Определение степени химической опасности объекта

 

Степень химической опасности объекта устанавливается, исходя из суммарного количества СДЯВ, которого находятся на данном объекте. Данные предоставлены в Таблице 6:

 

Таблица 6

	Хлор	Аммиак
3 степень	от 0,5 до 50 тонн.	от 1 до 500 тонн
2 степень	от 50 до 250 тонн.	от 500 до 2500 тонн
1 степень	от 250 т. и более	от 2500 т. и более

 

При планировании мероприятий по защите населения от СДЯВ определяются максимально возможные зоны химического заражения. Определения зон химического заражения производится заблаговременно, исходя из прогнозируемого выброса СДЯВ в атмосферу.

Поэтому принято:

для мирного времени – выброс СДЯВ происходит из одной наибольшей технологической или складской емкости;

для военного времени – выброс СДЯВ происходит из всех имеющихся на предприятии емкостей.[6]

По Таблице 6 определяем степень опасности ТОО «Шымкент пиво», которое относится к 3 степени, так как суммарное количество СДЯВ - аммиака составляет 2,7 тонн.

 

4.2. Оценка химической обстановки при аварии с выбросом аммиака на ТОО «Шымкент пиво» в городе Шымкент

 

Определение границ очагов химического поражения,размеров и площади зоны заражения

Границы очагов химического поражения определяются силами разведки и наносятся на схему (пример на рис.1). Для постановки задач на разведку предварительно расчётным методом определяются размеры и площадь зоны химического заражения.

Рисунок 1. Отображение зоны возможного заражения СДЯВ на карте (схеме)

 

Размеры зоны химического заражения определяются глубиной распространения облака ЗВ ядовитым веществом с поражающими концентрациями и его шириной. Они зависят от количества СДЯВ на объекте (в ёмкости), их токсичности и физических свойств, метеорологических условий и рельефа местности.

Глубины распространения облака ЗВ на открытой местности определяются по Таблице 7, на закрытой местности – по Таблице8. Поправочные коэффициенты для учёта влияния скорости ветра на глубину распространения облака ЗВ приведены в Таблице 9.

Ширина (Ш) зоны химического заражения зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха и определяется по следующим соотношениям:

Ш = 0,03Г – при инверсии;

Ш = 0,15Г – при изотермии;

Ш = 0,8Г – при конвекции,

где Г – глубина распространения облака ЗВ с поражающей концентрацией, км.

Площадь зоны химического заражения (S_з) принимается как площадь равнобедренного треугольника, которая равна половине произведения глубины распространения ЗВ (Г) на ширину зоны заражения (Ш).

Для оперативных расчётов в Таблице10 приведены значения площадей зон химического заражения СДЯВ в зависимости от глубины распространения ЗВ при различных степенях вертикальной устойчивости воздуха.[6]

Для получения полной картины возможной химической обстановки рассмотрим оба варианта, указанных в разделе 4.1:

- вариант 1: выброс СДЯВ происходит из одной наибольшей технологической или складской емкости;

- вариант 2: выброс СДЯВ происходит из всех имеющихся на предприятии емкостей.

4.2.1 Оценка химической обстановки при аварии с выбросом аммиака на ТОО «Шымкент пиво» в городе Шымкент

Вариант 1

Пример. На объекте – ТОО «Шымкент пиво» произошла чрезвычайная ситуация, в результате которой произошел взрыв с последующим разрушением емкостей с аммиаком, находящихся в расходном складе. В результате взрыва произошел выброс жидкого аммиака в количестве 0,7 тонн.

Определить размеры и площадь зоны химического заражения. Метеорологические условия: разность температур на высотах 50 и 200 смDt = -1, скорость ветра 1 м/с.

Решение. 1. Используя график (см. рис 3), определяем, что при указанных метеоусловиях степень вертикальной устойчивости воздуха – изотермия.

2. По Таблице7 для 0,7 т аммиака находим глубину распространения ЗВ при ветре 1 м/с; она равна 1,4 км.

3. По условию ёмкости не обвалованы.

По условию емкости с аммиаком расположены в здании и не обвалованы, следовательно, глубина зоны распространения зараженного воздуха будет соответствовать первоначальному значению.

4. Определяем ширину зоны химического заражения:

Ш = 0,03Г = 0,03 · 1,4 = 0,042 км

5. Площадь зоны заражения определяем по Таблице 10: при глубине 1,4 км она составит 0,033 км² (данные выведены методом интерполирования).

