close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

120. Прогнозирование глубины зон заражения

код для вставкиСкачать
1051
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИМИ ЯДОВИТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Экология пожаров и ЧС»
для магистрантов направления 20.04.01 «Техносферная безопасность»
по программе «Пожарная безопасность»
Воронеж 2015
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра пожарной и промышленной безопасности
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИМИ ЯДОВИТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Экология пожаров и ЧС»
для магистрантов направления 20.04.01 «Техносферная безопасность»
по программе «Пожарная безопасность»
Воронеж 2015
УДК 614.841(07)
ББК 38.96я73
Составители
И.А. Иванова, Э.В. Соловьева
Прогнозирование глубины зон заражения сильнодействующими
ядовитыми веществами: метод. указания по выполнению курсовой работы
для магистрантов направления 20.04.01 «Техносферная безопасность» по
программе «Пожарная безопасность» / Воронежский ГАСУ ; сост.: И.А.
Иванова, Э.В. Соловьева. – Воронеж, 2015. – 19 с.
Содержат рекомендации по выполнению курсовой работы, включая
краткие теоретические сведения, задания по вариантам.
Предназначены для магистрантов
направления 20.04.01
«Техносферная безопасность», программа «Пожарная безопасность».
Табл. 6. Библиогр.: 4 назв.
УДК 614.841(07)
ББК 38.96я73
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент – А.И. Колосов, к.т.н., доц. кафедры теплогазоснабжения
и нефтегазового дела Воронежского ГАСУ
ВВЕДЕНИЕ
Данные об авариях последних лет свидетельствуют, что, несмотря на
предпринимаемые усилия в большинстве стран в направлении повышения
надежности технологических систем производств, число аварий на
различных объектах имеет тенденцию к значительному росту. Наиболее
опасными видами аварий являются аварии на химически опасных объектах
– объектах со значительными запасами сильнодействующих ядовитых
веществ (СД и ЯВ). Особую сложность представляют задачи по
прогнозированию
чрезвычайных
ситуаций
(ЧС)
при
сочетании
воздействий нескольких опасных объектов.
Наиболее приемлемым критерием оценки степени риска поражения
людей является вероятность поражения в заданной точке города,
определяемая с учетом изменчивости параметров приземного слоя воздуха
и количества выброшенного СД и ЯВ в процессе аварии.
Прогноз опасности поражения людей делят на оперативный и
долговременный. Долговременный прогноз применяют в случае, когда
известно, на каком объекте произойдет авария, сколько выльется СД и ЯВ,
и какие будут параметры воздушной среды во время аварии. Результатом
такого прогноза является карта или план с изображением зон химической
опасности.
При
приходится
прогнозировании
сталкиваться
с
чрезвычайных
ситуаций
чаще
всего
несколькими источниками опасности.
Используемые в производстве СД и ЯВ могут соседствовать с пожаро- и
взрывоопасными объектами. Вероятность взрыва в населенном пункте
может существенно усугубить ситуацию.
Взрыв, в широком смысле этого слова, представляет собой процесс
весьма быстрого физического или химического превращения системы,
сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую
работу.
Работа,
совершаемая
при взрыве, обусловлена быстрым
расширением газов или паров, независимо от того, существовали ли они до
или образовались во время взрыва.
Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок
давления
в
среде,
окружающей
место
взрыва.
Это
служит
непосредственной причиной разрушительного действия взрыва.
Взрывчатые
вещества
представляют
собой
относительно
неустойчивые в термодинамическом смысле системы, способные под
влиянием внешних воздействий к весьма быстрым экзотермическим
превращениям, сопровождающимся образованием сильно нагретых газов
или паров.
Газообразные продукты взрыва благодаря исключительно большой
скорости химической реакции практически занимают в первый момент
объем самого ВВ и, как правило, находятся в сильно сжатом состоянии,
вследствие чего в месте взрыва резко повышается давление.
Характерным признаком взрыва, резко отличающим его от обычных
химических реакций, является большая скорость процесса. Переход к
конечным продуктам взрыва происходит за стотысячные или даже
миллионные доли секунды. Большая скорость выделения энергии
определяет преимущества взрывчатых веществ по сравнению с обычными
горючими. В то же время по общему запасу энергии, отнесенной к равным
весовым количествам, даже наиболее богатые энергией ВВ не превосходят
обычные горючие системы, однако при взрыве достигается несравненно
более высокая объемная концентрация или плотность энергии.
