143

5.3. Примеры решения задач по выявлению и оценке химической обстановки по прогнозу

Задача 19.

Определить глубину распространения АХОВ при аварии на химически опасном объекте при следующих исходных данных:

тип АХОВ - хлор ;

количество АХОВ – Q_о = 96 тонн ;

условия хранения – жидкость под давлением ;

высота обвалования – Н = 2 метра ;

метеоусловия : изотермия ;

температура воздуха - Т_В = 10 ^о С ;

скорость ветра - V₁₀ = 2 м/с.

Решение .

1. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное и вторичное облака.

1.1. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное облако по формуле (78):

Q_Э1 = К₁ К₃ К₅  К₇  Q_О = 0,18  1  0,23  0,8  96 = 3,18 т.

где : К₁ =0,18 (17, табл. П3, стр. 16-19);

К₃ =1 (17, табл. П3, стр. 16-19);

К₅=0,23;

К₇=0,8 (17, табл. П3, стр. 16-19).

1.2. Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее в вторичное облако по формуле (79):

Q_Э2 = (1 - К₁)  К₂  К₃  К₄  К₅К₆ К^//₇ Q_О/( h  d) =

(1 – 0,18) · 0,052 · 1 · 1,33 · 0,23 · 3,03 · 1 · = 1,357 т.

где : К₂=0,052 (17, табл. П3, стр. 16-19);

К₄ =1,33 (17, табл. П4, стр. 20);

К^//₇=1 (17, табл. П3, стр. 16-19);

h = Н - 0,2= 2 - 0,2 = 1,8 м;

d = 1,553 т/м³ (табл. П3, стр.16-19)

час.

К₆ = N^0,8 = 4^0,8 = 3,03

2. Вычисляем глубину распространения первичного и вторичного облаков АХОВ (17, табл. П2, стр. 14) с применением формул интерполирования :

, (92)

где: Г_Б, Г_М, Г_Х - соответственно большее, меньшее и искомое

значение глубины распространения зараженного АХОВ воздуха, км;

О_Б, О_М, О_Х - соответственно большее, меньшее и непосредственно

перешедшее в первичное (вторичное) облако

количество АХОВ, т.

В данном случае для скорости ветра в приземном слое 2 м/с глубина распространения первичного и вторичного облаков АХОВ составит:

3. Общую глубину распространения облаков АХОВ вычисляем по формуле (82):

км

Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс (Г_П) вычисляем по формуле (83):

Г_п = N · V = 4 · 12 = 48 , км/ч.

В рассматриваемом случае N = 4 часа, скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха - V = 12 км/час (17, табл. П5, стр. 20).

Так как Г_ < Г_П, общая глубина распространения зараженного воздуха составит - Г=7,17 км.

В табл.40 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также итоговые ответы для самоконтроля.

Таблица 40

Варианты исходных данных для самостоятельного решения задач

по определению глубин распространения зараженного АХОВ воздуха

№ п/п	И с х о д н ы е д а н н ы е							Глубина распростра- нения, Г (км)
	Наименование АХОВ	Кол - во АХОВ, QО, (т)	Условия хранения	Высота обвалования, Н (м)	Метеоусловия
					Вертикальная устойчивость воздуха	Температура, Т (ОС)	Скорость ветра, V 10 (м/с)
1	Аммиак	250	жидк. под давл.	-	инверсия	10	2	11,17
2	Аммиак	500	-//-	1	инверсия	-10	3	5,91
3	Аммиак	1600	-//-	1	изотермия	10	2	4,09
4	Аммиак	20000	жидк. изотерм хран.	3	изотермия	0	3	10,26
5	Хлор	110	жидк. под давл.	-	инверсия	10	2	40,0
6	Хлор	310	-//-	1	изотермия	-10	3	11,79
7	Хлор	750	-//-	2	изотермия	0	1	24
8	Амил	100	-//-	2	инверсия	10	3	3,18
9	Фосген	250	-//-	1,5	изотермия	10	2	9,72
10	Фтористый водород	11	-//-	-	инверсия	0	1	12,14

Задача 20.

Определить глубину распространения облака АХОВ при полном разрушении химически опасного объекта при следующих исходных данных:

-наименование и количество используемых АХОВ:

хлор - 50 тонн ;

аммиак - 1000 тонн ;

окись этилена - 500 тонн ;

сероводород - 100 тонн.

Все вещества хранились на складе сырья в металлических резервуарах в жидкой фазе под давлением .

-метеоусловия :

температура воздуха –Т_в = 15 ^о С ;

изотермия ;

скорость ветра –V₁₀ = 3 м/с.

Решение.

1.Вычисляем эквивалентное количество ахов в облаке зараженного воздуха по формуле (81).

Коэффициенты К_2i , К_3i, К_7i, а также величина d_i определяются по таблице П3, стр. 16-19 (17), коэффициент К₄ - по таблице П4, стр. 20 (17), коэффициент К₅ - на стр. 4 (17), коэффициент К_6i – вычисляется по формуле (80). Результаты определения К_2i , К_3i, К_7i, К₄, К₅, К_6i и d_i приведены в табл. 41.

Таблица 41

Значения коэффициентов к2i , к3i, к7i, к4, к5, к6i, время самоиспарения (Тi) и плотность (di) ахов

№ п/п	Наиме-нование АХОВ	Значения коэффициентов						Плот-ность, di (т/м3)		Тi (час)		К6i
		К2i	К3i	К7i	К4	К5
1.	Хлор	0,052	1,0	1,0	1,67	0,23	1,553		0,89		1
2.	Аммиак	0,025	0,04	1,0	1,67	0,23	0,681		0,82		1
3.	Окись этилена	0,041	0,27	0,93	1,67	0,23	0,882		0,69		1
4.	Серово- дород	0,042	0,036	1,0	1,67	0,23	0,964		0,69		1

Примечание: Расчет коэффициентов К_6i и продолжительности

испарения АХОВ (Т_i) приведен ниже:

-хлор: час, К₆₁ = 1^0,8 = 1;

-аммиак: час, К₆₂ = 1^0,8 = 1;

-окись этилена: час, К₆₃ = 1^0,8 = 1;

-сероводород : час, К₆₄ = 1^0,8 = 1.

В результате эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха составит:

2.По таблице П2 стр. 14-15 (17), а также с использованием формул линейного интерполирования (92) вычисляем глубину зоны возможного заражения АХОВ:

км

3.По формуле (83) вычисляем предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Г_П и сравниваем ее с величиной Г_. Из двух значений выбираем наименьшее.

Г_п = N · V = 4 · 18 = 72 км

Таким образом, глубина зоны заражения составит - Г=54,4 км.

В табл.42 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.

Задача 21.

В результате аварии на химически опасном объекте с выбросом АХОВ возможно образование зоны химического заражения. Определить площадь зон возможного и фактического заражения при следующих исходных данных:

• глубина зоны возможного заражения - 8 км;

• время, на которое определяется площадь зон заражения – N = 4 час;

• метеоусловия: - скорость ветра V - 3 м/с;

- степень вертикальной устойчивости воздуха -

изотермия.

Таблица 42

Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению глубины зон заражения в случае полного разрушения химически опасного объекта с выбросом ахов

№ п/п	И с х о д н ы е д а н н ы е						Глубина зоны возможного зара- жения АХОВ, Г (км)
	Наименование АХОВ	Количество АХОВ, Q0 (т)	Условия хранения АХОВ	Метеоусловия
				Вертикальная устойчивость воздуха	Температура, Т (ОС)	Скорость ветра, V10, (м/с)
1.	Хлор Фосген Хлорциан	400 50 20	жидкость под давлением	инверсия	15	2	40
2.	Аммиак Метиламин Триметиламин	1000 200 100	- // -	изотермия	10	3	31,24
3.	Фтор Водород фтористый Метил бромистый	100 200 150	- // -	изотермия	30	2	40
4.	Хлор Водород хлористый Фосген	200 300 100	- // -	изотермия	10	1	24
5.	Аммиак Окислы азота Триметиламин	2000 500 1000	- // -	инверсия	30	3	64,0
6.	Сероводород Метилмеркаптан Триметиламин	3000 400 100	- // -	инверсия	10	1	20
7.	Цианистый водород Хлорциан Соляная кислота	100 50 300	- // -	инверсия	30	2	40
8.	Соляная кислота Хлор Фосген	500 1000 200	- // -	изотермия	30	1	24
9.	Метиламин Метилмеркаптин Триметиламин	500 200 100	- // -	изотермия	10	3	34,7
10.	Хлорциан Аммиак Сероводород	100 2000 300	- // -	изотермия	10	2	24,3

Решение.

1.Вычисляем площадь зоны возможного заражения по формуле (85):

S_в = 8,72 · 10^-3 · Г² ·  = 8,72 · 10^-3 · 8² · 45 =25,1 км²

где:  = 45⁰ табл. 39 или Приложение 6 с. 21 – 22 (17).

2.Вычисляем площадь зоны фактического заражения АХОВ по формуле (86):

S_ф = К₈ · Г² · N^0,2 =0,133 · 8² · 4^0,2 = 11,2 км²

3.Для того, чтобы сопоставить графические размеры зон возможного и фактического заражения, вычисляем ширину зоны фактического заражения (длину меньшей оси эллипса) по формуле (93):

(93)

где: а - длина меньшей оси эллипса, км.

В данном случае ширина зоны фактического заражения составит:

км.

В табл.43 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.

Таблица 43

Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению площади зон заражения АХОВ

№ п/п	Исходные данные					Площадь зоны возможного заражения, Sв (км2)	Площадь зоны фактического заражения, Sф (км2)
	Глубина зоны зараже-ния, Г (км)	Ско-рость ветра, V10, (м/с)	Степень вертикальной устойчивости воздуха	Время прошед. после аварии, N (час)
1	4	2,5	инверсия	2	6.28		1.49
2	6	3	изотермия	4	14.13		6.32
3	12	2	изотермия	4	113.0		25.27
4	10	1	инверсия	3	157.0		10.09
5	12	2	конвекция	4	113.0		44.65
6	10	1,5	изотермия	2	78.48		15.3
7	11	1,5	конвекция	3	94.96		35.4
8	9	3	изотермия	2	31.78		12.38
9	5	4	изотермия	2	9.81		3.82
10	7	3	конвекция	2	19.23		13.23

Задача 22.

В результате аварии на химически опасном объекте произошел выброс АХОВ. Определить время подхода облака зараженного воздуха к населенным пунктам при следующих исходных данных:

- расстояния от источника выброса АХОВ до населенных пунктов:

х₁ = 2 км;

х₂ = 6 км;

х₃ = 12 км;

- метеоусловия:

-степень вертикальной устойчивости воздуха – изотермия;

-скорость ветра – V₁₀ = 2 м/с.

Решение.

1. По табл. П5, стр. 20 (17 ) определяем скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха :

V = 12 км/час

2. По формуле (88) вычисляем время подхода облака зараженного воздуха к каждому объекту:

часа или около 10 мин;

часа или около 30 мин;

час.

В табл. 44 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.

Таблица 44

Варианты исходных данных и результаты расчетов для самостоятельного решения задач по определению времени подхода облака зараженного воздуха к населенным пунктам

№ п/п	Исходные данные						Результаты расчетов
	Ско-рость ветра, V10 (м/с)	Степень вертик. устойч. воздуха	Расстояние до населенных пунктов (км)				Время подхода переднего фронта облака АХОВ (час)
			Х1	Х2		Х3	t1	t2	t3
1	2	инверсия	5	15		25	0.5	1.5	2.5
2	4	изотермия	6	12		36	0.25	0.5	1.5
3	3	конвекция	7	12		33	0.33	0.5	1.57
4	5	изотермия	10	15		45	0.34	0.5	1.55
5	4	изотермия	2	12		30	0.08	0.5	1.25
6	2	конвекция	5	7		10	0.36	0.5	0.71
7	3	инверсия	4	8	20		0.25	0.5	0.5
8	2	инверсия	4	8	20		0.4	0.8	2.0
9	3	изотермия	3	6	12		1.67	0.33	0.67
10	4	изотермия	6	8	20		0.25	0.33	0.83

Задача 23.

На химически опасном объекте произошел выброс фосгена. Определить ожидаемые общие потери населения и их структуру при следующих исходных данных:

• глубина распространения облака зараженного воздуха – Г = 12 км, в том числе в городе – Г_г = 5 км;

• площадь зоны фактического заражения – S_ф = 25,8 км²;

• средняя плотность населения:

-в городе -  = 2800 чел/км²;

-в загородной зоне - ^/ = 140 чел/км²;

• обеспеченность населения противогазами:

-в городе - n₂ = 60 %;

-в загородной зоне - n^|₂ = 50 %;

• обеспеченность населения убежищами:

-в городе – n₁ = 10 %;

-в загородной зоне - n^|₁ = 0 %.

Решение.

1.Вычисляем долю незащищенного населения по формулам (90) и (91):

а) в городе: К = 1 – n₁ – n₂ = 1 - 0,6 - 0,1 = 0,3;

б) в загородной зоне: К^/ = 1 – n^|₁ – n^|₂ = 1 - 0,5 - 0 = 0,5.

2.Вычисляем величину возможных общих потерь населения в очаге поражения АХОВ по формуле (89):

=

чел.

