Повна версія

Головна arrow БЖД arrow Безпека в галузі та надзвичайних ситуаціях

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Оцінка хімічної обстановки: СВСП, зони зараження, час підходу хмари НХР

Хімічною обстановкою називають масштаби і ступінь зараження території сильнодіючими ядучими речовинами (СДЯР), пов'язані з ураженнями населення, персоналу об'єктів господарювання та рятувальників системи.

Потреба в оцінці хімічної обстановки виникає при порушенні технологічних процесів на хімічно небезпечних об'єктах (ХНО): розгерметизації ємностей, поривах трубопроводів, ушкодженні транспортних засобів тощо, коли відбувається викидання СДЯР у навколишнє природне середовище у кількостях, які становлять небезпеку для людей та інших живих організмів.

Найважливішим критерієм при оцінці хімічної обстановки є метеорологічні умови: 1) швидкість і напрям вітру у приземному шарі повітря; 2) температура повітря і ґрунту; 3) ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП).

Розрізняють три ступеня вертикальної стійкості повітря: інверсію, ізотермію, конвекцію. Інверсія (від лат. inversio перегортання, перестановка) – стан приземного шару повітря, при якому температура поверхні ґрунту є меншою, ніж температура повітря на висоті 2 м над земною поверхнею. Інверсія спостерігається при ясній, безхмарній погоді за умови невеликої (до 4 м/с) швидкості вітру; її виникнення слід чекати у вечірній час (приблизно за 1 годину до заходу сонця). При інверсії має місце підвищення температури повітря із збільшенням висоти замість звичайного зниження її у цьому шарі атмосфери. Оскільки нижні шари повітря е холоднішими за верхні, це перешкоджає розсіюванню повітря по висоті – відтак створюються сприятливі умови для збереження високих концентрацій забрудненого внаслідок викидання СДЯР повітря поблизу місця аварії.

Ізотермія (від грецьк. ізорівний, однаковий + термія – тепло, жар) – стан приземного шару повітря, при якому температура поверхні ґрунту є такою самою, як температура повітря на висоті 2 м над земною поверхнею. Ізотермія спостерігається у хмарну погоду, при тумані і при сніговому покриві. При ізотермії температура повітря у межах 20...30 метрів від земної поверхні є майже однаковою. Відносна сталість температури повітря у приземному шарі протидіє розсіюванню повітря по висоті – відтак створюються умови, що є сприятливими для тривалого застою забрудненого СДЯР повітря.

Конвекція (від лат. convectio – принесення, перемішування) – стан приземного шару повітря, при якому температура поверхні ґрунту є більшою за температуру повітря на висоті 2 м над земною поверхнею. Конвекція спостерігається при ясній, безхмарній погоді за умови невеликої (до 4 м/с) швидкості вітру; її виникнення слід чекати у ранковий час (приблизно через 2 години після сходу сонця), за 2...2,5 години до заходу сонця конвекція зникає. При конвекції нижні шари повітря нагріваються сильніше, ніж верхні, і це сприяє швидкому розсіюванню забрудненого СДЯР повітря – уражаюча дія небезпечних хімічних речовин при цьому меншає.

Для визначення СВСП за метеорологічними даними розраховують термодинамічний критерій Тк, користуючись формулою:

(7.1)

де V, – швидкість вітру на висоті 1 метр над земною поверхнею, узята у квадраті;

t50 – температура повітря на висоті 50 см над земною поверхнею;

t200 – температура повітря на висоті 200 см над земною поверхнею.

Результати розрахунку можуть дати такі показники:

  • • якщо Тк < –0,1, спостерігається СВСП – інверсія;
  • • якщо -0,1 < Тк < +0,1, спостерігається СВСП – ізотермія;
  • • якщо Тк > +0,1, спостерігається СВСП –конвекція. Найбільша інтенсивність уражаючої дії СДЯР спостерігається при інверсії, найменша – при конвекції.

ПРИКЛАД.

Метеоумови на момент аварії з викидом СДЯР є такими: 1) вітер північно-західний швидкістю 2 м/с; 2) температура повітря на висоті 50 см над землею +1,4 °С, а на висоті 200 см над землею +1,9 °С. Визначте ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) у місці аварії і зробіть висновок щодо інтенсивності уражаючої дії СДЯР за цих метеоумов.

Розв'язання.

1) Розрахуємо термодинамічний критерій підставивши у формулу дані задачі:

  • 2) Отримане числове значення є меншим, ніж -0,1. Тож доходимо висновку, що СВСП – інверсія.
  • 3) Інтенсивність уражаючої дії СДЯР за такого СВСП (інверсія) є найбільшою. Хмара зараженого повітря поширюється у південно- східному напрямку.

Відповідь: ; СВСП – інверсія, інтенсивність уражаючої дії СДЯР є найбільшою.

При визначенні масштабів зараження території СДЯР здійснюють оцінку хімічної обстановки, враховуючи при цьому:

  • • фізико-хімічні властивості викинутих у навколишнє середовище СДЯР;
  • • кількість СДЯР, викинутих у навколишнє природне середовище;
  • • метеорологічні умови на момент викидання і поширення СДЯР;
  • • оперативність оповіщення персоналу, рятувальних служб і терміни вжиття захисних заходів;
  • • підготовленість персоналу хімічно небезпечних об'єктів (ХНО) до вжиття захисних заходів і до ліквідації наслідків викидання СДЯР;
  • • характеристики об'єктів зараження (для місцевості – наявність і характер рослинного покриву, а також наявність місць можливого застою зараженого повітря; для води – площу поверхні, глибини і швидкості течії, наявність ґрунтових вод, характеристики прибережних ґрунтів; для населення – ступінь захищеності від уражаючої дії СДЯР, характер діяльності; для матеріальних засобів – характеристики матеріалів, що опинилися під дією СДЯР: їхню пористість, наявність чи відсутність лакофарбового покриття тощо).

Оцінка хімічної обстановки насамперед полягає у визначенні площі можливого зараження місцевості і площі фактичного зараження місцевості, після чого обидві зони зараження наносяться на план (карту) місцевості.

Зона можливого хімічного зараження – це площа кола або сектора радіусом, що дорівнює глибині поширення хмари зараженого повітря із уражаючою токсодозою (уражаючою концентрацією). На зовнішній межі цієї зони 50% людей втрачають працездатність, їм потрібна медична допомога і, як правило, госпіталізація.

Зона фактичного хімічного зараження – це територія прогнозованого зараження, яка визначається з урахуванням СВСП і часу, що минув від моменту аварійного викиду СДЯР. Вона має форму еліпса, головна вісь якого співпадає із напрямом вітру.

Площа зони можливого зараження хмарою зараженого СДЯР повітря розраховується за емпіричною формулою

(7.2)

де Г – глибина зараження, км;

φумовний розмір можливого зараження, що являє собою кут сектора, в якому поширюється хмара зараженого повітря.

Для визначення числового значення φ, яке залежить від швидкості вітру V на зараженій території, користуються довідковою таблицею 7.1.

Таблиця 7.1

Залежність кута сектора φ, в якому поширюється хмара зараженого повітря, від швидкості вітру v у зоні зараження

v, м/с

Менше, ніж 1 м/с

1 м/с

від 1 м/с до 2 м/с

понад 2 м/с

φ, кут.град.

360

180

90

45

Площа зони фактичного зараження розраховується за емпіричною формулою

(7.3)

де І – час, що минув від початку зараження території СДЯР (як правило, при прогнозуванні беруть і = 4 год.);

К – коефіцієнт, що враховує ступінь вертикальної стійкості повітря і визначається з довідкових таблиць.

При інверсії К – 0,081, при ізотермії К = 0,133, при конвекції К = 0,235.

Основним заходом щодо захисту населення від ураження СДЯР на зараженій місцевості є евакуація. Люди евакуюються, як правило, у напрямку, перпендикулярному до напряму вітру. Час руху (у хвилинах) людей за межі зони фактичного зараження розраховують так:

(7.4)

де Ш(м) – ширина зони фактичного зараження у метрах; 80(м/хв.) – середня швидкість руху людей прискореним кроком (80 метрів за хвилину).

ПРИКЛАД.

Унаслідок аварії на ХНО виникла загроза зараження місцевості СДЯР. Метеоумови на момент аварії: вітер південно-західний швидкістю 1,5 м/с, СВСП – інверсія. Прогнозована глибина зон зараження становить Г=3,9 км. Розрахуйте прогнозовані площі можливого і фактичного зараження території. Нанесіть обидві зони на план місцевості. Оцініть час пішої евакуації людей із зони фактичного зараження.

Розв'язання.

1) Обчислюємо площу зони можливого зараження хмарою зараженого СДЯР повітря; при цьому значення глибини зараження беремо Г = 3,9 км, а множник ф беремо рівним φ = 90 у відповідності із даними табл. 7.1 для швидкості вітру 4 = 1,5 м/с:

2) Обчислюємо площу 5Ф зони прогнозованого (фактичного) зараження, при цьому час поширення зараженого повітря згідно з умовою задачі беремо якнайбільший при такого роду прогнозуваннях: 1= 4 години, значення глибини зараження беремо Г=3,9 км, а коефіцієнт К (СВСП – інверсія) беремо рівним К = 0,081. Отримуємо:

3) Наносимо зону можливого зараження на план місцевості, враховуючи, що при швидкості вітру близько 1,5 м/с вона має вигляд сектора (кут ср= 90°), радіус якого дорівнює глибині зараження Г=3,9 км. Бісектриса сектора співпадає з віссю сліду хмари й орієнтована за напрямом вітру. Наносимо на план місцевості зону фактичного зараження, яка має форму еліпса довжиною Г і шириною Ш, витягнутого за напрямом вітру (з південного заходу на північний схід).

Розраховуємо ширину Ш зони фактичного зараження, використовуючи для цього емпіричну формулу (для інверсії):

Час пішої евакуації людей за межі зони фактичного зараження становить:

Зазначаємо, що точка О на плані місцевості відповідає місцезнаходженню джерела хімічного зараження.

Відповідь:

У більшості випадків ХНО розташовують на віддалі від населених пунктів, тому актуальним с визначення прогнозованого часу підходу зараженого СДЯР повітря до населеного пункту або іншого об'єкта. Час tпідх просування зараженого повітря до певної межі (до населеного пункту, підприємства, місця зосередження населення тощо) визначається у припущенні, що рух хмари зараженого СДЯР повітря є рівномірним, і може бути розрахований як частка від ділення відстані Я, що відділяє місце аварійного викиду СДЯР від даного населеного пункту (об'єкта), на середню швидкість V перенесення хмари вітром.

Прогнозований час (у хвилинах) підходу зараженого СДЯР повітря розраховують за формулою

(7.5)

де R – відстань від місця аварійного викиду СДЯР до населеного пункту (об'єкта), записана у км;

vсер – середня швидкість перенесення вітром хмари зараженого повітря, записана у м/с.

Доведено, що хмара зараженого повітря поширюється на висоті, де швидкість руху повітря є більшою, ніж біля поверхні Землі. Через це середня швидкість поширення зараженого повітря завжди є більшою, ніж швидкість вітру на висоті 1 м над земною поверхнею. Слід також враховувати, що інверсія і конвекція при швидкості приземного вітру понад 3 м/с бувають рідко.

Для більшої зручності середні швидкості перенесення вітром хмари зараженого СДЯР повітря, як правило, подають у вигляді довідкової таблиці.

Таблиця 7.2.

Середня швидкість (у м/с) перенесення вітром хмари зараженого СДЯР повітря в залежності від швидкості вітру поблизу земної поверхні

Швидкість вітру, м/с

Ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП)

інверсія

ізотермія

конвекція

1

5

6

7

2

10

12

14

3

16

18

21

4

21

24

28

5

29

-

6

-

35

-

ПРИКЛАД. Унаслідок аварії на хімічно небезпечному об'єкті (ХНО) виникла загроза хімічного зараження місцевості й ураження СДЯР мешканців села, розташованого на відстані 7,5 км від місця аварії. Метеоумови на момент аварії: вітер швидкістю 2 м/с має напрям від ХНО у бік села, СВСП – інверсія. Розрахуйте прогнозований час підходу зараженого повітря до села.

Розв'язання.

1) За таблицею 7.2 знаходимо середню швидкість перенесення вітром хмари зараженого СДЯР повітря у = 10 м/с.

За формулою (7.5) розраховуємо час підходу зараженого повітря до села:

Відповідь: tпідх = 12,5 хв.

 
<<   ЗМІСТ   >>