close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

380. Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный
университет»
Кафедра пожарной и промышленной безопасности
Прогнозирование последствий чрезвычайных
ситуаций мирного и военного времени
Методические указания
к решению задач на практических занятиях
при изучении дисциплины «Организация защиты населении и
территорий от ЧС» студентами направления
20.03.01 (280700.62) «Техносферная безопасность»,
специальности 20.05.01 (280705.65) «Пожарная безопасность»
Воронеж 2015
УДК 351.862; 614.8 (07)
ББК 68.9я73
Составители С.Д.Николенко, И.В.Михневич
Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций мирного и
военного времени: метод. указания к решению задач на практических занятиях
/ Воронежский ГАСУ; С.Д.Николенко, И.В.Михневич. – Воронеж, 2015. – 35 с.
Содержат рекомендации по прогнозированию последствия ЧС военного и
мирного времени (природные и техногенные), краткие теоретические сведения
по этой тематике, задание по вариантам, а также примеры выполнения задач по
вариантам.
Предназначены для студентов направления 20.03.01 (280700.62)
«Техносферная безопасность», специальности 20.05.01 (280705.65) «Пожарная
безопасность».
Может
использоваться
при изучении дисциплин
«Государственный надзор в области защиты населения и территории от ЧС»,
«Тактика сил РСЧС», «Организация и ведение аварийно-спасательных работ»
Ил. 4. Табл. 21. Библ.: 13 назв.
УДК 614.8 (07)
ББК 68.9я73
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
Рецензент – В.Я.Манохин, д.т.н., проф. кафедры пожарной и
промышленной безопасности Воронежского ГАСУ
Введение
В основу математических моделей прогнозирования последствий
чрезвычайных ситуаций (ЧС) мирного и военного времени положена
причинно-следственная связь двух процессов: воздействия поражающих
факторов на объект и сопротивления самого объекта этому воздействию. Оба
процесса носят ярко выраженный случайный характер.
Например, невозможно определить заранее достоверно, какая
интенсивность землетрясения будет действовать в районе расположения здания
или давление во фронте воздушной ударной волны будет действовать на
сооружение. Эти поражающие факторы ЧС с разной вероятностью могут
принимать различные значения.
Кроме того, даже при одинаковом воздействии на здания, будет
существовать некоторая вероятность их разрушения. На вероятность
разрушения зданий влияет разброс прочности материалов, различие условий
изготовления элементов и другие факторы.
Поражение людей также будет зависеть от ряда случайных событий. В
частности, от вероятности размещения людей в зоне риска, плотности
расселения в пределах населённого пункта и вероятности поражения людей
обломками при получении зданиями той или иной степени повреждения.
Таким образом, для оценки последствий чрезвычайных ситуаций мирного
и военного времени, необходимо применять вероятностный подход.
Сформулируем основные факторы, влияющие на последствия
чрезвычайных ситуаций:
интенсивность воздействия поражающих факторов;
размещение населенного пункта относительно очага воздействия;
конструктивные решения и прочностные свойства зданий и сооружений;
плотность застройки и расселения людей в пределах населённого пункта;
режим нахождения людей в зданиях в течение суток и т.д.
В методических указаниях приведены
рекомендации по
прогнозированию последствия ЧС военного и мирного времени. Задание
состоит из трех отдельных частей. Первая часть - прогнозирование вероятных
последствий ЧС военного времени. Вторая часть - прогнозирование
последствий ЧС мирного времени (природного характера). Третья часть прогнозирование последствий ЧС мирного времени (техногенного характера).
Цель методических указаний – оказать помощь студентам в решении
практических задач по курсу «Организация защиты населении и территорий от
ЧС», а также закрепить полученные теоретические знания.
Задания составлены таким образом, чтобы каждый студент мог
самостоятельно рассчитать все необходимые параметры. Перед каждой задачей
приводятся краткие теоретические сведения.
Методические указания разработаны в соответствии с программой
изучения курса «Организация защиты населении и территорий от ЧС» для
направления подготовки 280700 «Техносферная безопасность».
3
1. Прогнозирование вероятных последствий ЧС военного времени
1.1. Краткие теоретические сведения
Одной из наиболее разрушительных чрезвычайных ситуаций военного
времени (характера) является применение противником ядерного оружия.
Основными поражающими факторами ядерного оружия являются: ударная
волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение
местности, которые образуются при ядерных превращениях.
Воздушная ударная волна (ВУВ) образуется в момент развития ядерной
реакции за счет быстрого расширения газов, находящихся в огненном шаре, и
распространяется во все стороны от центра взрыва со скоростью, значительно
превышающей скорость звука в воздухе. Граница, проходящая между слоями
воздуха с повышенным давлением и невозмущенной средой, называется
фронтом воздушной ударной волны.
Плотность воздуха во фронте ВУВ характеризуется избыточным
давлением, которое обозначается ∆Р Ф и обычно измеряется в кгс/см 2 (кПа).
Воздействие ВУВ на здания характеризуется сложным комплексом
нагрузок (избыточное давление, давление отражения, скоростного напора и
т.д.). При воздействии ВУВ ядерного взрыва здания могут получить различные
степени разрушений, которые принято делить на полные, сильные, средние и
слабые.
Полные разрушения. Зона полных разрушений характеризуется
разрушением всех основных несущих конструкций наземных зданий и
сооружений. В этой зоне образуются завалы из обломков строительных
конструкций, оборудования, мебели и других предметов. Состав завала зависит
от материала конструкций и типа зданий и сооружений.
При полных разрушениях в убежищах происходит обрушение
перекрытий, разрушение входов, защитных дверей и элементов внутреннего
оборудования. Все укрывающиеся погибают преимущественно в момент
разрушения убежищ.
Сильные разрушения. При сильных разрушениях происходит обрушение
большей части несущих конструкций наземных зданий и сооружений. Могут
сохраниться подвалы с наиболее прочными перекрытиями, часть каркаса и
стены нижних этажей.
При сильных разрушениях в убежищах происходят значительные
деформации основных конструктивных элементов. Входы и воздухозаборные
устройства, как правило, разрушаются. Укрывающиеся чаще всего остаются
живы, но получают поражения различной тяжести. Для эвакуации
укрывающихся необходима помощь спасательных формирований.
Средние и слабые разрушения. При средних и слабых разрушениях
основные конструкции зданий сохраняются, а разрушаются и повреждаются в
основном второстепенные элементы (двери, перегородки, крыши, и т. п.). На
наружных стенах зданий, обращенных к центру взрыва, возможно образование
4
трещин и отколов. В этой зоне образуются незначительные завалы, которые не
являются препятствием для продвижения транспорта и ведения спасательных
работ.
При средних и слабых разрушениях в убежищах основные
конструктивные элементы подвергаются незначительным деформациям.
Возможно частичное разрушение входов, образование в них завалов.
Укрывающиеся в таких убежищах люди, как правило, не получают
повреждений.
Разрушения на коммунально-энергетических сетях (КЭС). Полные
разрушения на сетях коммунально-энергетического хозяйства характеризуются
разрывами электрических кабелей, разрушением на значительных участках
трубопроводов, опор воздушных линий электропередач и т. п. Возможно
затопление местности в результате прорыва водопроводов, а также
загазованность отдельных участков территории жилых кварталов.
При сильных и средних разрушениях на КЭС происходят разрывы и
деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации и
разрушения отдельных опор воздушных линий электропередач и связи, а также
разрывы и повреждения технологических трубопроводов.
Слабые разрушения сетей и коммуникаций характеризуются
незначительными разрушениями и поломками отдельных конструктивных
элементов.
Воздействие светового излучения. В результате воздействия светового
излучения, образующегося при ядерном взрыве, в зданиях и сооружениях могут
возникнуть очаги возгораний. Мощность светового излучения обычно
характеризуется количеством световой энергии, излучаемой огненным шаром,
на 1 см2 поверхности преграды, расположенной перпендикулярно направлению
распространения светового потока. Эту энергию принято называть световым
импульсом и измерять в калориях на квадратный сантиметр (кал/см 2).
Основными видами пожаров в городском очаге ядерного поражения
принято считать отдельные и массовые пожары, которые при определенных
условиях могут перерасти в сплошные.
Основными видами поражения людей в очагах ядерных взрывов будут:
травмы от воздействия воздушной ударной волны, ожоги различной степени,
травмы и ожоги в сочетании.
1.2. Задание
Спрогнозировать вероятную обстановку при возможном применении
ядерного оружия по населенному пункту с характеристиками указанными в
табл. 1.2. В табл. 1.1 приведены характеристики средств нападения и
атмосферы во время их применения.
