Задача 8
Определить количество пострадавших среди персонала объекта в случае мгновенного разрушения резервуара с пропаном вместимостью 100 т.
Плотность размещения персонала на объекте: на открытой местности - 0,0001чел/м2; в промышленном здании - 0,1 чел/м2; в административном здании-0,2 чел/м2.
Площадь: промышленного здания - 100 м2; административного - 100 м2. Для упрощения расчета принимаем, что действие поражающих факторов источника ЧС не выходит за территорию объекта.
Резервуар окружен технологическим оборудованием, размещенным с высокой плотностью. Расстояния от места аварий до промышленного здания -700 м, до административного здания - 1000 м (№ варианта см. табл. 8, прил. 1).
Решение
1. Определим массу пропана, участвующего в реакции.
В данном случае произошло мгновенное разрушение резервуара, поэтому в реакции принимают участие 100 т пропана (М), а при образовании огненного шара 60% массы газа (т), т.е . 60 т (масса газа в облаке топливно-воздушной смеси /ТВС/).
2. Определим режим взрывного превращения облака ТВС.
По табл. 22, прил. 2 определяем класс пространства окружающего место аварии - 2 класс.
По табл. 23, прил. 2 определяем класс взрывоопасного вещества - 2 класс. По табл. 24 прил. 2 определяем вероятный режим взрывного превращения - 2 режим.
3. Определим радиусы зон разрушений.
По табл. 25 прил. 2 определяем вспомогательные коэффициенты (а) для различных степеней разрушений зданий. Например, для промышленных зданий при полной степени разрушения при 2 режиме взрывного превращения а = 1,66.
По шкале на рис. 3. определяем условную массу вещества (М'). Для этой цели на верхней шкале отмечаем деление, соответствующее массе пропана (100 т) и проводим вниз до средней шкалы линию, М' = 2.
Определяем условный радиус зоны полных разрушений:
На
средней шкале (рис. 3.) находим точку 2,3
и на нижней шкале, напротив помеченной
точки, найдем радиус полных разрушений
,
(
).
Радиусы зон разрушений и зоны расстекления можно определить без помощи шкалы, изображенной на рис. 3.
где
- радиус зоны разрушения (полной, сильной,
средней, слабой) или зоны расстекления,
м;
М – масса топлива, участвующая в реакции, т;
а – вспомогательный коэффициент;
- условный радиус
зоны разрушения или расстекления.
Рис. 3. Шкала для определенных радиусов действия поражающих факторов при аварии на пожаровзрывоопасном объекте.
Размеры зон полных, сильных, средних и слабых разрушений для промышленных и административных зданий представлены в табл. 3.
Таблица 3
|
Тип здания |
Степень разрушения и радиус зон, м. | |||
|
Полные (1) |
Сильные (2) |
Средние (3) |
Слабые (4) | |
|
Промышленные |
200 |
400 |
700 |
1200 |
|
Административные |
300 |
500 |
1000 |
2000 |
Радиус зоны расстекления примерно равен 2500 м.
Так как административное здание расположено на расстоянии 1000 м, а промышленное - на расстоянии 700 м, то они получат слабую степень разрушения (см. рис. 4).
Рис. 4. Схема действия поражающих факторов при аварии на пожаровзрывоопасном объекте:
1 - пожаровзрывоопасный объект; 2 - промышленное здание; 3 - административное здание; 4, 5, 6, 7 - границы зон сплошных, сильных, средних и слабых разрушений,
соответственно; (6), (5), (4), (3) - номера и границы зон поражения людей от воздушной ударной волны; 8, 9, 10, 11, 12 - границы зон поражения людей от теплового потока (8 - граница территории покрываемой огненным шаром); 13 - зона расстекления; вероятность поражения людей на границах зон действия поражающих факторов указана на схеме в процентах; 1 - количество людей, погибших в зонах действия поражающих факторов.
4. Определим число людей, пораженных воздушной ударной волной на открытой местности.
