Определение степени вертикальной устойчивости воздуха

Определение степени вертикальной устойчивости воздуха проводится по таблице 6; используются исходные данные таблиц 1 и 2 (скорость ветра, облачность и время суток) и записываются в форму отчета (см. таблицу 15) словами (например, «изотермия»).

Таблица 6 – Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы по прогнозу погоды

Скорость ветра, м/с	Ночь	Утро	День	Вечер
Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность
< 2	ин	из	из(ин)	из	к(из)	из	ин	из
2–3,9	ин	из	из(ин)	из	из	из	из(ин)	из
> 4	из	из	из	из	из	из	из	из
Примечание – Обозначения: ин – инверсия; из– изотермия; к– конвекция; буквы в скобках – при снежном покрове. Под термином «утро» понимается период времени в течение 2 часов после восхода солнца; под термином «вечер» – в течение 2 часов после захода солнца. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха принимаются в расчетах на момент аварии

Задача 2. Определение эквивалентного количества вещества в первичном и во вторичном облаке

1 Эквивалентное количество Q_э1 , т, вещества в первичном облаке определяется по формуле

Q_э1 = К₁ К₃ К₅ К₇ ^׀Q₀,(3)

где К₁–коэффициент, зависящий от условий хранения ХОВ (см. таблицу 4; для сжатых газов К₁ = 1);

К₃–коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого ХОВ (см. таблицу 4);

К₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (для инверсии принимается равным 1, для изотермии – 0,23, для конвекции – 0,08);

К₇^׀ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на процесс перехода ХОВ в первичное облако. Принимают К₇^׀ = К₇ = 1для сжатых газов, К₇^׀= К₇ = 0для жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды; К₇^׀ = К₇принимается из таблицы 4 в числителе для случая, при котором температура кипения жидкости ниже температуры окружающей среды;

Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т (см. таблицу 1).

Примечание–Коэффициент К₃ принят для пороговой токсодозы взрослого человека, для детей токсодоза в 4–10 раз меньше и в данной методике не рассматривается, но при организации защиты необходимо ее учитывать.

2 Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле

Q_э2 = (1 – К₁ ) К₂ К₃ К₄ К₅ К₆ К₇^׀׀Q₀ / (h d),(4)

где К₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ХОВ (см. таблицу 4);

К₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра (см. таблицу 5);

К₆ – коэффициент, зависящий от времени N(см. таблицу 2), прошедшего после начала аварии; значение коэффициента К₆ определяется после расчета продолжительности Т, ч, испарения вещества:

(5)

Задача 3. Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

1 Глубину зоны заражения Г_1, км,для первичного облака находят по таблице 7 по вычисленной величине Q_э1 с учетом скорости ветра из условия задачи своего варианта. При необходимости – интерполируют.

Пример линейной интерполяции для Q_э1 = 0,159 т и скорости ветра 6 м/сек (таблица 7):

Г₁= 0,48 + ((1,09 – 0,48) / (0,5 – 0,1)) · (0,159 – 0,1) = 0,57 км.

2 Глубина зоны заражения Г₂ , км, вторичного облака находят по таблице 7 по вычисленной величине Q_э2 и скорости ветра из условия задачи своего варианта.

Таблица 7 – Глубина зоны заражения

Эквивалентное количество ХОВ, т	Скорость ветра, м/с
Глубина зоны заражения Г2, км
0,01	0,38	0,26	0,22	0,19	0,17	0,15	0,14	0,13	0,12	0,12
0,05	0,85	0,59	0,48	0,42	0,38	0,34	0,32	0,30	0,28	0,26
0,1		0,84	0,68	0,59	0,53	0,48	0,45	0,42	0,4	0,38
0,5	3,16	1,92	1,53	1,33	1,19	1,09	1,00	0,94	0,88	0,84
	4,75	2,84	2,17	1,88	1,68	1,53	1,42	1,33	1,25	1,19
	9,18	5,35	3,99	3,28	2,91	2,66	2,46	2,30	2,17	2,06
	12,53	7,2	5,34	4,36	3,75	3,43	3,17	2,97	2,80	2,66
	19,2	10,83	7,96	6,46	5,53	4,88	4,49	4,20	3,96	3,76
	29,56	16,44	11,94	9,62	8,19	7,20	6,48	5,92	5,60	5,31
	38,13	21,02	15,18	10,33	9,06	8,14	7,42	6,86	6,50	6,20
	52,67	28,73	20,59	16,43	13,88	12,14	10,87	9,90	9,12	8,50
	65,23	35,35	25,21	20,05	16,89	14,79	13,17	11,98	11,03	10,23
	81,91	44,09	31,30	24,8	20,82	18,13	16,17	14,68	13,5	12,54

3 Полная глубина зоны заражения Г, км, определяется по формуле

Г = Г¹ + 0,5Г¹¹ , (6)

где Г¹ и Г¹¹ – соответственно наибольший и наименьший из размеров глубины Г₁иГ₂.

