Материал: ПР2_КОРНАУХОВА БТПП_16-01

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра промышленной безопасности и охраны труда

Практическое задание №2

По дисциплине безопасность жизнедеятельности

На тему: «Прогнозирование масштаба и последствий химического заражения при авариях на химически опасных объектах и на транспорте»

Вариант 6

Выполнил:

студент гр. БТПп-16-01 Д.А. Корнаухова

Проверил:

доцент, к.х.н. И.Р. Киреев

Уфа 2020

Цель работы:

На территории химически опасного хозяйственного объекта в результате стихийного бедствия произошёл одновременный разлив нескольких типов вредных веществ. Выполнить оперативное прогнозирование масштаба химического заражения и определить продолжительность поражающего действия вредных веществ.

1. Теоретическая часть

1. Методика прогнозирования масштаба и последствий химического заражения

1. Общие положения.

Химическое заражение – это распространение вредных веществ в окружающей среде в количествах, создающих опасность для жизни и деятельности людей и угрожающих гибели сельскохозяйственных животных и растений. Химическое заражение возникает при авариях и катастрофах на химически опасных хозяйственных объектах, при транспортировке и хранении вредных веществ, а также при хранении и использовании в военных целях химического оружия.

Прогнозирование масштаба и последствий химического заражения при авариях и катастрофах с разрушением емкостей и хранилищ, расположенных на территории химически опасных объектов, а также при авариях с выбросом вредных веществ при транспортировке их трубопроводным, железнодорожным и другими видами транспорта, осуществляют с помощью типовой методики. Данная методика распространяется на случаи выброса в окружающую среду вредных веществ в жидком, сжиженном и газообразном состоянии.

Прогнозирование масштаба химического заражения – это определение размеров зоны возможного химического заражения и изображение ее в масштабе на топографической карте. Внешние границы зоны возможного химического заражения устанавливают по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии вредного вещества на организм человека. Пороговая токсодоза вызывает начальные симптомы поражения людей.

Оценка последствий химического заражения заключается в определении продолжительности поражающего действия паров вредного вещества, времени подхода их к интересующим рубежам (объектам) и в оценке возможных потерь людей в очаге химического поражения.

Очаг химического поражения – это территория объектов, учреждений, организаций и населенных пунктов, которые находятся в пределах зоны химического заражения.

2. Факторы химического заражения.

Масштаб химического заражения зависит от следующих факторов:

• физико-химических свойств вещества;

• количества вредного вещества, распространившегося в результате возникновения чрезвычайной ситуации;

• условий хранения вредных веществ;

• состояния атмосферы в приземном слое (от поверхности земли до высоты 10 метров);

• характера разлива жидких вредных веществ на местности;

• метеорологических условий (скорости ветра в приземном слое атмосферы, наличия облачности, температуры воздуха);

• времени, прошедшего после выброса вредного вещества в окружающую среду.

Физико-химические свойства и агрегатное состояние вредного вещества оказывают существенное влияние на масштаб химического заражения. Газообразные и сжиженные вредные вещества в случае выброса их из технологических аппаратов, хранилищ, трубопроводов и цистерн образуют только первичное облако, которое формируется практически мгновенно (за одну-три минуты). Большинство вредных жидкостей, в случае их выброса, образуют как первичное, так и вторичное облако, которое формируется в результате испарения вредного вещества с подстилающей поверхности. Жидкости, кипящие выше температуры окружающей среды, образуют только вторичное облако. Скорость образования и размеры зоны химического заражения определяют в зависимости от количества и свойств вредного вещества, перешедшего в первичное и вторичное облако. Условия хранения жидких вредных веществ также влияют на масштаб химического заражения. Если вокруг поврежденного аппарата, ёмкости или трубопровода нет обвалования или поддона, то вредное вещество разливается свободно и образует большое облако вредных паров, что увеличивает масштаб химического заражения.

