Методические указания
Методические указания. №503 - Прогнозирование и оценка химической обстановки при аварии на химически опасном объекте
Категория: | Методические указания |
Дисциплина: | Защита населения |
Город: | Беларусь, Минск |
Учебное заведение: | БНТУ, ФИТР |
Стоимость работы: | бесплатный |
Оценка: | 10 |
Объем страниц: | 7 |
Год сдачи: | 2020 |
Дата публикации: | 09.12.2020 |
Фрагменты для ознакомления
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИИ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНОМ ОБЪЕКТЕ
Цель работы:
- Научиться прогнозировать масштабы заражения химически опасными веществами (ХОВ) при авариях на химически опасных объектах (ХОО) и на транспорте.
- По результатам прогнозирования предложить способы защиты населения.
Основные теоретические сведения
Оценка химической обстановки - это выявление масштабов и степени химического заражения местности в результате аварии на ХОО, степени воздействия ХОВ на население и выбор различных вариантов защиты, исключающих поражение людей.
Химически опасный объект (ХОО) - объект, на котором производят, хранят, используют или транспортируют ХОВ. При аварии на этом объекте может произойти химическое поражение людей, животных или растений.
Зона химического заражения – территория, на которой распространились ХОВ в концентрациях, создающих опасность для жизни и здоровья людей, животных или растений в течение определенного времени.
Зона химического заражения характеризуется глубиной и площадью зоны заражения и зависит от погодных условий, состояния атмосферы и топографических особенностей местности.
Зона возможного химического заражения – территория в пределах сектора, в котором возможно химическое заражение воздуха в опасных концентрациях.
Зона фактического химического заражения – территория, в пределах которой фактически произошло химическое заражение воздуха в опасных концентрациях.
Типовые зоны химического заражения. Химическое заражение местности зависит от множества факторов, и в первую очередь от направления и скорости ветра.
При скорости ветра менее 0,5 м/с зона заражения имеет вид окружности. Радиус окружности равен глубине зоны заражения Г. Сектор зоны заражения ϕ=360о.
При скорости ветра 0,6 – 1 м/с зона заражения имеет вид полуокружности. Сектор зоны заражения ϕ = 180о . Угловые размеры зоны заражения приведены в таблице 7.
Эквивалентное количество вещества - такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени устойчивости атмосферы количеством ХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.
Первичное облако – облако ХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части ХОВ из емкости при ее разрушении.
Вторичное облако - облако ХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.
Степени вертикальной устойчивости атмосферы:
Инверсия – состояние приземной атмосферы, когда нижние слои воздуха холоднее и тяжелее верхних – возникает при ясной погоде и малых скоростях ветра (менее 4 м/с) примерно за час до захода солнца и разрушается в течение одного часа после восхода солнца. Зараженное облако при этом распространяется на большую глубину.
Изотермия - состояние приземной атмосферы, когда температура воздуха примерно одинакова на высоте 20-30 м от поверхности почвы. Вертикального перемещения воздуха практически нет. Обычно наблюдается в пасмурную погоду и при снежном покрове.
Конвекция - состояние приземной атмосферы, когда верхние слои воздуха имеют более низкую температуру, чем приземные, возникает при ясной погоде и малых скоростях ветра (менее 4 м/с) примерно через 2 часа после восхода солнца и разрушается за 2 часа до захода солнца. Приземный воздух как более теплый и легкий поднимается вверх, вызывая сильное рассеяние паров и аэрозолей ХОВ.