Полученное значение Гсравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_п, определяемым по формуле

Г_п = N ν, (7)

где N – время от начала аварии, ч (см. таблицу 2);

ν – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (см. таблицу 8).

4 За окончательную расчетную глубину зоны зараженияпринимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений Г_п и Ги записывается в отчет (см. таблицу 15).Всёуточняетсяс учетом факторов, изложенных в разделе 1.2 , вносятся поправки. В дальнейшем значение окончательной глубины используется при расчете площадей зон возможного и фактического заражения.

Нарисовать зоны заражения (см. рисунок 1).

Таблица 8 – Скорость переноса переднего фронта облака, км/ч

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с
Инверсия					–	–
Изотермия
Конвекция					–	–

Задача 4. Определение площади зоны заражения ХОВ

Площадь зоны возможного заражения ХОВ для первичного (вторичного) облака определяется по формуле

S_в = 8,72 · 10^–3 Г² j, (8)

где S_в – площадь зоны заражения ХОВ, км²;

Г – глубина зоны заражения, км;

j– угловые размеры зоны возможного заражения, град; они определяются исходя из скорости ветра (таблица 9).

Таблица 9 – Угловые размеры зоны возможного заражения ХОВ в зависимости от скорости ветра j

U, м/с	< 0,5	0,6–1	1,1– 2	2,1–4	4,1–8	8,1–10	> 10
jо

Площадь зоны фактического заражения S_ф, км², рассчитывается по формуле

S_ф = К₈ Г² N^0,2, (9)

где К₈– коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным: 0,081 – при инверсии; 0,133 – при изотермии; 0,235 – при конвекции;

N – время, прошедшее после начала аварии, ч (см. таблицу 2).

Задача 5.Расчет глубины и ширины зоны химического заражения с поражающей и со смертельной концентрацией в зависимости от известных поражающих концентраций

1 Глубина зоны заражения с поражающей концентрацией Г_пор , км, приближенно рассчитывается в зависимости от известных поражающих концентраций по уравнению

, (10)

где G (Q₀) – количество ХОВ в аварийной емкости, т;

– поражающая токсодоза, мг·мин/м³,

,

где – поражающая концентрация ХОВ в воздухе, мг/м³ (см. таблицу 3);

– экспозиция или время воздействия ядовитого вещества данной концентрации, мин (см. таблицу 3);

– скорость ветра в приземном слое воздуха, м/с (см. таблицу 2).

2 Глубина зоны со смертельной концентрацией Г_см ,км, рассчитывается с помощью выражения

, (11)

где – смертельная токсодоза, мг·мин/м³,

.

Полученные по формулам (10)–(11) значения , справедливы для открытой местности при инверсионном состоянии атмосферного слоя в случае аварии на необвалованной емкости с ХОВ. При необходимости они корректируются на закрытость местности, степень вертикальной устойчивости атмосферы и на условия обваловки емкости:

– на закрытость местности

Г = Г_пор ( Г_см ) / 3,5;

– на степень вертикальной устойчивости атмосферы – изотермическое Г = Г_пор (Г_см ) / 5;

–на конвекцию

Г = Г_пор (Г_см) / 16;

–наобваловку емкости

Г = Г_пор (Г_см) · 0,67;

3 Ширина зон с поражающими Ш_пор и смертельными концентрациями Ш_см ядовитых веществ определяется по следующей зависимости:

Для зоны с поражающим воздействием ХОВ

Г = Г_пор.

Для зоны со смертельным воздействием ХОВ

Г = Г_см.

4 Площади зон заражения , , определяются по формуле

.

Для зоны с поражающим воздействием ХОВ

Г = Г_пор ; Ш = Ш_пор.

