Определение размеров зон заражения СДЯВ

Согласно РД 52.04.253-90 после сбора первичной информации, об объекте (общее количество химических веществ на объекте, их номенклатура, условия размещения и хранения на объекте), приступают к прогнозированию условий возможной аварии, при этом за величину возможного выброса Q принимается его содержание в максимальной по объему единичной емкости; метеоусловия — неблагоприятными (наличие инверсии, скорость ветра опасная — 1 м/с) (цля прогноза масштабов загрязнения непосредственно после аварии в расчетах используют реальные условия, сложившиеся на объекте).

Процесс заражения объекта в условиях аварии подразделяют на две стадии: образование первичного и вторичного облака.

Первичное облако — облако загрязняющего вещества, образующееся в результате мгновенного (1—3 мин) перехода в атмосферу части содержимого емкости при ее разрушении. Вторичное облако —облако загрязняющего вещества, образующееся в результате испарения разлившегося вещества на подстилающей поверхности.

Сложность расчетов процесса рассеивания и многообразие реальных условий и факторов, влияющих на размеры зон рассеивания, приводят к необходимости принять рад упрощающих допущений:

—все содержимое разрушившейся емкости поступает в окружающую среду;

—толщина слоя свободно разлившейся жидкости h постоянна и составляет 0,05 м (РД 52.04.253-90);

—толщина слоя жидкости, поступившей в поддон, h == H- 0,2 м, где H—высота поддона, м;

— толщина слоя жидкости, поступившей в общий поддон от нескольких источников (емкостей, трубопроводов, аппаратов и т.п.); h =Q_o/(Fd), где Q_o—общая масса разлившегося (выброшенного) при аварии вещества, т; F— реальная площадь разлива в поддон, м (обычно площадь поддона); d— плотность разлившегося вещества, г/м.

При авариях на газо- и продуктопроводах выброс СДЯВ принимается равным максимальному количеству СДЯВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов эта величина составляет примерно 275...500 т.

Для расчета масштабов загрязнения определяют количественные характеристики загрязняющего вещества по их эквивалентным значениям. Под эквивалентой массой СДЯВ понимается такое содержание хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости атмосферы количеством СДЯВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку

где К₁ — коэффициент, зависящий от условия хранения загрязняющих веществ; при хранении сжатых газов K₁ = 1, для сжиженных газов (здесь Ср — удельная теплоемкость жидкого вещества, кДж/кг·град); ΔT—разность температур жидкого вещества до и после разрушения сосуда, ºС; ч_исп — удельная теплота испарения жидкого вещества при температуре испарения, кДж/кг); К₃ —коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе выброшенного вещества; K₅ — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы (для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конверсии 0,08); К₇— коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (для сжатых газов К₇ = 1); Q₀ — масса выброшенного (выливаемого) при аварии вещества, т.

Количество выброшенного (вылившегося) вещества определяется по объему разрушившейся емкости или секции трубопровода, находящейся между автоматическими задвижками. Для емкостей со сжатым газом , для трубопроводов , где V_x —объем секции газопровода (емкости), м³; n—содержание ядовитого химического вещества в природном газе, %.

Эквивалентная масса вещества по вторичному облаку

где K₂— коэффициент, зависящий от физико-химических свойств вещества (табл. П.2.1.) или К₂ = 8,1·10^-6 Р√М̅ (здесь Р— давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха, мм рт. ст; М— молекулярная масса вещества; K₄— коэффициент, учитывающий скорость ветра.

Таблица П. 2.1.

Характеристика некоторых СДЯВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубины зоны заражения

СДЯВ	Плотность СДЯВ, т/м3 газ	tкип, ºC	Поро- говая токсо-доза	Значения коэффициентов
K1	K2	K3	K7 для температуры воздуха, ° С
- 40	- 20
жидкость
NH3     HF     HCl     NOx   HS     Фос   F     Cl	0,0008	- 33,42   19,52   - 85,10         - 60,35     8,2     - 188,2   --   34,1	1,5     16,1   0,6     0,2     0,6	0,18       0,28       0,27   0,05     0,95     0,18	0,25     0,028   0,037   0,04     0,042   0,061     0,038     0,52	0,04     0,15   0,3   0,4     0,036     1,0     3,0     1,0	0,9   0,1   0,4       0,31   0,1 00,7 0 0,9	0,3   0,2   0,6       00,5     0,3   0,8   0,3	0,6   0,5   0,8     0,4     0,8     0,7   0.9   0,6		1.4     1.2       1,2     2,7     1,1 1,4
0,681 ----
0,989   0,0016     0,0016
1,191   -------
1,491   0,0015
0,964   0,0035
1,432   0,0017
1,512   0,0032
1,553

Примечание. Полный список СДЯВ см. РД 52.04.253-9

Ниже приведены значения коэффициента К₄, учитывающего скорость ветра:

Скорость ветра, м/с…..1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

К₄……………………..1,0 1,33 1,67 2,0 2,34 2,67 3,0 3,34 3,67 4,0

где Т— время полного испарения, ч; Т= hd/(K₂K₄K₇); при Т < 1 ч К₆ принимается для 1 ч; N— время, прошедшее после аварий.

