9. Прогнозирование зон разрушения ударной волной и возмжных последствий взрной газовоздушных смесей

Одним из основных направлений в решений задач обеспечения безопасности жизнедеятельности является прогнозирование и оценка возможных последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС). Осо­бенно .важно предусмотреть и учесть опасность возникновения ЧС еще на стадии проектирования машин и оборудования, технологи­ческих процессов и в целом производственно-промышленных и иных объектов. В данном разделе рассматривается одна из ЧС - это взрыв газовоздушных смесей (ГВС), образуемых в результате утечки на промышленном предприятии или при несоблюдении правил

Рис. 8.5. Молниезащита здания III категории многократными стержневыми молниеотводами (1...6), установленными на здании

и норм безопасной эксплуатации и обслуживания газонаполнитель­ных, газобаллонных станций и др.

9.1. Методика прогнозирования

Прогнозирование возможных последствий взрыва ГВС прово­дится в три этапа. На первом (подготовительном) этапе устанав­ливают:

1) возможное место взрыва ГВС (предприятие, объект экономики, жилое и иное здание);

2) возможную массу газа (жидкости), создающую взрывоопасную ГВС;

3) виды зданий, сооружений и оборудования и расстояния до них от места возможного взрыва ГВС;

4) количество людей, находящихся в этих зданиях и сооружениях,

-115-

Рис. 8.6. Молниезащита склада ГСМ II категории с помощью четы­рех (1...4) стержневых молниеотводов, установленных на прожекторных металлических мачтах; 5 - цистерны с дизтопливом

или плотность населения (тыс. чел/км2) в городе или населенном пункте.

Этот этап не выполняется студентами на практических заня­тиях, так как эти данные приведены в задании; в других случаях (в курсовой работе, выпускной работе будущего бакалавра или дипломной работе будущего инженера) он выполняется студентами, но применительно к рассматриваемому объекту экономики или предприятию. На последнем студенты берут необходимые данные по подготовительному этапу прогнозирования.

На втором этапе ведут необходимые расчеты. В частности, определяют избыточное давление во фронте ударной волны и радиусы зон разрушения очага взрыва (0В). После этого строит схему 0В в выбранном масштабе или наносят зоны 0В на план тер-

- 116 -

ритории с указанным расположением производственно-промышлен­ ных, жилых или иных объектов. Как известно [20], при взрывах ГВС образуется 0В, ударная волна (УВ) которого способна пора­ зить людей и вызвать разрушения и повреждения производствен- но-промышленных или жилых объектов на территории, охваченной взрывом. В наземном очаге взрыва ГВС подразделяют три полусфери­ческие зоны (рис 9.1).

Зоны детонационной волны (зона 1) находятся в пределах облака взрыва. Начальный ее радиус r1,м, определяется по формуле [20]

r1=17,5 (9.1)

- 117 -

где Q - количество углеводородного сжиженного газа, м3; Кн - коэффициент перехода жидкого продукта в ГВС (обычно Кн=0.6...0.8).

Избыточное давление фронта детонационной УВ считает­ся постоянным и равным 1700 кПа.

Зона 2 как и зона 1 является зоной полных разрушений. Ее радиус определяется из соотношения [20]:

r2= 1,7r1. (9.2)

= 1300(r1/r3) + 50 кПа , (9.3)

где r3- расстояние от центра взрыва до данного объекта .м. На внешней границе зоны 2 = 300 кПа [20]. В этой зоне происходит разлет продуктов взрыва.

В зоне 3 воздушной УВ формируется ее фронт, в котором уменьшается от 300 кПа до нуля (рис. 9.1).Эта зона в зависи­мости от величины УВ может являться зоной полных (а), сильных (б), средних (в) и слабых (г) разрушений, а также зо­ной повреждений (д) (рис. 9.1 и табл. 9.1). Закон падения давления, кПа. в этой зоне зависит от безразмерного радиуса ударной волны [20]:

= 0.24 r3/r1 (9.4)

При = (9.5)

При >2 = (9.6)

где r3 - расстояние от центра взрыва до рассматриваемого объекта, м.

Представленные соотношения позволяют спрогнозировать си­туацию, вызванную воздействием УВ при наземном взрыве извест­ного количества ГВС, т.е. вычислить радиусы соответствующих зон 0В и на заданном расстоянии производственно-промышлен­ного или жилого объекта от центра взрыва.

На третьем этапе по найденному значению Р студенты про­изводят оценку возможных последствий УВ на незащищенных людей, определяя тяжесть поражения их, на характер и степень разруше­ния промышленно-производственных и жилых объектов, попавших в эту зону. Тяжесть поражения незащищенных людей зависит от ве­личины , Р . Например, при Р = 10...20 кПа люди могут полу

