4.2. Основные расчетные формулы для характеристик зон химического заражения

Таблица 4.3 Допущения, принятые при прогнозировании ЗХЗ

№	Исходные данные	Вид прогнозирования
		Заблаговременное		Оперативное
1	Метеоусловия: скорость ветра Vв, м/с; температура воздуха, град; СВУ воздуха	1 +40 инверсия		Реальные на момент аварии
2	Предельное время пребывания в ЗХЗ и сохранения неизменными метеоусловий от начала аварии, ч	4		4, после четырех часов прогноз уточняется
3	Толщина слоя разлившейся жидкости h,м: при свободном разливе; при разливе в обвалование (поддон) высотой H, м	0,05 h=H-0,2		0,05 h=H-0,2
4	Количество разлившегося (выброшенного) АХОВ при аварии Q, т: на ХОО и транспорте на хранилище сжатого газа в трубопроводах	Единичная емкость, вмещающая наибольшее количество АХОВ; в сейсмоопасных районах – весь хранимый запас Q=d·Vx		Фактическое разлившееся количество. Если оно не известно, то принимается максимально возможное количество АХОВ в емкости Q=d·Vx
		(d – плотность АХОВ,т/м3 ;Vx – объем хранилища, м3)
		Максимальное количество между автоматическими отсекателями (для аммиака – 275-500 т)
5	Степень разрушения емкости	полная	полная

Время испарения (продолжительность действия АХОВ)

Т = ,ч, (4.1)

где h – толщина слоя разлившейся жидкости, м;

d – плотность АХОВ,т/м³ ;

К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ;

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.4.5);

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха , для сжатых газов К₇=1.Для первичного облака – для вторичного .

Таблица 4.4. Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты

АХОВ	Значения вспомогательных коэффициентов
	Плотность АХОВ, т/м3, газ/жидкость	K1	K2	K3	K7*
					- 40° С	- 20° С	0° С	-20° С	40° С
Аммиак: хранение под давлением изотермическое хранение	** 0,0008/0,681	0,18	0,025	0,04	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
	/0,681	0,01	0,025	0,04	0/0,9	1/1	1/1	1/1	1/1
Хлор	0,0032/1,553	0,18	0,052	1,0	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1

* -Числитель для первичного, знаменатель для вторичного облаков, и

** -Плотность аммиака дана для атмосферного давления. При давлении в емкости более атмосферного плотность аммиака (как и любого газообразного АХОВ) умножается на давление в емкости.

Таблица 4.5. Значение коэффициента К4

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15
К4	1	1,33	1,67	2	2,34	2,67	3	3,34	3,67	4	5,68

Эквивалентное количество АХОВ по первичному облаку (для сжиженных и сжатых газов)

Q_Э1 = K₁K₃K₅Q, т, (4.2)

где К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, для сжатых газов К₁ = 1;

К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ;

К₅ – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (при инверсии – 1, изотермии – 0,23, конвекции – 0,08);

Q – количество разлившегося (выброшенного)АХОВ, т.

Эквивалентное количество АХОВ по вторичному облаку (для сжиженных газов и жидкостей, кипящих при температуре выше окружающей среды)

Q_Э2 = (1-K₁)K₂K₃K₄K₅K₆, т ; (4.3)

К₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N. Он определяется после расчета Т:

К₆= (4.4)

Глубины возможного заражения первичным облаком Г₁ =f(Q_Э1,V_В), вторичным облаком Г₂ =f(Q_Э2,V_В) определяются по таблице (см. табл.4.7). При несовпадении данных проводится линейная интраполяция.

Полная глубина зоны определяется как сумма Г_п = Г'+0,5Г'', км, где Г' – наибольшая величина из двух глубин зон Г₁ и Г₂.

За окончательную глубину зоны заражения Г_3X3 принимается минимальное значение из величин2-х значений Г_п и Г_пер .

Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха за 4 часа от начала аварии Г_пер = V_nер·4, км, где V_nер – скорости переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч, указаны в таблице 4.6.

