Учебно-методическая разработка к выполнению расчетно-графической (контрольной) работы по выявлению и оценке масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и гражданская оборона» Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» КовалевС.А Голенка В.И.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА к выполнению расчетно-графической (контрольной) работы по выявлению и оценке масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах.

Омск-2004

Оглавление Стр. 1. Введение…………………………………………………………………..3 2. Порядок выполнения расчетно-графической работы по выявлению и оценке масштабов заражения АХОВ при авариях на ХОО…………………………………………….4-11 3. Задание на расчетно-графическую работу по оценки последствий аварии на ХОО…………………………………………………………..13-23 4. Указатель справочных таблиц………………………………………….24-33

2

Введение Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций (ЧС), вызванных стихийными бедствиями, авариями и катастрофами, является одной из основных задач государства. Анализ аварий катастроф за последнее десятилетие как в нашей стране, так и за рубежом, показывает, что происходит накопление потенциальных опасностей техногенных катастроф. В нашей стране увеличивается количество аварий и катастроф в промышленности, на транспорте, коммунально-энергетическом хозяйстве из-за износа основных производственных фондов и ослабления технологической дисциплины. Часто происходят аварии и катастрофы на химически опасных объектах (ХОО) - предприятиях химического и нефтехимического комплекса, хладо- и мясокомбинатах, молокозаводах, станциях водоочистки, газо-, нефте- и аммиакопроводах, автомобильном и железнодорожном транспорте. В РФ на более 3,5тыс. эксплуатируемых ХОО суммарные запасы АХОВ составляют порядка 200тыс.т. в зонах возможного химического заражения проживает более 60млн.чел. В Омске расположено 156 ХОО, ежегодно используется до 20 тыс. АХОВ, в том числе: хлора - 660 т, аммиака - 1860 т, соляной кислоты - 764 т. При возникновении аварий на ХОО в зоне поражения могут оказаться более 70 % населения города. Омск относится к городу I степени химической опасности. Поэтому прогноз масштабов заражения при авариях с АХОВ является актуальной задачей в настоящее время. В данных методических указаниях изложена методика для выявления и оценки обстановки на ХОО в случае разлива (выброса) АХОВ при заблаговременном прогнозе на основании руководящего документа РД - 52.04.253 - 90. Настоящая учебно-методическая разработка выполнена в соответствии с программой дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» для выполнения студентами самостоятельной работы по выявлению и оценке масштабов заражения аварийно химически опасными веществами при авариях на химически опасных объектах.

Порядок выполнения расчетно-графической работы по 3

выявлению и оценке масштабов заражения АХОВ при аварии на ХОО 1. Условные обозначения. ХОО - химически опасный объект; ЗХЗ - зона химического заражения; ОХП - очаг химического поражения; Qо - общее количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т; Qэ1 - эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; Qэ2 - эквивалентное количество АХОВ во вторичном облаке, т; ПД - пороговая токсодоза, мг·мин/л; Г1 - глубина заражения первичным облаком, км; Г2 - глубина заражения вторичным облаком, км; Гп - полная глубина заражения, км; Гпред. - предельная глубина заражения, км; Грасч. - расчетное значение глубины заражения, км; φ - угол, характеризующий образование зоны возможного заражения, град; Тисп. - продолжительность (время испарения) поражающего действия АХОВ, ч.; Тав. - время после аварии, на которое производится прогноз, ч.; Тподх. - время подхода зараженного воздуха к объекту (населенному пункту), ч.; Sв - площадь зоны возможного заражения, км2; Sф - площадь зоны фактического заражения, км2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4.

2.5.

2. Допущения при заблаговременном прогнозе. Выброс АХОВ (Qo) происходит из единичной емкости полностью; Степень вертикальной устойчивости воздуха - инверсия, скорость ветра - 1 м/с; Температура воздуха (tв) среднестатистическая для летнего времени, град.; Толщина слоя жидкости (h) для АХОВ, разлившейся свободно на поверхности, равна 0,05м по всей площади разлива. Для АХОВ, разлившегося в поддон или обваловку, определяется по формуле: h = Н - 0,2, где Н - высота поддона (обваловки), м; Прогноз производится на время окончания поражающего действия АХОВ (Тисп), при условии, что меры защиты не применяются.

При оперативном прогнозе масштабов заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метоусловия. Время, на которое прогнозируется возможная обстановка после аварии, принимается, как правило, через 1 ч. после аварии или к моменту подхода зараженного воздуха к объекту. Выявление химической обстановки методом прогнозирования производится: 4

• для сжатых газов - только для первичного облака; • для жидких АХОВ, кипящих при температуре окружающей среды (tкип.≥20○С) только для вторичного облака; • для сжиженных газов (изотермическое хранение АХОВ) - для первичного и вторичного облаков. В зависимости от вида выброшенных (вылившихся ) АХОВ и скорости их испарения могут возникнуть четыре типа ЧС, отличающихся характером поражающих факторов. Первый тип ЧС (при выбросе легко испаряющихся АХОВ) - практически мгновенно возникает первичное облако АХОВ, распространяющееся на большое расстояние. Второй тип ЧС (при выбросе АХОВ средней летучести) - практически мгновенно возникает первичное облако АХОВ, а также пролив АХОВ и вторичное облако по мере испарения пролива. Третий тип ЧС (при выливе мало летучих АХОВ) - возникает пролив АХОВ и вторичное облако по мере его испарения. Четвертый тип ЧС (при выливе стойких АХОВ) образуется пролив АХОВ. 3. Последовательность расчетов 3.1. Блок-схема расчетов.

