Практическая работа "Определение площади загрязнения. Решение задач"

Практическая работа № 4. Определение площади загрязнения. Решение задач.

Учебная цель научиться рассчитывать площадь возможного заражения, а также подхода зараженного облака к объектам.

Теоретическая часть.

Расчет площади зоны заражения

Различают зоны возможного и фактического заражения АХОВ. Площадь зоны возможного заражения АХОВ - это площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра (заданных метеоусловиях) может перемещаться облако АХОВ. Зона возможного заражения ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры φ и радиус, равный глубине зоны заражения Г. Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником заражения (см. рис. 1).

Площадь зоны возможного заражения облаком АХОВ рассчитывается по формуле:

Значение углового размера зоны заражения φ зависит от скорости ветра в приземном слое и принимается: 360° - при скорости 0,5 м/с и менее; 180° - при скорости 0,6÷1 м/с; 90° - при скорости 1,1÷2 м/с; 45° - при скорости более 2 м/с.

Границы зоны возможного заражения наносят на схемы и карты для выработки и принятия решения по организации защиты персонала объектов и населения при условии, что они оказались (окажутся) в пределах границ зоны возможного заражения.

а) φ=360° при u≤0,5 м/с б) φ=180° при u=0,6÷1 м/с

в) φ=90° при u=1,1÷2 м/с г) φ=45° при u2 м/с

Рис. 1. Конфигурация зоны возможного заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра в приземном слое

Площадь зоны фактического заражения АХОВ - это площадь территории, воздушное пространство которой заражено АХОВ в опасных для жизни пределах. Конфигурация зоны фактического заражения близка к эллипсу, который не выходит за пределы зоны возможного заражения и может перемещаться в ее пределах под воздействием ветра (см. рис. 1,а). Ее размеры используют для определения возможной численности пораженного населения и количества сил и средств, необходимых для проведения спасательных работ. Изображение зоны фактического заражения на схемы и карты не наносится.

Площадь зоны фактического заражения облаком АХОВ рассчитывается по формуле:

SФ=К8·Г2·N0,2,

где К8 - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха. Для инверсии принимается равным 0,081, для изотермии - 0,133, для конвекции - 0,235; некоторые значения N0,2 приведены в табл. П5.

Определение времени подхода зараженного воздуха к заданной границе (объекту)

Время подхода облака АХОВ (в часах) к заданному рубежу (объекту), расположенному на пути его движения, определяется по формуле:

где X - расстояние от источника заражения до выбранного рубежа (объекта), км.

Следует помнить: если расчетное время подхода зараженного воздуха к объекту (населенному пункту) составляет 10 минут и более, то это позволит принять меры по защите людей, если меньше - то не позволит.

Определение продолжительности поражающего действия АХОВ

Время поражающего действия АХОВ (продолжительность заражения) определяется временем его испарения с площади разлива, которое зависит от фактических свойств ядовитого вещества, площади высоты столба разлившейся жидкости. При образовании только первичного облака принимается равным 1 часу.

Определение возможных потерь людей в зонах заражения АХОВ

Возможные потери людей при авариях с выбросом АХОВ зависят в основном от степени обеспечения персонала ХОО и населения средствами индивидуальной защиты и защитными сооружениями. Потери людей в зависимости от обеспеченности средствами защиты, также ориентировочная структура потерь определяются по табл. П7. Если персонал объектов обеспечен противогазами на 100% и укрывается в убежищах, то процент потерь в этом случае принимает-ся равным 0.

Определение масштабов заражения АХОВ при разрушении химически опасного объекта

В случае разрушения ХОО при прогнозировании глубины зоны заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха определяется аналогично рассмотренному в п. 3.2 методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле:

Значение глубины зоны заражения Г в зависимости от рассчитанного значения QЭ и скорости ветра сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс ГП (см. формулу (6)). За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

За общую площадь зоны фактического заражения принимается максимальная величина из рассчитанных для каждого АХОВ значений.

Продолжительность действия источника заражения определяет-ся наибольшим временем испарения данных АХОВ.

Выводы

-заключение на основании проведенных в соответствии с методикой прогнозирования расчетов и схемы зоны заражения делаются выводы, в которых определяются:

окажется или не окажется объект (населенный пункт) в зоне химического заражения;

-время подхода зараженного воздуха к объекту (населенному пункту) t;

-время поражающего действия АХОВ, в течение которого необходимо обеспечивать защиту людей, Т;

-возможные потери людей при воздействии АХОВ;

-мероприятия по защите населения и территорий, которые необходимо провести немедленно.

Кроме того, принимается решение на ликвидацию последствий данной чрезвычайной ситуации.

Схема зоны химического загрязнения

Практическая часть.

Пример решения задачи.

