Прогнозування хімічної обстановки

Прогнозування — це процес наукового передбачення, який ґрунтується на розумінні закономірностей розвитку подій, явищ та процесів і завершується формуванням щодо них превентивних заходів та планів реагування.

За висновками Європейського бюро з аналізу ризиків, витрати на прогнозування і попередження надзвичайних ситуацій є у 12-15 разів меншими, ніж витрати на ліквідацію наслідків непередбачених надзвичайних ситуацій.

Прогнозування може бути двох видів: 1) попереднє (короткострокове або довгострокове), яке здійснюється завчасно, до виникнення надзвичайної ситуації, і 2) оперативне (аварійне), яке виконується під час розгортання надзвичайної ситуації з метою уточнення обстановки і відповідного реагування.

При аварії на ХНО утворюються одна за одною дві отруйних хмари: первинна і вторинна. Первинна хмара СДЯР виникає як наслідок практично миттєвого (1-3 хв.) переходу в атмосферу частини вмісту резервуару із СДЯР при його руйнуванні. Вторинна хмара СДЯР утворюється як наслідок випаровування ядучої речовини, що розлилася, з підстилаючої поверхні.

Прогнозування й оцінювання хімічної обстановки передбачає вирішення таких завдань:

1) визначення за метеорологічними даними напрямку осі сліду хмари викиду хімічних речовин;

2) визначення прогнозованої глибини зони ураження СДЯР;

3) визначення площі ураження СДЯР;

4) прогнозування можливих уражень людей, що знаходяться в осередку ураження;

5) визначення часу підходу зараженого повітря до об’єкта і тривалості дії ураження СДЯР;

6) нанесення на карти і схеми прогнозованих зон ураження.

При виконанні прогнозування використовують такі терміни і припущення.

Зона можливого хімічного зараження (ЗМХЗ) —при довгостроковому прогнозуванні має вигляд кола, центром якого є місце розливу ХНР. Радіус цього кола дорівнює глибині поширення хмари зараженого повітря з уражаючою токсодозою (концентрацією). В межах цієї зони знаходиться інша – прогнозована зона хімічного зараження (ПЗХЗ). Це фактична зона зараження, котра має форму еліпса і залежно від зміни напрямку вітру впродовж випарування СДЯР може переміщуватися всередині ЗМХЗ.

При аварійному прогнозуванні залежно від швидкості вітру ЗМХЗ може набувати форми сектора кола.Чим більше швидкість вітру, тим менше кут сектора φ. Площа зони можливого хімічного зараження (ЗМХЗ) розраховується за емпіричною формулою

; км², (1)

де Г — глибина зараження, км, (визначається за таблицями 9-17);

φ — умовний розмір можливого зараження, що являє собою кут сектора, у якому поширюється хмара зараженого повітря, але записується не у кутових градусах, а як безрозмірна одиниця.

Площа прогнозованої зони хімічного зараження (ПЗХЗ) розраховується за емпіричною формулою

; км², (2)

де N — час, що минув від початку зараження території СДЯР, (найчастіше приймається 4 година після аварії);

к — коефіцієнт, що враховує ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП).

Ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) — стан приземного шару повітря (висотою до 10 м від поверхні землі), який характеризується інверсією, конвекцією або ізотермією (орієнтовно визначається за таблицею 7).

Конвекція (рис.1) виникає переважно вранці при сонячній погоді і невеликих швидкостях вітру: приземні шари повітря прогріваються швидше, ніж верхні,

на траві з’являється роса і виникають

теплі вертикально-висхідні потоки

повітря, котрі здатні швидко розсіяти

небезпечну отруйну хмару.

Рис. 1. СВСП - конвекція

Інверсія (рис.2) навпаки, виникає ввечері при ясній

погоді: холодні шари повітря опускаються на

землю, і «притискують» отруйну хмару до

поверхні землі, виникають таким чином

вертикально-низхідні потоки повітря, які

створюють небезпечні концентрації отруйних

речовин приземному шарі.

При і зотермії вертикальний рух повітря відсутній: це буває найчастіше вранці при хмарній, Рис. 2. СВСП – інверсія

безвітряній і туманній погоді, або ж у будь-яку

пору доби при сильному вітрі (більше 4 м/с).

Оскільки площа ПЗХЗ являє собою еліпс, вона характеризується шириною і глибиною. Ширина ПЗХЗ:

- при інверсії: Ш = 0,3·Г^0,6; км,

- при ізотермії: Ш = 0,3·Г^0,75; км,

- при конвекції: Ш = 0,3·Г^0,95; км.

При оцінюванні хімічної обстановки довгострокове прогнозування здійснюється заздалегідь для визначення можливих масштабів забруднення, сил і засобів, які залучатимуться для ліквідації наслідків аварій, складання планів запобігання аваріям.

Вихідними даними для нього мають бути:

ü вид СДЯР і її загальна кількість;

ü метеорологічні дані, які приймаються з погляду найнесприятливішої ситуації:

- швидкість вітру в приземному шарі 1 м/с;

- температура повітря +20 ^оС;

- ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) – інверсія

(при цьому напрямок вітру не враховується, а розповсюдження хмари забрудненого повітря приймається в секторі 360^о);

ü середня щільність населення для даної місцевості, чол./км²;

ü ступінь заповнення ємностей (приймається 70% від їхнього об’єму).

Аварійне прогнозування – здійснюється під час розгортання аварії за даними розвідки для визначення можливих наслідків надзвичайної ситуації і порядку дій у зоні можливого забруднення.

Вихідними даними для аварійного прогнозування є фактичні значення на момент аварії:

ü кількості СДЯР, що розлилася;

ü характер розливу („вільно” або „в піддон”);

ü висота обвалування ємностей;

ü реальні метеоумови: температура повітря, швидкість і напрямок вітру в приземному шарі, СВСП.

Рис.3. Ємність не обвалована (розлив «вільно»)

Ємності, в яких зберігаються СДЯР, можуть бути обваловані або не обваловані. У випадку, коли ємність не обвалована (рис.3), розлив речовини здійснюється „вільно”. При цьому припускають, що товщина шару вільно розлитої рідини постійна і становить 0,05 м.

Якщо ємність має обвалування (рис.4), застосовують термін «розлив „у піддон”», при цьому розуміється вилив СДЯР на поверхню, що має обвалування, а висота шару СДЯР приймається h = Н-0,2 м, де Н – висота обвалування.

Рис. 4. Обвалування ємності

(вилив «у піддон»)

ЗАДАЧА-ЗРАЗОК

Для складання планів реагування і захисту населення провести довгострокове й аварійне прогнозування хімічної обстановки у м. Полтаві для наступних умов:

ü Місце аварії: Залізнична станція «Шведська могила».

ü Хімічно небезпечна речовина: сірчаний ангідрид.

ü Кількість ХНР: 8 т.

ü Характер виливу і висота: „вільно”.

ü Напрямок і швидкість вітру: східний, 3 м/с.

ü Температура повітря: +10^оС.

ü Час аварії і погодні умови: день, хмарно.

ü Частка людей, котрі вміють користуватися найпростішими засобами захисту: 5%.

Стримування розповсюдження отруйної хмари (забудовою, лісосмугою тощо) і час приходу її до житлових кварталів визначити за картою.

Для довідки: Загальна площа м. Полтави - 103,5 км², кількість населення - 310 тис.чол.

Розв’язання