М
инистерство
образования и науки
Российской Федерации
Ф
едеральное
государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Северо-Кавказский государственный
технический университет»
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
к выполнению расчетно-графической работы
по дисциплине «Потенциально опасные
технологии и производства»
для студентов специальности
280103.65 «Защита в чрезвычайных ситуациях»
Ставрополь
2012
Расчетно-графическая работа (РГР) по дисциплине «Потенциально опасные технологии и производства» имеет важное значение в развитии самостоятельных навыков студентов и определяет степень практического овладения теоретическим курсом предмета при решении практических задач.
У
Составитель: Е. В. Соколова, ст. преподаватель
Рецензент: зав. кафедрой ЗЧС, канд. техн. наук, доцент Даржания А. Ю.
1. Формулировка задания и его объем
Расчетно-графическая работа включает в себя три задачи по темам:
1. Расчет последствий аварий на гидротехнических сооружениях;
2. Расчет параметров железнодорожных аварий при перевозке пожаровзрывоопасных веществ и материалов;
3. Расчет мероприятий по снижению уровня экологической опасности объекта.
Задачи выполняются индивидуально, согласно вариантам, соответствующим порядковому номеру студента в списке группы.
Задача 1. Провести расчет параметров движения волны прорыва по заданным характеристикам гидротехнического сооружения (таблица 1), русла и поймы реки (таблица 2) и расчетных участков (таблица 3). Построить график движения волны прорыва, с помощью которого определить параметры волны прорыва в створе населенного пункта.
Таблица 1 – Характеристика гидротехнического сооружения и реки
Вариант |
Наименование исходных данных |
|||||
Объем воды в водохранилище, Wв, м3 |
Длина плотины у подпорной дамбы, В, м |
Глубина перед гидроузлом, Н, м |
Начальная глубина воды в рассматриваемых створах, hi, м |
|||
В 0-м створе |
В 1-м створе |
Во 2-м створе |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
3,0×106 |
1200 |
23 |
2,1 |
3,9 |
6,4 |
2 |
1,8×106 |
1220 |
32 |
2,2 |
3,8 |
6,5 |
3 |
1,8×106 |
1389 |
35 |
1,7 |
3,7 |
5,5 |
4 |
2,0×106 |
1137 |
39 |
1,4 |
3,9 |
5,3 |
5 |
2,1×106 |
1400 |
40 |
2,5 |
3,8 |
5,4 |
6 |
2,3×106 |
1600 |
33 |
2,3 |
4,0 |
5,7 |
7 |
2,5×106 |
1780 |
41 |
1,8 |
3,6 |
6,2 |
8 |
2,7×106 |
1387 |
44 |
1,5 |
3,5 |
5,1 |
9 |
2,5×106 |
1175 |
42 |
1,7 |
3,4 |
5,6 |
10 |
3,2×106 |
1310 |
34 |
1,8 |
3,7 |
5,8 |
11 |
2,7×106 |
1890 |
39 |
1,9 |
3,8 |
6,9 |
12 |
2,6×106 |
1443 |
43 |
2,0 |
3,8 |
6,0 |
13 |
1,9×106 |
1671 |
41 |
1,6 |
3,7 |
6,1 |
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
14 |
1,8×106 |
1800 |
36 |
1,8 |
3,6 |
6,2 |
|
15 |
2,2×106 |
1500 |
32 |
2,5 |
3,8 |
5,4 |
|
16 |
2,5×106 |
1678 |
33 |
2,3 |
4,0 |
5,7 |
|
17 |
2,6×106 |
1361 |
44 |
1,8 |
3,6 |
6,2 |
|
18 |
1,8×106 |
1600 |
37 |
1,5 |
3,5 |
5,1 |
|
19 |
2,4×106 |
1780 |
30 |
1,7 |
3,4 |
5,6 |
|
20 |
2,8×106 |
1450 |
28 |
1,8 |
3,7 |
5,8 |
|
21 |
2,0×106 |
1800 |
20 |
1,5 |
3,5 |
5,1 |
|
22 |
2,1×106 |
1500 |
26 |
1,7 |
3,4 |
5,6 |
|
23 |
1,6×106 |
1678 |
45 |
1,8 |
3,7 |
5,8 |
|
24 |
1,8×106 |
1361 |
47 |
1,9 |
3,8 |
6,9 |
|
25 |
1,9×106 |
1600 |
30 |
2,0 |
3,8 |
6,0 |
|
Таблица 2 – Характеристика русла и поймы реки
Вариант |
Форма сечения прорана |
Длина прорана, Впр, м |
Характеристика русла и поймы реки |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Параболическая |
20 |
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных потоков в обычных условиях |
2 |
Прямоугольная |
22 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
3 |
Параболическая |
26 |
Естественные русла в весьма благоприятных условиях |
4 |
Параболическая |
29 |
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных потоков в обычных условиях |
5 |
Прямоугольная |
20 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
6 |
Параболическая |
23 |
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. |
7 |
Прямоугольная |
20 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
8 |
Параболическая |
24 |
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. |
9 |
Параболическая |
25 |
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных потоков в обычных условиях |
10 |
Прямоугольная |
23 |
Естественные русла в весьма благоприятных условиях |
11 |
Параболическая |
25 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
12 |
Прямоугольная |
25 |
Поймы больших и средних рек сравнительно разработанные, покрытые нормальным количеством травы и кустарника |
13 |
Параболическая |
19 |
Периодические потоки с большим количеством наносов. |
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
4 |
14 |
Прямоугольная |
17 |
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. |
15 |
Параболическая |
33 |
Плохо разработанные заросшие поймы рек, галечно-валунные русла горного типа |
16 |
Параболическая |
30 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
17 |
Прямоугольная |
28 |
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных потоков в обычных условиях |
18 |
Прямоугольная |
33 |
Естественные русла в весьма благоприятных условиях |
19 |
Параболическая |
28 |
Плохо разработанные заросшие поймы рек, галечно-валунные русла горного типа |
20 |
Параболическая |
25 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
21 |
Параболическая |
22 |
Периодические потоки с большим количеством наносов. |
22 |
Параболическая |
23 |
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. |
23 |
Прямоугольная |
24 |
Плохо разработанные заросшие поймы рек, галечно-валунные русла горного типа |
