Л.р.1_ Прогнозирование Хим.обст

Химическая обстановка это совокупность сложившихся на определенной территории в результате ХОЧС условий, факторов и последствий их воздействия на людей, животных, окружающую природную и техногенную среду; характеризуется токсичными свойствами ОХВ (АХОВ), пространственными границами их распространения, продолжительностью поражающего действия, масштабом потерь и причиненного ущерба.
Выявление химической обстановки заключается в сборе, определении и обработке данных о возможной или сложившейся химической обстановке в зоне ЧС, нанесении их на топографическую карту (схему).
Основные понятия

К данным обстановки относятся:
место и время выброса АХОВ, его наименование, масса, агрегатное состояние, условия хранения или транспортирования, поражающие концентрации и токсические дозы;
условия местности и ее закрытость (застройка, лес, вагоны и т.п.);
метеорологические условия (скорость и направление ветра, температура и степень вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое на высоте 10 м);
объекты экономики и территории, охватываемые зоной химического заражения, ее границы, количество находящегося в них производственного персонала и проживающего населения, условия их защиты, режимы труда и нахождения людей в зданиях и на открытой местности в течение суток, число пораженных и другие последствия ХОЧС.

Оценка химической обстановки со-держит изучение и анализ выявленных данных о сложившейся химической обс-тановке; определение очагов поражения, масштабов потерь и времени подхода ХЗО, воздействия на жизнедеятельность насе-ления и функционирование объектов эко-номики, причиненного ущерба, других пос-ледствий и уровня ЧС; выбор наиболее целесообразных способов защиты в ЧС и действий по ликвидации ее последствий.

Методика прогнозирования химической обс-тановки это установленный порядок расчета (моделирования) параметров зоны возможного химического заражения (расчетной глубины и угла зоны), возможной обстановки в ней на основе определенных допущений и ограничений при заблаговременном прогнозе, соответствующих наихудшим условиям, или с учетом конкретных показателей при оперативном прогнозе. В ней, сложные вероятностные зависимости факторов и условий, обуславливающих масштабы и пос-ледствия ХОЧС, с допустимой ошибкой сведены к применению несложных математических формул, что с необходимой точностью значительно упрощает и ускоряет расчеты.

Установленные допущения и ограничения при прогнозировании химической обстановки:
1. Расчеты ведутся по эквивалентным хлору количествам АХОВ, перешедших в первичное и (или) вторичное облако зараженного воздуха; особенности физико-химических свойств каждого АХОВ и условий окружающей среды учитываются с помощью специальных коэффициентов.
2. Расчетная глубина ЗВХЗ, в зависимости от агрегатного состояния АХОВ, определяется:
для сжатых газов – только для одного, называемого первичным, облака химически зараженного воздуха;
для сжиженных газов – для первичного и вторичного облаков;
для жидкостей – только для вторичного облака.

3. Продолжительность выброса (испарения) АХОВ принимается и за продолжительность его поражающего действия, но не менее 1 ч.
4. Выброс массы АХОВ происходит из максимальной по объему и разрушенной емкости (технологической, складской, транс-портной и др.) полностью.
5. Толщина слоя (h) жидкого (сжиженного) АХОВ, разлившегося свободно на неогра-ниченную поверхность (землю, железнодо-рожные пути и т.п.), принимается равной 0,05 м по всей площади разлива, а в поддон или обваловку – на 0,2 м ниже высоты (H) их верхнего края (h = H - 0,2).

6. Метеорологические условия: для заблагов-ременного прогноза температура воздуха – сред-нестатистическая для летнего времени года или +20°С, СВУВ – инверсия, скорость ветра в приземном слое (на высоте 10 м) – 1 м/с, направление ветра – от источника ЧС в сторону объекта; для оперативного прогноза – реальные на момент выброса АХОВ.
7. Предельная продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий составляет 4 ч; при каждом их изменении или истечении указанного времени оперативный прогноз обстановки должен уточняться (корректироваться). Поэтому оперативный прогноз химической обстановки выполняется не более чем на 4 часа, а при заблаговременном прогнозе на все время испарения АХОВ.

