Разработка сценариев развития ЧС при авариях на опасных участках производства и рядом расположенных опасных объектах

Причины возникновения аварийных ситуаций

• 1. Полное или частичное разрушение технологического оборудования (износ, повышенная вибрация, усталость материала, внешние источники воздействия, коррозия, образование взрывоопасной среды и наличие источника зажигания в аппарате)
• 2. Ошибки персонала при ведении технологического процесса.

Наиболее вероятный сценарий развития ЧС с бензином Наиболее вероятный сценарий (НВ) развития ЧС: частичное или полное разрушение ж/д цистерны с бензином > пролив бензина > образование облака паров бензина над поверхностью разлития > воспламенение паров и дальнейшее горение > тепловое воздействие продуктов горения на инфраструктуру и персонал объекта.

Наиболее вероятный сценарий развития ЧС с хлором.

• 1. Полное разрушение танка с жидким хлором на складе — выброс жидкого и газообразного хлора — истечение жидкого хлора в поддон танка + вскипание жидкого хлора + образование пароаэрозольного облака — распространение (рассеяние) хлорного облака в помещение склада — попадание в зону облака персонала — интоксикация людей в помещении склада — нарушение герметичности здания склада (разрушение оконных проемов хлорной волной) — распространение хлорного облака по территории декларируемого объекта — попадание в зону хлорного облака персонала предприятия — интоксикация людей на открытой площадке.
• 2. Разгерметизация контейнера с жидким хлором на открытой площадке — образование струйного выброса жидкого (газообразного) хлора из отверстия — вскипание хлора + образование пароаэрозольного облака + истечение хлора на поверхность, ограниченную обвалованием — образование и распространение хлорного облака в атмосфере — попадание в зону хлорного облака людей — интоксикация людей на открытой площадке.

Взрыв парогазовоздушного облака в неограниченном пространстве Масса пара в первичном облаке m_{n, 1} (кг) равна.

1) m_n1 = ,.

где — объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой.

Принимаем, что резервуар заполнен бензином на 80%, а 20% объема занимает пары бензина (= 0,2).

R — универсальная газовая постоянная газа, равная 8310 Дж/(К• кмоль) М — молекулярная масса жидкости [кг/кмоль].

Т_ж — температура жидкости в аппарате.

V₁ — объем аппарата, м³

Р₁ — давление аппарата, кПа.

V_т — объем газа, вышедшего из трубопровода, м³

Р₂ — максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа.

С учетом того, что трубопровод отсутствует, формула примет вид:

m_n1 = = 2429,4 кг.

2) Интенсивность испарения разлившегося бензина W определяется по формуле:

W=1•10^-6 Р_нас, [кг/(м².с)].

где Р_нас — давление насыщенного пара, кПа, определяемое по формуле:

3)Р_нас=101,3 exp [L _{кип *}M /R.

Р_нас=101,3 exp[287 300•94•()/8310]= 3,77 кПа.

W=1•10^-6•3,77•= 36,55•10^-6 кг/(м².с).

4) Масса паров во вторичном облаке, образующемся при испарении разлившегося бензина, определяется по формуле:

m_{п, исп} = W• F_исп •_исп ,.

где _иcn — время испарения разлившейся жидкости, с, равное 3600 с, в течение которых должны быть приняты меры по устранению аварии;

F_ucn — площадь испарения (обвалования), м².

m_{п, исп} = 36,55•10^-6 •100Ч100•3600= 1316 кг.

5) Суммарная масса паров бензина в облаке равна:

m_n, = m_{n, 1} + m_{п, исп}=2429,4+1316= 3745,4 кг.

6) Приведенная масса паров определяется по формуле:

m_пр=.

7) Избыточное давление на фронте ударной воздушной волны находится по формуле:

P_ф =.

Импульса фазы сжатия:

8) Детерминированный подход:

P_ф⁷⁵== 33,52 кПа.

P_ф¹⁰⁰== 21,3 кПа.

P_ф⁹⁵== 23кПа.

P_ф⁸⁵== 27,37 кПа Степень разрушения зданий в зависимости от давления УВВ.

Полное разр.	сильное разр.	среднее разр.
Pф, кПа.	30 — 40.	20 — 30.	10 — 20.
R, м.	65−80.	80−105.	105−130.

9) Вероятностный подход.

На расстоянии R=40 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф⁴⁰== 101,82 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺ == 0,75 кПа•с На расстоянии R=93 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф⁹³== 23,7 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺== 0,32 кПа•с На расстоянии R=230 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф²³⁰== 6,8 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺== 0,13 кПа•с.

10) Вероятность получения зданий средней степени разрушения можно найти, определив значение пробит-функции:

Pr=.

При R=40 м значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность поражения 99,2%.

При R=93 м значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность поражения 50,5%.

При R=230 м значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность поражения 1,2%.

11) Определение вероятностей летального поражения людей по значению пробит-функции:

Pr=.

При R=35 м значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность летального поражения людей 0% (жертв нет) Избыточное давление на фронте ударной воздушной волны определяется по формуле:

Импульс фазы сжатия определяется по формуле:

На расстоянии R=30 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф³⁰== 326,64 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺== 17,7 кПа•с.

Значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность летального поражения людей 99,6%.

На расстоянии R=45 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф⁴⁵== 140 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺==14,5 кПа•с.

Значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность летального поражения людей 50,2%.

На расстоянии R=50 м избыточное давление на фронте ударной воздушной волны составит:

P_ф⁵⁰== 71,8 кПа Величина импульса фазы сжатия:

I⁺== 12,5 кПа•с.

Значение пробит-функции равно:

Pr=- вероятность летального поражения людей 1,3%.

Таблица значений вероятностей среднего разрушения зданий и летального поражения людей в зависимости от параметров УВВ.

R, м.	?Pф, кПа.	I+, кПа•с.	Pr.	P, %.
Среднее разрушение зданий.		101,82.	0,75.	7,341.	99,2.
	23,7.	0,32.	5,17.	50,5.
	6,8.	0,13.	2,72.	1,2.
Летальное поражение людей.		326,64.	17,7.	7,65.	99,6.
		14,5.	5,02.	50,2.
	71,8.	12,5.	3,05.	1,3.

Расчет потерь при воздействии УВВ.

1) Определим безвозвратные потери на открытой местности:

.

Где dдоля людей, которые могут находиться на открытой местности в момент взрыва (d=0,05),.

— плотность людей, чел./км²

Fплощадь территории, на которой воздействует УВВ с избыточным давлением ,.

Pусловная вероятность летального поражения людей на среднем расстоянии в рассматриваемой зоне.

Плотность людей на всей территории промплощадки будет равна:

Найдем площади территории, на которых воздействует УВВ с избыточным давлением :

Потери в каждой зоне будут равны:

— 0 человек Результаты занесем в таблицу.

R, м.	P, %.	d.	чел./км2	F, км2	Pусл.	Nбезв.
	99,6.	0,05.		2,83•10-3
	50,2.	0,05.		3,5•10-3	0,75.
	1,3.	0,05.		1,5•10-3	0,25.

2) Расчет потерь при разрушении зданий.

Общее число потерь при разрушении зданий находится как:

.

Где — потери при полном, сильном и среднем разрушениях соответственно.

В зону полного разрушения попало 2 здания в северном и южном секторах 30 и 55 человек, в зону сильного разрушения- 2 здания в восточном и западном секторе с персоналом 25 и 53 человек.

Безвозвратные потери:

Санитарные потери:

3) Общие потери в зданиях и на открытой местности:

Пожар разлития На промплощадке расположен резервуар с бензином в обваловке, имеющей квадратную форму со стороной а= 100 м.

1) При полном разрушении резервуара бензин полностью заполнит обваловку, площадь которой равна:

F_обв.= а² = 100² = 10 000 м²

2) Найдем геометрические размеры пламени пожара разлития, условно принимаемого в виде наклонного цилиндра.

Диаметр зеркала разлива равен:

D=.

Плотность паров бензина равна:

Безразмерная скорость ветра при массовой скорости выгорания m_выг.=0,06 кг/(м²•с) равна:

Найдем отношение высоты пламени к диаметру зеркала разлива:

Высота пламени составляет:

Косинус угла наклона пламени пожара составляет:

Угол наклона пламени пожара равен 33⁰6'? 33⁰

3) Плотность потока теплового излучения пламени пожара разлития, падающего на элементарную площадку, определяется по формуле:

Угловой коэффициент излучения определяется по графику зависимости углового коэффициента излучения с цилиндрического пламени пожара на элементарную площадку от отношения R/r для различных расстояний R от центра пламени.

Результаты зависимости R от приведены в таблице:

R, м.
R/r.	1,33.	2,36.	2,95.	4,43.
0,87.	0,46.	0,32.	0,07.

4) Примем = 60 кВт/м²

Найдем значения теплового потока на различных расстояниях от границы пламени:

Расстояние 220 м от границы пламени является безопасным, поскольку тепловой поток на этом расстоянии <

5) Вероятность смертельного поражения человека тепловым излучением найдем, определив значение пробит-функции:

Где , — время обнаружения пожара (допускается принимать 5 с); х — расстояние от места расположения человека до безопасной зоны (где<); uскорость движения человека (5 м/с).

Величины теплового потока и времени воздействия на различных расстояниях.

R, м.
кВт/м2	51,8.	26,7.	18,3.	3,68.
с.

Значения вероятностей смертельного поражения человека тепловым излучением в зависимости от величины пробит-функции.

R, м.
Pr.	7,98.	5,23.	3,6.	— 6,3.
Pпор, %.	99,9.	50,9.	1,9.

Горение парогазовоздушного облака по типу «Огненный шар».

1) Используем данные, полученные при решении задачи «взрыв парогазовоздушного облака».

Давление насыщенных паров бензина:

Р_нас=60 кПа Интенсивность испарения разлившейся нефти:

W=58,1•10^-6 кг/(м².с) Суммарная масса паров нефти в облаке равна:

m_n, = 3745 кг.

2) Эффективный диаметр огненного шара равен:

• 3) Время существования «огненного шара» :
• 4) Угловой коэффициент излучения с «огненного шара» на элементарную площадку на облучаемой поверхности при Н=0,5 D_эф определяется по формуле:

.

где Храсстояние от проекции центра «огненного шара» на плоскость земли до рассматриваемого объекта (человек), на котором определяется тепловой поток. Определим значение на расстоянии Х, равном 1; 55; 80;220 м.

5) Плотность теплового потока, падающего с поверхности «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности мишени q^пад (кВт/м²), равна.

q^пад =.

Найдем значение q^пад на вышеуказанных расстояниях, принимая :

Результаты расчетов сведем в таблицу.

Х, м.
0,25.	0,137.	0,086.	0,0095.
112,5.	60,4.	37,4.	3,76.

Из результатов расчетов следует, что безопасным для человека является расстояние R=220 м, где плотность падающего теплового потока.

6) Найдем вероятность летального поражения людей, определив значение пробит-функции:

Вероятности летального поражения людей представлены в таблице.

Х, м.
Pr.	7,35.	5,23.	3,6.	— 4,22.
Pпор, %.	99,1.	50,3.	1,9.

Авария с выбросом АХОВ Рассмотрим возможную аварию, связанную с разрушением емкости объемом 75 м³, содержащей хлор, хранящийся под давлением 270 кПа (плотность составляет 1,553 т/м³). При прогнозировании аварии принять следующие метеоусловия: инверсия, скорость ветра 3 м/с, температура воздуха 10⁰ С, время аварии 20 час. Плотность населения в селитебной зоне составляет 1800 чел./км², численность персонала составляет 240человек.

1) Эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке определяется по формуле:

Где к₁— коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (к₁=0,18),.

к₃— коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого вещества (к₃=1),.

к₅— коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы (к₅=1),.

к₇— коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (к₇=0,8),.

2) Эквивалентное количество АХОВ во вторичном облаке определяется по формуле:

Где к₂— коэффициент, учитывающий физико-химические свойства АХОВ (к₂=0,052),.

к₄— коэффициент, учитывающий скорость ветра (к₄=1,67),.

к₆— коэффициент, учитывающий время с начала аварии (?1 час> к₆=1),.

к₇=1.

3) Глубины зон возможного заражения определим по таблице Г₁? 5,8 км Г₂? 9,5 км.

Предельно возможное значение глуби…

Количественный состав, организация и оснащение территориальных и объектовых формирований РСЧС также должны определяться в зависимости от характера и масштабов прогнозируемых ЧС и соответствовать количеству населения (рабочих и служащих), подлежащих защите, а также возможному объему СиАВР на территории или объекте, где создаются эти формирования.

е) Обучение населения действиям в условиях ЧС является обязательным для всех граждан страны.

Организация обучения рабочих и служащих на объекте экономики возлагается на руководство объекта, остального населения — на территориальные штабы ГОиЧС.

В интересах качественной подготовки к выполнению задач или обязанностей в условиях ЧС все население условно подразделяется на пять категорий обучаемых: руководящий состав объекта; личный состав формирований; рабочие и служащие; учащаяся молодежь; население, не занятое в промышленном производстве и сфере обслуживания и не работающие.

Каждая из категорий обучается по специальной программе. При этом руководящий состав проходит обучение на курсах повышения квалификации или специальных курсах, организуемых в системе РСЧС; личный состав формирований, рабочие и служащие объекта — на объекте в учебных группах, подобранных с учетом выполняемых ими обязанностей в условиях ЧС; учащаяся молодежь по программам своих учебных заведений и остальное население — путем самостоятельного изучения брошюр, памяток и другой литературы, а также прослушивания лекций и бесед, передаваемых по средствам массовой информации.

Кроме того, в целях приобретения и совершенствования практических навыков и слаженных действий персонала объекта и бойцов формирований в составе подразделений в сложной обстановке ЧС, на объектах и в вузах проводятся комплексные учения или объектовые тренировки, в ходе которых обучаемым приходится действовать в обстановке, максимально приближенной к реальным условиям ЧС.

ж) Проведение контроля за состоянием окружающей среды и потенциально опасных объектов.

Контроль за состоянием окружающей среды и потенциально опасных объектов осуществляется различными структурными подразделениями наблюдения и контроля РСЧС, в том числе профильных министерств и ведомств, а также средствами отдельных объектов.

з) Прогнозирование возможных ЧС и их вероятных последствий

позволяет заблаговременно провести ряд мероприятий по повышению защищенности населения, устойчивости объектов экономики и жилого фонда к воздействию поражающих факторов возможной ЧС, предусмотреть выполнение тех или иных сигналов защиты, целенаправленно готовить силы и средства РСЧС и население.

и) Наличие и поддержание в постоянной готовности системы оперативного оповещения о ЧС

является одним из важнейших мероприятий по защите населения. Система оперативного оповещения базируется на использовании имеющихся средств связи и передачи данных, а также технических средств массовой информации на всех уровнях от федерального до отдельного объекта экономики. Кроме того, для оповещения населения используется сеть звуковых средств (сирен), созданная по линии ГО. Сообщения о ЧС передаются по всем средствам информации вне очереди.

к) Создание оперативных резервов и запасов материальных средств РСЧС

осуществляется по линии соответствующих министерств и Госрезерва. Наличие резервов продовольствия, медицинских, материально-технических ресурсов и средств первой необходимости непосредственно в регионах, где возможно возникновение ЧС, позволяет КЧС, не дожидаясь поставок из центра, обеспечить всем необходимым проведение СиАВР и оказание медицинской и материальной помощи пострадавшему населению.

л) Защита продовольствия и источников водоснабжения от загрязнения радиоактивными, сильнодействующими ядовитыми веществами и болезнетворными бактериями

должна осуществляться заблаговременно, поскольку в условиях стремительного развития большинства аварий и катастроф, связанных с загрязнением воздушной среды и водоемов, сделать это с возникновением ЧС чаще всего не представляется возможным. В этих целях на очистных сооружениях водопроводных станций предусматриваются резервные линии для очистки воды, поступающей из загрязненных (зараженных) водоемов, от радиоактивных, сильнодействующих ядовитых веществ и бактериальных средств; проводятся инженерные мероприятия по защите водозаборов на подземных источниках воды; герметизируются склады продовольствия либо применяются герметичные упаковки для продовольствия и пищевого сырья и другие мероприятия.