- •1.Вычисляем эквивалентное количество ахов в облаке зараженного воздуха по формуле (81).
- •Значения коэффициентов к2i , к3i, к7i, к4, к5, к6i, время самоиспарения (Тi) и плотность (di) ахов
- •Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению глубины зон заражения в случае полного разрушения химически опасного объекта с выбросом ахов
- •Литература:
5.3. Примеры решения задач по выявлению и оценке химической обстановки по прогнозу
Задача 19.
Определить глубину распространения АХОВ при аварии на химически опасном объекте при следующих исходных данных:
тип АХОВ - хлор ;
количество АХОВ – Qо = 96 тонн ;
условия хранения – жидкость под давлением ;
высота обвалования – Н = 2 метра ;
метеоусловия : изотермия ;
температура воздуха - ТВ = 10 о С ;
скорость ветра - V10 = 2 м/с.
Решение .
1. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное и вторичное облака.
1.1. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное облако по формуле (78):
QЭ1 = К1 К3 К5 К7 QО = 0,18 1 0,23 0,8 96 = 3,18 т.
где : К1 =0,18 (17, табл. П3, стр. 16-19);
К3 =1 (17, табл. П3, стр. 16-19);
К5=0,23;
К7=0,8 (17, табл. П3, стр. 16-19).
1.2. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в вторичное облако по формуле (79):
QЭ2 = (1 - К1) К2 К3 К4 К5К6 К//7 QО/( h d) =
(1 – 0,18) · 0,052 · 1 · 1,33 · 0,23 · 3,03 · 1 · = 1,357 т.
где : К2=0,052 (17, табл. П3, стр. 16-19);
К4 =1,33 (17, табл. П4, стр. 20);
К//7=1 (17, табл. П3, стр. 16-19);
h = Н - 0,2= 2 - 0,2 = 1,8 м;
d = 1,553 т/м3 (табл. П3, стр.16-19)
час.
К6 = N0,8 = 40,8 = 3,03
-
Вычисляем глубину распространения первичного и вторичного облаков АХОВ (17, табл. П2, стр. 14) с применением формул интерполирования :
, (92)
где: ГБ, ГМ, ГХ - соответственно большее, меньшее и искомое
значение глубины распространения зараженного АХОВ воздуха, км;
ОБ, ОМ, ОХ - соответственно большее, меньшее и непосредственно
перешедшее в первичное (вторичное) облако
количество АХОВ, т.
В данном случае для скорости ветра в приземном слое 2 м/с глубина распространения первичного и вторичного облаков АХОВ составит:
3. Общую глубину распространения облаков АХОВ вычисляем по формуле (82):
км
Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс (ГП) вычисляем по формуле (83):
Гп = N · V = 4 · 12 = 48 , км/ч.
В рассматриваемом случае N = 4 часа, скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха - V = 12 км/час (17, табл. П5, стр. 20).
Так как Г < ГП, общая глубина распространения зараженного воздуха составит - Г=7,17 км.
В табл.40 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также итоговые ответы для самоконтроля.
Таблица 40
Варианты исходных данных для самостоятельного решения задач
по определению глубин распространения зараженного АХОВ воздуха
№ п/п |
И с х о д н ы е д а н н ы е |
Глубина распростра- нения, Г (км) |
||||||
Наименование АХОВ |
Кол - во АХОВ, QО, (т) |
Условия хранения |
Высота обвалования, Н (м) |
Метеоусловия |
||||
Вертикальная устойчивость воздуха |
Температура, Т (ОС) |
Скорость ветра, V 10 (м/с) |
||||||
1 |
Аммиак |
250 |
жидк. под давл. |
- |
инверсия |
10 |
2 |
11,17 |
2 |
Аммиак |
500 |
-//- |
1 |
инверсия |
-10 |
3 |
5,91 |
3 |
Аммиак |
1600 |
-//- |
1 |
изотермия |
10 |
2 |
4,09 |
4 |
Аммиак |
20000 |
жидк. изотерм хран. |
3 |
изотермия |
0 |
3 |
10,26 |
5 |
Хлор |
110 |
жидк. под давл. |
- |
инверсия |
10 |
2 |
40,0 |
6 |
Хлор |
310 |
-//- |
1 |
изотермия |
-10 |
3 |
11,79 |
7 |
Хлор |
750 |
-//- |
2 |
изотермия |
0 |
1 |
24 |
8 |
Амил |
100 |
-//- |
2 |
инверсия |
10 |
3 |
3,18 |
9 |
Фосген |
250 |
-//- |
1,5 |
изотермия |
10 |
2 |
9,72 |
10 |
Фтористый водород |
11 |
-//- |
- |
инверсия |
0 |
1 |
12,14 |
Задача 20.