Последовательность расчетов параметров ЗВХЗ (Грасч, угол φ)
Условные обозначения:
Q1, Q2 – эквива-лентное количество АХОВ соответственно в первич-ном и вторичном облаке, т;
Г1, Г2 – глубина зоны заражения соот-ветственно первичным и вторичным облаком, км;
Гп – полная глу-бина зоны заражения, км;
Гпред – предельная глубина переноса воздуш-ных масс, км;
φ – угол ЗВХЗ, град.

Оперативное* прогнозирование
химической обстановки.
Задача
* Методика предназначена как для оперативного, так и для заблаговременного прогнозирования, но с учетом особенностей приведенных в допущении 6.

Исходные данные:
На железнодорожной станции «К» в 6.00 20 июля в результате крушения в восточной горловине парка приема П-I произошло опрокидывание и разгерметизация цистерны с выбросом аварийно химически опасного вещества (АХОВ).
Пост ДСП

Вид и масса перевозимого АХОВ, метеоданные в момент крушения, количество людей, работающих на открытой местности или в зданиях, их обеспеченность противогазами приве-дены в таблице вариантов (табл. 1.1).
Азимут ветра – 235° в направлении объекта 4.
Характер местности – закрытый (здания, подвижной состав и т.п.).

Таблица 1.1
Варианты заданий

Продолжение таблицы 1.1

Продолжение таблицы 1.1

Продолжение таблицы 1.1

НЕОБХОДИМО:
В целях неотложного принятия пред-варительного решения на проведение экстренных мер защиты производственного персонала станции и ликвидации ЧС необхо-димо оперативно, методом прогнозирования:
- выявить возможную химическую обстановку;
- оценить выявленную химическую обстановку;

Методика выполнения
1. Выявление возможной химичес-кой обстановки
1.1. Уяснение исходной обстановки и опасности ЧС
Записываются в отчет основные характеристики АХОВ в соответствии с вариантом задания (таблица 1.2).

Общая характеристика основных АХОВ
Таблица 1.2

Продолжение таблицы 1.2

1.2. Расчет эквивалентного количества АХОВ,
выброшенного (перешедшего) в атмосферу QЭ.
Допущение 2 из основных положений: расчетная глубина ЗВХЗ (зона возможного химического заражения), в зависимости от агрегатного состояния АХОВ, определяется:
- для сжатых газов – только для одного, называемого первичным, облака химически зараженного воздуха;
- для сжиженных газов – для первичного и вторичного облаков;
- для жидкостей – только для вторичного облака.
В зависимости от агрегатного состояния АХОВ и установленного порядка прогнозирования (допущение 2 из основных положений), расчет выполняется по формулам:
- для первичного облака химически зараженного воздуха
, т
- для вторичного облака химического зараженного воздуха
, т

Q0 – общее количество выброшенного (разлившегося) АХОВ, т; принимается в соответствии с вариантом задания. По заданию для варианта №5 Q0 = 44 т.
Для сжатых газов может быть определено по формуле:
V − объем емкости, м3;
d − плотность АХОВ, т/м3; определяется по
таблице 1.3 и для варианта №5 состав- ляет 0,681;

Таблица 1.3
Плотность АХОВ

h - толщина слоя разлившегося АХОВ, м; принимается в соответствии с допущением 5 из основных положений;
Допущение 5 из основных положений: толщина слоя (h) жидкого (сжиженного) АХОВ, разлившегося свободно на неограниченную поверхность (землю, железнодорожные пути и т.п.), принимается равной 0,05 м по всей площади разлива, а в поддон или обваловку – на 0,2 м ниже высоты (H) их верхнего края (h = H - 0,2).

