Методика оценки обстановки при авариях

на химически опасных объектах (вариант 2)

 

4.1. Основная цель и исходные данные

 

Основная цель: определение химических потерь (ХП %) и принятие решения руководителем объекта (подразделения) по защите рабочих и служащих и ликвидации последствий аварии.

Исходными даннымидля оценки обстановки являются:

М – масса АХОВ, т;

V₆ – скорость ветра, м/с;

СВУА – степень вертикальной устойчивости атмосферы ночью и днем (ясно, полуясно, пасмурно);

– тип АХОВ;

ПДК – предельно допустимая концентрация в рабочей зоне, мг/м³;

Д_п – пороговая токсодоза, мг ∙ мин/л;

К_экв – коэффициент эквивалентности одной тонне хлора;

Z – коэффициент, учитывающий условия хранения АХОВ (Z = 1 –наземный склад; Z = 5 – подземный склад);

У – коэффициент, учитывающий расположение склада относительно водоема (У = 10 при L < 1,0 км; У = 3 при L = от 1 до 3 км; У = 1 при L > 3 км);

n – обеспеченность людей противогазами, %;

Х – коэффициент агрегатного состояния АХОВ (Х = 1,5 – газ; Х = 3 – жидкость, твердое вещество).

 

 

Оценка обстановки

 

1. Определяем степень вертикальной устойчивости атмосферы (СВУА) на основании табл. 18.

 

Т а б л и ц а 18. Степень вертикальной устойчивости атмосферы

Vв, м/с	Ночь	День
ясно	полуясно	пасмурно	ясно	полуясно	пасмурно
0,5	Инверсия (+)		Конвекция (–)
0,6–2
2,1–4
		Изотермия (+)		Изотермия (+)

 

2. Определяем степень химической опасности (СХО) объекта, исходя из суммарного количества АХОВ.

Степень химической опасности объекта по хлору (аммиаку):

М₃ = 0,8 – 50 т – 3 степень (10–500 т);

М₂ = 50 – 250 т – 2 степень (500–2500 т);

М₁ > 250 т – 1 степень (> 2500 т).

При наличии других АХОВ на объекте производится расчет с использованием коэффициента эквивалентности (К_экв) 1 тонне хлора:

,

(16)

 

где Г_хлора – глубина распространения хлора в городе (t = 20^°C, V_в = 1 м/с) – данные табл. 19;

 

Т а б л и ц а 19. Глубина зоны распространения хлора (Г_хлора), км

 

Масса хлора, т
Гхлора, км

 

П р и м е ч а н и е 1. Числитель – свободный разлив; знаменатель – разлив в обваловку. 2. На открытой местности глубину табличную умножить на 3,3 (глубина не более 80 км).

 

Г_АХОВ – глубина распространения АХОВ массой от 1 т, км.

 

ГАХОВ = 5,42 ,

(17)

 

где Д_п – токсодоза, мг ∙ мин/л

Глубина распространения АХОВ, м, с учетом всех параметров определяется так:

ГАХОВ = 54,2 ,

(18)

где М – масса АХОВ, кг;

Д_пор – поражающая токсодоза, мг ∙ мин/л;

V_в – скорость ветра, м/с;

К – коэффициент вертикальной устойчивости атмосферы (К = 2 – инверсия, К = 3 – изотермия, К = 4 – конвекция).

При наличии нескольких АХОВ определяется эквивалентное количество их к хлору и степень химической опасности объекта.

 

Мэкв = + + > М1 … М3.

(19)

 

Определяется глубина распространения облака АХОВ, км (табл. 12). При этом принято:

– для мирного времени – выброс АХОВ происходит из одного резервуара наибольшей емкости;

– для военного времени – выброс АХОВ происходит из всех резервуаров (масса рассчитывается по указанной выше формуле (19)).