3.2. Определение продолжительности действия источника 5

химического заражения (время испарения пролива АХОВ). Время испарения АХОВ определяется по формуле: h·d Тисп. = ————— , К2 · К4 · К7

(1)

где h - толщина слоя разлившегося АХОВ, м; dплотность АХОВ, т/м3, определяется по табл.3; к2 коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, определяется по табл.3; К4коэффициент, учитывающий скорость ветра, определяется по табл.4; к7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяется по табл.3.( значение берется в знаменателе) 3.3. Определение количественных характеристик выброса АХОВ. Для упрощения расчетов по нелинейному уравнению турбулентной диффузии глубин зон заражения вводится понятие «эквивалентное количество АХОВ», под которым понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха, образованного количеством данного АХОВ , перешедшего в первичное (вторичное) облако. 3.3.1. Определение количества выброса эквивалентного химического вещества по первичному облаку. Эквивалентное количество АХОВ(т) по первичному облаку определяется по формуле: Q Э1 = К1 · К3 · К5 · К7 · Qo ,

(2)

где Q Э1 - эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; К1 коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, определяется по табл.3; К3 коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы (ПД) хлора к пороговой токсодозе (ПД) другого АХОВ, определяется из табл.3; К5 коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (при инверсии - 1,0; при изотермии - 0,23; при конвекции - 0,08); К7 -

коэффициент, учитывающий влияние температуры 6

Qо -

воздуха, определяется из табл.3; (значение берется в числителе) количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ,т. 3.3.2. Определение эквивалентного количества химического вещества по вторичному облаку.

Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку рассчитывается по формуле: Qo Q Э 2 = (1 - К1 ) · К2 · К3 · К4 · К5 · К6· К7· ————— , (3) h·d где К1, К2, К3, К7 - определяются из табл.3; (значение К7 берется в знаменателе) К4, h, d см. формулу (1); К5, Qo см. формулу (2); К6 коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии (Тав) или времени испарения АХОВ (Тисп.),ч.; Тав0,8, К6 =

Тисп.0,8,

При Тисп. ≤ 1ч, К6 = 1 или Тав≤1ч, К6=1; .

если Тав>Тисп ,тогда К6=Тисп

Значение коэффициента К6 определяется по табл.8. 3.4. Определение глубины зоны заражения. В зависимости от полученного по формулам (2) и (3) эквивалентного количества АХОВ и скорости ветра по табл.1, определяется значение глубины зоны заражения первичным Г1 и (или) вторичным - Г2 облаком АХОВ, км. Т.к. сжиженные газы образуют при аварии первичное и вторичное облако, то полная глубина зоны зараженияна время испарения или время, пршедшее после аварии, определяется по формуле(4): ГпТисп=max{Г1,Г2Тисп}+0,5min{Г1, Г2Тисп} ГпТав=max{Г1,Г2Тав}+0,5min{Г1, Г2Тав} Предельное значение глубины переноса зараженного воздуха АХОВ определяется по формуле: Гпред. = Тав. · Vп , где Тав. - время, прошедшее после начала аварии, ч.; Vп скорость переноса зараженного воздуха, км/ч, определяется по табл.2.

7

(5)

Итогом определения глубины заражения является определение расчетной глубины зоны заражения следующим образом: - для АХОВ, хранящихся в газообразном состоянии, за Грасч. принимается меньшее из значений Г1 и Гпред.; - для АХОВ, хранящихся в жидком состоянии, за Грасч. принимается меньшее из значений Г2 и Гпред.; - для сжиженных газов Грасч. определяется: # если Гп > Гпред.. , то Грасч. = Гпред.

(6)

# если Гп < Гпред. , то Грасч. = Гп В случае распространения зараженного воздуха на закрытой местности Грасч. уменьшается в три раза. 3.5. Определение площадей зоны заражения Определяют площадь зоны возможного и фактического заражения. Зону возможного заражения рассматривают как сектор неопределенности, внутри которой находится фактическая (реальная) зона заражения. Данный сектор характеризует территорию, на которой должны приниматься меры по обеспечению безопасности производственного персонала ХОО и населения. 3.5.1. Площадь возможного заражения определяется по формуле: π · Г2расч. Sв = —————— · φ , (7) 360 где Sв - площадь зоны возможного заражения , км2; Грасч. расчетная глубина зоны заражения, км; φ угол сектора вероятного изменения направления ветра, град, определяемый в зависимости от скорости ветра по табл.5. 3.5.2. Площадь зоны фактического заражения определяется по формуле: Sф = К8 · Г2расч. · Т0,2ав.

,

(8)

где Sф - площадь зоны фактического заражения, км2; устойчивости воздуха 8

(0,081 - для инверсии; 0,133 - для изотермии; 0,235 - для конвекции); Грасч.- расчетная глубина зоны заражения, км; Т0,2ав. - время, прошедшее после аварии, ч., определяется по табл.9. Для определения максимальной площади зоны фактического заражения вместо Тав подставить значение Тисп. (в любом случае при Тав > Тисп. следует подставить значение Тисп.). Зона фактического заражения имеет форму эллипса, большая ось которого равна расчетной глубине зоны заражения, а малая зависит от площади фактического заражения и определяется по формуле: 4Sф а = —————— , (9) π · Грасч. где а ширина зоны фактического заражения, км; Sф фактическая площадь зоны заражения, км2; Грасч. глубина зоны заражения, км. 4. Порядок нанесения зон заражения на карту и схему. Зона возможного заражения облаком АХОВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющими угловые размеры φ, зависят от скорости ветра и указаны в табл.6, а радиус равен расчетной глубине зоны заражения (Грасч.). Зона возможного заражения наносится на карту (схему) желтым цветом. Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения. Ввиду возможных перемещений облака АХОВ под действием изменений направления ветра, зона фактического заражения на картах (схемах) наносится пунктиром красного цвета. 4.1. При скорости ветра Г2Тав

Второе условие Г1