Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-техногенной сфере

ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Б. С. МАСТРЮКОВ БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ В ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Безопасность жизнедеятельности » 2-е издание, стереотипное Москва Издательский центр «Академия» 2012 УДК 614.87(075.8) ББК 68.9я73 М327 Рецензенты: зав. кафедрой «Промышленная безопасность и охрана окружающей среды» РГУН и Г им. И. М. Губкина, д-р техн. наук, профессор Б. Е. Прусенко; зав. кафедрой инженерной экологии и охраны труда МЭИ (технического университета), зам. председателя НМС Минобрнауки России по безопасности жизнедеятельности, заслуженный деятель науки Российской Федерации, почетный работник высшего образования Российской Федерации, д-р техн. наук В. Т. Медведев М327 Мастрюков Б. С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-тех ногенной сфере. Прогнозирование последствий : учеб, пособие для студ. учреждений высш. проф. образования / Б. С. Мастрю ков. — 2-е иэд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2012. - 368 с. ISBN 978-5-7695-9523-3 Рассмотрены вопросы прогнозирования и оценки обстановки при чрез вычайных ситуациях с целью прин яти я мер по предупреждению аварий, катастроф, стихийных бедствий. Приведены методологии прогнозирования размеров зоны чрезвычайных ситуаций, степени разрушения зданий и соору жений, возможных потерь населения, экономического ущерба. Для студентов учреждений высшего профессионального образования. УДК 614.87(075.8) ББК 68.9я73 Учебное издание Мастрюков Борис Степанович Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-техногенной сфере. Прогнозирование последствий Учебное пособие Редактор Л. В. Толочкова. Технический редактор О. Н. Крайнова Компьютерная верстка: О. В. Пешкетова. Корректор Л. В. Гаврилина Изд. № 102113309. Подписано в печать 23.08.2012. Формат 60x90/16. Гарнитура «Ньютон». Печать офсетная. Бумага офсетная № 1. Уел. печ. л. 23,0. Тираж 1000 экз. Заказ № 33300. ООО «Издательский центр «Академия», www.academia-moscow.ru 129085, Москва, пр-т Мира, 101В, стр. 1. Тел./факс: (495) 648-0507, 616-00-29. Санитарно-эпидемиологическое заключение № РОСС RU. АЕ51. Н 16067 от 06.03.2012. Отпечатано в соответствии с качеством предоставленных издательством электронных носителей в ОАО «Саратовский полиграфкомбинат». 410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 59. www.sarpk.ru Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия », и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается IS B N 978-5-7695-9523-3 © Мастрюков Б. С., 2011 © Образовательно-издательский центр «Академия», 2011 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2011 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ АВПКО — анализ вида, последствий и критичности отказа АВПО — анализ вида и последствий отказа АДО — анализ дерева отказов АДС — анализ дерева событий АОР — анализ опасности и работоспособности АХМ — абсорбционная холодильная машина АХУ — абсорбционная холодильная установка БОВ — биологически опасное вещество ВВ — взрывчатое вещество ВВП — валовый внутренний продукт ГГ — горючий газ ГРС — газораспределительная система ГТС — газотопливная смесь ДОК — деревообрабатывающий комбинат ДТП — дорожно-транспортное происшествие КИП — контрольно-измерительный прибор КХП — коксохимическое производство ЛВЖ — легковоспламеняющиеся жидкости ЛЭП — линия электропередачи НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени НПС — нефтеперекачивающая станция НСП — начальная стадия пожара ОПС — окружающая природная среда ОФП — опасный фактор пожара ОХВ — опасное химическое вещество ОЭ — объект экономики ПГВО — парогазовоздушное облако ПДЗ — противодымовая защита ПДК — предельно допустимая концентрация ПОНЭ — предел огнестойкости несущих элементов ПП — пожар пролива ПРВ — пожар, регулируемый вентиляцией ПРН — пожар, регулируемый нагрузкой РВ — радиоактивное вещество САВД — система автоматической выдачи дозы 3 СПАВ ТВС ТМЦ ТЧС ФО ЧС — синтетическое поверхностно-активное вещество — топливно-воздушная смесь — товарно-материальные ценности — техногенная чрезвычайная ситуация — федеральный округ — чрезвычайная ситуация ВВЕДЕНИЕ Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайных ситу ациях (ЧС) проводятся для заблаговременного принятия мер по пре дупреждению аварий, катастроф и стихийных бедствий, смягчению их последствий, определению сил и средств, необходимых для лик видации последствий. Целью прогнозирования и оценки обстановки является опреде ление размеров зоны ЧС; степени разрушения зданий и сооружений, потерь среди персонала объекта и населения; ущерба, нанесенного объектам экономики, населению, окружающей природной среде (ОПС). Независимо от источника ЧС можно выделить шесть основных поражающих факторов, воздействующих на людей, ОПС, инженер но-технические сооружения и т.д.: 1) барическое воздействие (взрывы взрывчатых веществ, газовоз душных облаков, технологических сосудов под давлением, взрывы обычных и ядерных средств массового поражения и т.д.); 2) термическое (тепловое излучение при техногенных и природ ных пожарах, «огненный шар», ядерный взрыв и т.д.); 3) токсическое (техногенные аварии на химически опасных про изводствах, шлейф продуктов горения при пожарах, применение химического оружия, выбросы токсических газов при работе пред приятий в штатном режиме и т.д.); 4) радиационное (техногенные аварии на радиационноопасных объектах, ядерные взрывы и т.д.); 5) механическое (осколки, обрушение зданий и т.д.); 6) биологическое (эпидемии, бактериологическое оружие и т.д.). При прогнозировании последствий опасных явлений используют либо детерминированные, либо вероятностные методы. В детерминированных методах определенной величине негатив ного воздействия поражающего фактора источника ЧС соответствует вполне конкретная степень поражения людей, инженерно-техниче ских сооружений и т. п. Например, величина избыточного давления на фронте ударной волны ДРФ= 10 кПа принимается безопасной для человека. При величине избыточного давления на фронте ударной 5 Т а б л и ц а B.l Зависимость поражающего фактора РПор» рх пор» 0 % — 0 3,72 10 от пробит-функции 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2,67 2,95 3,12 3,25 3,38 3,45 3,52 3,59 3,66 3,77 3,82 3,87 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12 20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45 30 4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72 40 4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,87 4,90 4,92 4,95 4,97 50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23 60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,50 70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,82 80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23 90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33 99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09 волны ДРф = 100 кПа будут иметь место смертельные поражения 50 % пострадавших людей. При токсическом воздействии такими величинами являются пре дельно допустимая концентрация (ПДК), мг/м3; летальная концен трация LCSQ, мг/м3, или летальная токсодоза LDS0 (мг-мин/м3 при ингаляционном воздействии и мг/кг при пероральном и кожно-резорбтивном воздействии), при которых погибает 50 % реципиентов. При радиационном воздействии используют эффективную Д ,ф (Зв) или эквивалентную Еэкв (Зв) дозы. Область, ограниченная линией, соответствующей определенной степени негативного воздействия, носит название зоны воздействия этого уровня (летального, среднего, порогового и т.п.). В действительности при одной и той же дозе негативного воздей ствия на достаточно большое число людей, зданий и сооружений, компонентов ОПС поражающий эффект будет различен и приведен ные ранее значения соответствуют математическому ожиданию дан ной степени негативного воздействия. При использовании вероят ностных методов величина вероятности поражения (эффект по ражения) Рпор (табл. В.1) измеряется в долях единицы или процен тах и определяется, как правило, по функции Гаусса (функции оши бок) через пробит-функцию Рг: Рпор 6 =/[Рг(Я )]; Рг = а + b\nD, где/ — функция Гаусса; а, Ь — константы, зависящие от вида и па раметров негативного воздействия; D — доза негативного воздей ствия, равная, например: Л Л Р ФЛ ) при термическом воздействии; барическом воздействии; токсическом воздействии; радиационном воздействии, где q — плотность теплового потока; т — время воздействия; ДРф избыточное давление на фронте ударной волны; / + — импульс фазы сжатия ударной волны; С — концентрация токсиканта; Д ф — эф фективная доза ионизирующего излучения; п — показатель сте пени. Поскольку ЧС природного характера и техногенные чрезвычай ные ситуации (ТЧС) имеют свою специфику, методики прогнозиро вания их последствий далее будут рассматриваться раздельно. РАЗДЕЛ I. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ АНАЛИЗА РИСКА Гл а в а 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Чрезвычайная ситуация — состояние, при котором в резуль тате возникновения источника ЧС на объекте, определенной тер ритории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, на носится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и опс. Источник ЧС — опасное природное явление, авария или опас ное техногенное происшествие, широко распространенная инфекци онная болезнь людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть ЧС. Безопасность в ЧС — состояние защищенности населений, объектов народного хозяйства и ОПС от опасностей в ЧС. Природно-техногенная сфера (природно-техническая систе ма) — комплекс природных (геологических) и технических объектов, оказывающих взаимное влияние друг на друга и функционирующих как единая система. Прогнозирование (от греч. prognosis — прогноз) — опережающее отражение будущего; вид познавательной деятельности, направлен ный на определение тенденций динамики конкретного объекта или события на основе анализа его состояния в прошлом и насто ящем. Прогнозирование ЧС — опережающее отражение возникновения и развития ЧС на основе анализа возможных причин ее возникно вения, ее источника в прошлом и настоящем. Техногенная ЧС — состояние, при котором в результате возник новения источника ТЧС на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности 8 людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и ОПС. Прогнозирование техногенной ЧС — опережающее отражение вероятности появления и развития ТЧС и их последствий на основе оценки риска возникновения пожаров, взрывов, аварий, катастроф. Прогнозирование природных ЧС — определение вероятности возникновения и динамики развития стихийных бедствий, оценка их масштабов и риска возникновения ЧС. Авария — опасное техногенное происшествие, создающее на объекте, определенной территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производствен ного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба ОПС1. Природная ЧС — состояние, при котором в результате возникно вения стихийного бедствия на определенной территории или аква тории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности лю дей, возникает угроза их жизни и здоровью, происходит разрушение или уничтожение материальных ценностей и компонентов ОПС. Стихийное бедствие — разрушительное и (или) природно-ант ропогенное явление или процесс значительного масштаба, в резуль тате которого может возникнуть или возникла угроза жизни здоро вью людей, произойти разрушение или уничтожение материальных ценностей и компонентов ОПС. Последствия {ущерб) — результат изменения состояния объек тов, выражающийся в нарушении их целостности, или ухудшения других свойств; фактические или возможные экономические и соци альные потери (болезнь или смерть человека, нарушение процесса нормальной хозяйственной деятельности, ухудшение природной сре ды И Т.