Наибольшим разрушениям продуктами взрыва и ударной волной
подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими
несущими
конструкциями,
значительно
возвышающимися
над
поверхностью земли, а также немассивные бескаркасные сооружения с
несущими стенами из кирпича и бетона. Подземные же и заглубленные в
грунт сооружения с жесткими несущими конструкциями обладают
значительной сопротивляемостью разрушению.
Перевозка опасных грузов также сопряжена с возможностью
возникновения аварийных ситуаций и как их результат к тяжелым
поражениям населения и нарушению жизненного цикла населенного
пункта. Прогнозирование ЧС на транспорте и сочетание их воздействия с
другими опасностями становится весьма актуальным.
1.ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ
Химически опасный объект (ХОО)– объект народного хозяйства, при
аварии или разрушении которого могут произойти массовые поражения
людей,
животных
и
растений
сильнодействующими
ядовитыми
веществами.
Сильнодействующее ядовитое вещество (СДЯВ) – вещество,
применяемое в народнохозяйственных целях, которое при выбросе может
привести к заражению воздуха с поражающими концентрациями и более.
Первичное облако – это облако СДЯВ, образующееся в результате
мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части СДЯВ из емкости при
ее разрушении.
Вторичное облако – это облако СДЯВ, образующееся в результате
испарения разливающегося вещества с подстилающей поверхностью.
Пороговая токсодоза – ингаляционная токсодоза, вызывающая
начальные симптомы поражения.
Под
количество
эквивалентным
хлора,
количеством
масштаб
заражения
СДЯВ
понимается
которым
при
такое
инверсии
эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной
устойчивости атмосферы количеством СДЯВ, перешедшим в первичное
(вторичное) облако.
Площадь
зоны
фактического
заражения
СДЯВ
–
территории, зараженной СДЯВ в опасных для жизни пределах.
площадь
Площадь зоны возможного заражения СДЯВ – площадь территории, в
пределах которой под воздействием изменения направления ветра может
перемещаться облако СДЯВ.
Химически опасный город
–
город, в пределах которого
расположены один или несколько химически опасных объектов.
Зона
химического
заражения
–
территория,
зараженная
сильнодействующими ядовитыми веществами в опасных для жизни людей
концентрациях.
Очаг поражения – территория, в пределах которой в результате
аварии па химически опасном объекте произошли массовые поражения
людей, животных, растений.
Токсичность
–
свойство
вещества
вызывать
отравление
(интоксикацию) организма; характеризуется дозой вещества, способной
вызывать ту или иную степень отравления. Токсодоза – количественная
характеристика токсичности СДЯВ, соответствующая определенному
уровню поражения при его воздействии на живой организм.
Для характеристики токсичности веществ при их воздействии на
организм человека через органы дыхания применяются следующие
токсодозы: средняя смертельная токсодоза вызывает смертельный исход у
50 % пораженных; средняя выводящая из строя токсодоза - 50 %
пораженных.
Концентрация – количественная характеристика содержании СДЯВ в
зараженном воздухе. Она определяется количеством СДЯВ (в единицах
веса) к единице объема воздуха и: измеряется в г/ м3 или мг/ л.
В химических отраслях народного хозяйства аварии делят на две
категории (в качестве признака используется возможность или отсутствие
таковой у предприятия, па котором произошла авария, самостоятельно
провести ликвидацию ее последствий):
I категории – аварии в результате взрывов, вызывающих разрушение
технологической
схемы
инженерных
сооружений
производства,
вследствие чего полностью или частично прекращен выпуск продукции, и
для его восстановления требуются специальные ассигнования;
II категории – аварии, в результате которых повреждено основное
или вспомогательное оборудование, инженерные сооружения, вследствие
чего полностью или частично прекращен выпуск продукции, и для
восстановления производства требуются затраты на капитальный ремонт.
Химически опасными объектами являются:
- предприятия, где изготавливаются СДЯВ;
- предприятия, где СДЯВ используются в технологическом цикле
производства;
- складские помещения, где хранятся СДЯВ;
- емкости, в которых транспортируются СДЯВ.
Учитывая степень опасности, классификация аварий па химически
опасных объектах (ХОО) выглядит следующим образом:
Частная – авария, не связанная с выбросом СДЯВ либо связанная с
незначительной их утечкой;
объектовая – авария, связанная с утечкой СДЯВ с технологического
оборудования; глубина пороговой зоны меньше радиуса санитарно защитной зоны вокруг объекта; местная– авария, связанная с разрушением
большой единичной емкости или целого склада СДЯВ;
облако достигает жилой зоны застройки, проводится эвакуация
близлежащих жилых районов и другие защитные мероприятия;
региональная – авария со значительным выбросом СДЯВ;
наблюдается распространение зараженного облака вглубь жилых районов;
глобальная – авария с полным разрушением всех хранилищ со СДЯВ
на крупном химически опасном объекте; возможна при крупной диверсии,
в военное время, в результате стихийного бедствия, при чрезвычайной
ситуации на соседнем объекте (взрывоопасном, гидрологически опасном).
