2.5 Определение полной глубины зоны возможного химического заражения
Полную глубину зоны возможного химического заражения Гзар, км, обусловленного воздействием первичного и вторичного облака АХОВ, определяют по формуле
где Г1 - глубина зоны возможного химического заражения первичным облаком АХОВ, км;
Г2 - глубина зоны возможного химического заражения вторичным облаком АХОВ, км.
Так как
Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Гпред, км, равно:
= 2
где - время, прошедшее от начала аварии, ч;
u = 10 - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра wв, м/с, и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/ч (табл. В.6).
Таблица В.6
Скорость переноса u, км/ч, переднего фронта облака зараженного воздуха при заданной скорости ветра wв, м/с, и различном состоянии атмосферы
|
Скорость ветра wв, м/с |
Состояние атмосферы |
|||
|
Инверсия |
Изотермия |
Конвекция |
||
|
1 |
5 |
6 |
7 |
|
|
2 |
10 |
12 |
14 |
|
|
3 |
15 |
18 |
21 |
|
|
4 |
21 |
24 |
28 |
|
|
5 |
- |
29 |
- |
|
|
6 |
- |
35 |
- |
|
|
7 |
- |
41 |
- |
|
|
8 |
- |
47 |
- |
|
|
9 |
- |
53 |
- |
|
|
10 |
- |
59 |
- |
|
|
11 |
- |
65 |
- |
|
|
12 |
- |
71 |
- |
|
|
13 |
- |
76 |
- |
|
|
14 |
- |
82 |
- |
|
|
15 |
- |
88 |
- |
За окончательную расчетную глубину зоны возможного химического заражения Г, км, принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений
Так как окончательная расчетная глубина зоны возможного химического заражения Г = 1,1км.
В зависимости от скорости приземного ветра u, м/с, обуславливающей флуктуации его направления, зоны возможного заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами, указанными в табл. В.7.
Таблица В.7
Угловые размеры ц, град, зоны возможного химического заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра u, м/с
|
u, м/с |
Меньше 0,5 |
0,6…1 |
1,1…2 |
Больше 2 |
|
|
ц, град |
360 |
180 |
90 |
45 |
2.6 Определение площади зоны возможного химического заражения АХОВ
Площадь зоны возможного химического заражения АХОВ Sзар, км2, определяется по формуле
,= 8,72
где Г - глубина зоны возможного химического заражения, км;
ц = 45? - угловые размеры зоны возможного химического заражения, град.
Для определения пространственного распределения зон заражения с разной степенью поражения людей приближенно можно принять
глубину зоны смертельного (летального) поражения Гсм, км
глубину зоны тяжелого и среднего поражения Гт. и ср., км
глубину зоны легкого поражения Глег, км
где Г - расчетная глубина зоны возможного химического заражения, км.
2.7 Определение времени подхода облака АХОВ к заданному объекту
Время подхода облака АХОВ к заданному объекту подх, ч, зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле
= =0,038 ч
где x = 0,38 - расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
u - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.
2.8 Зона возможного химического заражения
Зона возможного химического заражения облаком АХОВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, с угловыми размерами и радиусом, равным глубине зоны возможного химического заражения Г. Угловые размеры в зависимости от скорости ветра по прогнозу приведены в приложении В. Центр окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником химического заражения.
На топографических картах (схемах) зона возможного химического заражения имеет вид окружности, полуокружности или сектора.
При оперативном прогнозировании масштаба возможного химического заражения, учитывающем фактическую скорость ветра больше 1 м/с, зону возможного химического заражения следует принимать в виде сектора (рис. 3):
Рис. 3 Вид зоны возможного химического заражения при скорости ветра больше 1 м/с
Точка «0» соответствует источнику химического заражения, , радиус сектора равен Г и биссектриса угла совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра.
3. Расчет концентраций аварийно-химически опасных веществ по оси зоны заражения
В общем виде распределение концентрации АХОВ по оси потока зараженного воздуха представлено на рис. 4.
Рис. 4 Распределение концентрации АХОВ по оси потока зараженного воздуха
Внешние границы зоны возможного химического заражения АХОВ рассчитывают по пороговой токсодозе Dпор, мгмин/л, при ингаляционном воздействии на организм человека.
По оси распространения АХОВ (по направлению ветра) концентрацию АХОВ Сi, мг/л, в i-ой точке можно найти по формуле
(Д.1)
800
где С1 - концентрация АХОВ в очаге аварии, принимаемая равной С1 = 1 м3/м3 или С1 = 106•г, мг/л;
= 800 мг/л
Спор - концентрация АХОВ, мг/л, соответствующая пороговой токсодозе Dпор, мг?мин/л,
г - плотность АХОВ в газообразном состоянии, т/м3;
xi - расстояние от i-ой точки до границы предприятия, км;
Гпор - пороговая глубина зоны заражения, км.
