4.4. Оцінка хімічної обстановкипри аваріях з викидом СДОР : Цивільна оборона : B-ko.com : Книги для студентів

4.4. Оцінка хімічної обстановкипри аваріях з викидом СДОР

Поняття про хімічну обстановку

СДОР — це хімічні речовини, що застосовуються внародному господарстві, які при виливанні або викиді можутьпризводити до зараження повітря з вражаючими концентра-ціями.

Хімічна обстановка — це масштаби і характер зараження міс-цевості СДОР, які здійснюють вплив на роботи об'єктів народно-го господарства, дія формувань ЦО і населення.

Хімічна обстановка виникає при порушенні технологічнихпроцесів на хімічно небезпечному виробництві, ушкодженні тру-бопроводів, ємкостей, сховищ, транспортних засобів при переве-зеннях СДОР, які призводять до викиду СДОР в атмосферу в кі-лькостях, що становлять небезпеку масового ураження людей ітварин.

Первинна хмара — хмара СДОР, яка утворюється в результатімиттєвого (1—3 хв.) переходу в атмосферу частини вмісту ємко-сті зі СДОР при її руйнуванні.

Вторинна хмара — хмара СДОР, яка утворюється в результатівипаровування розлитої речовини з поверхні.

Гранична токсодоза — інгаляційна токсодоза, яка викликаєпочаткові симптоми ураження.

Еквівалентна кількість СДОР — це така кількість хлору, мас-штаб зараження яким при інверсії еквівалентний масштабу зара-ження при даному ступені вертикальної стійкості кількістю даноїречовини, яка перейшла в первинну (вторинну) хмару.

Площа зони фактичного зараження СДОР — площа території,зараженої СДОР у небезпечних для життя межах.

Площа зони можливого зараження СДОР — площа території,в межах якої під дією зміни напрямку вітру може переміщуватисяхмара СДОР.

Товщина шару розливу СДОР — h товщина шару, що вільнорозлився на підстилаючій поверхні, приймається за 0,05 м, а той,що розлився в піддон або в обвалування, — h = H — 0,2 м, деН — висота піддону (обвалування).

Ступінь вертикальної стійкості повітря характеризуєтьсятрьома складовими: інверсією, конвекцією, ізотермією.

Інверсія (нижні шари повітря холодніші за верхні) виникаєпри ясній погоді, малих швидкостях вітру (до 4 м/с). Інверсія пе-решкоджає розсіюванню повітря на висоті і створює сприятливіумови для зберігання високих концентрацій СДОР.

Конвекція (нижній шар повітря нагрітий сильніше за верхній івідбувається переміщення його по вертикалі) виникає при яснійпогоді, малих (до 4 м/с) швидкостях вітру. Конвекція розсіюєхмару, заражену СДОР, знижує її вражаючу дію.

Ізотермія (температура повітря в межах 20—30 м від земноїповерхні майже однакова) звичайно спостерігається в хмарну по-году і при сніговому покриві. Ізотермія сприяє тривалому застоюпарів СДОР на місцевості.

Оцінка хімічної обстановки

Під оцінкою хімічної обстановки розуміють визначен-ня масштабу і характеру зараження СДОР, аналіз їх впливу на ді-яльність об'єктів, сил ЦО і населення.

Основними вихідними даними для оцінки хімічної обста-новки є:

загальна кількість СДОР на об'єкті і дані щодо розміщення їхзапасів у ємкостях і технологічних трубопроводах;

кількість СДОР, викинутих в атмосферу, характер їх розливуна поверхні;

висота піддону або обвалування складських ємкостей;

метеорологічні умови: температура повітря, швидкість вітруна висоті 10 м (на висоті флюгера), ступінь вертикальної стійкос-ті повітря.

Оцінка хімічної обстановки включає:

визначення глибини зони зараження;

визначення площі зони зараження і нанесення на план місце-вості;

визначення часу підходу зараженого повітря до об'єкта;

визначення тривалості вражаючої дії СДОР;

визначення можливих втрат людей.

Визначення глибинизони зараження СДОР

Розрахунок глибини зони зараження ведеться з допо-могою даних, наведених у таблицях додатків 1, 2, 3 (Д1, Д2, Д3)в залежності від кількісних характеристик викиду і швидкостівітру.

