Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера

Стр 1 из 6Следующая ⇒

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА

Методические указания к практическим занятиям

Составители О.С. Власова, Н.Ю. Клименти

Волгоград

ВолгГТУ

2017

УДК 69.002.5(076.5) ББК 38-5я73 С863

С863

Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям / М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т; сост. О.С. Власова, Н.Ю. Клименти — Электронные текстовые и графические данные (00 Мбайт). — Волгоград: ВолгГТУ, 2017. — Учебное электронное издание комбинированного распространения: 1 СD-диск. — Систем. требования: РС 486 DX-33; Microsoft Windows XP; 2-скоростной дисковод СD-ROM; Adobe Reader 6.0. — Официальный сайт Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Режим доступа: http://www.vgasu.ru/publishing/on-line/ — Загл. с титул. экрана. В данных методических указаниях приведены теоретический материал b, задачи по дисциплине «Устойчивость объектов экономики в чрезвычайных ситуациях», а также для дипломного проектирования в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования. Цель разработки методических указаний научить студентов прогнозировать негативные последствия от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Студенту предлагается теоретический материал, задания и варианты их выполнения, согласно следующим темам: Для студентов, обучающихся по направлению «Техносферная безопасность» профиль «Защита в чрезвычайных ситуациях» всех форм обучения.

УДК 69.002.5(076.5)

ББК 38-5я73

Содержание

Введение

Прогнозирование ЧС обычно имеет цель установить возможный факт ее появления и возможные последствия. Для прогнозирования ЧС используют закономерности территориального распределения, и проявления во времени различных процессов и явлений, происходящих в живой и неживой природе.

Методика прогнозирования заключается в определении вероятности аварий и катастроф путем выявления источников опасности; определения части оборудования, которое может вызвать опасные состояния; исключения из анализа маловероятных случаев. Обычно источником опасности являются источники энергии, процесс производства и условия его осуществления. Окончательно опасность можно оценить только после оценки ЧС.

В основу мероприятий по предотвращению чрезвычайных ситуаций и уменьшению возможных потерь и ущерба от них возложены конкретные превентивные меры научного инженерно-технического и технологического характера, которые реализуются по видам природных и техногенных опасностей и угроз. Значительная часть этих мероприятий осуществляется в рамках инженерного, радиационной, химической, медицинской, медико-биологического и противопожарной защиты населения и территорий от ЧС.

Предотвращения большинства опасных природных явлений связано со значительными трудностями по причине невозможности сопоставить их мощность с возможностями людей.

В этих условиях для более успешной с негативными проявлениями вышеуказанных событий необходимо соблюдать три наиважнейших принципа:

• предвидеть опасность;

• по возможности избежать опасности;

• при возникновении опасности – уметь действовать: грамотно, с применением необходимого оснащения.

ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗРЫВА ШАРОВОГО ГАЗГОЛЬДЕРА С ГАЗОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ.

В газгольдере сжиженные газы в большом количестве и находятся под давлением. Эти обстоятельства представляют повышенную опасность.

Пример

Взрыв шарового газгольдера сжатого кислорода объемом 700 произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением . Взрыв произошел при давлении . Плотность газа при нормальном давлении , показатель адиабаты . Оценим последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определим радиусы зон различной степени поражения ударной волной зданий и сооружений) и определим вероятность поражения человека на расстоянии R=70м.

Решение

Определим перепад давлений по формуле:

= 2,2-0,1=2,1 МПа

Рассчитаем плотность газа при давлении во время взрыва по формуле:

Рассчитаем полную массу газов:

Рассчитаем удельную энергию газа:

Эквивалент по ударной волне оцениваем с коэффициентом 0,6:

Рассчитаем избыточное давние ударной волны, воздействующее на здания, находящиеся на расстояниях 20м, 30м, 50м, 70м и 100м. По полученным данным определим степень разрушения зданий по таблице 1. Избыточное давление на фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:

где

расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м.

При R=20м, - полое разрушение зданий

При R=30м, - 50% разрушения зданий

При R=50м, - средние разрушения зданий

При R=70м, - умеренные повреждения зданий

При R=100м, - умеренные повреждения зданий

Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (1.8) и (1.10) рассчитываем избыточное давление во фронте ударной волны и удельный импульс для расстояний 70м.

Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит-функции» , которая рассчитывается по формуле:

С помощью таблицы 1.2 определяем вероятность поражения человека.

Человек, находящийся на расстоянии 70м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 62%.

Вывод

Из результатов расчета видно, что, в зависимости от расстояния, значение избыточного давления ударной воздушной волны колеблется в диапазоне от 12кПа до 197кПа; вероятность поражения человека, находящегося на расстоянии 70м от эпицентра взрыва составляет 62%.

Пример

За счет износа арматуры произошла разгерметизация газопровода.

Класс магистрального трубопровода – газопровод высокого давления. Диаметр сечения трубы 0,5м. Скорость ветра в момент аварии составляла 2м/с. Состав газа принят в следующем соотношении: метан () - 90%, этан () – 4%, пропан () – 2%; Н-бутан () – 2%; изопентан () – 2%. Температура транспортируемого газа составляла 40⁰С

Решение

Удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа и молярным массам компонентов смеси из соотношения (2.4).

По таблице 2.1 определяем давление газа в газопроводе. Так как по заданию дан газопровод высокого давления, .

Определим площадь отверстия истечения газа по формуле:

Рассчитаем дальность распространения облака взрывоопасной смеси в направлении ветра:

Рассчитаем границы зоны детонации:

(2.6)

Вывод

При данной аварии дальность распространения облака взрывоопасной смеси составит 654,8м по направлению ветра, при этом границы зоны детонации не будут превышать 327,4м.

Пример

В помещении со свободным объемом при аварийной разгерметизации аппарата поступает 117,9 кг паров ацетона. Максимально возможная температура для данной климатической зоны . Молярная масса ацетона () М=58,08кг/моль. Максимальное давление при сгорании стехиометрической паровоздушной смеси ацетона в замкнутом объеме . Определить избыточное давление, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси ацетона, возникающей при аварийной разгерметизации аппарата в производственном помещении.

Решение

Составим уравнение реакции горения ацетона:

Определим стехиометрическую концентрацию паров ацетона по формуле:

Рассчитаем плотность паров ацетона при расчетной температуре :

Исходя из полученных данных, рассчитаем избыточное давление при сгорании паровоздушной смеси ацетона для расчетной аварии:

Вывод

При возникновении аварийной разгерметизации аппарата в данном производственном помещении, избыточное давление, развиваемое при сгорании паровоздушной смеси ацетона, составит 398,7кПа.

Пример

В 12:21:03 произошла аварийная разгерметизация нефтяного трубопровода. Обнаружив неисправность, рабочий персонал принял меры и в 12:22:34 была прекращена перекачка нефти, а в 12:22:56 были закрыты, ближайшие к месту утечки, задвижки. Внутренний диаметр трубопровода 0,5м. Расход нефти в поврежденном нефтепроводе составлял . Длина разрыва составила 0,144м, величина максимального раскрытия кромок разрыва 0,01м. Сумма длин участков нефтепровода между 2-мя смежными с местом повреждения задвижками 500м. Определить количество нефти, вылившейся из нефтепровода.

Решение

Определим объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до момента остановки перекачки:

Для каждого i-го интервала времени определяется соответствующий расход нефти через дефектное отверстие:

За 1 интервал времени примем промежуток ч.

В первый промежуток времени, сразу после отключения напорных станций, расход нефти составит:

Коэффициент расхода нефти рассчитывается по формуле:

Число Рейнольдса Re рассчитывается по формуле:

где		диаметр отверстия, ;
		кинематический коэффициент вязкости нефти, равный м²/с

Найдем площадь отверстия:

где	c	длина разрыва;
	d	величина максимального раскрытия кромок разрыва.

Диаметр отверстия равен:

Напор в отверстии зависит от расположения нефтепровода в пространстве и географии местности, примем .

Найдем число Рейнольдса:

Найдем коэффициент расхода нефти:

Тогда расход нефти составит:

Объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента остановки перекачки до момента закрытия задвижек, будет составлять:

Рассчитаем объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки:

Определим общую массу влившейся при аварии нефти:

Определим площадь розлива нефти по формуле:

Вывод

Вследствие разгерметизации данного трубопровода в окружающую среду может быть вылито 735,39т нефти, также нефтью будет залито 19866,4м² земли.