Степень поражения населенного пункта необходимо определить с учетом
количества аварий на коммунально-энергетических сетях. Кроме этого,
необходимо определить количество и структуру возможных людских потерь.
5
Таблица 1.1
Характеристики ядерного средства нападения и атмосферы
Номер
варианта
Вид
взрыва
Мощность
взрыва, Мт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Воздушный
0,1
0,2
0,3
0,5
1,0
2,0
3,0
5,0
5,0
10,0
10,0
10,0
1,0
0,1
0,2
0,3
0,5
1,0
2,0
3,0
5,0
10,0
0,2
3,0
5,0
3,0
10
5,0
1,0
3,0
Наземный
Расстояние
от эпицентра взрыва
R, км
3
4
5
5
6
7
7
7
8
10
12
16
8
4
4
4
4
4
6
6
8
8
3
5
10
11
13
15
6
5
Степень
прозрачности
атмосферы К, км-1
0,01
0,04
0,1
0,2
0,3
0,4
0,01
0,04
0,1
0,3
0,04
0,04
0,1
0,2
0,3
0,4
0,01
0,04
0,1
0,2
0,3
0,4
0,01
0,4
0,1
0,3
0,1
0,3
0,04
0,01
Таблица 1.2
Номер
варианта
1
Площадь
населенного пункта,
км2 / Количество
жителей, тыс. чел.
40/40
2
45/20
3
50/30
Вид
здания
Этажность
зданий
Характеристика населенного пункта
Вид
защитного
сооружения
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
9
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см
Подвал без усиления
несущих конструкций
Крупнопанельное
5
6
2
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см
Площадь
населенного пункта,
км2 / Количество
жителей, тыс. чел.
Вид
здания
Этажность
зданий
Продолжение табл. 1.2
Номер
варианта
Вид
защитного
сооружения
4
60/65
Крупнопанельное
9
5
180/100
9
6
150/55
7
200/120
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
Крупнопанельное
8
235/180
Крупнопанельное
9
9
292/210
9
10
310/190
Кирпичное
многоэтажное
Крупнопанельное
11
390/250
Крупнопанельное
9
12
500/300
9
13
190/120
14
50/30
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
Крупнопанельное
15
80/50
Крупнопанельное
9
16
95/60
9
17
120/75
18
180/95
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
Крупнопанельное
19
230/140
9
20
300/120
Кирпичное
многоэтажное
Крупнопанельное
21
340/165
Крупнопанельное
9
22
380/195
9
23
140/95
24
390/210
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
Кирпичное
многоэтажное
Подвальное убежище
с защитой до 1 кг/см
Подвальное убежище с
защитой до 0,5 кг/см2
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см
Подвальное убежище с
защитой до 0,5 кг/см2
Отдельно стоящее убежище
с защитой до 3,5кг/см2
Отдельно стоящее убежище
с защитой до 1 кг/см2
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище
с защитой до 1 кг/см
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см2
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см2
Подвальное убежище с
защитой до 0,5 кг/см2
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см2
Подвальное убежище с
защитой до 1кг/см2
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см2
Отдельно стоящее убежище
с защитой до 1 кг/см2
Отдельно стоящее убежище
с защитой до 3,5кг/см2
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище с
защитой до 0,5 кг/см2
7
2
5
5
3
5
2
5
5
5
9
Площадь
населенного пункта,
км2 / Количество
жителей, тыс. чел.
Вид
здания
Этажность
зданий
Окончание табл. 1.2
Номер
варианта
Вид
защитного
сооружения
25
170/120
Крупнопанельное
5
26
330/200
9
27
570/210
28
440/295
Кирпичное
многоэтажное
Кирпичное
малоэтажное
Крупнопанельное
29
400/300
9
30
160/86
Кирпичное
многоэтажное
Крупнопанельное
Подвал без усиления
несущих конструкций
Отдельно стоящее убежище
с защитой до 3,5кг/см2
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище с
защитой до 1 кг/см2
Подвал без усиления
несущих конструкций
Подвальное убежище с
защитой до 0,5 кг/см2
2
9
5
Количество защитных сооружений принимаем самостоятельно,
ориентировочно одно защитное сооружение на тысячу жителей.
При оценке степени повреждения убежищ необходимо учесть, что
отдельно стоящие убежища имеют входы с защитой до 1 кг/см2 без одежды
крутостей или с защитой до 3,5 кг/см2 - с одеждой крутостей. Одежда крутостей
– укрепление грунта на откосах входа в убежище. Само убежище может быть
без разрушений, а вход может быть завален. Это необходимо отразить в
решении.
1.3. Ход решения задачи
1.3.1. Определение характера разрушения населенного пункта
Степень поражения населенного пункта можно определить двумя
способами: графическим и аналитическим. На занятии необходимо определить
степень поражения населенного пункта аналитическим способом.
При аналитическом способе характер разрушения застройки населенного
пункта при одиночном ядерном ударе определяется в следующем порядке.
1.
По номограмме (рис. 1.1) определяется R0,3 - радиус зоны, в которой
избыточное давление во фронте ВУВ составляет ∆РФ >30 кПа.
Порядок пользования номограммой показан на примерах. Левая шкала
номограммы состоит из двух частей: верхняя часть - шкала давлений во фронте
ВУВ ∆РФ, кгс/см2, нижняя часть - шкала расстояний от центра взрыва, км.
Прямые линии характеризуют мощность (интенсивность) взрыва, Мт. Кривые
линии характеризуют вид взрыва (наземный, воздушный).
Пример 1. Требуется определить, на каком расстоянии от эпицентра
воздушного взрыва мощностью 5 Мт создается давление во фронте ударной
волны, равное 0,4 кгс/см2.
На вертикальной шкале давлений номограммы находим ∆РФ = 0,4 кгс/см
и проводим горизонтальную прямую до пересечения с кривой,
8
соответствующей воздушному взрыву (точка а). Из верхней части номограммы
точки а проводим вертикальную линию до пересечения с линией
интенсивности 5 Мт в нижней части номограммы (точка б). На шкале
расстояний напротив точки б находим ответ — 7,5 км. Согласно данному
примеру определяем значения R0,3.
Рис. 1.1. Номограмма для определения величины давления во фронте ударной волны при
наземных и воздушных ядерных взрывах
2.
Определяем площадь зоны поражения населенного пункта S0,3, в
которой избыточное давление во фронте ВУВ составляет ∆Р Ф >30 кПа
(0,3 кгс/см ), по формуле:
S0,3=π∙R0,32, км2 .
(1.1)
3. Вычисляем степень поражения населенного пункта Д по формуле:
9
Д=
,
(1.2)
где Sr - площадь населенного пункта, км2 (исходные данные).
4.
По табл. 1.3 определяем обобщенный характер разрушения
застройки населенного пункта в зависимости от степени поражения.
Таблица 1.3
Соотношение степени поражения населенного пункта
и характера разрушения застройки
Степень поражения населенного пункта Д
Д<0,2
0,2<Д<0,5
0,5<Д<0,8
Д>0,8
Характер разрушения застройки
Слабый
Средний
Сильный
Полный
5. Делаем заключение о характере разрушения населенного пункта.
1.3.2. Определение показателей инженерной обстановки
Данный пункт решаем независимо от пункта 1.3.1. В учебных целях
будем использовать номограммы, таблицы и формулы, которые усреднено
учитывают различные факторы. При необходимости значения величин
выбираем с помощью интерполяции. Из многих показателей инженерной
обстановки наиболее значимый это степень разрушения зданий и сооружений.
Определение степени разрушения зданий и сооружений производим в
следующей последовательности:
1.
Для заданных вида и мощности взрыва, а также расстояния от
центра взрыва до сооружения (табл. 1.1) по номограмме (рис. 1.1) определяем
величину избыточного давления во фронте воздушной ударной волны.
Пример 2. Требуется определить величину давления во фронте ударной
волны на удалении 5 км от центра наземного взрыва мощностью 2 Мт.
На шкале расстояний находим R = 5 км и проводим от него
горизонтальную прямую до пересечения с линией интенсивность 2 Мт в
нижней части номограммы (точка в). Из этой точки проводим прямую линию
до пересечения в верхней части номограммы с кривой, соответствующей
наземному взрыву (точка г). Напротив точки г на шкале давлений ∆РФ
определяем результат — 0,5 кгс/см2.
2.
