Завдання 3.

 

ОЦІНКА ХІМІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ.

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ.

 

Навчальною метою є надати студентам практику з розв’язання типових задач з оцінки хімічної обстановки, формулювання висновків та визначення заходів захисту виробничого персоналу в умовах хімічного зараження місцевості.

 

ЛІТЕРАТУРА: ЛІТЕРАТУРА: Демиденко Г.П. и др. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения. Справочник.- К.: Вища школа, 1989.С.102…112.

 

УМОВА. На відстані R від машинобудівного заводу знаходиться хімічно-небезпечний об’єкт. Під час можливої аварії на хімічному об’єкті з виливом сильнодіючої отруйної речовини (СДОР) та вітрі в бік машинобудівного заводу він може потрапити до зони хімічного зараження (ЗХЗ).

        

         ЗАВДАННЯ. Оцінити хімічну обстановку, що може скластися на заводі, згідно з вихідними даними, які наведені в таблиці 1.8, відповідно до заданого варіанту.

        

         Визначити:       

1. Чи потрапить завод до ЗХЗ;
2. Які способи захисту людей доцільно вжити, якщо аварія станеться;
3. Які заходи треба вжити заздалегідь на заводі, щоб підготуватись до можливого хімічного зараження.

 

     Під час оцінки хімічної обстановки розв’язати такі задачі:

1. Розрахувати глибину, ширину та площу ЗХЗ.
2. Визначити час підходу хмари зараженого повітря до заводу.
3. Визначити час вражаючої  дії СДОР.
4. Визначити можливі утрати серед виробничого персоналу заводу.

 

          ЗВІТНІСТЬ. Задача виконується на стандартних аркушах нелінованого паперу формату А4 по формі:

 

ОЦІНКА ХІМІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ

 

1. Глибина зони хімічного зараження:

Г =. .... км

1. Ширина зони хімічного зараження:

Ш=. .... км

1. Площа зони хімічного зараження:

S=. .... км²

1. Час підходу хмари зараженого повітря до заводу:

. .. хв.

1. Час уражаючої  дії СДОР:

а) влітку . .. год

б) взимку . .. год

1. Можливі утрати робітників та службовців:

а) в будинках . .. %

б) поза будинками . .. %

1. Підсумкова таблиця .

 

Зразок підсумкової таблиці 1.1

 

Розміри 3X3			Час підходу, хв	Тур, год		Утрати, %
Г, км	Ш, км	S, км2		Влітку	Взимку	В будівлях	Поза будівлями

 

ВИСНОВКИ

1. Визначити, чи потрапить завод до ЗХЗ.
2. Запропонувати доцільні способи захисту робітників під час аварії :

• влітку;
• зимою.

1. Визначити, які заходи треба вжити заздалегідь, щоб уникнути утрат серед людей.

 

МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ

         Оцінка хімічної обстановки, яка може скластися на місцевості під час аварії на хімічному об’єкті,  включає визначення :

• розмірів та площі зони хімічного зараження;
• часу підходу хмари зараженого повітря до відповідної межі чи об‘єкту;
• часу уражаючої дії СДОР;
• меж можливих осередків хімічного ураження;
• можливих утрат людей в осередках хімічного ураження.

 

 

 

 

1.ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ ТА ПЛОЩІ ЗХЗ

       ЗХЗ, що створюється на місцевості, може бути прогнозована у вигляді рівнобічного трикутника (рис.1.1).

       Розміри ЗХЗ залежать від багатьох факторів, у тому числі від:

• типу і кількості СДОР, що може потрапити до оточуючого середовища під час аварії;
• умов зберігання СДОР (ємність зі СДОР може знаходитись на поверхні землі, не маючи захисного валу, - це не обвалована ємність; а якщо довкола ємності насипано захисний вал, то вона буде обвалованою);
• ступеню вертикальної стійкості повітря (інверсія - знизу холодне повітря, зверху – тепле, перемішування повітря у вертикальній площині мінімальне; ізотермія – температура повітря по висоті майже не змінюється; конвекція – знизу тепле повітря, зверху – холодне, перемішування повітря у вертикальній площині максимальне);
• швидкості вітру;
• рельєфу місцевості, наявності лісових масивів, багатоповерхових будинків міського типу (при відсутності перешкод на шляху хмари зараженого повітря місцевість вважається відкритою, при наявності лісу та високих будинків – закритою ).

