ДИПЛОМ / Раздел ДП Безопасность и охрана труда, Методические указхапния и примеры расчета / ПРимеры выполнения расчетов по ОТ

Пом, определяют по формуле [24]

Пом = Чом · Сn / 100,

(21.15)

где Чом – количество людей находящиеся на открытой местности, чел; Сп – показатель потерь, %, .(табл. 21.9).

Потери людей в очаге поражения, находящиеся в простейших укрытиях Ппу, определяют по формуле

Пп.у = Чп.у · Сn1 / 100,

(21.16)

где Чп.у – количество людей находящиеся в простейших укрытиях, чел; Сn1 – показатель потерь, % (табл. 21.9).

Таблица 21.9 – Возможные потери рабочих, служащих и населения от АХОВ в очаге поражения, %

	Условия	Без		Обеспеченность людей противогазами, %
	нахождения	противогазов
			10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	людей
	На открытой ме-	90-100	85	75	65	58	50	40	35	25	18	10
	стности
	В простейших	50	55	40	35	30	27	22	18	14	9	4
	укрытиях

Ориентировочная структура потерь людей в очаге химического поражения составит (% от общего количества потерь): легкой степени – 25%; средней и тяжелой – 40%; со смертельным исходом – 35%.

Потери людей в зависимости от средней удельной смертности рассчитывают по формуле

Nпот = NCM · G,

(21.17)

где NСМ – средняя удельная смертность, чел/т (NCM = 0,5 – хлор, фосген, хлорпикрин; NCM = 0,2 – сероводород; NCM = 0,12 – сернистый ангидрид; NCM = 0,05 - аммиак; NСМ = 0,02 – сероуглерод; NCM = 12,5 – метилизоцианат);

G – масса выброса, т.

21.3. Прогнозирование химической обстановки

Оценка химической обстановки может осуществляться на основе прогнозирования. Различают заблаговременное (до аварии) прогнозирование и после аварии. При заблаговременном прогнозировании в качестве исходных данных принимают величину выброса, равную максимальной единичной ёмкости, и наименее благоприятные метеоусловия (инверсия; температура воздуха – для самого жаркого месяца; скорость ветра υв = / м/с).

395

Масштабы зон заражения определяют [13]:

для сжиженных газов – по первичному и вторичному облаку;

для сжатых газов – по первичному облаку;

для жидкостей – по вторичному облаку.

Результатами прогнозирования являются полная глубина зоны заражения Гп; площадь зоны возможного Sв и фактического заражения Sв; время испарения пролитых АХОВ tисп (время испарения определяет продолжительность поражающего действия); время подхода облака к объекту tnaдx.

Зона возможного заражения – это территория, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако зараженного воздуха.

Исходные данные для прогнозирования: наименование или тип АХОВ; общее количество АХОВ на объекте; метеоусловия; характер выброса (в поддон или свободно); высота обвалования [24].

Предельно возможная глубина переноса зараженного воздуха Гп рассчитывается по формуле (км)

Гп = tавр · υпер,

(21.18)

где taваp – время начала аварии, ч;

υпер, – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости, км/ч.

Площадь зоны возможного заражения S, определяется из выражения (км2)

Sв = 8,72 ·10-3 ·Гп2 · φ,

(21.19)

где Гп – глубина зоны заражения, км; φ – угловые размеры зоны возможного заражения, зависящие от скоро-

сти ветра (при о менее 0,5 м/с – φ = 360°; при υ = 0,6...1 – φ =180°; при υ = 1,1...2 – φ = 90°; при υ более 2 – φ = 45°).

Площадь зоны фактического заражения Бф определяется из формулы (км2)

Sф = КВУВ · Гп2 · taваp

0,2,

(21.20)

где КВУВ – коэффициент, зависящий от вертикальной устойчивости воздуха (КВУВ = 0,081 – инверсия; КВУВ = 0,133 – изотермия; КВУВ = 0,235 – конвекция); taвap – время, прошедшее после аварии, ч.