Кількісна характеристика викиду СДОР для розрахунку масш-табів зараження визначається за еквівалентними значеннями.

Визначення еквівалентної кількості речовини визначається попервинній і вторинній хмарі.

Еквівалентна кількість речовини по первинній хмарі визнача-ється за формулою:

Qe1 = К1 х К3 х К5 х К7 х Q0,         (1)

де К1 = коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР. До-даток 1 (Д1) для стиснутих газів К1 = 1;

К3 — коефіцієнт, що дорівнює відношенню граничної токсо-дози хлору до граничної токсодози іншої СДОР — Д1;

К5 — коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкос-ті повітря. Приймається: для інверсії — за 1, для ізотермії — 0,23,для конвекції — 0,008;

К7 — коефіцієнт, який враховує вплив температури повітря —Д1 (для стиснутих газів К7 = 1);

Q0 — кількість викинутої (розлитої) при аварії СДОР (т).

Еквівалентна кількість речовини по вторинній хмарі розрахо-вується за формулою:

Qe2 = (1 - К1) х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7 х Q0 : (h х d),           (2)

де К2 — коефіцієнт, який залежить від фізико-хімічних властиво-стей СДОР (табл. Д3);

К4 — коефіцієнт, який враховує швидкість вітру (табл. Д3);

К6 — коефіцієнт, який залежить від часу, що пройшов післяпочатку аварії N.

Значення К6 визначається після розрахунку тривалості випа-ровування речовини Т за формулою:

К6 = №'3 (при N< T) (3)

або

К6 = N0,3 (при N > T).          (4)

При Т < 1 години К6 приймається для 1 години.Тривалість випаровування

T =       ^          ,           (5)

K2 х K4 х K7

де h — товщина шару розливу СДОР (м), d — питома вагаСДОР (т/м3) — Д1.

Розрахунок глибин зон зараження первинною (вторинною)хмарою СДОР ведеться з допомогою таблиць Д2.

У таблиці Д2 наведені максимальні значення глибин зон зара-ження первинною — Г1 або вторинною Г2 хмарою СДОР, які ви-значаються в залежності від еквівалентної кількості речовини(0е1, 0е2) і швидкості вітру.

Повна глибина зони зараження Г (км), обумовлена впливомпервинної і вторинної хмари СДОР, визначається:

Г = Г' + 0,5Г'', (6)

де Г' — найбільший, Г'' — найменший з розмірів Г1 і Г2.

Отримане значення Г порівнюється з гранично можливим зна-ченням глибини переносу повітряних мас Гп, яке визначається заформулою:

Г„ = N х V,      (7)

де N — час від початку аварії (год);

V — швидкість переносу переднього фронту зараженого пові-тря при даних швидкості вітру і ступені вертикальної стійкостіповітря, які визначаються за допомогою таблиць Д5.

За остаточну розрахункову глибину зони зараження прийма-ють найменше з 2-х (Г і Г„) порівнюваних між собою значень.

Приклад № 1

На хімічному підприємстві відбулась аварія на складі з рідкимхлором, який перебував під тиском. В результаті аварії викинутов атмосферу 40 т зрідженого хлору, виникло вогнище зараженняСДОР.

Визначити глибину можливого зараження хлором за станомна 1 годину після аварії.

Метеоумови на момент аварії: швидкість вітру — 5 м/с, тем-пература повітря — 0°С, ізотермія. Розлив СДОР на поверхню ві-льний.

Розв 'язання:

За формулою (1) визначаємо еквівалентну кількість речовинив первинній хмарі:

QeX = 0,18 х 1,0 х 0,23 х 0,6 х 40 = 1 т.

За формулою (5) визначаємо час випаровування хлору:

0,05 х 1,553

T = —                                      = 0,644 год.

0,052 х 2,34 х 1

За формулою (2) визначаємо еквівалентну кількість речовиниу вторинній хмарі:

Qei = (1 - 0,8) х 0,052 х 1,2 х 3,4 х 0,23 хх 1,1 х 40 : (0,05 1,553) = 11,8 т.

За таблицею Д2 для 1 т знаходимо глибину зони зараженняпервинною хмарою Г1 = 1,68 км.

За таблицею Д2 для 11,8 т знаходимо глибину зони зараженнявторинною хмарою Г2 = 6 км.

