Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

Вэтих условиях ослабление государственного надзора, недостаточная эффективность правовых и экономических механизмов предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций увеличивают риск катастроф техногенного характера во всех сферах хозяйственной деятельности.

Вдокладе Международной комиссии по окружающей среде и развитию в 1987 г., были отмечены такие крупные техногенные аварии и природные катастрофы:

-взрыв цистерн с жидким газом в Мехико привел к гибели 1000 человек, несколько тысяч жителей лишились крова;

-от утечки газа на заводе по производству пестицидов в Бхопале (Индия) более 2000 человек погибли и свыше 200 тыс. человек серьезно пострадали;

-в результате взрыва реактора на атомной электростанции в Чернобыле в Европе выпали радиоактивные осадки, повысив риск заболеваемости раком;

-от пожара на складе химического завода в Базеле (Швейцария) в Рейн попали агрохимикаты, растворители и ртуть, приведшие к гибели миллионов особей рыб и создавшие критическую ситуацию в снабжении питьевой воды населения ФРГ и Нидерландов;

-вызванный засухой кризис окружающей среды и развития в Африке привел к гибели около 1 млн. человек и поставил под угрозу жизнь 35 млн. человек;

-по оценочным данным, около 60 млн. человек погибли от диареи и схожей с ней заболеваний, вызванных потреблением загрязненной питьевой воды и недоеданием; среди жертв главным образом были дети [2].

В90-х гг. ХХ в. число техногенных аварий продолжало нарастать. Как во всем мире, в России развитие промышленности характеризуется ростом доли используемых пожаро-,

взрыво-, химически опасных технологий, которые являются потенциальными источниками крупных производственных аварий. Так в 1991 г. в Российской Федерации произошло 364 аварии техногенного характера, в которых погибли 1023 и пострадали 2693 человека. В 1993 г. в результате аварий техногенного характера погибли 1050 и пострадали 3232 человека. В 1993 г. количество пожаров и взрывов по сравнению с 1992 г. увеличилось в 1,5 раза, а число погибших и пострадавших в результате пожаров и взрывов – почти в 2,5 раза. В 1997 г. количество аварий и катастроф техногенного характера по сравнению с 1996 г. возрасло на 8,7 %, в которых погибли 1651 человек.

Если в 19971998 годах было снижение количества техногенных аварий и природных катастроф, то в 2002 году отмечен их рост на 25%. В техногенных и природных катастрофах в 2002 году погибло более 1900 человек.

По словамРСЧС Шойгу С.К. в России ежегодно происходит 1100-1300 крупных катастроф, из которых 900 техногенного характера.

Наиболее опасными по экологическим последствиям являются аварии: в угольной, нефте- и газодобывающей отраслях промышленности; металлургии, химической, нефтехимической и микробиологической отраслях промышленности и транспорте.

На магистралях нефте-, газо- и продуктопроводах в 1993 г. произошло 57 аварий, сопровождавшихся потерями сырья, возникновением пожаров, загрязнением больших территорий. В результате только одной аварии на линейной части магистрального нефтепровода Красноярск – Иркутск (март 1993 г.) разлилось около 25 тыс. м3 нефти и было уничтожено десятки гектаров плодородной земли. Количество аварий на магистральных трубопроводах в 1997 г. по сравнению с 1996 г. увеличилось на 18,6 %.

На угольных шахтах в 1996 – 1997 гг. произошло 10 крупных аварий, в которых погибло 190 человек.

471

В 1994 – 1997 гг. в России произошло 13 крупных авиакатастроф, в которых погибло 677 человек. За последние 5 лет (с 1998 по 2002 г.г.) гражданская авиация России потеряла 128 воздушных судов, а с ними и жизни более 1000 человек. Самая трагическая авиакатастрофа произошла 1 июля 2002 года в небе Швецарии, когда ТУ-154 Башкирских авиалиний столкнулся с грузовым Боингом 757. Жертвами стали 78 человек, в основном – дети 9-15 лет, которые летели на летний отдых в Швейцарию. Авиация России находится в жесточайшем кризисе, негативные процесы приняли необратимый характер. Специалисты предсказывают, что через 5 – 6 лет начнется настоящий ″самолетопад″.

