Методика прогнозирования и оценка

Обстановки при авариях на химически

Опасных объектах и транспортировке

Опасных грузов в любом агрегатном

состоянии (вариант 1)

 

Порядок прогнозирования масштабов

Зон заражения

 

Руководящим документом по прогнозированию масштабов зон заражения на случай аварийных выбросов АХОВ в системе гражданской обороны в настоящее время является Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ (АХОВ) при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте [9].

Методика позволяет осуществлять прогнозирование масштабов зон заражения при выбросах АХОВ в атмосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состояниях, исходя из возможности возникновения аварии на технологических емкостях и хранилищах, при транспортировке железнодорожным, трубопроводным, водным и другими видами транспорта.

В зависимости от физико-химических свойств и агрегатного состояния АХОВ масштабы зон заражения определяются по первичному и (или) вторичному облаку.

Результатами прогнозирования являются:

1. Полная глубина зоны заражения. Ее величиной учитывается суммарное воздействие первичного и вторичного облаков, увеличивающее размер зоны.

2. Площадь зоны возможного и фактического заражения. Под площадью зоны фактического заражения понимается площадь территории, в пределах которой будет проявляться поражающее действие АХОВ. В то же время следует учитывать, что направление ветра характеризуется сильной пространственной изменчивостью, зависящей от пространственного масштаба и скорости ветра. В этой связи, помимо площади зоны фактического заражения, к числу важнейших показателей, характеризующих масштабы заражения, относится площадь зоны возможного заражения, т.е. площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ. Зону возможного заражения следует рассматривать как сектор неопределенности, внутри которого находится фактическая (реальная) зона заражения. Данный сектор характеризует территорию, на которой должны приниматься меры по обеспечению безопасности производственного персонала ХОО и населения.

3. Время испарения пролива АХОВ. Оно определяет продолжительность поражающего действия АХОВ и зависит от физических свойств вещества, площади разлива и метеорологических условий.

4. Время подхода облака АХОВ к определенному рубежу. Для осуществления прогноза масштабов зон заражения необходимо иметь следующие исходные данные:

– наименование или тип АХОВ, находящегося на ХОО или в транспортных средствах;

– метеорологические условия (температура воздуха, скорость воздуха на высоте 10 м, степень вертикальной устойчивости атмосферы);

– характер выброса АХОВ в окружающую среду (разлив на подстилающую поверхность «свободно» или в «обваловку»);

– высота обвалования (поддона) складских емкостей.

В основу используемого в «методике» метода прогнозирования глубин зон заражения положено численное решение уравнения турбулентной диффузии (полученое в Главной геофизической лаборатории имени А.И. Воейкова) следующего вида:

 

,

(1)

 

где Г – глубина зоны заражения;

j – параметр, определяемый соотношением U и Г, пропорционален величине Г^1/2;

Q – количество вещества, перешедшее в первичное (вторичное) облако;

У – ширина зоны;

U – скорость ветра;

D – пороговая токсодоза АХОВ.

Для упрощения расчетов по нелинейному уравнению (1) в рассматриваемой Методике определение глубин зон заражения, образованных первичным (вторичным) облаком АХОВ, производится с помощью коэффициентов, заменяющих члены уравнения (1). С той же целью вводится понятие «эквивалентное количество АХОВ», под которым понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости, образованного количеством данного вещества, перешедшего в первичное (вторичное) облако.

В соответствии с Методикой эквивалентное количество вещества Q_Э, т, определяется:

 

по первичному облаку

 

QЭ = К1 К3 К4 К5 К7 Q0,

(2)

 

по вторичному облаку

 

,

(3)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (для сжатых газов К₁ = 1);

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ;

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра;

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (принимается равным для инверсии – 1, для изотермии – 0,23, для конвекции – 0,08);

К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии (в часах);

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;

h – высота слоя разлившегося АХОВ, м;

d – плотность АХОВ, т/м³.

При отсутствии реальных данных для жидкостей, разлившихся «свободно», h = 0,05 м, а при наличии обваловки – поддона (табл. 9).

 

h = (H – 0,2),

(4)

 

где Н – высота обваловки (поддона), м.

Для сжатых газов (К₁ = 1, К₇ = 1).

Количество выброшенного АХОВ (Q_о, т):

 

для резервуаров со сжатым газом

 

Qо = V d,

(5)

 

где V – объем хранилища, м³;

d – плотность АХОВ, т/м³;

 

для газопроводов

 

,

(6)

 

где n – процентное содержание газа, %;

 

для хранилищ с жидкими или сжиженными АХОВ

 

,

(7)

 

где К_Н – коэффициент наполнения емкости.