Состояние атмосферы в приземном слое воздуха оценивают степенью вертикальной устойчивости воздуха. По прогнозу погоды определяют три степени вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое атмосферы: ин- версия, изотермия, конвекция. Зона химического заражения наибольших размеров возникает при максимальной устойчивости воздуха в нижних слоях атмосферы, т.е. при инверсии (ночь, утро или вечер), когда нижние слои воздуха холоднее верхних и практически отсутствует перемешивание воздуха, что приводит к распространению паров вредного вещества на большие расстояния. При изотермии вертикальная устойчивость воздуха снижается, а при конвекции она минимальна, что обеспечивает интенсивное рассеивание паров вредного вещества. При этом глубина распространения вредных паров и газов минимальна.

Степень вертикальной устойчивости воздуха определяют по справоч- ным данным, зная скорость ветра в приземном слое воздуха, наличие и харак- тер облачности, а также время аварии или стихийного бедствия, в результате которого произошёл выброс вредного вещества.

Размеры зоны химического заражения зависят также и от времени, прошедшего после выброса вредного вещества в окружающую среду. Поэтому прогнозирование масштаба химического заражения осуществляют на один, два, три или четыре часа, прошедших после выброса (разлива) вредного вещества, чтобы получить данные о наибольшем масштабе химического заражения.

Органы РСЧС обязаны осуществлять оперативное и заблаговременное прогнозирование масштаба химического заражения.

Оперативное прогнозирование масштаба химического заражения осуществляют в кратчайшие сроки непосредственно после выброса вредных веществ в окружающую среду. При этом в качестве исходных данных для прогнозирования берут фактические или расчётные данные о количестве выброшенного вредного вещества, а также метеорологические данные на момент аварии, катастрофы или бедствия.

При заблаговременном прогнозировании масштаба химического заражения (до выброса или разлива вредного вещества) в качестве исходных данных принимают наиболее благоприятные условия для химического заражения. Количество выброшенного вредного вещества принимают равным его содержанию в максимальной по объёму технологической, складской, транспортной ёмкости или в участке трубопровода, а в сейсмических районах - равным общему запасу вредных веществ, имеющихся на территории хозяйственного объекта, содержащихся в хранилище или перевозимых на транспорте. При этом используют следующие метеорологические данные: степень вертикаль- ной устойчивости - инверсия, скорость ветра в приземном слое воздуха 1 м/с, температура воздуха - максимальная для летнего времени года. Разлив жидких вредных веществ принимают свободным, когда отсутствуют обваловка или поддон. Для упрощения расчётов приняты следующие допущения:

• ёмкости, аппараты и резервуары, содержащие вредные вещества, при авариях и стихийных бедствиях разрушаются полностью;

• при авариях на газо- и продуктопроводах величина выброса вредного вещества принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся между автоматическими отсекателями;

• толщина слоя жидкости, разлившейся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;

• предельная продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости, направления и скорости приземного ветра) четыре часа.

2. Экспериментальная часть

1. Расчет глубины зоны возможного химического заражения при разливе или выбросе одного типа вредного веществ

При разрушении химически опасного хозяйственного объекта или аварии на транспорте часто происходит одновременный разлив или выброс не- скольких типов вредных веществ. В этом случае при прогнозировании глубины зоны возможного химического заражения исходные данные для расчета берут для самого неблагоприятного варианта развития чрезвычайной ситуации. Считают, что разлито или выброшено количество вредных веществ, равное их суммарным запасам на хозяйственном объекте или их общему количеству, перевозимому на транспорте. При этом возникли метеорологические условия: степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия и скорость приземного ветра u = 1 м/с, а разлив вредных веществ – свободный. Глубину зоны возможного химического заражения определяют с использованием справочных данных, приведенных в приложении 2. Для того, чтобы воспользоваться этими справочными ми данными, рассчитывают суммарное эквивалентное значение количества вредных веществ в облаке зараженного воздуха ^Qэ^{. При этом считают, что зона химического заражения возникает при распространении} только вторичного облака.