Радиусы зон поражения людей определяются с помощью вспомогательного коэффициента (а) из табл. 26, прил. 2, шкалы на рис. 3., аналогично, как для определения радиусов зон разрушения.
Найдем число пострадавших людей в 6-ой зоне (Р'м = 99 %).
Радиус зоны, в которой погибнет 99 % людей составляет R6м=120 м.
Площадь зоны:
На рис. 4 зоны поражения людей от воздушной ударной волны отмечены пунктирными линиями.
Число погибших в шестой зоне
где
- плотность персонала на открытой
местности.
Число погибших, в пятой зоне Р5м=90%.
Площадь зоны, в которой погибнет от 90 % до 99 % людей (в среднем 95%)
где
- суммарная площадь 5 и 6 зоны.
Радиус границы пятой зоны R5 = 135м, тогда
Число пострадавших в пятой зоне
Число пострадавших в четвертой зоне (50-90 %)
Число пострадавших в третьей зоне (10-50 %)
Число пострадавших людей во 2 и 1 зонах не определяем, так как в данных зонах их не будет.
Общее число погибших людей от воздушной ударной волны на открытой местности составит 8 человек.
5. Определим число погибших людей, находящихся в промышленных административных зданиях.
Промышленные и административные здания попали в зону слабых разрушений (четвертую), в остальных зонах зданий нет (см. рис. 4) Количество людей, находящихся в административном здании
где SЖ - площадь административного здания, м2; ρж - плотность персонала административном здании.
Количество людей, находящихся в промышленном здании
где Sп - площадь промышленного здания, м2; ρп - плотность персонала в промышленном здании.
Вероятность выживания людей в зоне слабых разрушений (четвертой зоне) в административных зданиях Р4ж = 98 %, в промышленных зданиях Р4п = 90 %.
Число пострадавших людей в зданиях равно
Общее число погибших от воздушной ударной волны 9 человек.
6. Определим число людей, пораженных тепловым воздействием.
Параметры огненного шара: радиус огненного шара
время существования огненного шара
По табл. 27, прил. 2 определяем, что тепловой поток на поверхности огненного шара (Q0) составит 195 кВт/м:.
Площадь, покрываемая огненным шаром
Число погибших
Считаем, что вероятность гибели человека на площади, покрываемой огненным шаром равна 100 %.
Границы зон поражения людей от теплового потока на рис. 4 показаны сплошными линиями.
Число погибших людей, находящихся в различных зонах теплового воздействия.
Число погибших людей, находящихся в зоне, где вероятность их гибели составляет более 95 %.
По графику на рис. 5 определяем, что такой вероятности соответствует индекс дозы теплового излучения (J) 3,7·103 кВт/м2.
Радиус зоны, где наблюдается данный тепловой индекс, равен:
Площадь зоны, где вероятность гибели людей более 95 %
Число пострадавших в данной зоне
где Р97,5 - средняя вероятность гибели людей в зоне (на границе зоны вероятность гибели 95 %).
Число погибших людей, находящихся в зоне, где вероятность их гибели находится в пределах от 65 до 95 % (среднее значение - 80 %).
Индекс дозы теплового излучения для вероятности 65 % составляет 1500 (см. рис. 5).
Рис. 5. Вероятность (Р) поражения людей в зависимости от дозы теплового излучения.
Радиус зоны, где наблюдается данный индекс дозы теплового излучения
Площадь зоны
Число пострадавших в данной зоне
Число погибших людей, находящихся в зоне, где вероятность их гибели составляет от 25 до 65 % (среднее значение - 45 %).
Индекс дозы для данной зоны J25 = 800, радиус Х25 = 360, площадь зоны S25=155000м2.
Количество людей, погибших в данной зоне, 7 человек.
Число погибших людей в зоне, где вероятность их гибели составляет от 5 до 25 % (в среднем - 15 %).
Параметры зоны: J5 = 500, радиус Х5 = 430, площадь зоны S5=174000м2.