Д .). Как видно из приведенных определений, прогнозирование техно генных и природных ЧС заключается в определении вероятности возникновения события (источника ЧС), динамики развития после довательности негативных событий (сценарии развития) и оценке риска возникновения ЧС. Существует множество определений риска, причем для каждой отрасли знаний — свое. Это свидетельствует о многогранности по нятия «риск», причем каждая грань является предметом рассмотре ния с позиций конкретного исследования (экологический, техноген ный, профессиональный, экономический, финансовый риски и т.д.) Далее будем придерживаться следующих определений. Опасность — объективно существующая возможность негатив ного воздействия на объект или процесс, в результате которого мо 1 Крупную аварию, как правило, с человеческими жертвами называют кат а строфой. 9 жет быть причинен какой-либо ущерб, вред, ухудшающий состояние, придающий развитию нежелательную динамику или параметры (ха рактер, темпы, формы и т.п.). Мерой опасности является риск — сочетание частоты (или веро ятности) и последствий заданного уровня определенного опасного события. В понятие риска всегда включают два элемента: частоту, с которой осуществляется (возникает) опасное событие, и послед ствия этого события. Рассмотрим количественные показатели риска. Технический рыск — вероятность отказа технических устройств с последствиями определенного уровня (класса) за определенный пе риод функционирования опасного производственного объекта. Потенциальный риск — ожидаемая частота поражения опреде ленной тяжести реципиента в результате воздействия совокупности поражающих факторов всех возможных источников ЧС при условии постоянного нахождения реципиента в этой точке. Индивидуальный риск — частота поражения определенной тяже сти представителя выделяемой категории реципиентов в данной точ ке в результате воздействия совокупности поражающих факторов источников ЧС с учетом доли времени нахождения в рассматривае мой точке территории за выбранный период, особенностей физио логического восприятия негативного воздействия, адекватности дей ствий при ЧС, наличия и эффективности систем защиты от соответ ствующего поражающего фактора. Коллективный риск — сумма произведений индивидуальных рисков на число реципиентов, подвергшихся этому риску. Социальный риск — зависимость частоты событий (F), в которых пострадало на том или ином уровне число людей, больше определен ного (N ), от этого определенного числа людей (кривая Фармера). Приемлемый риск — риск, уровень которого допустим и обосно ван исходя из экономических и социальных соображений. Анализ риска — процесс идентификации опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или ок ружающей среды. Идентификация опасности — процесс выявления и признания, что опасность существует, а также определения ее характеристик. Оценка риска — процесс, используемый для определения степе ни риска анализируемой опасности для здоровья человека, имуще ства или окружающей среды. Оценка риска предусматривает анализ частоты появления события, последствий его появления и их соче тания. Контрольные вопросы 1. Что понимают под чрезвычайной ситуацией? Приведите примеры. 2. В чем заключается различие между ЧС и ее источником? 10 3. В чем состоит суть прогнозирования ЧС? Приведите примеры. 4. Что такое «авария»? 5. Что такое «опасность»? Приведите примеры. 6. Что является мерой опасности? 8. Что понимают под индивидуальным риском? Приведите примеры. 9. В чем состоит различие между индивидуальными и потенциальными рисками? 10. Каково различие между анализом и оценкой риска? Глава 2 МЕТОДЫ АНАЛИЗА РИСКА 2 .1 . Классификация методов анализа риска Различают следующие методы анализа риска (табл. 2.1): детерми нированные, вероятностно-статистические и комбинированные. Детерминированные методы предусматривают анализ последова тельности этапов развития аварий, начиная от исходного события через последовательность предполагаемых отказов до установивше гося конечного состояния. Ход аварийного процесса изучается и предсказывается с помощью математических имитационных моде лей. К недостаткам таких методов относят: возможность упустить редко реализующиеся, но важные цепочки развития аварий; слож ность построения адекватных математических моделей; необходи мость проведения дорогостоящих экспериментальных исследований. Вероятностно-статистические методы предполагают как оценку вероятности возникновения аварии, так и расчет относитель ных вероятностей того или иного пути развития процессов. При этом анализируются разветвленные цепочки событий и отказов, выбира ется подходящий математический аппарат и оценивается полная ве роятность аварии. Расчетные математические модели можно суще ственно упростить по сравнению с детерминированными методами. Основные ограничения таких методов связаны с недостаточной ста тистикой по отказам оборудования. Кроме того, применение упро щенных расчетных схем снижает достоверность получаемых оценок риска для тяжелых аварий. Тем не менее вероятностно-статистические методы в настоящее время считаются наиболее перспективными. На их основе построены различные методики оценки рисков, которые в зависимости от имеющейся исходной информации делятся: • на статистические, когда вероятности определяются по име ющимся статистическим данным (при их наличии); • вероятностные. В свою очередь вероятностные методы подраз деляются на следующие виды: теоретико-вероятностные, исполь зуемые для оценки рисков от редких событий, когда статистика прак тически отсутствует; вероятностно-эвристические, основанные на использовании субъективных вероятностей, получаемых с помощью экспертного оценивания. Позволяют оценить комплексные риски от совокупности опасностей, когда отсутствуют не только статистиче12 Т а б л и ц а 2.1 Группа методов Детермини рованные Статистиче ские Теоретико вероятностные Методы анализа и оценки техногенного риска Качественные методы Количественные методы Детерминированные методы Метод проверочного листа (Checklist) Методы, основанные на распознавании Анализ «Что будет, если?» (what — If) образов (кластерный анализ) Анализ вида и последствий отказа — АВПО Ранжирование (экспертные оценки) (Failure Mode and Effects Analysis — FMEA) Методика определения и ранжирования Анализ ошибочных действий (Action Errors риска (Hazard Identification and Ranking Analysis — AEA) Analysis — HIRA) Концептуальный анализ риска (Concept Анализ вида, последствий и критичности Hazard Analysis — CHA) отказа — АВПКО (Failure Mode, Effects and Critical Analysis — FMECA) Концептуальный обзор безопасности Методика анализа эффекта домино (Concept Safety Review — CSR) (Methodology o f domino effects analysis) Анализ опасности и работоспособности — Методика определения и оценки потен АОР (Hazard ans Operability Study — HAZOF) циального риска (Methods o f potential risk determination and evaluation) Логический анализ Вероятностно-статистические методы Метод карт Метод контрольных карт Анализ причин последовательности Анализ дерева событий (АДС) (Event Tree Analysis — ETA) несчастных случаев (Accident Sequences Анализ деревьев отказов — АДО (Fault Tree Precursor — ASP) Analysis — FTA) Оценка риска минимальных путей от ини циирующего до основного события (Short Cut Risk Assessment — SCRA) Окончание табл. 2.1 Группа методов Вероятностно эвристические Детерминиро ванные и ве роятностные Детерминиро ванные и ста тистические Количественные методы Анализ дерева решений Вероятностная оценка риска опасных объектов Метод балльных оценок Метод субъективных вероятностных оценок опасных состояний Согласование групповых решений на основе коэффициентов конкордации, построение обобщенных ранжировок Методы попарных сравнений Комбинированные методы Полный анализ риска — методика опти Анализ максимального возможного мального анализа риска (Optimum Risk несчастного случая ( Maximum Credible Accident Analysis — MCAA) Analysis — ORA) Логико-графические методы анализа риска Количественная оценка риска ( Quantitative опасных объектов Risk Assessment — QRA) Качественные методы Метод экспертного оценивания Метод аналогий для определения сценариев развития аварий ские данные, но и математические модели (или их точность слиш ком низка). Комбинированные методы включают в себя различные комбина ции перечисленных методов (детерминированных и вероятностных, детерминированных и статистических). Методы анализа риска подразделяются по характеру исходной и результирующей информации на качественные и количественные. Рекомендации по выбору методов анализа риска для различных видов деятельности и этапов функционирования опасного производ ственного объекта представлены в табл. 2.2. Методы могут применяться изолированно или в дополнение друг к другу, причем методы качественного анализа могут включать в себя количественные критерии риска (в основном, по экспертным оцен кам с использованием, например, матрицы «вероятность—тяжесть последствий» ранжирования опасности). По возможности полный Т а б л и ц а 2.2 Рекомендации по выбору методов анализа риска Метод Размеще ние (предпроекгные работы) Вид деятельности Проек Ввод или вывод из Эксплуа тиро эксплуа тация вание тации Рекон струк ция Анализ «Что будет, если...?» 0 + ++ ++ + Метод прове рочного листа 0 + + ++ + Анализ опас ности и рабо тоспособ ности 0 ++ + + ++ Анализ видов и последствий отказов 0 ++ + + ++ Анализ де ревьев отка зов и событий 0 ++ + + ++ Количествен ный анализ риска ++ ++ 0 + ++ Примечание. Здесь приняты следующие обозначения: 0 — наименее подходящий метод анализа; + — рекомендуемый метод; ++ — наиболее подходящий метод. 15 количественным анализ риска должен использовать результаты каче ственного анализа опасностей. 2 .2 . Качественные методы анализа риска В методе анализа опасности и работоспособности исследуется влияние отклонений технологических параметров (температуры, дав ления и др.) от регламентных режимов с точки зрения возникнове ния опасности. По сложности и качеству результатов АОР соответ ствует уровню АВПО, АВПКО. В процессе анализа для каждой производственной линии и бло ка определяются возможные отклонения, причины и указания по их недопущению. При характеристике отклонения используются клю чевые слова «нет», «больше», «меньше», «также как», «другой», «ина че чем», «обратный» и т. п. Применение ключевых слов помогает исполнителям выявить все возможные отклонения. Конкретное со четание этих слов с технологическими параметрами определяется спецификой производства. Ключевые слова имеют следующее примерное содержание: • «нет» — отсутствие прямой подачи вещества, когда она должна быть; • «больше» («меньше») — увеличение (уменьшение) значений ре жимных переменных по сравнению с заданными (температуры, дав ления, потока); • «так же как» — появление дополнительных компонентов (воз дух, вода, примеси); • «другой» — состояние, отличающееся от обычной работы уста новки (пуск, остановка, повышение производительности и т.