Определение возможных потерь людейв очаге химического поражения.

Потери рабочих, служащих и проживающего вблизи от объектов населения, а также личного состава подразделений противопожарной службы будут зависеть от численности людей, оказавшихся на площади очага, степени защищённости их и своевременного использования средств индивидуальной защиты (противогазов).[8]

Количество рабочих и служащих, оказавшихся в очаге поражения, подсчитывается по их наличию на территории объекта по зданиям, цехам, площадкам и т. д.; количество населения – по жилым кварталам в городе (населённом пункте).

Возможные потери людей в очаге поражения определяются по Таблице11.

Пример. На объекте – ТОО «Шымкент пиво» произошел взрыв вместе для хранения аммиака, в результате которого произошла разгерметизация емкости с аммиаком, в результате чего произошел выброс 0,7 тонны аммиака. Рабочие и служащие объекта в количестве 87 человек обеспечены противогазами на 100 %. Определить возможные потери рабочих, служащих на объекте и их структуру.

Решение. 1. Наносим на план объекта зону химического заражения и определяем, что в очаге поражения находятся производственные помещения с численностью рабочих и служащих 87 человек. При этом 65 чел. будут находиться в убежище.

2. Оопределяем потери:

 

Р = ((87-65) · 0,1 + 65·0,04) = 5 человек

 

3. В соответствии с примечанием к Таблице11, структура потерь рабочих и служащих на объекте будет: со смертельным исходом – 5 · 0,35 = 2 чел.; средней и тяжёлой степени – 5 · 0,4 = 2 чел.; лёгкой степени – 5 · 0, 25 = 1 человек.

Таким же образом рассчитываются возможные потери населения и личного состава противопожарных подразделений.

Учитывая, что зона распространения облака паров аммиака будет перемещаться по направлению преобладающего ветра в юго-восточном направлении и исходя из того, что в данном секторе отсутствуют какие-либо промышленные или жилые объекты и сооружения, т.е. наличие людей исключается. Однако не следует исключать возможность переноса облака СДЯВ в сторону населенного пункта. В этом случае, принимая, что сектор распространения паров СДЯВ будет иметь угол не менее 45⁰, глубина распространения опасной концентрации – 1,4 км, площадь заражения 0,033 км², а численность населения составляет 28 463 человек, то ожидаемые потери составят до 856 человек.[4]

Определение времени подходазаражённого воздуха к определённому рубежу (объекту)и времени поражающего действия СДЯВ

Для оценки химической обстановки необходимо знать время, в течение которого облако зараженного воздуха достигнет определенного рубежа (объекта) и создается угроза поражения людей на нем.

Это время (t) определяется делением расстояния (x) от места разлива СДЯВ до данного рубежа (объекта) (м) на среднюю скорость (u) переноса облака 3В воздушным потоком (м/с). Средняя скорость переноса облака 3В определяется по Таблице12.

Пример. На объекте – ТОО «Шымкент пиво» расположенном на расстоянии 0,6 км от жилого массива и зданий с массовым пребыванием людей, произошел взрыв, в результате которого случился выброс и вылив аммиака в количестве 0,7 тонны. Метеоусловия: изотермия, скорость ветра 1 м/с. Определить время подхода облака зараженного воздуха к черте населенного пункта.

Решение. По Таблице12 для изотермии скорости ветра u₁= 1 м/с находим среднюю скорость переноса облака 3В: 2 = 2 м/с. Время подхода облака зараженного воздуха к ближайшим жилым зданиям и сооружениям, расположенным в западной и северо-западной части населенного пункта, равно

t = x/u = 600/2 х 60 = 5 мин.

Время поражающего действия СДЯВ

Время поражающего действия СДЯВ зависит от времени его испарения из поврежденной емкости от скорости или площади разлива. Время испарения некоторых СДЯВ при скорости ветра 1м/с приведено вТаблице13. Значения поправочного коэффициента К, учитывающего время испарения СДЯВ в зависимости от скорости ветра, приведены в Таблице14.

Пример. На объекте – ТОО «Шымкент пиво»в результате аварии произошел выброс аммиака в количестве 0,7 тонн. Метеоусловия: инверсия, скорость ветра 1 м/с. Определить время поражающего действия разлившегося аммиака.

Решение. По Таблице 13 находим, что время поражающего действия аммиака (время испарения) при отсутствии обвалования и при скорости ветра 1 м/с равно 1,2 ч.

Таблица 7

Глубины распространения облаков зараженного воздухас поражающими концентрациями СДЯВ на открытой местности, км

(емкости не обвалованы, скорость ветра 1 м/с)

Наименова-ние СДЯВ	Количество СДЯВ в емкости (на объекте), т

При инверсии

Цианистый водород				53.3		Более 80
Аммиак		3.5	4.5	6.5	9.5			35.5
Сернистый ангидрид	2.5		4.5			12.5	17.5	53.3
Сероводород		5.5	7.5	12.5			61.6	Более 80

При изотермии

Цианистый водород	1.2	3.2	4.8	7.9		14.5	16.5
Аммиак	0.4	0.7	0.9	1.3	1.9	2.4		6.7	11.5
Сернистый ангидрид	0.5	0.8	0.9	1.4		2.5	3.5	7.9
Сероводород	0.6	1.1	1.5	2.5			8.8	14.5

При конвекции

Цианистый водород	0.36	0.7	1.1	1.58	1.8	2.18	2.47	3.8	4.16
Аммиак	0.12	0.21	0.27	0.39	0.5	0.62	0.66	1.14	1.96
Сернистый ангидрид	0.15	0.24	0.27	0.42	0.52	0.65	0.77	1.34	2.04
Сероводород	0.18	0.33	0.45	0.65	0.88	1.1	1.5	2.18	2.4

Примечание:

в течении суток продолжительность инверсии не превышает 9-11 ч; за это время облако 3В не может распространяться более чем на 80 км.

для обвалованных или заглубленных ёмкостей со СДЯВ глубина распространения 3В уменьшается в 1,5 раза.

Таблица 8

Глубины распространения облаков заражённого воздуха с поражающими концентрациями СДЯВ на закрытой местности, км

(ёмкости обвалованы, скорость ветра 1 м/с)

Наименование СДЯВ	Количество СДЯВ в ёмкости (на объекте), т

При инверсии

Цианистый водород	1,71	4,57	6,85	15,22	22,85			Более 80	Более 80
Аммиак	0,57		1,28	1,85	2,71	3,42	4,28	10,14	22,85
Сернистый ангидрит	0,71	1,14	1,28		2,85	3,57		15,14	22,85
Сероводород	0,85	1,57	2,14	3,57	5,71	7,14	17,6	37,28	51,42

При изотермии

Цианистый водород	0,34	0,91	1,37	2,26	3,43	4,14	4,7	10,86	14,86
Аммиак	0,114	0,2	0,26	0,37	0,54	0,68	0,86	1,92	3,28
Сернистый ангидрит	0,142	0,23	0,26	0,4	0,57	0,71	1,1	2,26	3,43
Сероводород	0,171	0,31	0,43	0,71	1,14	1,43	2,51	4,14	5,72

При конвекции

Цианистый водород	0,1	0,273	0,411	0,59	0,75	0,91	1,03	1,85	2,23
Аммиак	0,034	0,06	0,08	0,11	0,16	0,2	0,26	0,5	0,72
Сернистый ангидрит	0,043	0,07	0,08	0,12	0,17	0,21	0,3	0,59	0,75
Сероводород	0,051	0,093	0,13	0,21	0,34	0,43	0,65	0,91	1,26

Примечание:

для обвалованных и заглубленных ёмкостей со СДЯВ глубина распространения 3В уменьшается в 1,5 раза.

 

Таблица 9

Поправочные коэффициенты для учёта влияния скорости ветра

на глубину распространения заражённого воздуха

 

Состояние приземного слоя воздуха	Скорость ветра u1, м/с
инверсия		0.6	0,45	0,38	-	-	-	-	-	-
изотермия		0,71	0,55	0,5	0,45	0,41	0,38	0,36	0,34	0,32
конвекция		0,7	0,62	0,55	-	-	-	-	-	-

Таблица 10

Площади зон химического заражения СДЯВ в зависимости от глубины распространения 3В при различных степенях вертикальной устойчивости воздуха