3. Определяем разряд химической опасности объекта (РХО), исходя из объема возможных химических потерь людей, %:

 

+ … + ³ К,

(20)

 

где А – процент АХОВ в продукте, А = 50–100%;

При К > 100 – особо опасное химическое предприятие 1-го разряда (потери людей более 50%);

К = 11–100 – высокоопасное химическое предприятие 2-го разряда (потери людей 20–50%);

К < 10 – опасное химическое предприятие 3-го разряда (потери людей 10–20%).

4. Определяем размеры очага первичного химического поражения местности R_о (м):

 

Rо = 6 ,

(21)

 

где М – масса АХОВ, т.

Очагом первичного поражения считается площадь круга (S_о) с плотностью заражения d = 0,01 т/м².

5. Определяем значение глубины распространения, км, зараженного облака с пороговой концентрацией Г_{об отк}

 

Гоб отк = Гт отк Кв Кt,

(22)

 

где Г_т – табличное значение глубины распространения облака (табл. 20);

К_в – поправочный коэффициент измерения скорости ветра (табл. 21);

К_t – коэффициент изменения температуры воздуха (табл. 22).

При изменении скорости ветра используется поправочный коэффициент К_в (для открытой и закрытой местности).

 

 

Т а б л и ц а 20. Глубина распространения АХОВ с пороговыми концентрациями на открытой местности (Г_{Т отк}), км (скорость ветра 1 м/с), t = 20ºC, емкости не обвалованы

Наименование АХОВ	Масса АХОВ в емкости, т
Инверсия
Хлор, фосган Синильная кислота Аммиак Сернистый ангидрид Сероводород Сероуглерод Двуокись азота Хлорпикрин	4,9 8,9 0,8 2,6 0,7 0,3 2,5	1,9 6,4 1,8 0,8	2,9 2,8 1,3	4,5 4,5 2,2	7,5 7,0 3,3	9,3 8,5 4,0	4,7
Изотермия
Хлор, фосган Синильная кислота Аммиак Сернистый ангидрид Сероводород Сероуглерод Двуокись азота Хлорпикрин	2,1 3,6 0,4 1,1 0,3 0,2 1,1 3,1	5,3 9,6 0,9 2,8 0,8 0,8 2,8 8,3	8,0 1,3 4,2 1,2 0,6 4,2	2,1 1,7 1,0 6,0	3,2 3,0 1,4	52,5 3,8 3,5 1,7	4,6 4,4 2,1	5,0	26,5 7,0
Конвекция
Хлор, фосган Синильная кислота Аммиак Сернистый ангидрид Сероводород Сероуглерод Двуокись азота Хлорпикрин	1,2 2,0 0,2 0,7 0,2 0,1 0,6 2,0	3,0 5,0 0,5 1,5 0,4 0,2 1,5 5,0	4,4 7,9 0,7 2,3 0,7 0,3 2,2 7,0	7,0 1,1 3,7 0,9 0,5 4,0	1,7 5,8 1,6 0,7 5,8	2,1 7,2 2,0 0,9 9,0	2,5 9,0 2,5 1,1	6,5 6,1 2,8	11,4 10,4 3,5

 

П р и м е ч а н и е. 1. На закрытой местности глубина распространения уменьшается в 3,3 раза. 2. При обвалованных заглубленных емкостях глубина уменьшается в 1,5 раза.

 

Т а б л и ц а 21. Поправочный коэффициент К_в

 

Состояние атмосферы	Скорость ветра, м/с
Инверсия Изотермия Конвекция		0,60 0,71 0,70	0,45 0,55 0,62	0,38 0,50 0,55	– 0,45 –	– 0,38 –

 

Т а б л и ц а 22. Значение коэффициента К_t, учитывающего изменение температуры воздуха (первичное облако)

 

АХОВ	Температура воздуха, ^°С
–30	–20	–10
Хлор, аммиак ^х Хлор, аммиак ^хх Фосген Окислы азота Синильная кислота Окись углерода Сернистый ангидрид	0,3 0,1 1,0	0,5 0,2 1,0	0,7 0,4 1,0	0,8 0,6 1,0 0,6	0,9 0,8 0,3 1,0 0,8	1,0 1,0 1,0 1,0 1,0	1,1 1,2 1,4 1,0 1,0 1,0 1,2

 

х – хранение в сжатом, сжиженном состоянии (под давлением);

хх – хранение в жидком охлажденном состоянии (изотермическое хранение).