Время испарения АХОВ tucn находят из выражения (ч)

tисп = h·ρ /Кфх·Kυ·KТ ,

(21.21)

где h – толщина слоя АХОВ, м; ρ – плотность АХОВ, Т/M3;

Кфх – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ

(табл. 21.10);

396

Kυ – коэффициент, учитывающий скорость ветра (при υ = 1...15 – Кυ = 1...5.68);

КТ – коэффициент, учитывающий влияние температуры (табл. 21.10). Коэффициент, зависящий от физико-химических свойств Кфυ, можно рас-

считать по формуле

Кфх = 8,1 · 10-6 · Рh · M

(21.22)

где Ph – давление насыщенных паров, кПа (табл. 21.8); М – молекулярная масса вещества, г (табл. 21.8).

Зона фактического заражения при прогнозировании на карты не наносится, так как возможно перемещение облака зараженного воздуха под действием ветра. Зона возможного заражение при скорости ветра по прогнозу менее 0,5 м/с имеет вид окружности с радиусом R = Гn и угловыми размерами φ = 360°. При скорости ветра от 0,6 до 1 м/с вид зоны – полуокружность с радиусом R = Гn и φ = 180°. При скорости ветра от 1,1 до 2 м/с зона имеет вид сектора с φ = 90°. При скорости ветра более 2 м /с – φ = 45°.

Таблица 21.10 – Вспомогательные коэффициенты для прогнозирования химической обстановки

Название АХОВ	Кфх		КT
		-20°С	0°С	+20°С
Аммиак (под давлени-	0,025	0,3/1	0,6/1	1
Аммиак (изотерм, хра-	0,025	1	1	1
Синильная кислота	0,026	0	0,4	1
Окислы азота	0,04	0	0,4	1
Сернистый ангидрид	0,049	0/0,5	0,2/1	1
Сероводород	0,042	0,5/1	0,8/1	1
Сероуглерод	0,021	0,2	0,4	1
Фосген	0,061	0/0,3	0/0,7	1
Хлор	0,052	0,3/1	0,6/1	1
Хлорпикрин	0,002	0,1	0,3	1

Примечание. Числитель – для первичного, знаменатель – для вторичного облака.

Пример 21.1. На ХОО произошел выброс аммиака 50 тонн, емкость не обвалована, метеоусловия: ночь, ясно, скорость ветра 1,5 м/с, местность открытая. Численность населения населенного пункта составляет 600 человек, из них 350 находятся в укрытиях. Обеспеченность людей противогазами составляет 20 %. Определить размеры зоны заражения и потери среди населения.

Решение. По табл. 21.1 определим степень вертикальной устойчивости воздуха. Для условий «ночь, ясно» и при скорости ветра 1,5 м/с характерна ин-

397

версия.

Так как местность открытая глубина распространения облака зараженного воздуха для аммиака (50 т) при инверсии определяется по табл. 21.2:

Гт = 9,5 км.

Емкость не обвалована и не заглублена, поэтому Гф = Гт = 9,5 км.

По табл. 21.4 определим поправочный коэффициент для учета влияния скорости ветра на глубину распространения зараженного воздуха: Kυ = 0,8.

Фактическая глубина зоны с учетом поправочного коэффициента

Г'Ф = Гф 0,8 = 9,5 0,8 = 7,6 км.

Ширину распространения облака зараженного воздуха определяем по формуле (21.3) для инверсии

Ш = 0,03 · Г'Ф =					7,6 · 0,03 = 0,228 км
Площадь заражения определяем по формуле 21.6
S	1	Гф'	Ш	1	7,6 0,228= 0,86 км2
2			2

Потери населения в очаге поражения определяем по формулам (21.15) и (21.16), степень поражения людей в % выбираем по табл. 21.8

По.м = Чо.м · Сп /100 = 250 · 75 /100 = 190 чел. Пп.у = ЧП.У · Cп1 /100 = 350 · 40/100 = 140 чел.

Общие потери составят

190 + 140 = 330 чел.

Определим структуру потерь: пострадают в легкой степени – 0,25 330 = 83 чел; пострадают в средней и тяжелой степени – 0,40 330 = 132 чел; пострадают со смертельным исходом – 0,35 330 = 115 чел.

Вывод. При аварии на ХОО с выливом аммиака пострадает 330 человек, из них со смертельным исходом 115 человек. Глубина зоны заражения составит около 8 км.