 

 

Рис.1.1. Прогнозування ЗХЗ

       Г - глибина ЗХЗ,

       Ш – ширина ЗХЗ,

       S– площа ЗХЗ,

       R – відстань від досліджуваного об’єкта до місця аварії.

     Для визначення глибини ЗХЗ пропонується табличний метод (табл.1.2; табл.1.3). Табл.1.2 складена для умов: відкрита місцевість, швидкість вітру 1м/с, ємність зі СДОР не обвалована. Табл. 1.3 складена для аналогічних умов тільки для закритої місцевості.

     Якщо швидкість вітру більша за 1м/с, знайдене з таблиць 1.2 і 1.3 значення глибини зони треба помножити на поправочний коефіцієнт, що береться з табл.1.4. Якщо ємність зі СДОР обвалована, то отриманий результат треба зменшити у 1,5 рази.

     Ширина ЗХЗ залежить від глибини зони і ступеню вертикальної стійкості повітря. Вона розраховується за таким співвідношенням:

                                 Ш =0,03·Г – при інверсії,                                (1.1)

                                 Ш =0,15·Г – при ізотермії,                              (1.2)

                                 Ш =0,8  ·Г – при конвекції.                             (1.3)

Площа ЗХЗ – площа рівнобічного трикутника - розраховується за формулою

                  S=0,5·Ш·Г.                                                      (1.4)

ПРИКЛАД: На хімічному об’єкті зруйновано обваловану ємність з 5т хлору; визначити розміри та площу ЗХЗ, якщо місцевість відкрита, швидкість приземного вітру 3м/с, а ступінь вертикальної стійкості повітря – інверсія.

РОЗВ’ЯЗАННЯ.

Для відкритої місцевості з табл.1.2 знаходимо відповідно до вихідних даних глибину ЗХЗ, яка дорівнює 23 км. З урахуванням поправочного коефіцієнту на швидкість вітру 3м/с (табл. 1.4): знаходимо

Г = 23·0,45 =10,35 км

Враховуючи те, що ємність обвалована, отримуємо кінцевий результат

Г =  = 6,9 км

         Ширина ЗХЗ для інверсії дорівнює

Ш =0,03·Г = 0,2 км

         Площа ЗХЗ

S=0,5·Ш·Г =

2.ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ПІДХОДУ ЗАРАЖЕНОГО ПОВІТРЯ ДО ВІДПОВІДНОЇ МЕЖІ ЧИ ОБ'ЄКТУ.

         Час підходу зараженого повітря до відповідного об'єкту залежить від відстані (R) між об'єктом та місцем розливу СДОР, а також від швидкості переносу (W) зараженого повітря. Середня швидкість переносу зараженого повітря (залежно від умов) наведена в табл.1.5. З урахуванням часу підходу хмари, насиченої парами СДОР, час підходу об‘єкта визначається як

                                                        .                               (1.5)

ПРИКЛАД: Внаслідку аварії на хімічному об‘єкті витікає зріджений аміак. За який час заражене повітря підійде до населеного пункту, що знаходиться на відстані 9 км, якщо спостерігається ізотермія при швидкості вітру 3м/с ?

РОЗВ’ЯЗАННЯ:

         З табл.1.5 для ізотермії та швидкості вітру 3м/с знаходимо швидкість переносу зараженого повітря

W=4,5м/с

         Розраховуємо час підходу зараженого повітря до населеного пункту:

  хв.

ВИСНОВОК.

         Через 33,3 хвилини після аварії хмара зараженого повітря підійде до населеного пункту. За цей час треба оповістити і евакуювати населення в безпечний район.

3.ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ УРАЖАЮЧОЇ ДІЇ СДОР.

         Час уражаючої дії СДОР (тривалість зараження місцевості) визначається часом випаровування СДОР з поверхні розливу

                                               ,                                      (1.6)

де:     G – маса розлитої СДОР, т;

          - швидкість випаровування, т/хв.