Определить глубину распространения облака АХОВ при полном разрушении химически опасного объекта при следующих исходных данных:
-наименование и количество используемых АХОВ:
хлор - 50 тонн ;
аммиак - 1000 тонн ;
окись этилена - 500 тонн ;
сероводород - 100 тонн.
Все вещества хранились на складе сырья в металлических резервуарах в жидкой фазе под давлением .
-метеоусловия :
температура воздуха –Тв = 15 о С ;
изотермия ;
скорость ветра –V10 = 3 м/с.
Решение.
1.Вычисляем эквивалентное количество ахов в облаке зараженного воздуха по формуле (81).
Коэффициенты К2i , К3i, К7i, а также величина di определяются по таблице П3, стр. 16-19 (17), коэффициент К4 - по таблице П4, стр. 20 (17), коэффициент К5 - на стр. 4 (17), коэффициент К6i – вычисляется по формуле (80). Результаты определения К2i , К3i, К7i, К4, К5, К6i и di приведены в табл. 41.
Таблица 41
Значения коэффициентов к2i , к3i, к7i, к4, к5, к6i, время самоиспарения (Тi) и плотность (di) ахов
№ п/п |
Наиме-нование АХОВ |
Значения коэффициентов |
Плот-ность, di (т/м3) |
Тi (час) |
К6i |
|||||||
К2i |
К3i |
К7i |
К4 |
К5 |
||||||||
1. |
Хлор |
0,052 |
1,0 |
1,0 |
1,67 |
0,23 |
1,553 |
0,89 |
1 |
|||
2. |
Аммиак |
0,025 |
0,04 |
1,0 |
1,67 |
0,23 |
0,681 |
0,82 |
1 |
|||
3. |
Окись этилена |
0,041 |
0,27 |
0,93 |
1,67 |
0,23 |
0,882 |
0,69 |
1 |
|||
4. |
Серово- дород |
0,042 |
0,036 |
1,0 |
1,67 |
0,23 |
0,964 |
0,69 |
1 |
Примечание: Расчет коэффициентов К6i и продолжительности
испарения АХОВ (Тi) приведен ниже:
-хлор: час, К61 = 10,8 = 1;
-аммиак: час, К62 = 10,8 = 1;
-окись этилена: час, К63 = 10,8 = 1;
-сероводород : час, К64 = 10,8 = 1.
В результате эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха составит:
2.По таблице П2 стр. 14-15 (17), а также с использованием формул линейного интерполирования (92) вычисляем глубину зоны возможного заражения АХОВ:
км
3.По формуле (83) вычисляем предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс ГП и сравниваем ее с величиной Г. Из двух значений выбираем наименьшее.
Гп = N · V = 4 · 18 = 72 км
Таким образом, глубина зоны заражения составит - Г=54,4 км.
В табл.42 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.
Задача 21.
В результате аварии на химически опасном объекте с выбросом АХОВ возможно образование зоны химического заражения. Определить площадь зон возможного и фактического заражения при следующих исходных данных:
-
глубина зоны возможного заражения - 8 км;
-
время, на которое определяется площадь зон заражения – N = 4 час;
-
метеоусловия: - скорость ветра V - 3 м/с;
- степень вертикальной устойчивости воздуха -
изотермия.
