Характеристики основных видов чрезвычайных ситуаций экологического характера

1. Теоретическая часть

Землетрясения — это сильные подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов земной коры или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Они возникают чаще всего вследствие тектонических явлений, известны также обвальные, вулканические, метеоритные и техногенные землетрясения.

В течение года на Земле происходит свыше 100 тысяч землетрясений. При этом большинство толчков не ощущаются людьми, а лишь регистрируются сейсмографами. До 10 землетрясений ежегодно достигают разрушительной силы, а единичные — приобретают катастрофический характер. В среднем, по статистике, каждый год в мире от землетрясений погибает не менее 10 тысяч человек, а количество жертв отдельных наиболее разрушительных землетрясений может достигать сотен тысяч. Так, например, землетрясение в провинции Хэбей в Китае в 1976 году унесло несколько сотен тысяч жителей.

Ущерб, наносимый землетрясением, измеряется не только числом человеческих жертв. При катастрофических землетрясениях происходят изменения рельефа земной поверхности, образуются трещины, могут разрушаться искусственные сооружения и постройки, происходить разжижения грунта, образовываться озера, возникать цунами, горные обвалы и камнепады, оползни, сели и снежные лавины.

В России сейсмоопасными районами являются Северный Кавказ, Камчатка, Курильские острова и о. Сахалин, где в 1996 г, землетрясением был уничтожен г. Нефтегорск. Из 3000 жителей города тогда погибли 2159 человек. В последние годы активизировалась сейсмическая активность в Забайкалье и Иркутской области, где наблюдались толчки силой до 7 баллов.

Поражающими факторами землетрясения являются, прежде всего, механические воздействия колебаний земной поверхности и трещины. Однако следует отметить, что во время землетрясений очень редко причиной человеческих жертв бывает движение почвы само по себе. Известен единственный случай гибели человека, попавшего в трещину, образовавшуюся в грунте, во время землетрясения в 1943 г. в Японии, унесшего 5400 человеческих жизней. Главными причинами несчастных случаев и гибели людей являются вторичные факторы землетрясения: разрушения, затопления, осыпание битых стекол, падение разорванных электропроводов, взрывы и пожары, связанные с утечкой газа из поврежденных труб, а также неконтролируемые действия людей, вызванные испугом и паникой.

Некоторые вторичные факторы землетрясения сами по себе представляют чрезвычайные ситуации, к ним относятся: лавины, оползни, обвалы, разжижение грунта, цунами и др.

Основными критериями, определяющими характер землетрясения, являются глубина очага, продолжительность сотрясений грунта, сейсмическая энергия и интенсивность сейсмических толчков.

Глубина очага (гипоцентра) большинства землетрясений не превышает 20 — 30 км, однако для отдельных из них гипоцентр может находиться и на глубине 300 — 700 км. Участок земной поверхности, расположенный над гипоцентром, называется эпицентром. Здесь концентрируются наибольшие разрушения. Зона, располагающаяся вокруг эпицентра, называется эпицентральной зоной.

Наводнение

Выдающееся наводнение охватывает крупную речную систему, почти полностью парализует хозяйственную деятельность региона и наносит большой материальный и моральный ущерб. Возникает необходимость массовой эвакуации населения. Повторяемость таких наводнений — примерно 1 раз в 50—100 лет.

Катастрофическое наводнение распространяется на несколько крупных речных бассейнов. Оно надолго парализует хозяйственную деятельность человека. Сопровождается человеческими жертвами. Повторяемость — 1 раз в 100 — 200 лет и реже.

Одним из наиболее опасных является наводнение, причина которого в прорыве плотины, дамбы или другого гидротехнического сооружения, либо в переливе воды через плотину из-за переполнения водохранилища. Затопление местности, расположенной ниже сооружения, осуществляется в этом случае внезапно, с приходом так называемой волны прорыва (вытеснения, попуска), высота которой может достигать нескольких десятков метров, а скорость движения — нескольких десятков м/с.

Примером крупнейшего подобного наводнения является катастрофа в Италии в 1963 г. на водохранилище Вайонг, когда в результате обрушения в него горного массива (238 млн. м³) возникла волна вытеснения высотой 270 м. Она перелилась через плотину, создав ниже водохранилища волну высотой в 70 м. В долине р. Пьяве ею было уничтожено 4 поселка, погибло 4400 человек.

Критериями, характеризующими наводнение, являются максимальный расход воды (м³/с), максимальный уровень воды (м), скорость подъема воды (см/ч), скорость течения (м/с), высота и продолжительность стояния опасных уровней вод и площадь затопления.

