Прогнозирование, выявление и оценка химической обстановки
Прогнозирование химической обстановки заключается в построении зоны зараже- ния, определении максимально возможной глубины распространения зараженного облака и площади зоны заражения при наиболее неблагоприятных метеоусловиях: вертикальная устойчивость атмосферы - инверсия,скорость ветра 1 м/с.
Вертикальную устойчивость оценивают тремя состояниями:
1. Инверсия, когда нижние слои воздуха имеют более низкую температуру, чем верхние, концентрация АХОВ в приземном слое увеличивается, и зараженное облако распространяется на значительное расстояние. Такое состояние наиболее часто бывает в ясную ночь.
2. Конвекция,при которой температура приземных слоев воздуха более высокая, чем верхних, восходящие потоки воздуха рассеивают облако и некоторое количество АХОВ улетучивается. Такое состояние бывает при сухой солнечной погоде.
3. Изотермия характерна безразличным состоянием атмосферы и хаотическим пере- мешиванием воздуха. Это характерно при облачной погоде днем и ночью.
Алгоритм прогнозирования глубины зоны возможного заражения АХОВ при аварий- ном выбросе следующий.
1. Определяется эквивалентное количество вещества по первичному облаку (под экви- валентным понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данных метеоусловиях этим веществом, перешед- шим в первичное или вторичное облако)
Qэ1 = k1 k3 k5 k7 Qо, (8.4)
где Qэ1 - эквивалентное количество вещества по первичному облаку, т;
k1 - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (см. таблицу 8.2), для сжатых газов k1 = 1;
k3 - коэффициент, равный отношению пороговых токсодоз хлора и данного АХОВ (табл. 8.2);
k5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (см. таблицу 8.3): для инверсии - k5 = 1, для изотермии - k5 = 0,23, для конвекции - k5 = 0,08;
k7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (см. таблицу 8.2), для сжатых газов k7 = 1;
Qо - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.
Если нет реальных данных о величине Qо, то принимают, что разрушается полностью ем- кость с максимальным содержанием АХОВ, метеоусловия - инверсия, скорость ветра 1 м/с.
При авариях емкостей со сжатым газом
Qо = d Vх, (8.5)
где d - плотность АХОВ, т/м3 (см. таблицу 8.2 ); Vх - объем разрушенного хранилища, м3.
При авариях на газопроводе
8.2);
Qо = 0,01 n d Vr, (8.6)
где n - содержание АХОВ в природном газе, %;
Vr - объем секции газопровода между автоматическими отcекателями, м3.
2. Определяется эквивалентное количество вещества по вторичному облаку
Qэ2 = (1 - k1) k2 k3 k4 k5 k6 k7 Qо (h×d)-1, (8.7)
где k2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ (см. таблицу
k4 = 1 + 0,0925(v - 3,6); (8.8)
v - скорость ветра, км/ч, рассчитывается от 3,6 км/ч; k4 = 1 при v<3,6 км/ч;
k6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии;
t - время, прошедшее после начала аварии; h - толщина слоя разлившегося АХОВ, м.
k6 = t0,8 при t<Т; k6 = Т0,8 при t > Т. (8.9)
Если Т < 1 ч, то k6 = 1.
Т = h d / k2 k4 k7, (8.10)
где Т - длительность испарения разлившегося АХОВ, ч. Величина h принимается из следующих данных:
при свободном разливе на подстилающую поверхность h=0,05 м;
при разливе из емкости в поддон или обваловку, высотой H (м);
h = H - 0,2; (8.11)
при разливе из группы емкостей, имеющих общий поддон или обваловку;
h = Qо/(F×d), (8.12)
где F - реальная площадь разлива, м2.
3. Находят глубину зоны заражения первичным (Г1) и вторичным (Г2) облаком по таб- лице 8.4.
Если Qэ не соответствует табличному, то глубину зоны заражения можно определить интерполированием по выражению 8.13.
Г = А + (Б - А)(с - а) / (б - а), (8.13)
где А, Б - глубина зоны заражения соответственно для меньшего (а) по таблице и большего (б) сравнительно с расчетным (с) эквивалентного количества АХОВ.
Пример: Qэ=20 т (то есть с =20), скорость ветра = 7,2 км/ч, тогда а= 10 т ,в = 100 т, А = 10,83, В = 44,09 и Г = 14,99.
4. Рассчитывается полная глубина зоны заражения (Г), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака:
Г = Г' + 0,5Г", (8.14)
где Г' и Г" - соответственно наибольший и наименьший из размеров Г1 и Г2. Если Г1 = 0, то Г = Г2.
5. Сравнивается с предельно возможной зоной (Гп) и за окончательную глубину (Го) прини- мается меньшее из двух сравниваемых значений: Го = Г, если Г<Гп; Го = Гп, если Гп<Г.
Гп = tV, (8.15)
где V = kv - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч;
v - скорость ветра, км/ч;
k - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы: k = 1,43 - инверсия;
k = 1,63 - изотермия; k = 1,94 - конвекция.
Площадь зоны заражения в опасных для жизни пределах определяется по следующим выражениям:
|
где Sв - площадь зоны возможного заражения, км2;
|
Длительность поражающего действия АХОВ определяется по выражению 8.10. Если она превышает 4 ч, то по истечении этого времени прогноз обстановки уточняется с учетом возмож- ного изменения степени вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра.
На топографические карты и схемы зона заражения наносится в виде окружности, по- луокружности или сектора с центром в точке аварии, радиусом Го и углом j (см. табл. 8.1), располагаемым симметрично относительно направления ветра. При скорости до 1,8 км/ч направление ветра не имеет значения, а зона представляет окружность.
Таблица 8.2. Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения
| АХОВ | Плотность АХОВ, т/м3 | Температура кипения, оС | Пороговая токсодо- за, мг×мин/л | |
| газ | жидкость | |||
| Акролеин | - | 0,839 | 52,7 | 0,2* |
| Аммиак: хранение под давлением | 0,0008 | 0,681 | -38,42 | |
| изотермич. хранение | - | 0,681 | -38,42 | |
| Водород: мышьяковистый | 0,0035 | 1,64 | -62,47 | 0,2** |
| фтористый | - | 0,989 | 19,52 | |
| хлористый | 0,0016 | 1,191 | -85,10 | |
| бромистый | 0,0036 | 1,490 | -66,77 | 2,4* |
| Диметиламин | 0,0020 | 0,680 | 6,9 | 1,2* |
| Метиламин | 0,0014 | 0,699 | -6,5 | 1,2* |
| Метил бромистый | - | 1,732 | 3,6 | 1,2* |
| Метил хлористый | 0,0023 | 0,983 | -23,76 | 10,8* |
| Метилакрилат | - | 0,953 | 80,2 | 6* |
| Метилмеркаптан | - | 0,867 | 5,95 | 1,7** |
| Окислы азота | - | 1,491 | 21,0 | 1,5 |
| Сернистый ангидрид | 0,0029 | 1,462 | -10,1 | 1,8 |
| Сероводород | 0,0015 | 0,964 | -60,35 | 16,1 |
| Сероуглерод | - | 1,263 | 46,2 | |
| Соляная кислота | - | 1,198 | - | |
| Формальдегид | - | 0,815 | -19,0 | 0,6* |
| Фосген | 0,0035 | 1,432 | 8,2 | 0,6 |
| Фтор | 0,0017 | 1,512 | -188,2 | 0,2* |
| Хлор | 0,0032 | 1,558 | -34,1 | 0,6 |
| Хлорпикрин | - | 1,658 | 112,3 | 0,02 |
| Хлорциан | 0,0021 | 1,220 | 12,6 | 0,75 |
Продолжение по горизонтали таблицы 8.2.
| Значения вспомогательных коэффициентов | |||||||
| К1 | К2 | К3 | К7 для, оС | ||||
| -40 | -20 | ||||||
| 0,013 | 0,75 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 2,2 | ||
| 0,18 | 0,025 | 0,04 | 0/0,9 | 0,3/1 | 0,6/1 | 1/1 | 1,4/1 |
| 0,01 | 0,025 | 0,04 | 0/0,9 | 1/1 | 1/1 | 1/1 | 1/1 |
| 0,17 | 0,054 | 0,875 | 0,3/1 | 0,5/1 | 0,8/1 | 1/1 | 1,2/1 |
| 0,028 | 0,15 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | |||
| 0,28 | 0,037 | 0,30 | 0,64/1 | 0,6/1 | 0,8/1 | 1/1 | 1,2/1 |
| 0,13 | 0,055 | 6,0 | 0,2/1 | 0,5/1 | 0,8/1 | 1/1 | 1,2/1 |
| 0,06 | 0,041 | 0,5 | 0/0,1 | 0/0,3 | 0/0,8 | 1/1 | 2,5/1 |
| 0,13 | 0,034 | 0,5 | 0/0,3 | 0/0,7 | 0,5/1 | 1/1 | 2,5/1 |
| 0,04 | 0,039 | 0,5 | 0/0,2 | 0/0,4 | 0/0,9 | 1/1 | 2,3/1 |
| 0,125 | 0,044 | 0,56 | 0/0,5 | 0,1/1 | 0,6/1 | 1/1 | 1,5/1 |
| 0,005 | 0,025 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 3,1 |
| 0,06 | 0,044 | 0,353 | 0/0,1 | 0/0,3 | 0/0,8 | 1/1 | 2,4/1 |
Продолжение табл. 8.2
| 0,040 | 0,4 | 0,4 | |||||
| 0,11 | 0,049 | 0,333 | 0/0,2 | 0/0,5 | 0,3/1 | 1/1 | 1,7/1 |
| 0,27 | 0,042 | 0,036 | 0,3/1 | 0,5/1 | 0,8/1 | 1/1 | 1,2/1 |
| 0,021 | 0,013 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 2,1 | ||
| 0,021 | 0,30 | 0,1 | 0,3 | 1,6 | |||
| 0,19 | 0,034 | 1,0 | 0/0,4 | 0/1 | 0,5/1 | 1/1 | 1,5/1 |
| 0,05 | 0,061 | 1,0 | 0/0,1 | 0/0,3 | 0/0,7 | 1/1 | 2,7/1 |
| 0,95 | 0,038 | 3,0 | 0,7/1 | 0,8/1 | 0,9/1 | 1/1 | 1,1/1 |
| 0,18 | 0,052 | 1,0 | 0/0,9 | 0,3/1 | 0,6/1 | 1/1 | 1,4/1 |
| 0,002 | 30,0 | 0,03 | 0,1 | 0,3 | 2,9 | ||
| 0,04 | 0,048 | 0,80 | 0/0 | 0/0 | 0/0,6 | 1/1 | 3,9/1 |
Примечания: 1. Значения К7 в числителе - для первичного, в знаменателе - для вторичного облака. 2. Токсодозы (ПД), помеченные звездочками, определены ориентировочно по соот- ношению ПД = 240К×ПДК; ПДК по ГОСТу 12..1.005, мг/л; К = 5 для раздражающих (поме- чены одной звездочкой), К = 9 для всех прочих АХОВ.
Таблица 8.3. Степень вертикальной устойчивости воздуха при разных погодных условиях
| Скорость ветра, км/ч | Ночь | Утро | День | Вечер | ||||
| <7,2 | ИН | И | И(ИН) | И | К(Н) | И | ИН | И |
| 7,2-14,4 | ИН | И | И(ИН) | И | И | И | И(ИН) | И |
| >14,4 | И | И | И | И | И | И | И | И |
Примечания: 1. Обозначения: ИН – инверсия; И – изотермия; К – конвекция; в скобках – при снежном покрове; 1 – ясно, переменная облачность; 2 – сплошная облачность; 2. Об- ласть распространения терминов: утро – 2 ч после восхода солнца; вечер – 2 ч после захо- да солнца; день – от утра до захода солнца; ночь – от вечера до восхода солнца.
Таблица 8.4. Глубины зон возможного заражения АХОВ, км
| Скорость ветра, км/ч | Эквивалентное количество АХОВ, т | ||||||
| 0,01 | |||||||
| <3,6 | 0,38 | 4,75 | 19,20 | 81,91 | |||
| 7,2 | 0,26 | 2,84 | 10,83 | 44,09 | 87,79 | ||
| 10,8 | 0,22 | 2,17 | 7,96 | 31,30 | 61,47 | 84,50 | |
| 14,2 | 0,19 | 1,88 | 6,46 | 24,80 | 48,18 | 65,92 | |
| 17,8 | 0,17 | 1,68 | 5,53 | 20,82 | 40,11 | 54,67 | 83,60 |
| 21,6 | 0,15 | 1,53 | 4,88 | 18,13 | 34,67 | 47,09 | 71,70 |
| 25,2 | 0,14 | 1,42 | 4,49 | 16,17 | 30,73 | 41,63 | 63,16 |
| 28,8 | 0,13 | 1,33 | 4,20 | 14,68 | 27,75 | 37,49 | 56,70 |
| 32,4 | 0,12 | 1,25 | 3,96 | 13,50 | 25,39 | 34,24 | 51,60 |
| 36,0 | 0,12 | 1,19 | 3,76 | 12,54 | 23,49 | 31,61 | 47,53 |
| 39,6 | 0,11 | 1,13 | 3,58 | 11,74 | 21,91 | 29,44 | 44,15 |
| 43,2 | 0,11 | 1,08 | 3,43 | 11,06 | 20,58 | 27,61 | 41,30 |
| 46,8 | 0,10 | 1,04 | 3,29 | 10,48 | 19,45 | 26,04 | 38,90 |
| 50,4 | 0,10 | 1,00 | 3,17 | 10,04 | 18,46 | 24,69 | 36,81 |
| >54 | 0,10 | 0,97 | 3,07 | 9,70 | 17,60 | 23,50 | 34,98 |
На этапе выявления химической обстановки постами радиационно-химического наблюдения производится разведка и определяется тип АХОВ. С учетом конкретных ме-
теоусловий, направления и скорости ветра определяется зона химического заражения, ее глубина, ширина и площадь. Зона заражения строится на плане.
Оценка химической обстановки включает определение возможности попадания объекта в зону заражения, времени подхода зараженного облака tпод к объекту в зависимости от расстоя- ния L до объекта и скорости переноса облака Vп, которая составляет (1,5-2) от скорости ветра.
tпод = L / Vп
(8.17)
Находят также время поражающего действия АХОВ и возможные потери среди населения.