K1 - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (таблица 1.4) и для варианта №5 составляет 0,18;
K2 - коэффициент, учитывающий особен-ности физико-химических свойств АХОВ (таблица 1.4) и для варианта №5 составляет 0,025;
K3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (таблица 1.4) и для варианта №5 составляет 0,04;

Таблица 1.4
Вспомогательные коэффициенты для определения глубин
зон возможного химического заражения

K4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра и определяемый по таблице 1.5 или по графику (рис. 1) и для варианта №5 составляет 1,84;
Таблица 1.5
Значение коэффициента K4 в зависимости от
скорости ветра

Рис. 1. - График зависимости коэффициента K4 от скорости ветра

K5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (принимается равным: для инверсии - 1; для изотермии - 0,23; для конвекции - 0,08);
В случае отсутствия данных о степени вертикальной устойчивости воздуха, она определяется в зависимости от времени суток и состояния атмосферы (таблица 1.6.)
Таблица 1.6
Определение степени вертикальной устойчивости воздуха
Примечание:
1) Обозначения: ИН-инверсия, ИЗ-изотермия, К-конвекция; буквы в скобках - при снежном покрове.
2) Под термином «утро» понимается период времени в течение 2-х часов после восхода солнца; под термином «вечер» - в течение 2-х часов после захода солнца.

K7′, K7′′ - коэффициенты, учитывающие влияние температуры воздуха на интенсивность (скорость) образования, соответственно, первичного (K7′) и вторичного (K7′′) облаков химически зараженного воздуха, (таблица 1.7) и для варианта №5 K7′ = 0,7, а K7′′ =1.
Таблица 1.7
Примечание: В графах 2-6 в числителе значение K7 для первичного, в знаменателе – для вторичного облака.

K6 - коэффициент, зависящий от продолжительности испарения АХОВ (Tucn) или времени прошедшего после начала аварии, на которое производится прогнозирование.
При жидком (сжиженном) состоянии АХОВ продолжительность их испарения во вторичное облако (Tucn) определяется по формуле:
Для варианта №5:

Во всех случаях K6 определяется исходя из зависимостей:
коэффициент K6 можно также определить по графику (рис. 2).
Так как в данной работе уточнение прогноза не производится, K6 можно принять равным , но не менее 1. Для варианта №5 K6 = 1 ч.
При корректировке (уточнении прогноза) в случае изменения метео- и других условий K6 устанавливается исходя из времени прошедшего после начала (N) аварии, на которое производится прогноз.

Рис. 2. – График зависимости K6 от Taв

В соответствии с допущением 3 из основных положений, продолжительность поражающего действия (Тпд) и выброса АХОВ (аварии, Тав) устанавливаются равными Т (Тпд = Тав = Т ).
Допущение 3 из основных положений: продолжительность выброса (испарения) АХОВ принимается и за продолжительность его поражающего действия, но не менее 1 ч.

- первичное облако химически зараженного воздуха:
- вторичное облако химического зараженного воздуха:
Определив поправочные коэффициенты рассчитываем конкретное значение эквивалентного количества АХОВ выброшенного (перешедшего) в первичное (QЭ1) и (или) вторичное (QЭ2) облако зараженного воздуха.
Для варианта №5:
QЭ1 = 0,18 * 0,04 * 0,7 * 44 = 0,222 т
QЭ2 = (1- 0,18) * 0,025 * 0,04 * 1,84 * 0,23 * 1 *

1.3. Определение параметров зоны возможного
химического заражения
Параметрами ЗВХЗ является расчетная глубина (ГР) и угловые границы (угол φ) зоны.
Глубина зоны химического заражения (Г) – наибольшее расстояние, на которое в пределах ЗХЗ распространяется или может распространиться в пределах ЗВХЗ облако химически зараженного воздуха (как первичное, так и вторичное), образуя в ней поражающие концентрации.
По таблице 1.8, применяя при необходимости метод интерполяции, в зависимости от эквивалентного количества АХОВ определяются глубины распространения первичного (Г1) и (или) вторичного (Г2) облаков. При необходимости двойного интерполирования допускается скорость ветра приравнивать к ближайшему табличному значению. Такое допущение возможно, т.к. прогноз ориентировочен и не дает абсолютно точных результатов.