Под максимальным расходом воды понимается количество воды, протекающее через сечение потока в единицу времени (м³/с).

Максимальный уровень воды (м) — высота воды над условной горизонтальной плоскостью сравнения («нуль поста»). Высота «нуль поста» отсчитывается от среднего уровня Финского залива у г. Кронштадт.

Для наводнений, связанных с авариями на гидротехнических сооружениях, к важнейшим критериям относят: напор на плотине (высота падения воды, м), расход воды в куб. м на один погонный метр прорана в секунду (м³/с-м), скорость движении гребня волны (м/с) и продолжительность прохождения волны прорыва через населенный пункт (объект), расположенный на определенном расстоянии от плотины ниже по течению (табл. 5.2.1).

Таблица 5.2.1. Зависимость расхода воды и скорости движения гребня волны от напора на плотине.

При скорости гребня волны 40 — 50 м/с и более она превращается в аэрированный поток — смесь воды и воздуха. Высота волны прорыва может составлять более V₃ высоты падения.

Основными поражающими факторами такого наводнения являются: гидроударная волна, скоростной напор потока и тяжелые предметы (камни, глыбы, деревья), несомые им.

Волна прорыва быстро распластывается по долине реки. Причинами распластывания является растекание воды из лобовой части волны, где уклоны водной поверхности весьма значительны, вниз и в стороны, а иногда и вверх по долине, что создает угрозу для жителей населенных пунктов, расположенных на значительном удалении от русла реки и, потому, чувствующих себя в безопасности.

Из других чрезвычайных ситуаций природного характера наиболее опасными для условий России считаются ураганы, бури, смерчи и цунами. Разрушающее воздействие их часто сравнимо с землетрясением. Основной причиной возникновения урагана, бури и смерча является циклоническая деятельность атмосферы.

Циклон — это подвижный атмосферный вихрь диаметром от ста до нескольких тысяч километров, который характеризуется системой ветров, дующих против часовой стрелки в северном полушарии Земли и по часовой — в южном. Циклон сопровождается обширными областями осадков. В нашей стране циклоны наносят серьезный ущерб районам дальневосточного побережья Тихого океана. Тропические циклоны Атлантического океана обычно называют ураганами, а циклоны западной части Тихого океана — тайфунами.

Ураган — ветер огромной разрушительной силы, имеющий скорость свыше 35 м/с (130 км/ч). Проносясь над землей с такой скоростью, ураган производит опустошительные действия, разрушает различные сооружения, ломает деревья.

Людям, попавшим в зону урагана, поражение в основном наносится летящими предметами. Метательные действия скоростного напора урагана проявляются иногда в отрыве людей от земли, переносе их по воздуху и ударе о землю или сооружения. Разрушающиеся постройки придавливают находящихся в них людей, причиняя им различные травмы, контузии.

Ураган, проходя над океаном, формирует мощные облака, являющиеся источником катастрофических ливней, которые вызывают наводнения не только в прибрежных районах, но и на значительных территориях континента. Ливневые осадки от урагана являются также причиной таких стихийных бедствий, как селевые потоки, оползни. Последствиями сильноговоздействия ураганов часто бывают пожары, остановка производства из-за разрушения электросетей и других жизненно важных коммуникаций, гибель людей и травмы различной степени тяжести.

Буря (шторм) — очень сильный продолжительный ветер, вызывающий большие разрушения на суше и волнения на море. По сравнению с ураганами бури имеют меньшую скорость (20 — 30 м/с), однако по продолжительности могут быть от нескольких часов до нескольких суток. В зависимости от времени года и вовлечения в воздух различного состава частиц различают пыльные, беспыльные и снежные буририй. Беспыльные бури в отдельных районах могут сдувать верхний плодородный слой почвы.

Снежные бури в нашей стране часто достигают большой силы на огромных пространствах, следствием их является прекращение движения транспорта в городах, в сельских районах, гибель животных и даже людей. Сильные ветры при низких температурах воздуха способствуют возникновению гололеда, изморози, наледи, обморожениям и гибели людей.

Смерч — атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке, часто распространяющийся до поверхности земли (воды). Он имеет вид столба, иногда с изогнутой осью вращения, с диаметром от десятков до нескольких сотен метров с воронкообразными расширениями сверху и снизу. Воздух в смерче вращается против часовой стрелки со скоростью до 100 м/с и одновременно поднимается по спирали, втягивая с земли пыль, воду и различные предметы.