Пример 21.2. На объекте разрушилась не обвалованная емкость, содержащая 100 т аммиака. Местность открытая. Ночь, ясно. Скорость ветра в приземном слое 2 м/с. Определить размеры зоны заражения и площадь разлива.

Решение. Площадь разлива аммиака определяем по формуле (21.12), принимая плотность аммиака 0,68 т/м3

S	G		100	3000м2
	0,05 p		0,05 0.68

Степень вертикальной устойчивости определим по табл. 21.1. Для условий «ночь, ясно» и скорости ветра 2 м/с характерна - инверсия.

По табл. 21.2 определяет глубину зоны заражения для аммиака 100 т

ГТ = 15 км

С учетом поправочного коэффициента при скорости ветра 2 м/с глубина фактическая будет равна

Г'ф = 15 0,6 = 9км

Ширина зоны для инверсии определяется по формуле (21.3)

398

Ш = 0,03 · Г'ф = 0,03 9 = 0,27 км

Площадь зоны химического заражения

S = 0,5 Ш Г'ф = 0,5 9 0,27 = 1,2 км2.

Вывод. Площадь очага сставит 1,2 км .

Пример 21.3. На объекте произошел выброс хлора. Определить время подхода зараженного воздуха к населенному пункту, расположенному по направлению ветра в 6 км от места аварии, если скорость ветра в приземном слое 1,5 м/с. Определить время поражающего действия хлора.

Решение. Время подхода облака зараженного воздуха определим по формуле (21.7), предварительно определив по табл. 21.5 скорость переноса облака

υпер = 3 м/с

t	подх		R		6000	30мин
					3 60
		пер 60

Определим по табл. 21.6 время испарения хлора из не обвалованной емкости, оно равно 1,3 ч при скорости ветра 1 м/с. Так как в нашем примере скорость ветра 1,5 м/с, вводим поправочный коэффициент из табл. 21.7. Он равен

0,8.

Время поражающего действия определим по формуле (21.9)

tПОР = tИСП ·КИСП = 1,3·0,8 ≈ 1 ч

Вывод. Время поражающего действия хлора – 1 час.

Задачи

1На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащая 100т сернистого ангидрида. Местность открытая, скорость ветра 3,5 м/с, инверсия. Определить размеры и площадь зоны химического заражения.

2На станции водоочистки разрушилась обвалованная емкость с хлором – 300 т. Метеоусловия: скорость ветра 2 м/с, изотермия, местность закрытая. Определить время подхода облака хлора к населенному пункту, расположенному в 10 км от станции водоочистки.

3На объекте разрушилась обвалованная емкость, содержащая 1000т фосгена. Скорость ветра 3 м/с. Рассчитать скорость испарения фосгена и площадь разлива, если высота обвалования 0,5м.

4Определить возможные потери людей, оказавшихся в зоне химического заражения после разрушения емкости с АХОВ. Люди обеспечены противогазами на 50%. В жилых домах находится 100 человек, на открытой местности 150 человек.

5На городской водоочистительной станции произошла авария - разрушилась цистерна с хлором 40т, разлив свободный. В 5 км расположен населенный

399

Оросительные Ливневая кана- (ирригационлизация ные системы)

пункт (500 человек). Жители обеспечены противогазами на 20%. Метеоусловия: скорость ветра 5 м/с, температура 0°С, ночь, сплошная облачность. Провести оценку химической обстановки. Рассчитать потери среди населения, приняв, что 50% находится в домах.

6 Произошло разрушение емкости с синильной кислотой 100т. Метеоусловия: день, ясно, скорость ветра 2 м/с. Провести оценку химической обстановки в населенном пункте, расположенном в 7 км от хладокомбината, где случилась авария.

Глава 22. Гидродинамические аварии

22.1. Общие сведения

Гидродинамически опасный объект (ТОО) – сооружение или естественное образование, создающее разницу уровней воды до и после него. К ним относят гидротехнические сооружения напорного типа и естественные плотины (рис. 22.1, 22.2).