Для найденного избыточного давления для заданных (табл. 1.2)
здания и защитного сооружения по табл. 1.4 определяем степень их
разрушения. Для крупнопанельных зданий степень разрушения принимаем как
для бетонных и железобетонных зданий. Для всех вариантов определяем
степень разрушения сооружений и сетей коммунального хозяйства и
энергетики. Из пункта 1.1 выписываем характеристики, соответствующие
найденным степеням разрушения. Все найденные решения последовательно
записываем.
10
Для отдельно стоящих защитных сооружений определяем степень
разрушений входов, чтобы определить, завалено защитное сооружение или нет.
Встроенные убежища считаются заваленными при полных и сильных
разрушениях. В 15 % заваленных защитных сооружений требуется подача
воздуха. Их количество необходимо подсчитать.
Таблица 1.4
2
Величины избыточного давления, кг/см , характеризующие степень
разрушения зданий, сооружений и сетей
Степень разрушения
Полное
Сильное
Среднее
Жилые здания
Многоэтажные кирпичные
0,4-0,3
0,3-0,2
0,2-0,12
Малоэтажные кирпичные
0,45-0,35
0,35-0,25
0,25-0,15
Бетонные и железобетонные здания
>2
2-1,5
1,5-0,8
Разрушение остекления зданий
0,07-0,02
0,07-0,02
0,02-0,01
Сооружения и сети коммунального хозяйства и энергетики
Сооружения: подстанции
0,7
0,7-0,6
0,6-0,4
трансформаторные
Котельные в кирпичных зданиях
0,45-0,35
0,35-0,25
0,25-0,15
Сети коммунального хозяйства:
>15
15-10
10-6
подземные сети (водопроводные,
канализационные, газовые)
Смотровые колодцы и задвижки
12-10
10
6
коммунальных сетей
Электрические сети:
>1,2
1,2-0,8
0,7-0,5
воздушные линии высокого
напряжения
1,6-1
1-0,6
воздушные линии низкого
напряжения
Защитные сооружения
Отдельно стоящие:
с защитой до 3,5 кг/см2
>7,5
7,5-6
с защитой до 1 кг/см2
>2
2-1,5
Подвальные:
с защитой до 1 кг/см2
>1,5
1,5-1
2
с защитой до 0,5 кг/см
>1
1-0,4
Подвалы (без усиления несущих
>1
1-0,3
конструкций)
Входы в убежища с одеждой
>1,2
1,2-0,4
крутостей
Входы в убежища без одежды
>0,8
0,8-0,4
крутостей
Тип зданий и сооружений
Слабое
0,12-0,08
0,15-0,08
0,8-0,3
0,02-0,01
0,4-0,3
0,15-0,07
6-1,3
4-2
-
0,6-0,2
6-0,4
1,5-1
1-0,7
0,4-0,3
0,3-0,2
0,4-0,3
0,4-0,3
3. Определяем количество аварий на коммунальных и энергетических
сетях по формуле
Pав = Sr∙C∙Kn , ед,
(1.3)
11
где Sr - площадь населенного пункта, км ;
С - коэффициент, принимаемый равным 0,28;
Кп - коэффициент пересчета, равный Д/0,7, значение Д по пункту 1.3.1.
1.3.3. Оценка пожарной обстановки при ядерном взрыве
Величина светового импульса зависит от вида и мощности ядерного
взрыва, удаленности от его центра, а также от прозрачности атмосферы.
Последовательность решения:
1. По номограмме (рис. 1.2), зная расстояние от эпицентра и мощность
взрыва, степень прозрачности атмосферы, определяем величину светового
импульса для наземного взрыва.
Коэффициент прозрачности атмосферы
Рис. 1.2. Номограмма для определения величины светового импульса
12
Порядок пользования номограммой показан на примерах. Левая часть
номограммы - шкала расстояний, км. Правая часть - шкала световых
импульсов, кал/см. Прямые линии характеризуют мощность взрыва Мт. Кривые
линии характеризуют степень ослабления светового потока К.
Пример. Определить величину светового импульса на расстоянии 10 км
от центра наземного взрыва мощностью 5 Мт при значении К = 0,2 км-1
На шкале расстояние из точки R=10 км проводим горизонтальную
прямую до кривой со значением коэффициента прозрачности атмосферы
К=0,2 км -1 (точка В), а из нее проводим вертикальную прямую до прямой
мощность взрыва 5 Мт в верхней части номограммы (точка Г). Напротив
точки Г на шкале импульсов справа находим ответ – величина светового
импульса 12 кал/см2. Импульс для воздушного взрыва получается умножением
полученных значений на 1,8.
2. По таблице 1.5 определяем материалы, которые будут устойчиво гореть
в сухом состоянии и, следовательно, могут вызвать пожар.
Таблица 1.5
Величины световых импульсов, при которых происходит воспламенение
различных материалов
Наименование материала
Величина светового импульса
вызывающего устойчивое горение, кал/см 2
Белая бумага, хлопчатобумажная ткань
7-11
темного цвета, трава
Лес и лесонасаждения при сухой погоде,
4-9
без снегового покрова
Обрывки газет, черная бумага, сено
2-6
Сосновый и еловый лес
12-18
Шторы хлопчатобумажные, занавеси
15-17
Доски сосновые в штабелях
10-20
Брезент палаточный
15
Хлопчатобумажные белые накидки,
33
простыни
Покрывала из грубошерстных тканей,
31
одеяла
Доски, окрашенные в белый цвет
100-150
3. По величине светового импульса делаем вывод о возможности
возникновения пожара при наличии конкретных материалов.
1.3.4. Определение количества и структуры возможных потерь
населения в очаге ядерного взрыва
Потери в зоне ядерного взрыва подразделяются на безвозвратные и
санитарные. К безвозвратным потерям принято относить убитых и умерших до
оказания медицинской помощи. К санитарным потерям принято относить
пораженных, поступающих на лечение.
По тяжести поражения среди санитарных потерь различают: тяжелые,
13
средней тяжести (средние) и легкие поражения. Тяжелые поражения опасны
для жизни. Они нередко сопровождаются осложнениями и приводят к
смертельному исходу. Срок лечения пострадавших с тяжелыми поражениями более 2 месяцев.
Поражения средней тяжести в большинстве случаев не представляют
опасности для жизни. Срок лечения пострадавших с такими поражениями 1 - 2 месяца.
Легкие поражения характеризуются незначительными повреждениями
организма человека, срок лечения 7-15 дней, а в отдельных случаях - до 1
месяца.
Последовательность решения:
1. По табл. 1.6 - 1.8 в зависимости от степени разрушения находим
структуру возможных потерь для соответствующих заданию видов зданий и
защитных сооружений. Крупнопанельные дома относим к железобетонной
застройке.
Таблица 1.6
Структура возможных потерь в зонах разрушения железобетонной застройки
Показатели
Всего потерь
Потери, %, в зонах разрушения застройки
полного
сильного
среднего
слабого
77
37
20
7
Безвозвратные
55
6
-
-
Санитарные
в том числе: тяжелые
средние
легкие
22
12
10
-
31
4
27
20
20
7
7
2. Выписываем процентные соотношения возможных потерь, делаем
расчет потерь, беря процент от общего количества населения (табл. 1.2). Расчет
оформляем в табличной форме (см. табл. 1.7). Выписываем краткую
характеристику потерь из данного пункта.
Таблица 1.7
Структура возможных потерь в зонах разрушения кирпичной застройки
Показатели
Всего потерь
Безвозвратные
Санитарные
в том числе: тяжелые
средние
легкие
Потери, %, в зонах разрушения застройки
полного
сильного
среднего
слабого
90
80
10
5
5
-
50
15
35
15
7
13
40
10
30
10
10
10
15
15
15
14
Таблица 1.8
Структура возможных потерь в зонах разрушения убежищ
Показатели
Всего потерь
Безвозвратные
Санитарные
в том числе: тяжелые
средние
легкие
Потери, %, в зонах разрушения убежищ
полного
сильного
среднего
слабого
100
75
45
5
100
25
50
45
5
50
15
30
5
Принимаем количество людей, находящихся в убежищах, равным 10 % от
общего числа жителей. Исходя из этого считаем пострадавших.
2. Прогнозирование и оценка вероятных последствий ЧС мирного времени
(природного характера)
2.1. Краткие теоретические сведения
Сильные землетрясения, являются наиболее значительными среди ЧС
природного характера по своим социальным и экономическим последствиям.
На территории Российской Федерации свыше 20 млн. человек живут в
сейсмоопасных регионах и постоянно испытывают угрозу сильных и
разрушительных землетрясений. Поэтому проблема сейсмической опасности
весьма актуальна для РФ.
