Розрахунок зони хімічного зараження

Варіант 1. За розрахункову глибину зараження приймається менша із гранично можливої глибини переносу повітряних мас та повної глибини зони зараження [28, 29].

Гранично можлива глибина переносу повітряних мас залежть від стану атмосфери (інверсія, ізотермія чи конвекція), швидкості вітру та часу, який пройшов після аварії і розраховується за формулою:

де – гранично можлива глибина переносу повітряних мас, км;

k₀ – константа (для інверсії 5, 4; для ізотермії 5, 86; для конвекції 7);

ϑ – швидкість вітру від 1 до 10 м/с;

Г₀ – константа (для інверсії «-» 0, 5; для ізотермії «+» 0, 21; для конвекції 0);

t – час від початку аварії, годин.

Повна глибина зони зараження Г (км), що залежить від розмірів первинної та вторинної хмари СДОР, визначають за формулою:

де – максимальна (Max) та мінімальна (min) глибина зони зараження первинною (1) або вторинною (2) хмарою СДОР, км;

Розрахунок максимальної та мінімальної глибини зараження СДОР залежить від еквівалентної кількості речовини та швидкості повітря і має залежність:

де – максимальна та мінімальна глибина зони зараження первинною або вторинною хмарою СДОР, км;

ϑ – швидкість вітру в діапазоні від ≤ 1 до ≥ 15 м/с;

a, b – коефіцієнти, які залежать від еквівалентної кількості речовини у первинній та вторинній хмарах:

Q_{e1, 2} – еквівалентна кількість речовини у первинній або вторинній хмарах у діапазоні від 0, 01 до 1000 т.

Визначення еквівалентної кількості речовини в первинній хмарі (Q_e1, т) розраховується за формулою:

де К₁ – коефіцієнт який залежить від умов зберігання СДОР (довідкова величина, для стиснутих газів К₁ =1), для зріджених газів можна розрахувати за формулою:

де C_p – питома теплоємність зрідженого газу, кДж/кг·º С;

Δ T – різниця температур зрідженого газу до та після руйнування ємності, º С;

Δ H – питома теплота випаровування зрідженого газу при температурі випаровування, кДж/кг.

К₃ – коефіцієнт, який дорівнює відношенню порогової токсодози хлору до порогової токсодози іншого СДОР (довідкова речовина);

К₅ – коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкості атмосфери (для інверсії К₅ =1, для ізотермії К₅ =0, 23, для конвекції К₅ =0, 08);

К₇ – коефіцієнт, який враховує вплив температури (довідкова величина для зріджених чи стиснутих газів К₇ =1);

Q₀ – кількість викиду СДОР, т.

Визначення еквівалентної кількості речовини у вторинній хмарі (Q_e2, т) визначається за формулою:

де К₂ – коефіцієнт який залежить від фізико-хімічних властивостей СДОР (довідкова величина), також його можна розрахувати за формулою:

Р – тиск насиченої пари речовини при заданій температурі, мм рт.ст.;

Мr – молекулярна маса речовини, г/моль.

К₄ – коефіцієнт, який залежить від швидкості вітру, розраховується за формулою:

де ϑ – швидкість вітру в діапазоні від 1 до 15 м/с.

К₆ – коефіцієнт, який залежить від часу, що минув з моменту аварії (t, годин) або часу випаровування СДОР з площі розливу (T, годин) і розраховується за формулами:

К₇ – коефіцієнт, який враховує вплив температури (довідкова величина для зріджених чи стиснутих газів К₇ =1);

F – площа поверхні, розлитої речивини, м².

Площу поверхні, розлитої речивини можна обрахувати за формулою:

де F – площа поверхні, розлитої речивини, м²;

Q₀ – кількість розлитої рідини СДОР, кг;

h – висота шару розлитої рідини, приймається – 0, 05 м;

ρ – густина рідини, кг/м³.

Час підходу хмари СДОР до заданого об’єкту залежить від швидкості переносу хмари повітряним потом і визначається за формулою:

де t – час підходу хмари СДОР до заданого об’єкту, годин;

– відстань від зони аварії до об’єкта, км;

k₀ – константа (для інверсії 5, 4; для ізотермії 5, 86; для конвекції 7);

ϑ – швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря від 1 до 15 м/с;

Г₀ – константа (для інверсії «-» 0, 5; для ізотермії «+» 0, 21; для конвекції 0);

Нижче в таблиці 4.1 наведені допоміжні коефіцієнти (К₁, К₂, К₃, К₇), які використовуються при розрахунках еквівалентної кількості речовини.