         Швидкість випаровування СДОР розраховується за формулою

                            ,т/хв.,             (1.7)

де:     S_P - площа розливу,

         P_S- тиск насиченого пару СДОР, кПа;

         V_в- швидкість вітру, м/с;

         М – молекулярна маса СДОР, г/моль.

Площа розливу для обвалованої ємності дорівнює площі території обвалування. Якщо ємність не обвалована, то вважають, що СДОР вкриє поверхню землі шаром 0,05 м. В цьому випадку площу розливу знаходять як

                                                        S= ,                                          (1.8)

де: В - об'єм рідини, що вилилась,м³.

Об'єм рідини визначається масою СДОР (G) та її густиною ()

                                                        В = .                                             (1.9)

Якщо підставити наведені значення в основну формулу 1.6, то отримаємо:

         а) для необвалованої ємності

                                      , хв                             (1.10)

         б) для обвалованої ємності

                                      , хв                        (1.11)

         Як видно з цих формул, час випаровування для необвалованої ємності не залежить від маси розлитої СДОР.

         Значення параметрів СДОР, таких як ,,М, наведені в табл.1.6.

         Величина тиску насиченої пари СДОР залежить від температури, тому в таблиці наведені тільки дані Р, характерні для теплої та холодної пори року.

ПРИКЛАД: На хімічному об’єкті зруйновано необваловану ємність з 5т фосгену. Визначити час уражаючої дії фосгену в населеному пункті, який потрапить до ЗХЗ, якщо швидкість вітру 1м/с.

 

РОЗВ’ЯЗАННЯ.

Час уражаючої дії для не обвалованої ємності розраховуємо з формули 1.10

 

З табл.1.6 для фосгену знаходимо:

 

де   а) для теплої пори року,

б) для холодної пори року.

Після підстановки отримаємо

 

          Таким чином, населений пункт може знаходитись в зоні хімічного зараження протягом 42,7 хв. в теплу пору року протягом 120 хв. в холодну пору року.

ВИСНОВОК:

         Територія населеного пункту може вважатись зараженою 0,8 год. влітку і 2 год. зимою. У цей час знаходитись в населеному пункті без засобів індивідуального захисту небезпечно.

 

4.ВИЗНАЧЕННЯ МОЖЛИВИХ УТРАТ ЛЮДЕЙ В ОСЕРЕДКУ ХІМІЧНОГО УРАЖЕННЯ.

Осередком хімічного ураження називають об’єкт або населений пункт, які потрапили до ЗХЗ. Утрати серед населення залежать від того, скільки людей залишилось в осередку ураження, ступеню їх захисту та своєчасного використання засобів індивідуального захисту (в першу чергу – протигазів).

Під час зараження об’єкту чи населеного пункту люди можуть знаходитись як в будинках чи підвалах, так і поза ними, тобто на відкритій місцевості. Будинки та підвали мають відповідні захисні властивості, тому утрати серед людей, які там знаходяться, будуть меншими. Протигази значно підвищують захист людей, але не дають повної гарантії їх безпеки. Так, несправні протигази, невірно підібрані за розміром, старі (що втратили свої захисні властивості) знижують ймовірність захисту людей від ураження.

Можливі утрати людей (у %) в осередку хімічного ураження визначаються з табл.1.7.

ПРИКЛАД: Визначити можливі утрати серед працівників заводу, які забезпечені протигазами на 80%, якщо завод потрапить до ЗХЗ.

 

РОЗВ’ЯЗАННЯ.

         З табл.1.7 визначаємо, що серед робітників заводу, які забезпечені протигазами на 80%, очікуються утрати :

14% серед тих, хто буде знаходитись у будівлях;

25% серед тих, хто буде знаходитись на відкритій місцевості.

ВИСНОВОК.

1. Необхідно забезпечити усіх робітників і службовців заводу протигазами.

2.Для недопущення втрат серед людей підготувати їх евакуацію (якщо дозволяє час) або укрити в сховищі (для цього треба завчасно побудувати сховище).