Для оценки их интенсивности используются сейсмические шкалы. В
России первая шкала была разработана и утверждена в 1931 году. В настоящее
время используются в основном двенадцатибалльные шкалы: MSK-64,
разработанная С.В. Медведевым, В. Шронхоером и В. Кариником в 1964 г., и
MMSK-86, усовершенствованная Н.В. Шебалиным в 1986 году. Для каждого
балла сейсмической интенсивности в шкалах приводятся описания ощущения
людей, состояние зданий и сооружений, природных явлений, как правило,
сопутствующих землетрясений.
Характеристика повреждения зданий в соответствии со шкалой MMSK-86
(в формулах обозначены индексом J) представлена ниже.
Легкие повреждения: d=1. Слабые повреждения материала и
неконструктивных элементов здания: тонкие трещины в штукатурке,
откалывание небольших кусков штукатурки, тонкие трещины в сопряжениях
перекрытий со стенами и стенового заполнения с элементами каркаса, тонкие
трещины в перегородках, карнизах, фронтонах, трубах. Видимые повреждения
конструктивных элементов отсутствуют.
Для ликвидации повреждений достаточен текущий ремонт здания.
Умеренные повреждения: d=2. Значительные повреждения материала и
неконструктивных элементов здания, падение пластов штукатурки, сквозные
трещины в перегородках, глубокие трещины в карнизах и фронтонах, выпадение
15
кирпичей из труб, падение отдельных черепиц. Слабые повреждения несущих
конструкций: тонкие трещины в несущих стенах, незначительные деформации и
небольшие отколы бетона или раствора в узлах каркаса и стыках панелей.
Для ликвидации повреждения необходим капитальный ремонт здания.
Тяжелые повреждения: d=3. Разрушения неконструктивных элементов
здания: обвалы частей перегородок, карнизов, фронтонов, дымовых труб.
Значительные повреждения несущих конструкций: сквозные трещины в
несущих стенах, значительные деформации каркаса, заметные сдвиги панелей,
выкрашивание бетона в узлах каркаса.
Возможен восстановительный ремонт здания.
Частичные разрушения несущих конструкций: d=4. Проломы и вывалы в
несущих стенах; разрывы стыков и узлов каркаса; нарушение связей между
частями здания; обрушение отдельных панелей перекрытия; обрушение
крупных частей здания. Здание подлежит сносу.
Обвалы: d=5.
Обрушение несущих стен и перекрытия; полное
разрушение зданий.
Поражающими факторами при землетрясениях являются, прежде всего,
механические воздействия колебаний земной поверхности и трещины. Само
движение почвы крайне редко является причиной человеческих жертв.
Главными причинами гибели людей являются вторичные факторы
землетрясения: повреждения и разрушения зданий и сооружений, осыпания
битых стекол, падение разорванных электропроводов, взрывы и пожары.
Повреждение и разрушение зданий при землетрясениях в полной мере
характеризуется законами разрушения. Под законами разрушения зданий
понимают зависимость между вероятностью повреждения зданий и
интенсивностью проявления землетрясения в баллах. Законы разрушения
зданий получают на основе анализа статистических материалов по
повреждению и разрушению зданий от воздействия землетрясений разной
интенсивности с использованием статистических данных об анализе
последствий прошлых событий.
Для прогнозирования потерь людей и объемов разрушений при
землетрясениях по укрупненным показателям принимают, что плотность
застройки рассматриваемой территории и плотность размещения людей на всех
площадках рассматриваемой территории одинакова.
В зависимости от решаемых задач можно оценивать количество зданий,
получивших разную степень повреждения при землетрясении.
При оценке объемов временного жилья, требуемого для пострадавшего от
землетрясения населения, целесообразно учитывать здания, получившие
степени повреждения d = 3 - 5.
Для оценки объемов спасательных работ в зоне землетрясения, в
основном, учитываются здания, получившие степени повреждения d = 4, 5.
Для оценки масштаба текущих ремонтных работ после землетрясения
целесообразно оценивать физическую уязвимость зданий с учетом только d = 1;
16
для оценки масштаба капитального ремонта необходимо учитывать d = 2, а
восстановительного ремонта – d = 3.
2.2. Задание
Спрогнозировать обстановку в очаге возможного землетрясения. При
этом определить: количество зданий, которые могут получить повреждения;
объем возможных завалов; площадь возможных разрушений; протяженность
возможных завалов на улицах; объемы временного жилья, требуемого для
пострадавшего от землетрясения населения; объемы текущего, капитального и
восстановительного ремонтов; количество возможных аварий на КЭС;
количество возможных потерь среди населения.
Населенный пункт расположен в сейсмоопасном районе и имеет две
зоны: жилую и промышленную. В соответствии с заданным вариантом в табл.
2.1 указаны число жителей населённого пункта, время и интенсивность
землетрясения, а в табл. 2.2 приведены основные параметры застройки
населенного пункта.
Таблица 2.1
Число жителей населенного пункта, время и интенсивность землетрясения
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Число жителей
населенного пункта,
чел.
20000
25000
12000
15000
19000
15000
16000
24000
22000
15000
25000
35000
30000
31000
29000
28000
32000
33000
27000
34000
41000
48000
46000
38000
Интенсивность
землетрясения, баллы
Время начала
землетрясения, ч
8
8
9
7
8
9
7
8
9
8
9
8
8
8
8
9
9
9
8
8
8
8
9
9
1
9
2
10
3
11
4
12
5
13
6
14
7
15
8
16
17
19
20
21
1
9
2
10
17
Окончание таблицы 2.1
Номер
варианта
25
26
27
28
29
30
Число жителей
населенного пункта,
чел.
39000
40000
42000
43000
44000
45000
Интенсивность
землетрясения, баллы
Время начала
землетрясения, ч
8
9
8
8
9
8
3
11
4
12
5
13
Распределение времени в сутках: рабочее, дневное время (РВ) - с 8.00 до
18.00 ч; обеденный перерыв, прием пищи (ПП) с 13.30 до 14.30 ч; вечерний
отдых (ВО) – с 18.00 до 23.00 ч; ночное время (НВ) с 23.00 до 7.00 ч.
Таблица 2.2
Средняя
высота зданий
(Нзд), м
30
40
40
-
3800
4800
4900
-
15
15
15
-
20
11-20
20
20
40
10
-
2000
3000
8000
3000
-
15
15
15
15
-
10
11-20
18
12
1-10
по расчету
Площадь
застройки
зоны (Sз), км2
Средняя
площадь
застройки
зданий (Sзд), м2
12
12
12
10
10
10
10
-
Доля зданий
(К), %
Количество
зданий (n), ед.
Б
В
С7
С8
С9
9000
6000
4000
4000
1400
800
1400
-
по расчету
В
С7
С8
С9
80
40
15
40
10
5
5
-
по расчету
Тип зданий
Жилая
Б
В
С7
Б
В
С7
С8
С9
Промышленная
Промышленная Жилая
Наименование
зоны
Параметры застройки
Номер варианта
Характеристики застройки населенного пункта
6
Средняя
площадь
застройки
зданий (Sзд), м2
Средняя
высота зданий
(Нзд), м
12000
17000
16000
1900
8000
8000
10000
10000
20
20
20
20
12
12
12
12
25
21-30
Количество
зданий (n), ед.
30
50
50
10
30
20
20
30
Площадь
застройки зоны
(Sз), км2
Доля зданий (К),
%
Промышлен
ная
Жилая
В
С7
С8
С9
Б
В
С7
С8
С9
по расчету
Тип зданий
Наименование
зоны
Параметры застройки
Номер варианта
Окончание таблицы 2.2
20
Краткая характеристика типов зданий населенного пункта, приведенных в
табл. 2.2: тип Б – кирпичные, тип В – железобетонные, тип С7 - типовые
здания и сооружения всех видов с антисейсмическими мероприятиями для
расчетной сейсмичности 7 баллов, тип С8 – то же для расчетной сейсмичности
8 баллов, тип С9 – то же для расчетной сейсмичности 9 баллов.
В исходных данных необходимо провести отдельные расчеты. В табл. 2.2
произвести расчет доли зданий различных типов (К) в процентах для каждой
зоны населенного пункта. Вычисление производится, путем деления
поочередно суммы всех зданий населенного пункта (4-й столбец табл. 2.2) на
количество зданий каждого типа, полученный результат умножается на 100 %.