С учетом приведенной классификации аварии на химически
опасных объектах подразделяют на:
- аварии с выбросом СДЯВ при их производстве, переработке и хранении;
- аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) СДЯВ;
- образование и распространение СДЯВ в процессе протекая химических
реакций, начавшихся в результате аварии;
- аварии с химическими боеприпасами.
Химическая обстановка (ХО) – это условия, которые могут быть
созданы в результате заражения воздуха, местности, местных предметов и
других объектов сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ)
или отравляющими веществами (ОВ) в результате аварий на химически
опасных предприятия, складах, транспорте или при применении ОВ
противником.
Под оценкой ХО понимается определение масштабов и характера
заражения СДЯВ или ОВ, анализ их влияния на деятельность объектов,
сил Гражданской обороны (ГО) и населения. Оценка ХО включает:
- определение количественных характеристик выброса СДЯВ (применения
ОВ);
- расчет глубины зон заражения при аварии или разрушении емкостей на
ХОО и применении ОВ различными средствами;
- определение площадей зон заражения СДЯВ и ОВ;
- определение времени подхода зараженного воздуха (ЗВ) к объекту;
- определение продолжительности поражающего действия СДЯВ и ОВ
или их стойкости на местности.
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
В содержании приводится перечень всех документов, разделов,
подразделов, пунктов, приложений пояснительной записки по порядку их
следования. По каждой позиции перечня указывается номер страницы.
Во
введении
приводится
перечень
основных
нормативно-
технических документов, на основании которых выполняется настоящее
задание, указываются основные его цели.
В первой главе даются данные об организации, эксплуатирующей
опасный производственный объект:
-название организации, ее месторасположение, виды деятельности
организации;
-план размещения основного технологического оборудования, в котором
обращаются опасные вещества.
- определение возможных причин и факторов, способствующих
возникновению и развитию аварий;
-осуществление контроля состояния окружающей среды, обстановки на
потенциально опасных объектах и на прилегающих к ним территориях.
Во второй главе по каждому опасному веществу даются сведения:
- наименование вещества;
- формула;
- состав загрязняющего вещества;
- общие данные (молекулярный вес, температура кипения, плотность);
- данные о взрывоопасности;
- данные о токсической опасности;
- данные о реакционной способности;
- данные о запахе вещества;
- описание мер предосторожности;
- данные о воздействии на людей и окружающую среду;
- данные о средствах защиты;
- данные о мерах первой помощи пострадавшим от воздействия вещества.
В
третье
главе
рассчитывается
глубина
зон
заражения
сильнодействующими ядовитыми веществами.
В четвертой главе даются выводы и предложения:
- перечень наиболее опасных составляющих объекта;
- данные о надежности применяемых приборов и устройств.
- общая оценка достаточности технических мер по обеспечению
безопасности;
- предложения по повышению безопасности объекта.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИМИ ЯДОВИТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физических
свойств и агрегатного состояния рассчитывают по первичному и
вторичному облаку.
Количественные характеристики выброса СДЯВ для расчета
масштабов заражения определяют по их эквивалентным значениям.
Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (т)
находится по формуле:
QЭ1 = K1 · K3 · K5 · K7 · Q0, т ,
(1)
где K1 – коэффициент, зависящий от условий хранения (табл.4); для
сжатых газов K1=l;
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к
пороговой токсодозе другого СДЯВ (табл. 4) – оценивает токсичность
данного СДЯВ по отношению к хлору;
К5
–
коэффициент,
учитывающий
степень
вертикальной
устойчивости воздуха (принимается равным при инверсии – 1; изотермии –
0,23; конвекции – 0,08);
К7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха
(табл. 4); для сжатых газов К 7=1;
Q0 – количество выброшенного или разлившегося при аварии
ядовитого вещества, в тоннах.
При определении величины Q 1 для сжиженных газов, не вошедших в
табл. 4 значение коэффициента К 1 рассчитывается по соотношению
К1
Ср Т
Н исп
,
(2)
где Ср – удельная теплоемкость жидкого СДЯВ, кДж/(кг 0С);
T
- разность температур жидкого СДЯВ до и после разрушения
емкости, 0С;
Н исп
удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при температуре
испарения, кДж/кг
При авариях на хранилищах сжатого газа Q 0 рассчитывается по
формуле:
Q0=dVх,т,
(3)
где d - плотность СДЯВ, т/м3 (табл.4);
V х - объем хранилища, м3.
