Методика расчета оценок воздействий на окружающую среду выброса аварийно химических опасных веществ 1

Прогнозирование и расчет глубины зоны заражения на ХОО от выбросов АХОВ в ОС осуществляется с использованием методики РД 52.04.253-90 на основе учета эквивалентных ядовитых веществ, образующих облако при мгновенном выбросе и испарении пролитых токсичных веществ. Оценка зон заражения осуществляется по моделям распространения вредных веществ в зависимости от метеоусловий. В соответствии с этой методикой при прогнозировании глубины зоны заражения АХОВ предусматривается определение количественных характеристик выброса АХОВ в первичном и вторичном облаках по эквивалентным значениям по отношению к хлору. Что очень важно, методикой предусматривается расчет глубины зоны заражения как при аварии на химически опасном объекте, так и при разрушении такого рода объекта.

Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту основывается на данных по скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, выбираемых из таблицы. Продолжительность поражающего действия АХОВ оценивается по времени его испарения с площади разлива.

Исходными данными для оценки химической обстановки являются: тип и количество АХОВ; метеоусловия; характер местности и застройки на пути распространения зараженного воздуха; условия хранения и характер выброса ядовитых веществ; степень зараженности людей. [1]

При оценке методом прогнозирования принимаются условия одновременного выброса всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте в единичной емкости при благоприятных для распространения зараженного воздуха условиях (инверсия, скорость ветра 1 м/с).

При авариях на объектах с АХОВ оценка воздействия на ОПС проводится по фактически сложившейся обстановке, т.е. берутся реальное количество выброшенного АХОВ и реальные метеоусловия.

Процедура оценки химической обстановки включает следующие шаги.

  • 1. Определение размеров зон химического заражения и очагов поражения;
  • 2. Расчет времени подхода зараженного воздуха к данной точке пространства;
  • 3. Расчет времени поражающего действия;
  • 4. Расчет возможных потерь людей в очаге поражения.

Рассмотрим методику прогнозирования масштабов заражения АХОВ при

авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Методика предназначена для заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения при выбросах АХОВ в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Эта методика рекомендуется для использования органами управления регионов, областей, городов, районов и объектов народного хозяйства РФ при планировании мероприятий по защите рабочих, служащих и населения от АХОВ и принятии мер защиты непосредственно после аварии, а также в работе оперативных групп комплексного анализа по выявлению причин экстремально высокого загрязнения природной среды. Методика позволяет осуществлять прогнозирование масштабов зон заражения при авариях на технологических емкостях и хранилищах, при транспортировке железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случае разрушения химически опасных объектов. Методика распространяется на случай выброса АХОВ в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии.

Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и вторичному облаку, например: для сжиженных газов - отдельно по первичному и вторичному облаку; для сжатых газов - только по первичному облаку; для ядовитых жидкостей - только по вторичному облаку.

Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения АХОВ:

- общее количество АХОВ на объекте и данные по размещению их запасов в емкостях и технологических трубопроводах; - количество АХОВ, выброшенное 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 на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха.

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется принимать: величину выброса АХОВ (Q0) - его содержание в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.; для сейсмических районов - общий запас АХОВ), метеорологические условия - инверсия, скорость воздуха - 1 м/с. Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны использоваться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.

Внешние границы зоны заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

При определении масштабов заражения ОПС от выбросов АХОВ приняты следующие допущения:

  • - емкости, содержащие АХОВ, при авариях разрушаются полностью;
  • - толщина слоя жидкости для АХОВ (h), разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;
  • - толщина слоя жидкости для АХОВ, разлившихся в поддон или обвалов- ку, определяется из следующих соотношений:

при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обвалование):

где Н - высота поддона (обвалования), м;

при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обвалование)

где Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; d - плотность АХОВ, т/м3; - реальная площадь разлива в поддон (обвалование), м2;

  • - предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра) составляют 4 ч. 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 автоматически отсекающими отсекателями, например, для аммиа- копроводов - 275 - 500 т.

Значение глубины зоны заражения при аварийном выбросе (разливе) АХОВ определяется по табл. 6.6 - 6.11 в зависимости от количественных характеристик выброса и скорости ветра.

