Чем определяется продолжительность химического заражения в зонах распространения химического облака

Прогнозирование и оценка обстановки при химических авариях

В результате возникновения аварий на различных производственных объектах с жидкими (газообразными) АХОВ или пожаров с твердыми химическими веществами с образованием аэрозолей АХОВ в районах, прилегающих к очагу поражения, может создаться сложная химическая обстановка на значительных площадях с образованием обширных зон химического заражения.

Под зоной химического заражения понимается территория или акватория, в пределах которой распространены или привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Она включает территорию непосредственного разлива АХОВ (горения веществ, образующих АХОВ) и территорию, над которой распространилось облако зараженного воздуха с поражающими концентрациями.

Величина зоны химического заражения зависит от физико-химических свойств, токсичности, количества разлившегося (выброшенного в атмосферу) АХОВ, метеорологических условий и характера местности.

Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной и шириной распространения облака зараженного воздуха с поражающими концентрациями и площадью разлива (горения) АХОВ. Внутри зоны могут быть районы со смертельными концентрациями.

Основной характеристикой зоны химического заражения является глубина распространения облака зараженного воздуха. Она может колебаться от нескольких десятков метров до десятков километров.

Глубина зоны химического заражения для АХОВ определяется глубиной распространения первичного и вторичного облаков зараженного воздуха и в значительной степени зависит от метеорологических условий, рельефа местности и плотности застройки объектов.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха.

Обычно рассматриваются для таких задач прогнозирования три основных типа устойчивости атмосферы:

В большинстве случаев при расчетах можно принимать, что степень вертикальной устойчивости атмосферы сохраняется неизменной:

Инверсия способствует распространению облака зараженного воздуха на более значительные расстояния от места разлива (горения) АХОВ, чем изотермия и конвекция. Наименьшая глубина распространения АХОВ наблюдается при конвекции.

Существенное влияние на глубину зоны химического заражения оказывает площадь разлива АХОВ. Она может колебаться в широких пределах – от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров. Наличие земляной обваловки, поддона, железобетонной ограждающей стенки ограничивает площадь разлива АХОВ и способствует сокращению глубины распространения зараженной атмосферы.

В зависимости от глубины распространения облака АХОВ в зоне заражения может быть один или несколько очагов химического поражения. Очагом химического поражения принято называть территорию с находящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВ произошли массовые поражения людей, сельскохозяйственных животных и растений. Такими объектами могут быть административные, промышленные, сельскохозяйственные предприятия и учреждения, жилые кварталы населенных пунктов, городов и другие объекты.

Потери рабочих, служащих и населения в очагах химического поражения зависят от токсичности, величины концентрации АХОВ и времени пребывания людей в очаге поражения, степени их защищенности и своевременности использования индивидуальных средств защиты (противогазов). Характер поражения людей, находящихся в зоне химического поражения, может быть различным. Он определяется главным образом токсичностью АХОВ и полученной токсодозой.

При заблаговременном прогнозировании обстановки при химических авариях с целью определения размеров зоны защитных мероприятий применяются следующие допущения:

Исходными данными для прогнозирования являются:

Источник

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ

АВАРИЯХ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ

Общие положения

Под химической обстановкой понимают условия и факторы, возникающие при авариях на химически опасных объектах и оказывающие влияние на жизнедеятельность населения, функционирование объектов экономики, действия формирований ликвидации последствий аварии.

Химическая обстановка возникает вследствие химического заражения местности, воздуха, водоемов. Химическое заражение характеризуется масштабами, продолжительностью и последствиями.

Основными показателями масштабов химического заражения являются размеры района аварии, глубина и площадь распространения первичного и вторичного облака зараженного воздуха.

Временные показатели оценивают время подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту и продолжительность проявления последствий заражения.

Последствия химического заражения оцениваются ожидаемыми потерями персонала, населения, объемом заражения оборудования.

Для определения влияния аварийной химической обстановки в зоне химического заражения на персонал, жизнедеятельность населения, действия формирований ликвидации ЧС производится ее выявление и оценка.