Топливо

, кВт/ , при d,м

кг/ )

СПГ (метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ (пропан-бутан)

0,1

Бензин

0,06

Дизельное топливо

0,04

Нефть

0,04

Табл.5.3 - Характеристики горения ЛВЖ и ГЖ [3]

Вещества	m, кг/ )	Низшая теплота сгорания, кДж/кг
Ацетон	0,044	28890
Бензил	0,0617	41870
Бензол	0,0733	38520
Диэтиловый спирт	0,06	33500
Дизельное топливо	0,042	48870
Керосин	0,0483	43540
Мазут	0,0347	39770
Нефть	0,0283	41870
Изопропиловый спирт	0,0313	30145
Изопентан	0,0103	45220
Толуол	0,0483	41030
Турбинное масло	0,03	41870
Этиловый спирт	0,033	27100

В табл. 5.4 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла.

Табл. 5.4 - Характеристика пламени

Наименование горящего вещества (изделия) или пожароопасной операции	Температура племени (тления или нагрева)	Время горения (тления), мин
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости	880	-
Древесина и лесопиломатериалы	1000	-
Природные и сжиженные газы	1200	-
Газовая сварка металла	3150	-
Газовая резка металла	1350	-
Тлеющая папироса	320-410	2-2,5
Тлеющая сигарета	420-460	26-30
Горящая спичка	600-640	0,33

Величины критической плотности падающих потоков представлены в табл. 5.5 и 5.6.

Табл.5.5. - Значение величины критической плотности падающих лучистых потоков пожарной нагрузки для некоторых материалов

Материал	Материальная интенсивность облучения, кВт/ при продолжительности облечения, мин
Материал	3	5	15
Древесина (сосна влажностью 12%)	18800	16900	13900
Древесно-стружечная плита плотностью 417 кг/	13900	11900	8300
Торф брикетный	31500	24400	13200
Торф кусковой	16600	14350	9800
Хлопок-волокно	11000	9700	7500
Слоистый пластик	21600	19100	15400
Стеклопластик	19400	18600	17400
Пергамин	22000	19750	17400
Резина	22600	19200	14800
Уголь	-	35000	35000

Табл.5.6 - Величина критической плотности теплового потока для некоторых горючих материалов

Материалы	, кВт/
Древесина (сосна влажностью 12%)	13,9
Древесно-стружечная плита плотностью 417 кг/	8,3
Торф брикетный	13,2
Торф кусковой	9,8
Хлопок-волокно	7,5
Слоистый пластик	15,4
Стеклопластик	15,3
Пергамин	17,4
Резина	14,8
Уголь	35,0
Рулонная кровля	17,4
Картон серый	10,8
Декоративный бумажно-слоистый пластик	19,0-24,0
Металлопласт	24,0-27,0
Плита древесно-волокнистая	13,0
Плита древесно-стружечная	12,0
Плита древесно-стружечная с отделкой "Полиплен"	12,0
Плита древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева	12,0-16,0
Кожа искусственная	17,9-20,0
Стеклопластик на полиэфирной основе	14,0
Лакокрасочные покрытия	25,0
Обои моющиеся ПВХ на бумажной основе	12,0
Линолеум ПВХ	10,0-12,0
Линолеум алкидный	10,0
Линолеум ПВХ на тканевой основе	6,0-12,0
Покрытие ковровое	4,0-6,0
Сено, солома (при минимальной влажности до 8 %)	7,0
Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости при температуре самовоспламенения, : 300 350 400 500 и выше	12,1 15,5 19,9 28,0 и выше

Для диаметра очага пожара d менее 10 м или более 50 м следует принимать такой же, как и для очагов, диаметром 10 м и 50 м, соответственно.

При отсутствии данных допускается для СУГ принимать равной 100 кВт / , для нефтепродуктов - 40 кВт / .