Если время, прошедшее после аварии, меньше времени, необходимого для полного испарения пролитого вещества, то в расчетах вместо N используется время полного испарения [ Т= hd/(K₂K₄K₇) ].

Глубину зоны заражения первичным (вторичным) облаком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте рассчитывают, используя данные табл. П. 3.2. В ней приведены максимальные значения глубины заражения первичным Г₁ или вторичным Г₂ облаком СДЯВ, определяемой в зависимости от эквивалентной массы вещества и скорости ветра.

Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ,

Г = Г' +0,5 Г",

где Г' — наибольший и Г" — наименьший из размеров глубины зоны заражения.

Таблица П. 2.2.

Глубина зоны заражения, км

и, м/с	Эквивалентная масса СДЯВ, т
0,01	0,1	1,0
>15	0,38 0,22 0,17 0,14 0,12 0,11 0,10 0,10	1,25 0,68 0,53 0,45 0,40 0,36 0,33 0,31	4,75 2,17 1,68 1,42 1,25 1,13 1,04 0,92	19,20 7,96 5,53 4,49 3,96 3,58 3,29 3,07	81,91 31,30 20,82 16,16 13,50 11,74 10,48 9,70	83,6 63,16 51,6 44,15 38,90 34,98

Полученное значение сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс (км)

Г_П = N_V,

где v—скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл. П. 2.3).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Площадь зоны возможного заражения (км) для первичного (вторичного) облака СДЯВ

где Г — глубина зоны заражения, км; j —угловые размеры зоны возможного заражения, определяемые в зависимости от скорости ветра по следующим данным:

и, м/сек.	<0,5	0,6...1,0	1,1...2	>2
jº

Таблица П. 2.3.

Скорость переноса переднего фронта облака

Состояние атмосферы	Скорость ветрa, м/с
Инверсия Изотермия Конверсия	б				- -	- -	- -	- 47-	- -	- -	- -

Площадь зоны фактического заражения (км²)

где К₈ —коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха; при инверсии К₈ = 0,081; при изотермии 0,133, при конверсии —0,235.

Время подхода облака СДЯВ к заданному объему зависит от скорости переноса облака воздушным потоком

где Х— расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; v —скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

Прогнозирование глубины зоны заражения при разрушении химически опасного объекта производится в предположении одновременности выброса суммарного запаса СДЯВ на объекте и наличии неблагоприятных метеорологических условий (инверсия, скорость ветра 1 м/с). В этом случае суммарная эквивалентная масса СДЯВ:

где К_2i - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го СДЯВ; К_3i— коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-го СДЯВ; К_6i — коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после поступления i-го вещества в атмосферу; К_7i— поправка на температуру для i-го СДЯВ; Q_i— запасы i-го СДЯВ на объекте, т; d_i —плотность i-го СДЯВ, т/м³.

Полученные согласно табл. П.2.2 глубины зон заражения Г в зависимости от рассчитанного значения Q₃ и скорости ветра сравнивают с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_п. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимают меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

Для ориентировочного, быстрого определения глубины распространения СДЯВ в условиях городской застройки можно пользоваться данными табл. П.2.4.

Таблица П. 2.4.

Ориентировочные значения глубины (км) распространения некоторых СДЯВ в условиях городской застройки при инверсии и скорости ветра 1 м/с

Масса СДЯВ, т	Аммиак	Хлор	Синильная кислота
	0,5/01 1,3/0,4 2,1/0,6 3,4/1,0	4/0,9 11,5/2,5 18/3,8 30/6,3	24/1,8 7,1/5,5 12/9 18/14

Примечания. 1. В числителе указано расстояние для поражающей, в знаменателе смертельной концентрации. 2. Табличные значения уменьшаются при изотермии в 1,3 раза; при конверсии в 1,6 раза. 3. При скорости ветра более 1 м/с применяются следующие поправочные коэффициенты:

Скорость ветра, м/с.........................1 Поправочный коэффициент…….. 1

2,1

3,7

2,9

4,3

10 4,6

Таблица П. 2.5.

Возможные потери людей в очаге химического заражения, %

Условия нахождения людей	Без противогазов	При обеспеченности людей противогазами, %
На открытой местности В простейших укрытиях	90...10   0 50

Ширина зоны химического заражения СДЯВ приближенно может быть определена по степени вертикальной устойчивости атмосферы и по колебаниям направления ветра: при инверсии принимается 0,03 глубины зоны; при изотермии —0,15; при конверсии —0,8; при устойчивом ветре (колебания не более шести градусов)—0,2; при неустойчивом ветре — 0,8 глубины зоны. При этом к ширине добавляются линейные размеры места разлива СДЯВ.