д.); • «иначе чем» — полное замещение процесса, непредвиденное событие, разрушение, разгерметизация оборудования; • «обратный» — логическая противоположность замыслу, появле ние обратного потока вещества. Результаты анализа представляются на специальных технологи ческих листах (таблицах). Степень опасности отклонений может быть определена количественно путем оценки вероятности и тяжести по следствий рассматриваемой ситуации по критериям критичности аналогично методу АВПКО (см. табл. 2.4). Метод АОР, так же как АВПКО, кроме идентификации опасно стей и их ранжирования позволяет выявить неясности и неточнос ти в инструкциях по безопасности и способствует их дальнейшему совершенствованию. Недостатки метода связаны с затрудненностью его применения для анализа комбинаций событий, приводящих к аварии. В табл. 2.3 представлен фрагмент результатов анализа опасности и работоспособности цеха холодильно-компрессорных установок. В про- 16 Перечень отклонений при применении метода АОР Ключевое слово Отклонение Меньше Нет пото ка вещест ва Больше Повыше ние давле ния нагне тания компрес сора Причины Последствия В Т К Рекомендации Разрыв трубопро вода Выброс аммиака 2 4 6 Установить систему ава рийной сигна- Отказ в системе электропитания Опасности нет 3 1 4 Повысить на дежность системы ре зервирования Закрыт нагнета тельный вентиль Разрушение компрессора и выброс аммиака 1 2 3 Заменить реле давления, предохрани тельный и обратные клапаны Отсутствует или недостаточна по дача воды на кон денсатор Наличие большого количества воздуха в конденсаторе То же 1 2 3 Образование взрывоопас ной смеси 1 3 4 Окончание табл. 2.3 00 Ключевое слово Отклонение Причины Последствия В Т К Рекомендации Больше Повыше ние тем пературы нагнета ния комп рессора Нет протока воды через охлаждаемую рубашку компрес сора Разрушение компрессора с выбросом аммиака 1 2 3 Установить реле темпера туры на комп рессорах вы- , сокого и низ кого давления Чрезмерный пе регрев паров аммиака на вса сывании То же 1 2 3 Повышенная производитель ность компрессора Опасности нет 1 1 2 Меньше Пониже ние давле ния вса сывания Проверить реле давления цессе анализа для каждой установки, производственной линии или блока определяются возможные отклонения, причины и рекоменда ции по обеспечению безопасности. При характеристике каждого возможного отклонения используются ключевые слова «нет», «боль ше», «меньше», «так же как», «другой», «иначе чем», «обратный» и т. п. В табл. 2.3 приведены также экспертные балльные оценки вероятно сти возникновения рассматриваемого отклонения В, тяжести послед ствий Т и показателя критичности К = В + Т. Показатели В и Т оп ределялись по четырехбалльной шкале (балл, равный 4, соответствует максимальной опасности). Отклонения, имеющие повышенные значения критичности, да лее должны рассматриваться более детально, в том числе с построе нием сценариев развития аварийных ситуаций и количественной оценкой риска. В методе анализа вида, последствий и критичности отказа каждый вид отказа ранжируется с учетом двух составляющих критич ности: вероятности (или частоты) и тяжести последствий отказа. Результаты анализа представляются в виде таблиц с перечнем обо рудования, видом и причин возможных отказов, частотой, послед ствиями, критичностью, средствами обнаружения неисправности (сигнализаторы, приборы контроля и т.п.) и рекомендациями по уменьшению опасности. В табл. 2.4 приведены рекомендуемые показатели (индексы) уровня и критерии критичности по вероятности и тяжести последствий отка за (события). При анализе необходимо выделять четыре группы, кото рым может быть нанесен ущерб от аварии: персонал, население, окру жающая среда, материальные объекты (оборудование и сооружения промышленного предприятия и близлежащих населенных пунктов). В ходе АВПКО применяют следующие критерии отказов по тяже сти последствий: • катастрофический — приводит к смерти людей, наносит суще ственный (более 100 млн р.) ущерб объекту и невосполнимый ущерб окружающей среде; • критический — угрожает жизни людей, наносит ущерб (более 10, но менее 100 млн р.) объекту, ущерб окружающей среде; • некритический — не угрожает жизни людей, наносит ущерб (ме нее 10, но более 1 млн р.) только объекту, но не окружающей среде; • практически невероятный отказ с пренебрежимо малыми по следствиями — отказ, не относящийся по своим последствиям ни к одной из приведенных категорий. При этом используют следующие категории отказов (степень рис ка отказа): А — обязателен детальный анализ риска, требуются осо бые меры безопасности для снижения риска; В — желателен деталь ный анализ риска, требуются меры безопасности; С — рекоменду ется проведение анализа риска и принятие мер безопасности; D — анализ и принятие мер безопасности не требуется. 19 Т а б л и ц а 2.4 Матрица «вероятность—тяжесть последствий» Тяжесть последствий Катастро фический отказ Крити ческий отказ >1 А А А с 1... 10*2 А А В с I А В В с ■о А В С D В С С D 1 1 Практи чески не вероятный отказ 0 О Редкий отказ О Возможный отказ О Частый отказ Вероятный отказ Отказ с пренебре жимо малыми послед ствиями Некри тичес кий отказ Ожидаемая частота возникновения, год*1 <10*6 Критерии могут применяться для ранжирования опасности и оп ределения степени риска всего промышленного объекта. В этом слу чае ранг А соответствует наиболее высокой (неприемлемой) степени риска объекта, требующей незамедлительных мер по обеспечению безопасности. Соответственно показатели В, С отвечают промежуточ ным степеням риска, а ранг D — наиболее безопасным условиям. Проблема заключается в учете вкладов рисков неполадок (отказов) составных частей промышленного объекта в общий риск аварии. Методы АВПО, АВПКО применяют для анализа проектов слож ных технических систем или при модификации опасных произ водств; осуществляются группой специалистов 3...7 чел. в течение нескольких дней, недель. 2 .3 . Количественные методы анализа риска Метод ранжирования (экспертных оценок) используется для оценки уровня потенциальной опасности производств, цехов, участ ков. При этом учитывается наличие (использование) в них: 20 • высокой температуры; • расплавленного материала; • кислорода (20... 100 %); • природного газа высокого давления; • горючего газа; Т а б л и ц а 2.5 Балльные оценки опасных факторов Номинальное количество опас ного фактора, а ном Балльная оценка X, 500 °С 10 Расплавленный материал 100 т 10 Повышенное содержание кисло рода (20... 100%) 100% 8 Природный газ 1т 5 Горючий газ 1т 10 Инертный газ 1т 5 Горючие жидкости в технологии 1т 10 250 т 10 1т 10 250 т 10 Отработанные газы (в том числе с пылью) 1т 10 Системы охлаждения (с возможностью контакта охлаждающей жидкости с расплавленным металлом) На каждые 100 т расплавленного металла 10 20 атм. 10 Высокие механические скорости 5 м/с 5 Механические степени свободы Одна степень 2 Две степени 4 Три степени 6 Четыре степени 8 Вращение 2 5т 10 О пасн ы й ф актор Высокая температура Горючие жидкости на складе Кислоты и щелочи в технологии Кислоты и щелочи на складе Внутреннее давление Наличие взрывчатых материалов 21 п ... Н али чие вы соких механических скоростей Н али чие механических степ еней свободы Н али чие опасны х хи м ических вещ еств С ум м арная о ц ен к а одной устан овки (агрегата) С ум м арн ая о ц ен к а N устан овок (агрегатов) 7 Н али чие кислот, щ елочей н а складе 6 Н али чие Л В Ж н а складе 5 Н али чие систем ы охлаж дения | Н али чие и нертн ого газа 4 Н аличие кислот, щ елочей, легковосплам еняю щ и х ся ж идкостей (ЛВЖ ) в технологии Н али чие горючего газа 3 Выделение о тработан н ы х газов Н али чие природного газа вы сокого давления 2 Н аличие внутреннего давлени я Н али чие о бо гащ ен н ого кислорода 1 Н али чие расп лавлен ного материала Цех (№ участка) Н аличие вы сокой тем пературы 1 Т а б л и ц а 2.6 Оценка уровня потенциальной опасности цехов и участков 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ... ... • инертного газа; • внутреннего давления; • отработанных газов (в том числе с пылью); • щелочей и кислот в технологии; • щелочей и кислот на складе; • системы охлаждения (с возможностью контакта охлаждающей жидкости с расплавленным металлом); • горючих жидкостей в технологии; • горючих жидкостей на складе; • высоких механических скоростей (свыше 1 м/с); • механических степеней свободы; • взрывчатых материалов. Суммарный уровень опасности оборудования j -то структурного подразделения определяется по соотношению 4 у м ,= 1 А , (2.D /=1 где п — количество видов оборудования /-го типа; L, — параметр потенциальной опасности установок /-го типа; Ц=ХМ. ( 2 .2 ) Здесь X , — балльная оценка опасности, учитывающая наличие в цехе, на участке или технологической установке опасных факторов (табл. 2.5); Nt — количество установок /-го типа. Результаты оценки уровня потенциальной опасности представля ются в виде табл. 2.6. Пример 2.1. Оценить потенциальную опасность различных цехов, от делений и установок коксохимического производства (КХП) Нижнетагиль ского металлургического комбината с целью их ранжирования по величи не опасности. Решение. Учитывая наличие опасных факторов, определим их число по каждому цеху и установкам КХП (табл. 2.7) Для ранжирования цехов КХП по потенциальной опасности использу ем формулы (2.1), (2.2) с учетом величины балльной оценки каждого опас ного фактора в соответствии с данными табл. 2.5. Ранжирование цехов КХП по потенциальной опасности в соответствии с полученными результатами представлено в табл. 2.8. Эти результаты достаточно точно отражают состояние потенциальной опасности в КХП. Метод анализа деревьев отказов позволяет выявить комби нации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и внешних (техногенных, природных) воздействий, приводящих к основному событию (аварийной ситуации). Метод используется для анализа возможных причин возникновения аварийной ситу23 Гараж размораживания углей Итого Наличие обогащенного кислорода Наличие расплавленного материала Углеподготовителъный цех 1 1 1 Конвейеры 1 1 Наличие опасных химических веществ Наличие механических степеней свободы Наличие высоких механических скоростей Наличие кислот, щелочей на складе Суммарная оценка N установок (агрегатов) 1 Суммарная оценка одной установки (агрегата) 1 Наличие ЛВЖ на складе Выделение отработанных газов Наличие внутреннего давления Наличие инертного газа Наличие горючего газа Наличие природного газа высокого давления Наличие системы охлаждения Установка избирательного измельчения углей Наличие кислот, щелочей, легковоспламеня ющихся жидкостей (ЛВЖ) в технологии 1 Цех (№ участка) Наличие высокой температуры Т а б л и ц а 2.7 Оценка уровня потенциальной опасности цехов и участков КХП 28 56 7 259 20 40 375 Коксовые батареи Коксосортировка Коксовые машины Итого Коксовые батареи Установка сухого тушения кокса 1 1 Котельная Коксовые машины Конвейеры ленточные Итого 1 Установка получения высокотемпературного пека Пекоподготовка Компрессорная установка Пекококсовые печи Тушильная башня ю 1 Итого 1 1 Коксовый цех № 2 1 1 Коксовый цех № 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 43 8 258 24 8 200 482 1 1 43 35 86 35 40 8 8 40 104 1 1 1 Пекококсовый цех 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 176 441 25 25 35 18 40 10 220 90 160 10 505 Цех (№ участка) Отделение конденсации Машинное отделение Сульфатное отделение Аммиачно-пиридиновое отделение Бензольное отделение 1 1 Цех улавливания № 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 : Наличие высоких механических скоростей i—......................... . . .... Наличие механических степеней свободы Суммарная оценка N установок (агрегатов) 1 Суммарная оценка одной установки (агрегата) 1 Наличие опасных химических веществ 1 Наличие кислот, щелочей на складе Наличие ЛВЖ на складе Наличие системы охлаждения Наличие кислот, щелочей, легковоспламеня ющихся жидкостей (ЛВЖ) в технологии Выделение отработанных газов Наличие внутреннего давления Наличие инертного газа Наличие горючего газа Наличие природного газа высокого давления Наличие обогащенного кислорода Наличие расплавленного материала Наличие высокой температуры to ON Продолжение табл 2.7 . 