Анализ данных на автотранспорте за период с 1993 по 1997 гг. показал, что на дорогах России в ДТП пострадало в среднем за год 1500 и погибло 600 человек. В 2002 году 99 % всех аварий на транспорте приходится на дрожно транспортные проишествия и где зафиксирована самая большая смертность.

Одной из самых страшных трагедий на море стала авария на атомном подводном крейсере ″Курск″, которая произошла 12 августа 2000 г. в Баренцевом море и послужила причиной гибели 118 человек.

В настоящее время ситуация только усугубляется из-за нехватки средств, физического старения материальной части технических систем о чем свидетельствуют непрекращающиеся сообщения о техногенных авариях и катастрофах.

В современных условиях производства с повышенными требованиями к параметрам технологического процесса, вовлечением в этот процесс в ряде случаев высокотемпературных, ядовитых и агрессивных компонентов, высокими скоростями функционирования производственных элементов, концентрацией большого количества энергии на относительно малой площади, возникновением в ходе производства нежелательных явлений или продуктов могут создавать условия, приводящие к неожиданному нарушению работы или полному выходу из строя каких-либо машин, агрегатов, коммуникаций, сооружений или их систем. Такие явления принято называть авариями.

Авария - повреждение машины, станка, установки, поточной линии, системы энергоснабжения, транспортные средства, здания, сооружения при этом люди только получили легкие травмы.

При некоторых обстоятельствах авария создает угрозу жизни и здоровью людей или вызывает человеческие жертвы. В таких случаях речь идет о катастрофе как явлении, имеющем трагическое, непоправимое последствие.

Катастрофа - события с трагическими последствиями, крупная авария с гибелью людей. Таким образом, не всякая авария может привести к катастрофе, но причиной большинства катастроф является та или иная авария.

Каварии или катастрофе могут привести как сопутствующие, так и непосредственные причины. Первые большей частью носят объективный характер и являются неотъемлемыми элементами производственного и транспортного процесса. Полностью устранить сопутствующие причины невозможно, поэтому борьба с ними сводится к снижению их отрицательных характеристик, ограничению сферы воздействия, усилению профилактики и мер безопасности.

Кчислу непосредственных причин относят: нарушения правил технологии производства (эксплуатации), ошибки, допущенные при проектировании, строительстве и изготовлении составных частей производства и транспортных средств, невыполнение мер безопасности, несоблюдение правил хранения сильнодействующих ядовитых, агрессивных, взрыво- и пожароопасных веществ и неправильное обращение с ними, физическое старение

472

и коррозия материалов, из которых изготовлены сооружения, конструкции, машины, агрегаты и т.п. Большинство указанных непосредственных причин носят субъективный характер и могут быть устранены задолго до возникновения аварии или катастрофы, которые, как правило, назревают постоянно, хотя и скрыто. По степени опасности различают следующие состояния объекта: безопасное; опасное – характеризующееся явлениями, хотя и вызывающими опасение за состояние объекта, но легко устранимыми; аварийное – требующее немедленного прекращения эксплуатации объекта и принятия необходимых мер по устранению аварии; экстремальное (катастрофическое) – практически невозможно предотвратить ситуацию, представляющую собой угрозу объекту (или его части) и обслуживающему персоналу.

Характерно, что в наше время, когда на производстве и транспорте существует тесная зависимость одного элемента от другого, последствия отказа одного, самого, казалось бы, пустякового элемента бывает порой исключительно серьезными, даже катастрофическими.

В настоящее время заметно снизилось количество аварий, вызванных различными ошибками конструктивного характера, зато возросло число аварий, связанных с нарушением обслуживающим персоналом технологического процесса и правил техники безопасности.

Это объясняется прежде всего тем, что управление современными механизмами и оборудованием требует от работника не только высоких профессиональных знаний и навыков, но и определенных психофизиологических данных. Следует также отметить, что при возникновении предварительной или аварийной ситуации в ряде случаев необходимо принимать оптимальные решения в условиях острейшей нехватки времени и значительных психологических нагрузок, что может привести к непоправимым ошибкам, способствующим разрастанию аварии и превращению ее в катастрофу. Вот почему подбор людей для работы на наиболее ответственных, аварийно-опасных участках является одной из важнейших мер по предотвращению аварий и катастроф на производстве.