Выявление аварийной химической обстановки заключается в определении масштабов и временных показателей заражения.

Оценка аварийной химической обстановки включает:

– анализ выявленной химической обстановки с целью определения ее влияния на жизнедеятельность населения;

– выбор мероприятий защиты и наиболее целесообразных вариантов действий формирований ликвидации ЧС.

Оценка химической обстановки завершается принятием решения и разработкой соответствующих планирующих документов, которые определяют последовательность проводимых мероприятий и состав сил и средств, привлекаемых для ликвидации ЧС.

Последовательность прогнозирования химической

Обстановки

Прогнозирование химической обстановки осуществляется в следующей последовательности:

– прогнозирование масштабов заражения приземного слоя воздуха;

– определение времени подхода облака зараженного воздуха к объекту;

– определение продолжительности поражающего действия АХОВ;

– расчет количества и структуры пораженных.

При заблаговременном прогнозировании химической обстановки принимаются следующие допущения:

– емкости, в которых хранятся АХОВ, разрушаются полностью;

– толщина слоя разлившейся свободно по подстилающей поверхности ядовитой жидкости принимается равной 5 см по всей площади разлива;

– при проливе хлора или другого АХОВ в поддон или обваловку толщина слоя жидкости принимается равной: , где – глубина поддона или высота обваловки;

– внешняя граница зоны заражения рассчитывается по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии хлора 0,6 мг∙мин/л;

– предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий составляют не более 4-х часов. По истечении этого времени прогноз уточняется.

Прогнозирование масштабов заражения приземного слоя воздуха.Исходными данными для определения глубины и площади зоны заражения по первичному и вторичному облаку являются:

– время аварии и количество хлора или другого АХОВ, перешедшего в окружающую среду;

– характер разлива сжиженного (или жидкого) АХОВ на подстилающей поверхности (свободный разлив или в поддон);

– метеорологические условия: скорость приземного ветра и температура воздуха.

1. Рассчитывается эквивалентное количество хлора для заданной массы выброса АХОВ в окружающую среду отдельно для первичного и вторичного облака по формуле:

,

(2.31)

где – коэффициент эквивалентности хлора для первичного и вторичного облака по отношению к другому АХОВ для температуры +20 ºС, его значения приведены в табл. П. 6.1.

Если возможно разрушение нескольких близко расположенных емкостей с различными АХОВ, массы выброса для которых , то при оценке возможной аварийной химической обстановки в мирное время расчеты ведутся по максимальному значению :

.

(2.32)

Для военного времени оценка проводится в предположении, что разрушаются все емкости с АХОВ:

.

(2.33)

2. Определение степени вертикальной устойчивости воздуха – табл. П. 6.2.

3. Определение глубины и общей площади зоны заражения первичным и вторичным облаком при аварийном выбросе АХОВ для температуры окружающего воздуха +20 ºС (табл. П. 6.3 – для свободного разлива и табл. П. 6.4 – для разлива в поддон).

Глубина зоны химического заражения определяется глубиной распространения первичного и вторичного облаков зараженного воздуха.

4. Расчет глубины и общей площади зоны заражения при температуре окружающего воздуха, отличающейся от +20 °С производится путем умножения данных, получаемых с помощью табл. П. 6.3 или П. 6.4, на поправочные коэффициенты – для глубины и – для площади зоны заражения, приведенные в табл. П. 6.1.

5. Нанесение зоны возможного химического заражения на карту (схему).

При прогнозировании обстановки на карту наносится площадь разлива АХОВ и зона распространения ядовитого облака. Площадь разлива жидкого АХОВ наносится только на крупномасштабные карты (схемы), в остальных случаях источник заражения атмосферы принимается за точку.

Зона возможного заражения наносится на карту в виде окружности или сектора, угловой размер которого зависит от скорости ветра (табл. П. 6.5) – рис. 2.7. Глубина зоны возможного заражения соответствует радиусу сектора (или в зависимости от скорости ветра – окружности), биссектриса угла совпадает с направлением ветра.