За формулою (6) визначаємо повну глибину зони зараження:

Г = 6 + 0,5 х 1,68 = 6,84 км.

За формулою (7) знаходимо гранично можливе значення гли-бини переносу повітряних мас:

Г„ = N х V = 1-29 = 29 км.

За остаточну розрахункову глибину зараження хлором при-ймається Г = 6,84 км.

Визначення площі зони зараження

Площа зони можливого зараження первинною (вто-ринною) хмарою СДОР визначається за формулою:

SM = 8,72 х 10-3 х Г2 х ф,     (8)

де SM — площа зони можливого зараження СДОР, км2;Г — глибина зони зараження, км;

Ф — кутові розміри зони можливого зараження, градуси (ви-значаються за допомогою таблиці Д4).

Площа зони фактичного зараження S,^ розраховується за фор-мулою:

Sф = К8 х Г2 х №'2,

де К8 — коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стій-кості повітря, приймається: при інверсії — 0,081; при ізотермії —0,133; при конвекції — 0,295.

N — час, який пройшов після початку аварії, год.

Приклад № 2

У результаті аварії на хімічно небезпечному об'єкті виниклазона зараження глибиною 10 км. Швидкість вітру — 2 м/с, інвер-сія. Визначити площу зони зараження на 4 годину після аварії.

Розв 'язання:

Розраховуємо площу зони фактичного зараження за форму-лою (9):

Sф = 0,081 х 102 х 40,2 = 10,7 км2.

Визначаємо площу зони можливого зараження за форму-лою (8):

Sв = 8,72 х 103 х 102 х 90 = 78,3 км2.

Наносимо зону зараження на план місцевості у відповіднос-ті з вимогами додатку 4.

При швидкості вітру від 1,1 до 2 м/с зона зараження має ви-гляд сектора ф = 90°, радіус сектора дорівнює Г, бісектриса сек-тора співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямком ві-тру, точка 0 відповідає місцю джерела зараження.

N

S

Г = 10 кмФ = 90є

Визначення часу підходузараженого повітря до об'єкта

Час підходу хмари СДОР до заданого об'єкта залежить відшвидкості перенесення хмари повітряним потоком і визначаєтьсяза формулою:

t = RT : v,

де t — час підходу хмари СДОР, год;

R — відстань від джерела зараження до заданого об'єкта, км;v — швидкість переносу переднього фронту хмари зараженогоповітря, км/год (визначається за таблицею Д5).

Приклад № 3

У результаті аварії на об'єкті, розташованому на відстані 5 кмвід міста, відбулося руйнування ємкості з хлором.

Метеоумови: ізотермія, швидкість вітру — 4 м/с.

Визначити час підходу хмари зараженого повітря до межіміста.

Розв'язання:

Для швидкості вітру в умовах ізотермії, яка дорівнює 4 м/с,за таблицею Д5 знаходимо v = 24 км/год.

Час підходу хмари зараженого повітря до міста:

t = 5/24 = 0,2 год.

Визначення тривалостівражаючої дії СДОР

Тривалість вражаючої дії визначається часом випаро-вування СДОР з площі розливу за формулою:

T = h •d .         (5)

K2 • K4 • K7

Приклад № 4

У результаті аварії відбулось руйнування обвалованої ємкостіз хлором. Потрібно визначити час вражаючої дії СДОР.

Метеоумови на момент аварії: швидкість вітру — 4 м/с, тем-пература повітря 0°С, ізотермія.Висота обвалування -1 м.Розв'язання:

За формулою (5) час вражаючої дії:

T (Я - 0,2) • d (1 - 0,2) • 1,553

T = -                —= -                           = 12 год.

K2 • K4 • K7 0,052 • 2 1

Визначенняможливих втрат людей

Можливі втрати людей, службовців і населення відСДОР, а також структура втрат визначаються за таблицею додат-ку 6 і залежать від умов перебування людей на зараженій місце-вості і ступеня забезпеченості їх протигазами.

Приклад № 5

Визначити можливі втрати і структуру втрат робітників і слу-жбовців, які опинилися в зоні зараження СДОР у результаті ава-рії на об'єкті.