 

ГЛИБИНА ЗОНИ ХІМІЧНОГО ЗАРАЖЕННЯ НА ВІДКРИТІЙ МІСЦЕВОСТІ, км

(ємності необваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Таблиця.1.2

 

ГЛИБИНА ЗОНИ ЗАРАЖЕННЯ НА ЗАКРИТІЙ МІСЦЕВОСТІ, км

(ємності необваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Таблиця.1.3

 

ПОПРАВОЧНІ КОЕФІЦІЄНТИ ДЛЯ ШВИДКОСТІ ВІТРУ

БІЛЬШЕ 1 М/С

Таблиця.1.4

Швидкість вітру, м/с		2	3	4	5
Поправочний коефіцієнт	При інверсії	0,6	0,45	0,38	-
	При ізотермії	0,71	0,55	0,5	0,45
	При конвекції	0,7	0,62	0,55	-

СЕРЕДНЯ ШВИДКІСТЬ ПЕРЕНОСУ ХМАРИ ЗАРАЖЕНОГО ПОВІТРЯ, м/с

 

Таблиця.1.5

Швидкість вітру, м/с	Інверсія		Ізотермія		Конвекція
	R10 км	R>10 км	R10км	R>10км	R10 км	R>10 км
1	2	2,2	1,5	2	1,5	1,8
2	4	4,5	3	4	3	3,5
3	6	7	4,5	6	4,5	5
4	-	-	6	8	-	-

 

 

ЗНАЧЕННЯ ДЕЯКИХ ПАРАМЕТРІВ СДОР

 

Таблиця.1.6

 

МОЖЛИВІ УТРАТИ ЛЮДЕЙ В ОСЕРЕДКУ ХІМІЧНОГО УРАЖЕННЯ

 

Таблиця.1.7

 

Умови перебування людей	Забезпеченість протигазами, %
	0	20	30	40	50	60	70	80	90	100
В будівлях, найпростіших укриттях	50	40	35	30	27	22	18	14	9	4
Поза будівлями (на відкритій місцевості)	90-100	75	65	58	50	40	35	25	18	10

Задані параметри	ВАРІАНТИ
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Найменування СДОР	ФОСГЕН					СІРЧИСТИЙ АНГІДРИД                                   ХЛОР
Маса СДОР (G), т	10	25	50	75	100	100	25	50	75	100	10	10
Площа обвалування (S),	необвалована	15	необвалована	45	60	необвалована	15	необвалована	40	55	необвалована	необвалована
Відстань до місця аварії (R), км	4	3	5	6	2	0,7	2,5	1,2	1	0,6	1,3	1,0
Характеристика місцевості	відкрита	відкрита	закрита	закрита	відкрита	відкрита	відкрита	закрита	відкрита	закрит	відкрита	відкрита
Ступінь вертикальної стійкості повітря	ізотермія		інверсія		конвекція		інверсія		ізотермія                конвекція
Швидкість вітру (), м/с	1	2	3	3	1	1	2	3	2	1	1	2
Забезпеченість протигазами, %	50	60	70	80	90	100	50	60	70	80	90	100

Задані параметри	ВАРІАНТИ
	13	14		15			16	17						18			19			20			21			22				23			24
Найменування СДОР	ХЛОР					АМІАК																ФОСГЕН
Маса СДОР (G), т	50	75	100		10					25			50			75			100				25		50				75			100
Площа обвалування (S),	25	40	55		необвалована					30			необвалована			90			необвалована				необвалована		необвалована				необвалована			необвалована
Відстань до місця аварії(R), км	9	11	9		0,8					0,6			1,2			2			8				3		2				1,5			2
Характеристика місцевості	закрита	закрита	відкрита		відкрита					відкрита			закрита			закрита			відкрита				закрита		закрита				відкрита			відкрита
Ступінь вертикальної стійкості повітря	інверсія			ізотермія								інверсія									ізотермія						конвекція
Швидкість вітру (), м/с	3	3	2		1				2		3				1			2				1		3				3			2
Забезпеченість протигазами, %	50	60	70		80				90		100				50			60				70		80				90			100