чить легкие ранения и ожоги кожи; при = 20...30 кПа насту­пают легкие поражения - скоропреходящие нарушения функций ор­ганизма (звон в ужах, головокружение, головная боль, ушибы и вывихи). Легкие поражения не связаны с опасностью для жизни или угрожающей инвалидностью. Пораженные не нуждаются в неот­ложной врачебной помощи, около 502 [21] из них могут передви­гаться пежком и могут быть возвращены к труду в срок от 1 до 60 суток. При = 30...50 кПа - поражения средней тяжести (контузии, вывихи, кровотечение из носа и ужей). Такие пораже­ния в большинстве случаев не опасны для жизни, но 10...122 из этих пораженных нуждаются в неотложной врачебной помощи. Срок госпитализации составляет 2...3 месяца [21] с непродолжительной потерей трудоспособности. При = 50...100кПа - тяжелые поражения (сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы костей, повреждение внутренних органов); при > 100 кПа - крайне тяжелые поражения (тяжелые контузии и травмы, разрывы внутренних органов, особенно содержащих большое коли­чество крови, газов или имеющих полости с жидкостями, длитель­ная потеря сознания, переломы костей). Тяжелые и крайне тяже­лые поражения нередко сопровождаются осложнениями и заканчива­ются в большинстве смертельным исходом. Примерно 50...602 [21] из числа этих пораженных нуждаются во врачебной помощи в ближайшее время, а около 502 пораженных - медицинской эвакуации из-за их нетранспортабельности. Срок стационарного лечения до 12 месяцев с продолжительной потерей трудоспособности. Характеристика разрушений объектов от УВ следующая. При слабом разрушений, как правило, объект не выходит из строя; его можно эксплуатировать немедленно или после незначительного ремонта. При среднем разрушений обычно разрушаются второсте­пенные элементы объекта, а основные могут деформироваться или

- 120 -

частично повреждаться. Восстановление возможно силами предпри­ятия проведением среднего или капитального ремонта. Сильное разрушение объекта характеризуется разрушением или деформацией его основных элементов, в результате чего объект выходит из строя и не может быть восстановлен. При полном разрушении раз­рушаются все основные и несущие конструкции. Здания и сооруже­ния использовать невозможно в дальнейшем. При сильных и полных разрушениях могут сохраняться подвальные помещения. Конкретные сведения о вероятных разрушениях зданий, сооружений, транспор­та, оборудования и энергетических сетей в зависимости от во фронте УВ приведены в табл. 9.1, а также в учебнике [221 на с. 112...116.

Для определения возможного характера разрушений от 9В и установления объема спасательных и неотложных аварийно-восста­новительных работ (СНАВР) в 0В зону 3 условно делят на пять зон (см. рис. 9.1). Характеристика этих зон следующая.

Зона полных разрушений (За) возникает там, где А во фронте УВ достигает 300 кПа и более. В ней полностью разруша­ются жилые дома и промышленные здания (особенно вокруг центра взрыва), убежища и подземные сети коммунально-энергетического хозяйства получают различные повреждения. Большинство же убе­жищ (75%) в этой зоне сохраняются. При этом в результате таких разрушений образуются сплошные завалы. Пожары в зоне полных разрушений не возникают, так как воспламенившиеся от различных источников предметы и постройки будут разбросаны и засыпаны обломками, а пламя сбито УВ. Однако будет наблюдаться тление в завалах. Характерны массовые поражения незащищенных людей. Ха­рактер поражений и разрушений определяет основное содержание спасательных работ.

Зона сильных разрушений (36) образуется при = =300..100 кПа. В ней наземные здания и сооружения в основном будут иметь сильные разрушения: разрушение части стен и перек­рытий верхних этажей, трещины и деформации нижних этажей. Убе­жища, подземные сети, подвалы и большинство противорадиационных укрытий (ПРУ) сохраняются. Однако образуются местные зава­лы, возможны пожары. Среди незащищенных людей могут быть зна­чительные безвозвратные потери. Люди, оставшиеся в разрушенных зданиях, могут быть завалены, травмированы и обожжены. Основ­ное содержание спасательных работ в этой зоне заключается в расчистке завалов, тушении пожаров, спасении людей из завален­ных убежищ, укрытий, разрушенных и горящих зданий.

- 121 -

Зона средних разрушений (Зв) =100...50 кПа. Наблюдаются разрушения проемам оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах ее пределах деревянные здания будут сильно или полгностью раз­рушены, каменные получают средние и слабые разрушения. Однако убежища, ПРУ, подвальные помещения полностью сохраняются, но требуют расчистки входов. На улицах образуются отдельные зава­ лы; от воздействия светового излучения возникают сплошные по­ жары. Среди незащищенных людей ожидаются массовне санитарные потери. Спасательные и другие неотложные работы в этой зоне заключаются в тушении пожаров, спасении ладей из под завалов, из разрушенных и горящих зданий. Зона слабых разрушений (Зг) создается при = 50...20 кПа. В ней здания получают слабые разрушения - разрушения пе­регородок, оконных и -дверных заполнений» остекления, но образу­ются отдельные завалы и возникают отдельные пожары. Незащищен­ные люди могут получить ожоги, легкие травин. Поэтому в этой зоне проводятся работы по тушению пожаров и спасению людей из горящих и частично разрушенных зданий. ;

Зона повреждений (Зд), где = 20... 10 кПа. В этой зоне здания и сооружения могут получать незначительные повреждения: разрушение остекления, повреждение кровли, дверей. Возможны отдельные пожары. Поэтому в зоне Зд проводится ликвидация выз­ванных последствий.

Согласно полученным результатам прогнозирования второго этапа по литературным источникам [7,20...22]' студен* должен пред­ложить необходимые мероприятия и примерный объем СЙЙВР по лик­видации последствий рассмотренного в задании взрнва ГВС. Де­тально об этом см. на с. 226...238 учебного пособия [7].