Количество людей, погибших в данной зоне. 3 человека.
Общее число пострадавших от теплового потока
7. Найдем общее количество людей, погибших на объекте в результате аварии.
Количество пострадавших в зонах совместного действия воздушной ударной силы и теплового излучения определяется на основе сложения вероятности гибели людей от двух поражающих факторов (на рис. 4 количество погибших людей в зонах действия поражающих факторов указано в окружности).
Количество погибших людей на площади, покрываемой огненным шаром и в зоне гибели людей от ударной волны с вероятностью 0,99.
В данной зоне ограниченной окружностью с радиусом 120 м погибнет 100 % персонала, т.е. 5 человек.
Количество погибших людей в 5-ой зоне действия ударной волны и в зоне теплового потока, где вероятность гибели составляет 97,5 % определяется из выражения
Количество людей, погибших в 4-ой зоне действия ударной волны и в зоне теплового потока (97,5 %)
Количество погибших в 3-ей зоне действия ударной волны в зоне теплового потока (97,5 %)
Количество погибших в зоне действия теплового потока (вероятность гибели 97,5 %)
Число пострадавших определяется только для части зоны, т.е. в зоне, ограниченной радиусами 202 м (радиус зоны теплового потока) и 166 м (радиус 3-ей зоны ударной волны).
В данной зоне воздействия теплового потока находятся вторая и первая зоны действия воздушной ударной волны, но поскольку вероятность гибели людей второй и в первой зоне действия ударной волны незначительная, то ее не учитывают.
Количество погибших во всех зонах совместного действия воздушной ударной волны и теплового потока
Общее количество погибших в результате аварии на пожаровзрывоопасном объекте
Числом погибших от осколков резервуара пренебречь.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица 1
|
№ варианта |
Расстояние объекта до емкости с ГВС, м |
Количество сжиженного бутан-пропана в емкости, т |
|
1 |
310-1060 |
100 |
|
2 |
170-960 |
103 |
|
3 |
290-1040 |
115 |
|
4 |
250-1000 |
106 |
|
5 |
330-1080 |
110 |
|
6 |
150-1040 |
108 |
|
7 |
370-1120 |
101 |
|
8 |
180-930 |
107 |
|
9 |
220-1030 |
112 |
|
10 |
130-1070 |
116 |
|
11 |
240-970 |
102 |
|
12 |
260-1160 |
118 |
|
13 |
390-1140 |
105 |
|
14 |
160-1050 |
109 |
|
15 |
270-1020 |
120 |
|
16 |
350-1100 |
95 |
|
17 |
230-1200 |
113 |
|
18 |
300-1300 |
118 |
|
19 |
240-980 |
98 |
|
20 |
190-900 |
114 |
Таблица 2
|
№ варианта |
Баллон |
Расстояние от центра взрыва |