С внутренней стороны внешние границы зоны заражения оттеняются желтым цветом. Рядом с источником заражения черным цветом наносятся данные о выбросе АХОВ.

Зона фактического химического заражения имеет форму эллипса и находится внутри зоны возможного заражения.

6. Расчет части площади зоны заражения, приходящейся на территорию, занятую людьми – предприятия или населенного пункта, производится по формуле:

,

(2.34)

Пример 15. В результате транспортной аварии в 12.00 19 сентября в окружающую среду выброшено 7 т формальдегида, который свободно разлился по поверхности земли. Температура воздуха +10 ºС, скорость ветра 2 м/с, сплошная

облачность. Граница города «N», за которой начинается жилищная застройка, находится по направлению ветра на расстоянии 800 м от места аварии с формальдегидом (см. пример 2).

Определить площадь заражения, приходящуюся на территорию города «N».

1. По табл. П. 6.1 находим коэффициенты эквивалентности формальдегида к хлору:

– для первичного облака ;

– для вторичного облака .

2. Рассчитываем эквивалентное количество хлора для первичного и вторичного облака:

– первичное облако т;

– вторичное облако т.

3. По табл. П. 6.2 определяем степень вертикальной устойчивости воздуха – изотермия.

4. По табл. П. 6.4 находим глубину Г и площадь S зоны заражения при температуре воздуха +20 0 С (используем линейную интерполяцию по массе выброса и скорости ветра).

Глубина зоны заражения:

– первичное облако – линейная интерполяция по массе выброса:

при км;

при км;

– линейная интерполяция по скорости ветра:

км;

при км;

при км;

– линейная интерполяция по скорости ветра:

км.

Площадь зоны заражения (вычисления аналогичны приведенным выше):

при км 2 ;

при км 2 ;

км 2 ;

при км 2 ;

при км 2 ;

5. Учитываем поправку на температуру воздуха +10 °С по табл. П. 6.1:

; окончательно: км;

; окончательно: км 2 ;

– вторичное облако: ;

км;

6. При нанесении зоны химического заражения на карту угол º, радиус сектора соответствует максимальной глубине распространения зараженного воздуха 4,67 км – по вторичному облаку.

7. Расчет части общей площади заражения, приходящейся на территорию города “N” проводится в следующей последовательности.

а) Находим отношение — заданным условиям соответствует рис. 2.8-в

б) По табл. П. 6.6 находим значения коэффициента , которые для первичного и вторичного облака соответственно равны 0,93 и 1,0.

в) Рассчитываем по формуле (2.34) площади зон заражения первичным и вторичным облаком на территории города «N» (территории, где находится население):

– первичное облако км 2 ;

Определение продолжительности поражающего действия АХОВ.Продолжительность поражающего действия первичного облака зараженного воздуха определяется временем его прохождения через рассматриваемый объект. На небольших расстояниях от места аварии оно составляет от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

Продолжительность поражающего действия вторичного облака определяется временем испарения АХОВ с площади разлива, которое зависит, в основном, от толщины слоя разлившейся жидкости и величины скорости приземного ветра. Время испарения наиболее распространенных низкокипящих (температура кипения менее +20 ºС) АХОВ – аммиак, сероводород, формальдегид, хлор и др. – примерно одинаково и рассчитывается по базовому веществу – хлору.

Время испарения хлора в стандартных условиях (температура воздуха +20 °С, скорость ветра 1 м/с) при свободном разливе составляет ч. При другой скорости ветра время испарения (и время поражающего действия АХОВ) определяется по формуле:

,

(2.35)

где – коэффициент, учитывающий влияние скорости ветра на время испарения, его значения приведены в табл. П. 6.7.

При разливе АХОВ в поддон или обвалование толщина слоя жидкости принимается равной: , где – глубина поддона (высота обвалования), м.

Время испарения хлора в стандартных условиях при глубине поддона 0,8 м составляет 18 часов. Для другой глубины поддона это время увеличивается (если м) или уменьшается (если м) на 3 часа на каждые 0,1 м глубины поддона.

