Методичка (3) (975694), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Пусть на момент времени TJ этот "след" имеет вид,представленный на рис. 5.4.4. Внутри "следа" имеет местосущественная неоднородность по концентрациям токсиканта, а егоконтур (С=С«) характеризует лишь текущую площадь зоны, впределах которой возможна реализация ущерба различных степеней181тяжести (от незначительного отклонения от физиологических норм долетального исхода).Струсвой выброс из зданияИспарение из лужи разлитияРисунок 5.4.3.
Варианты выброса токсического газа.182-100-80-<SO-40-20о20406080100 YРисунок 5.4.4. Распределение концентрации С(х,у)д токсиканта в"следе" шлейфа.Как было отмечено выше, для эффектов острого токсическогопоражения крайне важное значение имеет не только общая величинадозовой нагрузки, но и динамика изменения концентрации вконкретной точке. Для рассматриваемого ниже случая выбросатоксиканта с постоянным расходом из "наземного " источникарассчитанные функции С(т) для двух характерных точек территории("А" и "В"), оказавшихся на оси движения шлейфа (попавших в зонутоксического "следа"), представлены на рис.
5.4.5, а соответствующиезначения доз D(y) X ( для периода экспозиции Т0 = 30 мин - на рис.5.4.6А. (Расчеты проведены в данном случае для людей, находящихсяна открытом воздухе).В общем случае токсическая нагрузка должна рассчитыватьсяотдельно для людей, находящихся на открытом воздухе и вслужебных или жилых помещениях с различной кратностьюестественного или принудительного воздухообмена.
Если принять,что попавший внутрь помещения токсичный газ "мгновенно"распределяется по всему объему (V) помещения, а кратностьвоздухообмена (со) есть величина постоянная, то изменение183концентрации токсиканта внутри помещения помещения Св (т)связано с аналогичным изменением концентрации снаружипомещения Сн (т), уравнением:drT(5.4.16)где: T=V/co - характеристическое время воздухообмена.184Рисунок 5.4.5. Изменение во времени концентрации в характерныхточках на оси "следа".15ю.100100-«О-80-60-60-40-40-20.2020406080100Рисунок 5.4.6.
К расчету количественных характеристик токсическогопоражения (время экспозиции 30 мин).185Данное дифференциальное уравнение может быть решено послеподстановки конкретного вида функции С„(т). Практический интереспредставляют два возможных варианта изменения вида функции С„«:4 концентрация снаружи постоянна;ф концентрация снаружи распределена по нормальному закону.Для первого случая при Св(т)=0; Сн (т) = const = С0Св(т)=С0х(1-ехр(-1/Т] при T-+OQ, Св-*С0(5.4.17)Аналогичное решение получается в случае, когда в помещенииконцентрация токсиканта в момент времени т=т0; Св (то)~С*0, аснаружи равна нулю (обратный "отток"):Св(т) = С^хехрИт-^/Т](5.4.18)В обоих случаях время достижения в помещении половинной отмаксимально возможной концентрации (т2> будет составлятьвеличину:Г2= т xln2 = 0.69 х Т(5.4.19)Есликонцентрацияснаружиявляетсянормальнораспределенной по времени, что характерно для распространенияоблака от мгновенных источников выброса, то, решая эту задачутакже как и предыдущую, для максимальной концентрации впомещении получим———Q———\2п)'ш •-(5.4.20)где: ау, az - коэффициенты поперечной и вертикальной атмосфернойдисперсии - м; Q - масса выброса - м3; U - скорость ветра - м/с; сконцентрация токсиканта, в долях единицы.186Обычнопринимается,чтократностьестественноговоздухообмена жилых или административных помещений со<2.Теоретические основы процессов распространения вредных итоксичных веществ в объеме специально вентилируемыхпроизводственных помещений и методы расчета параметроваварийной вентиляции детально изложены в [35].Рассчитав распределение функции D(x,y)r и выделивконкретную группу риска, т.е подобрав для нее числовыекоэффициенты пробит-функции, далее можно перейти к определениювероятности (или доли в %) поражения людей (с использованиемприведенной выше функции Гаусса) и построить подобное функцииС(х,у) распределение функции A(PR) в пределах исходно выделеннойзоны потенциальной опасности.
