6.3.2. Методика расчета оценок воздействий на окружающую среду выброса аварийно химических опасных веществ

Прогнозирование и расчет глубины зоны заражения на ХОО от выбросов АХОВ в ОС осуществляется с использованием методики РД 52.04.253-90 на основе учета эквивалентных ядовитых веществ, образующих облако при мгно­венном выбросе и испарении пролитых токсичных веществ. Оценка зон зара­жения осуществляется по моделям распространения вредных веществ в зави­симости от метеоусловий. В соответствии с этой методикой при прогнозирова­нии глубины зоны заражения АХОВ предусматривается определение количест­венных характеристик выброса АХОВ в первичном и вторичном облаках по эк­вивалентным значениям по отношению к хлору. Что очень важно, методикой предусматривается расчет глубины зоны заражения как при аварии на химиче­ски опасном объекте, так и при разрушении такого рода объекта.

Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту ос­новывается на данных по скорости переноса переднего фронта облака заражен­ного воздуха, выбираемых из таблицы. Продолжительность поражающего дей­ствия АХОВ оценивается по времени его испарения с площади разлива.

Исходными данными для оценки химической обстановки являются: тип и количество АХОВ; метеоусловия; характер местности и застройки на пути рас­пространения зараженного воздуха; условия хранения и характер выброса ядо­витых веществ; степень зараженности людей.

При оценке методом прогнозирования принимаются условия одновре­менного выброса всего запаса АХОВ, имеющегося на объекте в единичной ем­кости при благоприятных для распространения зараженного воздуха условиях (инверсия, скорость ветра 1 м/с).

При авариях на объектах с АХОВ оценка воздействия на ОПС проводится по фактически сложившейся обстановке, т.е. берутся реальное количество вы­брошенного АХОВ и реальные метеоусловия.

Процедура оценки химической обстановки включает следующие шаги:

1. Определение размеров зон химического заражения и очагов пора­жения;

2. Расчет времени подхода зараженного воздуха к данной точке про­странства;

3. Расчет времени поражающего действия;

4. Расчет возможных потерь людей в очаге поражения.

Рассмотрим методику прогнозирования масштабов заражения АХОВ при

авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Методи­ка предназначена для заблаговременного и оперативного прогнозирования масштабов заражения при выбросах АХОВ в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Эта методика ре­комендуется для использования органами управления регионов, областей, го­родов, районов и объектов народного хозяйства РФ при планировании меро­приятий по защите рабочих, служащих и населения от АХОВ и принятии мер защиты непосредственно после аварии, а также в работе оперативных групп комплексного анализа по выявлению причин экстремально высокого загрязне­ния природной среды. Методика позволяет осуществлять прогнозирование масштабов зон заражения при авариях на технологических емкостях и храни­лищах, при транспортировке железнодорожным, трубопроводным и другими видами транспорта, а также в случае разрушения химически опасных объектов. Методика распространяется на случай выброса АХОВ в атмосферу в газообраз­ном, парообразном или аэрозольном состоянии.

Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и вторичному облаку, например: для сжиженных газов - отдельно по первичному и вторичному обла­ку; для сжатых газов - только по первичному облаку; для ядовитых жидкостей - только по вторичному облаку.

Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения АХОВ:

- общее количество АХОВ на объекте и данные по размещению их запа­сов в емкостях и технологических трубопроводах; - количество АХОВ, выбро­шенное в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «обваловку»); - высота поддона или обваловки складских емкостей; - метеорологические условия: температура воздуха, ско­рость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устой­чивости воздуха.

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется прини­мать: величину выброса АХОВ (Q₀) - его содержание в максимальной по объ­ему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и др.; для сейсмических районов - общий запас АХОВ), метеорологические условия - ин­версия, скорость воздуха - 1 м/с. Для прогноза масштабов заражения непо­средственно после аварии должны использоваться конкретные данные о коли­честве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.

Внешние границы зоны заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

При определении масштабов заражения ОПС от выбросов АХОВ приняты следующие допущения:

• емкости, содержащие АХОВ, при авариях разрушаются полностью;

• толщина слоя жидкости для АХОВ (h). разлившихся свободно на под­стилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;

• толщина слоя жидкости для АХОВ, разлившихся в поддон или обвалов­ку, определяется из следующих соотношений:

при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный цоддон (обвалова­ние):

h = Н - 0.2,

где Н - высота поддона (обвалования), м;

при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обвалование)

где Q₀ - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; d - плотность АХОВ, m/м³ - реальная площадь разлива в поддон (обвалова­ние), м²;

• предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжитель­ность сохранения неизменными метеорологических условий (степени верти­кальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра) составляют 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться;

• при авариях на газо- и продуктопроводах величина выброса АХОВ при­нимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопро­воде между автоматически отсекающими отсекателями, например, для аммиакопроводов - 275 - 500 т.

• Значение глубины зоны заражения при аварийном выбросе (разливе) АХОВ определяется по табл. 6.6-6.11 в зависимости от количественных ха­рактеристик выброса и скорости ветра.

Количественные характеристики выброса АХОВ для расчетов мас­штабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (в тоннах) определяется по формуле

(6.24)

где k₁ - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ - (для сжатых га­зов k₁ = 1); к₃ - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ; k₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха: принимается равным для инверсии - 1, для изотермии - 0.23, для конвекции - 0.08; к₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов k₇ = 1); Q₀ - количество вы­брошенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

При авариях на хранилищах сжатого газа величина Q₀ рассчитывается по формуле

(6.25)

где d - плотность АХОВ, т/м³; V_x - объем хранилища, м³.