 

Определяем глубину распространения облака СДЯВ (АХОВ) в городе (на закрытой местности) Г_{об зак}, км:

 

Гоб зак = ,

(23)

 

Можно определить ориентировочную глубину распространения облака АХОВ по формуле

 

Г = ,

(24)

 

где V – объем зоны распространения АХОВ, м³

 

V = + … + ,

(25)

 

где М – масса АХОВ, т;

j – коэффициент, учитывающий агрегатное состояние и условия хранения АХОВ;

j = 1 – наземное хранение, j > 1 – подземное хранение;

j = 1,5 – газообразные вещества, взрывающиеся при контакте с водой и воздухом;

j = 3 – для жидких веществ;

j > 10 – для твердых веществ, выделяющих ядовитые газы при горении;

А – количество АХОВ, переходящих в атмосферу в обычных условиях (100% – газообразные АХОВ, 50% – жидкие и самовозгорающиеся при контакте с водой или воздухом, 10% – твердые вещества, 1% – в продуктах горения);

Сп – поражающая концентрация, мг/м³.

Если в зону распространения ЯВ попадает городская застройка, то Сп принимают равной 0,2 Сп.

6. Определяем площади:

а) очага первичного поражения S₀, м²:

 

S0 @ p R0^2;

(26)

 

б) зоны химического заражения S_з, км²;

 

Sз = 0,5 Гоб · Ш,

(27)

где Ш – ширина зоны (Ш = 0,03 Г_об – при инверсии,

Ш = 0,15 Г_об – при изотермии, Ш = 0,8 Г_об – при конвекции).

7. Определяем высоту подъема облака АХОВ (Н_об). Высота подъема облака зависит от глубины распространения и степени вертикальной устойчивости атмосферы. Для открытой местности Н_об определяется по формулам:

Н_об = 0,01 · Г_об – при инверсии;

Н_об = 0,03 · Г_об – при изотермии;

Н_об = 0,14 · Г_об – при конвекции.

Для закрытой местности Н_об уменьшается в 2 раза.

8. Определяем время подхода облака АХОВ к объекту:

а) определяем среднюю скорость переноса АХОВ (V_п), м/с (табл. 23). Для определения скорости переноса V_п вводим значение скорости ветра (V_в), метеоусловия и расстояние объекта от места аварии;

б) определяем время подхода облака к объекту (t_под), мин:

 

tпод = ,

(28)

где L – удаление объекта от источника АХОВ, м.

 

Т а б л и ц а 23. Средняя скорость переноса АХОВ, м/с

 

Vв, м/с	Удаление объекта от очага АХОВ, км
До 10 км	> 10 км	До 10 км	> 10 км	До 10 км	> 10 км
Инверсия	Изометрия	Конвекция
	2,0 4,0 6,0 – – –	2,2 4,5 7,0 – – –	1,5 3,0 4,5 6,0 7,5	2,0 4,0 6,0 8,0	1,5 3,0 4,5 – – –	1,8 3,5 5,0 – – –

9. Определяем продолжительность поражающего действия АХОВ (t_пор) (до полного испарения – по табл. 24, 25).

Для определения t_пор вводим коэффициенты скорости ветра, температуры воздуха, вид АХОВ, характер разлива:

 

tпод = tисп · Ки.

(29)

 

Т а б л и ц а 24. Время испарения АХОВ при скорости ветра 1 м/с

 

Вид АХОВ	Время испарения tисп
Необвалованная емкость	Обвалованная емкость
Хлор, фосген Сероуглерод Сернистый ангидрид, аммиак, сероводород Синильная кислота Хлорпикрин Окислы азота	1,3 3,0 1,2   1,3 1,9	25 суток

 

Поправочный коэффициент К_и, учитывающий время испарения АХОВ при различной скорости ветра, приводится ниже – в табл. 31.