Таблица 42
Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению глубины зон заражения в случае полного разрушения химически опасного объекта с выбросом ахов
№ п/п |
И с х о д н ы е д а н н ы е |
Глубина зоны возможного зара- жения АХОВ, Г (км) |
|||||
Наименование АХОВ |
Количество АХОВ, Q0 (т)
|
Условия хранения АХОВ |
Метеоусловия |
||||
Вертикальная устойчивость воздуха |
Температура, Т (ОС) |
Скорость ветра, V10, (м/с) |
|||||
1. |
Хлор Фосген Хлорциан |
400 50 20 |
жидкость под давлением |
инверсия |
15 |
2 |
40 |
2. |
Аммиак Метиламин Триметиламин |
1000 200 100 |
- // - |
изотермия |
10 |
3 |
31,24 |
3. |
Фтор Водород фтористый Метил бромистый |
100 200 150 |
- // - |
изотермия |
30 |
2 |
40 |
4. |
Хлор Водород хлористый Фосген |
200 300 100 |
- // - |
изотермия |
10 |
1 |
24 |
5. |
Аммиак Окислы азота Триметиламин |
2000 500 1000 |
- // - |
инверсия |
30 |
3 |
64,0 |
6. |
Сероводород Метилмеркаптан Триметиламин |
3000 400 100 |
- // - |
инверсия |
10 |
1 |
20 |
7. |
Цианистый водород Хлорциан Соляная кислота |
100 50 300 |
- // -
|
инверсия |
30 |
2 |
40 |
8. |
Соляная кислота Хлор Фосген |
500 1000 200 |
- // -
|
изотермия |
30 |
1 |
24 |
9. |
Метиламин Метилмеркаптин Триметиламин |
500 200 100 |
- // - |
изотермия |
10 |
3 |
34,7 |
10. |
Хлорциан Аммиак Сероводород |
100 2000 300 |
- // - |
изотермия |
10 |
2 |
24,3 |
Решение.
1.Вычисляем площадь зоны возможного заражения по формуле (85):
Sв = 8,72 · 10-3 · Г2 · = 8,72 · 10-3 · 82 · 45 =25,1 км2
где: = 450 табл. 39 или Приложение 6 с. 21 – 22 (17).
2.Вычисляем площадь зоны фактического заражения АХОВ по формуле (86):
Sф = К8 · Г2 · N0,2 =0,133 · 82 · 40,2 = 11,2 км2
3.Для того, чтобы сопоставить графические размеры зон возможного и фактического заражения, вычисляем ширину зоны фактического заражения (длину меньшей оси эллипса) по формуле (93):
(93)
где: а - длина меньшей оси эллипса, км.
В данном случае ширина зоны фактического заражения составит:
км.
В табл.43 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.
Таблица 43
Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению площади зон заражения АХОВ
№ п/п |
Исходные данные |
Площадь зоны возможного заражения, Sв (км2) |
Площадь зоны фактического заражения, Sф (км2) |
||||
Глубина зоны зараже-ния, Г (км) |
Ско-рость ветра, V10, (м/с) |
Степень вертикальной устойчивости воздуха |
Время прошед. после аварии, N (час) |
||||
1 |
4 |
2,5 |
инверсия |
2 |
6.28 |
1.49 |
|
2 |
6 |
3 |
изотермия |
4 |
14.13 |
6.32 |
|
3 |
12 |
2 |
изотермия |
4 |
113.0 |
25.27 |
|
4 |
10 |
1 |
инверсия |
3 |
157.0 |
10.09 |
|
5 |
12 |
2 |
конвекция |
4 |
113.0 |
44.65 |
|
6 |
10 |
1,5 |
изотермия |
2 |
78.48 |
15.3 |
|
7 |
11 |
1,5 |
конвекция |
3 |
94.96 |
35.4 |
|
8 |
9 |
3 |
изотермия |
2 |
31.78 |
12.38 |
|
9 |
5 |
4 |
изотермия |
2 |
9.81 |
3.82 |
|
10 |
7 |
3 |
конвекция |
2 |
19.23 |
13.23 |
Задача 22.
В результате аварии на химически опасном объекте произошел выброс АХОВ. Определить время подхода облака зараженного воздуха к населенным пунктам при следующих исходных данных:
- расстояния от источника выброса АХОВ до населенных пунктов:
х1 = 2 км;
х2 = 6 км;
х3 = 12 км;
- метеоусловия:
-степень вертикальной устойчивости воздуха – изотермия;
-скорость ветра – V10 = 2 м/с.
Решение.
