Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций. Теория и практика. Учебное пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
И. В. Чепегин, Т. В. Андрияшина
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ.
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2017
1
УДК 614.8(075)
ББК Ф4(0)301я7
Ч44
Чепегин И. В.
ISBN 978-5-7882-2210-3
ISBN 978-5-7882-2210-3
©
Чепегин И. В., Андрияшина Т. В., 2017
©
Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2017
УДК 614.8(075)
ББК Ф4(0)301я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
зам. директора ООО «Эксперт бюро» И. Р. Хайруллин
доц. Д. Т. Мусин (КГЭУ)
Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных ситуаций.
Теория и практика : учебное пособие / И. В. Чепегин, Т. В. Андрияшина; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2017. – 116 с.
Рассмотрены условия возникновения и развития чрезвычайных
ситуаций, определены параметры, количественно характеризующие ЧС,
приведены методики расчетов зон поражения при ЧС природного и
техногенного характера, даны примеры решения задач и предложены
индивидуальные задания для студентов.
Предназначено для студентов всех форм обучения направления
подготовки «Техносферная безопасность»
Подготовлено на кафедре промышленной безопасности.
2
ВВЕДЕНИЕ
Целью настоящего учебного пособия является формирование
у студентов навыков по оценке обстановки при возможных авариях и
катастрофах, выполнению инженерных расчетов зон возможного
поражения при чрезвычайных ситуациях (ЧС) природного и
техногенного характера и получение информации для принятия
грамотных управленческих решений в условиях ЧС.
В связи с этим в представленном учебном пособии
рассмотрены вопросы практического применения знании, полученных
студентами при изучении теоретического материала курса
«Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных
ситуаций», изучаемого в рамках направления подготовки 20.03.01
«Техносферная безопасность».
Предлагаемое учебное пособие призвано восполнить
недостаток в учебной литературе, а замысел авторов состоял в том,
чтобы теоретический материал дополнить примерами решения
задач и анализом последствий чрезвычайных ситуаций.
В пособии дается анализ ЧС как мирного, так и военного
времени. Рассматриваются опасности различных производственных
объектов, разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти
объекты и обслуживающий их персонал. Оценка опасных воздействий
на стадии проектирования объектов осуществляется на основе
нормативных требований, разработанных с учетом наиболее опасных
условий протекания ЧС и проявления их негативных факторов, утечек
и проливов опасных химических веществ (ОХВ), пожаров и взрывов,
т.е. с учетом аварийной ситуации. К сожалению, чрезвычайные
ситуации техногенного характера возникают не только в силу
нарушения технологического процесса, но и в значительной степени
под влиянием ряда природных процессов. При этом экономика
страны несет значительные потери. Анализ данных о чрезвычайных
ситуациях (ЧС) в Российской Федерации за последние годы
показывает, что количество и масштабы последствий аварий,
катастроф и стихийных бедствий становятся все более опасными для
населения, окружающей среды и экономики страны, усилия по
ликвидации последствий ЧС становятся все менее и менее
эффективными. Учитывая устойчивую тенденцию уменьшения
3
производимого у нас валового продукта, можно сделать вывод, что в
ближайшей перспективе по ряду показателей экономика страны будет
не в состоянии восполнять потери в результате ЧС. Выйти из этого
положения можно лишь единственным путем – создать новую
идеологию, в основу которой должны быть положены
прогнозирование, подготовка и своевременное предупреждение людей
о грозящем бедствии.
Решению именно этих вопросов посвящено настоящее
учебное пособие. В нем для формирования и закрепления
практических навыков по учебным вопросам дисциплины основное
внимание уделено связи теоретических моделей возникновения и
развития ЧС с методами оценки их последствий. По каждой
рассматриваемой теме приводятся примеры решения наиболее общих
задач распространения опасных факторов, даются варианты
исходных данных для самостоятельного выполнения заданий.
Приведены необходимые справочные материалы и ссылки на
доступную литературу.
Издание может стать теоретической базой при выполнении
контрольных и курсовых заданий, подготовке выпускных
квалификационных работ, а также при решении технических и
организационных задач в области безопасности в ЧС.
4
Глава 1.
ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИИ НА ХИМИЧЕСКИ
ОПАСНОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОБЪЕКТЕ
Характерными особенностями аварий на химически опасных
производственных объектах (ХОПО) являются внезапность
возникновения ЧС, быстрое распространение поражающих факторов,
возможность массового поражения людей и сельскохозяйственных
животных, попавших в зону заражения, необходимость проведения
аварийно-спасательных и других неотложных работ в сжатые сроки.
Предупредить такие аварии - значит обеспечить необходимый уровень
промышленной безопасности химического объекта.
Приказом Ростехнадзора от 21.11.2013 № 559 утверждены
«Правила безопасности химически опасных производственных
объектов» [1], которые устанавливают требования, направленные на
предупреждение аварий и случаев производственного травматизма на
химически опасных производственных объектах, на которых
получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся,
транспортируются, уничтожаются токсичные, высокотоксичные и
представляющие опасность для окружающей среды химически
опасные вещества.