Таблиця 4.1 Значення допоміжних коефіцієнтів К1, К2, К3, К7
Найменування СДОР	К1	К2	К3	К7 при різній температурі повітря, º С
-40	-20
1. Аміак (під тиском)	0, 18	0, 025	0, 04	0/0, 9	0, 3/1	0, 6//1	1/1	1, 4/1
2. Хлор	0, 18	0, 052		0/0, 9	0, 3/1	0, 6/1	1/1	1, 4/1
3. Фосген	0, 05	0, 061		0/0, 1	0/0, 3	0/0, 7	1/1	2, 7/1
4. Сірководень	0, 27	0, 042	0, 036	0, 3/1	0, 5/1	0, 8/1	1/1	1, 2/1
5. Ціановодень	0, 13	0, 055	0, 25	0, 3/1	0, 5/1	0, 8/1	1/1	1, 2/1
6. Сірчистий ангідрид	0, 11	0, 049	0, 333	0/0, 2	0/0, 5	0, 3/1	1/1	1, 7/1
7. Хлорпікрин		0, 002		0, 03	0, 1	0, 3		2, 9
8. Хлорціан	0, 04	0, 048	0, 8	0/0	0/0	0/0, 6	1/1	3, 9/1

* число для К₇, у числівнику обирається для первинної хмари, а у знаменнику для вторинної хмари.

 

Варіант 2. Глибину зони хімічного зараження можна визначити аналітично за формулою [7]:

де – глибина зони хімічного зараження, км;

К_м – константа, яка враховує вплив рельєфу місцевості (див. нижче в таблиці 4.2);

К_атм – константа, яка враховує ступіть вертикальної стійкості атмосфери (для інверсії 1, 0; для ізотермії 1, 5; для конвекції 2, 0);

ϑ – швидкість повітря (на висоті 1 м), м/с;

D_пор – порогова токсодоза СДОР, (мг·хв)/л;

Q₀ – кількість СДОР, кг;

а – коефіцієнт, який враховує частку СДОР, що перейшло у первинну хмару (для стиснутих газів – 1; для зріджених – 0, 2; для сірководню та хлористого водню – 0, 3; для рідин з t_кип < 20⁰С – 0, 07; для рідин t_кип > 20⁰С - 0);

b – коефіцієнт, який враховує частку СДОР, що перейшло у вторинну хмару (для зріджених – 0, 15; для рідин з t_кип < 20⁰С – 0, 15; для рідин t_кип > 20⁰С – 0, 03).

Необхідні фізико-хімічні та токсичні властивості деяких СДОР та ОР наведені в таблиці 1 у додатку 2.

Таблиця 4.2 Значення константи, яка враховує вплив рельєфу місцевості
№ з/п	Характеристика рельєфу місцевості	Величина Км
	Відкрита місцевість та у межах головних магістральних шляхів у місті	1, 0
	Степ, сільськогосподарська місцевість	2, 0
	Кущиста, холмиста або з високою тарвою та поодинокими деревами	2, 5
	Ліс, пересічена місцевість, суцільна міська забудова	3, 3

 

Ширину та висоту зони хімічного зараження (В) залежно від ступіня вертикальної стійкості повітря наведено нижче у таблиці 4.3 [7, 9].

Таблиця 4.3 Залежність ширини та висоти зони хімічного зараження від ступіня вертикальної стійкості атмосфери
№ з/п	Ступінь вертикальної стійкості атмосфери	Ширина зони, км	Висота зони*, км
	Інверсія	0, 03· Гр	0, 01· Гр
	Ізотермія	0, 15· Гр	0, 03· Гр
	Конвекція	0, 8· Гр	0, 14· Гр

* - у місті висота підйому хмари СДОР буде у 2 рази менша.

 

Для орієнтовних розрахунків довжини зон смертельних, важких, середніх та легких уражень, можна підставляти замість порогової токсодози, наступні відношення смертельної токсодози: для смертельних уражень – D_пор ≈ 1, 0· LD₅₀; для важких уражень D_пор ≈ 0, 5· LD₅₀; для середніх уражень D_пор ≈ 0, 2· LD₅₀; для легких уражень D_пор ≈ 0, 1· LD₅₀.

Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря може бути визначений за даними навединими нижче у таблиці 4.4 [32].

Таблиця 4.4 Ступінь вертикальної стійкості атмосфери
№ з/п	Швидкість вітру, м/с	Ніч	День
Ясно	Напів ясно	Хмарно	Ясно	Напів ясно	Хмарно
	0, 5	Інверсія	Інверсія	Ізотермія	Конвекція	Конвекція	Ізотермія
	0, 5-2	Інверсія	Інверсія	Ізотермія	Конвекція	Конвекція	Ізотермія
	2-4	Інверсія	Ізотермія	Ізотермія	Конвекція	Ізотермія	Ізотермія
	> 4	Ізотермія	Ізотермія	Ізотермія	Ізотермія	Ізотермія	Ізотермія