В качестве иллюстрации сказанногона рис. 5.4.6 В построены профили поражения при 30-ти минутнойэкспозиции для трех характерных сечений (1-1, 2-2 и 3-3, рис. 5.4.4)исходного физического поля концентраций (вернее для определенногонабораточекпространства,расположенныхналинияхперпендикулярных осевой линии движения облака).Как следует из этого рисунка, по мере удаления от оси облакаотносительная доля (или мера) поражения уменьшается дляразличных (перпендикулярных оси) сечений по различным законам,причем они существенно отличаются друг от друга даже по своиммаксимальным значениям (на оси "следа"), что крайне затрудняетпроведение комплексного анализа риска. Напомним, что, согласнопринятой в международной практике терминологии, индивидуальныйриск трактуется как вероятность именно гибели человека.
В этойсвязи был предложен [36] методический подход, заключающийся взамене функции распределения относительного поражения(неоднородного по площади "следа") функцией "абсолютного"поражения с однородным распределением (вероятности Psl) впределах площади. Построение для эквивалентной площадитоксического следа 8эк(т:) даетJ^F(PR}dYdX=F(l)fdS(5.4.21)187Отмеченные положения проиллюстрированы на рис. 48А. Изприведенного анализа следует, что эквивалентная "зона абсолютноготоксического поражения" имеет характерный листообразный вид. Нарис.
48В представлено влияние возможных изменений в годовом(сезонном) разрезе характеристик атмосферного переноса (скоростьветра, класс устойчивости атмосферы) на потенциальную площадьабсолютного поражения. Как следует из полученных данных, приинверсионных состояниях атмосферы (при положительном градиентетемператур) и умеренных скоростях ветра (2,СИ-2,5 м/с) площадьвозможного поражения резко возрастает.C(x;r,0)t•ympKZr-:(4#-~'** -VK-У-уi.otРисунок 5.4.7. А.
Эквивалентирование зоны токсического пораженияРасчет индивидуального риска в некоторой точке территориивокруг источника опасности требует, во-первых, обоснованиявероятности попадания выбранной точки в зону воздействия188негативных факторов и, во-вторых, определения вероятностивозникновения летального исхода (абсолютного поражения) прихарактерной интенсивности и общем времени действия негативныхфакторов на человека (как представителя биологического вида).Очевидно, что рассмотренная логическая схема расчетахарактеризует лишь частный случай общего вероятностного спектраизменения как "функции источника" (объем, интенсивность и типвыброса; термодинамические особенности фазовых превращенийжидкости; тешюфизические свойства и "сезонные" характеристики"подстилающей" поверхности и т.п.), так и функций переноса(географическое направление и сила ветра, состояние устойчивостиатмосферы и т.п.) для конкретного технологического объекта.
Дляпроведения полномерного анализа риска очевидна необходимостьучета не только отдельных, но полного спектра физическиобоснованных сценариев аварий для всех опасных объектов, а такжевсех возможных функций переноса (в характерном годовом разрезеизменения как самого технологического цикла производства илирежимов хранения различных веществ, так и состояния ландшафта иатмосферы). А это однозначно требует перехода к построению полейпотенциальной опасности и полей потенциального ущерба (риска).Как было отмечено выше, появление конкретной зоныпотенциальной опасности Z\ (x,y) (с характерным граничнымконтуром С = С»), в пределах которой (при С> С*) имеется ненулеваявероятность ущерба, является сложным событием (принцип "еслито") и его вероятность определяется через произведение условныхвероятностей формирующих его независимых событий, т.е.P ( Z .