1. По табл. П5, стр. 20 (17 ) определяем скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха :
V = 12 км/час
2. По формуле (88) вычисляем время подхода облака зараженного воздуха к каждому объекту:
часа или около 10 мин;
часа или около 30 мин;
час.
В табл. 44 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.
Таблица 44
Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению времени подхода облака зараженного воздуха к населенным пунктам
№ п/п |
Исходные данные |
Результаты расчетов |
|||||||
Ско-рость ветра, V10 (м/с) |
Степень вертик. устойч. воздуха |
Расстояние до населенных пунктов (км) |
Время подхода переднего фронта облака АХОВ (час) |
||||||
Х1 |
Х2 |
Х3 |
t1 |
t2 |
t3 |
||||
1 |
2 |
инверсия |
5 |
15 |
25 |
0.5 |
1.5 |
2.5 |
|
2 |
4 |
изотермия |
6 |
12 |
36 |
0.25 |
0.5 |
1.5 |
|
3 |
3 |
конвекция |
7 |
12 |
33 |
0.33 |
0.5 |
1.57 |
|
4 |
5 |
изотермия |
10 |
15 |
45 |
0.34 |
0.5 |
1.55 |
|
5 |
4 |
изотермия |
2 |
12 |
30 |
0.08 |
0.5 |
1.25 |
|
6 |
2 |
конвекция |
5 |
7 |
10 |
0.36 |
0.5 |
0.71 |
|
7 |
3 |
инверсия |
4 |
8 |
20 |
0.25 |
0.5 |
0.5 |
|
8 |
2 |
инверсия |
4 |
8 |
20 |
0.4 |
0.8 |
2.0 |
|
9 |
3 |
изотермия |
3 |
6 |
12 |
1.67 |
0.33 |
0.67 |
|
10 |
4 |
изотермия |
6 |
8 |
20 |
0.25 |
0.33 |
0.83 |
Задача 23.
На химически опасном объекте произошел выброс фосгена. Определить ожидаемые общие потери населения и их структуру при следующих исходных данных:
-
глубина распространения облака зараженного воздуха – Г = 12 км, в том числе в городе – Гг = 5 км;
-
площадь зоны фактического заражения – Sф = 25,8 км2;
-
средняя плотность населения:
-в городе - = 2800 чел/км2;
-в загородной зоне - / = 140 чел/км2;
-
обеспеченность населения противогазами:
-в городе - n2 = 60 %;
-в загородной зоне - n|2 = 50 %;
-
обеспеченность населения убежищами:
-в городе – n1 = 10 %;
-в загородной зоне - n|1 = 0 %.
Решение.
1.Вычисляем долю незащищенного населения по формулам (90) и (91):
а) в городе: К = 1 – n1 – n2 = 1 - 0,6 - 0,1 = 0,3;
б) в загородной зоне: К/ = 1 – n|1 – n|2 = 1 - 0,5 - 0 = 0,5.
2.Вычисляем величину возможных общих потерь населения в очаге поражения АХОВ по формуле (89):
=
чел.
3.Структура потерь может составить :
10083 0,35 = 3529 чел. - безвозвратные ;
10083 0,40 = 4033 чел. - санитарные тяжелой и средней форм
тяжести;
10083 0,25 = 2521 чел. – санитарные легкой формы тяжести.
В табл. 45 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.
