Расчет границ очагов поражения при авариях с выбросом АХОВ.
Цель работы: Освоение методики решения задач по прогнозированию масштабов заражения аварийно химически опасными веществами (АХОВ)
Задачи работы:
1. Определение глубины зоны возможного заражения АХОВ и продолжительности действия источника заражения.
2. Определение продолжительности поражающего действия АХОВ.
3. Определение площади зоны заражения АХОВ.
4. Определение времени подхода облака зараженного воздуха к рассматриваемому объекту
Термины и определения
АХОВ - это аварийно химически опасное вещество, применяемое в народнохозяйственных целях, которое при разливе или выбросе может привести к заражению воздуха с поражающими концентрациями.
Зона заражения АХОВ - территория, зараженная АХОВ в опасных для жизни людей пределах.
Прогнозирование масштаба загрязнения – определение глубины и площади зоны заражения АХОВ.
Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок, приводящие к выбросу АХОВ в атмосферу в количествах,
представляющих опасность массового поражения людей и животных.
Разрушение химически опасного объекта - его состояние в результате катастроф и стихийных бедствий, приводящих к полной разгерметизации всех емкостей и нарушению
технологических коммуникаций.
Первичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1 - 3 мин.) перехода в атмосферу части содержимого емкости с АХОВ при ее разрушении.
Вторичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.
|
|
Пороговая токсодоза - ингаляционная доза, вызывающая начальные симптомы поражения.
Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах.
Площадь возможного заражения АХОВ – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может переместиться облако АХОВ.
Под эквивалентным количеством аварийно химически опасного вещества понимают такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества, перешедшим в первичное (вторичное) облако.
Общие положения
Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характера заражения отравляющими веществами (ОВ) и АХОВ, анализ их влияния на деятельность
народнохозяйственных объектов и населения.
Основными исходным данными при оценке химической обстановки являются: тип ОВ или АХОВ, район и время аварии, количество вылившихся веществ, метеоусловия и топографические условия местности, степень защищенности людей, укрытие техники и имущества.
Метеорологические данные включают скорость и направление ветра, температуру, степень вертикальной устойчивости воздуха. Степень вертикальной устойчивости воздуха
характеризуется следующими состояниями атмосферы в приземном слое воздуха:
инверсия (при ней нижние слои воздуха холоднее верхних) возникает при ясной погоде, малых (до 4м/с) скоростях ветра, примерно за час до захода солнца, и разрушается в течение часа после восхода солнца;
|
|
конвекция (нижний слой воздуха нагрет сильнее верхнего и происходит перемешивание его по вертикали) возникает при ясной погоде, малых (до 4 м/с) скоростях ветра, примерно через 2 часа после восхода солнца, и разрушается, примерно, за 2 - 2,5 часа до захода солнца;
изотермия (температура воздуха в пределах 20 -30 м от земной поверхности почти одинакова) обычно наблюдается в пасмурную погоду и при снежном покрове.
При выявлении химической обстановки, возникающей в результате аварии, определяют границы очагов химического заражения, площадь зоны заражения и тип АХОВ. На основе этих данных оценивается глубина зоны заражения, стойкость АХОВ на местности, время пребывания людей в защитной одежде, возможные поражения людей, заражение сооружений, техники и имущества.
Задача.
На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В результате аварии возник источник заражения аварийно химически опасным веществом. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 40 т сжиженного хлора.
Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра - 5 м/с, температура воздуха - 0ºС, изотермия.
Разлив АХОВ на подстилающей поверхности свободный.
Требуется определить:
1. Глубину зоны возможного заражения хлором при времени 1 ч от начала аварии и продолжительности действия источника заражения
2. Площадь зоны заражения АХОВ.
3. Продолжительность поражающего действия АХОВ.
|
|
Исходные данные принять по табл. 1.
Порядок решения задачи
I. Определение глубины зоны возможного заражения АХОВ и продолжительности действия источника заражения.
1.1. Так как объем разлившегося АХОВ неизвестен, то для расчета принимается максимальное количество, содержащееся в технологической системе.
1.2. Определяем эквивалентное количество вещества в первичном облаке по формуле:
, где
К1 - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, принимается по табл. 2;
К3 - коэффициент равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого АХОВ (принимается по табл. 2);
К5 - 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, принимается по таблице 2;
Q - количество АХОВ в технологической системе.
1.3. Определяем эквивалентное количество вещества во вторичном облаке по формуле
где
К2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ (табл. 2);
К4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 3);
К6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии. Его значение определяется после расчета продолжительности испарения АХОВ (принимаем равным 1).
d – плотность АХОВ, Т/м3 (табл. 2);
h – толщина слоя АХОВ, м.
Толщина слоя жидкостей АХОВ (h), разлившихся свободно, принимается равной 0,05 м
1.4. По таблице 5 находим глубину зоны заражения первичным облаком Г1
1.5. По таблице 5 находим глубину заражения вторичным облаком Г2
1.6. Находим полную глубину зоны заражения по формуле:
Г=Г'+0,5Г", где
Г' - наибольший, Г" - наименьший из размеров Г1 и Г2.
1.7. Находим предельно возможные значения глубины переноса воздушных масс по формуле:
Гn = NV, где
N - время от начала аварии, ч;
V - скорость переноса предельного фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/час (по табл. 4)
1.8. Делаем выводы по решению задачи. За окончательную расчетную глубину заражения принимается меньшее из двух сравниваемых значений.
II. Определение площади зоны заражения АХОВ.
2.1. Рассчитываем площадь зоны возможного заражения по формуле:
SВ = 8,72·10-3Г2·φ, где
Sв - площадь зоны возможного заражения АХОВ, км
Г - глубина зоны заражения, км;
φ - угловые размеры возможного заражения в зависимости от скорости ветра, град (принимаем по табл. 6)
2.2. Рассчитываем площадь зоны фактического заражения по формуле
, где
К8 - коэффициент зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным: 0,081 при инверсии; 0,133 - при изотермии; 0,235 - при конвекции;
N - время, прошедшее после начала аварии, ч.
2.3. Делаем вывод по результатам решения задачи.