- •Глава 1. Теоретические основы прогнозирования чрезвычайных ситуаций и их последствий
- •1.1.Общие положения
- •1.2. Законы поражения
- •1.2.1. Координатный закон поражения
- •1.2.2.Параметрический закон
- •1.2.3 Показательное (экспоненциальное) распределение
- •Глава 2. Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций природного характера
- •2.1. Прогнозирование обстановки в районе землетрясений
- •2.2. Прогнозирование наводнений
- •2.3. Прогнозирование селевых потоков
- •2.4. Прогнозирование снежных лавин
- •2.4.1. Расчет основных параметров лавин
- •2.5. Прогнозирование опасных атмосферных явлений
- •Глава 3. Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций, вызванных взрывными явлениями
- •3.1. Поражающие факторы взрывов. Расчетные зависимости основных параметров поражающих факторов
- •3.2.Оценка воздействия взрывов на людей и различные объекты
- •3.3. Примеры решения задач
- •Глава 4. Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций, вызванных авариями на химически опасных объектах
- •4.1. Общая характеристика аварийно химически опасных веществ (ахов)
- •4.2. Основные расчетные формулы для характеристик зон химического заражения
- •4.3. Расчет количества и структуры пораженных
- •Глава 5. Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций, вызванных авариями на радиационно опасных объектах
- •5.1. Особенности радиоактивного загрязнения окружающей среды при авариях на радиационно опасных объектах
- •5.2. Основные расчетные зависимости для определения получаемых доз облучения
- •5.3. Примеры решения типовых задач по выявлению и оценке радиационной обстановки
- •Глава 6. Прогнозирование последствий аварий, связанных с пожарами
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Пожар разлития
- •6.3. Горение парогазовоздушного облака
- •6.4. Горение зданий и промышленных объектов
- •6.5. Методические основы обоснования числа пожарно-спасательных депо
- •Глава 7. Прогнозирование устойчивости работы отдельных элементов объекта в чрезвычайных ситуациях
- •Основные положения по оценке устойчивости работы объектов экономики
- •Примеры оценки устойчивости некоторых элементов объекта
- •Приложения
- •Содержание
- •Глава 1. Теоретические основы прогнозирования чс и их последствий……..3
- •Глава 2. Прогнозирование последствий чс природного характера………….14
- •Рубцов Борис Николаевич Расчетно-графические задачи для исследования полей и уровней поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций
- •127994 Москва, ул Образцова, д.9, стр.9.
4.2. Основные расчетные формулы для характеристик зон химического заражения
Таблица 4.3 Допущения, принятые при прогнозировании ЗХЗ
№ |
Исходные данные |
Вид прогнозирования |
||
Заблаговременное |
Оперативное |
|||
1 |
Метеоусловия: скорость ветра Vв, м/с; температура воздуха, град; СВУ воздуха |
1 +40 инверсия |
Реальные на момент аварии |
|
2 |
Предельное время пребывания в ЗХЗ и сохранения неизменными метеоусловий от начала аварии, ч |
4 |
4, после четырех часов прогноз уточняется |
|
3 |
Толщина слоя разлившейся жидкости h,м: при свободном разливе; при разливе в обвалование (поддон) высотой H, м |
0,05
h=H-0,2 |
0,05
h=H-0,2 |
|
4 |
Количество разлившегося (выброшенного) АХОВ при аварии Q, т: на ХОО и транспорте
на хранилище сжатого газа
в трубопроводах
|
Единичная емкость, вмещающая наибольшее количество АХОВ; в сейсмоопасных районах – весь хранимый запас
Q=d·Vx |
Фактическое разлившееся количество. Если оно не известно, то принимается максимально возможное количество АХОВ в емкости Q=d·Vx |
|
(d – плотность АХОВ,т/м3 ;Vx – объем хранилища, м3) |
||||
Максимальное количество между автоматическими отсекателями (для аммиака – 275-500 т) |
||||
5 |
Степень разрушения емкости |
полная |
полная |
Время испарения (продолжительность действия АХОВ)
Т = ,ч, (4.1)
где h – толщина слоя разлившейся жидкости, м;
d – плотность АХОВ,т/м3 ;
К2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ;
К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.4.5);
К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха , для сжатых газов К7=1.Для первичного облака – для вторичного .
Таблица 4.4. Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты
АХОВ |
Значения вспомогательных коэффициентов |
||||||||
Плотность АХОВ, т/м3, газ/жидкость |
K1 |
K2 |
K3 |
K7* |
|||||
- 40° С |
- 20° С |
0° С |
-20° С |
40° С |
|||||
Аммиак: хранение под давлением
изотермическое хранение |
** 0,0008/0,681 |
0,18 |
0,025 |
0,04 |
0/0,9 |
0,3/1 |
0,6/1 |
1/1 |
1,4/1 |
/0,681 |
0,01 |
0,025 |
0,04 |
0/0,9 |
1/1 |
1/1 |
1/1 |
1/1 |
|
Хлор |
0,0032/1,553 |
0,18 |
0,052 |
1,0 |
0/0,9 |
0,3/1 |
0,6/1 |
1/1 |
1,4/1 |
* -Числитель для первичного, знаменатель для вторичного облаков, и
** -Плотность аммиака дана для атмосферного давления. При давлении в емкости более атмосферного плотность аммиака (как и любого газообразного АХОВ) умножается на давление в емкости.
Таблица 4.5. Значение коэффициента К4
Скорость ветра, м/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
15 |
К4 |
1 |
1,33 |
1,67 |
2 |
2,34 |
2,67 |
3 |
3,34 |
3,67 |
4 |
5,68 |
Эквивалентное количество АХОВ по первичному облаку (для сжиженных и сжатых газов)
QЭ1 = K1K3K5Q, т, (4.2)
где К1 – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, для сжатых газов К1 = 1;
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ;
К5 – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (при инверсии – 1, изотермии – 0,23, конвекции – 0,08);
Q – количество разлившегося (выброшенного)АХОВ, т.
Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку (для сжиженных газов и жидкостей, кипящих при температуре выше окружающей среды)
QЭ2 = (1-K1)K2K3K4K5K6, т ; (4.3)
К6 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Он определяется после расчета Т:
К6= (4.4)
Глубины возможного заражения первичным облаком Г1 =f(QЭ1,VВ), вторичным облаком Г2 =f(QЭ2,VВ) определяются по таблице (см. табл.4.7). При несовпадении данных проводится линейная интраполяция.
Полная глубина зоны определяется как сумма Гп = Г'+0,5Г'', км, где Г' – наибольшая величина из двух глубин зон Г1 и Г2.
За окончательную глубину зоны заражения Г3X3 принимается минимальное значение из величин2-х значений Гп и Гпер .
Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха за 4 часа от начала аварии Гпер = Vnер·4, км, где Vnер – скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч, указаны в таблице 4.6.
Таблица4.6. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
15 |
Скорость переноса, км/ч |
инверсия |
|||||||||||
5 |
10 |
16 |
21 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
изотермия |
||||||||||||
6 |
12 |
18 |
24 |
29 |
35 |
41 |
47 |
53 |
59 |
65 |
88 |
|
конвекция |
||||||||||||
7 |
14 |
21 |
28 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
Площадь зоны возможного заражения
Sв = φ, км2, (4.5)
где φ – угол, зависящий, от скорости ветра:
φ = (4.6)
В зависимости от величины угла φ зону возможного заражения наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор.
Рис. 4.1. Схема зоны заражения
Площадь зоны фактического заражения
Sф = К8Г2N0,2 , км2, (4.7)
где К8 – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (0,081 – инверсия; 0,131 – изотермии; 0,235 - конвекции).
Время подхода облака зараженного воздуха к объекту
t = X/Vnер, ч, (4.8)
где X – расстояние от источника заражения до объекта, км;
Vnер – скорость переноса переднего фронта зараженного облака, км/ч.
Таблица 4.7. Глубина зон возможного заражения АХОВ, км
Скорость ветра, м/с |
Эквивалентное количество АХОВ |
|||||||||||||||
0,01 |
0,05 |
0,1 |
0,5 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
100 |
300 |
500 |
1000 |
|
1 |
0,38 |
0,85 |
1,25 |
3,16 |
4,75 |
9,18 |
12,53 |
19,20 |
29,56 |
38,13 |
52,67 |
65,23 |
81,91 |
166 |
231 |
363 |
2 |
0,26 |
0,59 |
0,84 |
1,92 |
2,84 |
5,35 |
7,20 |
10,83 |
16,44 |
21,02 |
28,73 |
35,35 |
44,09 |
87,79 |
121 |
189 |
3 |
0,22 |
0,48 |
0,68 |
1,53 |
2,17 |
3,99 |
5,34 |
7,96 |
11,94 |
15,18 |
20,59 |
25,21 |
31,30 |
61,47 |
84,50 |
130 |
4 |
0,19 |
0,42 |
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 |
101 |
5 |
0,17 |
0,38 |
0,53 |
1,19 |
1,68 |
2,91 |
3,75 |
5,53 |
8,19 |
10,33 |
13,88 |
16,89 |
20,82 |
40,11 |
54,57 |
83,60 |
6 |
0,15 |
0,34 |
0,48 |
1,09 |
1,53 |
2,66 |
3,43 |
4,88 |
7,20 |
9,06 |
12,14 |
14,79 |
18,13 |
34,67 |
47,09 |
71,70 |
7 |
0,14 |
0,32 |
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 |
63,16 |
8 |
0,13 |
0,30 |
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 |
56,70 |
9 |
0,12 |
0,28 |
0,40 |
0,88 |
1,25 |
2,17 |
2,80 |
3,96 |
5,60 |
6,86 |
9,12 |
11,03 |
13,50 |
25,39 |
34,29 |
51,60 |
10 |
0,12 |
0,26 |
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 |
47,53 |
11 |
0,11 |
0,25 |
0,36 |
0,80 |
1,13 |
1,96 |
2,53 |
3,58 |
5,06 |
6,20 |
8,01 |
9,61 |
11,74 |
21,91 |
29,44 |
44,14 |
12 |
0,11 |
0,24 |
0,34 |
0,76 |
1,08 |
1,88 |
2,42 |
3,43 |
4,85 |
5,94 |
7,67 |
9,07 |
11,06 |
20,58 |
27,61 |
41,30 |
13 |
0,10 |
0,23 |
0,33 |
0,74 |
1,04 |
1,80 |
2,37 |
3,29 |
4,66 |
5,70 |
7,37 |
8,82 |
10,48 |
19,45 |
26,04 |
38,90 |
14 |
0,10 |
0,22 |
0,32 |
0,71 |
1,00 |
1,74 |
2,24 |
3,17 |
4,49 |
5,50 |
7,10 |
8,40 |
10,04 |
18,46 |
24,69 |
36,81 |
15 |
0,10 |
0,22 |
0,31 |
0,69 |
0,97 |
1,68 |
2,17 |
3,07 |
4,34 |
5,31 |
6,86 |
8,11 |
9,70 |
17,60 |
23,50 |
34,98 |
Примечание. При скорости ветра >15 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости 15 м/с; при скорости ветра <1 м/с – как при 1м/с.
Таблица 4.8. Возможные потери персонала объекта и населения от АХОВ в очаге поражения
Условия нахождения людей |
Без противогазов |
Обеспеченность противогазами, % |
||||||||
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
||
На открытой местности |
90-100 |
75 |
65 |
58 |
50 |
40 |
35 |
25 |
18 |
10 |
В простейших укрытиях |
50 |
40 |
35 |
30 |
27 |
22 |
18 |
14 |
9 |
4 |
Примечания: Возможные потери людей в очаге поражения: легкой степени ~ 25%, средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее чем на 2 недели и нуждающихся в госпитализации) - 40%, со смертельным исходом - до 35%.
Пример 1. Спрогнозировать характеристики ЗХЗ при аварии на опасном объекте при следующих исходных данных: тип АХОВ – сжиженный хлор под давлением; количество хлора Q= 90 тонн; высота обвалования – H= 2 метра; метеоусловия – изотермия, температура воздуха tв= +10 С, скорость ветра Vв= 2 м/с. Время после аварии N=1 час.
Порядок прогнозирования
1. Время испарения (продолжительность поражающего действия хлора)
T=h∙d/K2∙K4∙K7=1,8∙1,553/0,052∙1,33∙1=40,4 ч
Замечание. При определении величины Т коэффициент К7 брать по вторичному облаку.
2. Коэффициент К6, зависящий от времени прошедшего после начала аварии – N. Определяется по соотношениям (см. формулу (4.4)). При N Т К6=N0,8=10,8=1.
3.Эквивалентное количество хлора по первичному облаку
QЭ1= K1 ∙K3 ∙K5 ∙K7’ ∙Q0= 0,18∙1∙0,23∙0,8∙90= 2,98 т 3,0 т.
4.Эквивалентное количество хлора по вторичному облаку
QЭ2 = (1-K1)∙K2 ∙K3 ·K4 ·K5 ·K6 ·K7 ∙Q / h∙d =
= (1-0,18)∙0,052∙1∙1,33∙0,23∙3,03∙1∙90 /1,8∙1,553 = 1,27 т.
5.Глубина возможного заражения от первичного облака Г1. Эта глубина определяется как функция Г1= f(Qэ1; Vв), по данным табл.4.7. Г1=f(3,0 т; 2м/с) 5,35 км.
6.Глубина возможного заражения от вторичного облака Г2. Определяется аналогично глубине Г1 по табл. 4.7.
Г2=f(Qэ2; Vв) = f(1,27 т; 2 м/с). Методом интраполирования получаем
Г2=ГХ= ГМ+ [(ГБ-ГМ)/(QБ-QМ)](QХ-QМ),
где ГБ, ГМ, ГХ – большее, меньшее, искомое соответственно значения глубин зараженного хлором воздуха, км;
QБ, QМ, QХ – большее, меньшее, определяемое соответственно значения эквивалентных количеств хлора, тонн.
Г2 = ГХ = 2,84+ [(5,35-2,84)/(3,0-1,0)](1,27-1) = 2,84+(2,51/2)∙0,27=
= 2,84 +1,26∙0,27 3,2 км
7. Полная глубина зоны возможного заражения Гп, км, определяется как сумма глубин Г1 и Г2 с учетом соотношения Гп =Гмакс+0,5∙ Гмин,
т.е. Гп= 5,35+0,5∙3,2 = 6,95 км 7,0 км.
8. Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха данным АХОВ Гпер определяется за время 4 часа и скорости ветра км/ч (для Vв =2 м/с соответствует Vв=12 км/час).
Гпер=4∙12 =48 км.
9. За окончательную глубину зоны заражения Гзхз, км, принимается минимальное значение из двух величин глубин Гпер и Гп, т.е.
Гзхз =7,0 км.
10. Площадь зоны возможного заражения Sв определяется зависимостью
Sв =(π∙/360)∙φ =(π∙/360)∙φ,
где Гзхз – полная расчетная глубина зоны, км;
φ – угол, который зависит от скорости ветра, град.
Значение φ=f(Vв) приведено в формуле (4.6).
Sв =[(3,14∙7,02)/360]∙90 км2=38,5 км2,
В зависимости от величины угла φ зону заражения АХОВ наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор. Зона заражения наносится на карту (схему) синим цветом с желтой подтушевкой (штриховкой). Как вариант, подобная зона показана на рисунке 4.1.
11. Площадь зоны фактического заражения определяется зависимостью Sф =К8∙Г2∙N0,2, км2,
где К8 – коэффициент учитывающий СВУ2 воздуха. Он равен при: инверсии – 0,081; изотермии – 0,133; конвекции – 0,235.
Sф =0,133∙7,02∙40,2=0,133∙49,0∙1,32= 8,6 км2
Зона фактического заражения наносится на карту (схему) в виде эллипса синим цветом с желтой штриховкой.
12. Время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (населенному пункту)
t=x/Vnер, час,
где x – расстояние от места аварии до определенного рубежа, км;
Vnер – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/час (см.табл.4.6 расчетных формул).