Таблица4.6. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	15
Скорость переноса, км/ч	инверсия
	5	10	16	21	---	---	---	---	---	---	---	---
	изотермия
	6	12	18	24	29	35	41	47	53	59	65	88
	конвекция
	7	14	21	28	---	---	---	---	---	---	---	---

Площадь зоны возможного заражения

S_в = φ, км², (4.5)

где φ – угол, зависящий, от скорости ветра:

φ = (4.6)

В зависимости от величины угла φ зону возможного заражения наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор.

Рис. 4.1. Схема зоны заражения

Площадь зоны фактического заражения

S_ф = К₈Г²N^0,2 , км², (4.7)

где К₈ – коэффициент, учитывающий СВУ воздуха (0,081 – инверсия; 0,131 – изотермии; 0,235 - конвекции).

Время подхода облака зараженного воздуха к объекту

t = X/V_nер, ч, (4.8)

где X – расстояние от источника заражения до объекта, км;

V_nер – скорость переноса переднего фронта зараженного облака, км/ч.

Таблица 4.7. Глубина зон возможного заражения АХОВ, км

Скорость ветра, м/с	Эквивалентное количество АХОВ
	0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	50	70	100	300	500	1000
1	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56	38,13	52,67	65,23	81,91	166	231	363
2	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79	121	189
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94	15,18	20,59	25,21	31,30	61,47	84,50	130
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62	12,18	16,43	20,05	24,80	48,18	65,92	101
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,57	83,60
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20	9,06	12,14	14,79	18,13	34,67	47,09	71,70
7	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48	8,14	10,87	13,17	16,17	30,73	41,63	63,16
8	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92	7,42	9,90	11,98	14,68	27,75	37,49	56,70
9	0,12	0,28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60	6,86	9,12	11,03	13,50	25,39	34,29	51,60
10	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31	6,50	8,50	10,23	12,54	23,49	31,61	47,53
11	0,11	0,25	0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06	6,20	8,01	9,61	11,74	21,91	29,44	44,14
12	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85	5,94	7,67	9,07	11,06	20,58	27,61	41,30
13	0,10	0,23	0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,29	4,66	5,70	7,37	8,82	10,48	19,45	26,04	38,90
14	0,10	0,22	0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49	5,50	7,10	8,40	10,04	18,46	24,69	36,81
15	0,10	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34	5,31	6,86	8,11	9,70	17,60	23,50	34,98

Примечание. При скорости ветра >15 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости 15 м/с; при скорости ветра <1 м/с – как при 1м/с.

Таблица 4.8. Возможные потери персонала объекта и населения от АХОВ в очаге поражения

Условия нахождения людей	Без противогазов	Обеспеченность противогазами, %
		20	30	40	50	60	70	80	90	100
На открытой местности	90-100	75	65	58	50	40	35	25	18	10
В простейших укрытиях	50	40	35	30	27	22	18	14	9	4

Примечания: Возможные потери людей в очаге поражения: легкой степени ~ 25%, средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее чем на 2 недели и нуждающихся в госпитализации) - 40%, со смертельным исходом - до 35%.

Пример 1. Спрогнозировать характеристики ЗХЗ при аварии на опасном объекте при следующих исходных данных: тип АХОВ – сжиженный хлор под давлением; количество хлора Q= 90 тонн; высота обвалования – H= 2 метра; метеоусловия – изотермия, температура воздуха t_в= +10 С, скорость ветра V_в= 2 м/с. Время после аварии N=1 час.

Порядок прогнозирования

1. Время испарения (продолжительность поражающего действия хлора)

T=h∙d/K₂∙K₄∙K₇=1,8∙1,553/0,052∙1,33∙1=40,4 ч

Замечание. При определении величины Т коэффициент К₇ брать по вторичному облаку.

