Прогнозирование химической обстановки на объекте экономики при аварии и разрушении на химически опасном объекте (ХОО)

Оценка химической обстановки на изучаемом объекте экономики производится методами заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения аварийными химически опасными веществами (АХОВ) при аварии (разрушении) на соседнем ХОО.

При заблаговременномпрогнозировании используются следующие исходные данные:

- за величину выброса берется максимальное количество АХОВ в единичной емкости;

- за метеорологические условия принимаются: скорость ветра -U_в = 1 м/с, степень вертикальной устойчивости воздуха - инверсия, температура воздуха t_в = 20°С.

При оперативном прогнозировании принимаются:

- за величину выброса - конкретное количество выброшенного (вылившегося) АХОВ;

- конкретные метеорологические условия на момент аварии.

Оценить масштабы заражения АХОВ - значит определить значения следующих параметров:

- глубины зоны заражения Г, м;

- площади зоны возможного заражения S_в , км²;

- площади зоны фактического заражения S_ф, км²;

- продолжительность заражения Т_исп, м.

Используя посчитанные значения параметров необходимо графически изобразить зоны химического заражения для обоих вариантов прогнозирования с указанием положения данного объекта и ХОО, количества АХОВ на ХОО, направления ветра.

Основные допущения и ограничения:

1. Емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью.

2. Толщина слоя жидкостей АХОВ (h), разлившихся свободно, принимается равной 0,05 м, а для АХОВ, разлившихся в поддон или обвалование – по формулам (10.1) или (10.2):

– для жидкостей, имеющих самостоятельный поддон (обвалование):

, (10.1)

где H – высота обвалования, м; h – толщина слоя жидкости АХОВ в обваловании, м;

– для емкостей имеющих общий поддон (обвалование) на группу:

, (10.2)

где d – плотность АХОВ, т/м³; F – реальная площадь разлива в поддон, м²; Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

3. Предельная продолжительность сохранения метеоусловий – N = 4 ч.

4. Расчеты ведутся по эквивалентным количествам АХОВ. Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Основные исходные данные:

- общее количество АХОВ на объекте экономики;

- количество АХОВ, выброшенное в окружающую среду, и характер разлива;

- высота обвалования;

- метеорологические условия (температура воздуха, почвы, скорость ветра в приземном слое (на высоте 10 метров), степень вертикальной устойчивости воздуха);

- плотность (количество) населения в зоне возможного химического заражения и степень его защиты.

Порядок проведения расчетов:

1. Вычисляем эквивалентное количество АХОВ, перешедшее в первичное облако, по формуле

, (10.3)

где Q_Э1 – эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т; К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (см. прил. 3); К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе АХОВ (см. прил. 3); К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха и равный: 1 – для инверсии, 0,23 – для изотермии и 0,08 – для конвекции; К₇^/ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на скорость образования первичного облака (см. прил. 3).

2. Вычисляем эквивалентное количество АХОВ, перешедшее во вторичное облако, по формуле

, (10.4)

где Q_Э2 – количество АХОВ во вторичном облаке, т; К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ; К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра (см. прил. 4); К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии (N),

(10.5)

где Т – время испарения АХОВ с площади разлива, ч, определяется из уравнения (10.12); К₇^// – коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха на скорость образования вторичного облака.

В случае полного разрушения химически опасного объекта расчет эквивалентного количества АХОВ в облаке ведется как для вторичного облака по формуле

, (10.6)

где d_i – плотность i-гo АХОВ, т/м³ (см. прил. 2); Q_i – запасы i-го АХОВ на объекте, т; K_ji – коэффициенты для i-го АХОВ; n – количество одновременно выброшенных в окружающую среду наименований АХОВ.

3. По прил. 6 определяем глубину распространения первичного (Г₁) и вторичного (Г₂) облаков АХОВ. Общую глубину распространения зараженного воздуха вычисляем по формуле

, (10.7)

где Г_S – общая глубина распространения облака зараженного АХОВ воздуха, км; Г^/ – большее из двух значений Г₁ и Г₂, км; Г^// – меньшее из двух значений Г₁ и Г₂, км.

4. Общую глубину распространения облака зараженного воздуха сравниваем с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс (Г_П), определяемой из уравнения

, (10.8)

где V – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха (табл. 10.1), км/ч; N – время от начала аварии, ч.

Таблица 10.1

Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Из двух значений выбираем наименьшее, соблюдая условие

, (10.9)

где Г – глубина зоны возможного заражения АХОВ, км.

5. Вычисляем площадь зоны возможного заражения АХОВ (S_B) по формуле

, км², (10.10)

где j – угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ, град. (табл. 10.2).

Таблица 10.2

Угловые размеры зон возможного заражения АХОВ в зависимости от
скорости ветра U

6. Вычисляем площадь зоны фактического заражения АХОВ (S_Ф) по формуле

, км², (10.11)

где К₈ – коэффициент, который зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха и принимается равным: 0,081 – для инверсии, 0,133 – для изотермии и 0,235 – для конвекции.

7. Вычисляем продолжительность поражающего действия АХОВ (время испарения АХОВ с площади разлива) по формуле

. (10.12)

8. Вычисляем время подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту:

, (10.13)

где х – расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; t – время подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту, ч.

При аварии (разрушении) объектов с АХОВ условные обозначения наносятся на карту (план, схему) в следующей последовательности:

1) точкой синего цвета отмечается место аварии и проводится ось в направлении распространения облака зараженного воздуха;

2) на оси следа откладывают величину глубины зоны возможного заражения АХОВ;

3) синим цветом наносится зона возможного заражения АХОВ в виде окружности, полуокружности или сектора, в зависимости от скорости ветра в приземном слое воздуха (табл. 10.3);

4) зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом;

5) возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись. В числителе – тип и количество выброшенного АХОВ (т), в знаменателе – время и дата аварии.

Таблица 10.3