Главные усилия человека в борьбе с авариями и катастрофами направлены на их предотвращение. Как ни сложны современные производственные условия, фатальной неизбежности аварий и катастроф не существует. Вовремя принятые меры полностью их исключают. В основе таких мер лежит обеспечение надежности функционирования с учетом многообразия специфики и характера отраслей и видов производства. В ГОСТ 13377 – 75 надежность определяется как ″свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки″.

Надежность достигается выполнением большого и сложного комплекса различных мероприятий. Основными из них являются:

-строгое соответствие проекта производственного объекта и хода выполнения строительных работ требованиям государственных стандартов и строительных норм и правил, максимально исключающих всякую возможность возникновения катастроф и аварий;

-жесткая производственная дисциплина, точное выполнение технологических процессов, использование агрегатов и механизмов строго в соответствии с их техническим назначением и возможностями;

-дублирование и увеличение запаса прочности важнейших элементов производства, создание страховочных систем и устройств;

-четкая организация службы инспекции, контроля и безопасности;

473

-тщательный подбор кадров в соответствии с требованиями производства, постоянное обновление и повышение их практических знаний в объеме выполняемой работы;

-оценка условий производства с точки зрения возможности возникновения аварии (катастрофы).

Важным мероприятием является подготовка объекта к переводу на режим работы в условиях крупной аварии. Оно предусматривает защиту рабочих и служащих, их перевод на аварийный режим работы, безаварийную остановку отдельных участков производства, обеспечение электроэнергией, водой, топливом, сырьем, защиту оборудования и документации, ограничение воздействия вторичных факторов и другие мероприятия.

Вцелях обеспечения быстрого проведения восстановительных работ на объекте заранее комплектуют, оснащают и обучают ремонтно-восстановительные бригады, создают необходимы запас восстановительных материалов и конструкций и разрабатывают план первоочередных восстановительных работ. Особое значение имеют систематические тренировки и учения на объекте по ликвидации типовой аварии (катастрофы) и работе в различных вариантах аварийной обстановки.

Воснову предупреждений катастроф (аварий) на транспорте положено выполнение перечисленных выше мероприятий, но с учетом особенностей видов транспортных средств и путей сообщения. Так, на автотранспорте основное внимание уделяется повышению требований к конструированию, изготовлению, ремонту и техническому обслуживанию автомобилей, к организации перевозок пассажиров и грузов, к проектированию, реконструкции, строительству, оборудованию и содержанию дорог, к обучению водителей, к разработке правил движения, его регулированию и поддержанию дисциплины на дорогах.

На водном транспорте к важнейшим мероприятиям по обеспечению безопасности плавания относятся постоянный технический надзор в судостроении и судоходстве с ежегодным освидетельствованием каждого судна, обеспечение живучести и непотопляемости судна в любой обстановке, безотказность работы всех технических средств, постоянный контроль: за креном, дифферентом, осадкой, водонепроницаемостью, готовностью к немедленному использованию аварийного, противопожарного и спасательного имущества, круглосуточная вахтенная служба на судне, подготовка членов экипажа к выполнению своих обязанностей и действиям в составе аварийных групп при катастрофе (аварии), строгое соблюдение правил перевозки грузов, умелая организация движения на водных путях, четкая работа береговых служб и технических средств.

Главными факторами безопасности на воздушном транспорте являются: надежность конструкции летательного аппарата, его двигательных установок, оборудования и приборов, эффективность технического контроля перед вылетом и в полете, качество работы наземных

ибортовых систем, обеспечивающих взлет, полет и посадку в любых метеоусловиях, уровень подготовки экипажа, дублирование работы основных систем, оснащение средствами, позволяющими продолжать полет или совершить безопасную вынужденную посадку при любой аварийной обстановке.

