Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення аварії.

2. Ким визначаються функціональні обов’язки штатних працівників ЦЗ підприємства, установи або організації?

3. Перелічити основні законодавчі документи з питань ЦО.

4. Які додаткові заходи ЦЗ необхідно виконувати на радіаційних, хімічних і вибухонебезпечних підприємствах?

5. Хто несе відповідальність за населення, що проживає в зонах можливого ураження, від наслідків аварій на цих об’єктах?

6. Хто організує на об’єкті проведення евакуаційних заходів в умовах надзвичайних ситуацій?

7. Хто здійснює контроль за за дотриманням вимог законодавства з питань ЦЗ на підприємстві?

8. Які заходи необхідно проводити для підвищення захистних властивостей житла?

Біблографичний список до теми

Основні законодавчі та нормативно-правові акти:

[13; 25; 26; 27; 28]

Основна література:

[6]

Додаткова література:

[7]

Тема 4. Прогнозування обстановки та планування заходів захисту в зонах радіоактивного, хімічного і біологічного зараження

Мета: засвоєння, закріплення, поглиблення і систематизація знань про:

- методи оцінки радіаційної та хімічної обстановки;

- способи захисту та зменшення масштабів радіаційного та хімічного забруднення;

- режими радіаційного захисту;

- запобігання поширенню інфекційних захворювань з первинного осередку.

План вивчення теми

1. Порядок нанесення зон радіоактивного та хімічного забруднення на картографічну схему (план, карту). Розв’язування типових завдань з оцінки радіаційної та хімічної обстановки.

2. Визначення комплексу заходів захисту персоналу і матеріальних цінностей ОГ у разі виникнення аварії.

3. Протирадіаційний захист в умовах радіаційної аварії, критерії для прийняття рішення щодо їхнього запровадження.

4. Типові режими радіаційного захисту і функціонування об’єктів господарювання в умовах радіоактивного забруднення місцевості.

5. Планування заходів із запобігання поширенню інфекційних захворювань з первинного осередку.

Методичні рекомендації до самостійної роботи

Хімічна обстановка – це обстановка, яка складається на території адміністративного району, населеного пункту чи об’єкта народного господарства внаслідок викиду (виливу) СДОР або застосування хімічної зброї, яка істотно впливає на роботу підприємств, життєздатність населення і потребує вживання заходів захисту.

Небезпека враження населення, робітників і службовців СДОР вимагає швидкого виявлення СДОР, оцінки хімічної обстановки і обліку її впливу на організації РіІНР, а також на виробничу діяльність в умовах зараження.

Методика оцінки хімічної обстановки відпрацьована штабом ЦО України. Вона призначена для завчасного оперативного прогнозування масштабів зараження на випадок викидів СДОР у навколишнє середовище під час аварій (руйнувань) на виробництві і транспорті. Методика використовується при плануванні заходів із захисту робітників, службовців і населення від СДОР і вжиття заходів захисту безпосередньо після аварії в районах, містах та областях.

Оцінка хімічної обстановки, яка може скластися на місцевості під час аварії на хімічно небезпечному об’єкті, включає:

а) визначення розмірів та площі зони хімічного забруднення;

б) визначення часу підходу хмари забрудненого повітря до відповідної межи чи об’єкта;

в)визначення часу уражаючої дії СДОР;

г) вибір способів захисту в зоні хімічного враження.

Порядок виконання розрахунків з ОХО:

• визначаються розміри зони хімічного зараження(ЗХЗ) за площею, глибиною зони хімічного ураження (ГЗХУ), шириною зони хімічного ураження (ШЗХУ), гранично допустимою концентрацією (ГДК) та максимально допустимою концентрацією (МДК);

• визначається орієнтовний час підходу ЗП до визначеного об’єкта;

• визначається час дії СДОР або ОР;

• визначаються можливі втрати людей і тяжкість їх ураження;

• роблять загальні висновки, виходячи з ОХО.

Вихідні дані для прогнозування масштабів зараження СДОР (ОР) та деякі припущення:

1. Загальна кількість СДОР (ОР) на об’єкті і дані щодо розміщення їх запасів у ємкостях і технологічних трубопроводах.

2. Кількість СДОР (ОР), викинутих в атмосферу, і характер їх розливу на підстилаючій поверхні («Вільно», «В піддон», «В обваловку»).

3. Висота піддону або обваловки складських ємкостей.

4. Метеоумови: температура повітря і його тиск, ступінь вертикальної стійкості атмосфери, швидкість вітру на висоті 10 м над поверхнею землі, відносна вологість повітря.

5. Тип СДОР (ОР) або засобів застосування хімічної зброї.

6. Місце викиду СДОР (ОР) або район застосування хімічної зброї.

7. Час викиду СДОР (ОР).

8. Ступінь захищеності людей засобами індивідуального захисту – ЗІЗ.

9. Топографічні умови місцевості та характер забудови на шляху розповсюдження ЗП.

10. Чисельність населення та його віковий склад у ЗХЗ.

Часто при ОХО приймають наступні припущення.

При завчасному (пропедевтичному) прогнозуванні масштабів зараження у разі аварії беруться до уваги:

• викид із максимальної (за об’ємом) одиничної ємкості (технологічної, транспортної тощо);

• зовнішні границі ОХЗ за ГЗХУ та ШЗХУ розраховують за ГДК при інгаляційній дії на організм людини;

• метеоумови:

• інверсія; швидкість вітру ;t = + 20 ^°С; φ = 50%; р = 10⁵ Па;

• ємкості, які містять СДОР (ОР), руйнуються повністю;

• товщина шару h СДОР (у рідкому стані):

1. 0,05 м (5 см), якщо СДОР (ОР) вільно розлилася по підстилаючій поверхні;

2. 0,20 м (20 см) при розливі СДОР (ОР) у піддон або у обваловку.

• граничний термін перебування людей в ЗХЗ – 4 години (із використанням ЗІЗ);

• час переобрахунку ОХО – 4 години;

• при аваріях на газо- і трубопроводах маса викинутої СДОР (ОР) приймається рівною його максимальній кількості, поміщеній у трубопроводі між автоматичними відсіками (для продуктів з аміаку приймається: m = 275÷500 т);

• при розливі з ємкостей, які розміщені групою і мають загальний піддон (обваловку), висота розливу СДОР (ОР) розраховується, виходячи із загальної кількості СДОР (ОР) у ємкостях;

• масштаби зараження СДОР (ОР) залежно від їх фізичних властивостей і агрегатного стану розраховуються за первинною або вторинною хмарою. При цьому: для стиснутих газів – тільки за первинною хмарою, для зріджених газів – за вторинною і первинною хмарами; для ОР, які киплять вище температури навколишнього середовища, – тільки за вторинною хмарою.

Для прогнозування масштабів зараження безпосередньо після реальної аварії потрібно брати конкретні дані та реальні матеоумови.

На хімічно небезпечних об’єктах прогнозуванням ОХО займається Штаб ЦО. Черговий диспетчер у разі аварії (викид, вилив СДОР (ОР)) повідомляє робітників і службовців об’єкта, доповідає в штаб ЦО району (міста) тощо, згідно з планом ЦО об’єкта на випадок аварії (катастрофи), СЛ та НС.

На інших об’єктах народного господарства ОНГ ОХО виявляють пости радіаційної і хімічної служби – ПРіХС – або ж групи радіаційної і хімічної розвідки – ГРіХР – у разі виникнення надзвичайної ситуації НС або ж стихійного лиха СЛ.

Розглянемо аналітичний підхід до оцінки хімічної обстановки, який ґрунтується на теоретико-емпіричних положеннях про фізико-хімічні властивості СДОР (ОР) та вплив атмосферних процесів на останні.

Час підходу ЗП до відповідного об’єкта (надалі – об’єкт «Х») визначається за формулою (2.5):

, (2.5)

де l – відстань від об’єкта, на якому відбувся викид СДОР (ОР) (надалі – об’єкт «Y»);

–середнє значення еквівалентної швидкості вітру на проміжку часу [T; T + t_підх];

Т – час викиду СДОР (ОР) на об’єкті Y (у прийнятій шкалі часу) (2.6).

, (2.6)

де Δt = t_підх, – еквівалентна швидкість вітру за проміжок часу [T; T + t_підх].

Якщо , тобто еквівалентна швидкість вітру, майже незмінна, то розрахунок за формулою (2) значно спрощується.

