НС техногенного й природного характеру

2.1. Моделювання уразливості об'єкта від вибухів, землетрусів, ураганів,

зсувів, селевих виносів й обвалів

При моделюванні можливого впливу або результатів вражаючих факторів аварій і стихійних лих, звичайно користуються критерієм п'яти ступенів руйнування споруджень - А, В, З, Д, Е (повне, сильне, середнє, слабке руйнування й ушкодження споруджень). Сукупність наслідків руйнування елементів характеризується ступенем ушкодження об'єкта в цілому. Як відомо, найбільш сильне руйнування споруджень виникає при вибухах, пожежах й інших виробничих аваріях або при землетрусах, ураганах і тому подібних стихійних лихах.

При моделюванні надійності об'єкта до впливу вражаючих факторів виробничих аварій і стихійних лих визначають, при скількох балах землетрусів й ураганів об'єкт збережеться або одержить такі руйнування, які можна ліквідувати власними чинностями в короткий термін. Відновлення виробництва в короткий термін можливо при слабких, а іноді й середніх руйнуваннях. Тому за межу надійності споруджень об'єкта або їхніх елементів до впливу швидкісного напору при ураганах, сейсмічного впливу при землетрусах і т.д. приймається максимальне значення, тобто верхня межа впливу для слабкого руйнування або мінімальне значення для середнього.

При ухваленні рішення провести інженерно-технічні заходи, спрямовані на підвищення стабільності найбільш уразливих елементів підприємства, необхідно враховувати межі доцільного підвищення надійності кожного спорудження об'єкта. Доцільною межею підвищення опірності споруджень, наприклад при виробничих аваріях у вигляді вибухів, можуть уважатися такі значення ∆P_ф ударної хвилі, при впливі яких на об'єкт відновлення його при ліквідації наслідків стихійних лих і виробничих аварій буде реальним і виправданим. Наприклад, якщо основний цех об'єкта при ∆P_ф = 30 кПа під час вибуху при аварії одержує поразку, при якому випуск продукції не може бути налагоджений, то підвищення опірності інших споруджень об'єкта вище цієї межінедоцільно.

Найбільшим руйнуванням від швидкісного напору вітрового потоку при ураганах піддаються спорудження більших розмірів з легкими несучими конструкціями, що значно піднімаються над поверхнею землі, з підвищеною «парусністю», а також масивні без каркасні спорудження стінами із цегли або залізобетонних блоків. Підземні й заглиблені в ґрунт спорудження, будинку антисейсмічної конструкції, а також невеликі мало розмірні спорудження із твердими несучими конструкціями мають значну опірність. При землетрусах найбільш стійкі спорудження антисейсмічної конструкції.

Порівняльна оцінка опірності елементів об'єкта дії ударної хвилі при виробничих аваріях у вигляді вибухів може бути проведена на підставі довідкових і розрахункових даних.

Наприклад, для розрахункового значення ∆P_ф = 25 кПа можна зробити наступний висновок про руйнування споруджень об'єкта: будинок цеху № 1 одержить слабке руйнування, цехи № 5- середнє, лабораторії – сильне, складів – повне; устаткування цеху № 1 зберігся; будинок № 5 – ушкоджено; енергетичні комунікації, підведені до цехів № 1 й 5, повністю зруйновані.

Для визначення характеру й ступеня ушкодження об'єкта в цілому при виробничих аваріях у вигляді вибухів і для завчасної розробки заходів щодо його відновлення звичайно приймається ряд розрахункових варіантів дії ударної хвилі. Основний показник цих варіантів – надлишковий тиск, розрахункові значення якого доцільно призначати з певним інтервалом у межах від ΔP_ф зухвале слабке ушкодження об'єкта, до стану що приводе до його повного руйнування.

Для кожного розрахункового варіанта на плані об'єкта умовними позначками відзначаються ступені руйнування його споруджень. Подібні схеми дозволяють наочно простежити наслідки руйнуючої дії вражаючого фактору по кожному розрахунковому варіанті, зробити їхній аналіз, оцінити ймовірність виникнення й наслідку вражаючої дії вторинних явищ, зробити висновки й на їхній основі розробити необхідні заходи.

