Оценка химической обстановки
В зоне воздействия АХОВ после аварии
На химически опасном объекте
Методические указания
Цель рабоы:
1. Овладеть методикой оценки химической обстановки после аварии на химически опасном объекте.
2. Получить навыки в проведении расчетно-графических работ по определению химической обстановки в районах местности, подвергшихся воздействию АХОВ после аварии на химически опасном объекте.
Учебные вопросы:
1. Нанесение химической обстановки на карту.
2. Оценка последствий воздействия АХОВ.
Порядок выполнения работы.
1. Ознакомиться с общими положениями методики оценки химической обстановки.
2. Получить у преподавателя данные для решения задач по оценке обстановки.
3. Нанести на карту химическую обстановку.
4. Провести расчеты по оценке масштабов заражения и определения количества пораженных людей.
5. Результаты оценки химической обстановки представить на лицевой стороне топографической карты, расчеты на ее обороте.
- Общие положения
Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это химическое вещество, применяемое в народном хозяйстве, которое при выливе или выбросе может приводить к загрязнению воздуха в опасных концентрациях.
Зона заражения АХОВ – территория, на которой концентрация АХОВ достигает опасных величин.
Прогнозирование масштаба загрязнения АХОВ – это определение расчетным методом глубины и площади зоны заражения АХОВ.
Авария ни химически опасном объекте – это неконтролируемый выброс АХОВ в атмосферу в результате нарушения технологических процессов на производстве, повреждения трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств и др., с образованием зараженного облака с опасными концентрациями АХОВ, которые могут вызывать массовые поражения незащищенных людей и животных.
|
|
Разрушение химически опасного объекта – это полная разгерметизация емкостей и нарушение технологических коммуникаций в результате техногенных аварий и стихийных бедствий.
Химически опасный объект – это объект промышленности или транспорта, при разрушении которого, могут произойти выбросы АХОВ в объемах образующие в атмосферном воздухе опасные концентрации для людей, животных и растений.
Первичное облако – это облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 минуты) перехода в атмосферу (выброса) части АХОВ из емкости в момент ее разрушения и дальнейшее распространение на местности по направлению ветра.
Вторичное облако – это облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с поверхности (поддона).
Площадь зоны заражения АХОВ – это площадь территории зараженной АХОВ в опасных концентрациях.
Пороговая токсическая доза – это ингаляционная доза, вызывающая начальные симптомы поражения.
Для прогнозируемых оценок химической обстановки принимаются следующие допущения: емкости, содержащие АХОВ, при авариях разрушаются полностью с выбросом и разливом всего объема вещества; при авариях на газопроводах и продуктопроводах выброс АХОВ принимается равным максимальному количеству АХОВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсеками, например для аммиакопроводов – 275-500 тонн.
- Нанесение химической обстановки на карту
Нанесение химической обстановки на карту может проводиться либо по данным прогноза или по данным разведки. По данным разведки химическая обстановка наносится на карту с калек или схем, которые заполняются специальными службами контроля и формированиями гражданской обороны.
|
|
Нанесение химической обстановки на карту по данным прогноза заключается в определении масштабов химического заражения с помощью расчетно – аналитических методик. Масштаб химического заражения характеризуется: радиусом R и площадью S района аварии; глубиной Г1 и площадью S1 зоны распространения первого облака АХОВ; глубиной Г2 и площадью S2 зон распространения вторичного облака АХОВ.
|
|
Рис.1. Схема зоны распространения первичного и вторичного облака химического заражения
Район аварии, где в момент выброса АХОВ образуются опасные концентрации, ограничиваются радиусом R. Величина радиуса аварии зависит от вида АХОВ, его количества и характера самой аварии и может достигать 0,5-1,0 км.
Принято считать, что при разрушении емкостей с низкокипящими жидкостями АХОВ до 180 тонн R=0.5км, в остальных случаях R=1 км. Для высококипящих АХОВ при разрушении емкостей до 100 тонн R=200 м., в остальных случаях R=0.5км.
При возникновении пожара радиус района аварии увеличивается в 1,5-2 раза.
Площадь района аварии S определяется как площадь круга радиусом R. В пределах площади S достигаются наибольшие концентрации АХОВ и заражение местности, оборудования и отдельных предметов.
Глубина распространения первичного Г1 и вторичного Г2 облаков АХОВ определяются по таблицам справочников (см. табл. 1 и 2).
|
|
Площади распространения первичного и вторичного облаков АХОВ (S1 и S2) определяются по формуле:
где L – половина угла сектора, в пределах которого возможно распространение облака АХОВ (см. рис.1).
Величина L, в основном, зависит от метеорологических и топографических условий. Значение L для различных условий приведены в таблице 3.
Табличные данные глубин распространения первичного и вторичного облаков АХОВ дают общие показатели для определенных условий погоды и технических средств хранения АХОВ.
Для определения глубин распространения первичного облака АХОВ с учетом конкретных метеорологических условий и емкости АХОВ, используется уравнение:
где Г1 – глубина распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности с учетом конкретных метеорологических условий, км;
Г1Т – табличное значение глубины распространения вторичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях, км (см. табл. 1);
К1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха(см. табл. 5);
КП – коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение массы АХОВ по сравнению с типовой технологической емкостью (см. табл. 4).
Применение коэффициента пропорциональности необходимо, когда объем АХОВ конкретной емкости не совпадает с типовым (табличным) объемом емкости. Для его нахождения вначале определяют коэффициент превышения объема, представляющий собой отношение имеющегося (заданного) количества АХОВ 
к ближайшему табличному значению таковой емкости 
. Затем, по данному отношению 
, по таблице 5 находят коэффициент пропорциональности.
Для определения глубины распространения вторичного облака АХОВ используется уравнение:
где Г2 - глубина распространения вторичного облака АХОВ на равнинной местности с учетом конкретных метеорологических условий, км;
Г2Т – табличное значение глубины распространения вторичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях, км (см. табл. 2);
К2 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха(см. табл. 6);
КП – коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение массы АХОВ по сравнению с типовой технологической емкостью (см. табл. 4).
После определения масштабов заражения, химическая обстановка наносится на карту. На карте, согласно схеме, представленной на рис. 1, графически в масштабе карты отображается район аварии, глубины распространения первичного и вторичного облаков АХОВ с учетом направления ветра в приземном слое воздуха (см. приложение).
Для нанесения химической обстановки на карту необходимы следующие исходные данные:
- место и время аварии;
- тоннаж емкостей хранения (перевозки) АХОВ, подвергшиеся аварии;
- наименование АХОВ;
- характер аварии (взрыв, пожар, разрыв оболочки и т.д.);
- скорость и направление ветра, температура воздуха и подстилающей поверхности в приземном слое;
- вертикальная устойчивость воздуха (конвекция, изотермия, инверсия), см. рис.2;
- линейные размеры объекта N, для которого оценивается химическая опасность;
- удаление объекта N от места аварии.
Рис.2. График оценки степени вертикальной устойчивости воздуха по данным прогноза
Примечание: для более точного определения степени вертикальной устойчивости воздуха можно воспользоваться соотношением:
- инверсия;
-0,1< 
<+0,1 – изотермия;
- конвекция
где 
– температурный градиент, определяемый при разнице температур на высотах 50см и 200см
V – скорость ветра на высоте 1метр.
Пример: Определить масштаб заражения местности хлором при разрушении хранилища емкостью 60 тонн.
Метеорологические условия: скорость ветра 2 м/с, температура воздуха +20°С, почвы +19°С.
Объект, для которого оценивается химическая обстановка удален от места аварии на 4 км. и расположен на направлении распространения облака АХОВ.
Решение:
1. Определение размера аварии (радиуса круга R и его площади S).
Для емкости хранилища менее 100 тонн R=0,5км. Площадь района аварии 
км2.
2. Определение степени вертикальной устойчивости воздуха. Определяем температурный градиент:
°С
если 
то в данных метеоусловиях степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия.
3. Определение табличной глубины распространения первичного облака АХОВ Г1Т.
По таблице 1 для емкости 100 тонн (ближайшей к 60 тоннам заданной) находим табличное значение глубины распространения хлора Г1Т= 20км.
4. Определение поправочных коэффициентов, учитывающих отклонение температуры воздуха и емкости СДЯВ от табличных.
Определяем по таблице 5 значение поправочного коэффициента, учитывающего влияние температуры воздуха на глубину распространения первичного облака К1=1,0. По таблице 4 находим значение коэффициента пропорциональности по отношению емкостей АХОВ заданной 
и табличной
КП=0,7
5. Определение глубины распространения первичного облака АХОВ с учетом поправочных коэффициентов
6. Определение табличной глубины распространения вторичного облака АХОВ.
По таблице 2 для емкости 100 тонн (ближайшей к 60 тоннам заданной) находим табличное значение глубины распространения хлора Г2Т= 2км.
7. Определение поправочных коэффициентов, учитывающих отклонение температуры воздуха и емкости АХОВ от табличных.
По таблице 6 находим значение поправочного коэффициента, учитывающего влияние температуры воздуха на глубину распространения первичного облака АХОВ хлора, К2=1,0.
Значение коэффициента пропорциональности как для первичного облака АХОВ, то есть. КП=0,7
8. Определение глубины распространения вторичного облака хлора с учетом поправочных коэффициентов
9. Определение площади распространения первичного и вторичного облаков хлора по формуле
Значение L (половинного угла сектора распространения облака АХОВ) определяется по таблице 3 с учетом доверительной вероятности P=0.75.
Тогда площадь распространения первичного облака хлора составит:
вторичного
Согласно проведенным расчетам по величине радиуса района аварии R=0.5 км., значения глубин распространения первичного и вторичного облаков АХОВ: Г1=14 км, Г2=1.4 км. Наносим на карту масштаб заражения и распространения хлора после аварии (разрушения) емкости.
Таблица № 1.Глубина распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности, км
| Емкость хранения (кол-во АХОВ) т. | Конвекция | Изотермия | Инверсия | ||||
| Скорость ветра, м/c. | |||||||
| ХЛОР | |||||||
| Менее 0,5 | 0,6 | Менее 0,5 | 2,1 | 1,4 | |||
| 0,9 | 0,6 | 2,7 | 1,8 | 1,3 | 8,7 | 5,7 | |
| 2,9 | 2,0 | 9,5 | 6,4 | 5,1 | |||
| 5,5 | 4,0 | ||||||
| 3,4 | 2,5 | 11,4 | 7,7 | 6,1 | |||
| АММИАК | |||||||
| 0,7 | 0,5 | 1,6 | 1,1 | 0,8 | 5,0 | 2,2 | |
| 0,9 | 0,6 | 2,4 | 1,6 | 1,3 | 6,7 | 4,4 | |
| 2,0 | 1,4 | 6,0 | 4,0 | 3,2 | 18,3 | ||
| 3,1 | 2,3 | 10,4 | 7,0 | 5,5 | |||
| 5,3 | 3,8 | 20,0 | 13,0 | 10,4 | |||
| ФОСГЕН | |||||||
| Менее 0,5 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 1,8 | 1,2 | ||
| 1,2 | 0,5 | 1,7 | 1,2 | 0,9 | 4,1 | 2,7 | |
| 3,65 | 2,6 | 6,5 | 4,4 | 3,5 | 16,7 | ||
| ЦИАНИСТЫЙ ВОДОРОД | |||||||
| Менее 0,5 | |||||||
| Менее 0,5 | 0,5 | Менее 0,5 | 1,3 | 0,9 | |||
| 0,5 | 0,4 | 1,2 | 0,8 | 0,6 | 3,7 | 2,4 | |
| 0,7 | 0,5 | 1,8 | 1,2 | 1,0 | 5,6 | 3,7 | |
| СЕРНИСТЫЙ АНГИДРИД | |||||||
| Менее 0,5 | 0,6 | Менее 0,5 | 1,4 | 0,9 | |||
| 0,8 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,6 | 2,3 | 1,5 | |
| 1,1 | 0,8 | 3,0 | 2,0 | 1,6 | 8,5 | 5,5 | |
| ОКИСЛЫАЗОТА | |||||||
| 0,8 | 0,6 | 2,4 | 1,6 | 1,3 | 7,5 | 5,0 | |
| 1,7 | 1,2 | 5,9 | 4,0 | 3,2 | |||
| 2,3 | 1,7 | 8,8 | 5,9 | 4,7 | |||
| ОКИСЬ ЭТИЛЕНА | |||||||
| Менее 0,5 | |||||||
| Менее 0,5 | 0,6 | Менее 0,5 | |||||
| Менее 0,5 | 0,6 | Менее 0,5 | 0,9 | 0,6 | |||
| ОКИСЬ УГЛЕРОДА | |||||||
| Менее 0,5 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 2,3 | 1,5 | ||
| ГИДРАЗИН, СЕРОУГЛЕВОДОРОД | |||||||
| Менее 0,5 |
Примечание:
1. Хранение в жидком (охлажденном) состоянии при емкости хранения АХОВ 1000 тонн и более.
2. Окись углерода – представлены данные при аварийном выбросе из промышленных установок
3. Глубины распространения даны для стандартных температурных условий.
Таблица № 2
Глубина распространения вторичного облака АХОВ, км.
| Емкость хранения (кол-во АХОВ), т | Конвекция | Изотермия | Инверсия |
| ХЛОР | |||
| Менее 0,5 | |||
| Менее 0,5 | 0,8 | 1,1 | |
| Менее 0,5 | 1,2 | ||
| 0,7 | 2,6 | 4,5 | |
| 1,2 | 4,6 | 8,7 | |
| АММИАК | |||
| Менее 0,5 | 0,6 | 0,9 | |
| Менее 0,5 | 0,5 | ||
| Менее 0,5 | 0,6 | 1,0 | |
| 0,7 | 2,8 | 3,5 | |
| 0,8 | 5,4 | ||
| ФОСГЕН | |||
| Менее 0,5 | 0,5 | 0,6 | |
| Менее 0,5 | 1,4 | 2,1 | |
| 0,7 | 2,7 | 3,8 | |
| ОКИСЛЫАЗОТА | |||
| Менее 0,5 | 1,3 | ||
| 0,8 | 3,2 | 5,2 | |
| 0,6 | 2,3 | ||
| ЦИАНИСТЫЙ ВОДОРОД | |||
| Менее 0,5 | Менее 0,5 | 0,6 | |
| Менее 0,5 | 1,0 | 1,5 | |
| Менее 0,5 | 0,7 | 1,1 | |
| СЕРНИСТЫЙ АНГИДРИД | |||
| Менее 0,5 | 0,7 | ||
| Менее 0,5 | 0,5 | 1,0 | |
| ОКИСЬ ЭТИЛЕНА | |||
| Менее 0,5 0,7 | |||
| Менее 0,5 | 0,6 | 1,3 | |
| ОКИСЛЫАЗОТА | |||
| Менее 0,5 | 1,3 | 2,0 | |
| 0,6 | 2,7 | 5,7 | |
| 0,8 | 3,2 | 7,7 | |
| ГИДРАЗИН, СЕРОУГЛЕВОДОРОД | |||
| 1-100 | Менее 0,5 |
Таблица № 3
Значения половинного угла L сектора распространения облака АХОВ в зависимости от вертикальной устойчивости воздуха и доверительной вероятности P, град.
| Параметр распространения | Вертикальная устойчивость воздуха | Доверительная вероятность P | ||
| 0,5 | 0,75 | 0,9 | ||
| Первичное облако АХОВ | Инверсия | |||
| Изотермия | ||||
| Конвекция | ||||
| Вторичное облако АХОВ | Инверсия | |||
| Изотермия | ||||
| Конвекция |
Примечание: При наличии достоверной информации об аварии P=0,5, при отсутствии подробных данных об аварии P=0,9, в остальных случаях P=0,75.
Таблица № 4
Значения коэффициента пропорциональности КП
| Вертикальная устойчивость воздуха | Отношение конкретного с табличным объемов емкостей 
| ||||||||
| 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | ||||||
| Конвекция | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,9 | 1,4 | 1,9 | 2,4 | 2,7 | |
| Изотермия | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 0,9 | 1,5 | 2,2 | 2,8 | 3,3 | |
| Инверсия | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 0,9 | 1,6 | 2,6 | 3,4 | 4,0 |
Таблица № 5
Значение поправочного коэффициента, учитывающего влияние температуры воздуха на глубину распространения первичного облака АХОВ, К1
| АХОВ | Температура воздуха °С | ||||||||
| -40 | -30 | -20 | -10 | ||||||
| Хлор, аммиак* | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | ||
| Хлор, аммиак** | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,2 | 1,3 | ||
| Фосген | 0,3 | 1,4 | 1,8 | ||||||
| Цианистый водород | 2,2 | ||||||||
| Окись этилена | 0,5 | 0,7 | |||||||
| Окись углерода | |||||||||
| Сернистый ангидрид | 0,6 | 0,8 | 1,2 | 1,4 | |||||
| Окислы азота | 1,5 | ||||||||
| Гидразин, сероуглерод |
Примечание:
* - При хранении в сжатом, сжиженном состоянии (под давлением).
** - При хранении в жидком (охлажденном) состоянии (физотермический способ хранения).
Таблица № 6
Значение поправочного коэффициента К2, учитывающего влияние температуры воздуха на глубину распространения вторичного облака АХОВ.
| АХОВ | Температура воздуха °С | ||||||||
| -40 | -30 | -20 | -10 | ||||||
| Хлор, аммиак* | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Хлор, аммиак** | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 1,3 |
| Фосген | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 1,3 |
| Цианистый водород | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 1,0 | 1,1 |
| Окись этилена | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 1,0 |
| Сернистый ангидрид | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 |
| Окислы азота | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,3 | 1,6 |
| Сероуглерод | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,7 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | |
| Гидразин |
Примечание:
* - При хранении в сжатом, сжиженном состоянии (под давлением).
** - При хранении в жидком (охлажденном) состоянии (изотермический способ хранения).