Акведуки		Туннели		Перемычки
- канал, труба		- подземное		- ограждения,
(водовод) для		сооружение для		предохраняя-
						- для полива
подачи воды к		перемещения		ющие ГТС или
населённым		воды (горизон-		место работ от		или осушения
пунктам, оро-		таль-ное или		затопления при		с.х. угодий
сительным		наклонное)		ремонте или
системам из				строительстве
вышерасполо-
женных источ-
ников

сооружения для отвода ливневых вод

Гидротехнические сооружения

Запруды		Плотины		Дамбы		Шлюзы
				- создаются для		- создаются для
- предназначены для		- создают подъём воды
частичного (полного)		(напор), который ис-		защиты низ-		прхода судов на
перекрытия второсте-		пользуется для враще-		менных мест		водоёмах с
пенных рукавов реки		ния турбин, лопастей		или затопления		различными
для увеличения расхо-		мельниц				уровнями
да в основном русле

Искусственные плотины

- созданы человеком (плотины ГЭС, водозаборов)

Естественные плотины

-создаются в результате стихийных бедствий

(оползней, селей, лавин, обвалов, землетрясений)

Рис. 22.1. Виды ГТС

400

Гидротехнические сооружения (ГТС) – это объекты, создаваемые с целью использования кинетической энергии воды (ГЭС), охлаждения технологических процессов, мелиорации, защиты прибрежных территорий (дамбы), забора воды для водоснабжения и орошения, рыбозащиты, регулирование уровня воды, обеспечение деятельности морских и речных портов, для судоходства (шлюзы).

		Гидротехнические сооружения
	По месту рас-	По функции-	По характеру и цели
			использования
	положения	ональному
		назначению	водно-
	наземные	водоподпор-	для водоснабжения
			мелиоративные
	прудовые, реч-
		водопровод-	канализационные
	ные, озерные,		воднотранспортные
	подземные	регуляцион-	декоративные
			лесосплавные
	трубопрово-
		водосброс-	спортивные
	ды,		рыбохозяйственные
	Рис. 22.2. Классификация ГТС [28]

Гидродинамическая авария – это чрезвычайная ситуация, связанная с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий. Прорыв плотин является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа, устремляющего через проран в нижний бьеф. Проран –узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате разлива излучины в половодье. Волна прорыва – волна, образующая 10 фронте устремляющего в проран потока воды, имеющая, как правило, значительные высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Скорость движения волны прорыва колеблется в пределах 3...25 км/ч (для горных рек 100 км/ч). Высота волны прорыва, как правило, от 2 до 12 м. Основным следствием прорыва плотины при гидродинамических авариях является катастрофическое затопление местности. Катастрофическое затопление – это гидродинамическое бедствие в результате прорыва гидротехнического сооружения, которое заключается в стремительном затоплении местности и возникновении наводнения. Наводнения – это значительное затопление местности в результате подъема уровня воды в реке, озере, водохранилище,

401

вызываемого различными причинами (весеннее снеготаяние, выпадение обильных ливневых и дождевых осадков, заторы льда на реках, прорыв плотин) и так далее. Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами: максимально возможной высотой и скоростью волны прорыва; расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва; границами зоны возможного затопления; максимальной глубиной затопления; длительностью затопления территории. Основные последствия гидродинамических аварий: долговременное разрушение гидротехнического сооружения, дефицит электроэнергии и спад производства, поражение людей и разрушение сооружений, дорог волной прорыва, загрязнение окружающей среды [24].

22.2. Методика оценки воздействия гидродинамических аварий

Оценка обстановки при гидродинамических авариях включает: определение исходных данных для оценки очага поражения (удаленность створа, размеры прорана, гидравлический уклон, высота места, средняя глубина реки в нижнем бьефе, высота уровня воды в верхнем бьефе), определение времени прихода волны прорыва и ее параметры, определение времени полного затопления, определение последствий аварии [13].

При прорывах плотин и гидротехнических сооружений время прихода волны прорыва на заданное расстояние определяется по формуле (ч)

Tпр=R/3,6· (22.1)

где R – расстояние от плотины до объекта,: км; ,

V – скорость движения волны, м/с; =5м/с.

Высота волны в зависимости от расстояния К определяется из выражения

(м)

Hr=a·H

(22.2)

где H – глубина воды перед плотиной (прораном), м;

а – коэффициент, зависящий от расстояния до объекта R (табл. 22.1).

Tаблица 22.1 – Значения коэффициента а

Расстояние от плотины		0	25	50	100	150	200	250
до объекта R, м
Коэффициент		0,25	0,2	0,15	0,075	0,05	0,03	0,02
Продолжительность прохождения волны t определяется по формуле
	tR= .T,							(22.3)

где – коэффициент, зависящий от расстояния до объекта R (таблица

22.2).

402

T – время опорожнения водохранилища, ч;

Т= W/N .В, 3600,

(22.4)

где W – объем водохранилища, м3;

N – максимальный расход воды на 1 м ширины прорана, м3 /с·м (табл.22.3);

В – ширина прорана, м.

Таблица 22.2 – Значения коэффициента

Расстояние от плотины	0	25	50	100	150	200	250
до объекта R, м
Коэффициент	1	1,7	2,6	4	5	6	7

Таблица 22.3 – Максимальный расход воды на 1 м ширины прорана

Глубина прорана H, м	5	10	25	50
Расход воды N, м3/с-м	10	30	125	350

Параметры волны, вызывающие слабые, средние и сильные разрушения различных объектов даны в табл. 22.4.

Таблица 22.4 – Характер разрушений от волны прорыва

Объект			Разрушения
	сильные		средние		слабые
	h, м/с	v, м/с	h, м/с	v, м/c	h, м/с	v, м/с
Здания кирпичные	4	2,5	3	2	2	1
Корпус цеха	7,5	4	6	3	3	1,5
Мосты: - деревянные	1	2	1	1,5	0	0,5
- металлические	2	3	1	2	0	0,5
- железобетон	2	3	1	2	0	0,5
Дороги:
- с асфальтовым покрытием	4	3	2	1,5	1	1
- с гравийным покрытием	2,5	2	1	1,5	0,5	0,5

Пример 22.1. Объем водохранилища W = 70 м3, ширина прорана В = 100 м, глубина перед плотиной (глубина прорана) H = 50 м, средняя скорость движения волны прорыва v = 5 м/с.

Определить параметры волны прорыва на расстоянии 25, 50, 100 км от плотины при ее разрушении и последствия для кирпичных зданий.

Решение. По формуле (22.1) определим время прихода волны прорыва на заданное расстояние

t25	25	1,4ч;	t50	50	2,8ч;	t100	100	5,6ч.
	5x3,6			5x3,6			5x3,6

По формуле (22.2) находим высоту волны прорыва на заданных расстоя-

403

ниях

h25 = 0,2Н = 0,2 х 50 = 10м h50 = 0,15Н = 0,15 х 50 = 7,5м h100 = 0,075Н = 0,075 х 50 = 3,75м

Определяем время опорожнения водохранилища по формуле (22.4)

T	W		7,0 10	4	0,55ч
	N B 3600		350 100 3600

Находим продолжительность прохождения волны по формуле (22.3)

t25 1,7 T 1,7 0,55 1ч t50 2,6 T 2,6 0,55 1,5ч t100 4 T 4 0,55 2,2ч

Вывод. Максимальная высота волны Юм., водохранилище опорожнится за 0,55ч, здания получат полные разрушения.

Задачи

1.Объем водохранилища 50 млн. м3, ширина прорана 70 м, глубина прорана 40 м, средняя скорость движения волны прорыва 4 м/с. Определить парамегры волны прорыва на расстоянии 75 км от плотины при её разрушении и последствия для производственного цеха.

2.На гидротехническом сооружении в результате случайного водоспуска образовался проран шириной 10 м и глубиной 25 м. Определить высоту волны прорыва, время прихода ее к населенному пункту, расположенному на расстоянии 15 км, и степень разрушения кирпичных домов и асфальтированных дорог

впоселке.

3.Объем водохранилища 30 млн.м, ширина прорана 100 м, глубина прорана 35 м, средняя скорость движения волны прорыва 5 м/с. Определить параметры волны прорыва на расстоянии 25, 50 и 100 км от плотины при ее разрушении и последствия для предприятия, на котором все здания кирпичные одноэтажные.

404