Для практичних потреб часто замість тавикористовують емпіричні таблиці №20(додаток В.14).

Час уражаючої дії СДОР (ОР) t_ур (тривалість забруднення місцевості) при незмінній швидкості вітру визначається часом випаровування СДОР (ОР) із поверхні розливуt_вип. (2.7):

Перший спосіб

, (2.7)

де m_p – маса розлитої СДОР (ОР),

[m_p] = т; G_вип – швидкість випаровування, [G_вип] = т/хв.

При цьому G_вип розраховують за емпіричною формулою (2.8):

(т/хв), (2.8)

де S – площа розливу СДОР (ОР), [S] = м²; P_S – тиск насиченої пари СДОР (ОР), [P_S] = кПа;

–середнє значення вітру, [] = м/с;μ – молярна маса СДОР (ОР), [μ] = г/моль.

Площу розливу СДОР (ОР) визначають за профілем місцевості, де розташовані ємкості із СДОР (ОР).

Якщо аналізується можливість розливу СДОР (ОР) на відкритому майданчику, тоді припускають, що (2.9):

(м²), (2.9)

При розливі в обваловку (2.9′):

(м²), (2.9′)

де V_p – об’єм розлитої СДОР (ОР), [V_p] = м³; ρ – густина СДОР (ОР), [ρ] = т/м³.

Величина тиску p_S насиченої пари СДОР (ОР) залежить від температури повітря і визначається за графіками (Додаток №8), де подано дані щодо p_S(t) для деяких СДОР (ОР).

Другий спосіб

При знаходженні часу уражаючої дії СДОР (ОР) часто використовують емпіричні таблиці та формули. Зокрема, скориставшись даними таблиці 7 та (Додаток В.1) та (Додаток В.2) поправочних коефіцієнтів, можна одразу знайти t_ур для деяких типів СДОР (ОР). Для обчислення t_ур знайти цей час із таблицї 9 (Додаток В.3) а потім помножити на коефіцієнт, взятий із таблицї 7 (Додаток В.1) для заданої швидкості вітру .

Третій спосіб

Час вражаючої дії СДОР (ОР) можна обрахувати, використовуючи емпіричну формулу (2.10):

(год), (2.10)

де h – товщина шару СДОР (ОР) при її розливі;

k₂ – коефіцієнт фізико-хімічних властивостей СДОР (ОР);

k₄ – коефіцієнт, який враховує фактор вітру;

k₇ – коефіцієнт, який враховує температуру повітря.

У формулі (6) [ρ] = т/м³. Значення коефіцієнтів k₂, k₄, k₇ беремо із спеціальних таблиць (див. табл. (Додаток В.2) та (Додаток В.4)

Користуючись табличним графіком (див. табл.11 та 12 (Додатки В.5 та В.6) визначаємо ступінь вертикальної стійкості атмосфери і коефіцієнт k₅ (при інверсії k₅ = 1,00; при ізотермії k₅ = 23; при конвекції k₅ = 0,08).

Визначаємо еквівалентну кількість СДОР (ОР) у первинній хмарі (2.11):

, (2.11)

де k₁ – коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР (ОР) (див. таблицю 10 (Додаток В.4);

k₃ – коефіцієнт, що дорівнює відношенню порогової токсидози хлору до порогової токсидози інших СДОР (ОР). (див. таблицю 10 Додаток В.4).

При аваріях на газопроводах (2.12):

, (2.12)

де γ – вміст СДОР (ОР) у природному газі,%;

V_r – об’єм секції газопроводу (між відсікачами);. [V_r] = м³.

При аваріях на сховищах стисненого газу (2.13):

, (2.13)

де V_x – об’єм ємкості, [V_x] = м³.

Визначаємо еквівалентну кількість у вторинній хмарі (2.14):

(т), (2.14)

де k₆ – коефіцієнт, який залежить від часу, що минув від початку аварії.

Значення коефіцієнта k₆ обраховують за формулою (2.15):

при , (2.15)

де t₀ – час, який минув з моменту аварії до моменту ОХО.

Визначаємо глибину Н_П зони зараження первинною (вторинною) хмарою, яка залежить від еквівалентної кількості СДОР (ОР) і швидкості вітру (2.16):

(км), (2.16)

, (2.17)

, (2.18)

де П₁ та П₂ – глибини ЗХЗ, які знаходимо з таблиць (див. табл. 13 та 14 (Додаток В.7 та В.8).