1 1 45 45 495 135 1 1 55 45 165 90 1 45 135 Установка переработки химических отходов 1 1 1 1 1 50 Итого 100 1 120 Цех улавливания № 3 Отделение конденсации 1 1 1 1 1 45 270 Машинное отделение 1 1 1 1 1 45 180 Сульфатное отделение 1 1 1 1 1 55 110 Аммиачно-пиридиновое отделение 1 1 1 1 1 45 90 Бензольное отделение 1 1 1 1 1 45 135 1 Склад реактивов 1 1 1 28 84 Склад смолы и сырого бензола 1 1 1 28 56 Итого 925 Цех ректификации Отделение бензольных продуктов 1 1 1 1 1 45 315 Отделение легких пириди новых оснований 1 1 1 1 1 45 135 Кумароновое отделение 1 1 1 1 1 45 225 Отделение дистилляции Отделение малотоннажных продуктов Смолобаза 1 1 1 1 1 1 1 Суммарная оценка одной установки (агрегата) Суммарная оценка N установок (агрегатов) Наличие механических степеней свободы Наличие высоких механических скоростей Наличие опасных химических веществ 1 Наличие кислот, щелочей на складе Наличие ЛВЖ на складе Наличие системы охлаждения Наличие кислот, щелочей, легковоспламеня ющихся жидкостей (ЛВЖ) в технологии Выделение отработанных газов Наличие внутреннего давления Наличие инертного газа Наличие горючего газа Наличие природного газа высокого давления Наличие обогащенного кислорода Наличие расплавленного материала Наличие высокой температуры Цех (№ участка) 1 45 90 Итого 765 Смолоперегонный цех 1 1 1 45 180 1 1 1 55 110 Отделение полимеризации мойки нафталиновой фракции 1 1 1 25 50 Отделение мойки масел 1 1 1 25 25 1 55 110 Отделение дистилляции нафталиновой фракции to чо 1 1 1 1 1 Итого 475 Всего 5 088 Т а б л и ц а 2.8 Ранжирование цехов КХП по потенциальной опасности Балл Вклад в общую опасность, % Цех улавливания № 2 1 120 22,0 Цех улавливания № 3 925 18,2 Цех ректификации 765 15,0 Пекококсовый цех 505 9,9 Коксовый цех № 2 482 9,5 Смолоперегонный цех 475 9,3 Коксовый цех № 3 441 8,7 Углеподготовительный цех 375 7,4 Цех ации и расчета ее частоты (на основе знания частот исходных со бытий). Структура дерева отказа включает в себя одно головное событие (аварию, инцидент), которое соединяется с набором соответству ющих нижестоящих событий (ошибок, отказов, неблагоприятных внешних воздействий), образующих причинные цепи (сценарии ава рий). Для связи между событиями в узлах деревьев используются знаки «И» и «ИЛИ». Логический знак «И» означает, что вышесто ящее событие возникает при одновременном наступлении нижесто ящих событий (соответствует перемножению их вероятностей для оценки вероятности вышестоящего события). Знак «ИЛИ» свиде тельствует, что вышестоящее событие может произойти вследствие возникновения одного из нижестоящих событий. Например, в си стеме заправки топливом транспортного средства (рис. 2.1) процесс Рис. 2.1. Схема системы заправки транспортного средства 30 Р и с . 2.2. Д е р е в о с о б ы т и й а в а р и й н а у с т а н о в к е з а п р а в к и т р а н с п о р т н о г о с р е д с т в а заправки контролируется одновременно системой автоматической выдачи дозы (САВД) и человеком-оператором. Подающий насос может быть отключен либо автоматически — по сигналу расходоме ра или датчика уровня, либо вручную — по команде оператора. Вследствие ошибок оператора или отказов системы возможно пере полнение топливных баков и разлив топлива из-за несвоевременного отключения насоса. Одна из возможных моделей процесса заправки приведена на рис. 2.2. Дерево отказов имеет промежуточные события (прямоугольни ки), тогда как в нижней части дерева кругами с цифрами показаны Т а б л и ц а 2.9 Исходные события дерева отказа Событие или состояние модели Вероятность события Pt 1. Система автоматической выдачи дозы оказалась отключенной (ошибка контроля исходного положения) 0,0005 2. Обрыв цепей передачи сигнала от датчиков объема дозы 0,00001 3. Ослабление сигнала выдачи дозы помехами (нерасчетное внешнее воздействие) 0,0001 4. Отказ усилителя-преобразователя сигнала выдачи дозы 0,0002 5. Отказ расходомера 0,0003 6. Отказ датчика уровня 0,0002 7. Оператор не заметил световой индикации о неисправности САВД (ошибка оператора) 0,005 8. Оператор не услышал звуковой сигнализации об отказе САВД (ошибка оператора) 0,001 9. Оператор не знал о необходимости отключения насоса по истечении заданного времени 0,001 10. Оператор не заметил индикации хронометра об истечении установленного времени заправки 0,004 11. Отказ хронометра 0,00001 12. Отказ автоматического выключателя электро привода насоса 0,00001 13. Обрыв цепей управления приводом насоса 0,00001 32 постулируемые исходные события-предпосылки, наименование и нумерация которых приведены в табл. 2.9. Анализ дерева отказа позволяет выделить ветви прохождения сиг нала к головному событию (в рассматриваемом случае их три), а так же указать связанные с ними минимальные пропускные и отсечные сочетания. Минимальные пропускные сочетания — это набор исходных со бытий-предпосылок, обязательное (одновременное) возникновение которых достаточно для появления головного события (аварии). Для дерева, отображенного на рис. 2.2, такими событиями и (или) сочета ниями являются: (12), (13), (1; 7), (1; 8), (1; 9), (1; 10), (1; 11), (2; 7), (2; 8), (2; 9), (2; 10), (2; 11), (3; 7), (3; 8), (3; 9), (3; 10), (3; 11), (4; 7), (4; 8), (4; 9), (4; 10), (4; 11), (5; 6; 7), (5; 6; 8), (5; 6; 9), (5; 6; 10), (5; 6; 11). Они используются главным образом для выявления «слабых» мест. Минимальные отсечные сочетания — набор исходных событий, который гарантирует отсутствие головного события при условии невозникновения ни одного из составляющих этот набор событий: (1; 2; 3; 4; 5; 12; 13), (1; 2; 3; 4; 6; 12; 13), (7; 8; 9; 10; 11; 12; 13). Они ис пользуются главным образом для определения наиболее эффектив ных мер предупреждения аварии. Количественный анализ дерева отказов сводится к определению вероятности появления головного события и значимости и критич ности конкретных предпосылок. Вероятность появления события при соединении событий более низкого уровня логическим условием «И» (х) Р = 1[Р. (2.3) i=i Вероятность появления события при соединении событий более низкого уровня логическим условием «ИЛИ» (+) Р = 1 -П (1 -^ .). (2.4) 1=1 Зная вероятности исходных предпосылок, по формулам (2.3) и (2.4) несложно рассчитать вероятности предпосылок второго и первого уровня, а затем вероятность появления головного события. Для определения значимости и критичности предпосылок ис пользуется критерий Фусселя —Везели где Pj( т) — вероятность появления /-го события-предпосылки; С?(т) — вероятность появления головного события. 33 Мера значимости или критичности конкретной предпосылки обратно пропорциональна числу смежных с ней других событий в минимальном проходном сечении и пропорциональна числу содер жащих ее минимальных отсечных сочетаний. Пример 2.2. Для системы заправки транспортного средства, используя вероятности исходных событий (предпосылок), приведенные в табл. 2.9, определить вероятности происшествий разного уровня, вероятность голов ного события Q, значимость и критичность предпосылок. Решение. Вероятность отказа средств передачи сигнала [см. формулу (2.4)] РА= 1 - (1 - Р2)( 1 - Рг) = 1 - (1 - 0,00001)(1 - 0,0001) = 1,0999- КГ4. Вероятность отказа средств выдачи сигнала Рв = 1 - (1 - /»5)(1 - Р6) = 1 - (1 - 0,0003)0 - 0,0002) = 4,9994-10-4. Вероятность того, что оператор не среагировал на отказ САВД, Рв = 1 - (1 - Л)(1 - Л ) = 1 - (1 - 0,005)(1 - 0,001) = 5,995- Ю"3. Вероятность того, что оператор не смог отключить насосы вовремя, Рт= 1 - (1 - Р 10)(1 - Ри) = 1 - (1 - 0,004)(1 - 0,00001) = 4,0099- ПК Вероятность того, что команда на отключение не осуществлена, Рл = 1 - (1 - Р12)( 1 - Ри) = 1 - (1 - 0,00001)0 - 0,00001) = 1,9999- Ю5. Вероятность того, что САВД не выдала команды, Ре = 1 - О - W - Л)(1 - Л )0 - Ръ) = = 1 - (1 - 1• 10-5)(1 - 1,0999- lO-^Xl - 2- lO^Xl - 4,9994- Ю"4) = = 9,0967-КГ4. Вероятность того, что оператор не пытался отключить насосы, рж= 1 - (1 - />9)(1 _ рт) = 1 _ (1 - 1• Ю_3)(1 - 4,0099-10-3) = 5,0059- Ю'3. Вероятность того, что оператор не выдал команды, Р3 = 1 - (1 - Рв)(1 - /**) = 1 - (1 - 5,995-10-3)(1 - 5,0059-10'3) = = 1,0997- КГ2. Вероятность того, что команда на отключение не поступила (логическое соединение «И») определим по формуле (2.3): Ри= РеРд = 9,0967 -10^-1,9999- КГ5 = 1,8192-10“8. Вероятность переполнения бака и пролива топлива (головное событие) найдем по формуле (2.4): Q = 1 - (1 - Ри)(1 - Рд) = 1 - (1 - 1,8192 -10-8)(1 - 1,9999-10 5) = = 2,0017-КГ5. 34 По формуле (2.5) рассчитаем значимости следующих предпосылок: • команда на отключение не поступила: п = Рц/Q = 1,8192 • 10-8/2,0017 • 10“5= 8,9924-1(Г4; • команда на отключение не осуществлена: IJ = Рд/Q = 1,9999-10-5/2,0017-10'5= 0,9991. Как следует из результатов расчетов, значимость последней предпосыл ки существенно выше. Метод анализа дерева событий —- это алгоритм рассмотрения событий, исходящих от основного события (аварийной ситуации), используемый для определения и анализа последовательности (сце нария) развития аварии, включающей в себя сложные взаимодей ствия между техническими системами обеспечения безопасности. Вероятность каждого сценария развития аварийной ситуации рас считывается путем умножения вероятности (частоты появления) W основного события на вероятность конечного события. При его по строении используется прямая логика. В ходе прогнозирования возможных аварий необходимо учесть все сценарии развития аварийных ситуаций. Например, при анализе ава- Рис. 2.3. Блок-схема возникновения и развития аварий с выбросом продукта на наружных установках (сценарии С,): ПГВО — паровоздушное облако 35 Рис. 2.4. Дерево событий реализаций сценариев развития аварий с розливом жидкой фазы снаружи помещения (сцена рии С,-) рий на блоке i в цехе окисления циклогексана производства капролак тама возможны следующие сценарии развития аварийных ситуаций. Сценарий Ci_l. Выход параметров процесса за критические зна чения (или коррозионный или механический износ) => разрушение емкости и (или) трубопроводов => выброс продуктов => образование взрывоопасного облака => взрыв паровоздушного облака в неогра ниченном пространстве => разрушение оборудования и травмирова ние людей. Сценарий С,_2. Выход параметров процесса за критические зна чения (или коррозионный или механический износ) => разрушение емкости и (или) трубопроводов => выброс продуктов =» образование пролива => пожар разлития => разрушение оборудования и травми рование людей. Сценарий С,-_3. Выход параметров процесса за критические зна чения (или коррозионный или механический износ) => разрушение емкости и (или) трубопроводов => выброс реакционной жидкости => => образование пролива => испарение пролива с образованием ток сичного облака => интоксикация персонала и населения. Для рассматриваемого случая можно построить блок-схему воз никновения и развития аварийной ситуации (рис. 2.3). На основании блок-схемы строится дерево событий с учетом того, что сумма вероятностей (частот) событий после ветвления равна вероятности (частоте) события до ветвления (рис. 2.4). Т а б л и ц а 2.10 Истинные частоты реализации аварийных ситуаций 2,25 • 10-4 Воспламенение струи С2 1,125 -КГ4 Термическое действие облака струи СЗ Взрыв облака струи С4 Токсическое действие первичного облака С5 1,5-10-» Взрыв первичного облака С6 1,0 • ю-» Токсическое действие вторичного облака С7 1,0-10-* Взрыв вторичного облака С8 5,0-10*» Рассеяние вторичного облака С9 5,0 • 10"6 Пожар разлития СЮ 5,0-10^ о С1 О Ликвидация утечки in1 О Частота реали зации, год-1 in Сценарий Содержание сценария 37 Цифры на рис. 2.4 характеризуют условные вероятности событий, причем их значения определяются либо из статистических данных (например, при разгерметизации трубопроводов в 90 % случаев происходит выброс содержимого через отверстие «1,0», а в 10 % слу чаев — полный разрыв трубопровода (гильотинное сечение); при разгерметизации сосудов под давлением в 90 % случаев весь объем выбрасывается мгновенно, а в 10 % — утечка из отверстия «1,0», либо на основании экспертных оценок. Истинная вероятность (частота) реализации сценария аварийной ситуации находится путем умножения вероятности инициирующего события на условную вероятность данного сценария. Принимая вероятность разгерметизации аварийной емкости W = = 0,5 • 10-4 год'1, несложно найти истинные вероятности реализации сценариев аварий (табл. 2.10). Контрольные вопросы 1. Каковы преимущества и недостатки детерминированных методов ана лиза риска? 