Таблица 1.8.
Глубины зон возможного заражения АХОВ

При решении конкретных задач с использованием расчетных таблиц, определяемые параметры могут не совпадать с табличными величинами. В этом случае искомые параметры определяются методом интерполяции, выполняемой по формуле:
где Хиск – величина искомого параметра;
УТБ , УТМ – большая и меньшая табличные величины параметров, в пределах которых находятся Урасч;
Урасч – величина рассчитанного (заданного) параметра для которого необходимо определить Хиск;
ХТБ , ХТМ – большая и меньшая табличные величины, соответствующие значениям УТБ , УТМ.

По заданию для варианта №5 скорость ветра равна 3,5 м/c. Чтобы избежать двойного интерполирования, скорость ветра приравниваем к ближайшему табличному значению равному 4 м/c. Определяются глубины распространения первичного (Г1) и (или) вторичного (Г2) облаков.

При образовании первичного и вторичного облаков вычисляется их полная (общая) глубина (Гn) по формуле:
Для варианта №5:
Гn = 1,23 + 0,5 · 0,82 = 1,64 км

Вычисленное значение Гп сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс за время Т (Гпр), определяемым по формуле:
Гпр = T · Vпер , км
где Vпер – скорость переноса воздушных масс (км/ч) в зависимости от скорости ветра (м/с) и СВУВ, определяется по таблице 1.9 и для варианта №5 составляет 21 км/ч. При необходимости применяется метод интерполяции.
Гпр = 1 · 21 = 21 км

Таблица 1.9
Скорость переноса зараженного воздуха
Наименьшее из Гп и Гпр принимается за расчетную глубину (Гр) ЗВХЗ
Для варианта №5 Гр принимаем равным Гп , т.е. 1,64 км/ч.

Если при выбросе АХОВ образуется только одно (первичное или вторичное) облако зараженного воздуха то Гп не рассчитывается, а с Гпр сравнивается глубина распространения одного облака (Г1 или Г2). Наименьшее значение из Г1 (Г2) и Гпр применяется за Г расчетное.
При закрытом характере местности (горы, лес, высокие холмы и кустарник, застройки, подвижной состав и т.п.) Гр уменьшается в 3 раза.
Т.к. характер местности закрытый:
Гр = 1,64 : 3 ≈ 0,55 км

Угловые размеры ЗВХЗ – угол рассеивания химически заражённого воздуха (угол φ), определяющий угловые границы его возможного перемещения в ЗВХЗ в зависимости от скорости ветра (до 0,5 м/c = 360°; 0,5-1 м/c = 180°; 1,1 – 2 м/c = 90°; более 2 м/c = 45°).
Угловые границы ЗВХЗ (угол φ) опре-деляются в зависимости от скорости ветра по специальной таблице 1.10.

1.4. Нанесение зоны возможного химического заражения на топографическую карту (план, схему).
Схема составляется в следующей последовательности:
- точкой синего цвета отмечается место выброса АХОВ;
- от направления на север (вертикальная линия, идущая вверх от точки выброса АХОВ) по часовой стрелке откладывается азимут ветра; полученная точка (конец дуги) соединяется прямой линией с точкой выброса АХОВ; прямая линия продолжается за место опрокидывания цистерны и является осью ЗВХЗ, обозначая направление ветра;
- от места выброса АХОВ по оси ЗВХЗ откладывается расчетная глубина (ГР) и угловые границы (угол φ) ЗВХЗ;
- возле места выброса АХОВ делается поясняющая надпись: в числителе – тип и количество выброшенного АХОВ, в знаменателе (при оперативном прогнозе) – время и дата выброса;
- ЗВХЗ слегка закрашивается (оттеняется) желтым цветом (карандашом); все надписи делаются черным цветом.