Таблица 45
Варианты исходных данных для самостоятельного решения задач по определению потерь населения в очаге химического поражения АХОВ
№ п/п |
Исходные данные |
Результаты расчетов |
||||||||||||
Глубина распростране-ния АХОВ (км) |
Площадь зоны заражения, SФ (км2) |
Плотность населения (чел/км2) |
Обеспеченность населения (%) |
Потери населения (чел) |
||||||||||
убежищами |
противогазами |
Общие, Ро |
В том числе |
|||||||||||
В городе, n1 |
В заго-родной зоне, n/1 |
В горо-де, n2 |
В заго-родной зоне, n/2 |
Безвозв-ратные, РБ |
Санитарные |
|||||||||
Общая, Г |
В том числе в городе, ГГ |
В городе, |
В заго-родной зоне, / |
Всего, РС |
В том числе |
|||||||||
тяжелые и средние, РТСс |
легкие, РЛс |
|||||||||||||
1 |
8 |
3 |
13.8 |
2100 |
140 |
50 |
30 |
10 |
5 |
5132 |
1796 |
3336 |
2053 |
1283 |
2 |
12 |
5 |
44.5 |
1800 |
120 |
40 |
25 |
15 |
3 |
17262 |
6042 |
11220 |
6905 |
4315 |
3 |
12 |
7 |
40.1 |
2400 |
180 |
30 |
20 |
20 |
3 |
30243 |
10585 |
19658 |
12097 |
7561 |
4 |
13 |
9 |
54.2 |
2000 |
160 |
40 |
30 |
10 |
2 |
39338 |
13768 |
25570 |
15735 |
9835 |
5 |
14 |
8 |
62.1 |
3200 |
200 |
50 |
35 |
10 |
5 |
48612 |
17014 |
31598 |
19445 |
12153 |
6 |
10 |
7 |
24.3 |
2800 |
110 |
50 |
40 |
20 |
- |
14770 |
5170 |
9601 |
5908 |
3693 |
7 |
13 |
6 |
60.2 |
2400 |
130 |
30 |
25 |
15 |
5 |
39612 |
13864 |
25748 |
15845 |
9903 |
8 |
11 |
5 |
35.4 |
2600 |
120 |
30 |
20 |
10 |
4 |
26862 |
9402 |
17460 |
10745 |
6715 |
9 |
9 |
4 |
12.4 |
2300 |
150 |
40 |
25 |
5 |
2 |
7725 |
2704 |
5021 |
3090 |
1931 |
10 |
6 |
5 |
6.3 |
1900 |
90 |
45 |
15 |
10 |
3 |
4566 |
1598 |
2968 |
1826 |
1142 |
З А К Л Ю Ч Е Н И Е
Защита населения, окружающей природной среды и материальных ценностей при авариях на радиационно и химически опасных объектах является задачей не только актуальной в современных условиях, но и имеет ряд отличительных черт и особенностей в сравнении с чрезвычайными ситуациями техногенного характера в других отраслях экономики. В тоже время отличительные черты и особенности аварий, как показано выше, вытекают из специфики технологических процессов и производств радиационно и химически опасных объектов, особенностей поражающего действия и распространения радиоактивных веществ и АХОВ в окружающей среде. Понимание ранее рассмотренных особенностей позволяет с более высокой степенью точности описывать возможные масштабы поражения и более эффективно организовать выполнение мероприятий по защите населения и территорий.
Поэтому при организации защиты населения и территорий лица органов, специально уполномоченных решать задачи ГО и задачи по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, могут получить в учебном пособии полезную и интересную информацию об особенностях возникновения и развития аварий на радиационно и химически опасных объектах, загрязнения окружающей среды, поражающего воздействия ионизирующих излучений радиоактивных веществ и АХОВ, а также практические навыки в решении задач по выявлению и оценке радиационной и химической обстановке, как на этапе прогнозирования, так и по данным разведки.
В тоже время, применительно к процессам радиоактивного и химического загрязнения при авариях на радиационно и химически опасных объектах, не всегда следует прибегать к глубокой детализации знаний об этих процессах, стремиться создавать и использовать сложные многоразмерные математические описания, для которых часто в повседневных условиях наблюдается недостаток информации, времени и их применение будет некорректно. Кроме этого нет уверенности, что сложные математические описания с большей эффективностью позволят решать вышеприведенные задачи и задачи по защите населения и территорий, чем простые.
Одновременно не следует забывать, что знание особенностей функционирования радиационно и химически опасных объектов, воздействия поражающих факторов при авариях на них, и даже выявление и оценка радиационной и химической обстановки не является самоцелью. Данная информация необходима для последующего обоснования перечня и объемов мероприятий по защите населения и территорий, организации их выполнения.
Исходя из основных принципов защиты, а также опыта ликвидации аварий на радиационно и химически опасных объектах, защита населения и территорий достигается сочетанием всех способов защиты и мероприятий, обеспечивающих защиту. К основным мероприятиям обеспечивающим защиту относятся мероприятия радиационной и химической защиты, объем которых существенно возрастает при авариях на радиационно и химически опасных объектах. Обоснование перечня и объема мероприятий радиационной и химической защиты при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций изложено в следующей части учебного пособия.