МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
КАФЕДРА “ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ”
МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО
к практическим занятиям
по курсу
«Системный анализ и моделирование процессов в
промышленной безопасности»
Практическое занятие № 15
РАСЧЕТ УЩЕРБА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ПЕРСОНАЛА (НАСЕЛЕНИЯ)
Москва,2015
Практическое занятие № 15
РАСЧЕТ УЩЕРБА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ПЕРСОНАЛА (НАСЕЛЕНИЯ)
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить термины и понятия, связанные с методикой расчета ущерба от поражения персонала (населения)
Ознакомиться с алгоритмом расчёта ущерба от поражения персонала (населения)
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При возникновении техногенной аварии можно выделить зоны, характеризующиеся разной протяженностью и разной степенью поражения населения (персонала), попавшего под действие опасных факторов аварии.
В общем случае ущерб от потери жизни и здоровья персонала Y ч, руб. можно определить по формуле
, (15.1)
где Пчж – стоимость человеческой жизни, руб./чел.; Ni – количество человек, подвергшихся i- той степени воздействия поражающего фактора аварии, чел.; i - степень негативного воздействия (легкая, средняя, тяжелая, смертельная); k - вид негативного воздействия (пожар, взрыв, транспортное происшествие и т.д.); Ros – коэффициент Россера, учитывающий степени нетрудоспособности и уровни дистресса пострадавшего (табл. 15.1.П приложения).
Главным затруднением при расчете по формуле (15.1) является определение стоимости человеческой жизни. Человеческая жизнь без сомнения бесценна, но в ряде случаев (страхование, выплата компе*-нсаций семьям погибшего, определении ущерба и т.п.) ее стоимость необходимо знать.
Согласно методике оценки стоимости человеческой жизни, разработанная в НТЦ «Промышленная безопасность» Ростехнадзора России, позволяющей учитывать специфику и экономическое положение регионов Российской Федерации, стоимость человеческой жизни учитывает размер компенсаций, который положен в случае потери кормильца и потери государства из-за недопроизведенного валового внутреннего продукта (табл. 15.1)
Таблица 15.1
Распределение стоимости человеческой жизни по регионам России
| Субъект Российской Федерации | Затраты, связанные с гибелью человека, руб. | Недопроизведенный ВВП, руб. | Суммарный ущерб от гибели одного человека, руб. |
| Дальневосточный ФО | 179 898 | 841 125 | 1 021 023 |
| Сибирский ФО | 154 993 | 819 269 | 974 262 |
| Уральский ФО | 220 872 | 1 850 932 | 2 071 803 |
| Приволжский ФО | 114 034 | 884 462 | 998 496 |
| Северо-Западный ФО | 153 085 | 877 504 | 1 030 589 |
| Центральный ФО в т.ч. Москва | 123 470 86 109 | 1 377 423 3 436 763 | 1 500 892 3 522 872 |
| Южный ФО | 114 460 | 594 509 | 708 970 |
| В среднем по России | 143 243 | 1 060 151 | 1 203 393 |
Определенные трудности вызывает определение величины Ni – количества человек, подвергшихся i- той степени воздействия поражающего фактора аварии. Если известна плотность распределения персонала (населения) по территории предприятия (населенного пункта) Рнас, тыс. чел/км2 , то при химической аварии необходимо определить площади порогового и летального поражения; при аварии, сопровождающейся взрывами – в соответствии с данными табл.15.2, и т.п.
Таблица 15.2
Действие избыточного давления ударной волны на человека
| Δ Р Ф, кПа | Результаты воздействия |
| <10 | Для человека безопасно |
| 20…40 | Легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) |
| 40…60 | Среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха, разрыв барабанных перепонок, кровотечение из носа и ушей) |
| 60…100 | Сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы конечностей, повреждения внутренних органов) |
| Летальный исход в 50 % случаев | |
| >300 | Безусловное смертельное поражение |
Радиус соответствующей зоны поражения при взрыве можно найти по формуле М.А.Садовского
. (15.2)
Величину импульса фазы сжатия I + (кПа·с) на расстоянии R (м) от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можно определить по приближенной формуле
, (15.3)
Здесь G ТНТ - «тротиловый эквивалент», равный массе тринитротолуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг.