Количественные характеристики выброса АХОВ для расчетов масштабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (в тоннах) определяется по формуле

где к] - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ - (для сжатых газов k| = 1); кз - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ; кз - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха: принимается равным для инверсии - 1, для изотермии - 0.23, для конвекции - 0.08; к7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов k7 = 1); Q0 - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа величина Q0 рассчитывается по формуле

где d - плотность АХОВ, т/м3; Vx - объем хранилища, м3.

При авариях на газопроводе величина рассчитывается по формуле

где п - процентное содержание АХОВ в природном газе; d - плотность АХОВ, t/mj; Vr - объем секции газопровода между автоматическими отсекате- лями, м3.

При определении величины QA для сжиженных газов значение коэффициента к7 принимается равным 1, а значение коэффициента к) рассчитывается по соотношению

где Ср - удельная теплоемкость жидкого АХОВ, кДж/(кг-град); АТ - разность температур жидкого АХОВ до и после разрушения емкости, °С; АНна - удельная теплота испарения жидкого АХОВ при температуре испарения, кДж/кг.

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку рассчитывается по формуле

где ki - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ; кд - коэффициент, учитывающий скорость ветра; кб - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Значение коэффициснта определяется после расчета продолжительности испарения вещества Т;

При определении величины Q.j2 для остальных веществ значение коэффициента к у принимается равным 1, а значение коэффициента рассчитывается по формуле

где Р - давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм. рт. ст.; М - молекулярная масса вещества.

Расчет глубин зон заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с использованием табл. 6.7 - 6.11

В табл. 6.8 приведены максимальные значения глубин зон заражения первичным Ti или вторичным Гг облаком АХОВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного облака АХОВ, определяется по уравнению

где Г' - наибольший, Г” - наименьший из размеров Г) и А. Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г„, определяемым по формуле

где N - время от начала аварии, ч;

V - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч .

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра - 1 м/с.

Эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха определяется аналогично методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле

где к2?, - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-ro АХОВ; k3i - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-ro АХОВ; кы - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта; кл - поправка на температуру для i-ro АХОВ; Qi - запасы i-ro АХОВ на объекте, т; dt - плотность i-ro АХОВ, т/м3.

Полученные по табл. 6.8 значения глубины зоны заражения Г в зависимости от рассчитанной величины Q3 и скорости ветра сравниваются с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г„. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из 2-х сравниваемых между собой значений.

Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ определяется по формуле

где SB - площадь зоны возможного заражения АХОВ, км2;

Г - глубина зоны заражения, км;

^ - угловые размеры зоны возможного заражения, град. (табл. 6.6).

Таблица 6.6 .Угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра U

U, м/с

<0.5

0.6-1

1.1-2

>2

Ф, град

360

180

90

45

Площадь зоны фактического заражения S,/, в (км2) рассчитывается по формуле

где Ка - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимаемый равным 0.081 при инверсии; 0.133 - при изотер- мии; 0.295 - при конвекции; N - время, прошедшее после начала аварии, ч.

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

где х - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;

V - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (см. табл. 6.7).

Таблица 6.7 Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Скорость пе- реноса, км/ч

Скорость ветра (м/с)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

Инверсия (ин)

5

10

16

21

Изотермия (из)

6

12

18

24

29

35

41

47

53

59

88

Конвекция (к)

7

14

21

28

Продолжительность поражающего действия АХОВ определяется временем его испарения с площади разлива.

Время испарения АХОВ с площади разлива определяется по формуле, ч

где h - толщина слоя АХОВ, м; d - удельный вес АХОВ, т/м2; к247 - коэффициенты, описанные выше.

Возможные потери населения и производственного персонала в очаге поражения зависят:

  • - от плотности населения (чел./км2) на территории очага;
  • - от токсичности АХОВ и глубины его распространения с учетом влияния топографических особенностей местности;
  • - от степени защищенности населения с учетом времени суток и своевременности его оповещения об опасности;
  • - от метеорологических условий (скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха, температуры окружающей среды) и др.