На железнодорожном транспорте в целях безопасности движения особое внимание уделяют профилактическому ремонту, проверке состояния и совершенствованию конструкций и надежности подвижного состава, железнодорожного полотна, энергетических систем, средств блокировки и сигнализации, станционного хозяйства и железнодорожных переездов, строгому соблюдению правил перевозки опасных грузов, повышению уровня подготовки машинистов, их помощников, дежурных по станции и другого персонала, осуществляющего железнодорожное движение.

474

6.3 Катастрофы и крупные аварии на производстве

Техногенные чрезвычайные ситуации связаны с производственной деятельностью человека и могут протекать с загрязнением и без загрязнения окружающей среды.

Загрязнения окружающей среды могут происходить при авариях на промышленных предприятиях с выбросом радиоактивных, химически опасных и биологически опасных веществ.

К ЧС без загрязнения окружающей среды относят аварии, сопровождаемые взрывами, пожарами, обрушениям зданий (сооружений), нарушением систем жизнеобеспечения и транспортных коммуникаций, разрушением гидротехнических систем и т.п.

ЧС техногенного характера разнообразны как по причинам их возникновения, так и по масштабам. По характеру явлений их можно подразделить на 6 групп:

-аварии на химически опасных объектах;

-аварии на радиационно-опасных объектах;

-аварии на пожаро- и взрывоопасных объектах;

-аварии на транспорте;

-аварии на гидродинамически опасных объектах;

-аварии на коммунально – энергетических сетях.

Современное промышленное предприятие – это сложный инженерно-технический комплекс, состоящий из многочисленных сооружений, производственных цехов, большого количества технологического оборудования, коммунально-энергетических сетей и транспортных коммуникаций, заготовительных площадок, складов сырья, топлива, материалов, комплектующих изделий и других призводственно-хозяйственных элементов. При функционировании такого сложного комплекса в условиях интенсификации производственных процессов не может быть полностью исключена вероятность возникновения аварии, а при некоторых обстоятельствах и катастрофы.

Наиболее тяжелые последствия вызывают взрывы, пожары, обрушения, аварии на энергосетях, заражение окружающей среды сильнодействующими ядовитыми веществами.

Чрезвычайные ситуации, в том числе аварии на промышленных объектах, в своем развитии проходят пять условных типовых фаз [1]:

-первая - накопление отклонений от нормального состояния или процесса;

-вторая - инициирование чрезвычайного события (аварии, катастрофы или стихийного бедствия), причем под чрезвычайным событием можно понимать событие техногенного, антропогенного или природного происхождения. Для случая аварии на производстве в этот период предприятие или его часть переходят в нестабильное состояние,

когда появляется фактор неустойчивости: этот период можно назвать ″аварийной ситуацией″ - авария еще не произошла, но ее предпосылки налицо. В этот период, в ряде случаев еще может существовать реальная возможность либо ее предотвратить, либо существенно уменьшить ее масштабы;

- третья - процесс чрезвычайного события, во время которого происходит непосредственное воздействие на людей, объекты и природную среду первичных поражающих факторов; при аварии на производстве в этот период происходит высвобождение энергии, вещества которое может носить разрушительный характер; при этом масштабы последствий и характер протекания аварии в значительной степени определяются не начальным событием, а структурой предприятия используемой на нем технологией; эта особенность затрудняет прогнозирование развития наступившего бедствия;

475

-четвертая - выход аварии за пределы территории предприятия и действие остаточных факторов поражения;

-пятая - ликвидация последствий аварии и природных катастроф; устранение результатов действия опасных факторов, порожденных аварией или стихийным бедствием; проведение спасательных работ в очаге аварии или в районе стихийного бедствия и в примыкающих к объекту пострадавших зонах.

В настоящее время существуют два основных направления минимизации вероятности возникновения и последствий ЧС на промышленных объектах. Первое направление заключается в разработке технических и организационных мероприятий, уменьшающих вероятность реализации опасного поражающего потенциала современных технических систем. В рамках этого направления технические системы снабжают защитными устройствами - средствами взрыво- и пожарозащиты технологического оборудования, электро - и молниезащиты, локализации и тушения пожаров и т. д.

Второе направление заключается в подготовке объекта, обслуживающего персонала, служб гражданской обороны и населения к действиям в условиях ЧС. Основой второго направления является формирование планов действий в ЧС, для создания которых нужны детальные разработки сценариев возможных аварий и катастроф на конкретных объектах. Для этого необходимо располагать экспериментальными и статистическими данными о физических и химические явлениях, составляющих возможную аварию; прогнозировать размеры и степень поражения объекта при воздействии на него поражающих факторов различных видов.

С целью осуществления контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предложению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на промышленных объектах Правительство Российской Федерации

постановлением от 1 июля 1995 г. № 675 ″О декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации″ ввело для предприятий, учреждений, организаций и других юридических лиц всех форм собственности» имеющих в своем составе производства повышенной опасности обязательную разработку декларации промышленной безопасности.

Приказом МЧС России и Госгортехнадзора России от 4 апреля 1996 г. № 222/59 введен в действие «Порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации».

Согласно этого постановления декларация безопасности промышленного объекта является документом, в котором отражены характер штабы опасностей на промышленном объекте и выработанные мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и готовности к действиям в техногенных чрезвычайных ситуациях. Декларация разрабатывается как для действующих, так и для проектируемых предприятий.

Как итоговый документ декларация безопасности включает следующие разделы: общая информация об объекте; анализ опасности промышленного объекта; обеспечение готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций; информирование общественности; и приложения, включающие ситуационный план объекта и информационный лист.

Декларация безопасности действующего промышленного объекта с особо опасными производствами является обязательным документом, который разрабатывается организацией собственными силами (или организацией, имеющей лицензию на такой вид работ) и представляется в органы Госгортехнадзора России при получении лицензии на осуществление промышленной деятельности, связанной с повышенной опасностью производств [1].

476

6.4Прогнозирование параметров опасных зон

Кчислу объектов широко использующих сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), в первую очередь относятся предприятия химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, мясомолочной, пищевой промышленности и ряда других отраслей. Так для изготовления 1 т целлюлозы требуется около 12 т хлора. На некоторых целлюлознобумажных комбинатах ежедневно расходуется до 12 т хлора. Значительные запасы СДЯВ хранятся на складах и базах, сосредоточиваются на железнодорожных станциях и пристанях, перевозятся всеми видами транспорта. Хлор широко используется в водопроводных и очистных системах. Причинами катастроф и аварий на таких объектах чаще всего могут стать превышение нормативных запасов, нарушение правил транспортировки и хранения при использовании СДЯВ в производстве, выход из строя отдельных агрегатов, механизмов, трубопроводов и т.п. В ходе их обслуживания персонал и население, проживающее вблизи объекта, могут получить тяжелые поражения от ядовитых веществ. Наиболее часто в народном хозяйстве используются аммиак, хлор, сернистый ангидрит, окись углерода, фтористый водород, синильная кислота, сероуглерод, треххлористый фосфор и некоторые другие СДЯВ.

Как правило, в момент разрушения емкости или сосуда со СДЯВ наблюдается бурное выделение ядовитого вещества в виде газа или пара.

Разгерметизация емкостей и сосудов. Аварийная разгерметизация оборудования для хранения, транспортирования и переработки веществ, находящихся в газообразном и жидком состоянии, приводит к выбросу содержимого аппаратов в окружающую среду. Размеры образующихся при этом опасных зон существенным образом зависят от физикохимических свойств поступающих в атмосферу веществ, условий их хранения в емкостях и т. д. В [1] рассмотрены способы хранения веществ в жидком состоянии.

Вещества, у которых критическая температура существенно ниже температуры окружающей среды, хранят в специальных теплоизолированных резервуарах (криогенных резервуарах с высокоэффективной вакуумно-порошковой теплоизоляцией) в сжиженном состоянии водород, кислород, азот и т. д. Пары этих веществ, неизбежно образующиеся при таком способе хранения, либо снова сжижаются, либо сбрасываются в атмосферу. При разгерметизации такого сосуда к жидкости из окружающей среды поступает тепловой поток, что приводит к немедленному вскипанию жидкости и переходу ее в газообразное состояние. Интенсивность процесса парообразования пропорциональна скорости подвода теплоты, которая, в свою очередь, зависит от условий теплообмена криогенной жидкости с атмосферой и подстилающей поверхностью, на которую произошел пролив.

Вещества, у которых критическая температура больше температуры окружающей среды, а температура кипения меньше, тоже хранятся в жидком состоянии, причем в отличие от веществ первой группы для сжижения их необходимо только сжать (СПГ, пропан, бутан, аммиак, хлор и т. д.). При разгерметизации емкости и потери давления в ней часть жидкости мгновенно испаряется, а оставшаяся охлаждается до температуры кипения при атмосферном давлении. Так, пропан может храниться при температуре 26,9 °С и давлении 1 МПа. После разгерметизации резервуара и падении давления до атмосферного температура оставшейся (неиспарившейся) жидкости будет - 42,1°С. Неиспарившаяся жидкость может разлиться по подстилающей поверхности, и дальнейший процесс испарения будет происходить за счет притока теплоты из окружающей среды.

Вещества, у которых критическая температура и температура кипения больше температуры окружающей среды, находятся при атмосферном давлении в жидком

477

состоянии. При поступлении таких веществ в атмосферу интенсивность процесса испарения определяется разностью парциальных давлений пара над поверхностью жидкости и в окружающей среде. Так как температура окружающей среды может лежать в широком диапазоне - 40.. .+ 50 °С (т. е. переменна для различных территорий и времен года), то одно и то же вещество можно отнести к этой или предыдущей группе. Так, температура кипения бутана при атмосферном давлении около 0° С, поэтому при отрицательных температурах окружающей среды бутан находится в жидком состоянии, а при положительных - в газообразном.

Таким образом, в зависимости от термодинамического состояния жидкости, находящейся в сосуде, возможны три пути протекания процесса при его разгерметизации:

-при больших энергиях перегрева жидкости или сжатых газов (паров) жидкость может полностью переходить во взвешенное мелкодисперсное и парообразное состояние с образованием взрывоопасных смесей;

-при низких энергетических параметрах жидкости происходит спокойный ее пролив на твердую поверхность, а испарение осуществляется путем теплоотдачи от твердой поверхности;

-промежуточный режим, когда в начальный момент происходит резкое вскипание жидкости с образованием мелкодисперсной фракции, а затем наступает режим свободного испарения с относительно низкими скоростями.

Для определения размеров зон воздействия необходимо вначале спрогнозировать, какое количество жидкости или газа поступит в окружающую среду при том или ином виде аварии. Приближённо количество мгновенно испарившейся жидкости:

m = (HT − H x ) / rx ,

где m - мгновенно испарившейся жидкости в адиабатическом приближении при температуре Т, НТ - удельная энтальпия жидкости при Т, Нх - удельная энтальпия жидкости в точке кипения при атмосферном давлении; r - удельная скрытая теплота парообразования в точке кипения при атмосферном давлении.

На рис. 6.1. представлены данные о доле мгновенно испарившейся жидкости, полученные по приведенному соотношению.

На втором этапе расчета необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки площадки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости, а также рассеивание паров пролитой жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров пролитой жидкости. На плане местности отмечают также динамику процесса рассеивания паров, прогнозируют изменение концентрации в различных точкам местности по времени. Расчет рассеивания газообразных веществ в атмосфере см. ОНД - 86 и ОНД - 90.

При проливах СДЯВ внешние границы заражения определяют по, ингаляционной токсодозе. В качестве ее используют среднюю смертельную дозу L50, среднюю поражающую, вызывающую поражения ниже легкой степени у 50 % пораженных E50; среднюю выводящую из строя I50; среднюю пороговуюP50.

Для характеристики воздействия на людей принимают дозу D вычисляемую для определенной точки:

478

D = ∫t C(t)dt,

0

где C(t) - концентрация СДЯВ в воздухе, соответствующая моменту времени (t); t - время пребывания в данной точке.

В качестве критерия поражающего действия дозы, превышение которой определяет участки территории, соответствуйщие зоне заражения, используют токсодозу, характеризующую степень токсичности яда. Токсодоза различной степени тяжести поражения (L50, I50, E50, P50) при фиксированном времени экспозиции для каждого СДЯВ является постоянной величиной.