Глубина распространения 3В, км	Площадь зоны S3 при различных степенях вертикальной устойчивости воздуха, км2
инверсия	Изотермия	Конвекция
0,1	0,0002	0,0008	0,04
0,2	0,0006	0,003	0,016
0,3	0,0014	0,0068	0,036
0,4	0,0024	0,012	0,06
0,5	0,0038	0,019	0,1
0,6	0,0054	0,027	0,14
0,7	0,0074	0,037	0,2
0,8	0,0096	0,048	0,26
0,9	0,012	0,061	0,32
	0,015	0,75	0,4
1,5	0,034	0,17	0.9
	0,06	0,3	1,6
	0,14	0,7	3,6
	0,24	1,2	6,4
	0,38	1,9
	0,54	2,7
	0.74	3,7
	0,96	4,8
	1,23	6,2
	1.5	7.5
			-
	13.5		-
	25.6		-
			-
			-
		-	-
		-	-
Более 80	Более 96	-	-

 

Таблица 11

Возможные потери рабочих, служащих и населения

От СДЯВ в очаге поражения (Р), %

Условия нахождения людей	Без противогазов	Обеспеченность людей противогазами, в %
На открытой местности	90-100
В простейших укрытиях, зданиях

 

Примечание:ориентировочная структура потерь людей в очаге поражения составит: лёгкой степени-25%, средней и тяжёлой степени (с выходом из строя не менее чем на 2-3 недели и нуждающихся в госпитализации) – 40%, со смертельным исходом 35%.

 

Таблица 12

Средняя скорость переноса облака,

заражённого СДЯВ, воздушным потоком u, м/с

 

Скорость ветра u1, м/с	Удаление от места возникновения очага (х, к м)
До 10	Более 10	До 10	Более 10	До 10	Более 10
инверсия	изотермия	конвекция
		2,2			1,5	1,8
		4,5				3,5
			4,5		4,5
	-	-			-	-
	-	-	7,5		-	-
	-	-			-	-
	-	-	10,5		-	-
	-	-			-	-
	-	-			-	-
	-	-			-	-

 

Примечания:облако заражённого воздуха распространяется на значительные высоты, где скорость ветра больше, чем у поверхности земли. Вследствие этого средняя скорость распространения 3В будет больше, чем скорость ветра на высоте 1 метра.

конвекция и инверсия при скорости ветра более 3 м/с наблюдаются в редких случаях.

 

Таблица 13

Время испарения некоторых СДЯВ, ч

(при скорости ветра 1 м/с)

Наименование СДЯВ	Характер разлива
Не обвалованной ёмкости	Обвалованной ёмкости
Хлор	1,3
фосген	1,4
Цианистый водород	3,4
Аммиак	1,2
Сернистый ангидрит	1,3
Сероводород

 

Примечание: принимается, что при разрушении не обвалованной емкости СДЯВ разливается свободно по поверхности, высота слоя разлившегося вещества составляет 0, 05 м, в случае разрушения обвалованной ёмкости вещество разливается в пределах обваловки, высота слоя разлившегося СДЯВ условно принимается равной 0,85 м.

Таблица 14

Поправочный коэффициент К,учитывающий время испарения СДЯВпри различных скоростях ветра

 

Скорость ветра, м/с
Поправочный коэффициент (К)		0,7	0,55	0,43	0,37	0,32	0,28	0,25	0,22	0,2

 

 

Рис.2. График для определения степени вертикальной устойчивости воздуха по данным прогноза погоды.

 

 

Рис. 3. график для оценки степени вертикальной устойчивости воздуха по данным метеорологических наблюдений

 

Более точно степень вертикальной устойчивости воздуха можно определить с помощью графика (рис.3) по скорости ветра на высоте 1 м и температурному градиенту (Δt = t₅₀– t_200, где t₅₀- температура воздуха на высоте 50 см, а t_{200 –} температуравоздуха на высоте 200 см от поверхности земли).

Примечание: При Δt / u₁² ≤ - 0.1 – инверсия, при + 0.1 > Δt / u₁²>- 0.1 – изотермия, при Δt / u₁² ≥ + 0.1 – конвекция, где u₁ – скорость ветра на высоте 1м.

 

4.2.2 Оценка химической обстановки при аварии с выбросом аммиака на ТОО «Шымкент пиво» в городе Шымкент.

Вариант 2

Пример. На объекте – ТОО «Шымкент пиво» произошла чрезвычайная ситуация, в результате которой произошел взрыв с последующим разрушением технологического оборудования и емкостей с аммиаком, находящихся на площадке хранения. В результате взрыва произошел выброс жидкого аммиака в количестве 2,7 тонны.