Для зоны со смертельным воздействием ХОВ

Г = Г_см ; Ш = Ш_см.

Задача 6.Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту

Время подхода облака ХОВ, мин, к заданному объекту (населенному пункту) определяется по формуле

t = 1000 Х / (60 n), (12)

где Х–расстояние от источника заражения до заданного объекта, км (см. таблицу 2);

n– скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (см. таблицу 10).

Таблица 10 – Скорость переноса переднего фронта облака

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с
Инверсия					–	–
Изотермия
Конвекция					–	–

Внимание! Проверьте, достигает ли зараженное облако объекта, сравнив глубину заражения с учетом поправок Г с расстоянием Х от объекта до источника аварии!

Если время подхода зараженного воздуха к объекту не превышает 30 минут, то население должно оставаться в помещениях, проведя их герметизацию с применением СИЗОД. Если время подхода зараженного воздуха превышает 30 минут, то с учетом других факторов может быть проведено временное отселение в безопасные районы.

2.2 Определение основных способов защиты населения в условиях заражения воздуха химически опасными веществами и возможных потерь людей при химическом поражении ХОВ

Основные способы защиты населения в условиях заражения воздуха химически опасными веществамипредложить с учетом материала лекций, раздела 1.3, и таблиц 12–14.

Предполагаемые потери в оча­гах химического поражения зависят от численности людей, оказав­шихся на площади очага, степени их защищенности, степени пораже­ния и своевременного использования средств индивидуальной защи­ты (противогазов и респираторов – потери в очагах поражения определяются в основном по воздействию ХОВ на органы дыхания).

Число рабочих и служащих, оказавшихся в очаге поражения, подсчитывается по их наличию на территории объекта – в зданиях, цехах, на площадках; количество населения – в жилых кварталах го­рода (населенного пункта). По заданию для определения числа рабочих и служащих, обеспеченности их средствами индивидуальной защи­ты – использовать таблицу 1.

Возможные потери людей в очаге поражения ХОВ определяют­ся по таблице 11.

Основные способы защиты населения, оказания помощи в условиях заражения воздуха химически опасными веществамии возможные потери людей излагаются в конце общего отчета (см. таблицу 15).

Таблица 11 – Возможные потери рабочих и служащих в очаге поражения ХОВ

Условия размещения людей	Без противогаза	Обеспеченность людей противогазами, %
На открытой местности	Потери, %	90–100
В простейших укрытиях, здани­ях
Примечание – Структуру потерь людей в очаге поражения можно ориентиро­вочно представить: лёгкой степени – 25 %; средней и тяжёлой степени (госпитализация на менее 2-3 недель) – 40 %; со смертельным исходом – 35 %

Таблица 12 – Характеристика промышленных фильтрующих противогазов

Тип короб­ки	Цвет ко­робки	Наименование химически опасных веществ	Крат­ность ПДК	Время защитного действия, мин
А, А8	Коричневый	Фосфор- и хлорорганические ХОВ, пары со­единений (бензин, керосин, ацетон, толуол, ксилол, сероуглерод, спирты, эфиры, нитросоединения бензола и его гомологов, тетраэтилсвинец)	Свыше 100
В, В8	Жёлтый	Фосфор- и хлорорганические ХОВ, кислые газы и пары (сернистый газ, хлор, сероводород, синильная кислота, оксиды азота, фосген, хлористый водород)	Свыше 100
Г, Г8	Двухцветный: чёрный и жел­тый	Пары ртути, а также органические вещества и хлор, но с меньшим временем защиты, чем мар­ки А	Свыше 100
Е, Е8	Черный	Мышьяковистый и фосфористый водород, а также кислые газы и пары орг.веществ, но с меньшим временем защиты, чем марки В и А	Свыше 100
КД, КД8	Серый	Аммиак, сероводород, их смеси, а также пары органических веществ, но с меньшим временем зашиты, чем марки А	Свыше 100
К	Зелёный	Пары аммиака, окиси этилена	Свыше 100
БКФ	Защитный, зелёный	Кислые газы и пары органических веществ (с меньшим временем защиты, чем марки В и А), арсин, фосфин, синильная кислота в присутствии пыли, дыма, тумана	Свыше 100
СО	Белый	Оксид углерода	Свыше 100
М	Красный	Оксид углерода, небольшие концентрации орга­нических веществ, кислых газов, аммиака, фосфина, арсина (мышьяковистый и фосфористый водород)	До 50
КПФ-1 марки МКФ	Серый с зеленой полосой	Мышьяковистый и фосфористый водород, а также кислые газы и пары органических соединений
И	Оранжевый	Радионуклиды, в том числе радиоактивный йод и его соединения
Примечание –Промышленные фильтрующие противогазы используют только там, где в воздухе содер­жится не менее 18 % кислорода, суммарная объемная доля паро- и газооб­разных вредных примесей не превышает 0,5 % (фосфористого водорода – не более 0,2 %, мышьяковистого водорода – 0,3 %). Не допускается приме­нение для защиты от низкокипящих, плохо сорбирующихся органических веществ, таких как метан, этилен, ацетилен. Не рекомендуется работать в таких противогазах, если состав газов и паров вредных веществ неизвестен