24 |
Прямоугольная |
25 |
Русла больших и средних рек, значительно засоренные. |
25 |
Параболическая |
26 |
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных потоков в обычных условиях |
Таблица 3 – Характеристика расчетных участков (створов) реки
Вариант |
Наименование исходных данных |
||||||
Длина расчетных участков |
Уклон реки |
Удаление н. п. от ГТС |
Высотные отметки расчетных створов |
||||
0-го |
1-го |
2-го |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 |
0–26 |
26–54 |
1×10-4 |
48,0 |
64,2 |
72,3 |
84,6 |
2 |
0–30 |
30–61 |
5×10-4 |
42,5 |
65,0 |
74,0 |
81,0 |
3 |
0–27 |
27–55 |
5×10-5 |
39,5 |
68,0 |
75,4 |
86,2 |
4 |
0–32 |
32–56 |
1×10-3 |
37,8 |
67,5 |
74,6 |
82,4 |
5 |
0–38 |
38–70 |
5×10-3 |
40,0 |
69,0 |
76,4 |
84,3 |
6 |
0–31 |
31–65 |
5×10-5 |
37,5 |
67,0 |
77,2 |
85,0 |
7 |
0–35 |
35–70 |
1×10-4 |
28,7 |
65,4 |
70,5 |
77,6 |
8 |
0–40 |
40–78 |
5×10-4 |
34,2 |
66,1 |
71,5 |
78,9 |
9 |
0–42 |
42–75 |
5×10-4 |
36,7 |
59,3 |
65,3 |
73,2 |
10 |
0–36 |
36–79 |
5×10-5 |
37,8 |
65,8 |
72,5 |
83,2 |
11 |
0–27 |
27–64 |
5×10-5 |
38,0 |
64,5 |
70,0 |
78,0 |
12 |
0–35 |
35–68 |
1×10-4 |
32,0 |
66,3 |
75,0 |
80,0 |
13 |
0–38 |
38–68 |
5×10-4 |
31,5 |
60,7 |
66,0 |
72,0 |
14 |
0–29 |
29–62 |
1×10-3 |
29,5 |
63,4 |
68,0 |
77,0 |
15 |
0–35 |
35–56 |
5×10-3 |
41,3 |
60,7 |
68,0 |
78,0 |
Продолжение таблицы 3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
16 |
0–37 |
37–77 |
1×10-4 |
32,0 |
67,8 |
73,5 |
81,2 |
17 |
0–50 |
50–82 |
1×10-3 |
40,5 |
65,4 |
72,1 |
79,0 |
18 |
0–41 |
41–85 |
5×10-5 |
31,0 |
66,1 |
72,3 |
80,1 |
19 |
0–38 |
38–68 |
5×10-4 |
36,7 |
59,3 |
65,3 |
73,2 |
20 |
0–33 |
33–64 |
5×10-5 |
37,8 |
65,8 |
72,5 |
83,2 |
21 |
0–32 |
32–69 |
1×10-4 |
32,0 |
67,8 |
73,5 |
81,2 |
22 |
0–41 |
41–71 |
1×10-3 |
40,5 |
65,4 |
72,1 |
79,0 |
23 |
0–29 |
29–62 |
5×10-5 |
31,0 |
66,1 |
72,3 |
80,1 |
24 |
0–35 |
35–56 |
5×10-4 |
36,7 |
59,3 |
65,3 |
73,2 |
25 |
0–37 |
37–77 |
5×10-5 |
37,8 |
65,8 |
72,5 |
83,2 |
Задача 2. На основании исходных данных (таблица 4) провести оценку пожарной обстановки при аварии с ЛВЖ и СУГ на сортировочной станции.
При проведении маневренных работ произошло столкновение цистерны с ЛВЖ (керосин) и цистерны, содержащей СУГ (пропан). Цистерны стандартные объемом соответственно V1 и V2 м3, загрузка ЛВЖ, М1 т, загрузка СУГ, М2 т, степень заполнения 0,85. В результате столкновения цистерна с ЛВЖ получила пробоину площадью S0 см2, из которой начал вытекать керосин. Через τ, мин, пролитый керосин воспламенился. В результате теплового воздействия происходит взрыв цистерны с СУГ с образованием огненного шара. Расчетная температура воздуха tр, оС, скорость воздушного потока V=0,5 м/с.
Изобразить зоны возможного распространения пожара при аварии с проливом ЛВЖ и образованием огненного шара.
Таблица 4 – Исходные данные для решения задачи
Вариант |
V1, м3 |
V2, м3 |
М1, т |
М2, т |
τ, мин |
tр, оС |
S0, см2 |
Длина цистерны, Lв, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
73,1 |
55 |
55 |
28 |
40 |
22 |
70 |
11,5 |
2 |
61,2 |
40 |
40 |
26 |
35 |
23 |
75 |
12 |
3 |
61,2 |
43 |
43 |
20 |
45 |
24 |
80 |
12,5 |
4 |
73,1 |
55 |
58 |
24 |
30 |
25 |
85 |
13 |
5 |
73,1 |
50 |
55 |
29 |
50 |
26 |
90 |
13,5 |
6 |
73,1 |
60 |
64 |
23 |
43 |
27 |
95 |
14 |
7 |
73,1 |
60 |
67 |
29 |
37 |
28 |
100 |
11,5 |
Продолжение таблицы 4
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
8 |
61,2 |
50 |
50 |
25 |
40 |
29 |
70 |
12 |
9 |
61,2 |
40 |
44 |
30 |
36 |
30 |
75 |
12,5 |
10 |
61,2 |
44 |
49 |
24 |
39 |
25 |
80 |
13 |
11 |
73,1 |
54 |
53 |
20 |
44 |
26 |
85 |
13,5 |
12 |
73,1 |
54 |
60 |
18 |
47 |
27 |
90 |
14 |
13 |
73,1 |
54 |
48 |
23 |
34 |
28 |
95 |
11,5 |
14 |
73,1 |
54 |
56 |
27 |
30 |
29 |
100 |
12 |
15 |
73,1 |
48 |
61 |
28 |
38 |
30 |
70 |
12,5 |
16 |
73,1 |
55 |
58 |
28 |
50 |
30 |
75 |
13 |
17 |
61.2 |
48 |
55 |
29 |
45 |
26 |
80 |
13,5 |
18 |
73,1 |
60 |
64 |
23 |
43 |
27 |
85 |
14 |
19 |
73,1 |
60 |
66 |
25 |
40 |
25 |
90 |
11,5 |
20 |
61,2 |
52 |
54 |
26 |
43 |
29 |
95 |
12 |
21 |
73,1 |
55 |
60 |
18 |
40 |
26 |
100 |
13,5 |
22 |
61.2 |
48 |
48 |
23 |
36 |
27 |
70 |
14 |
23 |
73,1 |
60 |
56 |
27 |
39 |
28 |
75 |
11,5 |
24 |
73,1 |
60 |
61 |
28 |
44 |
29 |
80 |
12 |
25 |
61,2 |
52 |
58 |
28 |
47 |
30 |
85 |
12,5 |
Задача 3. На основании исходных данные о технологических характеристиках объекта определить:
1. Максимальную приземную (на высоте 2,0 м) концентрацию загрязняющих веществ;
2. Предельно допустимый выброс (ПДВ) загрязняющих веществ одиночного источника;
3. Уточнить размеры санитарно-защитной зоны в соответствии с розой ветров для данного района.
Исходные данные:
1. Вредное вещество, масса выброса, М, г/с;
2. Источником выброса является круглая труба диаметром D, м;
3. Высота источника, Н, м;
4. Скорость выхода газовоздушной смеси, , м/с;
5. Температура выхода ГВС, Тг, оС;
6. Расположение объекта – Ставропольский край, средняя температура самого жаркого месяца, Тв=27 оС;
7. Фоновая концентрация, Сф, мг/м3.
8. Среднегодовая повторяемость направления ветров при восьмиугольной розе ветров в районе расположения объекта (таблица 6);
9. Размер санитарно-защитной зоны, L0, м.
Таблица 5 – Исходные данные к решению задачи 3
Вариант |
Исходные данные |
|||||||
Наименование вещества |
М, г/с |
D, м |
Н, м |
, м/с |
Тг, оС |
Сф мг/м3 |
L0, м |
|
1 |
Сернистый ангидрид |
2,0 |
0,8 |
30 |
5 |
90 |
0,20 |
50 |
2 |
Аммиак |
2,1 |
0,9 |
32 |
6 |
95 |
0,10 |
50 |
3 |
Бензол |
2,5 |
1,0 |
28 |
7 |
100 |
0,25 |
100 |
4 |
Азотная кислота |
3,0 |
1,2 |
26 |
8 |