Эффективный диаметр пролива d, м, рассчитывается по формуле:

, (5.2)

где S- площадь пролива (определяется в соответствии с ГОСТ Р 12.3.047-98 [2], РД 03-26-2007 [5], а также [4], [6],

Высота пламени H, м, рассчитывается по формуле:

(5.3)

где m - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг / ), определяется по справочным данным (см.табл.1,2);

- плотность окружающего воздуха, ;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81

Угловой коэффициент облученности определяется по формуле:

, (5.4)

где , (5.5)

; (5.6)

; (5.7)

; (5.8)

r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м.

(5.9)

где (5.10)

Коэффициент пропускания определяется по формуле:

(5.11)

Условная вероятность поражения тепловым излучением человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит - функции , которая рассчитывается по формуле:

(5.12)

где t - эффективное время экспозиции, с.

(5.13)

где - характерное время обнаружения пожара, с ();

x - расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность, теплового излучения не превышает 4,2 ,м;

v - скорость движения человека, м/c (v = 5 м/c)

Связь функции с вероятностью той или иной степени поражения находится по табл. 5.7.

Табл.5.7 - Связь вероятности той или иной степени поражения с функцией "пробит"

P,%	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	2.67	2.95	3.12	3.25	3.28	3.45	3.52	3.59	3.66
10	3.72	3.77	3.82	3.86	3.92	3.96	4.01	4.05	4.08	4.12
20	4.16	4.19	4.23	4.26	4.29	4.33	4.36	4.39	4.42	4.45
30	4.48	4.50	4.53	4.56	4.59	4.61	4.64	4.67	4.69	4.72
40	4.75	4.77	4.80	4.82	4.85	4.87	4.90	4.92	4.95	4.97
50	5.00	5.03	5.05	5.08	5.10	5.13	5.15	5.18	5.20	5.23
60	5.25	5.28	5.31	5.33	5.36	5.39	5.41	5.44	5.47	5.50
70	5.52	5.55	5.58	5.61	5.64	5.67	5.71	5.74	5.77	5.81
80	5.84	5.88	5.92	5.95	5.99	6.04	6.08	6.13	6.18	6.23
90	6.28	6.34	6.41	6.48	6.55	6.64	6.75	6.88	7.05	7.33
99	7.33	7.37	7.41	7.46	7.51	7.58	7.65	7.75	7.88	8.09

Примеры

Пример № 1

При полной разгерметизации резервуара с 50 дизельного топлива оно вытекает в обвалование площадью 300 и высотой 0,5 м. Расстояние от центра пролива до оператора 10 м. Требуется определить размеры зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (табл.5.1), безопасное расстояние и вероятность поражения человека.

Решение:

Для определения зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (для всех значений указанных в таблице 5.1) необходимо знать площадь пролива (S), плотность окружающего воздуха ( среднеповерхностную плотность теплового излучения пламени ( и удельную массовую скорость выгорания дизельного топлива (m).

Значение величин:

m = 0.042 - табл.5.3

= 1.293

Площадь пролива определяется, исходя из условий, что пролитое дизельное топливо разольется слоем, толщиной 0.05 м.

Так как резервуар с дизельным топливом находится в обваловании, то необходимо проверить, не выльется ли дизельное топливо за пределы обвалования. С этой целью определяется объем обвалования.

Таким образом, объем обвалования превышает объем пролитого дизельного топлива, поэтому площадь пролива принимается равной площади обвалования:

Определяется эффективный диаметр пролива по формуле (5.2):

=19.5 м

По таблице 5.2 находится =32 кВт /

Высота пламени определяется по формуле (5.3)

По формулам (5.6-5.8,5.10) для заданного расстояния от геометрического центра пролива до облучаемого объекта рассчитываются соответствующие величины:

)=3,08

=2,17

По формулам (5.4.,5.5 и 5.9.) определяется угловой коэффициент облучения:

=0,03236

Определяется коэффициент пропускания по формуле (5.11)

=0,979

Находится интенсивность теплового излучения по формуле (5.1)

0,979=1,5

Определяется расстояния (методом подбора), соответствующие значениям интенсивности теплового излучения и безопасное расстояние, при котором интенсивность теплового излучения не превышает 4.2 (табл.5.1). Результаты расчетов представлены в табл.5.8.

