Прогнозная оценка масштабов химического загрязнения объекта и прилегающей к нему территории при возникновении чрезвычайных ситуаций

Химическое заражение – распространение опасных химических веществ в окружающей природной среде в концентрациях или количествах, создающих угрозу для людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.

Под глубиной заражения понимается максимальная протяженность соответствующей площади заражения за пределами района аварии, а под глубиной распространения – максимальная протяженность зоны распространения первичного или вторичного облака АХОВ.

Под зоной распространения понимается площадь химического заражения воздуха за пределами района аварии, создаваемая в результате распространения облака АХОВ по направлению ветра. Во всех случаях глубина химического заражения и распространения измеряется по направлению ветра от подветренной границы района аварии. Зона химического заражения – территория или акватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасные химические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность для жизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени. Под поражающими концентрациями понимается такое содержание в воздухе паров АХОВ, при которых исключается пребывание людей без противогазов. В зависимости от количества выброшенного (вылившегося) ядовитого вещества в зоне химического заражения может образоваться один или несколько очагов химического поражения.

На глубину распространения АХОВ и на их концентрацию в воздухе значительно влияют вертикальные потоки воздуха. Их направление характеризуется степенью вертикальной устойчивости атмосферы. Различают три степени вертикальной устойчивости: инверсию, изотермию, конвекцию. Инверсия в атмосфере – это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Инверсия препятствует рассеиванию АХОВ на высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения их высоких концентраций.

Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее типична для пасмурной погоды, также как и инверсия, способствует длительному застою паров АХОВ на местности, в лесу, в жилых кварталах населенных пунктов.

Конвекция – это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. Воздух более теплый перемещается вверх, а более холодный и более плотный - вниз. Конвекция вызывает сильное рассеивание зараженного воздуха, и концентрация АХОВ в воздухе быстро снижается. Отмечается конвекция в ясные летние дни
[22-23].

Исходными данными для прогнозной оценки масштабов химического загрязнения являются:

– вещество – хлор;

– количество вещества – 30 т;

– разлив свободный;

– время от начала аварии – 2 ч;

– скорость ветра – 1 м/с;

– температура воздуха – 20 ^оС;

– степень вертикальной устойчивости – инверсия.

Эквивалентное количество вещества в первичном облаке определяется по формуле 5.1:

, (5.3)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого СДЯВ;

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (для инверсии равен 1);

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;

Q₀ – количество выброшенного при аварии вещества, т.

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке определяется по формуле 5.2:

, (5.4)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ;

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого СДЯВ;

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра;

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (для инверсии равен 1);

К₆ – коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии;

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;

h – толщина слоя СДЯВ, м;

d – плотность СДЯВ, т/м³.

Время испарения СДЯВ с площади разлива вычисляется по формуле 5.3:

, (5.5)

Так как N ≥ T, то коэффициент К₆ находится по формуле 5.4:

, (5.6)

Полная глубина зоны загрязнения, обусловленная воздействием первичного или вторичного облака СДЯВ, определяется по формуле 5.5:

, (5.7)

где Г^, и Г^,, – соответственно наибольший и наименьший из размеров глубин Г₁ и Г₂.

Глубина зоны загрязнения первичным Г₁ облаком СДЯВ определяется по формуле 5.6:

, (5.8)

где Г_min – минимально возможная глубина зоны загрязнения первичным облаком, км;

Г_max – максимально возможная глубина зоны загрязнения первичным облаком, км;

Q_min – минимально возможное количество СДЯВ в первичном облаке, т;

Q_max – максимально возможное количество СДЯВ в первичном облаке, т.

Глубина зоны загрязнения вторичным Г₂ облаком СДЯВ определяется по формуле 5.7:

, (5.9)

где Г_min – минимально возможная глубина зоны загрязнения вторичным облаком, км;

Г_max – максимально возможная глубина зоны загрязнения вторичным облаком, км;

Q_min – минимально возможное количество СДЯВ во вторичным облаке, т;

Q_max – максимально возможное количество СДЯВ во вторичным облаке, т.

Предельно возможная глубина переноса воздушных масс находится по формуле 5.8:

, (5.10)

где N – время от начала аварии;

– скорость переноса переднего фронта загрязнённого воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха.

Таким образом, опасные для жизни концентрации сохраняются на расстоянии 4,520 км и 20 км.

5.2.3 Количественная оценка взрывоопасности производственных помещений и оборудования

Часто причиной пожаров и взрывов является образование газо-, топливо- или пылевоздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушения емкостей с газом (высоколетучих органических веществ), коммуникаций, трубопроводов или технологических линий.

Взрывы газовоздушных, топливовоздушных и пылевоздушных смесей происходят при определенных условиях, когда содержание газа, пара, пыли находится в пределах взрываемости и при наличии инициатора взрыва. Взрывы газа, ТВС и пыли относятся к числу объемных.

Поражающим фактором при взрывах является воздушная ударная волна (ВУВ) – резкое сжатие воздуха, двигающегося со сверхзвуковой скоростью. ВУВ характеризуется избыточным давлением (ΔР_ф) и скоростным напором (ΔР_СК). Избыточное давление определяет разрушающее, а скоростной напор метательное, опрокидывающее действие ударной волны [21].

Зоной ЧС при взрывах называют территорию, в пределах которой происходит поражение людей, животных, разрушаются и повреждаются здания и сооружения. Границей зоны ЧС взрывного характера принимают избыточное давление
ΔР_Ф более 10 кПа.

Взрывы в помещениях наиболее опасны, так как в ограниченном пространстве ΔР_Ф = 30–40 кПа приводит к разрушениям объекта.

Самым высоколетучим органическим веществом, которое может выделяться при производстве покрышек, а также при работе с резиной и резиновой смесью, является бензин. Пределы взрываемости паров бензина находятся в интервале 0,79–5,16 % об. Однако, при производстве резиновых смесей бензин используется в малых количествах, которые не могут образовать взрывоопасной смеси.

5.2.4 Расчет инженерной защиты персонала цеха при ЧС. Оценка защитных свойств имеющихся убежищ

Планом действия по предупреждению и ликвидации ЧС «БГТУ» предусмотрен комплекс мероприятий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности работников университета, а так же населения, который включает в себя два направления:

– первое направление состоит в разработке технических и ор­ганизационных мероприятий, уменьшающих вероятность реали­зации опасного поражающего потенциала современных техниче­ских систем. В рамках этого направления технические системы снабжают автоматическими защитными устройствами по ограни­чению и приостановке выброса (утечки) АХОВ, средствами взрыво- и пожарозащиты технологического оборудования, электро- и молниезащиты, локализации и тушения пожаров, предупрежде­нию загрязнения грунта и грунтовых вод и т. д.

– второе направление содержит комплекс мероприятий по защите обслуживающего персонала, формирований гражданской обороны и населения при возникновении ЧС природного и техно­генного характера.

Защитные сооружения делятся на две категории: убежища, защищающие от всех средств массового поражения, и противорадиационные укрытия, защищающие от ионизирующего излучения, возникающего при радиоактивном заражении местности. Приспосабливают под защитные сооружения гаражи, горные выработки и так далее. Современные убежища – сложные в техническом отношении сооружения, оборудованные различными инженерными шкалами и измерительными приборами, которые должны обеспечивать требуемые нормативные условия жизнеобитания людей в течение расчетного времени. По месту расположения в застройке убежища делятся на отдельно стоящие и встроенные. Отдельно стоящие убежища возводят на свободных от застройки участках, а встроенные – сооружают в подвалах, полуподвальных помещениях и на первых этажах зданий [22].