с
ю
в
з
А = 235°
Гр
Аммиак - 40
20.06.09
φ = 45°

2. Оценка возможной химической обстановки
2.1. Определение подвергшихся поражению структурных подразделений и времени подхода к ним облака зараженного воздуха
В нанесенной на карту (план, схему) ЗВХЗ определяются административные здания струк-турных подразделений на станции, парки и другие рабочие площадки на открытой местности, подвергающиеся заражению АХОВ, уточняется количество находящихся в них людей (НРС – наибольшая рабочая смена и т.п.), их обеспеченность СИЗ.

Время подхода облака зараженного воздуха до объекта или его структурных подразделений либо до дальней границы ЗВХЗ рассчитывается по формуле:
где: L – расстояние от источника заражения до объекта или его структурного подразделения, км. L принимается равным 1,05 км.
Vп – скорость переноса воздушных масс, км/ч.
Вывод: время подхода облака заряженного воздуха до административного здания №4 совершенно незначительное – 3 мин. За это время организовать и провести эвакуацию невозможно. Необходимо немедленное прекращение работы, экстренное использование СИЗ и укрытие людей в защитных сооружениях и помещениях служебных (жилых) зданий.

Площадь ЗВХЗ (Sв) определяется как площадь круга или её часть (сектор) по формуле:
2.2. Расчет площади заражения АХОВ.
Sв = 8,72 · 10-3 · 0,552 · 45 = 0,12 км2
Для варианта №5:

где: K8 – коэффициент зависящий от СВУВ, принимаемый равным: при инверсии – 0,081; при изотермии – 0,133; при конвекции – 0,235.
Площадь зоны, подвергшаяся фактическому заражению АХОВ (SФ) может быть определена по формуле:
Sф = 0,133 · 0,55 · 10,2 = 0,07 км2

Площадь разлива жидких (сжиженных) АХОВ определяется по формуле:
2.3. Определение ожидаемых потерь (ПОЖ) и их структуры.
Выполняется по таблицам (табл. 2.1 и 2.2) в зависимости от количества людей, находящихся в ЗВХЗ на открытой местности или в зданиях и их обеспеченности средствами индивидуальной защиты (СИЗ).
SP = = 1292,22 м2
44
0,05 · 0,681

Примечания: 1. При наличии 100 % средств индивидуальной защиты органов дыхания процент пораженных определяется за счет технической неисправности противогазов.
2. В зданиях, цехах с отключенной приточной вентиляцией процент пораженных в 1,5-2 раза меньше указанных в таблице величин.
Таблица 2.1.
Возможные потери людей от воздействия АХОВ в очаге
химического поражения (в процентах)
Пож = 45 · 0,58 + 40 · 0,3 = 38 чел

Таблица 2.2.
Характеристика структуры потерь (в процентах)
* Потеря работоспособности на 2-3 недели и потребность в стационарном лечении
2.4. Определение уровня возможной ЧС
Уровень ЧС определяется, исключая материальный ущерб, по количеству пораженных (пострадавших) и границ распространения ЗВХЗ (таблица 2.3).
Смертельные: 38 * 0,1=3,8 = 4 чел
Структура потерь:
Тяжелой и средней степени: 38 * 0,15=5,7 = 6 чел
Лёгкие: 38 * 0,2=7,6 = 8 чел

Таблица 2.3
Классификация ЧС природного и техногенного характера

По итогам расчетов составляется сводная таблица 2.4.
Таблица 2.4.
Сводная таблица результатов прогнозирования химической обстановки
Вывод
Выполненные расчеты позволяют определить исходные данные, необходимые для оперативного принятия решений по защите персонала структурных подразделений станции, оказавшихся в ЗВХЗ, и по организации ликвидации последствий ХОЧС.
ЧС – местного уровня, так как количество пострадавших - 38 чел.