Визначення характеристик вражаючих факторів при аваріях з викидом НХР

В Україні 19000 ОЕ відносяться до потенційно небезпечних, з них – 1500 – хімічно-небезпечні об’єкти (ХНО).

ХНО – це промисловий об`єкт (підприємство) або його структурні підрозділи, на якому знаходяться в обігу (виробляються, переробляються, перевозяться (пересуваються), завантажуються або розвантажуються, використовуються у виробництві, розміщуються або складуються постійно або тимчасово, знищуються тощо) одна або декілька НХР.

НХР – хімічна речовина, безпосередня чи опосередкована дія якої може спричинити загибель, гостре чи хронічне захворювання або отруєння людей і (чи) завдати шкоди довкіллю.

Хімічна аварія – аварія на ХНО, що приводить до виливу або викиду НХР, які здатні привести до загибелі або хімічного зараження людей, продовольства, харчової сировини та кормів, сільськогосподарських тварин і рослин, або до хімічного зараження довкілля. За цих умов виникає хімічна обстановка.

Під оцінкою хімічної обстановки розуміють визначення масштабу та характеру зараження НХР, аналіз їх впливу на діяльність об’єктів, сил ЦЗ і населення.

З метою визначення єдиного порядку оцінки хімічної обстановки та підвищення якості планування заходів щодо захисту населення у разі аварії на ХНО наказом МНС № 73 від 27.03.2001 року затверджено Методику прогнозування наслідків впливу (викиду) НХР при аваріях на промислових об’єктах і транспорті.

Ця методика може бути використана для довгострокового (оперативного) і аварійного прогнозування при аваріях на ХНО і транспорті, а також для визначення ступеня хімічної небезпеки ХНО й АТО.

2.4.1. Довгострокове (оперативне) прогнозування.

Довгострокове прогнозування здійснюється заздалегідь для визначення ступеня небезпеки ХНО та АТО, можливих масштабів забруднення, сил і засобів, які залучатимуться для ліквідації наслідків аварії, складення планів роботи та інших довгострокових (довідкових) матеріалів.

Для довгострокового (оперативного) прогнозування використовуються наступні вихідні дані:

- вид НХР;

- загальна кількість НХР Q ₀, т, для об`єктівякі розташовані у небезпечних районах (на воєнний час та для сейсмонебезпечних районів тощо);

- розлив НХР – “вільно”;

- метеорологічні дані: швидкість вітру у приземному шарі – 1 м/с, температура повітря 20 ^оС, ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) – інверсія, напрямок вітру не враховується, а розповсюдження хмари забрудненого повітря приймається у колі 360^о;

- відстань від ХНО до досліджуваного об’єкту, км;

- середня щільність населення для цієї місцевості, ρ, осіб/км²;

- ступінь заповнення ємності (ємностей) приймається 70% від паспортного об’єму ємності;

- ємності з НХР при аварії руйнуються повністю;

- заходи щодо захисту населення більш детально плануються на глибину зони можливого хімічного забруднення, яка утворюється протягом перших 4 годин після початку аварії.

На основі вихідних даних за допомогою формул і довідкових таблиць визначаються основні характеристики хімічного забруднення за наступною послідовністю:

1. Визначити глибину зони можливого хімічного забруднення Г, км, за таблицею 4.1. додатку 4.

2. Порівняти значення глибини зони хімічного забруднення з відстанню від ХНО до ОЕ (АТО), Х, км, та зробити висновок.

Для визначення кількості людей, які проживають в зоні можливого хімічного забруднення (ЗМХЗ) визначається її площа.

ЗМХЗ – територія, в межах якої під впливом зміни напряму вітру може виникнути переміщення хмари НХР з небезпечними для людини концентраціями.

3. Розрахувати площу ЗМХЗ за співвідношенням:

S _ЗМХЗ = 3,14 Г², км².

Для визначення кількості людей, які можуть зазнати впливу НХР розраховується площа прогнозованої зони хімічного забруднення (ПЗХЗ).

4. Розрахувати площу ПЗХЗ за співвідношенням:

S _ПЗХЗ = 0,11 Г², км².

При довгостроковому прогнозуванні ЗМХЗ на картах та схемах має вигляд круга з радіусом, що дорівнює глибині Г. ПЗХЗ – розрахункова зона в межах ЗМХЗ, параметри якої приблизно визначаються за формою еліпса. З огляду можливого переміщення хмари НХР під впливом зміни напрямку вітру та інших метеорологічних умов, зображення ПЗХЗ наносяться пунктиром (рис. 3).

S ЗМХЗ

ХНО

S ПЗХЗ

Рис.3. Вигляд зони можливого зараження при довгостроковому прогнозуванні

 

5. Визначити кількість людей, які проживають в ЗМХЗ за співвідношенням:

N _ЗМХЗ = ρ· S _ЗМХЗ, осіб.

де ρ - середня щільність населення для цієї місцевості, осіб/км².

6. Визначити кількість людей, які можуть зазнати впливу НХР за співвідношенням:

N _ПЗХЗ = ρ· S _ПЗХЗ, осіб.

7. Зробити висновок стосовно кількості населення, яке може постраждати в ЗМХЗ при довгостроковому прогнозуванні.

2.4.2. Аварійне прогнозування

Аварійне прогнозування здійснюється при виникненні аварії на ХНО для визначення можливих наслідків аварії та порядку дій в зоні можливого забруднення.

Для аварійного прогнозування використовуються такі дані:

- вид НХР;

- загальна кількість НХР Q ₀, т, на момент аварії в ємностях;

- характер розливу НХР по підстильній поверхні (“вільно” або “у піддон”);

- висота обвалування (піддону), Н, м;

- реальні метеорологічні умови: температура повітря (^оС), швидкість (м/с) і напрямок вітру у приземному шарі, СВСП;

- відстань від ХНО до досліджуваного об’єкту (ОЕ), Х, км;

- середня щільність населення для цієї місцевості, ρ, осіб/км²;

- час прогнозу (час після аварії) N,год (прогнозування здійснюється на термін не більше ніж на 4 години, після чого прогноз має бути уточнений);

- чисельність персоналу ОЕ, осіб;

- наявність засобів захисту персоналу.

 

Послідовність оцінки при аварійному прогнозуванні є наступною:

1. Визначити площу та радіус зони розливу НХР за залежностями:

, м²,

де h – товщина шару розлитої НХР, м (прийняти 0,05 м), d – густина НХР, т/м³ (визначається за табл.4.2. додатку 4),

, м.

2. За даними прогнозу або за таблицею 4.3. додатку 4 визначити СВСП.

3. Визначити глибину зони можливого хімічного забруднення Г за таблицею 4.1. додатку 4 на реальні метеоумови.

Глибини розповсюдження НХР, значення яких не визначено в таблиці 4.1 додаток 4, розраховуються з використанням коефіцієнтів таблиць 4.4, 4.5, 4.6 додатку 4.

4. Після визначення Г з урахуванням усіх коефіцієнтів, отримана величина порівнюється з максимальним значенням глибини переносу повітряних мас за N годин :

, км,

де w – швидкість переносу переднього фронту зараженного повітря в залежності від швидкості вітру та СВСП, км/год (табл. 2.6 дод.2).

Для подальших розрахунків береться менше із двох значень глибини зони зараження Г та величини глибини переносу повітряних мас .

5. Розмір ЗМХЗ приймається як сектор кола, площа якого залежить від швидкості та напрямку вітру й розраховується за емпіричною формулою:

S _ЗМХЗ=8,72 ^. 10^-3. Г^2. j_, км²,

де j – коефіцієнт, який умовно дорівнюється кутовому розміру зони (табл. 4.7 додатка 4).

6. Визначити площу ПЗХЗ за формулою:

S _ПЗХЗ = k∙; Г² N ^0,2, км²,

де k – коефіцієнт, що залежить від СВСП і дорівнює при інверсії – 0,081, при ізотермії – 0,133, при конвекції – 0,235; N – час, на який розраховується глибина ПЗХЗ (час прогнозу).

7. Визначити ширину 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,

де Г – прийнята глибина зони забруднення.

8. Визначити межі зон хімічного забруднення та нанести їх на карту.

При аварійному прогнозуванні від місця аварії в напрямку вітру будується вісь зони хімічного забруднення. Симетрично вісі будується сектор ЗМХЗ. Кутовий розмір сектора j залежить від швидкості вітру: при швидкості вітру <1 м/с, зона можливого забруднення має вигляд кола; центр кола збігається з джерелом забруднення (ХНО), радіус дорівнює глибині Г (рис 4, а); при швидкості 1 м/с – півкола, бісектриса якого збігається з віссю сліду хмари й орієнтована за напрямком вітру (рис 4, б), при швидкості 2 м/с – j = 90°(рис 4, в), при швидкості >2 м/с – j = 45° (рис. 4, г).

Рис.4. Вигляд зон можливого забруднення при аварійному прогнозуванні в залежності від швидкості та напрямку вітру.

 

Для нанесення позначення напрямку вітру на схему за вихідними даними – користуватися рис.5.

Рис. 5. Визначення напрямку вітру.

 

ПЗХЗ будується у вигляді еліпсу з великою піввіссю за напрямком вітру (див. рис. 6). Мала піввісь еліпсу дорівнює ширині зони забруднення Ш, будується перпендикулярно великій піввісі, від середини, по пів ширини в кожен бік. Через кінці піввісей будується еліпс, контур якого зображується пунктиром чорного кольору. ПЗХЗ потрібно заштрихувати. ЗМХЗ фарбується жовтим кольором. Після нанесення всіх зон (в масштабі) на карту (схему), визначаються межі осередків ураження.

Приклад нанесення зон хімічного забруднення на карту (схему) місцевості при аварійному прогнозуванні, швидкості вітру 1 м/с, напрямку вітру - 320^о, приведений на рис. 6.

Рис. 6. Нанесення зон хімічного забруднення на карту (схему) при аварійному прогнозуванні.

 

9. Визначити час підходу хмари забрудненого повітря до ОЕ за формулою:

, год,

де X – відстань від місця аварії до об’єкту, км.

10. Визначити тривалість вражаючої дії НХР, t _вp, год.

Тривалість вражаючої дії НХР визначається терміном випаровування НХР з поверхні її розливу (t _вp = t _вип) та залежить від характеру розливу ("вільно" чи "у піддон"), швидкості вітру, типу НХР і може бути визначено за табл. 4.8 додатка 4.

11. Визначити кількість людей, які проживають в ЗМХЗ за співвідношенням:

N _ЗМХЗ = ρ· S _ЗМХЗ, чол.

де ρ - середня щільність населення для цієї місцевості, чол/км².

12. Визначити кількість людей, які можуть зазнати впливу НХР в ПЗХЗ за співвідношенням:

N _ПЗХЗ = ρ· S _ПЗХЗ, чол.

Зробити висновок стосовно кількості населення, яке за прогнозом може постраждати в ЗМХЗ при аварійному прогнозуванні.

13. Оцінити можливі втрати робітників і службовців ОЕ від дії НХР в осередку хімічного ураження за таблицею 4.9 додатку 4.