Определение характеристик зон чрезвычайных ситуаций при техногенных авариях на потенциально опасных объектах экономики

Определение характеристик зон чрезвычайных ситуаций при техногенных авариях на потенциально опасных объектах экономики

1. Условия задач

Задача 1. В результате аварии произошло повреждение резервуара со сжиженным этаном емкостью 100 т. Длительное истечение вещества произошло через отверстие площадью 1,5 мІ, высота слоя вещества над отверстием 3 м. Давление в резервуаре 2. 10⁵ Па. Температура воздуха в момент аварии (-15⁰С), ветер юго-восточный. Резервуар окружен технологическим оборудованием, размещенным с высокой плотностью. Плотность персонала на открытой местности 0,001 чел./мІ. Количество персонала в зданиях: 1−45, 2−14, 3−21, 4−60, 5−16, 6−12, 7−18, 8−75, 9−11, 10−54, 11−30, 12−47, 13−9, 14−6, 15−6, 16−20, 17−14, 18−11, 19−5, 20−15, 21−9, 22−30. В черте города среднее количество людей в зданиях 70 чел., в поселке — 24 чел.

Определить:

· массу вещества в облаке ТВС;

· степень разрушения здания АЗС;

· количество пострадавших от действия взрывной ударной волны на открытой местности;

· процент пораженных тепловым потоком в пределах промплощадки;

· количество пострадавших в зданиях;

· время воспламенения автомобильной резины на АЗС.

Задача 2. Оценить обстановку в зоне химического поражения при аварии на химически опасном объекте — складское хозяйство. Произошел свободный разлив цистерны с сернистым ангидридом, объем цистерны — 320 мі. Метеоусловия: температура воздуха 0⁰С, переменная облачность, скорость ветра — 5 м/с, ветер юго-западный. Авария произошла утром, время, прошедшее после аварии — 2 ч.

2. Оценка последствий аварии на объектах по хранению, переработке и транспортировке сжатых (сжиженных) углеводородных газов

2.1 Определение плотности газа

авария сжиженный углеводородный транспортировка Плотность газа при заданных условиях определяется по формуле:

где М₀ — молекулярный вес газа, кг/моль; Р — давление газа в резервуаре, Па; R — молярная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль•К); Т — температура наружного воздуха, К.

Тогда:

М₀ (С₂Н₆) = 12•2+1•6 = 30 г./моль,

кг/мі.

2.2 Определение массы вещества в облаке ТВС

При длительном истечении СУГ (сжиженный газ) из резервуара масса М вещества в облаке определяется по формуле:

кг

где S - площадь сечения отверстия, мІ; Р₀ — нормальное атмосферное давление, равное 1,1^.10⁵ Па.; g — ускорение свободного падения, м/с²; Н — высота слоя вещества над отверстием, м.

Следовательно:

т

2.3 Определение режима взрывного превращения и величины дрейфа облака ТВС

По табл. 1.1 определяем класс пространства, окружающего место воспламенения: 2.

По табл. 1.2 определяем класс вещества: 2.

По табл. 1.3 определяем режим взрывного превращения облака ТВС: 2.

Величина дрейфа облака (расстояние от центра облака ТВС в момент воспламенения до разгерметизированного элемента) составляет 150 м при длительном истечении вещества из резервуара.

2.4 Характеристики огневого шара

Радиус огневого шара R_ш определяется по формуле:

R_ш = 3,2•m^{0, 325} м, где m — 0,6•М, кг.

R_ш = 3,2•(0,6•38 353,75)^0,325 = 83,71 м.

Время существования огневого шара t определяется по формуле:

t = 0,85•m^0,26 = 0,85•(0,6•38 353,75) ^0,26 = 11,58 с.

Индекс дозы теплового излучения I на заданном расстоянии Х определяется по формуле:

где Q₀ — тепловой поток на поверхности огневого шара, кВт/мІ (по табл. 1.4 определяем, что для этана тепловой поток составляет 190 кВт/мІ); Х — расстояние от центра огневого шара до объекта (Х > R), м.

По графику на рис. 14 прил. 1 определяем, что при данном значении теплового излучения доля пораженных составит 0%.

Величина теплового потока на заданном расстоянии Х определяется по формуле:

кВт/мІ.

По табл. 1.5 определяем, что воспламенение автомобильной резины на АЗС произойдет более, чем через 15 мин.

2.5 Оценка последствий аварии

В соответствии с определенным режимом взрывного превращения облака ТВС, а также в зависимости от массы топлива, содержащегося в облаке, по графикам на рис. 1−6 прил. 1 определяем границы зон полных (1), сильных (2), средних (3) и слабых (4) разрушений зданий и сооружений.

По графику на рис. 2 прил. 1 определяем радиусы зон разрушений.

a) для промышленных зданий: радиус зоны полных разрушений — 150 м, сильных — 300 м, средних — 580 м, слабых — 1200 м.

b) для жилых и административных зданий: радиус зоны полных разрушений — 240 м, сильных — 400 м, средних — 700 м, слабых — 1800 м.

По графику на рис. 7 прил. 1 определяем радиус зоны расстекления для 2 режима взрывного превращения облака ТВС — 1900 м.

По графику на рис. 9 прил. 1 определяем границы зон поражения людей (2 режим):

— до 99% пораженных — 80 м;

— до 90% пораженных — 90 м;

— до 50% пораженных — 110 м;

— до 10% пораженных — 150 м;

— до 1% пораженных — 170 м;

— порог поражения — 200 м.