Величину Q_э в тоннах рассчитывают по формуле

Q_э = 20 *К₄ * К₅ * (1)

где К₄ - коэффициент, учитывающий скорость ветра ( см. приложение 4);

К₅ - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воз­духа;

К_2i - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-ro вредного вещества;

K_3i - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к поро­говой токсодозе i-ro вредного вещества;

К_6i - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после разрушения объекта;

К_7i - поправка на температуру для i-ro вещества;

Q_i - запасы i-ro вещества на объекте, т;

d_i - плотность i-ro вещества, т/м'.

К₆ - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего с начала аварии N.

Значение коэффициента К₆ определяют после расчета продолжительности испарения вещества Т из выражения

Т = (6)

где h - толщина слоя вещества, м;

d -плотность вредного вещества, т/м³;

Толщину слоя жидкости, разлившейся свободно на подстилающей поверхности, принимают равной 0,05 м по всей площади разлива.

Если время, прошедшее с начала аварии, N<T, то коэффициент

К₆ = N^0,8. При NT коэффициент К₆ = Т^0,8. Если Т<1, то К₆ рассчитывают, принимая величину Т равной одному часу.

^{Полученное} по приложению 2 значение глубины зоны заражения Г в зависимости от рассчитанной величины и скорости ветра сравнивают с предельно возможным ^{значением глубины переноса воздушных масс Г}n^{, рассчитываемым по формуле (3). За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.}

^Г_nр ^{= N *V, (3)}

где N – время, прошедшее с начала аварии (катастрофы), ч;

V – скорость переноса переднего фронта заражённого воздуха при заданных скорости приземного ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч.

В приложении 5 приведены данные о величине V в зависимости от скорости приземного ветра u и степени вертикальной устойчивости воздуха

2.2 Определение угловых размеров и изображение зоны возможного химического заражения на топографических картах или схемах

Зону возможного химического заражения на картах или схемах изображают в соответствующем масштабе в виде окружности, полуокружности или сектора с центральным углом и радиусом, равным глубине зоны возможного химического заражения Г (рисунок 1). Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с местом расположения источника химического заражения (разрушенная емкость, аппарат, хранилище). При скорости приземного ветра u > 0,5м/с на картах или схемах изображают ось следа облака паров вредного вещества, ориентированную по направлению приземного ветра.

Рисунок 1 – Вид зон возможного химического заражения в зависимости от величины центрального угла, скорости и направления ветра в приземном слое воздуха:

а – вид зоны заражения при скорости ветра u < 0,5 м/с и центральном

угле  = 360°;

б – вид зоны заражения при u = 0,6

ветра - 270°;

в – вид зоны заражения при u = 1,1

ветра - 270°.

 1,0 м/с,

 2,0 м/с,

 = 180° и направлении

 = 90" и направлении

Обозначения:

1– место разлива хлора;

2 – территория, над которой распространились пары хлора в пороговой, поражающей и смертельной токсодозах;

R – радиус окружности, полуокружности или сектора; Г – глубина зоны возможного химического заражения;

^u – направление ветра в приземном слое воздуха;

С, Ю, 3, В – соответственно север, юг, запад, восток.

В метеорологических данных гидрометеослужбы содержатся сведения о направлении приземного ветра в градусах плоского угла. Для того, чтобы нанести на карту (схему) направление ветра, поступают следующим образом. От места разлива вредного вещества как центра окружности указывают направление на север и от этого вектора по часовой стрелке откладывают с помощью транспортира плоский угол, равный указанному направлению ветра в приземном слое воздуха. Отметка в месте пересечения окружности с отложенным углом указывает, "откуда дует ветер" через место разлива. Если направление ветра - 0° (360°), то ось следа паров вредного вещества направляют на юг. Если направление ветра - 90°, то облако паров вредного вещества движется на запад. При направлении ветра - 180° облако паров движется на север, а при направлении ветра - 270° облако паров движется на восток.

Величину центрального угла зоны возможного химического заражения

 определяют в зависимости от скорости приземного ветра (таблица 1).

Таблица 1 – Величина центрального угла зоны возможного химического заражения в зависимости от скорости приземного ветра