Исходные данные: В результате аварии произошла утечка хло-ра из емкости. Общее количество хлора 12 т. Емкость не обвалована. Скорость ветра в приземном слое 2 м/с. Направление ветра - восточ-ное. Температура воздуха +20°С. Состояние атмосферы - изометрия. Ночь. Определить размеры, площадь химического заражения и воз-можные потери среди населения через 1 час после аварии. Расстояние от места аварии до городских кварталов составляет 3,6 км. Средняя плотность населения в городе 3000 чел./км². 50% населения обеспе-чено противогазами.

Определить полную глубину зоны химического заражения, площади зон возможного и фактического заражения, продолжитель-ность действия облака зараженного воздуха, время подхода облака зараженного воздуха к городу, возможные потери среди населения и структуру возможных потерь.

Решение:

1. Определение эквивалентного количества вещества, образую-щего первичное облако, по формуле (2):

Q_Э1=К₁·К₃·К₅·К₇·Q₀ = 0,18·1·0,23·1·12 = 0,5 т, где К₁=0,18 (табл. П2);

К₃=1 (табл. П2);

К₅=0,23 для изотермии;

К₇=1 (табл. П2).

1. Определение эквивалентного количества вещества, образую-щего вторичное облако, по формуле (3):

Q_Э2=(1-К₁)·К₂·К₃·К₄·К₅·К₆·К₇· _h^Q_⁰_d =

где h=0,05 м - для свободно разлившейся жидкости; d=1,553 т/м³ (табл. П2);

К₂=0,052 (табл. П2);

К₄=1,33 (табл. П4);

К5=0,23 для изотермии;

К₆=1, К₆=N^0,8 при N=1 ч T=1,13 ч.

Время испарения АХОВ с площади разлива (продолжительность поражающего действия АХОВ) определяем по формуле (4):

1. Расчет глубины зоны заражения

Максимальные значения глубины зоны заражения первичным облаком Г₁ и вторичным облаком Г₂ определяются по табл. П1 в за-висимости от Q_Э1 и Q_Э2 и скорости ветра:

Г₁= 1,92 км;

Г₂= 4,12 км.

Полная глубина зоны заражения определяется по формуле (5):

Г=Г’+0,5·Г”=4,12+0,5·1,92 = 5,08 км.

Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса зараженных воздушных масс Г_П, кото-рое определяется по формуле (6):

Г_П=N·V_П = 1·12 = 12 км,

где V_П=12 км/ч (табл. П6).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принима-ется наименьшая из величин Г и Г_П.

Г=5,08 км Г _П =12 км, следовательно, глубину зоны заражения принимаем равной 5,08 км.

1. Определение площади зон возможного и фактического зара-

жения Площадь зоны возможного заражения рассчитывается по фор-

муле (7):

где φ =90° при скорости ветра 2 м/с.

Зона заражения имеет вид сектора с углом φ =90°, радиус секто-ра Г=5,08 км; биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра (см. рис. 2).

Площадь зоны фактического заражения рассчитывается по фор-муле (8):

S_Ф=К₈·Г²·N^0,2 = 0,133·5,08²·1^0,2 = 3,43 км², где К₈=0,133 для изотермии.

Рис. 2. Схема зоны возможного заражения

1. Определение времени подхода зараженного воздуха к задан-

ной границе Время подхода облака АХОВ к заданной границе определяется

по формуле (9):

где X =3,6 км - расстояние до городских кварталов; V_П=12 км/ч (табл. П6).

1. Определение возможных потерь среди населения в зоне зара-

жения АХОВ Для расчета необходимо определить площадь «загородной» ча-

сти облака. Расчет ведем по формуле (8):

S_Ф.З.=К₈·Г²·N^0,2 = 0,133·3,6²·1^0,2 = 1,73 км².

Для определения «городской» зоны фактического заражения необходимо из общей зоны фактического заражения S _Ф. вычесть площадь зоны фактического заражения «загородной» зоны S_Ф.З.:

S_Ф.Г.=3,43-1,73 = 1,7 км.

Определяем количество жителей в городской зоне фактического заражения: S_Ф· = 1,7·3000 = 5100 чел., где =3000 чел./км² - плот-ность населения в городе.

Согласно исходным данным в момент аварии люди находились

• простейших укрытиях (зданиях); обеспеченность людей противога-зами на момент аварии – 50%. По табл. П7 определяем количество потерь среди населения: 0,27·5100 = 1377 чел.

Структура потерь людей в очаге поражения: - легкой степени - 25% = 344 чел.; - средней и тяжелой степени - 40% = 551 чел.;

- со смертельным исходом - 35% = 482 чел.

РЕШИТЬ ЗАДАЧУ.

Задача 1.

При аварии на городских водозаборных сооружениях произошел выброс жидкого хлора. Если количество хлора, участвующего в аварии, Q_о = 10 т; высота поддона Н = 0,8 м; скорость ветра в момент аварии V = 2 м/с; температура воздуха t = 20 ° С; состояние погоды–изометрия; расстояние от места аварии до депо Х = 1,5 км.

Требуется определить глубину и площадь возможного заражения при времени 1 час после начала аварии, а также подхода зараженного облака к данному объекту.