Таблица 13 – Характеристика противогазовых и газопылезащитных респираторов

Название	Тип коробки	Опасные химические вещества	Кратность ПДК	Масса, г
Противо- газовый РПГ-67	А	Органические пары (бензин, керосин ацетон, бензол, спирты, эфиры и др.), пары хлорорганических и фосфорорганических веществ	До 10
В	Кислые газы (сернистый газ, сероводород, хлороводород и др.), пары хлорорганических и фосфорорганических веществ	До 10
КД	Аммиак и сероводород	До 10
Г	Аэрозоли, пары ртути	До 10
Газопыле- защитный РУ-6ОМ	А	Аэрозоли, органические пары	До 10
В	Аэрозоли, кислые газы	До 10
КД	Аэрозоли, аммиак, сероводород	До 10
Г	Аэрозоли, пары ртути	До 10
Газопыле-защитный «Снежок- ГП»	ГП-В	Газообразные соединения кислого характера (хлор, диоксид серы, фтороводород, хлороводород), аэрозоли	До 15
ГП-Е	Фосфорсодержащие соединения аэрозоли	До 15

Таблица 14 – Время защитного действия гражданских противогазов с дополнительным патроном ДПГ-1, 3 и без него для некоторых ХОВ

Наименование ХОВ	Концентрация, мг/л	Время защитного действия, мин
без дпг-1,3	с дпг-1	с дпг-3
Аммиак		Защиты нет
Диметиламин		Защиты нет
Хлор
Сероводород
Соляная кислота
Тетраэтилсвинец

Таблица 15 – Итоговый отчет о выполнении работы

Номер задачи	Содержание задачи	Результат	Примечание
	Продолжительность поражающего действия ХОВ
Степень вертикальной устойчивости воздуха
	Эквивалентное количество ХОВ в первичном облаке
Эквивалентное количество ХОВ во вторичном облаке
	Глубина заражения ХОВ первичным облаком
Глубина заражения ХОВ вторичным облаком
Полная глубина заражения, обусловленная воздействием первичного и вторичного облака
Предельно возможная глубина переноса воздушных масс
Окончательная расчетная глубина
Глубина с учетом поправок
	Площадь зоны возможного заражения
Площадь зоны фактического заражения
	Глубина зоны с поражающей концентрацией (Гпор)
Глубина зоны с смертельной концентрацией (Гсм)
Ширина зоны с поражающей концентрацией (Шпор)
Ширина зоны с смертельной концентрацией (Шсм)
	Время подхода зараженного воздуха к объекту
	Предложения по защите населения в случае подхода ОХВ к объекту. Способы оказания первой медицинской помощи при поражении данным ХОВ. Возможные потери.
Примечание – Указать, какие коэффициенты учитывались при уточнении глубин заражения

Список литературы

1 Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность : учеб. пособие : в 3 ч. / С. В. Дорожко [и др.]. – 3-е изд. – Минск : Дикта, 2009. – Ч. 2. – 400 с.

2 Защита населения и объектов в чрезвычайных ситуациях. Радиационная безопасность : учеб.-метод. пособие : в 3 ч. / С. В. Дорожко [и др.]. – Минск : БНТУ, 2006. – Ч. 1. – 125 с.

3 РД 52.04.253-90. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. – Л., 1991. – 24 с.

4 Устойчивость работы предприятия при заражении опасными химическими веществами : учеб. пособие / А. В. Тотай [и др.]. – Брянск : БГТУ, 2006. – 73 с.