При авариях на газопроводе величина рассчитывается по формуле

(6.26)

где n - процентное содержание АХОВ в природном газе; d - плотность АХОВ, т/м³; V_r - объем секции газопровода между автоматическими отсекателями, м³.

При определении величины Q_э1 для сжиженных газов значение коэффи­циента к₇ принимается равным 1, а значение коэффициента k₁ рассчитывается по соотношению

(6.27)

где С_р - удельная теплоемкость жидкого АХОВ, кДж/(кг-град); ΔТ - разность температур жидкого АХОВ до и после разрушения емкости, °С; - удель­ная теплота испарения жидкого АХОВ при температуре испарения, кДж/кг.

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку рассчи­тывается по формуле

(6.28)

где k₁ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ; k₄ -коэффициент, учитывающий скорость ветра; k₆ - коэффициент, зави­сящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Значение ко­эффициента определяется после расчета продолжительности испаре­ния вещества Т;

При определении величины Q_3l для остальных веществ значение коэф­фициента к₇ принимается равным 1, а значение коэффициента кг рассчитывает­ся по формуле

(6.29)

где Р - давление насыщенного пара 5ещества при заданной температуре возду­ха, мм. рт. ст.; М - молекулярная масса вещества. •

Расчет глубин зон заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ве­дется с использованием табл. 6.7 -6.11

В табл. 6.8 приведены максимальные значения глубин зон заражения пер­вичным Г₁ или вторичным Г₂ облаком АХОВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием первичного и вторичного обла­ка АХОВ, определяется по уравнению

(6.30)

где Г' - наибольший, Г" - наименьший из размеров Г₁ и Г₂. Полученное зна­чение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_т определяемым по формуле

(6.31)

где N- время от начала аварии, ч;

V - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч . За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра - 1 м/с.

Эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха опреде­ляется аналогично методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле

где k_2i - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-ro АХОВ; k_3i - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к порого­вой токсодозе i-ro АХОВ; k_6l - коэффициент, зависящий от времени, прошед­шего после разрушения объекта; k_7i - поправка на температуру для i-ro АХОВ; Qj - запасы i-ro АХОВ на объекте, т; d_t - плотность i-ro АХОВ, т/м³.

Полученные по табл. 6.8 значения глубины зоны заражения Г в зависимо­сти от рассчитанной величины Q₁ и скорости ветра сравниваются с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г„. За окончатель­ную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из 2-х сравни­ваемых между собой значений.

Площадь зоны возможного заражения первичным (вторичным) обла­ком АХОВ определяется по формуле

(6.33)

где S_B - площадь зоны возможного заражения АХОВ, км²; Г - глубина зоны заражения, км;

V - угловые размеры зоны возможного заражения, град. (табл. 6.6).

Таблица 6.6 .Угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра U

U, м/с	<0.5	0.6-1	1.1-2	>2
φ, град	360	180	90	45

Площадь зоны фактического заражения S_ф в (км²) рассчитывается по формуле

(6.34)

где К_а - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воз­духа, принимаемый равным 0.081 при инверсии; 0.133 - при изотермии; 0.295 - при конвекции; N- время, прошедшее после начала ава­рии, ч.

Время подхода облака АХОВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле

(6.35)

где х - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;

V - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (см. табл. 6.7).

Таблица 6.7 Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Скорость пе­реноса, км/ч	Скорость ветра (м/с)
	1	2	3	4	5		6		7		8	9		10		15
Инверсия (ин)	5	10	16	21
Изотермия (из)	6	12	18	24	29		35		41		47 ,	53		59		88
Конвекция (к)	7	14	21	28

Продолжительность поражающего действия АХОВ определяется време­нем его испарения с площади разлива.

Время испарения АХОВ с площади разлива определяется по формуле, ч

(6.36)

где h - толщина слоя АХОВ, м; d - удельный вес АХОВ, т/м²; к₂,к₄,к₇ - коэффициенты, описанные выше.

Возможные потери населения и производственного персонала в очаге поражения зависят:

• от плотности населения (чел./км²) на территории очага;

• от токсичности АХОВ и глубины его распространения с учетом влия­ния топографических особенностей местности;

• от степени защищенности населения с учетом времени суток и свое­временности его оповещения об опасности;

от метеорологических условий (скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха, температуры окружающей среды) и др.

Рассчитанные зоны территории химического заражения показаны на рис. 6.5.

Прогнозирование и оценка числа пораженных в зонах химического заражения

Возможные потери населения и производственного персонала в очаге поражения:

(6.37)

где Z_j(N) - число пораженных в j-й зоне поражения; m - число зон поражения; п - число степеней защиты; N_j ^r- численность городского населения в j-й зоне поражения; N_j ^c - численность сельского населения в j-й зоне поражения; q, -

доля людей с i-й степенью защиты в зависимости от времени суток; К_{шщ г} - ко­эффициент защиты г'-го сооружения с учетом времени, прошедшего после ава­рии.

Построим зону химического заражения на э-карте. Для пороговой ток- содозы Д_C12=РСt_С12 рассчитывается номинальная глубина распространения ядовитого облака Г_ном. Определяется центральный угол сектора, в качестве которого рассматривается зона химического заражения (3X3). При прогнози­ровании зон возможного химического заражения при гипотетической аварии на ХОО Т_А = 4 ч.

На карту промышленного региона с соблюдением масштаба наносится зона химического заражения. Направление размещения сектора определяется направлением реального ветра в приземном слое атмосферы.

По числу людей, попадающих в ту или иную зону поражения, оценива­ется ожидаемое число пораженных с соответствующей степенью тяжести.