2.13. Законы разрушения сооружений

и поражения людей

Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и поражения. Законы разрушения характеризуют уязвимость сооружений, а законы поражения — уязвимость людей в зонах ЧС. Эти термины являются основными при прогнозировании последствий ЧС.

Под законом разрушения сооружения понимают зависимость между вероятностью его повреждения и расстоянием от эпицентра ЧС до сооружения или интенсивностью проявления поражающего фактора.

4.

5. Если закон разрушения представляется в виде функции от расстояния, то закон называют координатным законом разрушения (рис. 2.2, а), а в случае зависимости от поражающего фактора — параметрическам законом разрушения (рис. 2.2, 6). При оценке последствий ЧС в системе гражданской обороны наиболее часто используются параметрические законы разрушения.

2.1.4. Законы разрушения сооружений

Законы разрушения сооружений получают на основе анализа и обобщения статистических сведений о разрушении жилых, общественных и промышленных зданий в результате воздействия поражающих факторов.

Находят применение законы разрушения двух типов: вероятности наступления не менее определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — Р4. (Ф) и вероятности наступления определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — Р (Ф) (рис. 2.3, а, 6). одного и того же сооружения могут рассматриваться не одна, а несколько степе

ней разрушения.

В настоящее время получены законы разрушения защитных сооружений и зданий

различных типов в результате воздействия ядерных взрывов и взрывов техноген-

ного характера, а также законы разрушения зданий различной сейсмостойкости

при землетрясениях.

2.15. Законы поражения людей

Под законом поражения лю ден понимается зависимость вероятности поражения

людей от интенсивности поражающего фактора.

Параметрические законы поражения людей, находящихся в зданиях, получены

на основании экспериментальных данньхх, подтверждающих теорему полной

вероятности. В расчетах учитывается, что событие С (общие, безвозвратные,

санитарные потери) может произойти при получении сооружением одной из

степеней повреждения (при одной из гипотез Вд, образующих полную группу

несовместимых событий. Расчеты проводятся по формуле

Р)(Ф)т1Рв.(Ф)Р(Сi /Вд,

‚1

где Р)(Ф) — вероятность у-го поражения людеи от воздеиствия поражающего

фактора Ф; Р. (Ф) — вероятность наступления i-й степени повреждения соору-

жения при заданном значении поражающего фактора; Р(С / Вд — вероятность

получения людьми -й степени поражения при условии того, что наступила i-я

степень повреждения здания; п — рассматриваемое число степеней повреждения

здания. Значения получают на основе обработки материалов о последствиях ава-

рий и стихийных бедствий.

На рис. 2.4 приведен общий вид законов поражения населения. Аналогичные

законы получены для людей, находящихся в защитных сооружениях, зданиях,

подвергшихся сейсмическому воздействию землетрясений, а также химическому

поражению. Изложенные далее методы прогнозирования рассчитаны на применение ЭВМ и использование заблаговременно составленных программ. Так называемые точные методы можно значительно упростить и свести их к оперативным методам, широко применяемым в органах управления по делам ГО и ЧС.

В основу прогнозирования последствий техногенных ЧС положен вероятностный подход, учитывающий случайный характер воздействия поражающих факторов и случайность процессов характеризующих физическую устойчивость сооружений к опасным воздействиям.

Прогнозирование масштабов заражения АХОВ осуществляется по методике, изложенной в [33]. Методика предназначена для заблаговременного и оперативного

прогнозирования масштабов заражения на случай выбросов АХОВ в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах.

Основные допущения и ограничения методики:

1. Емкости, содержащие АХОВ, разрушаются полностью.

2. Толщина слоя жидкостей АХОВ (Iг), разлившихся свободно, принимается равной 0,05 м, а толщина слоя жидкостей АХОВ, разлившихся в поддон или обвалование, рассчитывается по следующим формулам:

О толщина слоя жидкостей [м], имеющих самостоятельный поддон (обвалование),

I7=Н— 0,2,

где Н — высота обвалования м;

О толщина слоя жидкостей, имеющих общий поддон (обвалование) для

группы:

Рс!