Знаходимо максимально можливе значення Н_max ГЗХУ (4.15):

, (2.19)

За кінцеву величину ГЗХУ приймаємо.

Іноді величину Н обчислюють, виходячи з емпіричних таблиць (див. табл. (Додаток №17)), вводячи необхідні поправки на швидкість вітру (див. табл. (Додаток №18)): дані табл. (Додаток №17) необхідно помножити на числові дані, взяті з табл. (Додаток №18)

Знаходимо максимально можливу площу ЗХЗ первинною (вторинною) хмарою (2.20):

(км²), (2.20)

де φ – кутові розміри зони можливого зараження. [φ] =^°. При цьому φ – центральний кут із центром в об’єкті Y із сторонами, що напрямлені на крайні точки ГЗХУ на глибині Н зони. Величина центрального кута φ залежить від швидкості вітру і наводиться в таблицях (див. табл.(Додаток №19)).

Знаходимо ШЗХУ та реальну площу ЗХЗ (2.21):

(км), (2.21)

(км²), (2.21′)

де α = 0,081 при інверсії;

α = 0,133 при ізотермії;

α = 0,235 при конвекції.

Можливі втрати людей визначаються за таблицею 18 (Додаток В.12).

Орієнтовна структура враження людей:

‑ легкого ступеня – 25%;

‑ середнього, тяжкого ступеня – 40%;

‑ летальні випадки – 35%.

Визначаємо резерв часу, необхідний на евакуацію людей із ЗХЗ (2.22):

, (2.22)

де t_рух – час руху людей за межі ЗХЗ;

t_оп – час, необхідний для оповіщення про евакуацію;

t_зуп – час, який витрачається на аварійні зупинки на виробництві (для людей, які зайняті на виробництві) (2.23).

При цьому:

(хв), (2.23)

де 80 – швидкість руху людей, м/хв;

R* – ширина ЗХЗ у пункті, з якого здійснюється евакуація.

Люди встигнуть евакуюватися, якщо t_ев не буде більшим за час t_підх підходу ЗП.

У середньому, можна вважати, що евакуація є доцільною, якщо (2.24):

, (2.24)

Укриття у сховищі.

Час, потрібний для укриття в сховищі, t_укр залежить від відстані до сховища. Якщо максимальна відстань до сховища не перевищує 400–500 метрів, можна вважати, що люди встигають укритись у сховищі за 8–10 хвилин: хв.

Додатково треба врахувати тривалість забруднення місцевості t_ур.

Якщо вона не перевищує декількох годин, то доцільно укрити людей у сховищі. Але якщо люди встигають евакуюватися, то краще організувати евакуацію.

Викладені вище розрахунки проводяться (коригуються) на підприємствах щорічно з урахуванням змін і доповнень, які сталися на підпорядкованій території. А в разі виникнення НС або СЛ із викидом СДОР (ОР) керівники, спираючись на наявні розрахунки та уточнюючи дійсне становище, повинні негайно прийняти рішення щодо захисту або евакуації (в разі потреби) співробітників та населення із зони лиха.

Графічний підхід до оцінки хімічної обстановки

На топографічній карті з центром в об’єкті Y проводимо коло, радіус якого r у масштабі карти дорівнює Н.

Залежно від величини , взятої із табл.17(Додаток В.11), проводимо кут у колі, при цьому є бісектрисою цього кута.

Позначимо на карті час t_підх підходу ЗП до об’єкта Х.

Із метою запобігання перегріву тіла встановлено гранично допустимі терміни перебування (неперервної праці) в ЗІЗ ізолюючого типу. Цей час знаходимо із табл.19 (Додаток В.13).

Приклад оцінки хімічної обстановки

На хімічно небезпечному об’єкті з чисельністю зміни 600 чоловік сталась аварія на технологічному трубопроводі з рідким хлором, який знаходився під тиском. Кількість рідини, яка витекла, не встановлено. В технологічній системі (сховищі зрідженого газу) знаходилося 40 т хлору. Робітники і службовці забезпечені протигазами на 100%, а їх кількість у зміні, коли відбулася аварія, 820 чоловік.

За 10 км від ХНО за азимутом розташоване селище Х із чисельністю населення 1020 чоловік, які забезпечені протигазами на 20%.

Метеоумови в ЗХЗ: швидкість вітру = 2 м/с; температура +20 °С; азимут вітру від ХНО; градієнт температури(на 100 м висоти).

Аварія на ХНО відбулася о 15 год 40 хв за поясним часом ХНО. Ємкості із СДОР були не обваловані.

Оцінити хімічну обстановку через 2 години після аварії; зробити висновки щодо доцільності евакуації людей з Х; подати орієнтовні втрати серед робітників та службовців ХНО та населення селища Х; зобразити графічно ЗХЗ на момент часу години після аварії у масштабі карти 1:200000.

Вихідні дані:

а) Дані умови задачі:  т;  км; ;

; ; ; ;=2 м/с;

t = +20°С; ; ;Т = 15 год 40 хв; обваловка ємкостей; t₀ =2 год; М 1:200000; t_оп = 10 хв; t_зуп = 10 хв. Рисунок 1

б) Табличні дані;

рекомендовані параметри

* = 4,3 м/с; h= 0,05 м;ρ= 1,553т/м³; кПа;

г/моль; k₂ = 0,052; k₄ = 1,00; k₇ = 1,00; k₁ = 0,18; k₃ = 1,00; k₅ = 1,00; k₆ = 0,66; = 45^о; k* = 0,6; П₁ = 15,47 км; П₂ = 24,59 км; Рисунок 2

Розв’язання

Послідовність рішення задачі

1. Знаходимо ступінь вертикальної стійкості атмосфери в момент аварії.

За даними табл. 7 додатків знаходимо для заданих значень та інверсію.

2. Визначаємо орієнтовний час підходу ЗП до селища Х.

За (1) та даними табл. 1 додатків, маємо:

+ 15 год 40 хв = 15 год 40 хв+43 хв = 15 год 83 хв = 16 год 23 хв.

(Врахували, що [l] = м, [*] = м/с, тому [] = м/с,

3. Знаходимо час випаровування СДОР.

Для цього визначаємо площу S поверхні випаровування. Згідно рекомендованої методики припускаємо, що h = 20 см = 0,2 м. За даними табл. 10 (Додаток В.4) , ρ =1,553 т/м³.

Тому з (4.5′), маємо: м².

Потім знаходимо: Р_S = 650 кПа.

Підставимо отримані дані щодо S, Р_S у формулу (2.8). Отримуємо:

т/хв.,

(молярну масу хлору узнаємо з таблиці Менделєєва).

Отримане значення підставимо в (2.7). Обчислюємо:

хв=0,6 год.

Порівняємо отримане в (2.8) значення t_вип із тим, яке отримуємо при використанні таблиць 9 та 7. В цьому разі з таблиці знаходимо t^*′_вип = 1,3 години, а поправочний коефіцієнт на швидкість вітру k = 0,7. Тому год. бачимо, що . При використанні співвідношення (4.6) мали б год значення коефіцієнтів k₂, k₄ та k₇ взяли з таблиць 15 та 14, тому найкраще скористатися формулою (2.8).

4. Визначаємо еквівалентну кількість СДОР (ОР) у первинній хмарі.

За формулою (2.10) знаходимо при k₁ = 0,18; k₃ = 1,00; k₅ = 1,00; k₇ = 1,00 (з табл. 10): т.

Визначаємо еквівалентну кількість СДОР (ОР) у вторинній хмарі.

За формулою (2.13) та (2.14) знаходимо:

(т.я. год.),

т.

Визначаємо глибину Н_П ЗХЗ первинною (вторинною хмарою).

Із таблиць знаходимо:

(**)

Тому км;

км.

Томукм.

(Використали формулу (2.15).

Зауваження. При знаходженні П₁ та П₂ з таблиць, як це часто буває, ми виконали лінійну інтерполяцію даних таблиці.

Суть лінійної інтерполяції полягає у знаходженні даних, які є проміжними для вміщених у таблиці даних.

Нехай для величини х₁ значення ігрека (залежного від х) дорівнює y₁, а для величини х₂ значення ігрека дорівнює y₂ Необхідно знайти значення y* при . При лінійній інтерполяції уперед використовують формулу (2.25):

, (2.25)

а при лінійній інтерполяції назад – формулу (2.26):

. (2.26)

У нашому випадку із табл. 2.1 знаходимо:

км для т;

км для т.