 

Т а б л и ц а 25. Поправочный коэффициент (К_и)

 

Vв, м/с
Ки		0,7	0,55	0,43	0,37	0,32	0,28	0,25

10. Определяем возможные химические потери (ХП %) людей в очаге поражения (табл. 26).

Для определения химических потерь необходимо знать обеспеченность людей средствами индивидуальной защиты (противогазами) и условия их защиты (открытая местность, укрытия).

 

Т а б л и ц а 26. Возможные потери людей в очаге поражения

 

Условия защиты	Обеспеченность противогазами (n), %
Открытая местность	90–100						5–10
Укрытия, здания

 

П р и м е ч а н и е. 1. Структура потерь: легкая степень – 25%, средняя тяжесть – 40%, смертельные поражения – 35%. 2. При фактической оценке потерь людей необходимо учесть вид АХОВ при условии отсутствия средств защиты (табл. 27).

Т а б л и ц а 27. Процент поражения при отсутствии средств защиты во время распространения первичного облака

 

Вид АХОВ	Количество пораженных, %
Окись углерода Хлор, аммиак, сернистый газ Синильная кислота, фосген Окись этилена	10–20 20–30 30–40 50–60

 

П р и м е ч а н и е. Потери людей в зданиях с отключенной вентиляцией в 1,5–2 раза меньше.

 

Например, фактические потери людей при наличии у 50% из них противогазов (по хлору) на открытой местности составят:

ХП = 50 · 0,3 = 15%.

11. Определение числа погибших людей при выбросе облака АХОВ можно провести по формуле

 

Nпот = М,

(30)

 

где – средняя удельная смертность при воздействии делимого АХОВ, чел/т (табл. 28);

М – масса выброса АХОВ, т.

 

Т а б л и ц а 28. Средняя удельная смертность для некоторых АХОВ

 

Наименование вещества	, чел./т
Хлор, фосген, хлорпикрин Сероводород Сернистый ангидрид Аммиак Сероуглерод Метилизоцианат	0,50 0,20 0,12 0,05 0,02 12,5

 

12. Определение наиболее целесообразных действий по защите от АХОВ.

После проведения расчетов подготавливаются данные, необходимые для принятия оперативных мер (табл. 29).

 

Т а б л и ц а 29. Данные для оперативных решений

Наименование данных и их размерность	Обозначение	Величина
Степень химической опасности объекта Разряд химической опасности объекта Характеристика очага первичного химического поражения: радиус, м площадь, м^2 Характеристика зоны химического заражения: глубина, км площадь, км^2 ширина, м высота, м Время подхода облака к объекту, мин Время поражающего действия, ч Химические возможные потери, % Число погибших, чел.	СХО РХО     R0 S0     Гзак (отк) Sз Ш Ноб tпод tпор ХП Nпот

 

Основной характеристикой при аварии по ХОО является глубина распространения зараженного воздуха с поражающей живой организм концентрацией (Г_{зак (отк)}). Сопоставляя ее значение с расстояниями до заданных объектов, необходимо определить, какие объекты попадают в зону заражения.

Мероприятия для ХОО разрабатываются по двум направлениям – эвакуация и ликвидация последствий. При разработке мероприятий по эвакуации необходимо привести условное расположение цехов на объекте (рис. 3) и, учитывая основное правило эвакуации (выход из зоны заражения осуществляется перпендикулярно направлению движения ветра), дать пояснения к рисунку по эвакуации любого из цехов.

Общие принципы ликвидации очагов поражения приведены в разделе 2 настоящих методических указаний. Однако не следует бездумно их переписывать. Необходимо выбрать из приведенных мероприятий те, которые свойственны для заданного АХОВ.

 

 

 

Рис. 3. План судостроительного завода

 

Оценить химическую обстановку.

При этом необходимо указать (применительно к заданному АХОВ), какие применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ), спецодежда, и привести их характеристики (см. раздел 5), в чем заключается первая медицинская помощь (см. раздел 6), указать обеззараживающие вещества и их общий расход (см. раздел 2).