Требования к химико-технологическим процессам
разрабатываются на основании исходных данных с учетом классов
опасности, устанавливаемых исходя из количества химически
опасного вещества или химически опасных веществ,
предусмотренных пунктом 1 приложения 1 к федеральному закону №
116-фз, которые одновременно находятся или могут находиться на
ХОПО.
Согласно указанным «Правилам…» для максимального
снижения выбросов в окружающую среду химически опасных
веществ при аварийной разгерметизации системы в технологических
блоках, связанных с получением, использованием, переработкой,
образованием химически опасных веществ, должны
предусматриваться следующие меры по отсечению аварийных
участков:
- на объектах I и II класса опасности – требуется установка
автоматических быстродействующих запорных и (или) отсекающих
устройств со временем срабатывания не более 12 с;
5
- на объектах III класса опасности - требуется установка
запорных и (или) отсекающих устройств с дистанционным
управлением и временем срабатывания не более 120 с;
- на объектах IV класса опасности - требуется установка
запорных устройств с ручным приводом, но не более 300 с.
Для аварийного освобождения химико-технологических
систем от обращающихся химически опасных продуктов необходимо
применять специальные системы аварийного освобождения, которые
запрещается использовать для других целей.
Эти системы должны:
- находиться в состоянии постоянной готовности;
- исключать возможность образования химически опасных
смесей как в самих системах, так и в окружающей их атмосфере;
- обеспечивать минимально возможное время освобождения;
- оснащаться средствами контроля и управления.
1.1. Термины и определения
Химически опасный объект экономики – это объект, при
аварии и разрушениикоторого могут произойти массовые поражения
людей и животныхот АХОВ.
АХОВ (аварийно-химически опасное вещество) – это
химическое вещество, применяемое в народнохозяйственных целях,
которое при проливе или выбросе может приводить к заражению
окружающей среды (ОС) с поражающими концентрациями.
Зона заражения АХОВ – территория, зараженная АХОВ в
опасных для жизни людей пределах.
Под оценкой обстановки при аварии на химически опасном
производственном объекте подразумевается прогнозирование
масштаба заражения АХОВ, т.е. определение глубины, времени и
площади зоны заражения АХОВ.
Авария – разрушение сооружений и (или) технических
устройств, применяемых на опасном производственном объекте,
неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ.
Разрушение трубопроводов, емкостей, хранилищ,
транспортных средств при осуществлении перевозок и т.п. приводит к
нарушению технологических процессов на производстве, выбросу
6
АХОВ в атмосферу в количествах, представляющих опасность
массового поражения людей и животных.
Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь
территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах. Под
вредными (опасными) веществами понимаются такие вещества,
определенное количество которых способно инициировать явления
или процессы, поражающие людей, животных и растений, наносящие
ущерб основным производственным фондам или окружающей среде.
Площадь зоны возможного заражения АХОВ – площадь
территории, в пределах которой под воздействием изменения
направления ветра может перемещаться облако АХОВ. В качестве
вредных (опасных) веществ рассматривают отравляющие вещества
(ОВ), аварийно-химические отравляющие вещества (АХОВ), а также
вещества, способные образовывать в ЧС взрывоопасные облака
топливовоздушной смеси.
Под коэффициентом защищенности укрытия следует
понимать отношение расчетной токсодозы, накопленной человеком за
определенный промежуток времени на открытой местности, к
значению токсодозы, накопленной за тот же промежуток времени при
нахождении в укрытии.
Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое
количество опасного вещества (ОВ), масштаб поражения которым при
инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени
вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества,
попадающим в первичное (вторичное) облако [2].
Основной количественной характеристикой поражающего
действия АХОВ и ОВ является токсическая доза (токсодоза).
Токсодоза – это произведение концентрации АХОВ и ОВ на
экспозицию (время пребывания незащищенного человека в
зараженном воздухе):
T = c·t,
где c – концентрация; t – время (экспозиция).
Различают пороговую и летальную токсодозы. Токсодоза
измеряется: при ингаляции – в мг·мин/л, при попадании вовнутрь
(через кожу, желудочно-кишечный тракт) – в мг·мин/кг живой массы.
7
1.2. Типовые ЧС при крупных химических авариях
В зависимости от физико-химических свойств АХОВ и
условий их использования, хранения и транспортировки в результате
крупных аварий на ХОО могут возникать ЧС четырех основных
типов, различающихся характером воздействия поражающих
факторов, организацией и технологией ведения аварийноспасательных и других неотложных работ [2]:
- с образованием только первичного облака АХОВ (для
сжатых газов – воздух, азот);
- с образованием пролива, первичного и вторичного облаков
АХОВ;
- с образованием пролива и только вторичного облака АХОВ.
Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате
мгновенного (1–3 мин) перехода в атмосферу части содержимого
ёмкости АХОВ при её разрушении.
Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате
испарения разлившегося вещества с поверхности пролива.
При аварийной разгерметизации емкости с жидкой фазой
возможно образование отверстия как выше, так и ниже уровня
жидкости. При этом, поскольку емкости имеют определенный
коэффициент заполнения жидкостью, отличный от единицы, выброс
опасного вещества происходит либо из парового пространства, либо
из пространства, занятого жидкостью. Возможна и ситуация (при
полном разрушении аппарата), когда одновременно и из парового, и
из жидкостного пространств опасное вещество выбрасывается в
атмосферу.
На рис. 1.1 схематично изображены возможные схемы
разрушения оборудования с выбросом опасного вещества.
Первый тип ЧС (рис.1а) может возникнуть в случае
мгновенной разгерметизации емкостей или технологического
оборудования не только с жидкостями, но и с газообразными (под
давлением), криогенными, перегретыми и сжиженными АХОВ, в
результате чего образуется первичное парогазовое или аэрозольное
облако АХОВ. Пролива жидкой фазы, как правило, при этом не
происходит, или пролитое вещество быстро (за несколько минут)
испаряется за счет температуры ОС. В зависимости от метеоусловий
токсичное облако распространяется по территории, прилегающей к
8
аварийному объекту, образуя зону опасных для населения
концентраций.
Рис. 1.1. ЧС с образованием облака АХОВ:
а - только первичного; б - только вторичного; в - первичного (1) и
вторичного (2)
Этот тип ЧС является наиболее опасным, поскольку
характеризуется высокой интенсивностью воздействия поражающих
факторов и трудностью быстрого реагирования для предотвращения
или снижения потерь. Основным поражающим фактором при
мнгновенном истечении большого объема АХОВ является
ингаляционное воздействие на людей и животных. При этом
масштабы поражения зависят от количества выброшенных в воздух
АХОВ, их концентрации, скорости ветра, состояния приземного слоя
атмосферы (инверсия или конвекция), плотности паров вещества
(легче или тяжелее воздуха), времени суток (ночное или дневное),
характера местности (сельская местность или городская застройка),
плотности населения, проживающего в зоне возможного химического
заражения.
Второй тип ЧС с образованием пролива, первичного и
вторичного облаков АХОВ (рис.1 в) может возникнуть при аварийных
проливах АХОВ на ХОПО, использующих токсичные жидкости. При
разгерметизации емкостей или технологического оборудования часть
вещества, включая объем парового пространства и мгновенно
испаряющейся жидкости (обычно не более 10%), образует первичное
облако паров со смертельными концентрациями, а часть выливается в
обваловку или на подстилающую поверхность и постепенно
испаряется за счет тепла ОС, создавая вторичное облако паров с
поражающими концентрациями. В зависимости от времени года,
9
метеоусловий, характера и геометрических размеров пролива время
испарения может составить от десятков минут до нескольких суток.
Этот тип ЧС характеризуется ингаляционным поражающим
воздействием кратковременно первичным облаком АХОВ и более
продолжительное время (часы и сутки) - вторичным облаком с
опасными поражающими концентрациями паров. Кроме того,
пролитый продукт может заражать грунт и воду. Указанный тип ЧС в
отличие от первого позволяет по времени привлечь достаточное
количество сил и средств для эффективного проведения аварийноспасательных работ.
Третий тип ЧС с образованием пролива и только вторичного
облака АХОВ (рис.1 б) может возникнуть при крупных авариях на
ХОО в результате больших проливов в поддон (обваловку) или на
подстилающую поверхность сжиженных или жидких АХОВ с
температурой кипения ниже или близкой к температуре ОС.
Вследствие испарения пролитого продукта образуется только
вторичное облако паров токсичного вещества с поражающими
концентрациями, которое при благоприятных метеоусловиях может
распространиться на значительные расстояния от места аварии.
Этот тип ЧС менее опасен для населения, чем первые два, так
как позволяет по времени принять эффективные меры по защите
населения и ликвидации последствий аварии. Основными
поражающими факторами при указанном типе ЧС, как и в первых
двух случаях, являются ингаляционное воздействие вторичного
облака АХОВ и заражение грунта и воды на месте пролива. В
зависимости от физико-химических свойств АХОВ, размеров пролива,
метеоусловий и эффективности работ аварийно-спасательных
формирований время его испарения может составлять от нескольких
часов до нескольких суток. И время для защиты населения и
успешного проведения аварийно-спасательных и других неотложных
работ будет вполне достаточно.
Возможен и четвертый тип ЧС, когда происходит аварийный
выброс (пролив) значительного количества малолетучего АХОВ
(жидкости с температурой кипения, значительно превышающей
температуру ОС или твердого вещества). При этом происходит
заражение местности (грунта, воды) с опасными последствиями для
живых организмов и растительности. Вторичного облака паров с
поражающими концентрациями при этом не образуется, но
10