Прогнозирование химической обстановки

Оценка химической обстановки может осуществляться на основе прогно­зирования. Различают заблаговременное (до аварии) прогнозирование и после аварии. При заблаговременном прогнозировании в качестве исходных данных принимают величину выброса, равную максимальной единичной ёмкости, и наименее благоприятные метеоусловия (инверсия; температура воздуха - для самого жаркого месяца; скорость ветра и_в = / м/с).

Масштабы зон заражения определяют [13]:

• для сжиженных газов - по первичному и вторичному облаку;

• для сжатых газов - по первичному облаку;

• для жидкостей - по вторичному облаку.

Результатами прогнозирования являются полная глубина зоны заражения Г_п; площадь зоны возможного S_в и фактического заражения S_в; время испарения пролитых АХОВ t_исп (время испарения определяет продолжительность пора­жающего действия); время подхода облака к объекту t_naд_x.

Зона возможного заражения - это территория, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако зара­женного воздуха.

Исходные данные для прогнозирования: наименование или тип АХОВ; общее количество АХОВ на объекте; метеоусловия; характер выброса (в под­дон или свободно); высота обвалования [24].

Предельно возможная глубина переноса зараженного воздуха Г_п рассчи­тывается по формуле (км)

Г_и = taep ■ D_nep, (21.18)

где taваp - время начала аварии, ч;

_пер, - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при за­данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости, км/ч.

Площадь зоны возможного заражения S, определяется из выражения (км)
S_e= 8,72 -КГ³-Г_п² (р, (21.19)

где Г_п - глубина зоны заражения, км;

ср - угловые размеры зоны возможного заражения, зависящие от скоро­сти ветра (при о менее 0,5 м/с - ф = 360°; при и = 0,6... 1 - ср =180°; при и = 1,1...2 -ср = 90°; при v более 2 - ф = 45°).

Площадь зоны фактического заражения Бф определяется из формулы (км²)

»S$ = Квув ■ Г_п ■ t_aeap ', (21.20)

где К_ВУВ - коэффициент, зависящий от вертикальной устойчивости воздуха (К_ВУВ = 0,081 - инверсия; К_ВУВ = 0,133 - изотермия; К_ВУВ = 0,235 - конвекция); L - время, прошедшее после аварии, ч.

Время испарения АХОВ t_ucn находят из выражения (ч)

^_xK_vK_T, (21.21)

где h - толщина слоя АХОВ, м; р - плотность АХОВ, Т/M³;

ф_х — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ (табл. 21.10);

K_v - коэффициент, учитывающий скорость ветра (при и=1...15-К_и = 1...5.68);

К_Т - коэффициент, учитывающий влияние температуры (табл. 21.10). Коэффициент, зависящий от физико-химических свойств Кф„, можно рас­считать по формуле

К_фх= 8,1-КГ-Р,

(21.22)

где Ph - давление насыщенных паров, кПа (табл. 21.8); - молекулярная масса вещества, г (табл. 21.8).

Зона фактического заражения при прогнозировании на карты не наносится, так как возможно перемещение облака зараженного воздуха под действием ветра. Зона возможного заражение при скорости ветра по прогнозу менее 0,5 м/с имеет вид окружности с радиусом R = Г_n и угловыми размерами ср = 360°. При скорости ветра от 0,6 до 1 м/с вид зоны - полуокружность с радиусом R = Г_n и (р =180°. При скорости ветра от 1,1 до 2 м/с зона имеет вид сектора с ср = 90°. При скорости ветра более 2м/с - ф = 45°.

Таблица 21.10 - Вспомогательные коэффициенты для прогнозирования хими­ческой обстановки

Примечание. Числитель - для первичного, знаменатель - для вторичного облака.

Пример 21.1. На ХОО произошел выброс аммиака 50 тонн, емкость не об­валована, метеоусловия: ночь, ясно, скорость ветра 1,5 м/с, местность открытая. Численность населения населенного пункта составляет 600 человек, из них 350 находятся в укрытиях. Обеспеченность людей противогазами составляет 20 %. Определить размеры зоны заражения и потери среди населения.

Решение. По табл. 21.1 определим степень вертикальной устойчивости воздуха. Для условий «ночь, ясно» и при скорости ветра 1,5 м/с характерна ин-

версия.

Так как местность открытая глубина распространения облака зараженного воздуха для аммиака (50 т) при инверсии определяется по табл. 21.2:

Г_т = 9,5 км.

Емкость не обвалована и не заглублена, поэтому Гф = Г_т = 9,5 км. По табл. 21.4 определим поправочный коэффициент для учета влияния скорости ветра на глубину распространения зараженного воздуха: K_v = 0,8. Фактическая глубина зоны с учетом поправочного коэффициента

Г'_Ф = Г_ф х 0,8 = 9,5 х 0,8 = 7,6 км.

Ширину распространения облака зараженного воздуха определяем по формуле (21.3) для инверсии

Ш = 0,03 • Г'_Ф = 7,6 • 0,03 = 0,228 км Площадь заражения определяем по формуле 21.6

S = 1 ■ Г' ■ Ш = 1 ■ 7,6 • 0,228 = 0,86 км²

2 ^ф 2

Потери населения в очаге поражения определяем по формулам (21.15) и (21.16), степень поражения людей в % выбираем по табл. 21.8 По.м = Ч_ом Сп/ЮО = 250 • 75 /100 = 190 чел. Пп._у = Ч_П._У • Cп1 /100 = 350 • 40/100 = 140 чел. Общие потери составят

190 + 140 = 330 чел.

Определим структуру потерь: пострадают в легкой степени - 0,2 5 х 330 = 83 чел; пострадают в средней и тяжелой степени - 0,40 х 330 = 132 чел; по­страдают со смертельным исходом - 0,35 х 330 = 115 чел.

Вывод. При аварии на ХОО с выливом аммиака пострадает 330 человек, из них со смертельным исходом 115 человек. Глубина зоны заражения составит около 8 км.

Пример 21.2. На объекте разрушилась не обвалованная емкость, содержа­щая 100 т аммиака. Местность открытая. Ночь, ясно. Скорость ветра в призем­ном слое 2 м/с. Определить размеры зоны заражения и площадь разлива.

Решение. Площадь разлива аммиака определяем по формуле (21.12), при­нимая плотность аммиака 0,68 т/м³

_SG 100

Ш = 0,03- Г'ф = 0,03 х 9 = 0,27 км Площадь зоны химического заражения

S=0,5 х Шх Г'_ф = 0,5 х 9 х 0,27 =1,2 км².

Вывод. Площадь очага сставит 1,2 км.

Пример 21.3. На объекте произошел выброс хлора. Определить время под­хода зараженного воздуха к населенному пункту, расположенному по направ­лению ветра в 6 км от места аварии, если скорость ветра в приземном слое 1,5 м/с. Определить время поражающего действия хлора.

Решение. Время подхода облака зараженного воздуха определим по фор­муле (21.7), предварительно определив по табл. 21.5 скорость переноса облака

v_nep = 3 м/с

R 6000 „_Л

= 30 мин

и_пер-60 3-60

Определим по табл. 21.6 время испарения хлора из не обвалованной емко­сти, оно равно 1,3 ч при скорости ветра 1 м/с. Так как в нашем примере ско­рость ветра 1,5 м/с, вводим поправочный коэффициент из табл. 21.7. Он равен 0,8.

Время поражающего действия определим по формуле (21.9)

tПОР = tИСП 'Кисп ⁼ 1,3-0,8 ~ 1 ч

Вывод. Время поражающего действия хлора - 1 час.

Задачи

1 На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащая 100т сер­
нистого ангидрида. Местность открытая, скорость ветра 3,5 м/с, инверсия. Оп­
ределить размеры и площадь зоны химического заражения.

2 На станции водоочистки разрушилась обвалованная емкость с хлором -
300 т. Метеоусловия: скорость ветра 2 м/с, изотермия, местность закрытая. Оп­
ределить время подхода облака хлора к населенному пункту, расположенному в
10 км от станции водоочистки.

3 На объекте разрушилась обвалованная емкость, содержащая 1000т фос­
гена. Скорость ветра 3 м/с. Рассчитать скорость испарения фосгена и площадь
разлива, если высота обвалования 0,5м.

4 Определить возможные потери людей, оказавшихся в зоне химического
заражения после разрушения емкости с АХОВ. Люди обеспечены противогаза­
ми на 50%. В жилых домах находится 100 человек, на открытой местности 150
человек.

5 На городской водоочистительной станции произошла авария - разруши­
лась цистерна с хлором 40т, разлив свободный. В 5 км расположен населенный

пункт (500 человек). Жители обеспечены противогазами на 20%. Метеоусло­вия: скорость ветра 5 м/с, температура 0°С, ночь, сплошная облачность. Про­вести оценку химической обстановки. Рассчитать потери среди населения, при­няв, что 50% находится в домах.

6 Произошло разрушение емкости с синильной кислотой 100т. Метеоус­ловия: день, ясно, скорость ветра 2 м/с. Провести оценку химической обстанов­ки в населенном пункте, расположенном в 7 км от хладокомбината, где случи­лась авария.