Таблица 6.8. Глубины зон возможного заражения АХОВ, км

Скорость

ветра,

м/с

Эквивалентное количество АХОВ

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

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

54,67

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

U9

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 > 15 м/с размеры зон заражения принимать таким же, как при скорости ветра 15 м/с.

2. При скорости ветра < 1 м/с размеры зон заражения принимать таким же, как при скорости ветра 1 м/с.

Таблица 6.9. Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

N

п/п

Наимепова- ние АХОВ

Плотность АХОВ, т/м3

Темпе- ратура кипения, °С

Показатели коэффициентов

газ

жидкость

к,

к2

К3

К:

для

-20°С

для

0°С

ДЛЯ

20°С

для

40°С

1

Аммиак а) хранение под давлением

0,0008

0,681

-33,4

0,18

0,025

0,04

0,3/1

0,6/1

1/1

1,4/1

б) изотермическое хранение

0,681

-33,4

0,01

0,025

0,04

1/1

1/1

1/1

1/1

2

Хлор

0,0032

1,56

-34,1

0,18

0,052

1

0,3/1

0,6/1

1/1

1,4/1

3

Водород

цианистый

0,687

25,7

-

0,026

3,0

-

0,4

1

1,3

4

Водород хлористый

0,0016

1,191

-85,1

0,28

0,037

0,3

0,6/1

0,8/1

1/1

1,2/1

5

Соляная

кислота

(концентр.)

1,198

0,021

0,3

0,1

0,3

1

1,6

6

Окислы азота

1,491

21,0

-

0,04

0,4

-

0,4

1

1

7

Сернистый

ангидрид

0,0029

1,462

-10,1

0,11

0,049

0,33

-

0,3/1

1/1

1,7/1

8

Фосген

0,0035

1,432

8,2

0,05

0,061

1,0

-/0,3

-/0,7

1/1

2,7/1

9

Хлорциан

0,0021

1,22

12,6

0,04

0,048

0,8

-

-/0,6

1/1

3,9/1

Таблица 6.10. Значение К4 в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра (м/с)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

К4

1

1,33

1,67

2

2,34

2,67

3

3,34

3,67

4

5,68

Таблица 6.11. График для определения степени вертикальной устойчивости воздуха по данным прогноза погоды

Скорость ветра, (м/с)

НОЧЬ

ДЕНЬ

ясно

полуясно

пасмурно

ясно

полуясно

пасмурно

0,5

ИНВЕРСИЯ

КОНВЕКЦИЯ

0,6-2,0

2,1-4,0

ИЗОТЕРМИЯ

ИЗОТЕРМИЯ

Более 4

Рассчитанные зоны территории химического заражения показаны на рис. 6.5.

Зона химического заражения от выбросов АХОВ

Рис. 6.5. Зона химического заражения от выбросов АХОВ

Прогнозирование и оценка числа пораженных в зонах химического заражения

Возможные потери населения и производственного персонала в очаге поражения:

где Z/N) - число пораженных в /-й зоне поражения; ш - число зон поражения; п - число степеней защиты; А'- численность городского населения в j-й зоне

поражения; Ncj - численность сельского населения в j-й зоне поражения; q, -

доля людей с /-й степенью защиты в зависимости от времени суток; Кзащ., - коэффициент защиты иго сооружения с учетом времени, прошедшего после аварии.

Построим зону химического заражения на э-карте. Для пороговой ток- содозы flci2=PCtci2 рассчитывается номинальная глубина распространения ядовитого облака Гном. Определяется центральный угол сектора, в качестве которого рассматривается зона химического заражения (3X3). При прогнозировании зон возможного химического заражения при гипотетической аварии на ХОО ТА = 4 ч.

На карту промышленного региона с соблюдением масштаба наносится зона химического заражения. Направление размещения сектора определяется направлением реального ветра в приземном слое атмосферы.

По числу людей, попадающих в ту или иную зону поражения, оценивается ожидаемое число пораженных с соответствующей степенью тяжести.

  • [1] Раздел написан совместно с С.М.Ходченко
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >