Прогнозирование масштаба и последствий химического заражения при авариях на химически опасных объектах и на транспорте

Химическое заражение — это распространение вредных веществ в окружающей среде в количествах, создающих опасность для жизни и деятельности людей и угрожающих гибелью или массовыми заболеваниями сельскохозяйственных животных и растений. Химическое заражение окружающей среды возникает при авариях и катастрофах на химически опасных хозяйственных объектах и на транспорте, когда разливается на поверхность земли или выбрасывается в атмосферу большое количество вредных промышленных веществ (удушающего, общеядовитого, нейтрального действия, метаболических или нейротропных).

Прогнозирование масштаба химического заражения — это определение размеров зоны возможного заражения и изображение ее в масштабе на топографической карте или схеме местности, на которой произошла авария или катастрофа с выбросом в окружающую среду вредных веществ в жидком, сжиженном или газообразном состоянии. Внешние границы возможного химического заражения устанавливают на пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии паров вредного вещества на организм человека. Пороговая токсодоза вызывает начальные симптомы поражения людей. Внутри этой зоны ближе к источнику химического заражения концентрация паров вредного вещества может достигать величины поражающих и смертельных токсодоз.

Оценка последствий химического заражения заключается в определении продолжительности поражающего действия паров вредного вещества, времени подхода их к интересующим рубежам или объектам и в оценке возможных потерь людей в очаге химического поражения.

Задание: На химическом предприятии, расположенном в черте города, произошла авария с разливом большого количества вредного вещества и происходит образование зоны химического заражения.

Исходные данные: наименование и количество разлитого вредного вещества Q0, время, прошедшее с начала химического заражения N, направление и скорость приземного ветра V, время суток в момент аварии, характеристика облачности, температура воздуха, наличие снегового покрова, высота поддона разрушенной емкости Н, расстояние от места аварии до цеха X, количество людей, работающих в цеху.

Исходные данные.

Порядок выполнения задания.

1. Определение глубины зоны возможного химического заражения при разливе вредного вещества.

Глубину зоны возможного химического заражения (Г) определяют по справочным данным, зная скорость приземного ветра и эквивалентное количество разлитого вещества, переходящее в первичное и вторичное облако паров. Значение скорости приземного ветра (среднее значение от поверхности земли до высоты, равной 10 метрам) определяет метеорологическая служба РСЧС, оно приведено в исходных данных, а эквивалентное количество разлитого вещества, переходящее в первичное (Qз1) и во вторичное (Qз2) облако, устанавливают расчетным способом.

Эквивалентное количество вредного вещества в тоннах, образующее первичное облако, определяют по формуле.

где К1 — коэффициент, зависящий от условий хранения вредного вещества (определяем: К1= 0,27) ;

К3 — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы сероводорода пороговой токсодозе другого вредного вещества, (К3 = 0,036);

К5 — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха; (К5 = 0,23).

К7 — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха,.

(К7= 1,0/1,0);

Q0 — количество разлившегося при аварии вещества, т (220).

Величину коэффициентов К1, К3 и К7 определяют по справочным данным (см. табл. 12), зная наименование вредного вещества и температуру воздуха. При определениях коэффициента К7 необходимо учитывать сведения, приведенные в примечании к табл. 12.

При определении величины коэффициента К5 сначала необходимо установить, какая степень вертикальной устойчивости воздуха имеет место в момент аварии. Для этого необходимо использовать исходные данные согласно варианту задания и методику, описанную выше в теоретической части контрольной работы. При инверсии коэффициент К5 = 1, при изотермии данный коэффициент принимают равным 0,23, а при конвекции — 0,08.

т Эквивалентное количество вредного вещества в тоннах, образующее вторичное облако, рассчитывают по формуле.

где К2 — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств вредного вещества (К2 = 0,042);

К4 — коэффициент, учитывающий величину скорости приземного ветра,.

(К4 = 1,11;

К6 — коэффициент, зависящий от времени, прошедшего с начала аварии (N),.

d — плотность вредного вещества, т/м3 (0,964 т/м3);

h — толщина слоя разлитого вещества, м.

Величина коэффициентов K1 и К3 определена выше при расчете значения Qз1. Величину коэффициента К7 определяют вновь по справочным данным (см. табл. 12), причем его значение берут в знаменателе дроби, указанной в колонках 8, 9, 10 или 11. В этой же таблице приведены значения коэффициента К2. Коэффициент К4 определяют по справочным данным, приведенным в табл. 13, в зависимости от величины скорости приземного ветра U.

Величину коэффициента К6 определяют после расчета продолжительности испарения вредного вещества Т с площади его разлива в часах из выражения.

Толщина слоя разлитого вещества h при разрушении емкостей, технологических аппаратов или трубопроводов, имеющих обвалование или самостоятельный поддон, определяют следующим образом:

где Н — высота обвалования или поддона в метрах (см. исходные данные).

= 0,8— 0,2 = 0,6 м,.