|
1 |
Кислородный |
10 |
|
2 |
Пропан-бутановый |
50 |
|
3 |
Ацетиленовый |
45 |
|
4 |
Кислородный |
48 |
|
5 |
Ацетиленовый |
20 |
|
6 |
Пропан-бутановый |
15 |
|
7 |
Кислородный |
52 |
|
8 |
Ацетиленовый |
30 |
|
9 |
Пропан-бутановый |
35 |
|
10 |
Кислородный |
14 |
|
Окончание табл. 2
| ||
|
11 |
Ацетиленовый |
25 |
|
12 |
Пропан-бутановый |
40 |
|
13 |
Кислородный |
55 |
|
14 |
Ацетиленовый |
36 |
|
15 |
Пропан-бутановый |
27 |
|
16 |
Ацетиленовый |
10 |
|
17 |
Пропан-бутановый |
18 |
|
18 |
Кислородный |
13 |
|
19 |
Пропан-бутановый |
20 |
|
20 |
Ацетиленовый |
26 |
Таблица 5
|
№ варианта |
Расстояние R, км |
Мощность боеприпаса q, кт |
Колебания в сети, % |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0 6,1 |
20 50 100 200 300 500 1000 2000 3000 5000 10000 100 200 300 500 1000 2000 3000 5000 500 |
±5 ±6 ±7 ±8 ±9 ±10 ±11 ±12 ±13 ±14 ±16 ±17 ±18 ±19 ±20 ±5 ±6 ±7 ±8 ±9 |
Таблица 6
|
№ варианта |
Размеры участка |
Вещество |
V, м3 | ||
|
длина, l,м |
ширина,b, м |
высота, h, м | |||
|
1 |
60 |
20 |
15 |
Аммиак |
16 |
|
2 |
50 |
24 |
12 |
Ацетилен |
10 |
|
3 |
40 |
15 |
10 |
Ацетон |
8 |
|
4 |
70 |
30 |
16 |
Бутан |
20 |
|
5 |
35 |
40 |
9 |
Водород |
24 |
|
6 |
55 |
18 |
13 |
Метан |
18 |
|
7 |
75 |
22 |
11 |
Метиловый спирт |
12 |
|
8 |
25 |
37 |
17 |
Окись углерода |
26 |
|
9 |
65 |
41 |
8 |
Пропан |
14 |
|
10 |
45 |
35 |
12 |
Сероуглерод |
22 |
|
11 |
20 |
20 |
15 |
Толуол |
25 |
|
12 |
80 |
28 |
14 |
Этиловый спирт |
9 |
|
13 |
30 |
34 |
9 |
Уайт-спирит |
27 |
|
14 |
60 |
25 |
11 |
Бутан |
21 |
|
15 |
52 |
40 |
12 |
Метан |
17 |
|
16 |
38 |
22 |
10 |
Аммиак |
30 |
|
17 |
46 |
37 |
13 |
Ацетон |
10 |
|
18 |
77 |
32 |
8 |
Водород |
20 |
|
19 |
28 |
18 |
9 |
Пропан |
19 |
|
20 |
43 |
33 |
11 |
Толуол |
21 |
Таблица 7
|
№ варианта |
Топливо |
Площадь пролива топлива F, м2 |
Расстояние от геометрического центра пролива топлива r, м |
|
1 |
Бензин |
78,5 |
150 |
|
2 |
Дизельное топливо |
314 |
145 |
|
3 |
Нефть |
706,5 |
140 |
|
4 |
Метан |
1962,2 |
135 |
|
5 |
Бутан-пропан |
1256 |
130 |
|
6 |
Бензин |
314 |
125 |
|
7 |
Дизельное топливо |
706,5 |
120 |
|
8 |
Нефть |
1962,2 |
115 |
|
9 |
Метан |
1256 |
110 |
|
10 |
Бутан-пропан |
78,5 |
105 |
|
11 |
Бензин |
1962,2 |
100 |
|
Окончание табл. 7
| |||
|
12 |
Дизельное топливо |
1256 |
95 |
|
13 |
Нефть |
314 |
90 |
|
14 |
Метан |
706,5 |
85 |
|
15 |
Бутан-пропан |
1962,2 |
80 |
|
16 |
Бензин |
706,5 |