Для объектов, оказавшихся в зоне химического заражения, необходимо отметить мероприятия, которые необходимы перед эвакуацией (см. раздел 7).

Используя данные для оперативных решений (см. табл. 29), в частности время подхода облака зараженного воздуха к объектам (t_под), сопоставить эти данные с временем, необходимым для эвакуации и дать заключение – успеют или нет эвакуироваться до подхода облака.

Ориентировочное время эвакуации (t_эв, ч) определяется по формуле

 

,

(31)

где Ш – ширина зоны заражения, м;

V_эв – скорость эвакуации, м/ч (принять самостоятельно).

Если эвакуироваться не успевают, то определить, с какой минимальной скоростью необходимо проводить эвакуацию и как это осуществить.

 

 

Пример расчетов

 

Исходные данные

 

На судостроительном заводе произошла авария обвалованной емкости с хлором массой 5 т наземного хранения (Z = 1), местность закрытая. Рабочие обеспечены противогазами ГП-5М на 90%. Завод расположен в 1,5 км от реки (У = 3), ПДК = 1 мг/м³.

Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 2 м/с, ночь, ясная погода, температура воздуха 18^°C.

Схема расположения очага заражения на судостроительном заводе приведена на рис. 3.

 

 

Порядок расчета

 

1. Ознакомиться с пунктами (1, 2, 3, 4) предыдущей задачи (см. п. 3.2.2).

2. Определяем степень вертикальной устойчивости атмосферы (СВУА). По табл. 18 СВУА – инверсия;

3. Определяем степень химической опасности (СХО) объекта по массе хлора.

Объект 3-й степени химической опасности;

4. Определяем разряд химической опасности производства:

 

.

 

Так как К < 10: объект III разряда химической опасности, потери 10–20%.

5. Определяем радиус первичного очага поражения:

 

R0 = 6 = 6 = 13,5 м.

6. Определяем глубину распространения облака с пороговой концентрацией (см. табл. 20, 21, 22).

 

.

 

7. Определяем площадь очага поражения (S_о), ширину облака (Ш), площадь заражения по следу (S_з), высоту подъема облака (Н_об):

 

S₀ = p R₀² = 3,14 · 13,5² = 572 м²;

 

Ш = 0,03 Г_зак = 0,03 · 1600 = 48 м;

 

S_з = Ѕ Г_закШ = = 38400 м²;

 

Н_об = = » 8 м.

 

8. Определяем время подхода облака к водоему (реке) (см. табл. 23):

 

t_под = мин.

 

9. Определяем время поражающего действия хлора (см. табл. 24, 25):

 

t_пор = t_исп К_исп = 22 · 0,7 = 15,4 ч.

 

10. Определяем возможные химические потери на объекте (см. табл. 26, 27):

 

ХП = 9 · 0,3 = 2,7» 3%.

 

11. Определяем число погибших рабочих и служащих на объекте (см. табл. 28):

 

N_АХОВ = М = 0,5 · 5 = 3 чел.

 

12. Определяем наиболее целесообразные действия по защите. Для этого подготовим данные для принятия оперативных мер (табл. 30).

Т а б л и ц а 30. Исходные данные

 

Наименование данных и их размеры	Обозначение	Величина
Степень химической опасности объекта Разряд химической опасности объекта Характеристика очага первичного химического поражения радиус, м площадь, м^2 Характеристика зоны химического заражения глубина, км площадь, км^2 ширина, м высота, м Время подхода облака к реке, мин Время поражающего действия хлора, ч Химические возможные потери, %	СХО РХО     R0 S0   Гзак Sз Ш Ноб tпод tпор ХП	3 степень 3 разряд     13,5   1,6 0,04 15,4

 

Основные действия по ликвидации последствий на объекте определяются согласно разделу 2.

Людей из объектов 2, 3 (см. рис. 3) выводить в направлении северных ворот, а из объектов 1, 4 – через южные ворота. Запретить выход людей через восточные ворота.

Людям объекта 5 оказать помощь при выходе из зоны заражения (см. разделы 5, 6).

Определить границы зоны заражения участка реки, не допускать людей в эту зону.