) W = P ( G A ) [P(U,).pJ(5.4.22)Расчеты должны проводиться при этом раздельно для каждой извыделенных временных градаций (n^ 1,...N) в разрезе года ввиду, какправило, существенного влияния "сезонных особенностей" как нафункцию источника (GkjP(Gk)) так и на характер атмосферногопереноса.Зоны абсолютного поражения (^) при этом полностью подобныи определяются теми же закономерностями, что и исходные зоныфизических параметров (Zj).Как следует из приведенной формулы одним из основныхфакторов влияния на масштабы негативного воздействия является189интенсивность (общий объем) поступления (выброса) токсичноговещества в атмосферу. Этот параметр должен определяться порезультатам специального анализа технологической спецификиобъекта.
Итог такого анализа целесообразно представить в виденекоторой функции распределения - P(G), характеризующей долюповторяемости определенных аварийных расходов (масс) в разрезегода (сезона) или любого иного интервала времени, взятого за основу,по которой будут увязаны между собой все остальные характеристикиразвития конкретных сценариев аварий. При этом минимальное изпринятых к рассмотрению значений функции источника - Gminопределяет по существу границу целесообразности примененияметодологии риска как количественной меры потенциальнойопасности. Следует отметить, что зарубежными исследователями [37]обращается также внимание и на характер функции P(G).Предположим для примера, что при построении этогораспределения выделено пять характерных значений расхода.
Пусть врезультате выброса (с условно единичной вероятностью) ипоследующего переноса потенциально опасного вещества с расходомGI в т. "А" возникает вероятность поражения Рц. Аналогично дляварианта выброса с расходом GI - PU, с расходом Оз - РП и так далее.Тогда при взаимной независимости величин GJ средневесоваявеличина вероятности поражения в рассматриваемой точке будетравна(5-4.23)=При этом сумма долей всех рассмотренных расходовф< = 1 •Перейдем к особенностям построения поля риска. При этом ссамого начала будем иметь в виду индивидуальный риск, т.е.вероятность гибели людей, а следовательно будем оперировать толькоприведенными зонами абсолютного поражения (см. выше).
Дляслучая токсического воздействия на рис. 5.4.7 А показана зонаабсолютного поражения - ^ полученная для конкретного сочетаниярасхода токсиканта, скорости ветра, класса устойчивости атмосферы иряда других необходимых для расчета характеристик.Зоны поражения будут менять свое географическоенаправление, т.е. находиться в пределах определенного сектора(румба), строго по тому же вероятностному закону, что и190соответствующая градация скорости ветра, а, следовательно, ифункция Ч'(ф). В соответствии с базовыми теоремами [38] вероятностьпоявления конкретного значения случайной величины ф=ф» равнанулю - Р(ф*)=0. При этом можно определить только вероятность того,что случайная величина либо примет любое из значений для ф < ф,либо будет принимать какое-либо из значений диапазона измененияф! < Ф < Ф2. Любая точка с полярными координатами М(р,ф) натерритории вокруг источника опасности будет иметь ненулевуювероятность поражения только если окажется на дуге АВ зоныабсолютного поражения ^, что возможно при изменении случайногонаправления ветра в пределах сектора [ф - Дср(р); ф + АФ(Р)] .
Тогда(5.4.24)Этот интеграл на рис. 43 численно представлен в видезаштрихованной гистограммы.Из полученных данных следует, что вероятностныехарактеристики поражения в принципе не могут быть определенытолько через линейный размер зоны опасности и должны вобязательном порядке учитывать реальную конфигурацию (ширину)зоны поражения, которая в общем случае может существенноизменяться вдоль осевой координаты. В то же время и в действующихотечественных нормативных методиках и в последних научныхработах [39-43] для расчета эффектов поражения людей натерриториях вокруг источников с выраженной токсическойопасностью используется только линейный размер зоныпотенциального воздействия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