Степень вертикальной устойчивости атмосферы определяется по таблице 4.
Топографические особенности местности оказывают влияние на глубину зоны заражения и продолжительность действия ХОВ:
- При открытой местности, инверсии, температуре кипения ХОВ до 20оС глубина зоны заражения увеличивается в 2-3 раза.
- При расположении на пути распространения облака ХОВ населенного пункта, здания которого перпендикулярны вектору скорости ветра, происходит рассеяние облака, и глубина зоны заражения уменьшается примерно в 1,5 раза, но в зонах застоя (за домами, в парках) продолжительность действия ХОВ увеличивается.
- При совпадении направления ветра с направлением улицы или тоннеля в городе глубина зоны заражения увеличивается в 2 раза при скорости ветра до 4 м/с, а при скорости ветра от 4 до 8 м/с увеличивается в 4 раза.
- При расположении на пути движения облака ХОВ леса глубина зоны заражения уменьшается в 2 раза, а на опушке леса образуются участки застоя зараженного воздуха.
- Котловина ослабляет ветер и глубина зоны заражения уменьшается в 1,5 раза.
- Дождь вымывает ХОВ из воздуха и глубина зоны заражения уменьшается в 1,5 раза.
Основные способы защиты населения:
- После получения сигнала оповещения, находясь дома, включить телевизор и другие средства связи и узнать рекомендации по защите.
- При эвакуации строго выполнять требования властей.
- При отсутствии эвакуации – на предприятиях действовать по указанию администрации; в жилых домах – провести герметизацию помещений, использовать для защиты органов дыхания ватно-марлевые повязки, смоченные в воде или с добавками, приведенными ниже.
При оценке степени опасности заражения воздуха ХОВ следует учитывать, что хлор, фосген, сероводород скапливаются в низинах, подвалах, тоннелях, парках. Жители многоэтажных домов в этом случае должны, по возможности, укрываться у соседей на верхних этажах зданий. При заражении воздуха аммиаком, наоборот, следует укрываться у соседей на нижних этажах.
При отравлении ХОВ необходимо оказать первую помощь пострадавшим:
- При отравлении хлором, фосгеном при отсутствии дыхания сделать искусственное дыхание, обильно промыть глаза водой с 2%-ным раствором питьевой соды в течение 15 минут, обеспечить дыхание пострадавшего через ткань, смоченную в 2%-ном растворе питьевой соды, обеспечить покой.
- При отравлении аммиаком промыть глаза водой или 2%-ным раствором борной кислоты не менее 15 минут, обеспечить дыхание пострадавшего через ткань, смоченную в 5%-ном растворе уксуса или лимонной кислоты.
- При отравлении сероводородом обеспечить питье и покой, дать теплое молоко с содой, поместить в темное помещение, на глаза делать примочки с 3%-ным раствором борной кислоты.
Рассмотренные способы защиты распространяются на случаи выброса ХОВ в атмосферу в газообразном и аэрозольном состоянии. Масштабы заражения рассчитываются для сжиженных газов первичного и вторичного облаков – отдельно, для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, - только для вторичного облака.
Исходные данные для расчета:
- Количество ХОВ, выброшенного в атмосферу, и характер разлива (свободно, в поддон или обваловку) – Q0, тонн
- Высота поддона или обваловки складских емкостей – H, м
- Температура воздуха – toC
- Скорость ветра на высоте 10 м – U, м/с
- Степень вертикальной устойчивости атмосферы определяется по таблице 1, учитывая скорость ветра, облачность и время суток
- Время, прошедшее после аварии – N, часов
- Принятые допущения: емкости, содержащие ХОВ, при аварии разрушаются полностью.
Порядок выполнения работы
1. Определение продолжительности поражающего действия ХОВ

где h = (H – 0,2), м – толщина слоя ХОВ, если разлив свободный h = 0,05 м;
d – плотность ХОВ, т/м3 ( табл. 1) – берется плотность жидкости.
Коэффициенты и представлены в таблице 2. К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на процесс перехода ХОВ во вторичное облако, если точное значение температуры воздуха в табл.2 для К7 отсутствует, его приблизительно определяют методом линейной интерполяции или экстраполяции. Коэффициент К4 зависит от скорости ветра и определяется по табл. 3.
2. Определение количественных характеристик выброса ХОВ
Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке:

где К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения ХОВ (табл.2),
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого ХОВ (табл.2),
К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на процесс перехода ХОВ в первичное облако, и определяется по табл.2.
Q0 – количество выброшенного при аварии ХОВ.
Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке:

где К2 –коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ХОВ (табл.2),
К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.3), и определяются по табл.2,
d – плотность ХОВ, т/м3 ( табл. 1) – берется плотность газа,
К6 – коэффициент, зависящий от времени N - прошедшего после начала аварии, и учитывает продолжительность поражающего действия ХОВ – Т :
K6= | N0,8 при N<T |
1 при T<1часа | |
T0,8 при N>T |
3. Определение глубины зоны заражения Г
Глубина зоны заражения Г1 для первичного облака определяется по таблице 5 по рассчитанной величине эквивалентного количества вещества Qэ1 с учетом скорости ветра.
Глубина зоны заражения Г2 для первичного облака определяется по таблице 5 по рассчитанной величине эквивалентного количества вещества Qэ2 с учетом скорости ветра.
Полная глубина зоны заражения Г определяется по формуле:

Гmax - наибольший, Гmin - наименьший из размеров глубины зоны заражения для первичного Г1 и вторичного Г2 облаков.
Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Гпр определяется по формуле:

где ν – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/час (табл.5)
Расчетная глубина зоны заражения определяется как меньшее из двух значений полной глубины Гполнаяи предельно возможной глубины переноса воздушных масс Гпр.
Окончательная глубина зоны заражения Г определяется с учетом поправок на топографические особенности местности.
Расчет площади зоны заражения ХОВ
Площадь зоны возможного заражения Sв рассчитывается по формуле:

где ϕ – угловые размеры зоны возможного заражения (град) определяются по табл. 7, исходя из скорости ветра.
Площадь зоны фактического заражения Sф рассчитывается по формуле:

где К8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы.
К8 = 0,081 - при инверсии; К8 = 0,133 – при изотермии; К8 = 0,235 – при конвекции.
Время подхода зараженного воздуха к объекту