3.Структура потерь может составить :

10083  0,35 = 3529 чел. - безвозвратные ;

10083  0,40 = 4033 чел. - санитарные тяжелой и средней форм

тяжести;

10083  0,25 = 2521 чел. – санитарные легкой формы тяжести.

В табл. 45 приведены варианты исходных данных для самостоятельного решения задач, а также ответы для самоконтроля.

Таблица 45

Варианты исходных данных для самостоятельного решения задач по определению потерь населения в очаге химического поражения АХОВ

№ п/п	Исходные данные									Результаты расчетов
	Глубина распростране-ния АХОВ (км)		Площадь зоны заражения, SФ (км2)	Плотность населения (чел/км2)		Обеспеченность населения (%)				Потери населения (чел)
						убежищами		противогазами		Общие, Ро	В том числе
						В городе, n1	В заго-родной зоне, n/1	В горо-де, n2	В заго-родной зоне, n/2		Безвозв-ратные, РБ	Санитарные
	Общая, Г	В том числе в городе, ГГ		В городе, 	В заго-родной зоне, /							Всего, РС	В том числе
													тяжелые и средние, РТСс	легкие, РЛс
1	8	3	13.8	2100	140	50	30	10	5	5132	1796	3336	2053	1283
2	12	5	44.5	1800	120	40	25	15	3	17262	6042	11220	6905	4315
3	12	7	40.1	2400	180	30	20	20	3	30243	10585	19658	12097	7561
4	13	9	54.2	2000	160	40	30	10	2	39338	13768	25570	15735	9835
5	14	8	62.1	3200	200	50	35	10	5	48612	17014	31598	19445	12153
6	10	7	24.3	2800	110	50	40	20	-	14770	5170	9601	5908	3693
7	13	6	60.2	2400	130	30	25	15	5	39612	13864	25748	15845	9903
8	11	5	35.4	2600	120	30	20	10	4	26862	9402	17460	10745	6715
9	9	4	12.4	2300	150	40	25	5	2	7725	2704	5021	3090	1931
10	6	5	6.3	1900	90	45	15	10	3	4566	1598	2968	1826	1142

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Защита населения, окружающей природной среды и материальных ценностей при авариях на радиационно и химически опасных объектах является задачей не только актуальной в современных условиях, но и имеет ряд отличительных черт и особенностей в сравнении с чрезвычайными ситуациями техногенного характера в других отраслях экономики. В тоже время отличительные черты и особенности аварий, как показано выше, вытекают из специфики технологических процессов и производств радиационно и химически опасных объектов, особенностей поражающего действия и распространения радиоактивных веществ и АХОВ в окружающей среде. Понимание ранее рассмотренных особенностей позволяет с более высокой степенью точности описывать возможные масштабы поражения и более эффективно организовать выполнение мероприятий по защите населения и территорий.

Поэтому при организации защиты населения и территорий лица органов, специально уполномоченных решать задачи ГО и задачи по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, могут получить в учебном пособии полезную и интересную информацию об особенностях возникновения и развития аварий на радиационно и химически опасных объектах, загрязнения окружающей среды, поражающего воздействия ионизирующих излучений радиоактивных веществ и АХОВ, а также практические навыки в решении задач по выявлению и оценке радиационной и химической обстановке, как на этапе прогнозирования, так и по данным разведки.

В тоже время, применительно к процессам радиоактивного и химического загрязнения при авариях на радиационно и химически опасных объектах, не всегда следует прибегать к глубокой детализации знаний об этих процессах, стремиться создавать и использовать сложные многоразмерные математические описания, для которых часто в повседневных условиях наблюдается недостаток информации, времени и их применение будет некорректно. Кроме этого нет уверенности, что сложные математические описания с большей эффективностью позволят решать вышеприведенные задачи и задачи по защите населения и территорий, чем простые.

Одновременно не следует забывать, что знание особенностей функционирования радиационно и химически опасных объектов, воздействия поражающих факторов при авариях на них, и даже выявление и оценка радиационной и химической обстановки не является самоцелью. Данная информация необходима для последующего обоснования перечня и объемов мероприятий по защите населения и территорий, организации их выполнения.

Исходя из основных принципов защиты, а также опыта ликвидации аварий на радиационно и химически опасных объектах, защита населения и территорий достигается сочетанием всех способов защиты и мероприятий, обеспечивающих защиту. К основным мероприятиям обеспечивающим защиту относятся мероприятия радиационной и химической защиты, объем которых существенно возрастает при авариях на радиационно и химически опасных объектах. Обоснование перечня и объема мероприятий радиационной и химической защиты при угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций изложено в следующей части учебного пособия.