Некоммерческое акционерное общество алматинский университет энергетики и связи

Кафедра охраны труда и окружающей среды

Основы безопасности жизнедеятельности

Методические указания к выполнению

Расчетно-графических работ

(для студентов всех специальностей)

Алматы 2011 г

СОСТАВИТЕЛИ: Т.Е. Хакимжанов. Основы безопасности жизнедеятельности. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов всех специальности - Алматы: АУЭС, 2011.

В данной работе излагаются задачи по оценке обстановки в условиях различных чрезвычайных ситуаций. Приводятся примеры решения задач. Методические указания предназначены для студентов всех специальности. Табл. 20, библиогр. – 4 наз.

Рецензент: начальник отдела по чрезвычайным ситуациям и специальных работ А.В. Миненков

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

Введение

В комплексе мероприятий защиты населения и объектов хозяйствования от последствий чрезвычайных ситуаций важное место занимает выявление и оценка радиационной, химической, инженерной и пожарной обстановки, каждая из которых является важнейшей составной частью общей оценки обстановки, складывающейся в условиях чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени. Оценка обстановки является обязательным элементом работы командно-начальствующего состава формирований и штабов ГО - проводится с целью своевременного принятия необходимых мер защиты и обоснованных решений о проведении СиДНР, медицинских и других мероприятий по оказанию помощи пораженным и при необходимости эвакуации населения и материальных ценностей.

Оценка химической обстановки на объектах, имеющих СДЯВ, предусматривает определение размеров зон заражения и очагов поражения, времени подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (объекту), времени поражающего действия и возможных потерь людей в очагах поражения. Командиры формирований должны постоянно знать обстановку в районе действий, а это достигается её тщательной оценкой, т.е. решением целого комплекса задач, ведением непрерывной и целенаправленной разведки.

В результате разрушений зданий и сооружений на территории населённых пунктов и объектов образуются сплошные завалы. Высота сплошных завалов зависит от избыточного давления, плотности застройки и этажности зданий.

Пример № 1

Северный район города попадает в зоны с избыточным давлением 70-90 кПа. Плотность застройки 30%, ширина улиц от 30-40 м, здания в основном восьмиэтажные. Определить возможность возникновения завалов и их высоту.

Решение. По данным таблицы № 2 сплошные завалы будут образовываться при избыточном давлении 50 кПа. Высоту возможных завалов для плотности застройки 30 % находим по таблице № 3, она может быть до 3,1м. На основании этих данных можно планировать проведение работ по расчистке завалов на улицах.

Таблица 1 –Варианты для примера № 1

Параметры	Варианты для примера
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Давление кПа	50	40	30	90	70	60	110	100	40	50
Плотность застройки %	20	30	40	50	60	30	40	50	20	60

Окончание таблицы 1

Ширина улиц	10	20	30	40	20	30	40	10	60	50
Этажность	6	5	4	2	3	7	8	6	5	3

Таблица 2

Этажность зданий	Ширина улицы, м
	10-20	20-40	40-60
	Избыточное давление, кПа
2-3	50	90	-
4-5	40	70	110
6-8	30	50	100

Таблица 3

Плотность застройки	Этажность
	1	2	4	6	8
	Высота сплошного завала, м
20	0,3	0,6	1,3	1,7	2,1
30	0,5	0,9	1,9	2,8	3,1
40	0,6	1,2	2,5	3,7	4,2
50	0,8	1,6	3,1	4,6	5,2
60	0,9	1,7	3,8	5,6	6,2

При решении задач по оценке радиационной обстановки обычно приводят уровни радиации к одному времени. Когда время взрыва известно, уровень радиации определяют по формуле:

Р₁=Р₀()^-1.2 или Р_t=Р₀ * К_t (1),

где P₀-уровень радиации в момент времени t₀ после взрыва; Р_t-уровень радиации в рассматриваемый момент времени t, отсчитанного также с момента взрыва; К_t = (t/t₀)^-1,2 - коэффициент пересчета радиации на различное время после взрыва.

Решая уравнение можно убедиться, что уровень радиации снижается в 10 раз при семикратном увеличении времени. Значение коэффициента К_t для перерасчета уровней радиаций на различное время t после взрыва приведены в таблице 4

Таблица 4

t, ч	Кt	t,ч	Kt	t, ч	Kt
0,5	2,3	9	0,072	18	0,031
1	1	10	0,063	20	0,027
2	0,435	11	0,056	22	0,024
3	0,267	12	0,051	24	0,022
4	0,189	13	0,046	26	0,020
5	0,145	14	0,042	28	0,018

Окончание таблицы 4

6	0,116	15	0,039	32	0,015
7	0,097	16	0,036	36	0,013
8	0,082	17	0,033	48	0,01

Пример №2

В 11 ч. 20 мин. Уровень радиации на территории объекта составил 5,3 р/ч.