где й плотность АХОВ, т/м3 Р— реальная площадь разлива в поддон, м2

— количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т.

3. Предельная продолжительность сохранения метеоусловий М = 4 ч.

4. Расчеты ведутся по эквивалентным количествам АХОВ. Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое количество, например, хлора, масштаб заражения которым при инверсии1 эквивалентен масштабу заражения количеством данного АХОВ, перешедiлим в первичное (вторичное) облако, при вертикальной устойчивости воздуха.

Здесь ивверсая — возрастание температуры атмосферного воздуха с высотой вместо

обычного для тропосферы ее убывания, — [Iримеч. ред.

2.2. Прогнозирование последствий

техногенных ЧС (на примере химических аварий) Основные исходные данные, используемые в описываемой методике:

о общее количество АХОВ на объекте;

о количество АХОВ, выброптевное в окружающую среду, и характер разлива

о высота обвалования;

о метеорологические условия (температура воздуха, почвы, скорости ветра в при-

земном слое (на высоте 10 м), степень вертикальной устойчивости воздуха);

о плотность (количество) населения в зоне возможного химического зараже

ния и степень его запщты.

Порядок проведения расчетов:

1. Вычисляется эквивалентное количество АХОВ, перешедшее в первичное об-

лако, по формуле

эi = к, к, к, к; (2.1)

где эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, т; — количество выброшенного (разливiлегося) при аварии АХОВ, т; К1 — коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (см. приложение 2, табл. П2.1);

К3 — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к поро-

говой токсодозе АХОВ (см. приложение 2, табл. П2.1); К5 — коэффициент,

учитьгвающии степень вертикальнои устоичивости воздуха и равньги: 1 — для инверсии, 0,23 — для изотермии и 0,08 — для конвекции; К, — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на скорость образования первичного облака (см. приложение 2, табл. П2.1).

2. Вычисляется эквивалентное количество АХОВ, перешедшее во вторичное об

э.

лако, по формуле

@ =О—К1)К2 К3 К4 К5 К6 к’; -, (2.2)

Ы

где 2 — количество АХОВ во вторичном облаке, т; К2 — коэффициент, зави-

сящий от физико-химических свойств АХОВ; К4 — коэффициент, учитываю-

щий скорость ветра; К6 — коэффициент, зависящий от времени, прошедшего

после начала аварии (К), и определяемый по следующей формуле; к —

коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха на

скорость образования вторичного облака;

к =ыО8приМ<Т

Т08 при М т’

где Т — время испарения АХОВ с площади разлива, ч, определяется из выра

жения для расчета продолжительности поражающего действия АХОВ, кото

рое приведено.

В случае полного разрушения химически опасного объекта расчет эквивалент-

ного количества АХОВ в облаке ведется, как для вторичного облака, по формуле

п

е, _олт тТёт т т тп i

4 5 2i Зе бе 7е’где с1 — плотность -го АХОВ, т/м3 (см. приложение 2, табл. П2.2); — запасы i-го АХОВ на объекте, т; К —]-е коэффициенты для i-го АХОВ; п — количество одновременно выброшенных в окружающую среду наименований АХОВ.

З. По табл. 112.2 (см. приложение 2) определяется глубина распространения первичного (Гд и вторичного (Г2) облаков АХОК Общую глубину (дальность) распространения зараженного воздуха вычисляем по формуле

Г =Г+О,5Г”, (2.3)

где Г — общая глубина распространения облака зараженного АХОВ воздуха, км; Г — большее из значений Г и Г2, км; Г” — меньшее из значений Г1 и Г2, км.

4. Общая глубина распространения облака зараженного воздуха сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс (Го), определяемым из уравнения

Г =Мг, (2.4)

где о — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха (см. приложение 2, табл. П2.З), км/ч; Н — время от начала авария, ч. Из двух значений выбираем меньшее, соблюдая условие

г =

- Го

где Г — глубина зоны возможного заражения АХОВ, км.