За формулою (2.26) маємо:

км;

де (км) для т (див. п. 4.)

Із табл.  Д10:

км для т;

км для т;

У нашому випадку:

т. Тому за формулою (21) маємо:

км, що і записано вище у співвідношеннях (**). Знаходимо максимально можливе значення Н_max ГЗХУ.

За формулою (2.19) маємо:

км.

Тоді: км.

Якби ми обчислювали Н виходячи з даних таблиць 15 та 16, то отримали б:

а) за даними табл. 15 (ємкість за умовою не обвалована) при інверсії:

(км);

б) за даними табл. 18 при = 2 м/с та інверсії= 0,6. Тому:

~ 80·0,6 = 48 км, що дещо більше, аніж ми розрахували вище.

Знаходимо максимально можливу та реальну площу ЗХЗ первинною (вторинною) хмарою.

Із табл. 18 дізнаємося, що за умовою нашої задачі .

Тоді за формулами (2.20) та (2.21′) маємо:

(км²); км².

Обчислюємо ШЗХУ.

За співвідношенням (2.21) маємо: (км), а на відстаніl від ХНО: (км).

Оскільки відстань від осі (азимуту вітру) до селища Х складає (2.27):

км, (2.27)

то , тобто необхідності в евакуації населення немає.

Знаходимо можливі втрати серед робітників ХНО:

а) легкий ступінь зараження СДОР (ОР) – чол.;

б) середній і тяжкий ступінь зараження СДОР (ОР) – чол.;

в) летальні випадки – чол. Усього: 32 чол.

Врахували, що, за даними табл. 20, при забезпеченні людей протигазами на 100% постраждає 4% людей, які знаходяться у найпростіших укриттях.

Оскільки заданий масштаб карти 1:200000 (в 1 см – 2 км), то селище Х знаходиться по карті на відстані 5 см від ХНО за азимутом (див. рис. 1). На рис. 1 у масштабі виконано побудови щодо , ШЗХУ, ГЗХУ та φ, обчислено вище.

За даними табл. 19 (Додаток В.13) знаходимо, що час Т* перебування людей у ЗІЗ дорівнює 0,8 год = 48 хв, що більше, аніж t_ур = 0,6 год = 36 хв, тобто люди можуть перебувати в ЗХЗ на ХНО весь час (без евакуації).

Рис. 1. Графічний розрахунок ОХО

Таблиця 2.2

Підсумкова таблиця

Розміри ЗХЗ			, хв	Т	tур	Т*	Необхідність в евакуації		Втрати, чол.
Н, км	Sз, км2	R, км
							робітників ХНО	мешканців Х	легкі	середні, тяжкі	летальні
31	33,11	0,93	43	16 год 23 хв	≈36 хв	48 хв	Немає	Немає	8	13	11

Завдання до самостійної роботи щодо вичення навчальних матеріалів

1. Законспектувати в зошит основні терміни і визначення:

- хімічно небезпечний об’єкт;

- аварія;

- руйнування;

- зона хімічного зараження СДОР (ЗХЗ);

- прогнозування масштабу зараження СДОР;

- первинна хмара;

- вторинна хмара;

- порогова токсидоза;

- еквівалентна кількість СДОР (ЕК СДОР);

- осередком хімічного зараження (ОХЗ);

- інверсія;

- ізотермія;

- конвекція;

- глибина зони хімічного враження (ГЗХУ);

- ширина зони хімічного враження (ШЗХУ).

Питання для самоконтролю

1. Які речовини називають отруйними (ОР)?

2. Які речовини називають сильнодіючими отруйними (СДОР)?

3. Які об’єкти відносять до категорії ХНО?

4. Скільки ХНО знаходяться в Україні?

5. Скільки ХНО функціонують за кордоном і можуть загрожувати життю людей в Україні?

6. Назвіть ХНО за ступенем хімічної небезпеки.

7. Від яких факторів залежить вражаюча дія СДОР (ОР)?

8. Що називають щільністю зараження?

9. Що називають концентрацією СДОР (ОР)?

10. Що називають ГДК СДОР (ОР)?

11. Що називають МДК СДОР (ОР)?

12. Що називають БОР?