4.2. Моделювання уразливості об'єкта від пожеж

Можливість запалення горючих матеріалів прийнято характеризувати величиною світлового імпульсу и, вимірюваного в кдж/м². Значення и, при яких виникає горіння деяких матеріалів й споруджень, що складаються з їх, наведені нижче.

Значення світлових імпульсів, при яких може відбутися запалення горючих матеріалів,кдж/м²

Дерев'яне обшивання будинків, рулонний покрівельний матеріал 10 – 12

Бавовняні драпірування й оббивний меблевий матеріал 15 – 17

Вовняні оббивні матеріали 30 – 35

Опалі сухі листи й хвоя 10 – 14

Обривки паперу, стружки, солома 3 – 5

Знаючи розташування матеріалів на об'єкті, можна за допомогою цих даних установити можливість виникнення вогнищ запалення.

Імовірність перетворення вогнищ запалення в пожежу залежить від ступеня вогнестійкості спорудження об'єкта й щільності забудови.

Вплив щільності забудови на поширення пожежі можна визначити й по номограмі.

Швидке поширення пожежі можливо при наступних сполученнях ступеня вогнестійкості будинків і споруджень із щільністю забудови: для будинків I й II ступеня щільності забудови повинна бути більше 30 %, для будинків III ступеня - більше 20 % для будинків IV й V ступеня - більше 10 %.

При зазначених сполученнях, швидкість поширення вогню при швидкості вітру 3 - 5 м/с буде становити: у забудові II й III ступеня вогнестійкості 6 - 120 м/г, IV й V ступеня 120 - 300 м/г.

При збільшенні швидкості вітру до 10-20 м/с швидкість поширення вогню збільшиться в 2 - 3 рази.

Орієнтовно час розвитку пожежі в будинку до повного охоплення його вогнем становить: для чотирьох - п'ятиповерхових будинків II ступеня вогнестійкості - 3 - 4 г, для двоповерхових будинків II ступеня - 1 г, для п'ятиповерхових будинків III ступеня - 1- 1,5 г, IV й V ступенів - 0,5 - 1 г.

При моделюванні уразливості об'єкта від пожежі доцільно користуватися критеріями, вираженими формулою.

Визначення понять:

ЗВГ - зріджені вуглеводні гази.

СТВГ - стислі вуглеводні гази.

ЛВР - легкозаймисті рідини.

КВР - конденсовані вибухові речовини.

ППС - паливо - повітряні суміші.

2.2.1. Основні визначення, передумови та допущення

1. Під “резервуарами” розуміються резервуари для зберігання та транспортування перерахованих вище речовин, а також технологічні установки, що містять ці речовини.

2. Як вражаючі фактори розглядаються наступні поняття:

- повітряна ударна хвиля (ПУХ), що утвориться в результаті вибухових перетворень хмар паливо - паливо повітряних сумішей (ППС) і конденсованих вибухових речовин (КВР);

- теплове випромінювання вогненних куль і палаючих розлиттів;

- осколки й уламки встаткування;

- уламки будинків і споруджень, що утворяться в результаті вибухових перетворень хмар ППС і вибухів КВР;

- осколки, що утворяться при вибухах посудин під тиском.

3. Як показники наслідків вибухових явищ на промислових об'єктах, внаслідок дії ПУХ, що утвориться в результаті вибуху хмар ППС або КВР прийняті:

- для людей - кількість людина, що одержали смертельну поразку (без обліку впливу мерла екстреної медичної допомоги) за умови їхнього знаходження на відкритій місцевості, у будинках і спорудженнях;

- для навколишнє місце аварії забудови - стінки руйнування будинків і споруджень промислової зони. Опис ступенів руйнування будинків і споруджень наведено в таблиці №1.

4. Як показник впливу теплових потоків на людей прийнятий відсоток людей, що одержала опіки 1-ої й 2-ий ступеня, а також смертельна поразка. Вплив теплових потоків на будинки й спорудження оцінюється можливістю запалення горючих матеріалів. У межах вогненної кулі або палаючого розлиття люди одержують смертельну поразку, всі горючі матеріали запалюються, а 60 % резервуарів зі зрідженими вуглеводними газами вибухають.

Таблиця № 1Ступеня руйнування будинків і споруд

При розробці планів заходів щодо запобігання надзвичайних ситуацій і зменшенню величини збитку величину дрейфу центра хмари ППС варто приймати рівної 300 метрів при миттєвій розгерметизації резервуара й 150 метрів при тривалому закінченні, що відповідає 70 % всіх випадків аварій.

Напрямок дрейфу хмари ППС варто приймати виходячи із троянди вітрів даного регіону або розглядати найнебезпечніший випадок (напрямок убік найближчого населеного пункту й т.п.).

5. Незалежно від характеру розгерметизації хмара, що утвориться, ППС в 20 % випадків розсіюється.

В інших випадках відбувається запалення хмари. Це з рівною ймовірністю приводить до вибухового перетворення хмари або утворенню вогневої кулі.

6. При оцінці наслідків впливу вогневих куль прийнято, що в діапазоні між нижньою й верхньою межами запалення в період існування вогненної кулі перебуває 60 % маси газу (пари) у хмарі й що ця маса більше 1000 кг.

7. Коефіцієнт опору при закінченні з отворів прийнятий рівним 0,6.

8. Розрахункове співвідношення для числа осколків, що утворяться при вибуху резервуарів, справедливо при ємності сферичного резервуара не менш 400 м³.

9. Час знаходження людей у зоні дії теплового потоку від палаючого розлиття прийнято рівним 60 сек.

10. При розрахунку числа загиблих при вибухах кількість людей, що перебувають між границями зон з різною ймовірністю виживання, множиться на середню ймовірність загибелі, що обчислює як середнє арифметичне між значеннями ймовірностей на границях зон.

Вихідні дані

I. Вихідні дані для прогнозування наслідків при вибухах хмар ТВС, вогневих кулях, горінні розлиттів і вибухах резервуарів:

1. - тип палива, що втримується на об'єкті;

2. - маса палива, що перебуває в різних місцях об'єкта (резервуарах, установках і т.д.);

3. - клас навколишнього простору (відповідно до таблиці № 2);

4. - план об'єкта й прилягаючої території з картограмою розподілу людей;

5. - умови розтікання рідин (у піддон, в обвалування, вільно).

II. Вихідні дані для прогнозування наслідків при вибухах конденсованих вибухових речовин:

1. - тип КВР, що втримується на об'єкті (відповідно до таблиці № 8);

2. - маса КВР, що перебуває в різних місцях об'єкта;

3. - план об'єкта й прилягаючої території з картограмою розподілу людей.

Порядок оцінки наслідків аварій на об'єктах по зберіганню, переробці й транспортуванню зріджених вуглеводних газів.

1. Визначення маси речовини в хмарі ППС.

При миттєвій розгерметизації резервуара зберігання, маса речовини (м) у хмарі рівняється повній масі ЗВГ, що перебуває в резервуарі.

При тривалому закінченні ЗВГ з резервуара у випадку знаходження отвору нижче рівня рідини маса речовини в хмарі (м) визначається по формулі:

М = 36 p (2(P-P_a) (p+2g)1/2

Або ж ця формула записується так - М = 36p [2 (P-Pa ) 1/2 ( p+2g)]

де р - щільність ЗВГ, кг/м³;

S - площа перетину отвору м²;

Р - тиск у резервуарі (Па) (Паскаль);

Р_а- атмосферний тиск (АД), Па (нормальне АД становить 1.1 х 105 Па);

g - прискорення вільного падіння, 9.81 м/с2;

H - висота шаруючи рідини над отвором, м.

При закінченні СУГ їхнього трубопроводу маса газу в хмарі визначається з вираження:

М=60р (2(Р-Р_а)1/2 (1+4SL)-1/2

p d

де L - довжина трубопроводу, м;

d - діаметр трубопроводу, м;

f = (41g (3.715 d) )-2е

е - товщина стінки трубопроводу, м.

2. Визначення величини дрейфу й режиму вибухового перетворення хмари ППС.

По класі простору, що оточує місце запалення хмари (див. табл. № 2) і класу речовини (див. табл. №3) по табл. №4 визначається режим вибухового перетворення хмари ППС.

Таблиця № 2