Определить уровень радиации на 1 час после взрыва, если ядерный удар нанесен в 8 ч. 20 мин.

Решение

1.Определяем разность между временем размера уровня радиации и временем ядерного взрыва. Оно равно 3 ч.

11 ч. 20 мин. – 8 ч. 20 мин. = 3 ч.

2. По таблице № 4 коэффициент для перерасчета уровней радиации через 3 ч. После взрыва К₃ = 0,267.

3. Определяем по формуле (1), уровень радиации на 1 ч. после ядерного взрыва

Р₁ = Р₁/К₃ = 5,3/0,267 = 19,8 р/ч, так как К_t на 1 ч. после взрыва К_t = 1, на 3 ч. = К₃ = 0,267.

Таблица 5 – Варианты примера №2

Параметры	Варианты примера №2
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Замеренный уровень радиации р/ч	15	30	50	18	25	35	40	20	23	45
Время замера	11.20	11.00	13.00	15.00	12.00	14.00	17.00	16.00	18.00	21.00
Ядерный удар нанесен	7.20	8.00	9.00	11.00	6.00	10.00	12.00	13.00	14.00	17.00

Очагом поражения при наводнении называется территория, в пределах которой произошли затопления местности, повреждения и разрушения зданий, сооружений и других объектов, сопровождающиеся поражениями и гибелью людей, животных и урожая сельскохозяйственных культур, порчей и уничтожением сырья, топлива, продуктов питания, удобрений и т. п.

Масштабы наводнений зависят от высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды, площади затопления, времени затопления (весной, летом, зимой) и др.

Определение размеров зон наводнений при прорывах плотин и затоплении при разрушении гидротехнических сооружений покажем на примере.

Пример №3

Объем водохранилища W = 70 млн.м³, ширина прорана В = 100 м, глубина воды перед плотиной (глубина прорана) Н = 50 м, средняя скорость движения воды пропуска V = 5 м/сек. Определить параметры волны пропуска на расстояниях 25,50 и 100 км от плотины при ее разрушении.

Решение. 1 По формуле t_пр = ч,

где R – заданное расстояние от плотины, км, определяем время прихода волны пропуска на заданном расстоянии.

t_{25 = 1,4ч,}t_{50 = 2.8 ,ч}t_{100 = 5.6ч.}

По таблице 6 находим высоту волны пропуска на заданных расстояниях:

h₂₅ = 0,2 Н = 0,2х50 = 10 м.

h₅₀ = 0,15 Н = 0,2х50 = 7,5 м.

h₁₀₀ = 0,075 Н = 0,075х50 = 3,75 м.

Таблица 6 – Ориентировочная высота волны пропуска и продолжительность ее прохождения от плотины

Наименование параметров	Расстояние от плотины, км
	0	25	50	100	150	200	250
Высота волны пропуска h, м	0,25 Н	0,2 Н	0,15 Н	0,075 Н	0,05 Н	0,03 Н	0,02 Н
Продолжительность прохождения волны пропуска t, ч	Т	1,7 Т	2,6 Т	4 Т	5 Т	6 Т	7 Т

Определяем продолжительность прохождения волны пропуска (t) на заданных расстояниях, для чего по формуле:

Т = ,

где W – объем водохранилища, м;

B - ширина протока или участка перелива воды через гребень не разрушенной плотины, м;

N – максимальный расход воды на 1 м ширины пропана (участка перелива воды через гребень плотины), м³/с*м, ориентировочно ровный

Н м	5	10	25	50
N м3/см	10	30	125	350

Находим время опорожнения водохранилища

Т = 0,55ч,

тогда t₂₅ = 1,7*Т = 1,7*0,55 = 1 ч;

T₁₀₀ = 4*Т = 4*0,55 = 2,2 ч.

Таблица 7

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Объем водохранилища, м3, в млн.	20	30	40	50	60	65	70	75	85	90
Ширина пропана, м.	15	20	25	40	60	70	80	85	90	95
Глубина воды перед плотиной (глубина пропана) Н	20	25	30	45	50	60	65	70	75	80
Средняя скорость движения волны пропуска V = м/с	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Расстояние до объекта	25	50	100	60	70	80	90	75	95	65

Очагом поражения при землетрясении называется территория, в пределах которой произошли массовые разрушения и повреждения зданий сооружений и других объектов, сопровождающихся поражениями и гибелью людей, животных, растений. Очаги поражения при землетрясениях по характеру разрушения зданий и сооружений можно сравнить с очагами ядерного поражения, при этом большинство зданий и сооружений получает средние и сильные разрушения.