2. Коэффициент К₆, зависящий от времени прошедшего после начала аварии – N. Определяется по соотношениям (см. формулу (4.4)). При N Т К₆=N^0,8=1^0,8=1.

3.Эквивалентное количество хлора по первичному облаку

Q_Э1= K₁ ∙K₃ ∙K₅ ∙K₇^’ ∙Q₀= 0,18∙1∙0,23∙0,8∙90= 2,98 т 3,0 т.

4.Эквивалентное количество хлора по вторичному облаку

Q_Э2 = (1-K₁)∙K₂ ∙K₃ ·K₄ ·K₅ ·K₆ ·K₇ ∙Q / h∙d =

= (1-0,18)∙0,052∙1∙1,33∙0,23∙3,03∙1∙90 /1,8∙1,553 = 1,27 т.

5.Глубина возможного заражения от первичного облака Г₁. Эта глубина определяется как функция Г₁= f(Q_э1; V_в), по данным табл.4.7. Г₁=f(3,0 т; 2м/с) 5,35 км.

6.Глубина возможного заражения от вторичного облака Г₂. Определяется аналогично глубине Г₁ по табл. 4.7.

Г₂=f(Q_э2; V_в) = f(1,27 т; 2 м/с). Методом интраполирования получаем

Г₂=Г_Х= Г_М+ [(Г_Б-Г_М)/(Q_Б-Q_М)](Q_Х-Q_М),

где Г_Б, Г_М, Г_Х – большее, меньшее, искомое соответственно значения глубин зараженного хлором воздуха, км;

Q_Б, Q_М, Q_Х – большее, меньшее, определяемое соответственно значения эквивалентных количеств хлора, тонн.

Г₂ = Г_Х = 2,84+ [(5,35-2,84)/(3,0-1,0)](1,27-1) = 2,84+(2,51/2)∙0,27=

= 2,84 +1,26∙0,27 3,2 км

7. Полная глубина зоны возможного заражения Г_п, км, определяется как сумма глубин Г₁ и Г₂ с учетом соотношения Г_п =Г_макс+0,5∙ Г_мин,

т.е. Г_п= 5,35+0,5∙3,2 = 6,95 км 7,0 км.

8. Предельно возможное значение глубины переноса переднего фронта зараженного воздуха данным АХОВ Г_пер определяется за время 4 часа и скорости ветра км/ч (для V_в =2 м/с соответствует V_в=12 км/час).

Г_пер=4∙12 =48 км.

9. За окончательную глубину зоны заражения Г_зхз, км, принимается минимальное значение из двух величин глубин Г_пер и Г_п, т.е.

Г_зхз =7,0 км.

10. Площадь зоны возможного заражения S_в определяется зависимостью

S_в =(π∙/360)∙φ =(π∙/360)∙φ,

где Г_зхз – полная расчетная глубина зоны, км;

φ – угол, который зависит от скорости ветра, град.

Значение φ=f(Vв) приведено в формуле (4.6).

S_в =[(3,14∙7,0²)/360]∙90 км²=38,5 км²,

В зависимости от величины угла φ зону заражения АХОВ наносят на карту (схему) как круг, полукруг или сектор. Зона заражения наносится на карту (схему) синим цветом с желтой подтушевкой (штриховкой). Как вариант, подобная зона показана на рисунке 4.1.

11. Площадь зоны фактического заражения определяется зависимостью S_ф =К₈∙Г²∙N^0,2, км²,

где К₈ – коэффициент учитывающий СВУ² воздуха. Он равен при: инверсии – 0,081; изотермии – 0,133; конвекции – 0,235.

S_ф =0,133∙7,0²∙4^0,2=0,133∙49,0∙1,32= 8,6 км²

Зона фактического заражения наносится на карту (схему) в виде эллипса синим цветом с желтой штриховкой.

12. Время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (населенному пункту)

t=x/V_nер, час,

где x – расстояние от места аварии до определенного рубежа, км;

V_nер – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/час (см.табл.4.6 расчетных формул).