При авариях на газопроводе Q 0 рассчитывается по формуле:
Q0
n d Vг
, т,
100
(4)
где n - содержание СДЯВ в природном газе, %;
d - плотность СДЯВ, т/м3 (табл.4);
V г - объем секции газопровода между автоматическими отсеками,
м3.
Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке находится
по формуле:
Qэ 2
(1 К1 ) К 2 К 3 К 4 К 5 К 6 К 7
Q0
,
h d
(5)
где К1– коэффициент, зависящий от физико-химических свойств
СДЯВ (табл. 4);
К4 –коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 1);
К6 –коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после
начала аварии (табл.2).
Значение
коэффициента
К6
определяется
после
расчета
продолжительности испарения вещества Т:
T
hd
K2 K4 K7
(6)
При N ≥ Т значения К 6 принимают такими же, как для Т, а при N≤Т
– К6 принимают для 1ч;
d – плотность СДЯВ, табл. 4, т/м3
h – толщина слоя свободно разлившейся жидкости, составляет
0,05 м.
Таблица 1
Значение коэффициента К 4 в зависимости от скорости ветра
Скорость
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
1,33
1,67
2,0
2,34
2,67
3,0
3,34
3,67
4,0
ветра,
м/с
К4
Таблица 2
Значение коэффициента К 6 в зависимости от времени,
прошедшего после начала аварии
Время,
1
2
3
4
1
1,74
2,41
3,03
прошедшее
после начала
аварии N, ч
К6
Если время после начала аварии N≥4ч, то значение К 6=N.
Расчет глубины зон заражения первичным (вторичным) облаком
СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и
транспорте, ведут с помощью табл. 3 и 4.
Таблица 3
Предельные значения глубины переноса воздушных масс
за 4 часа при различных скоростях ветра, км
Состояние
приземного
Скорость ветра, м/с
1
2
3
4
Инверсия
20
40
64
89
Изотермия
24
48
72
96
Конвекция
26
56
84
112
5
6
7
8
9
10
11
12
116
140
164
188
212
236
260
285
слоя
атмосферы
В таблице 5 приведены максимальные значения зон заражения
первичным (Г1) или вторичным (Г2) облаком, определяемые в зависимости
от эквивалентного вещества и скорости ветра. Полную глубину зоны
заражения (Г) в км, обусловленную воздействием первичного и
вторичного облаков СДЯВ, определяют:
Г
Г
0,5 Г
,
(7)
где Г/ - наибольший размер Г1 и Г2;
Г / - наименьший из размеров Г1 и Г2.
Полученное значение Г сравнивают с приведенными в табл. 5
предельно возможными значениями глубин переноса воздушных масс,
соответствующих
продолжительности
различным
сохранения
скоростям
ветра
метеоусловий.
при
4-часовой
Следует
принимать
меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
Таблица 4
Характеристика СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубины зоны заражения
Наименование
СДЯВ
Аммиак,
хранимый под
давлением
Аммиак при
изотермическом
хранении
Водород
хлористый
Сернистый
ангидрид
Сероводород
Хлор
Фосген
Соляная
кислота
Плотность
Температура Поражающая
СДЯВ
кипения, 0С токсодоза, П
газ жидкость
Значение вспомогательных коэффициентов
К1
К2
К3
0,0008
0,681
-33,42
15
0,18
0,025
Значение К7 для температуры
воздуха, 0С
-40
-20
0
20
40
0,04 0/0,9 0,3/1 0,6/1 1/1 1,4/1
-
0,681
-33,42
15
0,01
0,025
0,04
0,0016
1,191
-85,10
2
0,28
0,037
0,0029
1,462
-10,1
1,8
0,11
0,049
0,0015
0,0032
0,0035
-
0,969
1,533
1,432
1,198
-60,35
-34,1
8,2
-
16,1
0,6
0,6
2
0/0,9
1/1
1/1
1/1
1/1
0,30 0,64/1 0,6/1 0,8/1
1/1
1,2/1
0,333
0/0,2
0/0,5 0,3/1
1/1
1,7/1
0,27 0,0042 0,036
0,18 0,052
1,0
0,05 0,061
1,0
0
0,021 0,30
0,3/1
0/0,9
0/0,1
0
0,5/1 0,8/1 1/1 1,2/1
0,3/1 0,6/1 0,6/1 1,4/1
0/0,3 0/0,7 1/1 2,7/1
0,1
0,3
1
1,6
Примечание: для К 7 в числителе приведены значения для первичного облака, а в знаменателе – для вторичного.