Величина G ТНТ(кг) определяется по формуле
, (15.4)
где Qn ВВ и Qn ТНТ - энергии взрывов, соответственно, рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила, кДж/кг, приведенные в табл. 15..
Таблица 15.3
Энергии взрыва Qn, кДж/кг, конденсированных взрывчатых веществ
| Взрывчатое вещество | Qn, кДж/кг | Взрывчатое вещество | Qn, кДж/кг |
| Индивидуальные: | Смеси: | ||
| тротил (ТНТ) | амматол 80/20 (80 % нитрата + 20 % ТНТ) | ||
| гексоген | 60 % нитроглицериновый динамит | ||
| октоген | торпекс (42 % гексогена + 40 % ТНТ + 18 % Al) | ||
| нитроглицерин | пластическое ВВ (90 % нитро-глицерина + 8 % нитроцеллюлозы + 1 % щелочи + 0,2 % Н2О) | ||
| тетрил | |||
| гремучая ртуть |
Для ориентировочного определения безвозвратных потерь Nбезв (чел.) населения (персонала) вне зданий и убежищ можно использовать формулу
, (15.5)
где Р - плотность населения (персонала), тыс.чел./км2; Gтнт - тротиловый эквивалент, т.
Санитарные потери Nсан (чел.) принимаются равными
, (15.6)
а общие потери Nобщ (чел.)
(15.7)
Для ориентировочного определения потерь людей, находящихся в зданиях, в зависимости от степени их разрушения можно использовать следующие формулы
(15.8)
(15.9)
(15.10)
где Ni – количество персонала в i -ом здании, чел.; n - число зданий (сооружений) на объекте; Niобщ – общие потери при разрушении i -го здания, К1i, К2i – коэффициенты для нахождения потерь в i-ом здании, определяемые по табл. 15.4
Таблица 15.4
Значения коэффициентов К1, К24
| Степень разрушения здания | К1 | К2 |
| Слабая Средняя Сильная Полная | 0,08 0,12 0,8 | 0,03 0,09 0,25 0,3 |
Степень разрушения здания может быть определена по табл. 15.2 приложения с использованием формулы 15.2.
При вероятностном способе прогнозирования – поражающее действие ударной волны определяется как избыточным давлением на фронте ударной волны ΔРф (кПа), так и импульсом фазы сжатия ударной волны I + (кПа*с).
Степень поражения (разрушения) Рпор (%) (табл.П.1.1) определяется в зависимости от пробит-функции Pr, являющейся функцией ΔРф (кПа) и I+ (кПа*с) (табл. 15.5).
Таблица 15.5
Выражения пробит-функций для разных степеней поражения (разрушения)
| № | Степень поражения (разрушения) | Пробит-функция |
| Поражение человека | ||
| Разрыв барабанных перепонок | Pr = -12,6 +1,524ln ΔPф | |
| Контузия | Pr = 5 - 5,74ln{4,2/(1+ΔPф/P0) + 1,3/[I+/(P01/2. m1/3)]}, где m – масса тела, кг | |
| Летальный исход | Pr = 5 - 2,44ln[7,38/ΔPф + 1,9∙103/(ΔPф.I+) ], | |
| Разрушение зданий | ||
| Слабые разрушения | Pr=5 - 0,26ln[(4,6/ΔPф)3,9 + (0,11/I+)5,0 ] | |
| Средние разрушения | Pr = 5 - 0,26ln[(17,5/ΔPф)8,4 + (0,29/I+)9,3 ] | |
| Cильные разрушения | Pr = 5-0,26ln[(40/ΔPф)7,4 + (0,26/I+)11,3 ] |
В случае химической аварии при определении количества пострадавших необходимо учитывать распределение населения в городе (селе) в зависимости от времени суток и степень защищенности людей от места их пребывания (табл.15.3.П. 15.4.П и 15.5.П приложения).