Распределение жителей населенного пункта в момент землетрясения в
зонах и зданиях по их типу приведены в табл. 2.3 и табл. 2.4. В зависимости от
времени начала землетрясения и данных табл. 2.3, вычисляем количество
людей, находящихся в каждой зоне в этот момент. Вычисление производить
путем умножения числа жителей населенного пункта (см. табл. 2.1) на процент
заданный для каждой зоны в соответствии со своим вариантом. Полученный
результат разделить на 100 и записать в соответствующие графы табл. 2.3.
Таблица 2.3
Распределение людей в зонах населенного пункта в характерные часы
Номер
варианта
Зона
1-10
Жилая
Промышленная
Характерные часы жизнедеятельности
Рабочее,
Время обеда,
Ночное
Вечерний
дневное
приема пищи
время
отдых (ВО)
время (РВ)
(ПП)
(НВ)
20 %
40 %
80 %
90 %
80 %
60 %
20 %
10 %
19
Окончание таблицы 2.3
Номер
варианта
11-20
21-30
Зона
Жилая
Промышленная
Жилая
Промышленная
Характерные часы жизнедеятельности
Рабочее,
Время обеда,
Вечерний
Ночное
дневное
приема пищи
отдых (ВО) время (НВ)
время (РВ)
(ПП)
30 %
50 %
90 %
92 %
70 %
50 %
10 %
8%
40 %
60 %
95 %
96 %
60 %
40 %
5%
4%
Таблица 2.4
-
50 % 25 %
25 %
-
-
30 % 30 %
30 %
10 %
С7
С8
С9
70 % 20 % 5 %
5%
-
-
30 % 20 % 25 % 25 %
-
30 % 20 % 25 % 25 %
Номер варианта
-
В
1-10
-
Б
11-20
Число людей
в зоне, чел.
С9
21-30
50 % 30 % 20 %
С8
по
расчету
С7
по
расчету
В
Промышленная зона
Распределение
людей в зданиях типа
по
расчету
Число людей
в зоне, чел.
Б
по
расчёту
по
расчёту
Жилая зона
Распределение людей
в зданиях типа
по
расчету
В соответствии
с табл. 1.1
Время
жизнедеятельности
Распределение людей в зданиях различного типа
Вычисляем количество людей, в зданиях различного типа в момент
землетрясения. Вычисление производим путем умножения количества людей
находящихся в каждой зоне на процент (по табл. 2.4). Результат разделим на
100. Результаты расчетов записываем в соответствующие графы табл. 2.4.
2.3. Ход решения задачи
Определение количества зданий, получивших j-ю степень повреждения
Степень повреждения j изменяется от 1 до 5. Тип зданий i изменяется от Б
до С9. Расчет ведем по формуле
Рj
ni
K i Ci , j ед.,
Pоб
(2.1)
1
где Pj – количество зданий, получивших j-ую степень повреждения, ед.;
Pоб – общее количество зданий в рассматриваемой зоне, ед. (табл. 2.2);
20
Ki – доля зданий типа Б, В, С7, C8, C9 в каждой зоне, % (табл. 2.2);
Cij – вероятность получения зданиями i-го типа j- ой степени
повреждения (табл. 2.5);
ni – число типов зданий Б, В, С7, C8, C9 в каждой зоне, ед (табл.2.2).
Таблица 2.5
Значения вероятности получения зданием i-го типа j-ой степени повреждения
Типы
зданий
Б
В
С7
С8
С9
Степени
повреждения
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Вероятность повреждения зданий (С j) при
интенсивности землетрясения в баллах
7
8
9
0,4
0,01
0,00
0,34
0,15
0,00
0,13
0,34
0,02
0,03
0,34
0,14
0,00
0,16
0,84
0,36
0,13
0,00
0,11
0,37
0,02
0,03
0,34
0,14
0,00
0,13
0,34
0,00
0,03
0,50
0,09
0,4
0,01
0,01
0,34
0,15
0,00
0,13
0,34
0,00
0,03
0,34
0,00
0,00
0,15
0,01
0,36
0,13
0,00
0,10
0,37
0,00
0,02
0,34
0,00
0,00
0,13
0,00
0,00
0,03
0,00
0,09
0,4
0,00
0,01
0,34
0,00
0,00
0,13
0,00
0,00
0,03
0,00
0,00
0,00
Сначала вычисляем произведение Ki Cij для каждого типа здания и
каждой степени повреждения. Произведение получается в процентах, поэтому
при дальнейших расчетах его необходимо разделить на 100. Затем складываем
полученные произведения для зданий разных типов, но одной степени
повреждения и по формуле 2.1 вычисляем количество зданий, имеющих
соответствующую степень повреждения. Расчеты делаем для жилой и
промышленной зоны отдельно, а затем результаты расчетов суммируем. После
каждой степени повреждения зданий даем характеристику этой степени
повреждения (из п.2.1) и определяем объемы текущего, капитального и
восстановительного ремонтов, а также потребность во временном жилье для
21
пострадавших в соответствии с п.2.1.
Определение площади разрушений зданий в каждой зоне
Расчет ведем по формуле
S разр
Pj / Ф , км2 ,
(2.2)
j 3, 4 , 5
где Pj - количество зданий, получивших 3, 4 и 5 степени повреждения,
ед., согласно расчету по формуле (2.1);
Ф - плотность застройки каждой зоны, зд./км 2.
Сначала складываем количество зданий, получивших соответственно 3-5
степени повреждения в каждой зоне.
Затем для каждой зоны вычисляем Ф=n/Sз, где значение n и Sз
принимаются по табл. 2.2. Окончательно по формуле 2.2 вычисляем площадь
разрушения для каждой зоны отдельно.
Результаты расчета для жилой и промышленной зоны складываем для
получения общей площади разрушений в населенном пункте.
Определение объема завалов в каждой зоне
Расчет ведем по формуле
Wзав (0,5P4 P5 ) S зд H зд , м3,
(2.3)
где P4 и P5 – количество зданий, получивших соответственно 4-ю и 5-ю
степени повреждения, ед., согласно расчету по формуле (1.1);
Sзд. – средняя площадь застройки в каждой зоне, м 2 (рассчитывается по
данным табл. 2.2);
Hзд. – средняя высота зданий каждой зоне, м (см. табл. 2.2);
- коэффициент пустотности объема завала, принимаем в расчетах 0,4 –
для зданий жилой зоны и 0,2 – для промышленной зоны.
Результаты расчета по каждой зоне складываем для получения полного
объема завалов в населенном пункте.
Определение протяженности заваленных улиц и проездов
Расчет ведем по формуле (2.4):
L м 0,6S разр , км,
(2.4)
2
где S разр- площадь разрушений в населенном пункте, км , определяем по
формуле 2.2;
значение 0,6 км заваленных маршрутов, приходящихся на 1 км 2 площади
разрушений – получено в результате анализа землетрясений.
Расчет выполняем для каждой зоны населенного пункта отдельно, а затем
результат суммируем.
Определение количества аварий на КЭС
Последствия от аварии КЭС могут оказывать поражающее действие на
22
людей: поражение электрическим током при прикосновении к оборванным
проводам; отравление газом попавших в завалы; возникновение пожаров
вследствие коротких замыканий и возгорания газа; затопление подвалов и др.
Причины, вызывающие повреждения КЭС: волновые движения грунта,
вследствие чего в элементах КЭС появляются растягивающие и сдвигающие
усилия, которые вызывают движение подземных коммуникаций и сооружений
КЭС – коллекторов, трубопроводов, колодцев, кабельных линий, разрушение
вводов в наземные здания и сооружения, а также повреждения элементов КЭС
обломками разрушенных зданий.
Количество аварий на КЭС определяем из условия, что на 1 км2
разрушенной части города приходится 6 – 8 аварий. Эти данные получены на
основании анализа последствий разрушительных землетрясений.
Аварии, вызванные нарушением вводов в наземные здания, определяем
количеством зданий, получивших 3-ю, 4-ю и 5-ю степени повреждения и
количеством вводов коммуникаций.
Таким образом, количество аварий на КЭС принимаем
Ккэс= (6÷8) Sразр., ед.,
(2.5)
где Sразр. принимается согласно расчету по формуле 2.2.
Общее количество аварий на КЭС распределяем на системы:
теплоснабжения (15 %); электроснабжения, водоснабжения и канализации (по
20 % каждая); газоснабжения (25 %).
Определение общих и безвозвратных потерь населения
Расчет ведем по формуле (2.6):
n
M (N )
Pi
N i Ri ,
(2.6)
i 1
где M (N ) - общие или безвозвратные потери, чел.;
Pi - вероятность нахождения людей в зданиях, для ночного времени Pi =
0,9-1,0, для дневного времени Pi 0,8 0,85 ;
N i - количество людей, находящихся в момент воздействия в зданиях i-го
типа, чел. (см. табл. 2.4);
Ri - вероятность общих и безвозвратных потерь в зданиях различного
типа, (табл. 2.6);
ni - количество типов зданий Б, В, С7, С8, С9 в каждой зоне (согласно
исходным данным), ед.