5. Вычисляется площадь зоны возможного заражения АХОВ (За) по формуле

Зн =,72.1О3(Г)2ср,

где ср — угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ, ...°. Определя

ются по табл. П2.4 (см. приложение 2).

б. Вычисляется площадь зоны фактического заражения АХОВ (Зф) по формуле

Зф =К Г2 iУ2,

где К8 — коэффициент, который зависит от степени вертикальной устойчиво

сти воздуха и принимается равным: 0,081 — для инверсии, 0,0133 — для изо-

термин, 0,235 — для конвекции.

7. Вычисляется продолжительность поражающего действия АХОВ (время ис

парения АХОВ с площади разлива) по формуле

Ли!

к2к4к’

8. Вычисляется время подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту:

= л-, (2.5)

где Х — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км. 9.

Вычисляются возможные общие потери населения в очаге поражения АХОВ по формуле

г =зф[к

где Р0 — общие потери населения в очаге поражения АХОВ, чел.; Г1. глубина распространения облака зараженного АХОВ воздуха в городе, км; Л, Л’ — средняя плотность населения в городе и загородной зоне соответственно, чел/км2 К, К’ — доля незащищенного населения в городе и загородной зоне соответственно, вычисляемая по формуле

К = 1—п1 — п2

- п

где п1, п — доля населения, обеспеченного противогазами, в городе и в загородной зоне соответственно; п2, п’ — доля населения, обеспеченного убежищами, в городе и загородной зоне соответственно.

для оперативных расчетов принимается, что структура людских потерь в очаге поражения АХОВ составит

Ел 35% безвозвратные потери;

Ел 40% — санитарные потери тяжелой и средней форм тяжести (выход людей из строя не менее чем на 2—3 недели с обязательной госпитализацией);

Ел 25% — санитарные потери легкой формы тяжести.

При аварии (разрушении) объектов с АХОВ условные обозначения наносятся на карту (план, схему) в следующей последовательности:

Ел точкой синего цвета отмечается место аварии, проводится ось в направлении распространения облака зараженного воздуха,

Ел на оси следа откладывают глубину зоны возможiiою заражения АХОВ;

Ел

в синий цвет окрашивается зона возможного заражения АХОВ в виде окружности, полуокружности или сектора, в зависимости от скорости ветра в при- земном слое воздуха (см. приложение 2, табл. П2.5);

Ел зона возмёжного химического заражения ыхтрлхуется желтым цветом;

Ел

возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись. В ее числителе — тип и количество выброшенного АХОВ [т], в знаменателе — время и дата аварии.

Схема зоны возможного химического заражения приведена на рис. 2.5 [63].

Зона распространения зараженного воздуха (рис. 2.5, 6) характеризуется глубиной распространения по направлению ветра с сохранением смертельных концентраций и поражающих концентраций.

Зона возможного химического заражения часто дополнительно подразделяется:

щ на район аварии или место разлива АХОВ (непосредственно на карту не наносится);

Ел зону возможного распространения зараженного воздуха — площадь, в пределах которой распространяются АХОВ с поражающей концентрацией.

(2.6)

(2.7) 22.1. Примеры решения типовых задач по прогнозированию химической обстановки

Задача 2.1. Определить глубину распространения АХОВ при аварии на химически опасном объекте при следующих исходных данных: тип АХОВ — хлор; количество АХОВ = 96 т; условия хранения АХОВ — жидкость под давлением; высота

обвалования Н = 2 м; метеоусловия: изотермия; температура воздуха Т = 10 °с; скорость ветра iо 2 м/с.

Решение

1. Вычислить эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное и вторичное облака. Въгчислить эквивалентное количество хлора, перешедшее в первичное облако, по формуле (2.1):

=к1к3к5к;е, = 3,18 ,

где К1 = 0,18 (см. приложение 2, табл. П2.1); К3 = 1 (см. приложение 2, табл. П2); К5 = 0,23 (см. формулу (2.1)); К’7 = 0,08 (см. приложение 2, табл. П2.1). Вычисляем эквивалентное количество хлора, перешедшее во вторичное облако, по формуле (2.2):

2Э2 = (1- КДК2К3К4КЗКЕ

= (1— 0,18). 0,05211,330,23.3,03.1. = 1,357т,

1,8 1,553

где К2 = 0,052 (см. приложение 2, табл. П2.1); К4 = 133 (см. приложение 2,

табл. П2.3); К = 1 (см. приложение 2, табл. П2.1); /г =Н— 0,2 = 2— 0,2 = 1,8 м;

= 1,553 т/м3 (см. приложение 2, табл. П2.1);

т = ________ = 1,8.1,553 = 40,4ч; 1,8 1,553 =40,4 ч;

К2К4К 0,05.21,331 0,052.1,33.1

2. Вычислить глубину распространения первичного и вторичного облаков АХОВ (см. приложение 2, табл. П2.2) с применением формул интерполирования:

где Г6, Г , Г — большее, меньшее и искомое значение глубины распространения зараженного АХОВ воздуха соответственно, км; , , — большее, меньшее и непосредственно перешедшее в первичное (вторичное) облако количество АХОВ соответственно, т.

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

Г3 =5,35+ 7235(З,18_З)=5,з5+ =5,52 км;

Г2=2,84+3’84(1,36—1)=2,84+ .0,36=3,29км.

3. Общая глубина распространения облаков зараженного АХОВ воздуха вычисляется по формуле (2.3):

г = Г’ + 0,5Г” = 5,52 + 0,5 . 3,29 = 1,65 + 5,52 = 7,17

4. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс (Го) вычисляется по формуле (2.4):

Г =Ыг=412=48км/ч.

К2К4Ко

=017 ч, или около 10 мин;

= 0,5 ч, или около 30 мин;

городе -

= 60%; в загородной

Рец’енце

Вьтчисляется доля незащищенного населения по формуле (27):

1) вгороде:К=

2) в загородной зоне: К’ =

В рассматриваемом случае Н = ч, скорость переноса переднего фронта облака зараженного АХОВ воздуха г = 12 км/ч (см. приложение 2, табл. П2.3). Так как Г <Га, общая глубина распространения зараженного АХОВ воздуха составит Г = 717 км.

Задача 2.2. В результате аварии на химически опасном объекте произошел выброс АХОВ. Определить время подхода облака зараженного АХОВ воздуха к населенным пунктам при следующих исходных данных:

о расстояния от источника выброса АХОВ до населенных пунктов составляют:

= 2 км; Х2 = б км; Х = 12 км;

О метеоусловия: изотермия; скорость ветра ъ = 2

Решение

1. По табл. П2Л (см. приложение 2) определяется скорость переноса переднего фронта облака зараженного АХОВ воздуха, зависящая от скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха: г = 12 км/ч.

2. По формуле (2.5) вычисляется время подхода облака заражениого воздуха к каждому населенному пункту

i7с

Задача 2.3. На химически опасном объекте произошел выброс фосгена. Определить ожидаемые общие потери населения и их структуру при следующих исход-

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

о площадь зоны фактического заражения Зф = 25,8 км2

о средняя плотность населения: в городе = 2800 чел/км2 в загородной зоне — 140 чел/км2

о обеспечеиность населения противогазами:

= 50%;

о обеспеченность населения убежищами: в городе — 10%; в загородной зоне2. Вьтчисляются возможные общие потери населения в очаге поражения АХОВ по формуле (2.6):

3. Структура потерь может составить:

= 3529 чел. — безвозвратные;

= 4033 чел. — санитарные тяжелой и средней форм тяжести;

= 2521 чел. — санитарные легкой формы тяжести.