75 |
|
17 |
Дизельное топливо |
1962,2 |
70 |
|
18 |
Нефть |
78,5 |
65 |
|
19 |
Метан |
78,5 |
60 |
|
20 |
Бутан-пропан |
314 |
55 |
Таблица 8
|
№ варианта |
Плотность персонала на объекте | ||||
|
На открытой местности чел/м2 |
В промышленном здании чел/м2 |
В админист-ративном здании чел/м2 |
Количест-во взрыво-опасного вещества в резервуаре т |
Наимено-вание взрыво-опасного вещества | |
|
1 |
0,0002 |
0,2 |
0,1 |
50 |
Этилен |
|
2 |
0,0003 |
0,1 |
0,3 |
60 |
Бутан |
|
3 |
0,0004 |
0,3 |
0,2 |
70 |
Аммиак |
|
4 |
0,0005 |
0,1 |
0,4 |
80 |
Ацетон |
|
5 |
0,0006 |
0,2 |
0,5 |
90 |
Бензин |
|
6 |
0,0007 |
0,4 |
0,2 |
100 |
Гексан |
|
7 |
0,0008 |
0,1 |
0,2 |
50 |
Керосин |
|
8 |
0,0009 |
0,5 |
0,4 |
60 |
Метан |
|
9 |
0,0004 |
0,2 |
0,3 |
70 |
Ацетилен |
|
10 |
0,0002 |
0,6 |
0,1 |
80 |
Водород |
|
11 |
0,0005 |
0,3 |
0,6 |
90 |
Этилен |
|
12 |
0,0001 |
0,1 |
0,7 |
100 |
Бутан |
|
13 |
0,0004 |
0,5 |
0,1 |
50 |
Аммиак |
|
14 |
0,0008 |
0,2 |
0,4 |
60 |
Ацетон |
|
15 |
0,0009 |
0,6 |
0,2 |
70 |
Бензин |
|
16 |
0,0006 |
0,3 |
0,5 |
80 |
Гексан |
|
17 |
0,0004 |
0,7 |
0,1 |
90 |
Керосин |
|
18 |
0,0003 |
0,2 |
0,1 |
100 |
Метан |
|
19 |
0,0007 |
0,1 |
0,4 |
50 |
Ацетилен |
|
20 |
0,0006 |
0,5 |
0,4 |
60 |
Водород |
Таблица 3
|
№ варианта |
Кол-во АХОВ, т |
Тип АХОВ |
Ско-рость ветра, м/с |
Направ-ление ветра |
Время после аварии, ч |
Расс-тояние до пред-приятия, насе-лённого пункта, км |
Числен-ность рабо-тающих, чел. |
Обеспе-ченность противо-газами, % |
Метео-условия |
Вид храни-лища |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1 |
5 |
Цианистый водород |
6 |
Западный |
1 |
1 |
100 |
40 |
Ночь ясно |
О |
|
2 |
10 |
Хлор |
5 |
Восточный |
3 |
3 |
150 |
70 |
День полуясно |
Н/о |
|
3 |
25 |
Фосген |
4 |
Северо-западный |
5 |
5 |
70 |
30 |
Ночь пасмурно |
О |
|
4 |
50 |
Аммиак |
3 |
Юго-восточный |
2 |
2 |
90 |
50 |
День ясно |
Н/о |
|
5 |
75 |
Сернистый ангидрид |
2 |
Западный |
4 |
4 |
120 |
0 |
Ночь полуясно |
О |
|
6 |
100 |
Сероводород |
1 |
Восточный |
5 |
5 |
80 |
30 |
День пасмурно |
О |
|
7 |
5 |
Сероводород |
2 |
Северо-западный |
2 |
2 |
110 |
40 |
Ночь ясно |
Н/о |
|
8 |
10 |
Сернистый ангидрид |
3 |
Юго-восточный |
3 |
3 |
70 |
20 |
День полуясно |
Н/о |
|
Окончание табл. 3 | ||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
9 |
25 |
Аммиак |
4 |
Западный |
1 |
1 |
100 |
80 |
Ночь пасмурно |
Н/о |
|
10 |
50 |
Фосген |
5 |
Восточный |
4 |
4 |