Таблица 8 – Характер и степень ожидаемых разрушений при землетрясении

№	Характеристика зданий и сооружений	Разрушение, баллы
		слабое	среднее	сильное	полное
1	Массивные промышленные здания с металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 25 – 50 т.	VII –VIII	VIII – IХ	IХ – Х	Х - ХII
2	Здания с легким металлическим каркасом и бескаркасной конструкции	VI –VII	VII – VIII	VIII – IХ	IХ – ХII
3	Промышленные здания с металлическим каркасом и бетонным заполнением с площадью остекления 30%	VI –VII	VII – VIII	VIII – IХ	IХ – ХII
4	Промышленные здания с металлическим каркасом и сплошным хрупким заполнением стен и крыши.	VI –VII	VII – VIII	VIII – IХ	IХ – ХII
5	Здания из сборного железобетона	VI –VII	VII – VIII	-	VIII – ХI
6	Кирпичные бескаркасные производственно – вспомогательные одно – и многоэтажные здания с перекрытием (покрытием) из железобетонных сборных элементов.	VI –VII	VII – VIII	VIII – IХ	IХ – ХI

Окончание таблицы 8

7	То же, с перекрытием (покрытием) из деревянных элементов одно- и многоэтажные	VI	VI – VII	VII - VIII				Более VIII
8	Административные многоэтажные здания с металлическим или железобетонным каркасом.	VII –VIII	VIII – IХ			IХ – Х		Х – ХI
9	Кирпичные малоэтажные здания (один - два этажа)	VI	VI – VII			VII –VIII		VIII – IХ
10	Кирпичные малоэтажные здания (три – и более этажей)	VI	VI – VII			VII –VIII		VIII – IХ
11	Складские кирпичные здания	V -VI	VI – VIII			VIII – IХ		IХ -Х
12	Трубопроводы на металлических или ж/б эстакадах	VII - VIII	VIII - IX			IX - X		-

Пример № 4

Ожидаемая интенсивность землетрясения на территории объекта – IX баллов. На объекте имеются производственные и административные здания с металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 25-50 т, складские кирпичные здания и трубопроводы на металлических и железобетонных эстакадах.

Определить характер разрушения элементов объекта при землетрясении.

Решение. По таблице 8 находим, что промышленные и административные здания и трубопроводы получат средние разрушения, а складские кирпичные здания – сильные.

Поскольку предел устойчивости зданий и трубопроводов меньше IX баллов, они будут не устойчивы к воздействию сейсмической волны в IX баллов. Вычислить характер разрушении при интенсивности землетрясения в баллах.

Таблица 9

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Интенсивности землетрясении в баллах	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	VI-VII	VIII-IX

Пример №5

Оценить опасность возможного очага химического заражения на случай аварии на XOO, расположенном в южной части города. На объекте в газгольдере емкостью 2000 м³ хранится сжатый аммиак. Температура воздуха +40⁰ С. Граница объекта в северной его части проходит на удалении 200 м от возможного места аварии, а далее проходит на глубину 300 м санитарно-защитная зона, за которой расположены жилые кварталы. Давление в газгольдере атмосферное.

Решение.

1. Согласно фактическим данным принимают метеоусловия – изотермия, скорость ветра 1 м/с, направление ветра – северное.

2. По формуле Q₀ = d * V_x, где d – плотность СДЯВ (см. таблицу 11) V_{x –} объем хранилища, м³, определяем величину выброса СДЯВ: Q₀ = d * V_x = 0,0008 * 2000 = 1,6 т;

3. По формуле (Qэ₁ = К₁ * К₃ * К₅ * К₇ * Qс) = 1 * 0,04 * 1 * 1,4 * 1,6 = 0,1 т. где К1- коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ, определяется по таблице 11 (для сжатых газов К1= 1), К3 – коэффициент, равный отношению поражающей токсической дозе другого СДЯВ, К5- коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха ( принимается равным при инверсии- 1); изотермия =0.23; конвекция – 0, 08; к?- коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха ( для сжатых газов К7 =1). Qc- количество выброшенного ( разлившегося) при аварии вещества.

Qэ₁ = К₁ * К₃ * К₅ * К₇ * Qс=1 *0.04*1*1,4 *1,6=0.1 тонна.

4. По таблице 12 находим глубину зоны заражения: Г = 1,25 км.

5. Глубина заражения в жилых кварталах 1,25 – 0,2 – 0,3 = 0,75 км.

Таким образом, облако зараженного воздуха может представлять опасность для рабочих и служащих химически опасного объекта, а также части населения города, проживающего на удалении 750 м от санитарно-защитной зоны.

Таблица №10 – Предельные значения глубины переноса воздушных масс за 4 часа

Состояние приземного слоя атмосферы	Скорость ветра, м/с
	1	2	3	4	5	6	7		8	9	10	11	13	14	15
- инверсия	20	40	64	89
- изотермия	24	48	72	96	116	140	164	188	212	236	260	284	308	332	356
- конвекция	26	56	84	112

Примечания:

1) При времени после начала аварии N > 4 полученное по таблице 12 значение глубины сравнивается с предельно-возможным значением переноса воздушных масс «Гп», определенным по формуле Гп = NV, где V – скорость переноса фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, в км/ч.

2) Окончательной расчётной глубиной зоны заражения, под которой понимается оценка протяженности (протяжности) линии осевых (максимальных) концентраций в зоне, следует принимать меньше из двух сравниваемых между собой значений.

Таблица 11 – Характеристика СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

Наименование СДЯВ	Плотность СДЯВ		Температура кипения, С	Поражающая токсодоза, Л	Значение вспомогательных коэффициентов
	газ	жидкость			К1	К2	К3	К7
								400С	200С	00С	200С	400С
Аммиак храним под давлением	0,0008	0,681	-33,42	15	0,18	0,026	0,04	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
Аммиак под изотермией храним		0,681	-33,42	15	0,01	0,025	0,04	0/0,9	1/1	1/1	1/1	1/1
Водород хлористый	0,0016	1,191	-85,10	2	0,28	0,037	0,30	0,69/1	0,6/1	0,8/1	1/1	1,2/1
Водород хлористый	-	0,989	19,52	4	0	0,028	0,15	0,1	0,2	0,5	1	1
Водород цианистый	-	0,687	25,7	0,2	0	0,026	3,0	0	0	0,4	1	1,3
Нитрилакриловая кислота	-	0,806	77,3	0,75	0	0,007	0,80	0,04	0,1	0,4	1	2,4
Сернистый ангидрид	0,0029	1,462	-10,1	1,8	0,11	0,099	0,333	0/0,2	0/0,5	0,3/1	1/1	1,7/1
Сероводород	0,0015	0,964	-00,35	16,1	0,27	0,042	0,036	0,3/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
Фосген	0,0035	1,432	8,2	0,6	0,05	0,061	1,0	0/0,1	0/0,3	0/0,7	1/1	2,7/1
Хлор	0,0032	1,553	-34,1	0,6	0,18	0,062	1,0	0,001	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
Хлорпикрин	-	1,658	112,3	0,02	0	0,002	30,0	0,03	0,1	0,3	1	2,9
Хлорциан	0,0021	1,220	12,6	0,75	0,04	0,048	0,80	0/0	0/0	0/0,6	1/1	3,9/1
Этилен амин	-	0,838	55,0	4,8	0	0,009	0,125	0,05	0,1	0,4	1	2,2
Фосфор три хлористый	-	1,570	75,3	3,0	0	0,010	0,2	0,1	0,2	0,4	1	2,3
Метиламин	0,0014	0,699	-605	1,2*	0,13	0,34	0,5	0/0,3	0,0,7	0,5/1	1	3/1
Метилакрилат	-	0,953	80,2	24**	0	0,005	0,025	0,1	0,2	0,4	1	3/1
Соляная кислота (неконцентрированная)	-	1,198	-	2	0	0,021	0,30	0	0,1	0,3	1	1,6
Примечания: 1. Плотности газообразный СДЯВ в графе «3» приведены при атмосферном давлении. При давлении в емкости, отличном от атмосферного, плотности газообразных СДЯВ определяются путем умножения данных графы «3» на значение давления в кгс/см2 . 2. В графах «10-14» в числителе значение «К 7» для первичного в знаменателе – для вторичного облака. 3. В графе «6» численные значения токсодоз, помеченные звездочками, определены ориентировочно расчетом по соотношению D = 240 * K* ПДКр3, где D – токодоза, мг* мин/л; ПДКр3 – предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.01.005 и равна 88 мг/л. К = 5 – для раздражающих ядов (помечены одной звездочкой), К = 9 – для всех ядов, (помечены двумя звездочками).