Чисельність зміни N = 300 чол. На момент початку аварії в це-хах було 200 чол., поза приміщеннями — 100 чол. Зміна на 80 %забезпечена промисловими протигазами. Протигази знаходятьсяна робочих місцях.

Розв'язання:

1. За таблицею Д6 втрати відкрито розташованих людей, на80 % забезпечених протигазами, становлять 25 % або 25 чол., зних уражені:

легкого ступеня — 6 чол.;середнього і важкого — 10 чол.;зі смертельними наслідками — 9 чол.Втрати в цеху 14 % — 28 чол. З них:легкого ступеня — 7 чол.;середнього і важкого — 11 чол.;зі смертельними наслідками — 10 чол.


№п/п

НайменуванняСДОР

Щільність СДОР,

т/м

f кипіння,°С

Граничнатоксодоза,мг-хв/л

Значення допоміжних коефіцієнтів

газ

рід.

К1

К2

КЗ

К7

-40°С

-20°С

о°с

+20°С

+40°С

1

Аміак (зберіган-ня під тиском)

0,0008

0,081

-33,42

15

0,18

0,025

0,04

0/0,9

0,3/1

0,6/1

1/1

1,4/1

2

Окисли азоту

1,490

21,0

1,5

0

0,040

0,4

0

0

0,4

1

1

3

Сірчистий ангі-дрид

0,0029

1,462

-10,1

1,8

0,11

0,049

0,333

0/0,2

0/0,5

0,2/1

1/1

1,7/1

4

Окис етилену

 

0,882

10,7

2,2™

0,05

0,041

0,27

0/0,1

0/0,3

0/0,07

1/1

3,2/1

5

Сірководень

0,0015

0,964

-60,35

10,1

0,27

0,042

0,036

0,3/1

0,5/1

0,8/1

1/1

1,2/1

6

Соляна кислота(концентрована)

1,198

2

0

0,021

0,30

0

0,1

0,3

1

1,6

7

Формальдегід

0,815

-19,0

0,6х

0,19

0,034

1,0

0/0,4

0/1

0,3/1

1/1

1,5/1

8

Фосген

0,0035

1,432

8,2

0,6

0,05

0,061

1,0

0/0,1

0,03

0/0,7

1/1

2,7/1

9

Фтор

0,0017

1,512

-188,2

0,2х

0,95

0,038

3,0

0,7/1

0,8/1

0,9/1

1/1

1,1/1

10

Хлор

0,0032

1,558

-34,1

0,6

0,18

0,052

1,0

0/0,9

0,3/1

0,6/1

1/1

1,4/1

11

Хлорпікрин

1,658

112,3

0,02

0

0,002

30,0

0,03

0,1

0,3

1

2,9

Примітка:

