Tисп  1 часаК6 = min { Tисп ;Tпрог)0,8 ,при Tисп < 1 часаK6 = 1 .Если необходимо рассчитать максимальные размеры зон заражения, тоТпрог условно принимается бесконечно большим.К7 — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха в моментаварии на интенсивность испарения АХОВ при формировании первичного (К7п) ивторичного облака (К7в):для газообразных АХОВдля жидкостей и сжиженных газовК7 = 1,К7п, К7в из таб.№ 14.Значения коэффициентов К1,К2,K3, К4, К7 — при расчетах берутся из выдаваемых студентам таблиц (см.

Приложение)4.3Используется при расчете эквивалентного количества вещества. При расчете площади зоны заражения используется (см. ниже) коэффициент К8, также учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха наинтенсивность рассеивания АХОВ4О коэффициенте К8 см. ниже.Факультет военного обученияКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год51.2.3 Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке.Эквивалентное количество вещества, по первичному облаку, т, определяетсяпо формуле:mэ1 = K1 K3 K5 K7п mо(5)mо — количество вышедшего при аварии АХОВ , т. ( см. (1) и (2) ).1.2.4 Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке, ивремени испарения.Вторичное облако образуется за счет испарения жидкой фазы АХОВ.Расчет проводится в два этапа:1) Определяется время испарения ,ч :Tисп h ж,чK 2 K 4 K 7в(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, определяетсяпо формуле:mэ 2  (1  K1 ) K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 7 вmo,тh ж(7)1.2.5 Расчет глубины зоны заражения при аварии на ХОО.В основной таблице (Таблица № 13) приведены значения глубин зон зараженияпервичным Г1 или вторичным Г2 облаком АХОВ в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Соотношение между значениями Г1 и Г2 длякаждого 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 АХОВпод 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 местностьюс 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 зара5Наблюдается так называемый «эффект танковой гусеницы».Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныПрогнозирование обстановки при авариях на Х О О6жения 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 определяетсяследующим образом.Во-первых, рассчитывается значение величины Гоб в соответствии с формулой(8).Во-вторых, по Таблице 16 в зависимости от СВУ и средней скорости ветраопределяется скорость ветра на высоте переноса облака Vп и глубина переносаоблака ГпГп = Vп Тпрог(9)В-третьих, за окончательную расчетную глубину зоны заражения принимаетсяминимальная из величин Гоб и ГпГ = min {Гоб; Гп}(10)Затем рассчитывается время формирования зоныTф = Г / Vп(11)1.2.6 Определение площади зоны заражения и нанесение ее на картуРазличают 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 .