Смерч продолжается недолго, от нескольких минут до нескольких часов, проходя за это время путь от сотен метров до десятков километров. Он почти всегда хорошо виден, а при его подходе слышен сильный верховой гул. Средняя скорость перемещения его составляет 50 — 60 км/ч. В России они наиболее часто возникают в Поволжье, Сибири, на Урале и на Черноморском побережье.

Смерчи, соприкасаясь с землей, причиняют такие же, а иногда и более сильные разрушения, что и ураганы, но на значительно меньших площадях. Это связано с действиями стремительно вращающегося воздуха, резким подъемом воздушных масс при понижении давлении в зоне вихря. В результате даже такие объекты, как автомобили, легкие дома, люди и животные могут отрываться от земли и переноситься на сотни метров. Поднятые в воздух предметы наносят серьезные поражения людям. Иногда смерчи возникают в зоне действия урагана, усиливая создаваемые ими разрушения, как было, например, во время урагана в Москве в 1998 г., когда наибольшие разрушения наблюдались по пути движения смерчей.

Цунами — опасное морское гидрологическое явление. Источником его является обычно землетрясение (от 6 баллов и выше), происходящее под дном океана или вблизи его побережья. Цунами могут образовываться и при извержениях подводных вулканов, а также при обвалах больших участков суши в океан.

2. Расчетная часть

Задача 1

Определить избыточное давление, ожидаемое в районе при взрыве емкости, в которой содержится 106 т сжиженного бутан-пропана. Расстояние от емкости до района 250−1000 м. Сделать оценку характера разрушений объектов при взрыве газовоздушной среды; оценить возможную тяжесть поражения людей при взрыве газовоздушной.

Решение

При газовоздушной смеси образуется очаг взрыва, ударная волна которого способна вызвать весьма большие разрушения на объекте. В наземном взрыве газовоздушной смеси принято выделять три полусферические зоны.

1. Определим радиус зоны детонационной волны, м,

r₁=17.5.

r₁=17.5=82,82 м.

2. Рассчитаем радиус зоны действия продуктов взрыва, м,

r₂=1.7r₁

r₂=1.782.82=140.79 м.

Сравнивая расстояние от центра взрыва до промышленного объекта (250 до 1000 м) с найденными радиусами зоны 1 (82,82 м) и зоны 2 (140,79м), делаем вывод, что промышленный объект находится за пределами этих зон, следовательно, может оказаться в зоне воздушной ударной волны (зона 3).

Чтобы определить избыточное давление на расстоянии 250−1000 м, используя расчетные формулы для зоны 3. Принимаем r₃=250−1000 м.

• 3. Определим относительную величину :
• 1=0,24

₂=0,24.

₁=0,24=0,72.

• 2=0,24=2,89.
• 4. Определим избыточное давление, кПа

при ?2 ?P₃=.

при <2 ?P₃=.

?P₃==93,95 кПа.

• ?P₃==9,69 кПа.
• 5. При взрыве емкости, в которой содержится 106 т сжиженного бутан-пропана, промышленный объект окажется в зоне воздействия воздушной ударной волны с избыточным давлением от 93,95 кПа до 9,69 кПа. В соответствии с табл. 1, 2 (прил. 2) делаем оценку степени разрушения: на расстоянии 250 м — полное разрушение, на расстоянии 1000 м — разрушений нет.
• 6. В соответствии с табл. 3 (прил. 2) степень разрушения основных объектов при величине ударной волны 93,95 кПа на расстоянии от 250 м будет полной. Ущерб от аварии 100−90%. В данном случае возможны крайне тяжелые травмы людей, 50−60% пораженных нуждаются в медицинской помощи.

Задача 2

Произошёл взрыв баллона с кислородом. Рассчитать энергию взрыва баллона, тротиловый эквивалент, избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 48 метров от эпицентра взрыва и скоростной напор воздуха.

Решение

1. Определим энергию взрыва баллона, кДж,

где Р — давление в сосуде перед разрушением (определяется при испытаниях), принимается согласно таблице 4, приложения 2; Р=3 МПа;

Р_о — атмосферное давление, Р_о=101 кПа;

V — объём баллона, м³;

— показатель адиабаты.

2. Определим тротиловый эквивалент, кг.

3. Найдём избыточное давление во фронте ударной волны, кПа.

где R — расстояние от эпицентра взрыва, R=45 м.

Для свободно распространяющейся в атмосфере ударной волны воздушного взрыва :

4. Найдём скоростной напор воздуха, кПа.