 

Т а б л и ц а 9. Определение высоты разлива АХОВ (h) и высоты обваловки (Н_о)

Вид емкости	Высота (длина) емкости, м	Радиус емкости RV, м	Размеры обваловки, м	Высота разлива h, м	Высота обваловки Но, м
Шаровая	–				h + 0,2
Цилиндрическая вертикальная	ХV(HV)				h + 0,2
Цилиндрическая горизонтальная	ХV(LV)				h + 0,2

 

П р и м е ч а н и е: х – радиус, хх – длина, ххх – ширина, Х_V, Х_о – задаваемые величины, м.

 

Значения указанных выше коэффициентов К приведены в табл. 10, 11.

 

Т а б л и ц а 10. Наименование АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

 

Наименование АХОВ	Значения вспомогательных коэффициентов
К1	К2	К3	К7
-20^°С	0^°С	+20^°С
Аммиак под давлением изотермическое хранение Синильная кислота Окислы азота Сернистый ангидрид Сероводород Сероуглерод Фосген Хлор Хлорпикрин	0,18 0,01   0,11 0,27 0,05 0,18	0,025 0,025   0,026 0,040 0,049 0,042 0,021 0,061 0,052 0,002	0,04 0,04   3,0 0,4 0,33 0,036 0,013 1,0 1,0 30,0	0,3/1 1/1   0/0,5 0,5/1 0,2 0/0,3 0,3/1 0,1	0,6/1 1/1   0,4 0,4 0,3/1 0,8/1 0,4 0/0,7 0,6/1 0,3	1/1 1/1   1/1 1/1 1/1 1/1

 

П р и м е ч а н и е. Числитель – первичное, знаменатель – вторичное облако.

 

Т а б л и ц а 11. Зависимость коэффициента К₄ от скорости ветра

 

Скорость ветра, м/с
К4		1,33	1,67	2,0	2,34	2,67	3,0	3,34	3,67	4,0

Значение коэффициента К₆ определяется после расчета времени испарения пролива АХОВ:

N^0,8 при N < Т; при Т < 1ч К6 = 1; К6 = Т^0,8 при N ³ Т.

(8)

 

В зависимости от полученного по формулам (2) и (3) эквивалентного количества вещества и скорости ветра определяется значение глубины зоны заражения, км, первичным (Г₁) или вторичным (Г₂) облаком АХОВ (табл. 12).

 

Т а б л и ц а 12. Глубина зон заражения АХОВ, км

 

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество вещества (Qэ), т
0,1	0,5
	1,25 0,84 0,68 0,59 0,53 0,48 0,45 0,42 0,40 0,38	3,16 1,92 1,53 1,33 1,19 1,09 1,00 0,94 0,88 0,84	4,75 2,84 2,17 1,88 1,68 1,53 1,42 1,33 1,25 1,19	9,18 5,35 3,99 3,28 2,91 2,66 2,46 2,3 2,17 2,06	12,53 7,2 5,34 4,36 3,75 3,43 3,17 2,96 2,80 2,66	19,20 10,85 7,96 6,46 5,53 4,88 4,49 4,20 3,96 3,76	29,56 16,44 11,94 9,62 8,19 7,20 6,48 5,92 5,60 5,31	38,13 21,02 15,18 12,18 10,33 9,06 8,14 7,42 6,86 6,50	52,67 28,73 20,59 16,43 13,88 12,14 10,87 9,90 9,12 8,50	65,23 35,35 25,21 20,05 16,89 14,79 13,17 11,98 11,03 10,23	81,91 44,09 31,30 24,80 20,82 18,13 16,17 14,68 13,50 12,54	84,50 65,92 54,67 47,09 41,63 37,49 34,24 31,61

 

Полная глубина зоны заражения

 

Гп = Г' + 0,5 Г",

(9)

 

где Г' – наибольшая величина, км;

Г" – наименьшая величина, км.

Следует учитывать, что теоретически рассчитанное значение глубины зоны заражения, образованной за время от аварии N, не может превосходить значения глубины переноса воздушных масс за тот же период Г_в. Поэтому полученное значение Г_п сравнивается с Г_в: меньшее из двух сравниваемых значений и принимается за окончательную расчетную глубину зоны заражения Г.

Глубина переноса воздушных масс Г_п определяется по формуле

 

Гп = N V,

(10)

 

где N – время от начала аварии,

N = 1 – 4 ч;

V – скорость переноса переднего облака АХОВ, км/ч (табл. 13).

 

Т а б л и ц а 13. Скорость переноса переднего фронта облака