120 |
60 |
День ясно |
О |
|
11 |
75 |
Хлор |
6 |
Северо-западный |
5 |
5 |
80 |
40 |
Ночь полуясно |
Н/о |
|
12 |
100 |
Цианистый водород |
5 |
Юго-восточный |
3 |
3 |
150 |
50 |
Ночь пасмурно |
О |
|
13 |
5 |
Хлор |
4 |
Западный |
2 |
2 |
90 |
30 |
День ясно |
О |
|
14 |
10 |
Фосген |
3 |
Восточный |
1 |
1 |
110 |
0 |
Ночь полуясно |
Н/о |
|
15 |
25 |
Сероводород |
4 |
Северо-западный |
4 |
4 |
70 |
20 |
День пасмурно |
О |
|
16 |
50 |
Сернистый ангидрид |
5 |
Юго-восточный |
5 |
5 |
130 |
80 |
День ясно |
Н/о |
|
17 |
75 |
Сероводород |
3 |
Западный |
3 |
3 |
80 |
30 |
Ночь Полу-ясно |
О |
|
18 |
100 |
Аммиак |
6 |
Восточный |
4 |
4 |
120 |
50 |
День пасмурно |
Н/о |
|
19 |
5 |
Фосген |
2 |
Северо-западный |
2 |
2 |
100 |
60 |
День ясно |
О |
|
20 |
10 |
Цианистый водород |
3 |
Юго-восточный |
4 |
4 |
90 |
0 |
Ночь полуясно |
О |
Таблица 4
|
№ вари-анта |
Ско-рость дви-жения, км/ч |
Про-тяжен-ность участка, км |
Время прошед-шее после аварии, ч |
Уровни радиации, Р/ч |
Установленная доза облучения, Р |
Транспортное средство |
|
1 |
80 |
120 |
2 |
0,2;1,3;4,5;15;20;11;3,7 |
1,5 |
автомобиль |
|
2 |
60 |
100 |
4 |
0,5;1,7;6;12;18;14;2,5 |
3 |
автобус |
|
3 |
45 |
70 |
2,5 |
1,2;3,7;9;19;27;15;7,3 |
2,3 |
ж/д платформа |
|
4 |
55 |
50 |
3,2 |
2,8;4,5;10;15;7;5;3,8 |
1,8 |
вагон пассажирский |
|
5 |
70 |
90 |
5 |
0,7;1,9;3,6;9;14;7;5,2 |
2,5 |
автомобиль |
|
6 |
57 |
80 |
7 |
10;15;19;29;24;18;12 |
4 |
автобус |
|
7 |
40 |
60 |
1,5 |
3,5;5,2;6,8;15;21;17;9 |
4,6 |
ж/д платформа |
|
8 |
67 |
130 |
6 |
0,6;1,4;2,5;7;9,3;8,0;4,7 |
2,8 |
вагон пассажирский |
|
9 |
90 |
140 |
4,3 |
1,7;3,4;6,3;8,9;17;15;8 |
3,2 |
автомобиль |
|
10 |
40 |
37 |
0,7 |
3,3;4,9;9,2;15;22;17;10 |
1,7 |
автобус |
|
11 |
50 |
45 |
1,9 |
3;6;7,4;10,7;12;9,1;7,5;6 |
3,4 |
ж/д платформа |
|
12 |
61 |
125 |
2,4 |
2;4,8;7,9;12;15,6;19;11 |
5 |
вагон пассажирский |
|
13 |
75 |
98 |
10 |
0,6;1,2;1,8;3;5,2;3,8;2,1 |
1,7 |
автомобиль |
|
14 |
52 |
138 |
6,5 |
12;14;18;26;38;22;16 |
7 |
автобус |
|
15 |
35 |
65 |
12 |
19;24;29;35;40;33;17 |
10 |
ж/д платформа |
|
16 |
48 |
85 |
7,5 |
1,4;2,7;4,9;5,2;7,3;6,5;1 |
3,8 |
вагон пассажирский |
|
17 |
65 |
53 |
3,8 |
0,7;1,8;3,7;5,8;10;7;3 |
4,5 |
автомобиль |
|
18 |
42 |
90 |
6,8 |
18;27;39;48;35;24;15 |
9 |
автобус |
|
19 |
30 |
40 |
11,5 |
1;2,7;3,6;4,5;5,8;2,3;1,7 |
2 |
ж/д платформа |
|
20 |
50 |
80 |
9 |
0,2;0,3;1,4;3,6;6;2,5;1,3 |
1,3 |
вагон пассажирский |