Количество общих и безвозвратных потерь при землетрясениях зависит
от уровня сейсмической опасности, конструктивных особенностей застройки,
плотности населения, миграции населения в течение суток и в разное время
года. Для определения возможных потерь населения рассматриваемого района
используем закон поражения людей. Под законом поражения людей
понимается зависимость между вероятностью поражения людей и
интенсивностью землетрясения. Законы поражения людей строятся для зданий
23
разного типа, классифицированных по шкале MMSK-86. В табл. 2.6 приведены
значения вероятностей поражения людей в зависимости от интенсивности
землетрясения и типа здания.
Таблица 2.6
Значения вероятностей поражения людей
Тип
зданий
Б
В
С7
С8
С9
Виды потерь людей
Общие
Безвозвратные
Общие
Безвозвратные
Общие
Безвозвратные
Общие
Безвозвратные
Общие
Безвозвратные
Вероятность потерь при интенсивности
землетрясения в баллах
7
8
9
0,03
0,38
0,90
0,01
0,18
0,53
0
0,14
0,70
0
0,05
0,38
0
0,03
0,39
0
0,01
0,18
0
0,04
0,14
0
0
0,05
0
0
0,03
0
0
0,01
Первоначально выполняем расчет общих потерь, а затем
расчёт
безвозвратных потерь населения для каждого типа зданий и каждой зоны
населенного пункта по формуле 2.6.
После определения суммарных общих и безвозвратных потерь в
населенном пункте, вычисляем санитарные потери (Мсан) как разница между
общими и безвозвратными потерями.
3. Прогнозирование и оценка вероятных последствий ЧС мирного
времени (техногенного характера)
3.1. Краткие теоретические сведения
Объекты, на которых производят, используют, перерабатывают, хранят
или транспортируют легковоспламеняющиеся и пожаровзрывоопасные
вещества, создающие реальную угрозу возникновения техногенной
чрезвычайной ситуации, относятся к пожаровзрывоопасным объектам. При
возникновении и развитии чрезвычайных ситуаций на таких производствах,
сопровождающихся взрывами, формируются поля поражающих факторов, в
качестве которых в настоящих методических указаниях рассматриваются:
- воздушная ударная волна (ВУВ), образующаяся в результате взрывных
превращений облаков газовоздушных смесей (ГВС) или в результате взрыва
твердых (конденсированных) взрывчатых веществ (ТВВ);
- осколки и обломки оборудования;
- обломки зданий и сооружений, образующиеся в результате взрыва.
Для защиты людей, зданий, сооружений от поражающего или
разрушающего действия ВУВ устанавливается безопасное расстояние LБВУВ
24
(см. рис. 3.1). Расстояние, на котором колебания грунта, вызываемые взрывом,
становятся безопасными для зданий и сооружений, является безопасным по
сейсмическому воздействию LБсв .
Рис. 3.1 Схема очага взрыва по совокупности зон разрушения
Территория, подвергшаяся воздействию ударной волны, называется
очагом взрыва. Его внешняя граница проходит через точки на местности с
избыточным давлением во фронте ВУВ ΔPф, равным 3 кПа. В очаге взрыва
принято выделять круговые зоны. В пределах действия ВУВ с целью
прогнозирования последствий взрыва выделяют зоны разрушений (см. рис.3.1):
- зоны полных разрушений (ΔPф более 100 кПа), 100% безвозвратных
потерь среди населения, полное разрушение зданий и сооружений);
- зона сильных разрушений (ΔPф = 70÷100 кПа), до 90 % безвозвратных
потерь населения, полное и сильное разрушение зданий и сооружений);
- зона средних разрушений (ΔPф = 30÷70 кПа), до 20 % безвозвратных
потерь населения, среднее и сильное разрушение зданий и сооружений).
- зона слабых разрушений (ΔPф = 15÷30 кПа), слабое и среднее
разрушение зданий и сооружений);
- зона расстекления зданий и сооружений (ΔPф = 3 ÷ 15 кПа), внешняя
граница данной зоны определяет безопасное эвакуационное расстояние).
3.2. Задание
Требуется оценить вероятные последствия аварийного взрыва ГВС и
ТВВ. На объекте экономики (BOO) расположено необвалованное хранилище с
твёрдым взрывчатым веществом. Конкретный вид ВВ, его количество в
хранилище, расстояние от хранилища до зданий и людей, тип зданий объекта,
плотность населения представлены в табл. 3.1 в соответствии с назначенным
вариантом задания. При аварийном взрыве люди находятся в зданиях.
25
Исходные данные по вариантам
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Таблица 3.1
Тип зданий объекта/его Горючий
Взрывчатое
высота, м
компонент
вещество/его
ГПВС/его
количество, т
количество в
хранилище, т
Пропан/15
Расстояние
хранилища
зданий
людей,
плотность
населения
чел./км2
ТЕН
(тетранитро- 20, 200
пентаэрит)
Тринтробензол /20
30, 250
Этан/15
Пропан /10
Пикрат Амния /20
Гикольдинитрат /20
30, 300
20, 200
Бутан/10
Нитрогуанидин /20
30, 250
Водород /15
Пироксилин (13)/20
30,400
Ацетилен /20
Аммотол (80/20)/20
50, 300
Этилен/25
Тетрил/20
50, 200
Пропилен/25
Динамит/20
50, 250
Водород/ 20
Динамон/20
70, 300
Ацетилен/10
Гексаген/20
70, 400
Ацетилен/10
Аммиак/ 10
Аммиак/ 15
Динитробензол/20
Тринитроанилин/20
0ктоген/20
70, 350
70, 350
70, 400
Аммиак/20
Тринитрохлорбензол/
20
70, 300
Водрод/20
Дымный порох/20
60, 350
Кирпичное
малоэтажное /12
Кирпичное
многоэтажное/27
КПД малоэтажное /15
КПД многоэтажное /30
Водород /10
Железобетонное
монолитное
Промышленное
с
краном
грузоподъёмностью до
50т/10
Промышленное
с
краном
грузоподъёмностью
50-100т/14
Здания со стенами типа
«сендвич»/10
Складские здания со
стенами из металла/8
Кирпичное
малоэтажное/12
Кирпичное
многоэтажное/27
КПД малоэтажное/15
КПД многоэтажное/30
Железобетонное
монолитное/27
Промышленное
с
краном
грузоподъемностью до
50 т/10
Промышленное
с
краном
грузоподъемностью
50-100 т/14
26
от
до
и
м,
в
Продолжение табл.3.1
Номер
варианта
Тип зданий
Горючий
объекта/его высота, компонент
м
ГПВС/его
количество в
хранилище, т
Взрывчатое
вещество/его
количество, т
17
Здания со стенами
типа «сэндвич»/10
Пропан/20
Аммонийная
селитра/20
18
Складские здания
со стенами из
металла/8
Этан/20
Дегонит «М»/30
60, 250
19
Кирпичное
малоэтажное/12
Кирпичное
многоэтажное/27
КПД
малоэтажное/15
КПД
многоэтажное/30
Железобетонное
монолитное/27
Промышленное с
краном
грузоподъемностью
до 50 т/10
Промышленное с
краном
грузоподъемностью
50-100 т/14
Здания со стенами
типа «сэндвич»/10
Складские здания
со стенами из
металла/8
Кирпичное
малоэтажное/12
Кирпичное
многоэтажное/27
КПД
малоэтажное/15
Пропан/15
60, 200
Бутан/25
Пикриновая
кислота/30
Аммонит/30
Водород/30
Тетрил/40
80, 150
Ацетилен /30
Динамит/40
80, 400
Этилен/30
Динамон/30
80, 400
Пропилен
/30
Гексаген/20
80, 500
Водород/40
Пикриновая
кислота/30
90, 350
Этан/30
Аммонит/10
90, 400
Пропан/40
Дымный
порох/30
90, 450
Бутан/40
90, 400
Ацетилен/40
Аммонийная
селитра/10
Детонит "М"/40
Аммиак/40
Аммонит/50
90, 250
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Расстояние от
хранилища до
зданий и людей,
м, плотность
населения в
чел./км2
60, 300
80, 200
90, 300
Каркасными являются здания промышленные, складские и со стенами
типа «сэндвич». Малоэтажные КПД сделаны с использованием легкого бетона.
Остальные здания - из бетона и железобетона армированием не менее 0,5%.
27
Сейсмостойкими являются железобетонные монолитные здания. Хранилища
ВВ не обвалованы.
3.3. Ход решения задачи
Исходные данные принимаем согласно варианту № 30.
Водород
Этан
Пропан
Бутан
Ацетилен
Этилен
Пропилен
Аммиак
2
30
44
58
26
28
42
17
0,933
1,250
1,315
1,328
1,278
1,285
1,314
1,180
Сстх ,
(концентрация)
объемная доля, %
ρстх , (плотность)
кг/м3
Молекулярная
масса горючего,
μ
Горючий
компонент ГВС
3.3.1. Оценка вероятных последствий при взрыве ГВС на BOO
Определяем радиус зоны детонации r0 по формуле (3.1):
,м
(3.1)
где Qn - количество вещества (в тоннах), разливающегося или
вытекающего из разгерметизированной ёмкости (хранилища);
χ - коэффициент, характеризующий объём газов или паров вещества,
переходящих в стехиометрическую смесь (по данным различных источников,
он может изменяться для сжиженных под давлением газов от 0,4 до 0,6);
k - эмпирический показатель, позволяющий учитывать различные
условия возникновения взрыва, включая некоторые энергетические
характеристики газопаровоздушной смеси, состояние атмосферы, форму
облака, мощность (энергию) источника воспламенения и место его
инициирования, другие особенности развития аварийной ситуации. При
экспрессоценке k принимают равным 18,5.
По табл. 3.2 определяем величину максимального избыточного давления
ΔPф max (в кПа) на расстоянии r0 (м) от места взрыва.
Таблица 3.2
Физико-химические характеристики наиболее распространенных
газовоздушных смесей
29,59
5,66
4,03
3,13
7,75
6,54
4,46
19,72
Объемные
Рmax ,
концентрационные пределы кПа
воспламенения смеси, об %
нижний
верхний
предел
предел
воспламенен воспламенен
ия
ия
4
75
739
2,9
15
675
2,1
9,5
860
1,8
9,1
960
2,5
81
1030
3,0
32
886
2,2
10,3
648
15
28
600
Пользуясь табл.3.3, можно определить соотношения (ri/r0) для
определённых значений избыточного давления (например, на границах зон
разрушения). Зная значения (ri/r0) и r0, определим расстояние ri для
28
соответствующего значения избыточного давления во фронте ударной волны
(например, на границе зон разрушения).
Таблица 3.3
Значение избыточного давления в очаге взрыва
Рmax , в зоне
детонации
кПа
500
900
1000
1700
Значение ΔPф, кПа, на расстояниях ri от центра взрыва в долях от r0 (ri/r0 )
1,32
100
180
200
340
1,4
90
162
180
306
1,8
55
100
110
195
2,0
48
86
96
163
3,0
25
45
50
82
4,0
15
26
29
50
6,0
8
14
16
28
8,0
5
9
10
18
10
4
7
8
13
12
3
5
6
10
15
2,5
4,5
5
8
20
1,5
2,7
3
5
30
1,0
1,8
2
3,7
Т.к. в табл. 3.3 нет значений P max соответствующего заданному ВВ
воспользуемся методом интерполяции для определения (ri/r0).
Определяем внешний радиус зоны полных разрушений ri при r0=53 м и
ri/r0=1,44, т.е. 53х1,44≈76(м).
Соотношения (ri/r0) и ri, определяем для других границ зон разрушений,
также применяя табл.3.3 и метод интерполяции, если значений нет в таблице.
3.3.2. Оценка вероятных последствий при взрыве ТВВ на BOO
Определяем эквивалентное (тринитротолуолу) количество ВВ в кг по
формуле
(3.2)
где G – количество ВВ, кг.;
Кэ
–
коэффициент
эквивалентности
взрывчатого
вещества
тринитротолуолу (ТНТ), определяемый по формуле
(3.3)
где СVВВ – теплота взрыва данного ВВ, кДж/кг;
СVТНТ – теплота взрыва тринитротолуола, кДж/кг.
Теплота взрыва ВВ приведена в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Теплота взрыва конденсированных взрывчатых веществ
Взрывчатое вещество
Тринитротолуол (тротил)
ТЭН
(тетранитропентаэтрит)
Тринитробензол
Пикрат аммония
Гликольдинитрат
Нитрогуанидин
Пироксилин (13)
С, кДж/кг
4240
5880
4520
3360
6640
3020
4370
Взрывчатое вещество
Гексаген
Динитробензол
Тринитроанилин
Октоген
Тринитрохлорбензол
Дымный порох
Аммонийная селитра
29
С, кДж/кг
5540
3650
4161
5420
4240
2790
1440
Окончание таблицы 3.4
Взрывчатое
вещество
Аммотол 80/20
С, кДж/кг
4200
Тетрил
Динамит
Динамон
4600
5300
4200
Взрывчатое
вещество
Оксиликвиты
(поглотители: торф,
мох, древесная мука)
Детонит «М»
Пикриновая кислота
Аммонит
С, кДж/кг
3800-4200
5780
4400
3980
Определяем расчетный параметр L0:
(3.4)
где GЭ – эквивалентное количество ВВ, кг.
Определяем значение избыточного давления ΔP ф, характеризующего
границу определяемых зон.
По табл. 3.5 находим коэффициент k, равный соотношению L/L0, где L –
расстояние в метрах от центра взрыва до границы зоны.
Таблица 3.5
Значения избыточного давления
k=L/L0
ΔPф, кПа
k=L/L0
ΔPф, кПа
k=L/L0
ΔPф, кПа
k=L/L0
ΔPф, кПа
337,1
0,3
13,8
10
6,1
34
3,43
100
203,6
0,5
10,8
14
5,72
38
2,49
200
146,6
0,7
8,48
20
5,55
40
2,09
300
103,8
1,0
7,97
22
5,14
46
1,85
400
53,96
2,0
7,2
26
4,9
50
1,69
500
37,33
3,0
6,85
28
4,1
70
1,44
750
23,96
5,0
6,57
30
3,62
90
1,28
1000
Расстояния, за пределами которых воздушная ударная волна (ВУВ) на
земной поверхности теряет способность наносить повреждения зданиям и
сооружениям, рассчитываем по формуле
(3.5)
где GЭ - эквивалентное (тринитротолуолу) количество ВВ, кг.
КБ, - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от
массы заряда и степени допускаемых повреждений зданий или сооружений.
При выборе допустимой степени повреждений и значения коэффициента
должна учитываться вся совокупность местных условий. В сложных случаях
показатели
принимаются
решением
руководителей
администрации
промышленного региона, местного органа Госгортехнадзора и комитета ГО и
ЧС.
При
решении
задачи
принимаем
значение
коэффициента
пропорциональности равным:
КБ =
40, для необвалованных хранилищ, при GЭ ˃ 10
6, для необвалованных хранилищ, при GЭ ˂ 10
30
3.3.3. Оценка устойчивости зданий и сооружений к воздействию ударной
волны от взрыва
Возможная степень разрушения здания (оборудования) зависит от
величины избыточного давления во фронте воздействующей ударной волны
взрыва (ΔPф), а также от вида и конструкции здания (оборудования).
Определяется она путем сравнения величины избыточного давления во фронте
воздействующей ударной волны ΔPф и справочных данных величин давления
ударной волны, вызывающих различную степень разрушения (повреждения)
рассматриваемого здания или оборудования. Показатель, с помощью которого
определяется состояние сооружения при воздействии ударной волны взрыва в
зависимости от соотношения ΔPф / ΔPф*, называется обобщенным показателем
устойчивости здания (сооружения) и обозначается ξзд.
Для зданий и сооружений величину ξ определяем из соотношения:
(3.6)
где ΔPф - давление во фронте воздействующей ударной волны;
ΔPф зд* - давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из строя
здания, сооружения. Для производственных зданий и сооружений - это
давление, вызывающее сильные разрушения; для жилых и административных
зданий - это давление, вызывающее средние разрушения. Величины ΔPф зд
определяем по табл.3.6;
1,25 - коэффициент запаса, учитывающий неточности в определении
значений ΔP*фзд.
Таблица 3.6
Степени разрушения зданий при действии нагрузок от ударной волны
Здания и сооружения
Здания
кирпичные
(блочные) многоэтажные
Здания
кирпичные
(блочные) малоэтажные
Здания каркасного типа с
легким заполнением
Значение ΔPф (кПа), вызывающие разрушения
слабое
среднее
сильное
полное
8-12
12-20
20-30
30-40
8-12
12-25
25-35
35-45
10-20
20-50
50-80
80-120
Для технологического оборудования, размещенного в производственных
зданиях величину ξ определяем из соотношения:
(3.7)
где ΔPфто* - давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из
строя технологического оборудования;
K1 - коэффициент, учитывающий повреждения технологического
оборудования обломками конструкций разрушившегося здания;
Величину K1 принимают равной:
1
1,15
если ξзд<0,5;
если ξзд = 0,5-1,25;
31
Кт
если ξзд> 1,25.
где Кт - коэффициент, учитывающий тип ограждающих конструкций
здания.
Кт =
1,2 — для зданий с легкими ограждающими конструкциями
(из асбестоцементных и металлических профилированных
элементов);
1,6 - для зданий с облегченными ограждающими
конструкциями (из ребристых плит, панелей);
2 — для зданий с тяжелыми ограждающими конструкциями
(сплошных ж.б. плит, кирпичной и блочной кладки).
Вычислив значения показателя состояния зданий, определяем вероятности
получения разрушений различной степени по графику (рис.3.2).
Рис.3.2 Вероятность разрушений производственных фондов от показателей ξ: P1 –
слабых; P2 – средних; P3 – сильных; P4 – полных.
Исходя из найденных значений, вычисляем вероятность выхода из строя
здания или оборудования:
(3.8)
где Рi - вероятность получения разрушений (повреждений), приводящих к
выходу из строя здания; 1 - слабое разрушение (повреждение); 2 - среднее
разрушение; 3 - сильное разрушение; 4 - полное разрушение.
3.3.4. Определение людских потерь от взрыва ГВС и ТВВ
Воздействие ударной волны на людей характеризуется легкими,
средними, тяжелыми, крайне тяжелыми травмами. Характеристика степени
поражения людей приведена в табл. 3.7.
32
Степень поражения людей
ΔPф, кПа
20-40
40-60
60-100
более 100
Таблица 3.7.
Степень поражения
Характер поражения
легкая
Легкая
общая контузия организма,
временное
повреждение слуха, ушибы и вывихи конечностей
средняя
Серьезные контузии, повреждение органов слуха,
кровотечение из носа и ушей, сильные вывихи и
переломы конечностей
тяжелая
Сильная контузия всего организма, повреждение
внутренних органов и мозга, тяжелые переломы
конечностей; возможен смертельный исход
крайне тяжелая
Получаемые травмы очень часто приводят к
смертельному исходу
Рассчитываем людские потери в очаге взрыва в следующей
последовательности:
- определяем число людей, оказавшихся в j-ой зоне разрушения:
(3.9)
где N - число людей в j-й зоне разрушений;
S - площадь той части жилого массива, которая оказалась в j-й зоне
разрушений, км2 (см. рис.3.1), определяемая по формуле
, где r –
соответствуют границам разрушений (км);
ρ - плотность населения для данного жилого массива, чел/км2.
- определяем потери по степени тяжести:
(3.10)
(3.11)
где Nj - число людей в j-й зоне разрушений;
Рвых - вероятность выхода из строя здания;
Рk - вероятность выхода из строя людей.
По табл. 3.7 подробно характеризуем каждую степень поражения людей.
Принимаем, что в зоне с легкими повреждениями погибших нет, в зоне
расстекления нет пострадавших.
Заключение
Выполненные задания показывают насколько важно своевременно
выполнить прогнозирование последствий возможных ЧС. Это позволит
провести подготовительные мероприятия. В дальнейшем в случае
возникновения ЧС производится более точная оценка ситуации по результатам
разведки.
33
Библиографический список.
1.
Мясников В.В. Защита от оружия массового поражения. Библиотека офицера. –
М.: Воениздат, 1989. – 400 с.
2.
Ядерное оружие: пособие для офицеров. – М.: Воениздат, 1969. – 388 с.
3.
Иванов А.И., Наумов И.А., Павлов М.П. Ракетно-ядерное оружие и его
поражающее действие. – М.: Воениздат, 1971. – 224 с.
4.
Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: учеб. для студ.
высш. учеб. заведений. – М.: Издат. Центр «Академия», 2003. – 336 с.
5.
Безопасность жизнедеятельности человека в условиях мирного и военного
времени: учеб. для сред. спец. учеб. заведений / В.Н.Пряхин, С.С.Соловьев. – М.:
Издательство «Экзамен», 2006, - 381 с.
6.
Алехин В.И., Латушкин С.Н., Морозов А.С. и др. Пособие по организации и
проведению аварийно-спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ в
гарнизонах и на объектах Вооруженных сил Российской Федерации. Ч. I. Планирование и
организация проведения аварийно-спасательных и неотложных аварийно-восстановительных
работ. – М.: ФГУП26ЦНИИ МО РФ, 2002. – 202 с.
7.
Емельянов В.Е, Кохонов В.Н., Некрасов П.А. Защита населения и территории в
чрезвычайных ситуациях: учеб. пособие для высшей школы / под ред. В.В.Тарасова. – 2 изд.
– М.: Академический Проект: Трикса, 2004. – 480 с.
8.
Сергеев В.С. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях: учеб.
пособие для высш. школы. – 4 изд. – М.: Академический Проект, 2004. – 432 с.
9.
Защита населения и территории от природных и техногенных чрезвычайных
ситуаций и опасностей военного характера: учеб. пособие / под общ. ред. А.Г.Старикова. –
Воронеж: изд-во ВГУ, 2005. – 280 с.
10.
Журавлёв В.П. и др. Защита населения и территорий в чрезвычайных
ситуациях: учеб. пособие. – М.: изд-во АСВ, 1999. – 376 с.
11.
Гаценко В.П., Прогнозирование последствий взрывных явлений и гражданская
защита в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени / В.П.Гаценко, В.А.Королев:
учеб. пособие. – Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009. – 80 с.
12.
Ефремов С.В., Безопасность в чрезвычайных ситуациях: учеб. пособие /
С.В.Ефремов, В.В.Цаплин; СПбГАСУ. – СПб, 2011 – 296 с.
13.
Козлитин А.М., Яковлев Б.Н. Чрезвычайные ситуации техногенного характера.
Прогнозирование и оценка. Детерминированные методы количественной оценки опасностей
техносферы: Учеб. пособие ./Под ред. А.И. Попова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун -т, 2000. –
124 с.
34
Оглавление
Введение ...........................................................................................................3
1. Прогнозирование вероятных последствий ЧС военного времени ..............4
1.1. Краткие теоретические сведения ...............................................................4
1.2. Задание .......................................................................................................5
1.3. Ход решения задачи...................................................................................8
1.3.1. Определение характера разрушения населенного пункта ......................8
1.3.2. Определение показателей инженерной обстановки ...............................10
1.3.3. Оценка пожарной обстановки при ядерном взрыве ..............................12
1.3.4. Определение количества и структуры возможных потерь населения в
очаге ядерного взрыва .....................................................................................13
2. Прогнозирование и оценка вероятных последствий ЧС мирного времени
(природного характера) ....................................................................................16
2.1. Краткие теоретические сведения ...............................................................16
2.2. Задание .......................................................................................................17
2.3. Ход решения задачи...................................................................................20
3. Прогнозирование и оценка вероятных последствий ЧС мирного времени
(техногенного характера)..................................................................................24
3.1. Краткие теоретические сведения ...............................................................24
3.2. Задание .......................................................................................................26
3.3. Ход решения задачи...................................................................................28
3.3.1. Оценка вероятных последствий при взрыве ГВС на BOO ....................28
3.3.2. Оценка вероятных последствий при взрыве ТВВ на BOO ....................29
3.3.3. Оценка устойчивости зданий и сооружений к воздействию ударной волны
от взрыва ..........................................................................................................31
3.3.4. Определение людских потерь от взрыва ГВС и ТВВ............................32
Заключение .......................................................................................................33
Библиографический список .............................................................................33
Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций мирного и
военного времени
Методические указания
к решению задач на практических занятиях
при изучении дисциплины «Организация защиты населении и территорий от ЧС»
студентами направления 280700 «Техносферная безопасность», специальности 20.05.01
(280705.65) «Пожарная безопасность»
Составители Николенко Сергей Дмитриевич, Михневич Игорь Викторович
Подписано в печать 19.02.2015. Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 2,0.
Усл.-печ. л. 2,2. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 67.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурностроительного университета
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
35
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
94
Размер файла
1 913 Кб
Теги
ситуации, 380, прогнозирование, чрезвычайное, последствия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа