Расчет основных параметров заражения АХОВ.
Рассмотрим используемые при расчетах коэффициенты и поясним их физический смысл и особенности расчета и использования.
К1 - коэффициент, определяющий относительное количество АХОВ, переходящее при аварии в газ:
Способ хранения | Вещество (тип вещества) и его агрегатное состояние | К1 |
Все низкокипящие вещества, хранящиеся под давлением в виде жидкости | Значения приведены в таб. № 14 | |
Аммиак, хранящийся изотермически в виде жидкости | Значения приведены в таб. № 14 | |
Другие АХОВ, хранящиеся изотермически в виде жидкости | ||
Низкокипящие АХОВ, хранящиеся под давлением в виде газа | ||
Высококипящие жидкости, хранящиеся при нормальных условиях |
К2 - удельная скорость испарения вещества - количество испарившегося вещества в тоннах с площади 1 м. кв. за 1 час, (т/м2 ч);
K3 - отношение пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе данного АХОВ (значения приведены в таб. № 14);
К4 - коэффициент, учитывающий влияние скорости ветра на интенсивность испарения АХОВ (значения приведены в таб. № 15);
K5 - коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на интенсивность рассеивания АХОВ [1]:
для инверсии К5 = 1,
для изотермии К5 = 0,23,
для конвекции К5 = 0,08.
К6 - коэффициент, учитывающий соотношение времени, на которое осуществляется прогноз (Тпрог) и продолжительности испарения АХОВ (Тисп) :
при Tисп ³ 1 часа
К6 = min{Tисп;Tпрог)0,8 ,
при Tисп < 1 часа K6 = 1 .
Если необходимо рассчитать максимальные размеры зон заражения, то Тпрог условно принимается бесконечно большим.
К7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха в момент аварии на интенсивность испарения АХОВ при формировании первичного (К7п) и вторичного облака (К7в):
для газообразных АХОВ К7 = 1,
для жидкостей и сжиженных газов К7п, К7в из таб. № 14.
Значения коэффициентов К1,К2,K3, К4, К7 - при расчетах берутся из выдаваемых студентам таблиц (см. Приложение).
1.1Определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке.
Эквивалентное количество вещества, по первичному облаку, т, определяется по формуле:
mэ1 = K1 K3 K5 K7п mо (5)
mо — количество вышедшего при аварии АХОВ.
1.2 Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке, и времени испарения.
Вторичное облако образуется за счет испарения жидкой фазы АХОВ.
Расчет проводится в два этапа:
1) Определяется время испарения, ч :
, ч (6)
где rж — плотность АХОВ, т/м. куб (см. Приложение);
h — высота слоя испарения разлившегося АХОВ, м .
При Tисп <1 во всех дальнейших расчетах принимаем Т = 1 ч.
2) Эквивалентное количество АХОВ, образующее вторичное облако, определяется по формуле:
, т (7)
1.3 Расчет глубины зоны заражения при аварии на ХОО.
В основной таблице (Таблица № 13) приведены значения глубин зон заражения первичным Г1 или вторичным Г2 облаком АХОВ в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Соотношение между значениями Г1 и Г2 для каждого АХОВ индивидуально.
Глубина зоны заражения, обусловленная первичным и вторичным облаками, определяется формулой:
Гоб = max {Г1; Г2} + 0,5 min { Г1; Г2} , км. (8)
Используемая Таблица 13 дает зависимость глубины распространения АХОВ под действием ветра с учетом рассеивания и понижения концентрации облака. Эти данные справедливы для случая распространения облака над плоской поверхностью, но требуют уточнения в случае распространения облака над местностью с реальным рельефом и застройкой. Кроме того, скорость ветра в Таблице 13 является средней по высоте в приземном слое, скорость же на высоте распространения облака будет значительно больше[2].
Изменение скорости ветра по высоте существенно зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха. Так при инверсии скорость распространения заражения возрастает в 1,4 – 1,46 раза, при изотермии в 1,61 – 1,67 раза, при конвекции в 1,94 – 1,96 раза, причем конкретное значение коэффициента зависит от скорости ветра.
В разработанной и принятой в РФ методике скорость распространения заражения и в конечном итоге глубина образовавшейся зоны заражения определяется следующим образом.
Во-первых, рассчитывается значение величины Гоб в соответствии с формулой (8).
Во-вторых, по Таблице 16 в зависимости от СВУ и средней скорости ветра определяется скорость ветра на высоте переноса облака Vп и глубина переноса облака Гп :
Гп = Vп ×Тпрог (9)
В-третьих, за окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается минимальная из величин Гоб и Гп
Г = min {Гоб; Гп} (10)
Затем рассчитывается время формирования зоны
Tф = Г / Vп (11)
1.4 Определение площади зоны заражения и нанесение ее на карту.
Различают зоны возможного и фактического зараженияАХОВ.
Зона возможного заражения - это пространство, в котором может распространиться АХОВ при данных метеорологических условиях.
На картах зона возможного заражения изображается в виде секторов окружности радиуса Г. Биссектриса секторов ориентирована по направлению ветра и проходит через центр аварии.
Скорость ветра в приземном слое, v м/с | Форма и размеры зоны возможного заражения |
V £ 0,5 , м/с | сектор с центральным углом 360о (окружность) |
0,5 < v £ 1 , м/с | сектор с центральным углом 180о |
1< v £ 2 , м/с | сектор с центральным углом 90о |
v > 2 , м/с | сектор с центральным углом 45о |
Площадь зоны возможного заражения облаком АХОВ определяется по формуле:
Sв = 8,73 × 10-3 × Г2 × j = p Г2 j/ 360 , км2 (12)
где Г — глубина зоны заражения , км;
j — угловые размеры зоны, град.
Зоной фактического зараженияназывается территория, 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.
Из-за возможного перемещения зоны фактического заражения на карту ее не наносят. Ее размеры используют для определения возможной численности пораженного населения и необходимого запаса сил и средств, необходимых для проведения спасательных работ.
При расчетах зоны используется коэффициент К8 , учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на интенсивность рассеивания АХОВ:
для инверсии К8 = 0,081,
для изотермии К8 = 0,133,
для конвекции К8 = 0,235 .
Площадь зоны фактического заражения облаком АХОВ вычисляется по формуле:
Sф = К8 Г2 q0,2 (13)
где Г - глубина зоны заражения, км;
q - время формирования зоны на момент прогноза
q = min { Тф; Тпрог}, Тф = Г / Vn , ч
1.5Определение времени подхода зараженного воздуха к заданной границе (объекту).
Время подхода облака АХОВ к заданному рубежу зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:
tподх = X/Vп (14)
где X - расстояние от источника заражения до выбранного рубежа, км;
Vп - скорость переноса фронта облака зараженного воздуха, км/час.
1.6 Определение продолжительности заражения.
Время поражающего действия АХОВ (продолжительность заражения) определяется временем испарения вышедшего АХОВ, но не может быть принятым меньше 1 часа (тоже и при образовании только первичного облака).