Если время подхода зараженного воздуха к объекту не превышают 30 минут, население должно оставаться в жилых и служебных помещениях, проведя их герметизацию.
Если время подхода зараженного воздуха к объекту превышают 30 минут, то с учетом других факторов может быть проведена эвакуация в безопасные районы.
Приложение.
Таблица 1.
Основные характеристики ХОВ
Наименование ХОВ | Плотность, т/м3 | Температура кипения, оС | Пороговая токсодоза,мг·мин/л | |
газ | жидкость | |||
Аммиак | 0,0008 | 0,681 | -33,4 | 15 |
Хлор | 0,0032 | 1,555 | -34,1 | 0,6 |
Фосген | 0,0035 | 1,432 | 8,2 | 0,6 |
Сероводород | 0,0015 | 0,964 | -60,35 | 16.1 |
Таблица 2.
Вспомогательные коэффициенты для определения глубины заражения
Наименование ХОВ |
К1
|
К2 |
К3 | К7 для температуры воздуха, оС ( числителе К7=-для первичного облака, в знаменателе К7= -для вторичного облака | ||||
-20 | -10 | 0 | 10 | 20 | ||||
Аммиак | 0,18 | 0,022 | 0,04 | 0,3/1 | 0,4/1 | 0,6/1 | 0,8/1 | 1/1 |
Хлор | 0,18 | 0,052 | 1 | 0,3/1 | 0,4/1 | 0,6/1 | 0,8/1 | 1/1 |
Фосген | 0,05 | 0,061 | 1 | 0/0,3 | 0/0,5 | 0/0,7 | 0,8/1 | 1/1 |
Сероводород | 0,27 | 0,042 | 0,03 | 0,5/1 | 0,6/1 | 0,8/1 | 0,9/1 | 1/1 |
Таблица 3.
Значение коэффициента К4 в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/с |
|
|
|
|
|
| 10 |
К4 | 1 | 1.33 | 1,67 | 2 | 2,67 | 3,14 | 4 |
Таблица 4.
Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы по прогнозу погоды
Скорость Ветра, м/с | Ночь | Утро | День | Вечер | ||||
Ясно, перемен-ная об-лачность | Сплош- ная об-лачность | Ясно, перемен-ная об-лачность | Сплош- ная об-лачность | Ясно, перемен-ная об-лачность | Сплош- ная об-лачность | Ясно, перемен-ная об-лачность | Сплош- ная об-лачность | |
<2 | ин | из | из (ин) | из | к (из) | из | ин | из |
2 - 3,9 | ин | из | из (ин) | из | из | из | из (ин) | из |
>4 | из | из | из | из | из | из | из | из |
Примечание. Обозначения ин – инверсия, из – изотермия, к – конвекция. Буквы в скобках – при снежном покрове. Под термином «утро» понимается период времени в течение 2 часов после восхода солнца, «вечер» - в течение 2 часов после захода солнца. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости атмосферы принимаются в расчетах на момент аварии.
Таблица 5.
Скорость переноса переднего фронта облака, км/час
Степень вертикальной устойчивости атмосферы | Скорость ветра, м/с | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | |
инверсия | 1 | 10 | 16 | 21 | - | - |
изотермия | 6 | 12 | 18 | 24 | 15 | 47 |
конвекция | 7 | 14 | 21 | 28 | - | - |
Таблица 6.
Глубина зоны заражения, км
Скорость ветра, м/с | Эквивалентное количество ХОВ, т | ||||||||
0,01 | 0,05 | 0,1 | 0,5 | 1 | 3 | 5 | 10 | 20 | |
1 | 0,38 | 0,85 | 1,25 | 3,16 | 4,75 | 9,18 | 12,53 | 19,20 | 29,56 |
2 | 0,26 | 0,59 | 0,84 | 1,92 | 2,84 | 5,35 | 7,20 | 10,83 | 16,44 |
3 | 0,22 | 0,48 | 0,68 | 1,53 | 2,17 | 3,99 | 5,34 | 7,96 | 11,94 |
4 | 0,19 | 1,42 | 0,59 | 1,33 | 1,88 | 3,28 | 4,36 | 6,46 | 9,62 |
5 | 0,17 | 0,38 | 0,53 | 1,19 | 1,68 | 2,91 | 3,75 | 5,53 | 8,19 |
6 | 0,15 | 0,34 | 0,48 | 1,09 | 1,53 | 2,66 | 3,43 | 4,88 | 7,20 |
7 | 0,14 | 0,32 | 0,45 | 1,0 | 1,42 | 2,46 | 3,17 | 4,49 | 6,48 |
8 | 0,13 | 0,30 | 0,42 | 0,94 | 1,33 | 2,30 | 2,97 | 4,20 | 5,92 |
9 | 0,12 | 0,28 | 0,40 | 0,88 | 1,25 | 2,17 | 2,80 | 3,96 | 5,60 |
10 | 0,12 | 0,26 | 0,38 | 0,84 | 1,19 | 2,06 | 2,66 | 3,76 | 5,31 |
Таблица 6, продолжение.
Глубина зоны заражения, км
Скорость ветра, м/с | Эквивалентное количество ХОВ, т | ||||||||
30 | 50 | 70 | 100 | 150 | 300 | 500 | 1000 |
| |
1 | 38,1 | 52,67 | 65,23 | 81,91 | 96,53 |
|
|
|
|
2 | 21,0 | 28,73 | 35,35 | 44,09 | 58,72 |
|
|
|
|
3 | 15,1 | 20,59 | 25,21 | 31,30 | 36,32 |
|
|
|
|
4 | 10,3 | 16,43 | 20,05 | 24,80 | 29,69 |
|
|
|
|
5 | 9,06 | 13,88 | 16,89 | 20,82 | 24,02 |
|
|
|
|
6 | 8,14 | 12,14 | 14,79 | 18,13 | 20,88 |
|
|
|
|
7 | 7,42 | 10,87 | 13,17 | 16,17 | 18,59 |
|
|
|
|
8 | 6,86 | 9,90 | 11,98 | 14,68 | 16,85 |
|
|
|
|
9 | 6,50 | 9,12 | 11,03 | 13,50 | 15,48 |
|
|
|
|
10 | 6,20 | 8,50 | 10,23 | 12,54 | 14,36 |
|
|
|
|
Таблица 7.
Угловые размеры зоны возможного заражения ХОВ в зависимости от скорости ветра
U, м/с | <0,5 | 0,6 - 1 | 1,1 - 2 | 2,1 - 4 | 4,1 - 8 | 8,1 – 10 | >10 |
ϕ, град | 360 | 180 | 90 | 45 | 18 | 15 | 10 |