Табл.5.8 - Размеры зон поражения тепловым излучением при пожаре пролива

Интенсивность теплового излучения,	Расстояние от центра пролива, м
4,2	22,0
7,0	17,2
10,5	14,3
12,9	13,0
17,0	11,2

Для определения условной вероятности поражения тепловым излучением человека, находящегося на заданном расстоянии от эпицентра аварии, находится расстояние от места расположения человека до зоны, где интенсивность теплового излучения не превышает 4.2 : x=22-10=12 м

Определяется эффективное время экспозиции по формуле (13)

По формуле (5.12) рассчитывается пробит - функция

=17,4

По таблице 5.7 определяется вероятность поражения людей, которая составляет 4,05%.

Задание для самостоятельного решения

Задача №1

При полной разгерметизации резервуара с... (ГЖ или ЛВЖ) и объемом... (м3) оно вытекает в обвалование площадью... (м2) и высотой... (м). Расстояние от центра пролива до оператора... (м). Требуется определить размеры зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (табл.5.1), безопасное расстояние и вероятность поражения человека.

Исходные данные:

№ в-та	Вид ГЖ или ЛВЖ	Объем ГЖ или ЛВЖ	Площадь обвалования	Высота обвалования	Расстояние от центра проливы до оператора
1	Ацетон	10	100	0.5	7
2	Бензин	15	120	0.5	8
3	Бензол	20	130	0.5	9
4	Диэтиловый спирт	25	140	0.5	10
5	Дизельное топливо	30	150	0.5	11
6	Керосин	35	160	0.5	12
7	Мазут	40	170	0.5	13
8	Нефть	45	180	0.5	14
9	Изопропиловый спирт	50	190	0.5	15
10	Изопентан	55	200	0.5	16
11	Толуол	60	210	0.5	17
12	Турбинное масло	65	220	0.5	18
13	Этиловый спирт	70	230	0.5	19
14	Ацетон	75	240	0.5	20
15	Бензоин	45	250	0.5	10
16	Бензол	40	260	0.5	11
17	Дизельное топливо	50	270	0.5	12
18	Дизельное топливо	35	280	0.5	13
19	Керосин	55	290	0.5	14
20	Мазут	20	300	0.5	15
21	Нефть	75	310	0.5	16
22	Изопропиловый спирт	35	320	0.5	17

Пример № 2

Произошла частичная разгерметизация резервуара с дизельным топливом (p = 840 ). Высота слоя жидкости 12,5 м. Топливо истекает через 25 мм, время ликвидации которого 1800 с. Расстояние от центра пролива до оператора 12 м. Требуется определить размеры зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности теплового излучения (табл.2), безопасное расстояние и вероятность поражения человека.

Для определения зон поражения при пожаре пролива для всех значений интенсивности изучения (для всех значений указанных в таблице 2) необходимо знать площадь пролива (S), плотность окружающего воздуха , среднеповрехностную плотность теплового излучения пламени ( и удельную массовую скорость выгорания дизельного топлива(m).

Значение величин:

m=0.042 кг / ) (таблица 5.3),

Решение:

Для того чтобы определить площадь пролива (S), необходимо знать массу дизельного топлива, которое истечет из резервуара[4]:

где S - площадь отверстия истечения,

- плотность вещества,

- время ликвидации отверстия, с

- скорость истечения жидкости, м/c

где g - ускорение свободного падения

h - высота слоя жидкости

где d - диаметр отверстия истечения, м

кг

Объем жидкости:

Площадь пролива определяется, исходя из условия, что пролитое дизельное топливо разольется слоем, толщиной 0,05 м [5]

Определяем эффективный диаметр пролив по формуле (5.2) м

По таблице 5.2 находится

Определяется высота пламени по формуле (5.3)

По формуле (5.6-5.8,5.10) для заданного расстояния от геометрического центра пролива до облучаемого объекта рассчитываются соответствующие величины:

)=2.95

=1.05

По формулам (5.4, 5.5., 5.9) определяется угловой коэффициент облучения:

=0.248

Определяется коэффициент пропускания по формуле (5.11)

=0.998

Находится интенсивность теплового излучения по формуле (5.1)

q=36

Табл.5.9 - Размеры зон поражения тепловым излучением при пожаре пролива

Интенсивность теплового излучения,	Расстояние от центра пролива, м
4,2	16,0
7,0	12,6
10,5	10,5
12,9	9,6
17,0	8,1