Решение задачи турбулентной диффузии СДЯВ приземных источников может быть представлено в виде:

−1,8 y2

D = 0,94ψQ λx2 ,

λ3 / 2ux2

где D - токсодоза СДЯВ; х, у - расстояние по осям X и Y, Q - количество вещества, перешедшее в первичное или вторичное облако;

и - скорость ветра; λ - константа, зависящая от вертикальной устойчивости атмосферы; ψ - параметр, определяемый соотношением и и х (пропорционален х-1/2).

При заданном значении D это соотношение можно рассматривать как уравнение для определения совокупности точек (X,Y), образующих изолинию равных значений токсодозы. При прогнозировании размеров зоны заражения СДЯВ по токсодозе можно использовать методику РД 52.04.253-90, основанную на вышеприведенном уравнении. (Порядок расчета приведен в [1] приложении 2.2).

Взрывы. Чаще всего к катастрофическим последствиям на производстве приводят взрывы – освобождение большого количества энергии в ограниченном пространстве за короткий промежуток времени. В результате взрыва разрушаются и деформируются сооружения и оборудование, возникают пожары, выходят из строя коммунальноэнергетические и технологические системы; люди из числа обслуживающего персонала получают ранения, а иногда и гибнут. Степень тяжести последствий взрыва обусловливаются его мощностью, особенностями конструкции сооружений и оборудования, их прочностью, формой, размерами, свойствами материалов, из которых они изготовлены, количеством людей на объекте и местом их нахождения в момент взрыва, планировкой зданий и территорий объекта, особенностями его застройки, характером окружающей местности и рельефа, метеоусловиями.

Причинами взрывов могут быть большие газовые облака, образующиеся при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т. п. Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей, что приводит к необходимости рассмотреть эти процессы отдельно. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом.

При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при воспламенении газоили паровоздушной смеси

479

от места инициирования с дозвуковой скоростью будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой дозвуковой скоростью, в волне горения давление не повышается. В таком процессе имеет место только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени, и давление успевает выравняться по всему объему. Медленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожаров на промышленном объекте.

При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве необходимо определить избыточное давление (скоростной напор) во фронте пламени. Если пламя распространяется от точечного источника зажигания в неограниченном пространстве, то оно имеет форму, близкую к сфере радиуса r, который непрерывно увеличивается по закону:

r = εχut,

где и - нормальная скорость пламени; ε - степень расширения газов при сгорании; χ - коэффициент искривления фронта пламени; t - текущее значение времени, отсчитываемое от момента зажигания.

В произвольной точке М на расстоянии х от точки воспламенения скорость газа:

Vx = v0 (r 3 / x3 ) = χu(ε −1)(εχut / x)3 ,

где vo - скорость движения фронта пламени при свободном сгорании; vo = (ε-1)χu ,

Если в точке M расположен какой-либо объект, то на него воздействует скоростной

напор:

∆P = ρvx2 / 2 = (ρ / 2)[χu(ε −1)(εχut / x)3 ]2 ,

где ρ0 - плотность газов при нормальных условиях.

Скоростной напор достигает максимума, когда фронт пламени подходит непосредственно к данному объекту. Для пламени предельных углеводородов скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа.

По избыточному давлению взрыва можно ориентировочно оценить степень разрушения различных видов объектов (см. приложение 3 [1]).

Оценка пожароопасных зон. Аварии на производственных объектах нередко приводят к пожарам. Под пожаром обычно понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Чаще всего они возникают из-за повреждения электропроводки и машин, находящихся под напряжением, топок и отопительных систем, емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями. В ряде случаев пожары могут принять характер катастрофы и нанести значительный материальный ущерб, вызвать травмы среди людей, а иногда и их гибель. Причем в последние годы в мире заметно растут размеры ущерба и количество человеческих жертв, вызванных пожарами.

Возникновение пожаров определяется характером производства, степенью возгораемости зданий и сооружений (их огнестойкостью), состоянием противопожарной

480