Таблица 5
Глубина зон возможного заражения воздуха
Скорость
ветра,
Эквивалентная масса СДЯВ, т
0,1
0,5
1
3
5
10
20
30
50
70
100
300
1
1,25
3,16
4,75
9,18
12,53
19,20
29,56
38,13
52,67
65,73
81,91
166
2
0,84
1,92
2,84
5,35
7,20
10,85
16,44
21,02
28,73
35,35
44,09
87,79
3
0,68
1,83
2,17
3,99
5,34
7,96
11,94
15,18
20,59
25,21
21,30
61,47
4
0,59
1,33
1,88
3,28
4,36
6,46
9,62
12,18
16,43
20,05
24,80
48,18
5
0,53
1,19
1,68
2,91
3,75
5,53
8,19
10,33
13,88
16,89
20,82
40,4
6
0,48
1,09
1,53
2,66
3,43
4,88
7,20
9,06
12,14
14,79
18,13
34,07
7
0,45
1,00
1,42
2,46
3,17
4,49
6,48
8,14
10,87
13,17
16,17
30,73
8
0,42
0,94
1,33
2,30
2,97
4,20
5,92
7,42
9,90
11,98
14,68
27,75
9
0,40
0,88
1,25
2,17
2,80
3,96
5,60
6,86
9,12
11,03
13,50
27,39
15 и ≥
0,31
0,69
0,97
1,68
2,17
3,076
4,34
5,31
6,86
8,11
9,70
17,60
м/с
Примечание: при скорости ветра менее 1,0 м/с размеры зон заражения принимают как при скорости ветра 1,0 м/с.
4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ВАРИАНТАМ
Вариант
Таблица 6
Наименование
СДЯВ
1
Жидкий
аммиак
Водород(га
з)
Сероводор
од (газ)
Фосген
Соляная
кислота
Жидкий
аммиак
Водород(га
з)
Сероводор
од (газ)
Фосген
Соляная
кислота
Жидкий
аммиак
Водород(га
з)
Сероводор
од (газ)
Фосген
Соляная
кислота
Жидкий
аммиак
Водород(га
з)
Сероводор
од (газ)
Фосген
Соляная
кислота
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Q0, т
N, ч
Скорость
ветра, м/с
Т,
С
Состояние
приземного слоя
атмосферы
0
160
4
5
10
изотермия
80
3
4
5
изотермия
70
2
5
5
инверсия
65
20
1
1
3
2
10
0
изотермия
изотермия
80
4
5
15
изотермия
70
3
2
10
изотермия
55
1
4
5
инверсия
85
25
2
5
3
5
5
10
изотермия
изотермия
155
4
2
0
изотермия
75
2
4
0
изотермия
65
3
3
5
инверсия
55
40
1
5
5
2
10
0
изотермия
изотермия
170
2
5
15
изотермия
80
2
5
17
изотермия
70
5
4
0
инверсия
65
25
4
3
3
3
10
10
изотермия
изотермия
Библиографический список
1.Безопасность жизнедеятельности: учебник/ Л. А. Михайлов. - 2-е изд. СПб.: Питер, 2008. - 460 с.
2.Гринин, А.С. Экологическая безопасность. Защита территории и
населения при чрезвычайных ситуациях : учеб. пособие / А. С. Гринин, В.
Н. Новиков. - М. : ФАИР-ПРЕСС, 2002. - 327 с.
3. РД 52.04.253-90 Методика прогнозирования масштабов заражения
сильдействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на
химически опасных объектах и транспорте.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………...………………...…………4
1.Определения и термины ………………………………………………….…6
2. Содержание курсовой работы……………...…………………………..…..9
3. Определение глубины зон заражения
сильнодействующими ядовитыми веществами.....…………………………11
4. Исходные данные по вариантам……………….…………………………17
Библиографический список…………………………………………………..18
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ
СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИМИ ЯДОВИТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Экология пожаров и ЧС»
для магистрантов направления 20.04.01 «Техносферная безопасность»,
по программе «Пожарная безопасность»
Составители: Ирина Александровна Иванова
Эльвира Владимировна Соловьева
Подписано в печать 23.11.2015г. Уч.-изд.л. 1,1.
Воронежский ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
224 Кб
Теги
заражение, зон, 120, прогнозирование, глубины
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа