Прогнозирование и оценка последствий техногенных аварий и стихийных бедствий

Учебно-методическое пособие

Под редакцией профессора Б.С.Мастрюкова

 

 

Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургия в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров и дипломированных специалистов 5505500 и 652300 – Металлургия и 656500 – Безопасность жизнедеятельности

 

 

Москва

Издательство «Учеба»

2007 год

 

Содержание

Содержание                                                                                                                         2

Введение                                                                                                                              3

1. Прогнозирование и оценка последствий при чрезвычайных ситуациях техногенного характера........................................................................................................................................................................... 5

1.1.    Прогнозирование и оценка последствий при авариях, сопровождающихся взрывами 5

1.1.1  Взрыв конденсированных взрывчатых веществ................................................... 9

1.1.2  Взрыв паро-газо-воздушного облака в неограниченном пространстве............ 13

1.1.3  Взрыв паро-газо-воздушного облака в ограниченном пространстве................ 19

1.1.4  Взрыв технологического оборудования под давлением..................................... 24

1.2.    Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, сопровождающихся пожарами 28

1.2.1  Пожар разлития....................................................................................................... 31

1.2.2  Горение паро-газо-воздушного облака................................................................. 36

1.2.3  Горение одиночных зданий и промышленных объектов................................... 38

1.2.4  Пожар в населенном пункте и на промышленных объектах............................. 40

1.3.    Прогнозирование и оценка обстановки при химических авариях                44

1.4.    Прогнозирование и оценка обстановки при радиационных авариях           50

1.4.1  Расчет параметров зоны радиационного загрязнения при радиационной аварии 51

1.4.2  Прогнозирование количества пораженного персонала и населения, оказавшегося в зоне радиационного загрязнения.................................................................................................. 52

1.5.    Прогнозирование и оценка обстановки при гидротехнических авариях     55

2. Оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях природного характера 60

2.1.    Прогнозирование и оценка обстановки при землетрясениях                        60

2.2.    Прогнозирование и оценка обстановки при ураганах                                    65

2.3.    Прогнозирование и оценка обстановки при наводнениях                             68

2.4.    Прогнозирование и оценка обстановки при лесных пожарах                       72

Приложение 1............................................................................................................................................................... 78

Приложение 2............................................................................................................................................................... 89

Библиографический список........................................................................................................................ 100

Введение

Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях проводятся для заблаговременного принятия мер по предупреждению аварий, катастроф и стихийных бедствий, смягчению их последствий, определению сил и средств, необходимых для ликвидации последствий.

Целью прогнозирования и оценки обстановки является определение размеров зоны чрезвычайной ситуации, степени разрушения зданий и сооружений, а также потерь среди персонала объекта и населения.

Независимо от источника чрезвычайной ситуации, можно выделить шесть основных поражающих факторов, воздействующих на людей, окружающую природную среду, инженерно-технические сооружения и т.д. Это:

- барическое воздействие (взрывы взрывчатых веществ, газо-воздушных облаков, технологических сосудов под давлением, взрывы обычных и ядерных средств массового поражения и т. д.);

- термическое воздействие (тепловое излучение при техногенных и природных пожарах, огненный шар, ядерный взрыв и т.д.);

- токсическое воздействие (техногенные аварии на химически опасных производствах, шлейф продуктов горения при пожарах, применение химического оружия, выбросы токсических газов при работе предприятий в штатном режиме и т.д.);

- радиационное воздействие (техногенные аварии на радиационно опасных объектах, ядерные взрывы и т.д.);

- механическое воздействие (осколки, обрушение зданий и т.д.);

- биологическое воздействие (эпидемии, бактериологическое оружие и т.д.).

При прогнозировании последствий опасных явлений используют либо детерминированные, либо вероятностные методы.

В детерминированных методах прогнозирования определенной величине негативного воздействия поражающего фактора источника чрезвычайной ситуации соответствует вполне конкретная степень поражения людей, инженерно-технических сооружений и т.п.

Так, например, величина избыточного давления на фронте ударной волны ΔР_ф = 10 кПа принимается безопасной для человека. При величине избыточного давления на фронте ударной волны ΔР_ф = 100 кПа будут иметь место смертельные поражения 50% пострадавших людей.

При токсическом воздействии такими величинами являются предельно допустимая концентрация ПДК, мг/м³; летальная концентрация LC₅₀, мг/м³ или летальная токсодоза LD₅₀ (мг_* мин/м³ при ингаляционном воздействии и мг/кг при пероральном и кожно-резорбтивном воздействии), при которых погибает 50% реципиентов.

При радиационном воздействии используют эффективную D _эф, Зв или эквивалентную Е _экв, Зв дозы.

Область, ограниченная линией, соответствующей определенной степени негативного воздействия, носит название зоны воздействия этого уровня (летального, среднего, порогового и т.п.).

В действительности при воздействии одной и той же дозы негативного воздействия на достаточно большое количество людей, зданий и сооружений, компонентов окружающей природной среды и т.п. поражающей эффект будет различен и приведенные выше значения соответствуют математическому ожиданию данной степени негативного воздействия.

Другими словами, негативное воздействие поражающих факторов носит вероятностный характер. Величина вероятности поражения (эффект поражения) Р_пор (табл.П.1.1) измеряется в долях единицы или процентах и определяется, как правило, по функции Гаусса (функции ошибок) через «пробит-функцию» Pr:

;                                                                                      (1.1)

,                                                                                      (1.2)

где f – функция Гаусса; a, b - константы, зависящие от вида и параметров негативного воздействия; D - доза негативного воздействия, равная, например:

.                       (1.3)

Здесь q - плотность теплового потока, τ- время воздействия; ΔР_ф - избыточное давление на фронте ударной волны; I ₊ - импульс фазы сжатия ударной волны; С - концентрация токсиканта; D _эф - эффективная доза ионизирующего излучения; n – показатель степени.

Поскольку чрезвычайные ситуации природного характера и техногенные чрезвычайные ситуации имеют свою специфику, рассмотрим методики прогнозирования их последствий раздельно.