3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
На складе взрывчатых веществ произошел взрыв M т …….. На расстоянии R 1 м от склада находится ……….. здание …….. типа, на расстоянии R2 м - поселок с ….. зданиями. В здании мастерских во время взрыва находились N человек, плотность персонала на территории объекта экономики Р чел./км2.
Определить степень разрушения зданий на объекте экономики и в населенном пункте, потери людей и экономический ущерб от потери людей. Найти радиусы зон летального поражения, контузии и безопасной для человека.
Варианты заданий приведены в табл. 15.6
4. ВАРИАНТЫЗАДАНИЙ
Таблица 15.6
| № | Взрывчатое вещество | М, т | R1, м | Тип здания | R2,м | Тип даний | N, чел | Р, чел/км2 |
| Тротил (ТНТ) | с легким металлич. каркасом | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Гексоген | бескаркасное | Кирпичные малоэтажные | ||||||
| Октоген | деревянное | деревянные | ||||||
| Нитроглицерин | кирпичное | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Тетрил | с легким металлич. каркасом | кирпичные малоэтажные | ||||||
| Гремучая ртуть | бескаркасное | древянные | ||||||
| Амматол 80/20 | деревянное | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Тротил (ТНТ) | кирпичное | кирпичные малоэтажные | ||||||
| Гексоген | с легким металлич. каркасом | деревянные | ||||||
| Октоген | бескаркасное | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Нитроглицерин | деревянное | кирпичные малоэтажные | ||||||
| Тетрил | кирпичное | деревянные | ||||||
| Амматол 80/20 | бескаркасное | кирпичные малоэтажные | ||||||
| Тротил (ТНТ) | деревянное | деревянные | ||||||
| Гексоген | кирпичное | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Октоген | с легким металлич. каркасом | кирпичные малоэтажные | ||||||
| Нитроглицерин | бескаркасное | деревянные | ||||||
| Тетрил | деревянное | кирпичные многоэтажные | ||||||
| Гремучая ртуть | кирпичное | кирпичные малоэтажные |
5.ЛИТЕАТУРА
1.Мастрюков Б.С. Безопасность в природно-техногенной сфере. Прогнозирование последствий.- М.: ИД «Академия», 2012. – 360 стр.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 15.1.П
Шкала Россера
| Потеря трудоспособности | Уровень дистресса | |||
| отсутствует | легкий | средний | тяжелый | |
| 1. Нет потери | 1,000 | 0,995 | 0,990 | 0,967 |
| 2. Легкая недееспособность, не приводящая к прерыванию работы | 0,990 | 0,980 | 0,973 | 0.932 |
| 3. Легкое нарушение трудоспособности | 0,980 | 0,972 | 0,956 | 0,912 |
| 4. Ограниченная работоспособность (возможность выполнять ограниченный перечень работ) | 0,964 | 0,956 | 0,942 | 0,870 |
| 5. Неспособность выполнять оплачиваемую работу | 0,946 | 0,935 | 0,900 | 0,760 |
| 6. Передвижение в коляске, возможность сидеть | 0,875 | 0,845 | 0,680 | 0,000 смерть |
| 7. Прикованность к постели, контакт с окружающими | 0,677 | 0,564 | 0,000 смерть | -1,486 |
Таблица 15.2.П
Избыточное давление во фронте ударной волны ΔРф (кПа), при котором происходит разрушение объектов
| Объект | Степень разрушения | |||
| полное разрушение | сильная | средняя | слабая | |
| Здания жилые: | ||||
| кирпичные многоэтажные | 30…40 | 20…30 | 10…20 | 8…10 |
