Прогнозирование зоны химического заражения, образовавшейся от разлива хлора

При утечке (выбросе) АХОВ могут возникать зоны химического заражения (3X3). В этих зонах могут оказаться соседние объекты, жилые кварталы, поселки и т.д. 3X3 АХОВ будет включать участок разлива (утечки), территорию и воздушное пространство над ней, где распространились пары этих веществ с пороговыми концентрациями. При утечке (выбросе, разливе) могут возникать первичное и вторичное облака. Первичное облако образуется при мгновенном (1—3 мин) переходе в атмосферу части вещества из емкости при разрушении, а вторичное — в результате испарения разлившегося вещества. Заметим, что сжатые газы образуют первичное облако; сжиженные газы — первичное и вторичное облака; жидкости — вторичное облако, если температура их кипения выше температуры окружающей среды. Таким ообразом, все зависит от агрегатного состояния АХОВ ко времени аварии.

3X3 характеризуется типом АХОВ, глубиной и площадью заражения, продолжительностью поражающего действия АХОВ, количеством очагов поражения и степенью заражения. Конфигурация и размеры 3X3 зависят от агрегатного состояния и количества АХОВ; характера разлива жидких веществ, метеоусловий — температуры воздуха, скорости ветра, степени вертикальной устойчивости атмосферы, рельефа местности на пути распространения облака.

АХОВ может разлиться свободно (толщина слоя жидкости h принимается равной 0,05 м) и в «поддон» или «обваловку» (толщина слоя h — Н — 0,2, где Н — высота поддона). Метеорологические условия принимаются на высоте 10 м (высота флюгера). Различают 3 степени вертикальной устойчивости воздуха: инверсия (/воздуха на поверхности земли холоднее, чем в верхних слоях, т.е. температура с высотой повышается); изотермия (стабильное равновесие воздушных слоев); конвекция (нижние слои воздуха нагреты сильнее верхних слоев и температура с высотой понижается).

Степень заражения среды характеризуется концентрацией (г/м3) или плотностью (г/м2) заражения. Продолжительность сохранения неизменными метеоданных составляет 4 ч.

Прогнозирование 3X3. Заметим сразу, что прогнозирование 3X3 носит вероятностный характер.

Основой прогнозирования служит «Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте» (1990 г.).

Поэтому для точного определения всех характеристик 3X3 необходимо использовать данные химической разведки. Цель прогнозирования — определить масштаб и степень заражения. Результатами прогноза являются:

  • 1. Полная глубина зоны заражения от суммарного воздействия первичного и вторичного облаков.
  • 2. Площадь зоны возможного и фактического заражения (из-за частого изменения метеоусловий площади фактического и возможного заражения будут различными).
  • 3. Время испарения пролива АХОВ (оно определяет продолжительность поражающего действия веществ).
  • 4. Время подхода облака АХОВ к определенному рубежу.

В «Методике» вводится понятие «эквивалентное количество АХОВ». За эквивалент принимается хлор и его масштаб заражения при инверсии.

Основные расчетные формулы для характеристик зон химического заражения

Допущения, принятые при прогнозировании 3X3, представлены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Допущения, принятые при прогнозировании 3X3

Исходные данные

Вид прогнозирования

Заблаговременное

Оперативное

1

2

3

4

1

Метеоусловия: скорость ветра VB, м/с температура воздуха, град СВУ воздуха

1

+40

инверсия

Реальные на момент аварии

2

Предельное время пребывания в 3X3 и сохранения неизменными метеоусловий от начала аварии,ч

4

4,

после четырех часов прогноз уточняется

1

2

3

4

3

Толщина слоя разлившейся жидкости И, м: при свободном разливе; при разливе в обвалование (поддон) высотой Я, м

0,05

h = Н - 0,2

0,05

h = Н- 0,2

4

Количество разлившегося (выброшенного) АХОВ при аварии Q, т: на ХОО и транспорте; на хранилище сжатого газа; в трубопроводах;

Единичная емкость, вмещающая наибольшее количество АХОВ; в сейсмоопасных районах — весь хранимый запас Q=dVx

Фактическое разлившееся количество. Если оно не известно, то принимается максимально возможное количество АХОВ в емкости

Q=dVx

(d — плотность АХОВ, т/м3; Vx объем хранилища, м3)

Максимальное количество между автоматическими отсекателями (для аммиака — 275—500 т)

5

Степень разрушения емкости

полная

полная

1. Время испарения (продолжительность действия АХОВ)

где И — толщина слоя разлившейся жидкости, м; d — плотность АХОВ, т/м3;

К2 коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ;

К4 коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 5.2);

K-j — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К7 = 1). Коэффициенты К'7 и К" означают его значение для первичного и вторичного облаков соответственно.

Значения коэффициента Х4 дано в табл. 5.2.

ПО

Значения коэффициента К4

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

5,68

2. Эквивалентное количество АХОВ по первичному облаку (для сжиженных и сжатых газов)

где Х| — коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, для сжатых газов Kj = 1;

А^з — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ;

К5 — коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (при инверсии — 1, изо- термии — 0,23, конвекции — 0,08);

Q — количество разлившегося (выброшенного) АХОВ, т.

3. Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку (для сжиженных газов и жидкостей, кипящих при температуре выше температуры окружающей среды)

где А/ — коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Он определяется после расчета Т:

4. Глубина 3X3.