Определяем площади зон:

1) S₁ = р•R₁² = 3,1415•80² = 20 105,6 мІ;

2) S₂ = р•R₂² ? S₁ = 3,1415•90²? 20 105,6= 5340,55 мІ;

3) S₃ = р•R₃² ? (S₁ + S₂) = 12 566 мІ;

4) S₄ = р•R₄² ? (S₁ + S₂ + S₃) = 32 671,6 мІ;

5) S₅ = р•R₅² ? (S₁ + S₂ + S₃ + S₄) = 20 105,6 мІ.

Количество погибших среди персонала, находящегося на открытой местности, определяем по формулам:

чел.,

где Р_iм — процент людей, погибающих в i-й зоне: Р_6м = 0; Р_5м = 1; Р_4м = 10; Р_3м = 50; Р_2м = 90; Р_1м = 99; n_iм — количество людей, находящихся в i-й зоне, чел.:

n_iм = k•S_i чел.,

где k — плотность персонала на открытой местности, чел./мІ; S_i — площадь i-й зоны, мІ.

Тогда:

N_М = 0,001•20 105,6•0,99 + 0,001•5340,55•0,9 + 0,001•12 566•0,5 + 0,001•32 671,6•0,1 + 0,001•20 105,6•0,01? 34,5

Т.о. количество погибших среди персонала, находящегося на открытой местности может составить 35 человек.

На карту наносим границы следующих зон:

— границы зон полных, сильных, средних и слабых разрушений промышленных зданий (черным цветом сплошной линией);

— границы зон полных, сильных, средних и слабых разрушений жилых и административных зданий (черным цветом пунктирной линией);

— граница зоны расстекления (зеленым цветом).

По карте замечаем, что АЗС не входит не в одну из нанесенных зон. Таким образом, АЗС не подвергнется ни одному из видов разрушений и расстеклению.

По нанесенным зонам определяем степень разрушения зданий и заполняем картограмму распределения.

Определяем количество погибших среди людей, находящихся в зданиях:

N_З = 176+11•(1?0,85)+48•(1?0,94)+45•(1?0,98)+180•(1?0,9)? 200 чел.

Всего в зданиях может погибнуть 200 человек.

3. Определение характеристик зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

1) По табл. 1 прил. 3 определяем степень вертикальной устойчивости атмосферы: утро, переменная облачность при скорости ветра 5 м/с — изотермия.

2) Пользуясь табл. 4,5,6 прил. 3, находим необходимые коэффициенты:

К₁ = 0,11; К₂ = 0,049; К₃ = 0,333;

К₄ = 2,34; К₅ = 0,23; К₇ = 0,3 (для первичного облака); К₇ = 1 (для вторичного облака); К₈ = 0,133.

3) Определяем продолжительность поражающего действия АХОВ, принимая h = 0,05 м, т.к. разлив свободный:

ч (первичное облако)

ч (вторичное облако) Таким образом, продолжительность поражающего действия составляет 2,125 часа.

4) Определяем значение коэффициента К₆. Время, прошедшее после аварии N = 2 ч, продолжительность поражающего действия АХОВ Т = 2,125 ч. Так как N < Т, значит К₆ = N^0,8=2^0,8=1,741.

5) Эквивалентное количество вещества в первичном облаке определяем по формуле:

Q_Э1 = K₁• K₃• K₅• K₇•Q₀ = [Q₀=d•V_X] = 0,11•0,333•0,23•0,3•[1,462•320] = 1,1825 т

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке определяем по формуле:

6) Глубина зоны заражения первичным облаком АХОВ Г₁ и вторичным облаком АХОВ Г₂ определяется по табл. 3 прил. 3 при помощи интерполяции в зависимости от эквивалентного количестве вещества в первичном и вторичном облаке и скорости ветра.

Глубина зоны заражения первичным облаком:

Г₁ = км Глубина зоны заражения вторичным облаком:

Г₂ = км Полная глубина заражения определяется по формуле:

Г = Г₂ + 0,5•Г₁ = 1,79 + 0,5•19,13 = 11,355 км Предельно возможное значение глубины переноса загрязненного воздуха Г_п определяется по формуле:

Г_п = N•V = 2•29 = 58 км За окончательную расчетную глубину Г принимаем значение 11,355 км.

7) Площадь зоны возможного заражения АХОВ определяется по формуле:

S_В = 8,72•10^-3•Г²•· = 8,72•10^-3•11,355²•45 = 50,59 кмІ,

где ц = 45⁰ (угловые размеры зоны заражения при скорости ветра 5 м/с).

8) Площадь зоны фактического заражения определяется по формуле:

S_Ф = К₈•Г²•N^0,2 = 0,133•11,355²•2^0,2 = 19,7 кмІ

9) Время подхода загрязненного воздуха к объекту. Данный показатель рассчитывается только для тех объектов, которые попадают в зону заражения. Расстояние до объекта R определяется по карте с учетом масштаба.

На карте показываем зону химического заражения: ветер юго-западный, следовательно, зона ориентирована на северо-восток, радиус сектора Г = 11,355 км, угловые размеры ц = 45⁰. В зону заражения попадают АЗС (расстояние R₁) и г. Октябрьск (расстояние R₂).

Время подхода загрязненного воздуха к АЗС:

ч Время подхода загрязненного воздуха к г. Октябрьску:

ч

Вывод: В результате разрушения емкости в складском хозяйстве и розлива 320 мі сернистого ангидрида образуется зона возможного химического заражения радиусом 11,355 км и площадью 50,59 кмІ. Зона фактического заражения составляет 19,7 кмІ и располагается в пределах сектора ц = 45⁰ в зависимости от отклонений направления ветра от заданного. Время поражающего действия составляет 2,125 часа. При заданных метеоусловиях в зону заражения попадают АЗС (время подхода облака опасного вещества около 8 мин) и г. Октябрьск (время подхода облака опасного вещества около 14 мин).