100 |
0,20 |
50 |
5 |
Серная кислота |
3,2 |
1,5 |
29 |
4 |
120 |
0,20 |
50 |
6 |
Сажа |
4,5 |
1,6 |
31 |
5 |
125 |
0,09 |
50 |
7 |
Сероводород |
3,6 |
1,4 |
25 |
6 |
100 |
0,003 |
50 |
8 |
Оксид углерода |
2,8 |
1,3 |
29 |
7 |
120 |
2,6 |
30 |
9 |
Сернистый ангидрид |
2,4 |
0,8 |
31 |
8 |
90 |
0,18 |
50 |
10 |
Аммиак |
3,3 |
1,1 |
34 |
4 |
110 |
0,09 |
100 |
11 |
бензол |
2,2 |
1,2 |
25 |
5 |
90 |
0,13 |
50 |
12 |
Азотная кислота |
2,4 |
1,5 |
27 |
6 |
100 |
0,24 |
30 |
13 |
Серная кислота |
2,5 |
0,8 |
29 |
7 |
125 |
0,12 |
50 |
14 |
Оксид углерода |
3,3 |
0,9 |
30 |
8 |
100 |
2,1 |
50 |
15 |
Сажа |
3,6 |
1,2 |
22 |
4 |
95 |
0,06 |
50 |
16 |
Сернистый ангидрид |
4,0 |
0,9 |
20 |
5 |
92 |
0,2 |
50 |
17 |
Аммиак |
2,6 |
1,3 |
22 |
6 |
95 |
0,05 |
50 |
18 |
Бензол |
3,8 |
1,0 |
28 |
7 |
110 |
0,15 |
100 |
19 |
Азотная кислота |
2,7 |
1,1 |
26 |
8 |
100 |
0,2 |
50 |
20 |
Серная кислота |
3,3 |
1,5 |
30 |
4 |
115 |
0,1 |
50 |
21 |
Сажа |
2,5 |
1,4 |
24 |
5 |
120 |
0,06 |
50 |
22 |
Сероводород |
2,8 |
1,6 |
25 |
6 |
105 |
0,003 |
50 |
23 |
Оксид углерода |
3,4 |
1,3 |
29 |
7 |
120 |
2,6 |
30 |
24 |
Сернистый ангидрид |
3,7 |
1,8 |
31 |
8 |
100 |
0,18 |
50 |
25 |
Аммиак |
4,2 |
1,4 |
24 |
4 |
110 |
0,09 |
100 |
Таблица 6 – Среднегодовая повторяемость направления ветров при восьмиугольной розе ветров в районе расположения объекта
Вариант |
Повторяемость ветров (%) по направлениям |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
С |
С – В |
В |
Ю – В |
Ю |
Ю – З |
З |
С – З |
1 |
17 |
17 |
16 |
12 |
10 |
7 |
9 |
12 |
2 |
10 |
15 |
17 |
17 |
14 |
12 |
7 |
8 |
3 |
9 |
10 |
11 |
14 |
16 |
16 |
15 |
9 |
Продолжение таблицы 6
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
4 |
12 |
10 |
12 |
12 |
11 |
14 |
15 |
14 |
5 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
16 |
12 |
6 |
5 |
10 |
8 |
10 |
16 |
17 |
17 |
17 |
7 |
12 |
12 |
12 |
12 |
10 |
12 |
16 |
14 |
8 |
15 |
16 |
15 |
12 |
10 |
8 |
11 |
13 |
9 |
8 |
10 |
12 |
15 |
16 |
15 |
13 |
11 |
10 |
19 |
12 |
10 |
9 |
7 |
11 |
18 |
17 |
11 |
10 |
15 |
17 |
17 |
14 |
12 |
7 |
8 |
12 |
9 |
10 |
11 |
14 |
16 |
16 |
15 |
9 |
13 |
5 |
10 |
8 |
10 |
16 |
17 |
17 |
17 |
14 |
12 |
12 |
12 |
12 |
10 |
12 |
16 |
14 |
15 |
15 |
16 |
15 |
12 |
10 |
8 |
11 |
13 |
16 |
17 |
17 |
16 |
12 |
10 |
7 |
9 |
12 |
17 |
10 |
15 |
17 |
17 |
14 |
12 |
7 |
8 |
18 |
9 |
10 |
11 |
14 |
16 |
16 |
15 |
9 |
19 |
12 |
10 |
12 |
12 |
11 |
14 |
15 |
14 |
20 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
16 |
12 |
21 |
5 |
10 |
8 |
10 |
16 |
17 |
17 |
17 |
22 |
12 |
12 |
12 |
12 |
10 |
12 |
16 |
14 |
23 |
15 |
16 |
15 |
12 |
10 |
8 |
11 |
13 |
24 |
8 |
10 |
12 |
15 |
16 |
15 |
13 |
11 |
25 |
19 |
12 |
10 |
9 |
7 |
11 |
18 |
17 |
Решение задач проводится по методикам [1 – 4].