Время испарения высококипящих (температура кипения выше +20 °С) АХОВ в стандартных условиях можно принять в 2 раза больше времени испарения хлора, скорость ветра учитывается так же, как и для низкокипящих АХОВ.

Пример 16. Определить продолжительность поражающего действия облака зараженного воздуха, образовавшегося в результате выброса формальдегида (см. пример 15).

1. Формальдегид относится к низкокипящим АХОВ (табл. 1.20 – температура кипения –19 °С), поэтому время его испарения такое же, как и хлора – при свободном разливе в стандартных условиях – 1,5 ч.

2. По табл. П. 6.7 для скорости ветра м/с находим значение коэффициента . С учетом скорости ветра время поражающего действия облака зараженного воздуха определим по формуле (2.35):

ч.

Определение времени подхода облака зараженного воздуха к объекту.Время подхода облака зараженного воздуха к объекту определяет возможность провести оповещение населения и принять меры защиты, оно рассчитывается в минутах по формуле:

,

(2.36)

где – расстояние от места аварии до объекта, м; – скорость ветра, м/с; коэффициент в знаменателе учитывает то, что скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха примерно в 2 раза превышает скорость ветра на высоте 1 м над поверхностью земли.

Пример 17. В результате аварии произошел выброс в окружающую среду формальдегида (см. примеры 15, 16), скорость ветра 2 м/с. Определить время подхода облака зараженного воздуха к жилым кварталам города «N».

По формуле (2.36) рассчитываем время подхода облака зараженного воздуха к городу «N»:

мин.

Расчет количества и структуры пораженных в зоне химического заражения.Расчет количества пораженных в результате выброса АХОВ производится по формуле:

,

(2.37)

где – количество пораженных (в городе, сельской местности, на предприятии), чел; – число людей, оказавшихся в зоне заражения, чел; – средняя плотность размещения населения (производственного персонала) на территории, оказавшейся в зоне заражения, чел/км 2 ; – площадь территории населенного пункта, оказавшейся в зоне заражения (площадь зоны заражения, приходящейся на территорию населенного пункта), км 2 ; – коэффициент защищенности производственного персонала, городского и сельского населения от поражения токсическими веществами.

Коэффициент защищенности зависит от использования средств индивидуальной и коллективной защиты, времени пребывания в средствах защиты – табл. П. 6.8, П. 6.9.

Если население использует различные укрытия и средства защиты (отдельные группы людей имеют разные коэффициенты защищенности), то в этом случае коэффициент защищенности населения рассчитывается по формуле:

,

(2.38)

где – относительная часть населения, имеющего коэффициент защищенности .

Ориентировочные данные, характеризующие структуру пораженных для хлора приведены в табл. П. 6.10. Для других АХОВ структура потерь принимается такой же, как и для хлора.

Оценить возможные последствия химической аварии для населения города «N».

1. По табл. П. 6.9 (городское население) на время суток 10…13 ч находим средний коэффициент защищенности от первичного облака (через 30 минут после начала воздействия облака зараженного воздуха) .

2. По формуле (2.37) рассчитываем число пораженных первичным облаком:

чел.

4. По формуле (2.37) рассчитываем число пораженных вторичным облаком:

чел.

5. Суммарное количество пораженных:

чел.

Вопросы и задания

1. Перечислите этапы прогнозирования обстановки при чрезвычайных ситуациях. Какова цель прогнозирования на каждом этапе?

2. Как производится прогнозирование последствий пожаров и техногенных взрывов детерминированным вероятностным методами?

3. Какова последовательность прогнозирования радиационной обстановки при аварии на АЭС?

4. Перечислите неотложные мероприятия защиты населения при аварии на АЭС. Как определяется необходимость их выполнения?

5. Как отображается на картах (схемах) прогнозируемый след радиоактивного загрязнения?

6. Как отображается на картах (схемах) зона возможного химического заражения?

7. Как прогнозируется химическая обстановка при авариях с различными АХОВ?

8. Чем определяется продолжительность поражающего действия первичного и вторичного облака АХОВ?

Источник