При взрыве баллона с кислородом объект окажется в зоне воздействия ударной волны с избыточным давлением 1,49 КПа Объект не попадёт в зону разрушения. Ущерба от аварий нет. Поражения людей нет.

Задача 3

В результате аварии на объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащая 50 т аммиака. Промышленный объект расположен в 300 м от места аварии. Местность открытая. Численность работающих на промышленном объекте 90 чел., противогазами обеспечены на 50%. Метеоусловия: ясный день, ветер юго-восточный 3 м/с. Оценить химическую обстановку и наметить меры по защите персонала объекта.

Решение

• 1. Определим степень вертикальной устойчивости воздуха по табл. 5, (прил. 2) — конвекция.
• 2. Определим глубину распространения зараженного воздуха с поражающей концентрацией, км ,

Г = 0,5Ч0,9=0,45 км,

где 0,5 — глубина распространения зараженного воздуха при скорости ветра 1 м/с (табл. 7,8,прил. 2);

0,9- поправочный коэффициент на ветер при конвекции (табл. 6, прил. 2).

Для обвалованных емкостей глубина распространения облака зараженного воздуха уменьшается в 1,5 раза.

3. Найдем ширину зоны химического заражения, км,

Ширина зоны химического заражения определяется так: Ш = 0,03ЧГ— при инверсии; Ш =0,15ЧГ — при изотермии; Ш = 0,08ЧГ — при конвекции.

• Ш = 0,08ЧГ
• Ш = 0,08Ч0,45=0,036 км.
• 4. Площадь зоны химического заражения, км2,

Sз = (½)ЧГЧШ

Sз = 0,5Ч0,45Ч0,036= 0,0081 км²

5. Определим время подхода зараженного облака к промышленному объекту, мин,

t = R/W

где R — расстояние от места разлива АХОВ до данного объекта, м;

W — средняя скорость переноса облака воздушным потоком, м/с (табл. 9, прил. 2).

T = 300/ 4,5Ч60 = 1,11 мин.

6. Вычислим время поражающего действия АХОВ, час,

t_пор = 1,4Ч0,9 = 1,26ч,.

где 1,4 — время испарения АХОВ (ч) при скорости ветра 1 м/с (табл. 10, прил. 2);

• 0,9- поправочный коэффициент на скорость ветра (табл. 6, прил. 2).
• 7. Определим площадь разлива АХОВ, м2,
• S = B/0,05,

где В — объем разлившейся жидкости, т;

• 0,05 — толщина слоя, м.
• S = 50/0,05 = 1000 м².
• 8. Найдем возможные потери людей в очаге химического заражения (табл. 11, прил. 2).

Р = 152Ч0,9 = 137чел.

В соответствии с примечанием табл. 11 структура потерь рабочих и служащих на объекте будет:

со смертельным исходом — 137Ч0,35 = 48чел.

средней и тяжелой степени — 137Ч0,4 = 55чел.

легкой степени — 137Ч0,25 = 34чел.

Всего со смертельным исходом и потерявших способность 103 человека.

Результаты расчетов сводим в табл. 1.

землетрясение наводнение излучение человек.

Таблица 1. Результаты химической обстановки

Задача 4

Определить допустимое время начала преодоления на автобусе со скоростью 55 км/ч участка радиоактивного заражения протяженностью 50 км. Измеренные через 3,2 ч. После ядерного взрыва уровни радиации на маршруте движения составляли: 2,8 Р/ч; 4,5 Р/ч; 10 Р/ч; 15 Р/ч; 7 Р/ч; 5 Р/ч; 3,8 Р/ч. Доза облучения не должна превышать 1,8 Р/ч.

Решение

1. Определим средний (условно постоянный) уровень радиации на маршруте через 3,2 часа, Р/ч.

Р_ср=.

где Р — измененные уровни радиации, Р/ч,.

N — количество измерений.

Р_ср==6,87 Р/ч.

2. Время движения облучения на маршруте, мин

Т=.

где R — протяженность участка радиоактивного заражения, км,.

V — скорость движения объекта, кмч.

Т==0,9 ч (54 мин).

3. Возможная доза облучения на маршруте при движении через 3,2 ч, Р

Д_з=.

где К_осл — коэффициент ослабления радиации.

Д_з==4,1 Р 1,8 Р.

4. Приводим уровень радиации на Р1, Р/ч

Р₁=.

где К₁ — коэффициент пересчета уровня радиации на любое время суток.