Объект расположен недалеко от территории жилой. Определить размеры и площадь зоны химического заражения. Метеорологические условия: разность температур на высотах 50 и 200 смDt = -1, скорость ветра 1 м/с.

Решение. 1. Используя график (см. рис 3), определяем, что при указанных метеоусловиях степень вертикальной устойчивости воздуха – изотермия.

2. По Таблице 7 для 2,7 т аммиака находим глубину распространения ЗВ при ветре 1 м/с; она равна 3,2 км.

3. По условию ёмкости не обвалованы.

По условию емкости с аммиаком расположены на открытой площадке и не обвалованы, следовательно, глубина зоны распространения зараженного воздуха будет соответствовать первоначальному значению.

4. Определяем ширину зоны химического заражения:

Ш = 0,03Г = 0,03 · 3,2 = 0,096 км

 

5. Площадь зоны заражения определяем по Таблице10: при глубине 3,2 км она составит 0,16 км² (данные выведены методом интерполирования).

Определение возможных потерь людейв очаге химического поражения

В связи с тем, что условия возникновения и развития аварийной обстановки значительно изменяются, в частности – в 2,9 раза увеличивается площадь поражения, то возможные потери также будут увеличиваться в данное количество раз, и могут составить до 2483 человек.

Определение времени подходазаражённого воздуха к определённому рубежу (объекту)и времени поражающего действия СДЯВ

Для оценки химической обстановки необходимо знать время, в течение которого облако зараженного воздуха достигнет определенного рубежа (объекта) и создается угроза поражения людей на нем.

Это время (t) определяется делением расстояния (x) от места разлива СДЯВ до данного рубежа (объекта) (м) на среднюю скорость (u) переноса облака 3В воздушным потоком (м/с). Средняя скорость переноса облака 3В определяется по Таблице12.

В связи с идентичностью исходных данных время подхода зараженного воздуха к западной и северо-западной границе населенного пункта будет совпадать с рассчитанным в варианте № 1.

Время поражающего действия СДЯВ

Время поражающего действия СДЯВ зависит от времени его испарения из поврежденной емкости от скорости или площади разлива. Время испарения некоторых СДЯВ при скорости ветра 1м/с приведено вТаблице13. Значения поправочного коэффициента К, учитывающего время испарения СДЯВ в зависимости от скорости ветра, приведены в Таблице 14.

В связи с идентичностью исходных данных время поражающего действия СДЯВ будет совпадать с рассчитанным в варианте № 1.

Применив для определения основных показателей зоны химического заражения приведенную выше методику, получим следующие результаты:

Вариант № 1:

Возможная глубина зоны заражения – 1,4 км;

Глубина зоны поражения Гп= 1,4 км;

Ширина зоны поражения – Ш = 0,042 км;

Площадь зоны фактического поражения – Sф = 0,033 км²;

Время подхода переднего фронта облака к близлежащему жилому сектору – t=5,0 мин.

Продолжительность поражающего действия аммиака – 1,2 час.

Потери среди персонала объекта: поражение легкой степени – 1 чел., поражение тяжелой степени – 2 чел., поражение со смертельным исходом – 2 чел.

Потери среди населения – до 856 человек с отравлениями различной степени тяжести.

Вариант № 2:

Возможная глубина зоны заражения – 3,2 км;

Глубина зоны поражения Гп=0,096 км;

Ширина зоны поражения – Ш = 0,16 км;

Площадь зоны фактического поражения – Sф = 0,16 км²;

Время подхода переднего фронта облака к близлежащему жилому сектору – t=5,0 мин.

Продолжительность поражающего действия аммиака – 1,2 час.

Потери среди персонала объекта: поражение легкой степени – 1 чел., поражение тяжелой степени – 2 чел., поражение со смертельным исходом – 2 чел.

Потери среди населения – до 2483 человек с поражением различной степени тяжести.

Таким образом, при возникновении аварии на рассматриваемом объекте с выбросом паров жидкого аммиака потери среди людей возможны не только на самом объекте, но могут затронуть и значительную часть населения прилегающего жилого сектора. Также в связи с непосредственной близостью от естественного водоема, наличие отводов поверхностных вод в виде кюветов, канав и лотков в направлении рекиКошкар-ата, использование водных ресурсов водоема для хозяйственно-питьевых нужд – существует реальная экологическая и санитарно-эпидемиологическая угроза.