Глубины возможного заражения первичным облаком Г, = = /(Q31,VB), вторичным облаком Г2 = /(С?э2’*/в) определяются по таблице (см. табл. 5.3). При несовпадении данных проводится линейная интерполяция.

Полная глубина зоны определяется как сумма Гп = Г' + 0,5Г" , км, где Г' — наибольшая величина из двух глубин зон Г, и Г2.

За окончательную глубину зоны заражения Гзхз принимается минимальное значение из двух значений Гп и Гпср

Глубина зон возможного заражения АХОВ, км

Скорость

ветра,

м/с

Эквивалентное количество АХОВ, т

0,01

0,05

0,1

0,5

1

3

5

10

20ы

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

231

363

2

0,26

0,59

0,84

1,92

2,84

5,35

7,20

10,83

16,44

21,02

28,73

35,35

44,09

87,79

121

189

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

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

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

54,57

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

34,29

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

44,14

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

8,82

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

Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха за 4 ч от начала аварии Гпер = = Кпер-4, км, где Vnep скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха (км/ч), указаны в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

15

Скорость

переноса,

км/ч

инверсия

5

10

16

21

изотермия

6

12

18

24

29

35

41

47

53

59

65

88

конвекция

7

14

21

28

5. Площадь зоны возможного заражения где ф — угол, зависящий, от скорости ветра:

В зависимости от величины угла ср зону возможного заражения наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор.

6. Площадь зоны фактического заражения

где — коэффициент, учитывающий СВУ воздуха: 0,081 — при инверсии; 0,131 — при изотермии; 0,235 — при конвекции.

7. Время подхода облака зараженного воздуха к объекту

где X — расстояние от источника заражения до объекта, км;

+пер — скоРость переноса переднего фронта зараженного облака, км/ч.

(При скорости ветра более 15 м/с размеры зон заражения принимаются как при скорости 15 м/с; при скорости ветра менее 1 м/с — как при скорости 1м/с).

Возможные потери персонала объекта и населения от АХОВ в очаге поражения приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5

Возможные потери персонала объекта и населения от АХОВ в очаге поражения, чел.

Условия

Без

противогазов

Обеспеченность противогазами, %

нахождения

людей

20

30

40

50

60

70

80

90

100

На открытой местности

90-100

75

65

58

50

40

35

25

18

10

В простейших укрытиях

50

40

35

30

27

22

18

14

9

4

Возможные потери людей в очаге поражения: легкой степени ~ 25 %, средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее чем на 2 недели и нуждающихся в госпитализации) — 40 %, со смертельным исходом — до 35 %.

Пример. Спрогнозировать характеристики 3X3 при аварии на опасном объекте при следующих исходных данных: тип АХОВ — сжиженный хлор под давлением; количество хлора Q = 90 т; высота обвалования — Н = 2 м; метеоусловия — изотермия, температура воздуха /в = +10 °С, скорость ветра VB = 2 м/с. Время после аварии N — 1ч.

Порядок прогнозирования

1. Время испарения (продолжительность поражающего действия хлора)

  • (При вычислении значения Т коэффициент Ху брать по вторичному облаку).
  • 2. Коэффициент К6, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии, N. При N < ТК6 = №>8 = I08 = 1.
  • 3. Эквивалентное количество хлора по первичному облаку

4. Эквивалентное количество хлора по вторичному облаку

5. Глубина возможного заражения от первичного облака Эта

глубина определяется как функция по данным

табл. 5.3:

6. Глубина возможного заражения от вторичного облака Г2. Определяется аналогично глубине Г,.

Методом интерполирования

получаем

где ГБ, Гм, Гх — большее, меньшее, искомое соответственно значения глубин зараженного хлором воздуха, км;

— большее, меньшее, определяемое соответственно значения эквивалентных количеств хлора, т.

7. Полная глубина зоны возможного заражения Гп определяется как сумма глубин Tj и Г2 с учетом соотношения

8. Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха данным АХОВ Г определяется за время 4 ч и скорости ветра VB = 12 км/ч.

9. За окончательную глубину зоны заражения Гзхз принимается минимальное значение из двух глубин Гпер и Гп, т.е.

10. Площадь зоны возможного заражения SB определяется по формуле

где Гзхз — полная расчетная глубина зоны, км;

ср — угол, который зависит от скорости ветра, град.

Значение приведено в п. 5 расчетных формул.

Итак,

В зависимости от значения угла ср зону заражения АХОВ наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор. Зона заражения наносится на карту (схему) синим цветом с желтой штриховкой. Как вариант подобная зона показана на рис. 5.2.

11. Площадь зоны фактического заражения определяется зависимостью

где К8 — коэффициент, учитывающий СВУ воздуха. Он равен при инверсии 0,081, при изотермии 0,133 и при конвекции 0,235.

Зона фактического заражения наносится на карту (схему) в виде эллипса синим цветом с желтой штриховкой (рис. 5.1 и 5.2).

Зона химического заражения

Рис. 5.1. Зона химического заражения

Границы очагов поражения при чрезвычайных ситуациях с АХОВ и взрывоопасными веществами

Рис. 5.2. Границы очагов поражения при чрезвычайных ситуациях с АХОВ и взрывоопасными веществами

12. Время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (населенному пункту)

где х — расстояние от места аварии до определенного рубежа, км;

Fnep — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (см. табл.5.4).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >