Возникновение аварий на опасных промышленных объектах чаще всего связано с нарушениями технологического регламента и неисправностью оборудования.
Особенно опасны аварии, сопровождающиеся взрывами, пожарами и проливом (выбросом) больших количеств аварийно химически опасных веществ (АХОВ), которые в процессе производственной деятельности используются на предприятиях.
При крупных авариях опасности поражения могут подвергнуться не только рабочие и служащие, но и население, проживающее вблизи предприятия.
Защита производственного персонала и населения может быть достигнута только при своевременном и качественном проведении ряда инженерно-технических и организационных мероприятий, в том числе по линии Российской системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС). Важным мероприятием является прогнозирование масштабов химического заражения.
3.1. Исходные данные для прогнозирования масштабов
химического заражения
Масштабы заражения АХОВ, в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния, рассчитываются по первичномуи вторичному облаку:
· для сжиженных газов – отдельно по первичному и вторичному облаку;
· для сжатых газов – только по первичному облаку;
· для ядовитых жидкостей, кипящих при температуре окружающей сре-
ды, – только по первичному облаку.
Исходными данными для прогнозирования масштабов заражения АХОВ являются:
· общее количество АХОВ на объекте и данные по размещению их запасов в емкостях и технологических трубопроводах;
· количество АХОВ, выброшенного в атмосферу, и характер его разлива по подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «обваловку»);
· высота поддона или обваловки складских емкостей;
· метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 метров (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха.
При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай аварии в качестве исходных данных рекомендуется принимать: за величину выброса АХОВ – его содержание в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.), метеорологические условия – инверсия, скорость ветра 1 м/с.
Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.
Исходные данные для расчета по вариантам приведены в табл. 10.
Таблица 10
| № ва- риан- та | Количество АХОВ, т | Характер разлива | Высо-та обвалования, м | Скорость ветра V, м/c | Температура возду-ха, °С | Степень вертикальной устойчивости воздуха | Удаление объекта, м | Название объекта |
| 0,5 | В обвалование Свободно В обвалование Свободно В обвалование Свободно В обвалование Свободно В обвалование Свободно | - - - - - | -20 -40 -20 | Инверсия Изотермия Конвекция Инверсия Изотермия Конвекция Инверсия Изотермия Изотермия Конвекция | Школа Ж. дома Детсад Вуз Ж. дома Школа Детсад Ж. дома Детсад Школа |
Примечание. АХОВ выбирается из табл. 37 по номеру варианта.
Внешние границы зон заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.
Принятые допущения:
· емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью;
· толщина слоя жидкости h для АХОВ, разлившихся свободно по
подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;
· для АХОВ, разлившихся в поддон или в обвалование, определяя
ется из соотношений:
а) при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обвалование) h = H - 0,2, (H – высота поддона (обвалования)), м;
б) при разливах из емкостей, расположенных группой и имеющих общий поддон (обвалование) h = Q0 / (F × r) (Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; r –плотность вещества, т/м3 , определяется по табл. 11; F – реальная площадь разлива, м2).
1.2. Прогнозирование размеров зоны заражения АХОВ
Порядок расчета размеров зоны заражения АХОВ следующий:
1. Определяется эквивалентное количество вещества по первичному облаку (в тоннах) по следующей формуле
QЭ1=К1 × К3 × К5 ×× К7 × Q0,(11.1)
где К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, приведен в табл. 11 (для сжатых газов К1 = 1);
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ, приведен в табл. 37;
К5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха: при инверсии равен 1, при изотермии – 0,23, при конвекции – 0,08;
К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяется по табл. 11 (для сжатых газов К7 = 1);
Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.
При авариях на хранилищах сжатого газа величина Q0 расчитывается по формуле
Q0 = r × VX, (11.2)
где r – плотность АХОВ, т/м3, определяется по табл. 11;
VX – объем хранилища, м3.
2. Определяется эквивалентное количество вещества по вторичному облаку по следующей формуле:
QЭ2 = (1 – K1) × K2 × K3 × K4 × K5 × K6 × K7 × Q0 / (h × r), (11.3)
где К2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ приведен в табл. 11;
К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 12);
К6 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N.
Значение коэффициента К6 определяется после расчета продолжительности испарения Т вещества по формуле
Т = h × r / К2 × К4 × К7, (11.4)
где h – толщина слоя АХОВ, м;
r – плотность АХОВ, т/м3 (табл. 11);
Если время после начала аварии N меньше T, то К6 = N0,8, если N больше T, то К6 = Т 0,8, а при T меньше 1часа К6 принимается для 1 часа. N – время от начала аварии.
Таблица 12
| Скорость ветра, м/с | |||||||||||
| К4 | 1,33 | 1,67 | 2,0 | 2,34 | 2,67 | 3,0 | 3,34 | 3,67 | 4,0 | 5,68 |
3. Определяется глубина зоны химического заражения.
В табл. 13 приведены максимальные значения глубин зон заражения первичным Г1 или вторичным Г2, определяемые в зависимости от эквива-
лентного количества АХОВ и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г, км, обусловленная воздействием первичного и вторичного
Таблица 11
| № п/п | Наименование АХОВ | Плотность АХОВ, r, т/м3 | Темпе-ратура ки-пения, °С ния, 0С | Пороговая токсодоза мг/кг | Значение вспомогательных коэффициентов | ||||||||
| Газ | Жид-кость | К1 | К2 | К3 | К7 для температуры воздуха, °С | ||||||||
| -20 | -40 | ||||||||||||
| Аммиак: Хранение под давлением Изотермическое хранение Водород фтористый Водород хлористый Водород бромистый Водород цианистый Метилакрилат Метилмеркаптан Окислы азота Окись этилена Сернистый ангидрид Сероводород Сероуглерод Формальдегид Фосген Хлор Хлорциан Этиленмеркаптан | 0,0008 - - 0,0016 0,0036 - - - - - 0,0029 0,0015 - - - - - - | 0,681 0,681 0,989 1,191 1,490 0,687 0,953 0,806 1,491 0,882 1,462 0,964 1,263 0,815 1,432 1,553 1,220 0,839 | -33,42 -33,42 19,52 -85,10 -66,77 25,7 80,2 77,3 21,0 10,7 -10,1 -60,35 46,2 -19,0 8,2 -34,1 12,6 35,0 | 15,0 15,0 4,0 2,0 2,4 0,2 6,0 0,75 1,5 2,2 1,8 16,1 45,0 0,6 0,6 0,6 0,75 2,2 | 0,18 0,01 0,28 0,13 0,05 0,11 0,27 0,19 0,05 0,18 0,04 | 0,025 0,025 0,028 0,037 0,055 0,026 0,005 0,007 0,040 0,041 0,049 0,042 0,021 0,034 0,061 0,052 0,048 0,028 | 0,04 0,04 0,15 0,30 6,0 3,0 0,025 0,8 0,40 0,27 0,333 0,036 0,013 1,0 1,0 1,0 0,80 0,27 | 0/0,9 0/0,9 0,1 0,64/1 0,2/1 0,1 0,04 0/0,1 0/0,2 0,3/1 0,1 0/0,1 0,7/1 0/0,9 0,1 | 0,3/1 1/1 0,2 0,6/1 0,5/1 0,2 0,1 0/0,3 0/0,5 0,5/1 0,2 0/1 0/0,3 0,2/1 0,2 | 0,6/1 1/1 0,5 0,8/1 0,8/1 0,6/1 0,4 0,4 0,4 0/0,7 0,3/1 0,8/1 0,3 0,5/1 0/0,7 0,6/1 0/0,6 0,5 | 1/1 1/1 | 1,4/1 1/1 1,2/1 1,2/1 1,5/1 3,1 2,4 3,2/1 1,7/1 1,2/1 1,6 1,5/1 2,7/1 1,4/1 3,9/1 1,7 |
Примечания. 1. В графах 10–14 в числителе значения К7 для первичного, в знаменателе - для вторичного облака.
2. Значения К1 для изотермического хранения аммиака приведенн для случая разливов (выбросов) в поддон
Таблица 13
| Скорость ветра, м/с | Глубина зоны заражения, км, при эквивалентном количестве АХОВ, т | |||||||||||||||
| 0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,5 | |||||||||||||
| и более | 0,38 0,26 0,22 0,19 0,17 0,15 0,14 0,13 0,12 0,12 0,11 0,11 0,10 0,10 0,10 | 0,85 0,59 0,48 0,42 0,38 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,22 | 1,25 0,84 0,68 0,59 0,53 0,48 0,45 0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,33 0,32 0,31 | 3,16 1,92 1,53 1,33 1,19 1,09 1,00 0,94 0,88 0,84 0,80 0,76 0,74 0,71 0,97 | 4,75 2,84 2,17 1,88 1,68 1,53 1,42 1,33 1,25 1,19 1,13 1,08 1,04 1,00 0,69 | 9,18 5,35 3,99 3,28 2,91 2,66 2,46 2,30 2,17 2,06 1,96 1,88 1,80 1,74 1,68 | 12,53 7,20 5,34 4,36 3,75 3,43 3,17 2,97 2,80 2,66 2,53 2,42 2,37 2,24 2,17 | 19,20 10,83 7,96 6,46 5,53 4,88 4,49 4.20 3.96 3,76 3,58 3,43 3,29 3,17 3,07 | 29,56 16,44 11,94 9,62 8,19 7,20 6,48 5,92 5,60 5,31 5,06 4,85 4,66 4,49 4,34 | 38,13 21,02 15,18 12,18 10,33 9,06 8,14 7,42 6,86 6,50 6,20 5,94 5,70 5,50 5,31 | 52,67 28,73 20,59 16,43 13,88 12,14 10,87 9,90 9,12 8,50 8,01 7,67 7,37 7,10 6,86 | 65,23 35,35 25,21 20,05 16,89 14,79 13,17 11,98 11,03 10,23 9,61 9,07 8,72 8,40 8,11 | 81,91 44,09 31,30 24,80 20,82 18,13 16,17 14,68 13,50 12,54 11,74 11,06 10,48 10,04 9,70 | 87,79 61,47 48,18 40,11 34,67 30,73 27,75 25,39 23,49 21,91 20,58 19,45 18,46 17,60 | 84,50 65,92 54,67 47,09 41,63 37,49 34,24 31,61 29,44 27,61 26,04 24,69 23,50 | 83,60 71,70 63,16 56,70 51,60 47,53 44,15 41,30 38,90 36,81 34,98 |
Примечания. 1. При скорости ветра больше 15 м/с размеры зон заражения принимаются как при скорости ветра 15 м/с.
2. При скорости ветра меньше 1 м/с размеры зон заражения принимаются как при скорости ветра 1 м/с.
АХОВ, определяется из выражения Г = (ГНБ + 0,5 × ГНМ), (ГНБ, ГНМ – наибольший и наименьший из размеров Г1 и Г2). Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс ГП , км, определяемым по формуле
ГП = N × VП, (11.5)
где N – время от начала аварии, ч;
VП – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при
данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч, определяется по табл. 14.
Таблица 14
| Степень вертикальной устойчивости | Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха VП, км/ч при скорости ветра V, м/с | ||||||||||||||
| Инверсия | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||
| Изотермия | |||||||||||||||
| Конвекция | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых значений.
4. Определяется площадь зоны заражения первичным (вторичным) облаком по следующей формуле:
S В = 8,72 × Г 2 × b × 10-3, (11.6)
где SВ – площадь возможного заражения АХОВ, м2;
Г – глубина зоны заражения, км;
b – угловые размеры зоны возможного заражения, град, приведены в табл. 15.
Таблица 15
| V, м/с | <0,5 | 0,6-1 | 1,1-2 | >2 |
| b, град |
Площадь зоны фактического заражения SФ, м2, определяется по формуле
Sф = К8 × Г 2 × N 0,2, (11.7)
где К8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным: при инверсии – 0,081; при изотермии – 0,133; при конвекции – 0,235;
N – время, прошедшее после начала аварии, ч.
11.3. Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту
и продолжительности поражающего действия АХОВ
Время подхода облака АХОВ к заданному рубежу зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле
t = X / VП, (11.8)
где Х – расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
VП – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха, км/ч, определяется из табл. 14 в зависимости от скорости ветра и степени вертикальной устойчивости.
Продолжительность поражающего действия АХОВ определяется временем его испарения с площади разлива по формуле (11.4).
11.4. Определение возможных потерь людей
Очагом химического поражения принято называть территорию с находящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений. Такими объектами могут быть административные, промышленные, сельскохозяйственные предприятия и учреждения, жилые кварталы населенных пунктов, городов и другие объекты.
Потери рабочих, служащих и населения в очагах химического поражения зависят от токсичности, величины концентрации АХОВ и времени пребывания людей в очаге поражения, степени их защищенности и своевременности использования индивидуальных средств защиты (противогазов). Характер поражения людей, находящихся в зоне химического поражения, может быть различным. Он определяется главным образом токсичностью АХОВ и полученной токсодозой. Возможные потери рабочих, служащих и населения от АХОВ в очаге поражения, %, приведены в табл. 16.
Таблица 16
| Условия нахож-дения людей | Потери людей, % | |||||||||
| без про- тивогазов | при обеспеченности противогазами, % | |||||||||
| На открытой местности | 90-100 | |||||||||
| В простейших укрытиях, зданиях | ||||||||||
Структура потерь людей в очаге поражения, %:
Легкой степени – 25;
Средней и тяжелой – 40;
Со смертельным исходом – 35.
11.5. Порядок нанесения зон заражения на топографические карты
Зона возможного заражения облаком АХОВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры b и радиус, равный глубине заражения Г. Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником заражения.
На топографических картах и схемах зона возможного заражения имеет вид:
а) при скорости ветра по прогнозу меньше 0,5 м/с зона заражения имеет вид окружности с центром в точке О, соответствующей источнику заражения. Угловой размер зоны заражения b = 360 град, радиус окружности Г;
б) при скорости ветра по прогнозу от 0,6 до 1 м/с зона заражения имеет вид полуокружности. Точка О соответствует источнику заражения, b = 180 град, радиус полуокружности равен Г, а биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.
в) при скорости ветра по прогнозу больше 1 м/с зона заражения имеет вид сектора. Точка О соответствует источнику заражения, b = 90 град при скорости ветра от 1,1 до 2 м/с, b = 45 град при скорости ветра по прогнозу более 2 м/с; радиус сектора равен Г, а биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.