Р₁==10,7 Р/ч.

5. Возможная доза облучения на 1 ч, Р

Д₁=.

Д₁==6,42 Р.

6. Вычислим коэффициент пересчета уровня радиации (Кt),

К_t=.

К_t ==0,28.

7. tн=24 ч -54 мин = 23 ч 6 мин, т. е. после измеренных уровней радиации на 3,2ч. надо переждать 20ч. 4мин, чтобы уменьшилась радиация.

Задача 5

Оценить устойчивость работы энергоблока ГРЭС к воздействию электромагнитного импульса. ГРЭС расположена на расстоянии R = 4,4 км от вероятностного центра взрыва. Ожидаемая мощность ядерного боеприпаса q = 200 кг, взрыв наземный.

Элементы системы:

• 1. Питание электродвигателей энергоблока (запитаны от распредустройства собственных нужд) напряжением 380 В и 6000 В по поземным неэкранированным кабелям длиной l = 100 м. кабели имеют вертикальное отклонение к электродвигателям высотой 1,5 м. допустимые колебания напряжения ±5%, коэффициент экранирования кабелей з = 2.
• 2. Система автоматического управления энергоблоком состоит из устройства ввода, ЭВМ, блока управления исполнительными органами, разводящей сети управления исполнительными агрегатами.
• 3. Устройства ввода, ЭВМ, блока управления выполнены на микросхемах, имеющих токопроводящие элементы высотой 0,05 м. рабочее напряжение микросхем 5 В. Питание — от общей сети напряжением 220 В через трансформатор.
• 4. Допустимые колебания напряжения ±5%. Разводящая сеть управления имеет горизонтальную линию l = 50 м и вертикальные ответвления высотой 2 м к блокам управления. Рабочее напряжение 220 В. Допустимые колебания напряжения ±5%. Коэффициент экранирования разводящей сети з = 2.

Решение:

1. Рассчитаем ожидаемые на ГРЭС максимальные значения вертикальной Ев и горизонтальной Ег составляющих напряженности электрического поля, В/м,

Ев =.

Ег =.

Ев = = 1950 B/м,.

Ег = = 3,9 В/м.

Где R — расстояние от эпицентра взрыва до объекта, км;

q — мощность ядерного боеприпаса, кг.

• 2. Определим максимальные ожидаемые напряжения наводок, В,
• · в кабелях, питающих электродвигатели.

Uв =.

Uг =.

где l — расстояние по горизонтали или по вертикали, м;

з — коэффициент экранирования кабелей.

Uв = = 2.9 В,.

Uг = = 1462.5 В,.

· для разводящей сети управления.

Uв = = 1950 В,.

Uг = = 195 В,.

· в устройстве ввода, ЭВМ, блока управления.

Uв = = 48.75 В.

• 3. Определим допустимые максимальные напряжения сети UA, B,
• · в кабелях, питающих электродвигателей

UA = U + U Ч (±8%)

UA1 = 380 + 380 Ч 8 / 100 = 410.4B.

UA2 = 6000 + 6000 Ч 8 / 100 = 6480B.

· для разводящей сети управления.

UA3 = 220 + 220 Ч 8 / 100 = 237.6 B.

· в устройстве ввода, ЭВМ, блока управления.

UA4 = 5 + 5 Ч 8 / 100 = 5.4B.

• 4. Рассчитаем коэффициент безопасности для каждого элемента системы, дБ,
• · в кабелях, питающих электродвигатели

K = < 40дБ.

K = = -13.4 < 40дБ.

K = = 10 < 40дБ.

· для разводящей сети управления.

K = = -18 < 40дБ.

· в устройстве ввода, ЭВМ, блока управления.

K = = -17,2 < 40дБ.

5. Полученные данные сведем в таблицу 2

Таблица 2. Результаты оценки устойчивости энергоблока ГРЭС и воздействию ЭМИ.

Примечание: результаты воздействия — возможен выход из строя от вертикальной составляющей электрического поля.

• 6. Вывод: 1 наиболее уязвимые элементы энергоблока — устройства ввода, ЭВМ, блок управления
• 2 энергоблок неустойчив к воздействию ЭМИ:

предложение по повышению устойчивости эенргоблока:

• · кабели питания электродвиготелей на 380 В поместить в металлические трубы, на вводах к двигателям установить разрядники;
• · разводящую сеть управления и кабели ввода информации от датчиков проложить в стальных заземленных трубах;
• · устройство ввода, ЭВМ, блок управления разместить в металлических пассивных экранах с коэффициентом безопасности > 40дБ;
• · на вводах ЭВМ, блока управления установить быстродействующие отключающие электронные устройства.

