Расчет параметров зоны заражения при химической аварии
Практическая работа. «Прогнозирование и оценка обстановки при химических авариях»
Опасность заражения аварийно химически опасным веществом (АХОВ) приземного слоя атмосферы, зданий и сооружений, местности, открытых водоисточников, а в отдельных случаях и грунтовых вод при химических авариях определяется физико-химическими свойствами АХОВ их способностью переходить из жидкого состояния в парообразное.
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.
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:
1) неустойчивая (конвекция), когда нижний слой воздуха нагрет сильнее верхнего. Характерна для солнечной летней погоды;
|
|
|
2) безразличная (изотермия), когда температура воздуха на высотах до 30 м от поверхности земли почти одинакова. Характерная для переменной облачности в течение дня, облачного дня и облачной ночи, а также дождливой погоды;
3) устойчивая (инверсия), когда нижние слои воздуха холоднее верхних. Характерна для ясной ночи, морозного зимнего дня, атакже для утренних и вечерних часов.
В большинстве случаев при расчетах можно принимать, что степень вертикальной устойчивости атмосферы сохраняется неизменной: утром и вечером - не более 3 ч; днем и ночью, весной и осенью, днем зимой и ночью летом - не более 6 ч; днем летом и ночью зимой - не более 9 ч.
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.
|
|
|
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:
1) емкости, содержащие опасные химические вещества (ОХВ), разрушаются полностью;
2) толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива пли 0,5 м - в случае разрушения изотермического хранилища аммиака;
3) при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку) высотой H (м), толщина слоя жидкости принимается равной H = h - 0,2 (м);
4) при аварии на газо- и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями;
|
|
|
5) предельное время пребывания людей в зоне заражения принимается равным времени испарения ОХВ, но не более 4 ч.
Исходными данными для прогнозирования являются:
1) общее количество ОХВ на опасном химическом объекте (ОХО) и данные по его размещению в емкостях и технологических трубопроводах;
2) количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива (в поддон, в обваловку или на грунт);
3) токсические свойства ОХВ;
4) метеорологические условия (температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м, состояние приземного слоя воздуха); при заблаговременном прогнозе принимают, что температура воздуха равна 20 °С, скорость ветра - 1 м/с, а состояние атмосферы - инверсия.
Расчет параметров зоны заражения при химической аварии
Внешние границы зоны заражения ОХВ рассчитывают по ингаляционной пороговой токсодозе Dnop , мг ∙ мин/л.
Глубины зон заражения первичным Г1(км) и вторичным Г2 (км) облаками определяется по табл. П.7 в зависимости от скорости ветра wв (м/с) и эквивалентного количества опасного химического вещества (ОХВ) Q э (т). Полная глубина зоны заражения определяется как
|
|
|
Гзар = Г1 + 0,5Г2, если Г1 > Г2 ;
Гзар = (9.1)
Гзар = Г2 + 0,5Г1, если Г1 < Г2 .
Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Гпред (км) равно:
Гпред = uτ (9.1)
где τ - время полного испарения или ликвидации источника химического заражения, ч; и - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/ч (табл. П.8). Степень вертикальной устойчивости атмосферы можно определить по табл. П.9.
За истинную глубину зоны заражения принимается величина:
,
В зависимости от скорости приземного ветра, обусловливающей флуктуации его направления, зоны возможного заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами (табл. 9.2).
Таблица 9.2
Угловые размеры зоны возможного заражения ОХВ
| Скорость ветра, м/с | не более 0,5 | 0,5 — 1,0 | 1,0 —2,0 | более 2,0 |
| Угловые размеры, град | 360 | 180 | 90 | 45 |
Площадь зоны фактического заражения ОХВ (S ф, км2),находящейся внутри зоны возможного заражения, определяется по формуле:
S ф = k8Г2τ0,2, (9.3)
где Г - глубина зоны заражения, км; τ - время с момента аварии; k8 - коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения: для инверсии он равен 0,081, изотермии - 0,133 и конвекции - 0,235.
Количественные характеристики выброса ОХВ для расчетов параметров зоны заражения определяются по его эквивалентному значению Q3, под которым понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии равен масштабу заражения при тех же условиях заданным количеством данного ОХВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.
Эквивалентное количество ОХВ в первичном облаке Qэ,1 (т) определяется по формуле:
Q э,1 = k 1 k 3 k 5 k 7 Q 0 , (9.4)
где к1 - коэффициент, зависящий от условий хранения ОХВ (см. табл. П. 10); к3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсидозе рассматриваемого ОХВ (см. табл. П. 10); к5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы: 1 - для инверсии, 0,23 - для изотермии и 0,08 - для конвекции; к7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (см. табл. П. 10): для сжатых газов к7 = 1; Q 0 - количество разлившегося (выброшенного) ОХВ, т. Для сжиженных газов, не вошедших в табл. П.10, значение коэффициента к7 принимается равным 1, а значение к1определяется по выражении:
где Ср- удельная теплоемкость жидкого ОХВ, кДж/кг∙.К); ∆T - разность температур жидкого ОХВ до и после разрушения емкости, град; L исп - удельная теплота испарения, кДж/кг.
Эквивалентное количество ОХВ во вторичном облаке Q э,2 (т) определяется по формуле:
Q э,2 = (1- к1)к2к3к4к5к6к7 Q 0 / ( hρ ж ), (9.5)
где ρж - плотность жидкой фазы ОХВ, т/м3 (см. табл. П.10); h- толщина слоя разлившегося жидкого ОХВ, м; к2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ОХВ (см. табл. П. 10); к4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. П.11); к6- коэффициент, учитывающий время, прошедшее с начала аварии τ(ч), равный:
 |
τ0,8 при τ < τисп;
k6 = τ 0,8исп при τ>τисп ;
1 при τисп = 1ч.
Здесь τ - время, прошедшее после аварии, ч; τисп- время испарения ОХВ, ч, определяемое по формуле:
τ исп = 
(9.6)
Коэффициенты к2 , к4 и к7 определяем по табл. П.10.
При определении Qэ,1для веществ, не указанных в табл. П. 10, коэффициент к7 принимается равным 1, а коэффициента к2 определяется по формуле:
k2= 8,1 ∙10 -6 Рнас 
(9.7)
где Рнас - давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм рт.ст.; М — молекулярная масса вещества.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 25; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!