Методика решения задач по оценке химической обстановки на объектах, имеющих аварийно-химически опасные вещества, без учёта возможных потерь людей

При оценке химической обстановки в результате аварии на ХОО производят оценку размеров района аварии; оценку глубины распространения первичного облака АХОВ; оценку глубины распространения вторичного облака АХОВ и оценку площадей распространения первичного и вторичного облаков АХОВ, а также отображение их на схеме (карте).

Район аварии ограничивается радиусом RA, определяющим площадь кругов, в пределах которого облако АХОВ обладает наибольшими поражающими возможностями.

Радиус района аварии зависит от вида АХОВ и условий его хранения (использования) и может достигать 0,5–1 км.

При проведении практических расчетов рекомендуется для низкокипящих жидких АХОВ значение радиуса принимать равным: при разрушении технологических ёмкостей до 100 т – 0,5 км, в остальных случаях – 1 км; для высококипящих АХОВ: при разрушении технологических емкостей до 100 т – 200–300 м, в остальных случаях – 0,5 км.

При возникновении пожаров при химически опасных авариях радиус района аварии рекомендуется увеличивать в 1,5–2 раза.

Глубина распространения первичного облака АХОВ в общем случае определяется с использованием первичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях с граничным значением пороговой токсозы РСт50.

Значения глубины распространения первичного облака рассчитаны для нескольких типовых объемов емкостей хранения АХОВ с учетом их полной разгерметизации и вылива в поддон, различной вертикальной устойчивости воздуха и скорости ветра, измеренной на высоте 2 м.

Для определения глубины распространения первичного облака АХОВ используется соотношение:

Г1×Кt1×Kn, (5.2)

где Г1 глубина распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности с учетом конкретных метеоусловий, км;
Г табличное значение глубины распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях (находится по табл. 5.6);
Kt1 поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;
Кn коэффициент пропорциональности, учитывающий изменение мас­сы АХОВ по сравнению с типовой технологи­чес­кой емкостью.

Значения Kt1 приводятся в табл. 5.7.

Коэффициент Кn определяют в случае несовпадения конкретного количества АХОВ с типовыми объемами емкостей, приведенными в табл. 5.8. Для его нахождения в начале определяют коэффициент превышения, представляющий собой отношение имеющегося количества АХОВ Q3 к ближайшему значению типовой емкости QТ из табл. 5.6. Затем, используя полученное значение, по табл. 5.8 находят Кn.

Таблица 5.6

Глубина распространения первичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях с граничным значением пороговой токсодозы PCt50, км

Емкость хранения (общее кол-во) АХОВ, т Конвекция Изотермия Инверсия*
Скорость ветра, м/с
Хлор
Менее 0,5 0,6 Менее 0,5 2,1 1,4
0,9 0,6 2,7 1,8 1,3 8,7 5,7
2,9 9,5 6,4 5,1
5,5 До 60  
1000** 3,4 2,5 11,4 7,7 6,1
Фосген
Менее 0,5 0,6 0,5 Менее 0,5 1,8 1,2
1,2 0,5 1,7 1,2 0,9 4,1 2,7
3,6 2,6 6,5 4,4 3,5 16,7
Аммиак
0,7 0,5 1,6 1,1 0,8 5,0 3,2
0,9 0,6 2,4 1,6 1,3 6,7 4,4
2,0 1,4 3,2 18,3
10000** 3,1 2,3 10,4 5,5 33,7
30000** 5,3 3,8 19,5 13,1 10,4 До 60 43,6
Цианистый водород
  Менее 0,5
Менее 0,5 0,5 Менее 0,5 1,3 0,9
0,5 Менее 0,5 1,2 0,8 9,7 2,4
0,7 0,5 1,8 1,2 5,6 3,7
Окись этилена
  Менее 0,5 0,6  
Менее 0,5     Менее 0,5
Менее 0,5 0,6 Менее 0,5 0,9 0,6
Окись углерода***
Менее 0,5 0,8 0,6 0,5 2,3 1,5
                   

Окончание табл. 5.6

Сернистый ангидрид
Менее 0,5 0,6 Менее 0,5 1,4 0,9
0,8 0,5 0,7 0,6 2,3 1,5
1,1 0,8 2,9 1,6 8,5 5,5
Окислы азота
0,8 0,6 2,4 1,6 1,3 7,5 4,9
1,7 1,2 5,9 3,2
2,3 1,7 8,8 5,9 4,7
Гидразин, сероуглерод
1–100 менее 0,5
                     


Примечания:

*Глубина распространения рассчитана из условия, что инверсия сохраняется в течение всего времени распространения АХОВ.

**Хранение осуществляется в жидком (охлажденном) состоянии (изотермический способ хранения).

***При оценке глубины распространения окиси углерода представленные данные характеризуют возможные последствия в случае аварийного выброса из промышленных установок.

Таблица 5.7

Значения поправочного коэффициента Кt1,
учитывающего влияние температуры воздуха
на глубину распространения первичного облака АХОВ

АХОВ Температура воздуха, °С
–10 –30 –20 –10
Хлор, аммиак* 0,3 0,5 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2
Хлор, аммиак** 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,3
Фосген 0,3 1,1 1,8
Цианистый водород 2,2
Окись этилена 0,5 0,7
Окись углерода
Сернистый ангидрид 0,6 0,8 1,2 1,4
Окислы азота 1,5
Остальные***

Примечания:

*При хранении в сжатом, сжиженном состоянии(под давлением).

**При хранении в жидком(охлажденном) состоянии (изотермический способ хранения). Гидразин и сероуглерод при разрушении емкости первичного облака практически не образуют.

Опасность сохраняется лишь непосредственно в районе аварии.

Таблица 5.8

Значение коэффициента пропорциональности Кn.

Вертикальная устойчивость воздуха QЗ/QТ
0,2 0,4 0,6 0,8
Конвекция Изотермия Инверсия 0,5 0,40,3 0,6 0,6 0,5 0,8 0,8 0,7 0,9 0,9 0,9 1,4 1,5 1,6 1,9 2,2 2,6 2,4 2,8 3,4 2,7 3,3

Глубина распространения вторичного облака АХОВ так же, как и первичного может определяться с использованием табличных данных и аналитических соотношений.

В табл. 5.9 приведена глубина распространения вторичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях с граничным значением пороговой токсодозы РСt50.

Таблица 5.9

Глубина распространения вторичного облака АХОВ на равнинной местности при стандартных внешних температурных условиях с граничным значением пороговой токсодозы PCt50, км

Емкость хранения АХОВ, т Конвекция Изотермия Инверсия *
Хлор
1** Менее 0,5
10** Менее 0,5 0,8 1,1
Менее 0,5 1,2
0,7 2,6 4,5
1000*** 1,2 4,6 8,7
Фосген
1** Менее 0,5 0,5 0,6
10** Менее 0,5 1,4 2,1
0,7 2,1 3,8
Аммиак
До 50** Менее 0,5 0,6 0,9
Менее 0,5  
Менее 0,50,61
10000***
0,7 2,8 3,5
30000*** 0,8 5,4

Окончание табл. 5.9

Цианистый водород
1** Менее 0,5  
10** Менее 0,5 0,6
50** Менее 0,5 1,5
Менее 0,5 0,7 1,1
Окись этилена
До 50** Менее 0,5  
Менее 0,5 0,6 1,3
Сернистый ангидрид
10** Менее 0,5
50** Менее 0,5 0,7
Менее 0,5
Окислы азота
10** Менее 0,5 1,3
50** 0,8 3,2 5,2
0,6 _ 2,2
Гидразин, сероуглерод
1–100 Менее 0,5  

Примечания:

*Глубина распространения рассчитана для средних условий, в случае глубокой инверсии глубина распространения увеличивается в 1,5–2 раза.

**Для случая вылива АХОВ на поверхность земли(при отсутствии поддона).

***При хранении в жидком (охлажденном) состоянии (изотермический способ хранения).

Для нахождения значения глубины распространения вторичного облака АХОВ с учетом конкретных метеоусловий, влияния температуры воздуха на количество АХОВ, переходящих во вторичное облако, используют формулу:

Г2 = Г×Кt2 ×Кn, (5.3)

где Г2, Г, Кt2, Кn – значения, аналогичные приведенным в формуле (5.2), но для вторичного облака АХОВ. Значения коэффициен­­­та Kt2 приведены в табл. 5.10.

Таблица 5.10

Значения поправочного коэффициента Кt2,
учитывающего влияние температуры воздуха
на глубину распространения вторичного облака АХОВ

АХОВ Температура воздуха, °С
–40 –30 –20 –10
Хлор, аммиак* 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2
Хлор, аммиак** 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,2 1,3
Фосген 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,2 1,3
Цианистый водород 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,1
Окись этилена 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,9
Сернистый ангидрид 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8■ 0,9 1,1 1,2
Окислы азота 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,3 1,6
Сероуглерод 0,1 0,2 0,3 0,4 0,7 1,5
Гидразин

Примечания:

*При хранении в сжатом, сжиженном состоянии(под давлением).

**При хранении в жидком (охлажденном) состоянии (изотермический способ хранения).

Площади распространения первичного и вторичного облака АХОВ определяются по формуле:

S1(2)=(Г1(2)+ RA)2 ×j/60, (5.4)

где S1(2) площадь распространения первичного (вторичного) облака, км2;
Г1(2) глубина распространения первичного (вторичного) облака, км;
RA радиус района аварии, км;
j – половина угла сектора, в пределах которого возможно распространение облака АХОВ с заданной достовер­ностью, град.

Величина j зависит от нескольких факторов, основными из которых являются метео-топографические условия. Значения j для различной вертикальной устойчивости воздуха и доверительной вероятности приведены в табл. 5.11.

Таблица 5.11

Значение j в зависимости от вертикальной устойчивости воздуха
и доверительной вероятности Рr, град.

Параметры Вертикальная устойчивость воздуха Значение Рr
0,5 0,75 0,9
Прогнозирование распростра­нения: первичного облака АХОВ Инверсия Изотермия Конвекция
вторичного облака АХОВ: – при времени испарения АХОВ от 2 до 6 ч Инверсия Изотермия Конвекция
– при времени испарения АХОВ от 6 до 12 ч Изотермия
– при времени испарения АХОВ от 12 до 24 ч Изотермия

Доверительная вероятность Рr отражает характер решаемых задач. При решении задач «угрозы» (для раннего предупреждения и оповещения) Рr принимается равной 0,9.

Если известен весь набор исходной информации об объекте в условиях выброса, то Рr = 0,5.

Во всех остальных случаях Рr = 0,75.

Границы площадей района аварии и возможного распространения первичного и вторичного облаков АХОВ принято обозначать сплошной линией синего цвета (рис. 5.3).

Методика решения задач по оценке химической обстановки на объектах, имеющих аварийно-химически опасные вещества, без учёта возможных потерь людей - student2.ru

Рис. 5.3. Схема распространения первичного и вторичного облаков АХОВ

Рядом с условным знаком (ниже его) делается надпись синим цветом, со сведениями об АХОВ – его количестве и времени аварии. Площадь района аварии закрашивается желтым цветом.

Для самых благоприятных условий степень вертикальной устойчивости – инверсия, скорость ветра – 1 м/с, температура почвы +20 °С.

Высокая температура почвы и нижних слоев воздуха обеспечивают быстрое испарение АХОВ с зараженных поверхностей, а ветер рассеивает эти пары, снижая их концентрацию. В зимних условиях испарение ОВ незначительно, и заражение местности будет длительным. При этом надо учитывать степень вертикальной устойчивости приземных слоев атмосферы. Инверсия и изотермия обеспечивают сохранение высокой концентрации ОВ в приземном слое воздуха и распространение облака зараженного воздуха на значительные расстояния. Конвекция вызывает рассеивание зараженного облака, то есть снижение концентрации паров ОВ.

Наиболее благоприятной для применения ОВ является сухая, тихая, прохладная погода: ОВ быстро оседают на поверхности объектов и долго сохраняют высокую концентрацию. Для защиты от ОВ необходимо герметизировать помещения и укрытия, а также создавать в них подпор воздуха.

Степень воздействия химического оружия по сравнению с ядерным иллюстрируется табл. 5.12.

Таблица5.12

Сравнительная оценка ядерного и химического оружия

Критерий оценки ЯБП мощностью 1 Мт 15 т нервно-парали­тического ОВ
Зона поражения 300 км2 60 км2
Время проявления Секунды Минуты
Поражающее действие Смерть до 90 % Поражение до 50 %
Ущерб сооружениям Уничтожаются на площади до 100 км2 Нет
Возможность работы в зоне поражения Через 3–6 месяцев Возможно
Дополнительное воздействие Площадь РЗ до 2500 км2 на время до 6 месяцев Заражение местности на время до месяца

Примеры решения задач

Задача 5.5

В результате аварии на обвалованной емкости произошел выброс 10 т хлора. Жилой район находится в 2 км от аварийной емкости. Местность открытая. Ветер силой 2 м/с направлен в сторону жилого района. Метеоусловия: ясно, утро, температура воздуха 10 °С. Оценить опасность аварии для жилого района.

Решение

1. По табл. 5.13 определяем степень вертикальной устойчивости атмосферы – изотермия.

Таблица 5.13

Степень вертикальной устойчивости приземного слоя атмосферы

Метеоусловия Скорость ветра, м/с
Меньше 2 2–4 Больше 4
НОЧЬ Ясно Инверсия (устойчивая) ta > tпочвы  
Полуясно    
Пасмурно   Изотермия (нейтральная)
УТРО Ясно
Полуясно
Пасмурно
При снежном покрове Инверсия
ДЕНЬ Ясно Конвекция ta < tпочвы (очень неустойчивая)
Полуясно
Пасмурно   Изотермия
При снежном покрове
ВЕЧЕР Ясно   Инверсия  
Полуясно  
При снежном покрове  
Пасмурно Изотермия

2. По табл. 5.14 определяем глубину поражения парами хлора (при табличных значениях параметров):

– смертельной концентрации – 0,44 км;

– поражающей концентрации – 2 км.

3. Но условия задачи не отвечают требованиям табл. 5.14; поэтому надо ввести поправочные коэффициенты:

– для открытой местности Км = 3 (примечание 1);

– из-за обваловки емкости Коб = 1/1,5 = 0,67 (примечание 2);

– для скорости ветра Кв = 0,71 (примечание 3).

Примечания:

1. Для открытой местности глубину зоны заражения следует увеличивать в 3 раза, но она не должна быть более 80 км.

2. Для обвалованных и заглубленных емкостей с АХОВ глубину зоны заражения следует уменьшать в 1,5 раза.

3. Если скорость ветра более 1 м/с, то надо использовать коэффициенты, учитывающие влияние скорости ветра на глубину зоны поражения (табл. 5.15).

Таблица 5.14

Глубина зон заражения парами хлора, км, для закрытой местности при скорости ветра 1 м/с (в условиях города, застройки)

Степень устой­чи­вости атмосферы Количество вылитого хлора, т
Смертельная концентрация паров хлора, км
Инверсия 0,57 1,46 3,1 5,07 9,14 10,86 12,0 17,7
Изотермия 0,11 0,3 0,44 0,73 1,02 1,2 1,33 2,3
Конвекция 0,33 0,09 0,12 0,16 0,22 0,27 0,29 0,73
Поражающая концентрация паров хлора, км
Инверсия 2,57 6,57 14,0 22,85 41,14 48,85 54,0
Изотермия 0,57 1,31 2,0 3,28 4,57 5,83 6,0 10,28
Конвекция 0,15 0,4 5,1 0,72 1,0 1,2 1,32 1,75

Таблица 5.15

Зависимость глубины зоны поражения от скорости ветра

Степень устойчивости атмосферы Скорость ветра, м/с
Инверсия 0,6 0,45 0,38
Изотермия 0,71 0,55 0,5 0,45 0,41 0,38 0,36 0,34 0,3
Конвекция 0,7 0,62 0,55

4. Для данной задачи глубина зон поражения:

– смертельной концентрации Гсм = 0,44×3×0,67×0,71 = 0,62 км;

– поражающей концентрации Гпор = 2×3×0,67×0,71 = 2,84 км.

4. Следовательно, поражение жилого района может произойти, так как он находится на расстоянии, меньшем 2,84 км, и облако зараженного воздуха подойдет к нему через 15 мин (определяем по табл. 5.16 или арифметическим способом).

Таблица 5.16

Ориентировочное время (часы, минуты) подхода облака
зараженного воздуха

Расстояние от района применения химического оружия, км Скорость ветра в приземном слое, м/с
0,15 0,08 0,05 0,04
0,30 0,15 0,10 0,08
1,10 0,30 0,20 0,15
1,40 0,50 0,30 0,25
2,15 1,00 0,45 0,30
2,30 1,20 0,55 0,45
3,00 1,40 1,00 0,50
4,00 2,00 1,25 1,00
5,00 2,40 1,50 1,25
6,00 3,20 2,20 1,45
7,00 4,00 2,40 2,00

5. Время испарения хлора из обвалованной емкости определяем по табл. 5.17 с учетом поправочного коэффициента, взятого из примечания 2 к ней:

Тисп = 22×0,7 =15,4 ч.

Таблица 5.17

Время испарения АХОВ, ч, при скорости ветра 1 м/с

Характер разлива АХОВ Хлор Аммиак
Емкость не обвалована 1,3 1,2
Емкость обвалована

Примечания:

1. Если емкость не обвалована, то АХОВ свободно разливается по поверхности слоем 0,05 м, если обвалована – 0,85 м.

2. Коэффициент, учитывающий время испарения, находим по (табл. 5.18).

Таблица 5.18

Значения поправочного коэффициента

Скорость ветра, м/с
Поправочный коэффициент 0,7 0,55 0,43 0,37 0,32 0,28 0,25 0,22 0,2

Задача 5.6

Силами наблюдательного поста ОЭ установлено, что два самолёта типа В–2 днем произвели поливом химическое нападение на ОЭ. Прибором ВПХР обнаружено ОВ типа (Ви–икс). Метеоусловия: пасмурно, скорость ветра 3 м/с. Определить длину, глубину и площадь зоны заражения.

Методика решения задач по оценке химической обстановки на объектах, имеющих аварийно-химически опасные вещества, без учёта возможных потерь людей - student2.ru Решение

1. По табл. 5.13 определяем степень вертикальной устойчивости атмосферы: изотермия.

2. По табл. 5.19 для условий задачи находим:

– длину зоны заражения – 8 км;

– глубину зоны заражения – 6 км;

– площадь зоны заражения – 8 × 6 = 48 км2.

Примечания:

1. Размеры даны для средних метеоусловий: изотермия, скорость ветра 3 м/с, температура воздуха и почвы 20 °С.

2. На открытой местности глубину зон следует увеличить в 3,5 раза.

3. Если бы химическое нападение было произведено на открытой местности (а не на ОЭ), то глубину заражения надо было бы увеличить в 3,5 раза, то есть Г=6·3,5=21 км, а площадь заражения в этом случае составила бы 168 км2.

Таблица 5.19

Размеры зон заражения с поражающими концентрациями, км

Способ применения ОВ Количество и тип самолетов В городе, лесном массиве
Звено самолетов Длина зоны (L), км Глубина зоны (Г), км
Поливка ОВ «Ви–икс» В–2 РВ–111 Р–111А     Р–4, Р–105   В–2 РВ–111 Р–111А     Р–4, Р–105     В–2, РВ–111, Р–111А     Р–4, Р–105                

Окончание табл. 5.19

Бомбометание (зарин) В–2     В–57     Р–4,Р–105   В–2     В–57     Р–4,Р–105     В–2     В–57     Р–4, Р–105 1,2 2,4 3,6 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

Задача 5.7

Авиация произвела химическое нападение на город, ОВ типа зарин. Изотермия, скорость ветра 4 м/с. Определить максимальную глубину распространения ОЗВ и время его подхода к ОЭ, расположенному в двух километрах от участка заражения.

Решение

1. По табл. 5.20 определяем глубину распространения ОЗВ при заданной скорости ветра: на открытой местности – 15 км, а в условиях города (из-за застройки) – в 3,5 раза меньше, то есть 15/3,5 = 4,4 км.

2. По табл. 5.16 на пересечении строки «2 км» со столбцом «скорость 4 м/с» определяем время подхода ОЗВ. Результат – 8 мин.

Таблица 5.20

Глубина распространения ОЗВ на открытой местности
при применении ОВ авиацией

Степень вертикальной устойчивости атмосферы Скорость ветра, м/с Глубина распространения (ОЗВ), км
Тип ОВ
Зарин Ви–икс Иприт
Инверсия 1–7 >60 до 60 >=60
Изотермия 1–2 2–4 5–7 60–30 30–15 15–8 5–8 8–12 до20 18–9 9–4 5–2

Окончание табл. 5.20

Конвекция 1–2 2–4 5–7 30–15 15–8 8–4 3–4 4–6 до 10 9–5 5–2 3–1

Примечание. В городе со сплошной застройкой и в лесном массиве глубина распространения ОЗВ уменьшается в среднем в 3,5 раза.

Задача 5.8

Определить стойкость боевого ОВ типа Ви–икс при применении его авиацией из выливного авиаприбора по ОЭ. На территории ОЭ имеется растительность. Скорость ветра 5 м/с, температура почвы 20 °С. День, пасмурно.

Решение

1. Согласно табл. 5.13 степень устойчивости атмосферы – изотермия.

2. По табл. 5.21 для условий задачи стойкость Ви–икс равна 13 сут, так как скорость ветра 5 м/с.

3. Если бы на местности не было растительности (например, вся площадь ОЭ имела бы твердое покрытие), то стойкость ОВ составила бы 13 × 0,8 = 10,4 сут (примечание 1 к табл. 5.21).

Таблица 5.21

Стойкость отравляющих веществ на местности

Тип ОВ Скорость ветра, м/с Температура почвы, °С
Ви–икс 0–8 16–22 сут 9–18 сут 4–12 сут 2–7 сут 1–4 сут
Иприт до 2 2–8 4 сут 3 сут 2–2,5 сут 1–1,5 сут 0,5–1,5 сут 17ч 14 ч 11 ч 7 ч 6 ч
Зарин до 2 2–8 24–32 ч 19–20 ч 11–19 ч 8–11 ч 5–8 ч 4–7 ч 2,5–5 ч 2–4 ч 5–8 ч 1,5–4 ч

+

Примечания:

1. На местности (территории объекта) без растительности найденные по таблице значения стойкости необходимо умножить на 0,8. В лесу стойкость в 10 раз больше указанной в таблице.

2. Стойкость зарина в зимних условиях – 1–1,5 сут, Ви–икс – до 3,5 мес, иприта – до 10 сут.

Наши рекомендации