Задача 6

На участке длиной 70 м, шириной 30 м и высотой 16 м в результате аварии произошла разгерметизация баллона с бутаном и в атмосферу поступило 20мі бутана (С4Н₁₀).

Требуется определить:

• 1 давление взрыва паровоздушной смеси
• 2 категорию пожароустойчивости
• 3 категорию взрывоопастности технологического блока.

Решение:

1. Принимаем:

Рmax= 843кПа, Р0=101кПа, z=0,5, сн. г = 2,41кг/мІ, Нт=44,17МДж/кг, Кн= 3.

2. Масса поступившего газа, кг,

m = V Ч сн. г

m = 20 Ч 2,41 = 48,2 кг.

3. Стехнометрическая концентрация, %

Сст = 100? (1 + 4,84 Ч в)

Сст = 100? (1 + 4,84 Ч 6,5) = 3%.

где в — стехнометрический коэффициент кислорода в реакции горения; nс, nн, nо, nх — число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего в =.

в = = 0,5.

4. Свободный объем помещения, мі,

Vсв = 0,8 Ч V

Vсв = 0,8 Ч 70 Ч 30 Ч 16 = 26 880мі.

• 5. Избыточное давление взрыва, кПа
• ?Р =,

где Рмах — максимальное давление взрыва смеси в замкнутом объеме, Р0 — давление воздуха до взрыва, кПа, допускается принимать 101кПа,.

Z — коэффициент участия горючего во взрыве, Нт — теплота сгорания, Дж / кг,.

Vсв — свободный объем помещения, за вычетом объема, занимаемого оборудованием (мі) допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения,.

Снг — плотность пара или газа, кг / мі,.

Кн — коэффициент учитывающий негерметичность помещения и неадиаботичность процесса, допускается принимать равным 3,.

Сст — стехиометрическая концентрация горючего в воздухе, % по объему,.

?Р = = 3 кПа.

так как давление взрыва меньше 5кПа, помещение не относится к категории А, рассматриваемый участок не может быть отнесен к категории Б, так как в помещении этой категории обращаются взрывоопасные волокна, пыли и ЛЖВ с температурой вспышки паров более 28 °C.

Чтобы проверить отнесение участка к категории В, определим пожарную нагрузку на 1мІ площади помещения, МДж / мІ:

q = Q / S

где Q — общая пожарная нагрузка материалов, МДж;

S — площадь размещения пожарной нагрузки, не менее 10мІ.

q = 2128,99 / 10 = 212,899 МДж / мІ.

где Q = m Ч Hт, Q = 48,2 Ч 44,17 = 2128,99МДж Поскольку q находиться в пределах от 181 до 1400 МДж / мІ, то участок относится к категории В3 — пожароопасный.

6. Тротиловый эквивалент, кг

mтр =.

mтр = = 462,8 кг.

7. Энергетический баланс блока

Qб =

Qб = = 0,78.

Поскольку mтр < 2000 и Qб < 27, блок относится к 3 категории взрывоопасности.

Задача 7

На одной из нефтебаз в результате халатности обслуживающего персонала произошел перелив метана через край резервуара при сливе его у железнодорожных цистерн. Площадь пролива метана составила F = 1962,2мІ. Теплая погода (температура воздуха 30°С) способствовала испарению бензина и загазованности территории.

Определить интенсивность теплового излучения и вероятность поражения человека на расстоянии r = 135 м от геометрического центра пролива метана.

Решение:

1. Определим эффективный диаметр пролива, м,

d =.

d = = 50 м,.

2. Плотность окружающего воздуха при температуре 30°С

св = 1,165кг/мі (справочные данные).

3. Рассчитаем высоту пламени, м,

H =.

Где m — удельная массовая скорость выгорания бензина, кг/мІ.с = 0,06.

H = = 61,9 м.

4. Найдем коэффициент пропускания атмосферы

ф = exp[-7,0 Ч 10 Ч (r — 0,5 Ч d)]

ф = exp[-7,0 Ч 10 Ч (135 — 0,5 Ч 50)] = 0,92.

5. Определим фактор облученности для вертикальной пластинки

FV =

где коэффициенты А, В, S и h соответственно равны.

h = 2 Ч H / d h = 2 Ч 61,9 / 50 = 2,48

S = 2 Ч r / d S = 2 Ч 135 / 50 = 5,4

A = (hІ + SІ + 1)/(2 Ч S) A = (8,48І + 5,4І + 1)/(2 Ч 5,4) = 3,5

B = (1+SІ)/(2ЧS) B = (1+5,4І)/(2Ч5,4) = 2,8

F_V = = -0,024.

6. Определим фактор облученности для горизонтальной площадки

=-0,041.

7. Угловой коэффициент облученности будет равен.

8. Найдем интенсивность теплового излучения, кВт/мІ,.

.

где =120кВт/мІ - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени для бензина кВт/мІ.

9. Определим эффективное время экспориции, с

где =5с — характерное время обнаружения пожара,.

V=5м/c — скорость движения человека.

с.

• 10. Найдем функцию
• 11. По табл. 20, прил. 2 в зависимости от функции Р_t определяеи, что вероятности поражения человека в рассматриваемой ситуации нет.

Задача 8

Определить количество пострадавших среди персонала объекта в случае мгновенного разрушения резервуара с пропаном вместимостью 50 т.

Плотность размещения персонала на объекте: на открытой местности — 0,0005 чел/мІ; в административном здании — 0,4 чел/мІ.

Площадь: промышленного здания — 100мІ; административного — 100мІ.Для упрощения расчета принимаем, что действие поражающих факторов источников ЧС не выходим за территорию объекта.

Резервуар окружен технологическим оборудованием, размещенным с высокой плотностью. Расстояния от места аварий до промышленного здания — 700 м, до административного здания — 1000 м.

Решение:

1. Определим массу пропана, участвующего в реакции.

В данном случае произошло мгновенное разрушение резервуара, поэтому в реакции принимают участие 50 т пропана (М), а при образовании огненного шара 60% массы газа (т), т. е. 30 т (масса газа в облаке ТВС).

m = 0,6 Ч M

m = 0,6 Ч 50 = 30 т.

2. Определим режим взрывного превращения облака ТВС.

Класс пространства окружающего место аварии — 2 класс.

Класс взрывоопасного вещества — 1 класс.

Вероятный режим взрывного превращения — 1 режим.

3. Определим радиусы зон разрушений.

Определяем вспомогательные коэффициенты (а) для различных степеней разрушений зданий. Например, для промышленных зданий при полной степени разрушения при 1 режиме взрывного превращений, а = 1,71.

По шкале на рис. 3 определяем условную массу вещества (М'). Для этой цели на верхней шкале отмечаем деление, соответствующее массе этилена (50т) и проводим вниз до средней шкалы линию, М' = 1,7.

Определяем условный радиус зоны полных разрушений.

На средней шкале (рис. 3) находим т. 2,254 и на нижней шкале, напротив помеченной точки, найдем радиус полных разрушений .

Радиусы зон разрушений и зоны расстекленения можно определить без помощи шкалы, изображенной на рис. 3.

.

где — радиус зоны разрушения (полной, сильной, средней, слабой) или зоны расстекленения, м;

М — масса топлива, участвующая в реакции, т;

а — вспомогательный коэффициент;

R' - условный радиус зоны разрушения или расстекленения.

Размеры зон полных, сильных, средних и слабых разрушений для промышленных и административных зданий представлены в табл.3.

Таблица 3.

Радиус зоны расстекленения примерно равен 2500 м.

Так как административное здание расположено на расстоянии 1000 м, а промышленное — на расстоянии 700 м, то они получат слабую степень разрушения (см. рис.4).

4. Определим число людей, пораженных воздушной ударной волной на открытой местности.

Радиусы зон поражения людей определяются с помощью вспомогательного коэффициента (а), шкалы на рис. 3, аналогично, как для определения радиусов зон разрушения.

Найдем число пострадавших людей в 6-ой зоне (Р'м = 99%).

Радиус зоны, в которой погибнет 99% людей составляет R6м = 120 м.

Площадь зоны На рис. 4 зоны поражения людей от воздушной ударной волны отмечены пунктирными линиями.

Число погибших в шестой зоне чел где сом — плотность персонала на открытой местности.

Число погибших, в пятой зоне Р5м = 90%.

Площадь зоны, в которой погибнет от 90% до 99% людей (в среднем 95%).

S5 = S5' - S6

где S5' - суммарная площадь 5 и 6 зоны.

Радиус границы пятой зоны R5 = 135 м, тогда.

.

Число пострадавших в пятой зоне Число пострадавших в четвертой зоне Число пострадавших людей во 2 и 1 зонах не определяем т.к. в данных зонах их не будет.

Общее число погибших людей от воздушной ударной волны на открытой местности составит 13 человека.

5. Определим число погибших людей, находящихся в промышленных административных зданиях.

Промышленные и административные здания попали в зону слабых разрушений (четвертую), в остальных зонах зданий нет (рис. 4). Количество людей, находящихся в административном здании где Sж — площадь административного здания, мІ;

сж — плотность персонала в административном здании.

Количество человек, находящихся в промышленном здании где SП — площадь промышленного здания, мІ;

сП — плотность персонала в промышленном здании.

Вероятность выживания людей в зоне слабых разрушений (четвертой зоне) в административных зданиях Р4ж = 98%, в промышленных зданиях Р4п = 90%.

Число пострадавших людей в зданиях равно Общее число погибших от воздушной ударной волны 15 человек.

6. Определим число людей, пораженных тепловым воздействием.

Параметры огненного шара: радиус огненного шара.

;

время существования огненного шара.

.

По таблицам определяем, что тепловой поток на поверхности огненного шара (Q0) составит 180кВт/мІ.

Площадь, покрываемая огненным шаром.

.

Число погибших.

.

Считаем, что вероятность гибели человека на площади, покрываемой огненным шаром = 100%.

Границы зон поражения людей от теплового потока на рис. 4 показаны сплошными линиями.

Число погибших людей, находившихся в зоне, где вероятность их гибели составляет более 95%.

По графику на рис. 5 определяем, что такой вероятности соответствует индекс дозы теплового излучения (J) 3,7Ч10ікВт/мІ.

Радиус зоны, где наблюдается данный тепловой индекс, равен.

.

Площадь зоны, где вероятность гибели людей более 95%.

.

Число пострадавших.

где Р97,5 — средняя вероятность гибели людей в зоне (на границе зоны вероятность гибели 95%).

Число погибших людей, находящихся в зоне, где вероятность их гибели находится в пределах от 65 до 95% (среднее значение — 80%).

Индекс дозы теплового излучения для вероятности 65% составляет 1500 (см. рис. 5).

Радиус зоны, где наблюдается данный индекс дозы теплового излучения.

.

Площадь зоны.

.

Число пострадавших в данной зоне.

.

Число погибших людей, находящихся в зоне, где вероятность их гибели составляет от 25 до 65% (среднее значение — 45%).

Индекс дозы для данной зоны J25 = 800, радиус Х25 = 252, площадь зоны S25 = 173 400мІ.

Количество людей, погибших в данной зоне, 15 человек.

Число погибших людей в зоне, где вероятность их гибели составляет от 5 до25% (в среднем — 15%).

Параметры зоны: J5 = 500, X5 = 301, площадь зоны S5 = 258 484мІ.

Количество людей, погибших в данной зоне, 7 человек.

Общее число пострадавших от теплового потока.

.

7. Найдем общее количество людей, погибших на объекте в результате аварии.

Количество пострадавших в зонах совместного действия воздушной ударной силы и теплового излучения определяется на основе сложения вероятности гибели людей от двух поражающих факторов (на рис. 4 количество погибших людей в зонах действия поражающих факторов указано в окружности).

Количество погибших людей на площади, покрываемой огненным шаром и в зоне гибели людей от ударной волны с вероятностью 0,99.

В данной зоне ограниченной окружностью с радиусом 120 м погибнет 100% персонала, т. е. 5 человек.

Количество погибших людей в 5-ой зоне действия ударной волны и в зоне теплового потока, где вероятность гибели составляет 97,5% определяется из выражения.

.

.

Количество людей, погибших в 4-ой зоне действия ударной волны и в зоне теплового потока (97,5%).

.

Количество погибших в 3-ей зоне действия ударной волны в зоне теплового потока (97,5%).

Количество погибших в зоне действия теплового потока (вероятность гибели 97,5%).

.

Число пострадавших определяется только для части зоны, т. е. в зоне, ограниченной радиусами 202 м (радиус зоны теплового потока) и 166 м (радиус 3-ей зоны ударной волны).

В данной зоне воздействия теплового потока находится вторая и первая зоны действия воздушной ударной волны, но поскольку вероятность гибели людей во второй и в первой зоне действия ударной волны незначительная, то их не учитывают.

Количество погибших во всех зонах совместного действия воздушной ударной волны и теплового потока.

.

Общее количество погибших в результате аварии на пожаровзрывоопасном объекте.

.

Числом погибших от осколков резервуара пренебречь.