Таблица Д.1
Токсические свойства некоторых АХОВ
|
№ п/п |
АХОВ |
Пороговая токсодоза мг·мин/л |
Смертельная токсодоза мг·мин/л |
|
|
1 |
Аммиак |
|||
|
хранение под давлением |
15 |
150 |
||
|
изотермическое хранение |
15 |
150 |
||
|
2 |
Водород фтористый |
4 |
40 |
|
|
3 |
Водород хлористый |
2 |
20 |
|
|
4 |
Водород бромистый |
2,4* |
24 |
|
|
5 |
Водород цианистый |
0,2 |
6 |
|
|
6 |
Диметиламин |
1,2* |
- |
|
|
7 |
Окись этилена |
2,2** |
25 |
|
|
8 |
Сернистый ангидрид |
1,8 |
70 |
|
|
9 |
Сероводород |
1 |
15 |
|
|
10 |
Фосген |
0,6 |
3,2 |
|
|
11 |
Фтор |
0,20* |
3,0 |
|
|
12 |
Хлор |
0,6 |
6,0 |
Из формулы (Д.1) несложно получить формулу для определения глубины зоны летального поражения Глет, км
где Спор - концентрация АХОВ, соответствующая пороговой токсодозе Dпор, мг?мин/л;
Слет - концентрация АХОВ, мг/л, соответствующая летальной токсодозе Dлет, мг?мин/л,
4. Прогнозирование количества пострадавших среди персонала и населения, оказавшегося в зоне заражения
Более строго протяженности (глубины) зон поражения разной тяжести можно получить, принимая, что концентрации АХОВ САХОВ, ppm, меняется по оси облака в соответствии с зависимостью (cм. рис. 4), и используя вероятностный подход к определению поражающего фактора Рпор.
Для рассматриваемого случая вероятность поражения людей при ингаляционном воздействии токсического вещества определяется пробит-функцией Pr
где a, b и n - константы для каждого конкретного АХОВ;
САХОВ - концентрация АХОВ в конкретной точке зоны заражения, ppm;
- время действия АХОВ (время экспозиции), мин.
Концентрации АХОВ в ppm и мг/л связаны соотношением
,
где САХОВ - концентрация АХОВ в конкретной точке зоны заражения, ppm;
С?АХОВ - концентрация АХОВ в конкретной точке зоны заражения, мг/м3;
М - молярная масса АХОВ, г/моль;
T - температура воздуха, К;
Р - давление насыщенных паров (или газа) АХОВ, Па;
T0 - температура воздуха при 0 С, T0=273 К;
P0 - давление воздуха при 0 С, Р0=101325 Па.
Для расчета давления насыщенных паров АХОВ можно воспользоваться уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):
С учетом того, что m=V, получим:
Здесь г - плотность АХОВ в газообразном состоянии, кг/м3;
М - молярная масса АХОВ, кг/моль;
R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/(мольК);
T - температура воздуха, К.
Pr=12,9, следовательно, вероятность реализации поражающего фактора равна 100 %
Количество населения, попавшего в зону заражения N, чел, рассчитывается исходя из средней плотности по формуле
где: Р - плотность персонала, чел/км2;
Sзар - площадь территории предприятия, приземный слой воздуха которой подвергся заражению, км2.
Для оценки распределения людей по степеням поражения (смертельные, тяжелой и средней тяжести, легкие, пороговые) в первом приближении можно принять, что структура пораженного населения соответствует данным табл. Е.2.
Таблица Е.2
Структура персонала, пораженного АХОВ
|
Характер поражения |
Смертельный |
Тяжелой и средней степени |
Легкой степени |
Пороговые |
|
|
Показатель |
10 % |
15 % |
20 % |
55 % |
Согласно табл. можно ожидать следующее распределение пострадавшего населения по степеням тяжести поражения ОХВ:
Смертельные поражения: .
Поражения тяжелой и средней степени тяжести:
Легкие поражения:
Пороговые поражения:
5. Расчет ущерба от аварии
В соответствии с заданием к курсовой работе необходимо определить ущерб жизни и здоровью людей и окружающей среде. Ущерб окружающей среде складывается из ущерба атмосферному воздуху, почве, воде и компонентам живой природы. В рамках курсовой работы ограничимся определением ущерба только атмосферному воздуху.
1. Ущерб жизни и здоровью человека определяется по формуле
где k - вид негативного воздействия (токсическое, термическое, и т.п.);
j - степень воздействия (пороговое поражение, поражение средней тяжести, летальный исход и т.д.);
Пч.ж - стоимость человеческой жизни, руб.;
Nj - число лиц, подвергшихся j-той степени негативного воздействия при аварии k-го типа, чел.;
Ros - коэффициент Россера, учитывающий ухудшение состояния человека с учетом физического состояния и уровня дистресса.
В соответствии с градацией поражений АХОВ, представленной в табл. З.2, можно представить следующее соответствие коэффициента Россера степени поражения, принимая в качестве допущения, что пострадавшие имеют средний уровень дистресса.
Таблица З.2
Структура персонала, пораженного АХОВ
|
Характер поражения |
Смертельное |
Тяжелой и средней степени |
Легкой степени |
Пороговое |
|
|
Ros |
0 |
0,942 |
0,956 |
0,973 |
Стоимость человеческой жизни можно принять согласно Федеральному закону № 225-ФЗ «Об обязательном страховании гражданской ответственности владельца опасного объекта за причинение вреда в результате аварии на опасном объекте» Пч.ж = 2 000 000 руб.
2. Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха можно определить по методике.
Оценка величины ущерба от загрязнения атмосферного воздуха проводится на основе показателей удельного ущерба для экономического района, представляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба от выброса единицы (1 условной тонны) приведенной массы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух
где - ущерб от загрязнения атмосферного воздуха выбросами от стационарных источников в r-ом регионе в течение отчетного периода времени, руб.;