Таблица №12 – Глубина зон возможного заражения СДЯВ, в км

Скорость ветра, м/с		Количество СДЯВ в облаке зараженного воздуха, в т.
		0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	50	70	100	300	500	700	1000	2000
1.		1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56	38,13	52,67	65,73	81,91	166	231	288	363	525
2.		0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,85	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79	121	150	189	295
3.		0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94	15,18	20,59	25,21	21,30	61,47	84,50	104	130	202
4.		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	81,17	101	157
5.		0,59	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,67	67,15	83,60	129
6.		0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20	9,06	12,14	14,79	18,13	34,07	47,09	56,72	71,70	110
7.		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	50,93	63,16	96,30
8.		0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92	7,42	9,90	11,98	14,68	27,75	37,49	45,79	56,70	86,20
9.		0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60	6,86	9,12	11,03	13,50	27,39	34,24	41,76	51,60	78,30
10.		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	38,50	47,53	71,90
11.		0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06	6,20	8,01	9,01	11,74	21,91	29,44	35,81	44,15	66,62
12.		0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85	5,94	7,67	9,07	11,06	20,58	27,01	33,55	41,30	62,20
13.		0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,24	4,66	5,70	7,37	8,72	10,48	19,45	26,04	31,62	38,90	58,44
14.		0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49	5,50	7,10	8,40	10,04	18,46	24,59	29,95	36,81	55,20
15.		0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,076	4,34	5,31	6,86	8,11	9,70	17,60	23,50	28,48	34,98	52,37
Примечания: 1. При скорости ветра более 15 м/с размеры зон заражения принимать как скорости ветра 15 м/с. 2. При скорости ветра менее 1,0 м/с размеры зон заражения принимать как скорости ветра 1 м/с. Сильнодействующие вещества для вариантов: 1Вариант – аммиак, 2 Вариант – водород хлористый, 3 Вариант – водород цианистый, 4 Вариант – натриевая кислота, 5 Вариант – сернистый ангидрид, 6 Вариант – сероводород, 7 Вариант – хлор, 8 Вариант – этила намин, 9 Вариант – метиламин, 0 Вариант – фосфор трихлористый

Таблица 13 – Ориентировочные размеры зон химического заражения с поражающими концентрациями при применении противником химического оружия авиацией (средние метеорологические условия)

Способ применения и тип ОВ	Количество и тип самолетов				В городе, в лесном массиве
	1	2	Звено самолетов	Длина зоны (L), км		Глубина зоны (L), км
Поливка ОВ Еи - икс	В-52 РВ-III Р-ППА - - Р-4, Р-105 -	- В-52 РВ-III Р-ППА - - Р-4, Р-105 -	- В-52 РВ-III - - Р-4, Р-105	8 8 8 2 4 4		3 6 12 3 3 6
Бомбометание, зарин	В-52 В-57 Р-4, Р-105	- В-52 - В-57 - Р-4, Р-105	- - В-52 - - В-57 Р-4, Р-105	2 4 6 1,2 2,4 3,6 1 2 4		4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

Таблица 14

Параметры	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Размеры хранилища (емкость)	1000 м3	1500 м3	1800 м3	2000 м3	2200 м3	2500 м3	1300 м3	1900 м3	3000 м3	1200 м3
Температура воздуха	400	400	400	400	400	400	400	400	400	400
Удаление объекта от места аварии, м	100	150	200	250	300	175	130	210	270	125
Удаление санитарно-защитной зоны, м	300	350	400	250	280	320	450	500	550	600
Давление	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.	атм.

Пример №6

Комплексная задача по оценке обстановки при землетрясении.

Условия задачи:

1) Численность населения города 230 тыс. человек.

2) В городе 24 крупных промышленных предприятия, из них 4 – химических и взрывоопасных.

- 15 школ;

- 20 детских садов;

- 13 лечебных заведений емкостью 150 коек каждое;

- 54 предприятия общественного питания;

- 12 котельных;

- 1 закрытый водозабор, на очистных сооружениях которого имеется 10 тонн хлора;

- на ж.д. путях цистерна с 47 тоннами аммиака.

3) Общая протяженность водопроводной сети – 300 км;

-канализационной сети – 240 км.

4) В городе 12450 домов, в каждом доме, в среднем, проживает условно 20 человек.

5) В пригороде имеется 2 дома отдыха емкостью 300 человек каждый.

6) Общая численность спасателей в соответствии с требованиями руководящих документов. Обеспеченность формирований ГО повышенной готовности инженерной и специальной техникой – 90%.

7) Для управления силами ГО города имеются средства радиосвязи.

8) В окрестностях города дислоцируется мотострелковый полк.