Цивільна оборона (частина 2)
4.4. ОЦІНКАХІМІЧНОЇОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРІЯХ 3 ВИКИДОМ СДОР
Поняття про хімічну обстановку
СДОР — це хімічні речовини, що застосовуються в народному господарстві, які при виливанні або викиді можуть призводити до зараження повітря з вражаючими концентра-ціями.
Хімічна обстановка — це масштаби і характер зараження міс-цевості СДОР, які здійснюють вплив на роботи об’єктів народно-го господарства, дія формувань ЦО і населення.
Хімічна обстановка виникає при порушенні технологічних процесів на хімічно небезпечному виробництві, ушкодженні тру-бопроводів, ємкостей, сховищ, транспортних засобів при переве-зеннях СДОР, які призводять до викиду СДОР в атмосферу в кі-лькостях, що становлять небезпеку масового ураження людей і тварин.
Первинна хмара — хмара СДОР, яка утворюється в результаті миттєвого (1—3 хв.) переходу в атмосферу частини вмісту ємко-сті зі СДОР при її руйнуванні.
Вторинна хмара — хмара СДОР, яка утворюється в результаті випаровування розлитої речовини з поверхні.
Гранична токсодоза — інгаляційна токсодоза, яка викликає початкові симптоми ураження.
Еквівалентна кількість СДОР — це така кількість хлору, мас-штаб зараження яким при інверсії еквівалентний масштабу зараS. М. ШОБОТОВ
ження при даному ступені вертикальної стійкості кількістю даної речовини, яка перейшла в первинну (вторинну) хмару.
Площа зони фактичного зараження СДОР — площа території, зараженої СДОР у небезпечних для життя межах.
Площа зони можливого зараження СДОР — площа території, в межах якої під дією зміни напрямку вітру може переміщуватися хмара СДОР.
Товщина шару розливу СДОР — h товщина шару, що вільно розлився на підстилаючій поверхні, приймається за 0,05 м, а той, що розлився в піддон або в обвалування, — h = Н— 0,2 м, де Н— висота піддону (обвалування).
Ступінь вертикальної стійкості повітря характеризується трьома складовими: інверсією, конвекцією, ізотермією.
Інверсія (нижні шари повітря холодніші за верхні) виникає при ясній погоді, малих швидкостях вітру (до 4 м/с). Інверсія пе-решкоджає розсіюванню повітря на висоті і створює сприятливі умови для зберігання високих концентрацій СДОР.
Конвекція (нижній шар повітря нагрітий сильніше за верхній і відбувається переміщення його по вертикалі) виникає при ясній погоді, малих (до 4 м/с) швидкостях вітру. Конвекція розсіює хмару, заражену СДОР, знижує її вражаючу дію.
Ізотермія (температура повітря в межах 20—30 м від земної поверхні майже однакова) звичайно спостерігається в хмарну по-году і при сніговому покриві. Ізотермія сприяє тривалому застою парів СДОР на місцевості.
Оцінка хімічної обстановки
Під оцінкою хімічної обстановки розуміють визначен-ня масштабу і характеру зараження СДОР, аналіз їх впливу на ді-яльність об’єктів, сил ЦО і населення.
Основними вихідними даними для оцінки хімічної обста-новки є:
загальна кількість СДОР на об’єкті і дані щодо розміщення їх запасів у ємкостях і технологічних трубопроводах;
кількість СДОР, викинутих в атмосферу, характер їх розливу на поверхні;
висота піддону або обвалування складських ємкостей;
метеорологічні умови: температура повітря, швидкість вітру на висоті 10 м (на висоті флюгера), ступінь вертикальної стійкос-ті повітря.
Оцінка хімічної обстановки включає: визначення глибини зони зараження;
визначення площі зони зараження і нанесення на план місце-вості;
визначення часу підходу зараженого повітря до об’єкта; визначення тривалості вражаючої дії СДОР; визначення можливих втрат людей.
Визначення глибини зони зараження СДОР
Розрахунок глибини зони зараження ведеться з допо-могою даних, наведених у таблицях додатків 1, 2, 3 (Д1, Д2, ДЗ) в залежності від кількісних характеристик викиду і швидкості вітру.
Кількісна характеристика викиду СДОР для розрахунку масш-табів зараження визначається за еквівалентними значеннями.
Визначення еквівалентної кількості речовини визначається по первинній і вторинній хмарі.
Еквівалентна кількість речовини по первинній хмарі визнача-ється за формулою:
Qe\ = Кі х К3 х К5 х К7 х Qo, (1)
де Кі = коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР. До-даток 1 (Д1) для стиснутих газів Кі = 1;
Кз — коефіцієнт, що дорівнює відношенню граничної токсо-дози хлору до граничної токсодози іншої СДОР — Д1;
К$ — коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкос-ті повітря. Приймається: для інверсії — за 1, для ізотермії — 0,23, для конвекції — 0,008;
К7 — коефіцієнт, який враховує вплив температури повітря — Д1 (для стиснутих газів К7 = 1);
Qo — кількість викинутої (розлитої) при аварії СДОР (т).
Еквівалентна кількість речовини по вторинній хмарі розрахо-вується за формулою:
Qei= (1 - Кі) х Кг х Кз х IQ х К5 х Кб х К7 х Qo : (h х d), (2)
де К2 — коефіцієнт, який залежить від фізико-хімічних властиво-стей СДОР (табл. ДЗ);
К4 — коефіцієнт, який враховує швидкість вітру (табл. ДЗ);
Кб — коефіцієнт, який залежить від часу, що пройшов після початку аварії N. Значення К6 визначається після розрахунку тривалості випа-ровування речовини Т за формулою:
К6 = 1т' (при N < T) (3)
або
К6 = 1т' (при N > Т). (4)
При Т < 1 години Кб приймається для 1 години. Тривалість випаровування
hxd
Т— ,
¥^2 X К-4 х К7
де h — товщина шару розливу СДОР (м), d — питома вага СДОР (т/м ) — Д1.
Розрахунок глибин зон зараження первинною (вторинною) хмарою СДОР ведеться з допомогою таблиць Д2.
У таблиці Д2 наведені максимальні значення глибин зон зара-ження первинною — Гі або вторинною Г2 хмарою СДОР, які ви-значаються в залежності від еквівалентної кількості речовини
(Qeb Qe2) І ШВИДКОСТІ ВІТру.
Повна глибина зони зараження Г (км), обумовлена впливом первинної і вторинної хмари СДОР, визначається:
Г = Г' + 0,5Г", (6)
де Г' — найбільший, Г" — найменший з розмірів Гі і Гг.
Отримане значення Г порівнюється з гранично можливим зна-ченням глибини переносу повітряних мас Гп, яке визначається за формулою:
Г„ = N х V, (7)
де N — час від початку аварії (год);
V — швидкість переносу переднього фронту зараженого пові-тря при даних швидкості вітру і ступені вертикальної стійкості повітря, які визначаються за допомогою таблиць Д5.
За остаточну розрахункову глибину зони зараження прийма-ють найменше з 2-х (Г і Г„) порівнюваних між собою значень.
Приклад № 1
На хімічному підприємстві відбулась аварія на складі з рідким хлором, який перебував під тиском. В результаті аварії викинуто
в атмосферу 40 т зрідженого хлору, виникло вогнище зараження СДОР.
Визначити глибину можливого зараження хлором за станом на 1 годину після аварії.
Метеоумови на момент аварії: швидкість вітру — 5 м/с, тем-пература повітря — 0°С, ізотермія. Розлив СДОР на поверхню ві-льний.
Розв'язання:
За формулою (1) визначаємо еквівалентну кількість речовини в первинній хмарі:
Qe\ = 0,18 х 1,0 х 0,23 х 0,6 х 40 = 1 т.
За формулою (5) визначаємо час випаровування хлору:
0,05x1,553
Т — — 0,644 год.
0,052x2,34x1
За формулою (2) визначаємо еквівалентну кількість речовини у вторинній хмарі:
Qe2 = (1 - 0,8) х 0,052 х 1,2 х 3,4 х 0,23 х х 1,1 х 40 : (0,05 1,553) = 11,8 т.
За таблицею Д2 для 1 т знаходимо глибину зони зараження первинною хмарою Г\ = 1,68 км.
За таблицею Д2 для 11,8 т знаходимо глибину зони зараження вторинною хмарою Г2 = 6 км.
За формулою (6) визначаємо повну глибину зони зараження:
Г = 6 + 0,5 х 1,68 = 6,84 км.
За формулою (7) знаходимо гранично можливе значення гли-бини переносу повітряних мас:
T„ = Nx V = 1-29 = 29 KM.
За остаточну розрахункову глибину зараження хлором при-ймається Г = 6,84 км.
Визначення площі зони зараження
Площа зони можливого зараження первинною (вто-ринною) хмарою СДОР визначається за формулою:
SM = 8,72x10" х Г х ф, (8) де SM — площа зони можливого зараження СДОР, км ;
Г — глибина зони зараження, км;
Ф — кутові розміри зони можливого зараження, градуси (ви-значаються за допомогою таблиці Д4).
Площа зони фактичного зараження S$ розраховується за фор-мулою:
5ф = К8хГ2хУ,2,
де К8 — коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стій-кості повітря, приймається: при інверсії — 0,081; при ізотермії — 0,133; при конвекції — 0,295.
N — час, який пройшов після початку аварії, год.
Приклад № 2
У результаті аварії на хімічно небезпечному об’єкті виникла зона зараження глибиною 10 км. Швидкість вітру— 2 м/с, інвер-сія. Визначити площу зони зараження на 4 годину після аварії.
Розв'язання:
1. Розраховуємо площу зони фактичного зараження за форму-
лою (9):
Лф = 0,081x10 х4 = 10,7 км .
2. Визначаємо площу зони можливого зараження за форму-
лою (8):
5В = 8,72 х 10–3 х 10 х 90 = 78,3 км .
3. Наносимо зону зараження на план місцевості у відповіднос-
ті з вимогами додатку 4.
При швидкості вітру від 1,1 до 2 м/с зона зараження має ви-гляд сектора ф = 90º, радіус сектора дорівнює Г, бісектриса сек-тора співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямком ві-тру, точка 0 відповідає місцю джерела зараження. 270
Г = 10 км Ф = 90є
Визначення часу підходу зараженого повітря до об’єкта
Час підходу хмари СДОР до заданого об’єкта залежить від швидкості перенесення хмари повітряним потоком і визначається за формулою:
t = RT: v,
де t — час підходу хмари СДОР, год;
RT — відстань від джерела зараження до заданого об’єкта, км;
v — швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря, км/год (визначається за таблицею Д5).
Приклад № 3
У результаті аварії на об’єкті, розташованому на відстані 5 км від міста, відбулося руйнування ємкості з хлором. Метеоумови: ізотермія, швидкість вітру — 4 м/с. Визначити час підходу хмари зараженого повітря до межі
1. Для швидкості вітру в умовах ізотермії, яка дорівнює 4 м/с, за таблицею Д5 знаходимо v = 24 км/год.
2. Час підходу хмари зараженого повітря до міста:
t = 5/24 = 0,2 год.
Визначення тривалості вражаючої дії СДОР
Тривалість вражаючої дії визначається часом випаро-вування СДОР з площі розливу за формулою:
h-d
(5)
к2-к4-к7
Приклад № 4
У результаті аварії відбулось руйнування обвалованої ємкості з хлором. Потрібно визначити час вражаючої дії СДОР. Метеоумови на момент аварії: швидкість вітру — 4 м/с, тем-пература повітря 0°С, ізотермія. Висота обвалування -1 м. Розв'язання: За формулою (5) час вражаючої дії:
_, (H-0,2)-d (1-0,2)-1,553
Т - — - =12 год.
^2 ' ^м ' ^7 0,052 -2-1
Визначення можливих втрат людей
Можливі втрати людей, службовців і населення від СДОР, а також структура втрат визначаються за таблицею додат-ку 6 і залежать від умов перебування людей на зараженій місце-вості і ступеня забезпеченості їх протигазами.
Приклад № 5
Визначити можливі втрати і структуру втрат робітників і слу-жбовців, які опинилися в зоні зараження СДОР у результаті ава-рії на об'єкті.
Чисельність зміни N = 300 чол. На момент початку аварії в це-хах було 200 чол., поза приміщеннями— 100 чол. Зміна на 80 % забезпечена промисловими протигазами. Протигази знаходяться на робочих місцях.
1. За таблицею Д6 втрати відкрито розташованих людей, на 80 % забезпечених протигазами, становлять 25 % або 25 чол., з них уражені:
легкого ступеня — 6 чол.;
середнього і важкого — 10 чол.;
зі смертельними наслідками — 9 чол.
Втрати в цеху 14 % — 28 чол. 3 них:
легкого ступеня — 7 чол.;
середнього і важкого — 11 чол.;
зі смертельними наслідками — 10 чол.
ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА Додаток 1
ХАРАКТЕРИСТИКА СДОР IДОПОМІЖНІ
КОЕФЩІЄНТИ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ГЛИБИН ЗОН ЗАРАЖЕННЯ
№ п/п Найменування СДОР Щільність СДОР,
т/м f кипіння,
°с Гранична
токсодоза, мг-хв/л Значення допоміжних коефіцієнтів
газ рід.
К1 К2 КЗ К7
-40°С -20°С о°с +20°С +40°С
1 Аміак (зберіган-ня під тиском) 0,0008 0,081 -33,42 15 0,18 0,025 0,04 0/0,9 0,3/1 0,6/1 1/1 1,4/1
2 Окисли азоту — 1,490 21,0 1,5 0 0,040 0,4 0 0 0,4 1 1
3 Сірчистий ангі-дрид 0,0029 1,462 -10,1 1,8 0,11 0,049 0,333 0/0,2 0/0,5 0,2/1 1/1 1,7/1
4 Окис етилену 0,882 10,7 2,2" 0,05 0,041 0,27 0/0,1 0/0,3 0/0,07 1/1 3,2/1
5 Сірководень 0,0015 0,964 -60,35 10,1 0,27 0,042 0,036 0,3/1 0,5/1 0,8/1 1/1 1,2/1
6 Соляна кислота (концентрована) — 1,198 — 2 0 0,021 0,30 0 0,1 0,3 1 1,6
7 Формальдегід — 0,815 -19,0 0,6х 0,19 0,034 1,0 0/0,4 0/1 0,3/1 1/1 1,5/1
8 Фосген 0,0035 1,432 8,2 0,6 0,05 0,061 1,0 0/0,1 0,03 0/0,7 1/1 2,7/1
9 Фтор 0,0017 1,512 -188,2 0,2х 0,95 0,038 3,0 0,7/1 0,8/1 0,9/1 1/1 1,1/1
10 Хлор 0,0032 1,558 -34,1 0,6 0,18 0,052 1,0 0/0,9 0,3/1 0,6/1 1/1 1,4/1
11 Хлорпікрин — 1,658 112,3 0,02 0 0,002 30,0 0,03 0,1 0,3 1 2,9
Примітка:
1. Щільність газоподібних СДОР у графі 3 приведена для атмосферного тиску: при тиску в ємності, відмінному від атмосферного, щільності газоподібних СДОР визначаються шляхом множення даних графи 3 на значення тиску.
2. У графах 10—14 в чисельнику значення К7 для первинної хмари, в знаменнику — для вторинної хмари.
Додаток 2
РОЗРАХУНКОВІ ТАБЛИЦІ ГЛИБИНИ ЗОН МОЖЛИВОГО ЗАРАЖЕННЯ СДОР, км
Швидкість вітру, м/с Еквівалент кількості СДОР, т
0,01 0,05 0,1 0,5 1 3 5 10 20 30 50 70 100 300 500 1000
1 0,38 0,85 1,25 3,16 4,75 9,18 12,53 19,20 29,56 38,13 52,67 65,23 81,91 166 231 363
2 0,26 0,59 0,84 1,92 2,84 5,35 7,20 10,83 16,44 21,02 28,73 35,35 44,09 87,79 121 189
3 0,22 0,48 0,68 1,53 2,17 3,99 5,34 7,96 11,94 15,18 20,59 25,21 31,30 61,47 64,50 130
4 0,19 0,42 0,59 1,33 1,88 3,28 4,36 6,46 9,62 12,18 16,43 20,05 24,80 48,18 65,92 101
5 0,17 0,38 0,53 1,19 1,68 2,91 3,75 5,53 8,19 10,33 13,88 16,89 20,82 40,11 54,67 83,60
6 0,15 0,34 0,48 1,09 1,53 2,66 3,43 4,86 7,20 9,06 12,14 14,79 18,13 34,67 47,09 71,70
7 0,14 0,32 0,45 1,00 1,42 2,46 3,17 4,49 6,48 8,14 10,87 13,17 16,17 30,73 41,63 63,16
8 0,13 0,30 0,42 0,94 1,33 2,30 2,97 4,20 5,92 7,42 9,90 11,98 14,68 27,75 37,99 56,70
9 0,12 0,28 0,40 0,88 1,25 2,17 2,80 3,96 5,60 6,86 9,12 11,03 13,50 25,39 34,24 57,60
10 0,12 0,26 0,38 0,84 1,19 2,06 2,66 3,76 5,31 6,50 8,50 10,23 12,54 23,49 31,61 47,53
11 0,11 0,25 0,36 0,80 1,13 1,96 2,53 3,58 5,06 6,20 8,01 9,61 11,74 21,91 29,44 44,15
12 0,11 0,24 0,34 0,76 1,08 1,88 2,42 3,93 4,85 5,94 7,67 9,07 11,06 20,58 27,61 41,30
13 0,10 0,23 0,33 0,74 1,04 1,80 2,37 3,29 4,66 5,70 7,37 8,72 10,48 19,45 20,04 38,90
14 0,10 0,22 0,32 0,71 1,00 1,74 2,24 3,17 4,49 5,50 7,10 8,40 10,04 18,46 24,68 36,81
15 0,10 0,22 0,31 0,69 0,97 1,68 2,17 3,07 4,34 5,31 6,86 8,11 9,70 17,60 23,50 34,98
Примітка:
м 1. При швидкості вітру > 15 м/с розміри зон зараження приймати як при швидкості вітру 15 м/с.
оі 2. При швидкості вітру < 1 м/с розміри зон зараження приймати як при швидкості вітру 1 м/с.
Додаток 3
ЗНАЧЕННЯ КОЕФЩІЄНТА К4
В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ШВИДКОСТІ ВІТРУ
Швидкість вітру, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
К4 1 1,33 1,67 2,0 2,34 2,67 3,0 3,34 3,67 4,0 — — — — 5,68
Додаток 4
ПОРЯДОК НАНЕСЕННЯ ЗОН ЗАРАЖЕННЯ НА ТОПОГРАФІЧНІ КАРТИI СХЕМИ
Зона можливого зараження хмарою СДОР на картах (схемах) обмежена колом, півколом або сектором, який має кутові розміри і радіус, що дорівнює глибині зараження Г. Кутові розміри в за-лежності від швидкості вітру за прогнозом наведені в таблиці Д6. Центр кола, півкола або сектора співпадає з джерелом зараження.
Зона фізичного зараження, яка має форму еліпса, включається в зону можливого зараження. 3 огляду на можливе переміщення хма-ри СДОР під дією зміни напрямку вітру фіксоване зображення зони фактичного зараження на карти (схеми) не наноситься. На топогра-фічних картах і схемах зона можливого зараження має вигляд:
а) при швидкості вітру за прогнозом < 0,5 м/с
зона зараження має вигляд кола. Радіус кола
дорівнює г.
Таким чином, 0 відповідає джерелу заражен-ня, ф = 360°.
Зображення еліпса (пунктиром) відповідає зоні фактичного зараження на фіксований момент часу
б) при швидкості вітру за прогнозом від 0,6
до 1 м/с зона зараження має вигляд півкола. То-
чка 0 відповідає джерелу зараження, ср = 180°,
радіус півкола дорівнює Г, бісектриса півкола
співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за
напрямком вітру.
в) при швидкості вітру за прогнозом > 1 м/с
зона зараження має вигляд сектора. Точка
0 відповідає джерелу зараження, ср = 90° при
швидкості вітру за прогнозом від 1,1 до 2 м/с, ср
= 45° при швидкості вітру за прогнозом > 2 м/с.
Радіус сектора дорівнює Г, бісектриса сектора співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямком вітру. Додаток 5
ШВИДКІСТЬ ПЕРЕНЕСЕННЯ ФРОНТУ ЗАРАЖЕНОЇ ХМАРИ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ШВИДКОСТІВІТРУ
Швидкість вітру, м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Інверсія
5 10 16 21
Ізотермія
6 12 18 24 29 35 41 47 53 39 65 71 76 82 88
Конвекція
7 14 21 28
Додаток 6
МОЖЛИВІ ВТРАТИ РОБІТНИКІВ, СЛУЖБОВЦІВ ТА НАСЕЛЕННЯ ВІД СДОР, %
Умови перебування
людей Без протигазів Забезпеченість протигазами, %
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Відкрито 90—100 75 65 58 50 40 35 25 18 10
В найпростіших укриттях 50 40 35 30 27 22 18 14 9 4
Примітка:
Структура втрат людей у вогнищі ураження:
легкого ступеня — 25 %;
середнього і важкого — 40 %;
зі смертельними наслідками — 35 %.
12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49