| кирпичные малоэтажные | 35…45 | 25…35 | 15…25 | 8…15 |
| деревянные | 20…30 | 12…20 | 8…12 | 6…8 |
| Здания промышленные: | ||||
| с тяжелым метал. или ж/б каркасом | 60…100 | 40…60 | 20…40 | 10…20 |
| с легким метал каркасом или бескаркасные | 80…120 | 50…80 | 20…50 | 10…20 |
| Промышленные объекты: | ||||
| ТЭС | 25…40 | 20…25 | 15…220 | 10…15 |
| котельные | 35…45 | 25…35 | 15…25 | 10…15 |
| трубопроводы наземные | -- | |||
| трубопроводы на эстакаде | 20…30 | 30…40 | 40…50 | -- |
| трансформаторные подстанции | 40…60 | 20…40 | 10…20 | |
| ЛЭП | 120…200 | 80…120 | 50…70 | 20…40 |
| водонапорные башни | 60…70 | 40…60 | 20…40 | |
| Станочное оборудование | 80…100 | 60…80 | 40…60 | 25…40 |
| Кузнечно-прессовое оборудование | 200…250 | 150…200 | 100…150 | 50…100 |
| Резервуары, трубопроводы: | ||||
| стальные наземные | ||||
| газгольдеры и емкости ГСМ и хим. веществ | ||||
| частично заглубленные для нефтепродуктов | ||||
| подземные | ||||
| автозаправочные станции | -- | 40…60 | 30…40 | 20…30 |
| перекачивающие и компрессорные станции | 45…50 | 35…45 | 25…35 | 15…25 |
| резервуарные парки (заполненные) | 90…100 | 70…90 | 50…80 | 20…40 |
| Транспорт: | ||||
| металлические и ж/б мосты | 250…300 | 200…250 | 150…200 | 100…150 |
| ж/д пути | ||||
| тепловозы с массой до 50 т | ||||
| цистерны | ||||
| вагоны цельнометаллические | ||||
| вагоны товарные деревянные | ||||
| автомашины грузовые |
Примечание:
Слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб – 10 – 15% от стоимости здания.
Средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30 – 40%.
Сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50%. Ремонт нецелесообразен.
Полное разрушение – обрушение зданий.
Таблица 15.3.П
Среднесуточное распределение городского населения
по месту его пребывания
| Время суток, часы | Место нахождения, % | |||||||||
| Жилые здания и здания культур- но-бытового назначения | Производ- ственные здания | В транспорте | На улице (открыто) | |||||||
| Города с населением (млн.чел) | ||||||||||
| 0,25- 0,5 | 0,5- 1,0 | более 1,0 | 0,25- 0,5 | 0,5- 1,0 | более 1,0 | |||||
| - | - | - | - | - | - | |||||
Таблица 15.4.П
Среднесуточное распределение сельского населения по месту его пребывания
| Время суток, часы | Место нахождения, % | ||||
| поле и с/х произ-ва | жилые помещения | ||||
| днем | ночью | днем | ночью | ||
Таблица 15.5.П
Коэффициент защищенности населения по месту его пребывания
| Место пребывания или применяемые средства защиты | Время пребывания | ||||
| мин | мин | час | часа | 3-4 часа | |
| Открыто на местности | |||||
| В транспорте | 0,95 | 0,75 | 0,41 | - | - |
| В производственных помещениях | 0,67 | 0,5 | 0,25 | 0,09 | |
| В жилых и общественных помещениях | 0,97 | 0,92 | 0,80 | 0,38 | 0,09 |
| В убежищах: - с режимом регенерации воздуха | |||||
| - без режима регенерации воздуха | |||||
| В средствах индивидуальной защиты органов дыхания | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
Примечание: коэффициент защищенности населения при использовании противогазов приведен для района пребывания людей не менее 1000 м от источника заражения.