ч После расчета величины Т ее сравнивают с временем, прошедшим с начала аварии N (N = 2ч). Если N < T, то коэффициент К6 = N0,8 = 2,0 = 1,74;

Получив значения Qз1 и Qз2, определяют глубину зоны химического заражения при распространении первичного (Г1) и вторичного облака (Г2).

Г1 = 2,2 км (определили интерполяцией); Г2 = 1,5км Полную глубину зоны возможного химического заражения при распространении первичного и вторичного облака паров вредного вещества Г определяют из выражения где Г` - наибольшее значение из величин Г1 и Г2;

Г"  — наименьшее значение из величин Г1 и Г2.

км Далее полную глубину зоны возможного химического заражения необходимо сопоставить с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс под действием приземного ветра Гп. Это делается для того, чтобы исключить грубую ошибку, которая может произойти при неправильном расчете величин Г1 и Г2.

Глубину переноса воздушных масс под действием ветра в километрах определяют из выражения где N — время, прошедшее с начала аварии, ч;

V — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданных скорости приземного ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч. (V =7км/ч).

км;

После определения величины Гп ее сравнивают с полной величиной глубины зоны возможного химического заражения Г и окончательно за глубину зоны возможного заражения принимают наименьшее значение из этих двух величин.

Г =2,95 <�ГП = 14 км

За глубину зоны возможного заражения принимаем ГП = 2,95 км

2. Определение угловых размеров и изображение зоны возможного химического заражения на топографических картах или схемах.

Величину центрального угла зоны возможного химического заражения определяют по справочным данным в зависимости от значения скорости приземного ветра (см. табл. 16).

Таблица 16 — Величина центрального утла зоны возможного химического заражения в зависимости от скорости приземного ветра.

Центральный угол.

Зону возможного химического заражения изображают в виде окружности, полуокружности или сектора с центральным углом ц и радиусом, равным глубине зоны возможного химического заражения Г. При скорости приземного ветра V > 0,5 м/с при изображении зоны заражения необходимо учитывать направление приземного ветра. На топографической карте отмечают место разлива вредного вещества и от него как центра изображают окружность произвольного диаметра, а затем вектором указывают направление на север. Затем от этого вектора по часовой стрелке с помощью транспортира откладывают плоский угол, равный указанному в исходных данных (направление ветра в приземном слое воздуха). Отметка в месте пересечения окружности с отложенным углом указывает, «откуда дует ветер» через место разлива. Если в исходных данных указано, что направление ветра — 0° (360°), то ось следа химического заражения направляют на юг. Если направление ветра — 90°, то ось следа химического заражения направляют на запад. При направлении ветра — 180° ось следа химического заражения откладывают по направлению на север.

Рисунок 1 — Схема зоны возможного химического заражения при разливе сероводорода (направление приземного ветра -0°, угол ц = 90°):

1 — место разлива сероводорода; 2 — территория, над которой распространяются пары сероводорода в пороговой, поражающей и смертельной токсодозах; 3 — территория цеха хозяйственного объекта;

U — направление приземного ветра — запад;

X — расстояние от места разлива хлора до цеха, Х = 4 км;

R= Г = 2,95 км;

Далее на карте или схеме местности от места разлива вредного вещества указывают направление приземного ветра и по его направлению симметрично изображают центральный угол зоны возможного химического заражения, а затем радиусом, равным глубине зоны заражения Г, очерчивают сектор или полуокружность (при ц? 180°) в соответствующем масштабе (см. рис. 1). Кроме того, около окружности произвольного размера, изображающей место разлива вредного вещества, делают надпись с указанием вида и количества разлитого вещества (в числителе), а также время и дату аварии или катастрофы (в знаменателе дроби). На рисунке 1 приведено схематическое изображение зоны возможного химического заражения. световой заземление заражение авария Зона возможного химического заражения состоит из двух частейучастка разлива сероводорода 1 и территории, над которой распространяются пары сероводорода в опасных концентрациях — 2.

3. Определение продолжительности поражающего действия паров вредного вещества в зоне заражения и времени подхода облака зараженного воздуха к заданному рубежу.

Продолжительность поражающего действия паров вредного вещества tng определяет временные рамки существования зоны химического заражения, т. е. длительность сохранения опасности на этой территории. Величина tng принимается равной времени испарения вредного вещества с площади разлива Т. Порядок расчета времени испарения вредного вещества описан выше (tng = Т = 12,4 ч) Время подхода зараженного воздуха к заданному рубежу tx в часах рассчитывают по формуле.

где X — расстояние от источника заражения до данного рубежа, км;

V — скорость переноса фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

4. Прогнозирование возможных потерь людей в зоне химического заражения.

Для прогнозирования возможных потерь людей используют справочные данные (см. табл. 17).

При выполнении данного задания количество людей, оказавшихся в зоне заражения приведено в исходных данных у, все находятся в цехе. Кроме того, необходимо учесть, что рабочие и служащие хозяйственных объектов обеспечены противогазами на 100%.

Так как цех находится на расстоянии Х=4км, а расчетный радиус поражения 3 км, люди, работающие в цехе, не пострадают.