Додаток 2

РОЗРАХУНКОВІ ТАБЛИЦІ ГЛИБИНИ ЗОН МОЖЛИВОГО ЗАРАЖЕННЯ СДОР, км

Швидкістьвітру, м/с

Еквівалент кількості СДОР, т

0,01

0,05

0,1

0,5

1

3

5

10

20

ЗО

50

70

100

300

500

1000

1

0,38

0,85

1,25

3,16

4,75

9,18

12,53

19,20

29,56

38,13

52,67

65,23

81,91

166

231

363

2

0,26

0,59

0,84

1,92

2,84

5,35

7,20

10,83

16,44

21,02

28,73

35,35

44,09

87,79

121

189

3

0,22

0,48

0,68

1,53

2,17

3,99

5,34

7,96

11,94

15,18

20,59

25,21

31,30

61,47

64,50

130

4

0,19

0,42

0,59

1,33

1,88

3,28

4,36

6,46

9,62

12,18

16,43

20,05

24,80

48,18

65,92

101

5

0,17

0,38

0,53

1,19

1,68

2,91

3,75

5,53

8,19

10,33

13,88

16,89

20,82

40,11

54,67

83,60

6

0,15

0,34

0,48

1,09

1,53

2,66

3,43

4,86

7,20

9,06

12,14

14,79

18,13

34,67

47,09

71,70

7

0,14

0,32

0,45

1,00

1,42

2,46

3,17

4,49

6,48

8,14

10,87

13,17

16,17

30,73

41,63

63,16

8

0,13

0,30

0,42

0,94

1,33

2,30

2,97

4,20

5,92

7,42

9,90

11,98

14,68

27,75

37,99

56,70

9

0,12

0,28

0,40

0,88

1,25

2,17

2,80

3,96

5,60

6,86

9,12

11,03

13,50

25,39

34,24

57,60

10

0,12

0,26

0,38

0,84

1,19

2,06

2,66

3,76

5,31

6,50

8,50

10,23

12,54

23,49

31,61

47,53

11

0,11

0,25

0,36

0,80

1,13

1,96

2,53

3,58

5,06

6,20

8,01

9,61

11,74

21,91

29,44

44,15

12

0,11

0,24

0,34

0,76

1,08

1,88

2,42

3,93

4,85

5,94

7,67

9,07

11,06

20,58

27,61

41,30

13

0,10

0,23

0,33

0,74

1,04

1,80

2,37

3,29

4,66

5,70

7,37

8,72

10,48

19,45

20,04

38,90

14

0,10

0,22

0,32

0,71

1,00

1,74

2,24

3,17

4,49

5,50

7,10

8,40

10,04

18,46

24,68

36,81

15

0,10

0,22

0,31

0,69

0,97

1,68

2,17

3,07

4,34

5,31

6,86

8,11

9,70

17,60

23,50

34,98

Примітка:

При швидкості вітру >15 м/с розміри зон зараження приймати як при швидкості вітру 15 м/с.

При швидкості вітру < 1 м/с розміри зон зараження приймати як при швидкості вітру 1 м/с.


Швидкістьвітру, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

К4

1

1,33

1,67

2,0

2,34

2,67

3,0

3,34

3,67

4,0

5,68

ПОРЯДОК НАНЕСЕННЯ ЗОН ЗАРАЖЕННЯНА ТОПОГРАФІЧНІ КАРТИ І СХЕМИ

Зона можливого зараження хмарою СДОР на картах (схемах)обмежена колом, півколом або сектором, який має кутові розміриі радіус, що дорівнює глибині зараження Г. Кутові розміри в за-лежності від швидкості вітру за прогнозом наведені в таблиці Д6.Центр кола, півкола або сектора співпадає з джерелом зараження.

Зона фізичного зараження, яка має форму еліпса, включається взону можливого зараження. З огляду на можливе переміщення хма-ри СДОР під дією зміни напрямку вітру фіксоване зображення зонифактичного зараження на карти (схеми) не наноситься. На топогра-фічних картах і схемах зона можливого зараження має вигляд:

а)         при швидкості вітру за прогнозом < 0,5 м/сзона зараження має вигляд кола. Радіус коладорівнює r.

Таким чином, 0 відповідає джерелу заражен-ня, ф = 360°.

Зображення еліпса (пунктиром) відповідає зоніфактичного зараження на фіксований момент часу.

б)         при швидкості вітру за прогнозом від 0,6до 1 м/с зона зараження має вигляд півкола. То-чка 0 відповідає джерелу зараження, ф = 180°,радіус півкола дорівнює Г, бісектриса півколаспівпадає з віссю сліду хмари і орієнтована занапрямком вітру.

в)         при швидкості вітру за прогнозом > 1 м/сзона зараження має вигляд сектора. Точка0 відповідає джерелу зараження, ф = 90° пришвидкості вітру за прогнозом від 1,1 до 2 м/с, ф= 45° при швидкості вітру за прогнозом > 2 м/с.

Додаток 4

Радіус сектора дорівнює Г, бісектриса сектора співпадає з віссюсліду хмари і орієнтована за напрямком вітру.

Швидкістьвітру, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Швидкістьперенесення,км/год

Інверсія

5

10

16

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ізотермія

6

12

18

24

29

35

41

47

53

39

65

71

76

82

88

Конвекція

7

14

21

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 6

МОЖЛИВІ ВТРАТИ РОБІТНИКІВ, СЛУЖБОВЦІВТА НАСЕЛЕННЯ ВІД СДОР, %

Умови перебуваннялюдей

Безпротигазів

Забезпеченість протигазами, %

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Відкрито

90—100

75

65

58

50

40

35

25

18

10

В найпростішихукриттях

50

40

35

30

27

22

18

14

9

4

Примітка:

Структура втрат людей у вогнищі ураження:легкого ступеня — 25 %;середнього і важкого — 40 %;зі смертельними наслідками — 35 %.