2. В чем состоят преимущества и недостатки вероятностно-статистичес ких методов анализа риска? 3. Какие качественные методы анализа риска вы знаете? 4. Какие количественные методы анализа риска вам известны? 5. В чем заключается метод анализа «дерева отказов»? 6. В чем состоит метод анализа «дерева событий»? 7. Как определяется истинная вероятность (частота) реализации сцена рия аварийной ситуации? 8. Как рассчитывается условная вероятность (частота) события? 9. Что определяет критерий Фусселя—Везели? 10. В чем заключается количественный анализ «дерева отказа»? Гл а в a 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ (ЧАСТОТЫ) ВОЗНИКНОВЕНИЯ ИСТОЧНИКА ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ 3 .1 . Статистические данные по частоте возникновения источников техногенных и стихийных чрезвычайных ситуаций Обобщенные данные по частоте возникновения нежелательных событий для стационарных объектов представлены в табл. 3.1. Т аб л и ц а 3.1 Рекомендуемые данные по частоте возникновения нежелательных событий для стационарных объектов Тип объекта Размер утечки Частота, W Химические заводы Резервуары (изотерми ческое хранилище с двойной оболочкой) 90 % —выброс через отверстие 1,0 до тех пор, пока утечка не будет остановлена; 10 % — мгновенный выброс 1-ю -6 1/(резервуар •год) Резервуары с одинар ной оболочкой или сосуды под давлением 90 % —мгновенный выброс; 10 % —утечка через отверстие 1,0 1-10-4 1/(резервуар • год) Трубопроводы внутри заводские (L > 30 м) 90 % — выброс через отверстие 1,0 до тех пор, пока утечка не будет остановлена; 10 % — полный разрыв трубо провода 5 • 10-6 1/(м •год) Трубопроводы от Л 15 ДоДубО 90 % —выброс через отверстие 1,0 до тех пор, пока утечка не будет остановлена; 10 % — полный разрыв трубо провода 2,6 • 10-7 1/(м •год) 39 Продолжение табл. 3.1 Тип объекта Шланги, рукава Размер утечки Разрыв на полный диа метр шланга до оста новки потока Частота, W 1 • ю-2 1/(шланг ■год) Объекты экономики общего назначения, объекты водоочистки Резервуары для хра нения стабильных жидкостей 90 % — выброс через отверстие 1,0 до тех пор, пока утечка не будет остановлена; 10 % — мгновенный выброс 110-4 1/(резервуар • год) Разгрузочные шланги (используются более 10 раз в год) 100 % — полный разрыв шланга Ю-4 на опера цию загрузки или разгрузки 1 • ю-2 1/(шланг •год) Теплообменники — 1 • 10~5год-1 8 ■10~4 годг’ Машинное оборудова ние (компрессоры, насосы) Ручные вентили, обратные клапаны — 0,87 -10"3год"' Срабатывание предклапана — 0,87 • 10'3год"1 Технологические элементы газораспределительных станций — 2 • 10~7 год"1 Газопровод-отвод Трубопровод входной газораспределительной системы (ГРС), под земный на площадке ГРС 2 • 10~7 год-1 Трубопровод выходной, подземный на пло щадке ГРС 2 • 10~7год"1 Трубопровод входной, надземный — 9 • 10"7 год"1 Трубопровод выходной, надземный — 6 • I0"7год"1 40 Окончание табл. 3.1 Тип объекта Размер утечки Частота, W 4 • 10~7год'1 Трубопроводы подзем ные на блоки редуци рования, подогрева, одоризации Пылеуловители — 2,5 • 10~5 на сосуд/шд Крановые узлы, тройники — 2,5 • Ю-5 на элемент/год Склады Контейнеры для хра нения Генератор 90 % — выброс через отверстие 1,0 до тех пор, пока утечка не будет остановлена; 10 % — мгновенный выброс Элементы электроэнергетики — 1 • 10~3год'1 3 • 10'2год-1 Трансформатор (ТСН) — 2 • 10-4 год-' Трансформатор (РТСН) — 4 • 10-4 год-1 Ректор — 1 • 10~2год-1 Выключатель — 2 • 10^ год:' Реакторы Крупные аварии и катастрофы Активная — зона Первый контур 2 • Ю-3 год-' — 5 • 10"3 год-1 Ракетно-космические системы — 5 • 10"3год4 Летательные аппараты — 5 ■10"3 год-1 Иногда в литературе встречаются статистические данные по ве роятностям аварий в какой-либо отрасли или конкретном агрегате (табл. 3.2). Данные по частотности количества у событий за год появления как техногенных, так и опасных природных явлений представлены в табл. 3.3. 41 Т а б л и ц а 3.2 Частота основных отказов на установке по производству плавиковой кислоты Частота, год4 Мощность выброса HF, г/с Разрушение целостности печи 10*4 150...300 Прожог печи (отверстие с эффектив ным диаметром D3ф до 2 см) 10~3 20 Разрушение газоходов 6 • 10-3 150... 300 Образование отверстия в газоходе с D3ф до 2 см 2 • 10~3 20 Разрушение стенки осадительной камеры и колонны очистки газа 2- Ю4 150... 300 Разрушение верха первой адсорб ционной колонны 0,5 • 1(Н 150... 300 Разрушение сборника грязевой кислоты 0,5 • 10-4 До 500 (в тече ние 300 мин) Разрушение установки при возник новении пожара в цеху 2 • 10~3 на цех До 1400 Тип отказа Наиболее часто в литературе встречаются данные по интенсивно сти отказа элементов систем, зная которые можно определить веро ятность отказа (например, вероятность возникновения аварии), при нимая тот или иной закон распределения случайной величины во времени (в частности, закон Пуассона). Т а б л и ц а 3.3 Частотность возникновения опасных явлений в техносфере Т ип опасного явления Ч астотность, год-1 Техногенные чрезвычайные ситуации Аварии на городских трубопроводах (газопроводах) Взрывы в цехах взрывоопасных производств Взрывы на установках технологического оборудо вания взрывоопасных производств Взрывы в резервуарах, котлах и других емкостях со взрывоопасными продуктами Взрывы в жилых и общественных зданиях 42 1,54 0,857 2,0 0,333 2,0 Продолжение табл. 3.3 Тип опасного явления Частотность, год:1 Распределение 150 аварийных взрывов по видам энергоносителя или видам аварий Газопаровоздушные смеси: углеводородные газы пары ЛВЖ водород 3,2 U5 1,35 Пыль органических продуктов 0,4 Конденсированные нестабильные взрывчатые вещества (ВВ) 0,9 Взрывы в атмосфере 3,3 Аварийные взрывы, вызвавшие серьезные разруше ния зданий, сооружений, оборудования 3,65 Взрывы в технологической аппаратуре 4,2 Выбросы токсических веществ: хлора аммиака оксидов углерода и азота 0,85 0,55 0,1 Авиационные катастрофы Крупные автомобильные аварии Крупные железнодорожные катастрофы 15...30 90... 150 5...20 Природные чрезвычайные ситуации Природные ЧС В том числе: категории ЧС-4 для городов России категории ЧС-1 и 2 (Таймыр, Камчатка, Курилы) Землетрясения: силой 9... 10 баллов 6...7 баллов (Камчатка, Курилы) Цунами: на Дальнем Востоке на восточном побережье Камчатки, Курил, Сахалина Тайфуны на Дальнем Востоке Сильный ветер, способный создать ЧС-2 200 0,01 15...20 0,07 ...0,10 0,1...0,17 0,2 (5 ...7) • 10'2 3...4 0,01...0,1 43 Окончание табл. 3.3 Тип опасного явления Катастрофические наводнения Смерч в городе Частотность, год-1 0,01 5-10-4 Удар молнии на площади 1 км2 Пожары с тяжелыми последствиями 1...4 0,2...0,3 Примечание. Согласно классификации природных ЧС по тяжести последствий, принятой в России: ЧС-1 — сроки восстановления составляют до трех суток; ЧС-2 — до одного года; ЧС-3 — до 5 ...7 лет; Ч С -4 — в экономически обозримые сроки не восстанавливаются. В случае когда за случайную величину принимается время рабо ты (безаварийного состояния) объекта х, вероятность того, что объект на протяжении времени т будет находиться в работоспособ ном (безаварийном) состоянии, определяют по формуле P (i) = exp(-to), (3.1) где X — интенсивность отказов объекта (X = const). Некоторые значения интенсивности отказов элементов техноло гических аппаратов приведены в табл. 3.4. Вероятность отказа (аварии, инцидента) /-го агрегата при средней интенсивности отказов X,- определяется по следующей формуле: =1-ехр(-А.,т), (3.2) где т — рассматриваемый промежуток времени, год. Вероятность хотя бы одной аварии за год в цехе, содержащем п единиц оборудования, рассчитывается по формуле W= (3.3) /=1 Если в цехе имеется п единиц одинакового оборудования, то при расчете годовой вероятности отказа хотя бы одной из них формула (3.3) принимает вид Пример 3.1. Определить вероятность возникновения аварии в цехе улавливания № 2 Нижнетагильского металлургического комбината, явля ющегося наиболее опасным в КХП (см. пример 2.1). Решение. При прогнозировании вероятности возникновения аварии в цехе улавливания № 2 учитывали аварии, обусловленные отказом или раз рушением оборудования: 44 Т а б л и ц а 3.4 Интенсивность отказов элементов Объект \1 0 6 Объект Х-106 Механические элементы Зажимы 0,0005 Коробки передачи: соединительные секторные скоростные 0,2 0,912 2,75 Пружины 0,1125 Подшипники: шариковые соединительных муфт роликовые 0,65 0,21 Корпуса Муфты: сцепления скольжения Приводные ремни передачи Шарикоподшипники: мощные маломощные 2,0 Фильтры механические Теплообменники 15,0 Эксцентрики Гидравлические и пневматические элементы 0,6 Задвижки клапанов Диафрагмы Моторы гидравли ческие Насосы с машинным приводом Прокладки: пробковые пропитанные из сплава «Монель» кольцеобразные пластмассовые пробковые Резервуары гидрав лические Соединения: гидравлические пневматические 0,06 0,3 3,6 1,8 0,875 0,5 Сервомеханизмы Сервоклапаны 1,1 0,3 0,002 5,1 30,0 Манометры 1,3 1,8 Нагнетатели 2,4 Поршни гидравли ческие 0,2 8,74 0,04 0,137 0,05 0,02 0,05 0,02 Регуляторы: давления гидравлические пневматические 4,25 3,55 7,5 0,083 Сильфоны 2,2867 0,03 0,04 Шланги: высокого давления гибкие пневматические 3,93 0,067 3,66 45 Т а б л и ц а 3.5 -fc. Os Вероятности возникновения аварий в цехе улавливания № 2 В ероятность аварии н а о дн ом агрегате, год-1 В еро ятн ость авари и н а всех од н оти п н ы х агрегатах, год-1 К о л и ч ество / п ро тяж ен н о сть И н тен си в н о сть о тказа X, год-1* 2 ед. 1,7 • 10-2 1,69 ■10-2 3,3 • 10'2 7 ед. 1,0 • 10^ 1,0 • 10^ 7,0 • 10-4 Хранилище продуктов возгонки 12 ед. 1,0 • ДО-4 1,0 • 10^ Внутрицеховой кислородопровод 450 м 2,0 • КГ6 9,0 • 10-4 12,0 • КГ* 9,0 -10 Внутрицеховой питательный трубопровод (техническая вода) 720 м 2,0 • 10^ 1,44 • 10-3 1,44 • 10-3 Внутрицеховой газопровод прямого коксового газа 50 м 2,0 • 10"6 1,0 • ИГ* 1,0 • ю-4 Внутрицеховой газопровод обратного коксового газа 1070 м 2,0 • 10"6 2,14 • ДО-3 2,14 • 10-3 Внутрицеховой трубопровод 3-й категории 320 м 2,0 • 10"6 6,4 10^ 6,4 • 10-4 4140 м 2,0 • 10"* 8,28 • ДО-3 8,28 • 10-3 450 м 2 ,0 -10-« 9 ,0 -10-4 9,0 • 10-4 Агрегат, устройство Теплообменник Хранилище серной кислоты Внутрицеховой питательный трубопровод (оборотная вода) Внутрицеховой трубопровод сжатого воздуха * Для трубопроводов 1/(м-год). • разрыв или обрыв всасывающего газопровода одной из очередей; • обрыв нагнетающего газопровода; • обрыв газопровода второй очереди при работе машин № 1 и 2; • обрыв газопровода первой очереди при работе машин № 1 и 2; • прекращение подачи газа в сульфатное отделение; • разлив серной кислоты в помещении насосной; • разлив сырого бензола в помещении сборника бензола; • разлив поглотительного масла в помещении сборника масла; • разрушение прямого газопровода первой очереди; • разрушение нагнетающих газопроводов первой и второй очереди пос ле сульфатного отделения. При оценке вероятности аварии из основного цехового оборудования учитывали теплообменники, хранилища продуктов возгонки и серной кис лоты, внутрицеховые трубопроводы кислорода, сжатого воздуха, прямого и обратного коксового газа и технической воды. Результаты расчетов вероят ности хотя бы одной аварии в год, проведенные по формулам (3.1) и (3.3), представлены в табл. 3.5. Интенсивность отказа трубопровода определяется по формуле 3-гр- у , где I —длина трубопровода, м; X, —вероятность разрыва трубопровода на 1 м его длины, 1/(мтод). В данном примере принято, что X/ = 2- 10-6 1/(мгод). При расчете вероятности возникновения аварий в цехе улавливания № 2 не учитывали возможность обрушения галерей подачи угля на угольную башню № 2, следствием которого может быть разрушение водовода барильетного цикла, нарушение подачи воды на печь и т.д. Рассчитанная по формуле (3.2) вероятность аварии в цехе улавливания № 2 составляет 0,05 шд-1. 3 .2 . Аналитические методы определения частоты возникновения источника чрезвычайной ситуации Для расчета вероятности (частоты) возникновения источника ЧС на действующих или строящихся объектах необходимо располагать статистическими данными о времени существования различных ис точников пожаров — взрывоопасных событий. Под последними по нимаются события, реализация которых приводит к образованию го рючей среды и появлению источника зажигания. Расчет вероятности образования горючей среды. Образование горючей среды (событие ГС*) в рассматриваемом элементе объекта обусловлено появлением в нем достаточного количества горючего вещества (событие ГВ) и окислителя (событие ОК) с учетом парамет ров состояния (температуры, давления и т.д.). Вероятность образования к- й горючей среды W(TCk) для случая независимых событий ГВ и ОК вычисляют по формуле 47 W(TCk) = ^ ( Г В ,) ^ ( O K m), к =/ + Щ т - 1) (3.4) где Щ(ГВ/) — вероятность появления достаточного для образования горючей смеси количества /-го вещества в /-м элементе объекта в течение года; Щ(ОКт) — вероятность появления достаточного для образования горючей смеси количества т - го окислителя в /-м эле менте объекта в течение года. Появление в рассматриваемом элементе объекта горючего веще ства k-ro вида является следствием реализации любой из а„ причин. Вероятность JVj(TBk) рассчитывают по следующей формуле: где Щ(а„) — вероятность реализации любой из причин, приведен ных далее; Щ(а{) — вероятность постоянного присутствия в /-м эле менте объекта горючего вещества к-то вида; Wt{a2) — вероятность разгерметизации аппаратов или коммуникаций с горючим веще ством, расположенных в /-м элементе объекта; Щ(а3) — вероятность образования горючего вещества в результате химической реакции в /-м элементе объекта; ^ ( а 4) — вероятность снижения концентрации флегматизатора в горючем газе, паре жидкости или аэровзвеси в /-м элементе объекта ниже минимально допустимой; Щ(а5) — веро ятность нарушения периодичности очистки /-го элемента объекта от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т.д.; п — порядковый но мер причины; z — количество причин а„, характерных для /-го эле мента объекта. На действующих и строящихся объектах вероятность Щ(ап) реа лизации в /-м элементе объекта ап причины, приводящей к появле нию к-то горючего вещества, вычисляют на основе статистических данных о времени существования этой причины по формуле (3.5) где К0 — коэффициент безопасности; m — число реализаций ап при чины появления к-го горючего вещества в /-м элементе объекта за анализируемый период времени; т, — время существования причи ны а„ появления к -го горючего вещества при у-й реализации в тече ние анализируемого периода времени, мин; хр — анализируемый период времени, мин; (3.6) Здесь тр — коэффициент, зависящий от числа степеней свободы (m - 1) при доверительном интервале р = 0,95; уХо — вероятность 48 появления состояния воспламенения; т0 — среднее время существо вания пожаровзрывоопасного состояния. Далее приведена зависимость коэффициента от числа степеней свободы: т - 1 ........... 1 2 Тв................. 12,71 4,3 От 3 до 5 3,18 От 6 до 10 2,45 От 11 до 20 2,20 20 2,09 В проектируемых элементах объекта вероятность fV,(a„) вы числяют как вероятность отказа технических систем по форму ле (3.2). Вероятность появления к-го окислителя в /- м элементе объекта рассчитывают по следующей формуле: Ж,(ОКЛ) = 1 - П [ 1 - ^ .( 6 й)], (3.7) И=1 где Wi(b„) — вероятность реализации любой из Ъп причин, приведен ных далее; Wi(b{) — вероятность того, что концентрация окислите ля, подаваемого в смесь /-го элемента объекта, больше допустимой по горючести; W^b2) — вероятность подсоса окислителя в смесь /-го элемента объекта с горючим веществом; Щ(ЬЪ) — вероятность постоянного присутствия окислителя в /-м элементе объекта; И^(/>4) — вероятность вскрытия /-го элемента объекта с горючим веществом без предварительного пропаривания (продувки инертным газом); п — порядковый номер причины; z — количество причин Ь„, харак терных для /-го элемента объекта. Вероятности Щ(Ьп) реализаций событий, обусловливающих воз можность появления окислителя к-го типа в опасном количестве, вычисляют для проектируемых элементов по формуле (3.5), для дей ствующих — аналогично fV/(a„) по формуле (3.2). Вероятность Щ(Ь2) подсоса окислителя в аппарат с горючим ве ществом определяют как вероятность совместной реализации двух событий: нахождения аппарата под разряжением (событие Sj) и раз герметизации аппарата (событие *У2) по формуле Wi{b2) = W (Sl) W ( S 2). (3.8) Вероятность W{S\) нахождения /-го элемента объекта под разря жением в общем случае вычисляют по формуле (3.7); принимают равной единице, если элемент во время работы находится под раз ряжением, и 0,5, если элемент с равной периодичностью находится под давлением и разряжением. Вероятность W{S2) разгерметизации /-го элемента объекта на разных стадиях его разработки и эксплуатации рассчитывают анало гично Щ(а„) по формулам (3.2) и (3.5). 49 Пример 3.2. Компрессор, установленный в отделении компрессии эти лена, повышает давление поступающего из магистрального газопровода этилена с 11• 105до 275 • 105 Па. Определить вероятность образования взрывоопасной смеси в компрес соре. Решение. По условиям технологического процесса в цилиндре компрес сора постоянно обращается этилен, поэтому вероятность появления в ком прессоре горючего газа ^(ГВ,) = 1. Появление окислителя (воздуха) в цилиндре компрессора возможно при заклинивании всасывающего клапана. В этом случае в цилиндре создается разряжение, приводящее к подсосу воздуха через сальниковые уплотнения. Для отключения компрессора при заклинивании всасывающего клапана имеется система контроля давления, которая отключает компрессор через 10 с после заклинивания клапана. Обследование показало, что за год наблю далось 10 случаев заклинивания клапанов. Согласно формуле (3.5) вероят ность разгерметизации компрессора Здесь 525 600 —количество секунд в рабочее время в году, исходя из рас чета 8 750 рабочих часов в год. Компрессор в течение года находился в рабочем состоянии 4 000 ч, по этому вероятность его нахождения под разряжением TV(S,) =--------(2 000 ■60) = 2,3 •ЮЛ 17 525 600' ’ Вероятность подсоса воздуха в компрессор рассчитаем по формуле (3.8): Щ(Ь2) = (2,3-10_1)(3,2-10-6) = 7,4-10“7. Следовательно, вероятность образования горючей среды в цилиндре компрессора в соответствии с формулой (3.4) составит: ЩГСк) = 1,0- (7,4- IQ"7) = 7,4 -10-7. Расчет вероятности появления источника зажигания. Появ ление «-го источника зажигания (инициирования взрыва) в элементе объекта (событие И3„) обусловлено появлением в нем «-го энерге тического (теплового) источника (событие ТИ„) с параметрами, до статочными для воспламенения к -й горючей среды (событие В„). Вероятность появления и-го источника зажигания в /-м элементе объекта вычисляют по следующей формуле: И1/ (И3„ /T C k) = Wi (ТИ„) ■Wj(B^) (3.9) где Щ(ТИ„) — вероятность появления в /-м элементе объекта в те чение года «-го энергетического (теплового) источника; — 50 условная вероятность того, что воспламеняющая способность по явившегося в г'-м элементе объекта года я-го энергетического (теп лового) источника достаточна для зажигания к-й горючей среды, находящейся в этом элементе. Вероятность появления в /-м элементе объекта в течение года л-го теплового источника определяют по формуле ^ .(Т И л) = 1 -П [1 -И ^ (е„)], Я=1 где Щ(е„) — вероятность реализации любой из е„ причин, приведен ных далее; IVê,) — вероятность появления искр короткого замыка ния электропроводки в г-м элементе объекта в течение года; Щ(е2) — вероятность проведения электросварочных работ в г-м элементе объекта в течение года (определяют на основе статистических дан ных аналогично Щ(а„) по формуле (3.5); Щ(е3) — вероятность не соответствия электрооборудования в г'-м элементе объекта категории и группе горючести среды в течение года (при непрерывной работе электрооборудования принимают Щ(е3) = 1, если не соответствует и Щ(е3) = 10”8, если соответствует); Щ(е4) — вероятность возникно вения в г'-м элементе объекта разряда статического электричества в течение года; и — порядковый номер причины; z — количество е„ причин. Вероятность появления в г-м элементе объекта искр короткого замыкания вычисляют для действующих и строящихся объектов по следующей формуле: где W/(v1) — вероятность появления короткого замыкания электро проводки в г'-м элементе объекта в течение года, определяемая ана логично Щ(а„) по формуле (3.5); Щ(ю2) — вероятность того, что зна чение электрического тока в г-м элементе объекта лежит в диапазо не пожароопасных значений; fV,(z) — вероятность отсутствия или отказа аппаратов защиты от короткого замыкания в течение года. Вероятность нахождения электрического тока в диапазоне пожа роопасных значений и '/ М - т Ц - . ■‘ к.з ■‘ О где / 2— максимальное пожароопасное значение тока, протекающе го по кабелю; /, — минимальное пожароопасное значение тока, про текающего по кабелю или проводу; 1КЗ — максимальное установив шееся значение тока короткого замыкания в кабеле или проводе; / 0— длительно допустимый ток для кабеля или провода (если / 2> / к з, то принимают / 2= / к 3. При отсутствии данных по 1\ и / 2 принимают Щ " 2) = 1 ). 51 Вероятность появления в /-м элементе объекта искр статическо го электричества вычисляют по формуле Щ(е4) = Щ (Х1)Щ (Х2), где W/(Xi) — вероятность появления в i-м элементе объекта условий для статической электризации в течение года; Wj(X2) — вероятность наличия неисправности, отсутствия или неэффективности средств защиты от статического электричества в течение года. Вероятность tVj(X\) принимают равной 1, если в i-м элементе объекта применяют вещества с удельным электрическим сопротив лением, превышающим 105 Ом-м. В остальных случаях Wt(X{) = 0. Вероятность Щ(Х2) принимают равной 1 при отсутствии или неэффективности средств защиты от статического электричества. В других случаях вероятность Щ(Х2) вычисляют аналогично Щ(а„) по формуле (3.5). Фрикционные искры (искры удара и трения) появляются (собы тие ТИ„) при применении искроопасного инструмента (событие/j); разрушении движущихся узлов и деталей (событие^); применении рабочей обуви, подбитой металлическими набойками и гвоздями (событиеУз); попадании в движущиеся механизмы посторонних пред метов (событие f 4) и т.д.; ударе крышки металлического люка (собы тие/^). Вероятность В^(ТИи) вычисляют по формуле ^ .(Т И П) = 1 - П [ 1 - ^ .( Л ) ] , И=1 где Wj(f„) — вероятность реализации любой из f„ причин, приведен ных далее; Wt( fx) — вероятность применения в i-м элементе объек та металлического, шлифовального и другого искроопасного инст румента, которую вычисляют при наличии статистических данных аналогично Щ(а„) по формуле (3.5); Щ (/2) — вероятность разруше ния движущихся узлов и деталей /-го элемента объекта при наличии статистических данных, которую рассчитывают по формулам (3.2), (3.5); W j(f5) — вероятности использования рабочими несо ответствующей обуви и удара крышки металлического люка соответ ственно. Их определяют только для действующих объектов аналогич но Wj(an) по формуле (3.5); Wt(f4) — вероятность попадания в дви жущиеся механизмы /-го элемента объекта посторонних объектов в течение года для действующих объектов, которую вычисляют анало гично Wj(a„) по формуле (3.5), а для проектируемых — по формуле (3.2) как вероятность отказа защитных средств. Открытое пламя и искры появляются в i-м элементе объекта (событие ТИ„) при реализации любой из причин h„. Вероятность И^(ТИ„) рассчитывают по следующей формуле: »Г((ТИв) = 1 - П [ 1 - ^ ( ^ ) ] , «=1 52 где Wj(hn) — вероятность реализации любой из h„ причин, приведен ных далее; — вероятность сжигания топлива в печах /-го эле мента объекта в течение года; И^ (Л2) — вероятность проведения газо сварочных и других огневых работ в /-м элементе объекта в течение года; Щ(/г3) — вероятность несоблюдения режима курения в /-м эле менте объекта в течение года; Щ(й4) — вероятность отсутствия или неисправности искрогасителей на двигателях внутреннего сгорания, расположенных в /-м элементе объекта в течение года; Щ(Н5) — ве роятность использования рабочими спичек, зажигалок или горелок в /-м элементе объекта в течение года; Щ(й6) — вероятность выбро сов нагретого газа из технологического оборудования в /-м элемен те объекта в течение года; п — порядковый номер причины; z — количество причин. Вероятности Щ(к„) вычисляют по формуле, аналогичной форму ле (3.5). Нагрев вещества, отдельных узлов и поверхностей технологи ческого оборудования /-го элемента объекта, контактирующими с горючей средой, выше допустимой температуры (событие ТИ„) воз можен при реализации любой из Кп причин. Вероятность вычисля ют по формуле и ^ (ти Л) = 1 - П [ 1 - ^ ( * и)], Л=1 где Wj(Kn) — вероятность реализации любой из К„ причин, приве денных далее; Щ(К{) — вероятность нагрева горючего вещества или поверхности оборудования /-го элемента объекта при возникновении перегрузки электросети, машин и аппаратов в течение года; И^(ЛГ2) — вероятность отказа системы охлаждения аппарата /-го элемента объек та в течение года; Wi{K3) — вероятность нагрева поверхностей и го рючих веществ при возникновении повышенных переходных сопро тивлений электрических соединений /-го элемента объекта в течение года; JV,(KA) — вероятность использования электронагревательного элемента в /-м элементе объекта в течение года; Щ(Х5) — вероятность нагрева поверхностей при трении в подшипниках в /-м элементе объекта в течение года; Щ(К6) — вероятность разогрева от трения транспортерных лент и приводных ремней в /-м элементе объекта в течение года; Щ(К7) — вероятность нагрева поверхностей инструмен та и материалов в /-м элементе объекта в течение года; Щ(К$) — веро ятность нагрева горючих веществ в /-м элементе объекта до опасных температур по условиям технологического процесса в течение года. Приведенные ранее вероятности вычисляют для действующих элементов аналогично Щ(а„) по формуле (3.5), для строящихся объектов — по формуле (3.2). Вероятность принимают равной 1, если в соответствии с технологической необходимостью происходит нагрев горючих ве 53 ществ до опасных температур, или 0, если такой процесс не проис ходит. Вероятность W^B*) того, что воспламеняющая способность по явившегося в 1-м элементе объекта энергетического (теплового) ис точника достаточна для зажигания к -й горючей смеси, находящей ся в рассматриваемом элементе объекта, определяют эксперимен тально или путем сравнения параметров энергетического (теплово го) источника с соответствующими показателями пожарной опасно сти горючей среды. Если данные для определения W[B„) отсутству ют или их достаточность вызывает сомнение, то значение вероятно сти И7кВ*) принимают равным 1. Вероятность W^B*) принимают равной 0 в следующих случаях: • если источник не способен нагреть вещество выше 80 % значе ния температуры самовоспламенения вещества или температуры самовозгорания вещества, имеющего склонность к тепловому само возгоранию: • если энергия, переданная тепловым источником горючему веще ству (паро-, газо-, пылевоздушной смеси) ниже 40% минимальной энергии зажигания; • если за время остывания теплового источника он не способен нагреть горючие вещества выше температуры воспламенения; • если время действия теплового источника меньше суммы перио да индукции горючей среды и времени нагрева локального объема этой среды от начальной температуры до температуры воспламенения. При обосновании невозможности расчета вероятности появле ния источника зажигания в рассматриваемом элементе объекта с учетом конкретных условий его эксплуатации допускается вычислять этот параметр по формуле И^(ИЗ) = 1-ехр(-т/тиз), где т — время работы /-го элемента объекта за анализируемый период времени, ч; хиз — среднее время работы /'-го элемента объекта до появления одного источника зажигания, ч; хиз = 3,03 ■104Е'о1’2, где Е0 — минимальная энергия зажигания горючей среды /'-го элемента объекта, Дж. Пример 3.3. Для условий примера 3.2 определить вероятность взрыва этиленовоздушной смеси в компрессоре при разрушении узлов и деталей поршневой группы из-за потери прочности материала или ослабления бол товых соединений. Решение. 1. Согласно статистическим данным в течение последнего года имел место один случай разрушения деталей поршневой группы, в резуль тате чего в цилиндре компрессора в течение 2 мин наблюдалось искрение. По формуле (3.5) найдем Ж(ТИ) = W(J2) = 54 ■2 = 3,8 •ЮЛ 2. Оценим энергию искр, возникающих при разрушении деталей порш невой группы компрессора. Скорость движения деталей составляет 20 м/с, их масса равна 10 кг и более. Следовательно, энергия искр составит, Дж: Е ту2 10 202 - 2 2 = 2000. Известно, что фрикционные искры твердых сталей при соударениях энергией порядка 1000 Дж поджигают метановоздушную смесь с минималь ной энергией зажигания 0,28 Дж. Минимальная энергия зажигания этипенвоздушной смеси равна 0,12 мДж, а энергия соударения тел значительно превышает 1000 Дж. Следовательно, Тогда вероятность появления в цилиндре компрессора источника зажи гания в соответствии с формулой (3.9) составит: ЖЛ(ИЗ) = И^(ТИЛ)И^(5Я *) = 3,810-6 •1,0 = 3,8 10“6. Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси внутри компрессора составит: W = Ж(ГС*) Ж*(ИЗ) = 7,4-10-7 •3,8 •КИ = 2,8 КГ12. Разряд атмосферного электричества в /-м элементе объекта возможен или при поражении объекта молнией (событие Q ), или при вторичном ее воздействии (событие С2), или при заносе в него высокого потенциала (событие С3). Вероятность разряда атмосферного электричества в /'-м элементе объекта вычисляют по формуле ЖДТИ„) = 1 - П [ 1 - ^ .( С Й)], Л=1 где Wj(C„) — вероятность реализации любой из Сп причин, приве денных далее; Щ(С\) — вероятность поражения /-го элемента объек та молнией в течение года; Щ(С2) — вероятность вторичного воздей ствия молнии на /-й элемент объекта в течение года; W,( С3) — ве роятность заноса в /'-й элемент объекта высокого потенциала в те чение года; п — порядковый номер причины. Поражение /-го элемента объекта молнией возможно при совме стной реализации двух событий: прямого удара молнии (событие t{) и отсутствия неисправности, неправильного конструктивного испол нения или отказа молниеотвода (событие t2). Вероятность И^(С,) вычисляют по формуле ^ •(С 1) = ^ ( 7 1) ^ ( 7 2). (3.10) Вероятность прямого удара молнии в объект JV.(t1) = l-e x p (-N yMzp), (3.11) 55 где NyM— число прямых ударов молнии в объект за один год; хр — продолжительность периода наблюдения, год. Для объектов прямоугольной формы ЛГум= (.$ + 6 Я М Х + 6 1 О /у 1 0 ^ , а для круглых объектов (3.12) N yM= (2Л+ 6Н )2•«у •10-6, (3.13) где S — длина объекта, м; L — ширина объекта, м; Н — высота объекта, м; пу — среднее число ударов молнии на 1 км2земной по верхности. Далее приведена зависимость среднего числа ударов молнии от продолжительности грозовой деятельности: Продолжительность грозовой деятельности за год, ч ..................................... Среднее число ударов молнии в год на 1 км2 .............. 20... .40 40... .60 3 6 60... 80 80 и более 9 12 Распределение продолжительности гроз по территории Россий ской Федерации представлено на рис. 3.1. Вероятность Щ(12) принимают равной 1 в случае отсутствия молниезащиты на объекте или наличия ошибок при ее проектировании и изготовлении. Вывод о соответствии основных параметров молниеотвода требо ваниям, предъявляемым к молниезащите 1, 2 и 3-й категорий, дела ют на основании результатов проверочного расчета и детального обследования молниеотвода. При наличии молниезащиты вероят ность fVj(t2) вычисляют по формуле 1C т Wi(h) =— 2 > ,+ ( l - P ) L ь ]=1 (3.14) где К„ — коэффициент безопасности, определяемый по формуле, аналогичной формуле (3.6); хр — анализируемый период времени, мин; Ту— время неисправности молниеотвода приу'-й ее реализации в течение года, мин; т — число неисправных состояний молниеза щиты; Р — вероятность безотказной работы молниезащиты (Р = 0,995 при наличии молниезащиты типа А и Р = 0,95 при молниезащите типа Б). Для проектируемых объектов вероятность ошибки при проекти ровании не рассчитывается. При расчете fV/(t2) существующей молниезащиты нарушение периодичности проверки сопротивления заземлителей (один раз в два года) расценивают как нахождение молниезащиты в неисправ ном состоянии. Время существования этой неисправности опреде- 56 Рис. 3.1. Карта распределения средней за год продолжительности гроз в часах по территории Российской Федерации ляют как продолжительность периода между запланированным и фактическим сроками проверки. Вероятность вторичного воздействия молнии на объект рассчи тывают по формуле Щ(С2) = Щ(г>)Щ(*з), (3.15) где Wjitj) — вероятность отказа защитного заземления в течение года. Вероятность Щ((3) при отсутствии защитного заземления или перемычек в местах сближения металлических коммуникаций при нимают равной 1. Вероятность fV,(t3) неисправности существующей системы защиты от вторичных воздействий молнии определяют на основании результатов ее обследования аналогично вероятности Wj(a„) по формуле (3.5). Вероятность Щ(С3) заноса высокого потенциала в защищаемый объект вычисляют аналогично вероятности Щ(С2) по формуле (3.15). Вероятность при расчете W,(С2) и И^(С3) вычисляют по формуле (3.11), причем значения параметров S и L в формулах (3.12) и (3.13) необходимо увеличить на 100 м. Пример 3.4. Отделение компрессии этилена, располагающееся в одно этажном производственном здании размерами в плане 20 х 12 м и высотой 10 м, находится в регионе Российской Федерации со средней продолжи тельностью грозовой деятельности 55 ч/год. Определить вероятность взрыва этиленовоздушной смеси в объеме по мещения в результате разряда атмосферного электричества. Решение. 1. В соответствии с зависимостью среднего числа ударов мол нии от продолжительности грузовой деятельности при средней продолжи тельности грозовой деятельности 55 ч/год среднее число ударов молнии на 1 км2 земной поверхности составит п = 6 (км2-год)"1. Число прямых ударов молнии в здание отделения компрессии этилена в соответствии с формулой (3.12) составит, уд./год: NyM=(20+610)(12+610)-610'6=3,410"2. 2. По формуле (3.11) найдем вероятность прямого удара молнии в зда ние отделения компрессии: ) = 1- ехр(-3,4 •КГ2■1,0) = 3,3 •10“2. 3. По формуле (3.14) вычислим вероятность отказа исправной молниезащиты типа Б здания компрессорной: И^(Г2) = 1-0,95 = 510-2. 4. Вероятность поражения здания молнией согласно формуле (3.10) со ставит: (С*!) = 3,3 •10“2 5 10-2 = 1,65 10-3. 58 5. Пожарно-техническим обследованием установлено, что защитное заземление, имеющееся в здании, находится в исправном состоянии, поэто му ЩС& = 0 и W,(C3) = 0. Тогда Wn(ТИ( ) =W„(.t1) =1,65 •10_3. 6. Учитывая параметры молнии, получим V'„(Bl2) =1, откуда Wn(ИЗ/ ГС) = [W„(ТИ!)+ W„(ТИ4)]Ж„ (Д2) = = (1,65-10-3+ 5,8-Ю-3)-1,0 = 7,45 IQ"3. Таким образом, вероятность взрыва этиленовоздушной смеси в объеме помещения W (B O ) = (r„(TCi )ТКЛ(ИЗ/ГС) = 3,6-10'5•7,45 ТО-3 = 2,7-10'7. Контрольные вопросы 1. Как связаны между собой вероятность и интенсивность отказа объек та? 2. Зависит ли интенсивность отказа трубопровода от его длины? 3. Чем обусловлено образование горючей среды в рассматриваемом эле менте объема? 4. Что такое коэффициент безопасности и от чего он зависит? 5. Чем обусловлено появление источника зажигания (инициирования взрыва) в элементе объема? 6. От чего зависит вероятность появления в рассматриваемом объеме искр короткого замыкания? 7. В каком случае возможно поражение объекта молнией? 8. Каковы причины появления в рассматриваемом объеме открытого пламени? 9. Каковы причины появления в рассматриваемом объеме фрикционных искр? 10. На какие виды классифицируют природные ЧС по тяжести послед ствий? Глава 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УЩЕРБА 4 .1 . Классификация видов ущерба В гл. 1 приведено определение ущерба как результата негативно го изменения состояния (свойств, параметров и т. п.) вследствие воз действия каких-то событий, явлений, выражающихся в нарушении целостности объектов или ухудшения других их свойств; физические или возможные социальные и экономические потери (отклонение здоровья человека от среднестатистического значения, т. е. его бо лезнь или даже смерть; нарушение процесса нормальной хозяйствен ной деятельности; утрата того или иного вида собственности, других материальных, культурных, исторических или природных ценностей и т.д.) и (или) ухудшение ОПС или среды обитания человека. При рассмотрении социальных, экономических и экологических последствий ЧС целесообразно оперировать понятиями прямого, косвенного, полного и общего ущербов. Под прямым ущербом в результате ЧС будем понимать потери и убытки всех структур национальной экономики, попавших в зоны воздействия ЧС, которые складываются из невозвратных потерь ос новных фондов, оцененных природных ресурсов и убытков, вызван ных этими потерями, а также затраты, связанные с ограничением развития и ликвидацией ЧС. В состав затрат на ликвидацию последствий аварии включаются затраты на медицинское обслуживание, весь комплекс эвакуацион ных мероприятий, дезактивационные и дегазационные (при необхо димости) работы, спасательные работы, строительство защитных сооружений, охрану оставленных объектов народного хозяйства и жилья, компенсационные выплаты отселяемым, строительство ново го жилья эвакуированным, контроль за радиационной обстановкой и окружающей средой в зависимости от вида и масштабности ЧС. Объем затрат на ликвидацию последствий возможной тяжелой аварии будет зависеть от конкретных географических, метеорологи ческих, инфраструктурных, демографических и прочих особенностей района (или региона), в котором произошло ЧС. При определении этих затрат следует также учитывать вероятную динамику распрост ранения различных вредных веществ или радиации и перемещения населения. 60 Косвенный ущерб — это потери, убытки и дополнительные за траты, которые понесут объекты экономики, не попавшие в зону прямого воздействия, и вызванные в первую очередь нарушениями и изменениями в сложившейся структуре хозяйственных связей, ин фраструктуре. К косвенному ущербу можно отнести такие плохо под дающиеся стоимостной оценке отрицательные социальные эффек ты, например падение производительности труда оставшихся не от селенными работников, вызванное их угнетенным психическим со стоянием. Прямой и косвенный ущерб в совокупности образуют полный ущерб (рис. 4.1). Показатель полного ущерба, являясь конечным на конкретный момент времени, выступает в качестве промежуточного по сравне нию с некоторым окончательным показателем, который определит ся количественно в отдаленной перспективе. В этом случае он назы вается общим ущербом и представляет собой сумму всех потерь, убытков и затрат с учетом сопоставления доаварийного развития как пораженных территорий и производств, так и всего хозяйства реги она или страны в целом с потенциальным или с полученным ущер бом. Прямой ущерб от ЧС подразделяют на экономический, соци альный и экономический. Прямой экономический ущерб связан непосредственно с затра тами на ограничение развития ЧС, материальными потерями насе ления и ущербом в сфере производства. Затраты на ограничение развития ЧС (или на ликвидацию ЧС, но не на восстановление) включают в себя те виды затрат, которые необходимы для ограничения распространения ЧС и уменьшения ее последствий. Рис. 4.1. Классификация полного ущерба 61 Материальные потери населения определяются утратой личного имущества граждан, утратой жилья, личного скота, транспорта и т.д. Ущерб в сфере производства зависит непосредственно от выбы тия и утраты основных и оборотных фондов. Прямой социальный ущерб непосредственно связан с воздействи ем на население и среду его обитания и характеризует людские по тери (гибель людей и ущерб их здоровью), изменение условий жиз ни людей и психологическое воздействие на население. Прямой экологический ущерб отражает ущерб природной среде, ущерб от уничтожения или разрушения почвенного покрова, расти тельного и животного мира, от загрязнения водных источников и водоемов, а также атмосферы. Изменение (ухудшение) условий жизни людей, попавших под влияние поражающих факторов или последствий ЧС, является наи более значимым прямым экологическим ущербом от ЧС на урбани зированных территориях или в местах временной концентрации зна чительных групп людей (туристы, спортсмены, рыболовы и т.п.). Косвенный ущерб от ЧС включает в себя убытки, понесенные вне зоны прямого воздействия ЧС. Так же как и прямой, он подразде ляется на экономический, экологический и социальный. Косвенный экономический ущерб формируется за счет: • изменения объема и структуры выпуска продукции промышлен ности (по видам); • изменения показателей эффективности в промышленности; • преждевременного выбытия основных производственных фон дов, выбытия производственных мощностей (по видам продукции); • создания дополнительных запасов продукции (по видам); • создания дополнительных резервов производственных мощно стей; • изменения выпуска продукции сельского хозяйства (по видам); • изменения показателей эффективности в сельском хозяйстве; • потерь территорий под сельскохозяйственными угодьями; • сокращения собственной сырьевой базы животноводческих хо зяйств (по видам кормов) (обеспеченность животноводческих хо зяйств нормативными и страховыми запасами кормов и фуража, изменение вместимости капитальных хранилищ, подготовленных для хранения в условиях ЧС сельскохозяйственной продукции (по видам) в местах ее производства); • нарушения нормального режима функционирования хозяйства (выбытие мощностей электро-, водо-, теплоснабжения, выбытие за пасов топлива, изменение провозной способности транспорта (по видам и основным транспортным направлениям); • вынужденной перестройки деятельности систем управления (до полнительные затраты на использование запасных пунктов управле ния, передвижных средств связи). Косвенный социальный ущерб включает в себя: 62 • потери трудовых ресурсов; • затраты на перераспределение трудовых ресурсов; • изменение условий и характера самого труда; • предоставление социальных льгот и гарантий для обеспечения возможности сохранения жизненного уровня; • изменение структуры потребления; • обеспечение коммунальными услугами; • обеспечение услугами здравоохранения. Косвенный экологический ущерб зависит от нарушения климати ческого баланса региона, отрицательного влияния на биоразнообра зие, уменьшения поголовья зверей и птиц, ухудшения качественных характеристик используемых природных ресурсов. Анализ последовательности взаимосвязанных событий при ЧС показывает, что по мере продвижения по их цепочке, во-первых, ослабевает влияние исходного события, а во-вторых, возрастают трудности оценки сопряженного (косвенного) ущерба. Исходя из этих соображений, в качестве оценки косвенного ущерба часто ис пользуется экспертная оценка в долях от прямого ущерба, без дета лизации и анализа отдельных составляющих. 4 .2 . Методические основы оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций В большинстве случаев итогом ЧС является загрязнение в той или иной степени водного и воздушного бассейнов, изъятие из пользо вания либо ухудшение качества сельскохозяйственных угодий и ле сохозяйственных участков, воздействие на рекреационные объекты и объекты природоохранного фонда, потери стоимости основных фондов, угроза для жизни и потери здоровья населения. Основой предлагаемого методического подхода является универ сальный принцип оценивания ущерба от ЧС разных типов и видов через суммирование характерных локальных пофакторных и пореципиентных ущербов. В общем случае ущерб от ЧС можно определить по формуле У = (У а + У в + У п) + + (Уч + У ф .и.п+У с.х + У л.х + Ур.х + Урек + У п.з.ф). (4 .1 ) где Уа — ущерб от загрязнения атмосферного воздуха; Ув — от за грязнения поверхностных и подземных вод; Уп — загрязнения поверх ности земли; Уч — от потери жизни и здоровья населения; Уфип — уничтожения основных фондов, имущества, продукции; Усх — изъя тия или ухудшения качества сельскохозяйственных угодий; Улх — по терь продуктов и объектов лесного хозяйства; Урх — потерь рыбно го хозяйства; Урек — уничтожения и ухудшения качества рекреаци онных ресурсов; Уп.3.ф — потерь природно-заповедного фонда. 63 В зависимости от групп и видов ЧС были определены характер ные наборы локальных пофакгорных (первое слагаемое в формуле (4.1)) и пореципиентных (второе слагаемое) ущербов, а также пра вила очередности их расчета в зависимости от опасности и террито риального масштаба вредного воздействия. Ущерб от ЧС техногенного характера. Основными видами ЧС техногенного характера являются: транспортные аварии; пожары и взрывы с выбросом (угрозой выброса) сильнодействующих ядовитых, радиоактивных и биологически опасных веществ; внезапное разру шение строений, аварии на электроэнергетических, коммунальных системах; аварии на очистных сооружениях; гидродинамические ава рии. Для каждого типа и вида ЧС формула (4.1) принимает несколь ко иной вид Ущерб, причиненный транспортными авариями, рассчитывают по следующей формуле: У = У ф .„ .п + У ч + ( У „ + У а+ У в)- Первое слагаемое присутствует всегда и включает в себя прямой ущерб от повреждения транспортных средств, попавших в аварию; автодорог, на которых произошла авария; перевозимого имущества и продукции; сооружений, зданий, коммуникаций, имущества, ко торые попали в зону ЧС. Ущерб жизни и здоровью населения (второе слагаемое) вычисля ют, если в аварии пострадали люди. Другие слагаемые (пофакторные ущербы) рассчитываются в тех случаях, когда в результате аварии произошел выброс вредных или ядовитых веществ в соответствующие сферы. При значительных выбросах вредных веществ в результате аварии в первую очередь определяют локальные пофакторные ущербы в зависимости от преобладающей сферы загрязнения. При крупных транспортных авариях кроме двух первых слагаемых могут иметь место другие ло кальные пореципиентные ущербы (сельскохозяйственным угодьям, лесному хозяйству, рекреационным объектам и т.д.). Пожары и взрывы на промышленных объектах, транспорте, ком муникациях, социально-культурных и жилых объектах предполага ют следующий порядок расчета ущерба: У = Уф.„.п+Уч + Уа Первое слагаемое, — ущерб от повреждения и разрушения мате риальных объектов, — присутствует всегда. Список объектов и иму щества зависит от особенностей каждой конкретной ЧС данного типа. Второе слагаемое рассчитывается, если пострадали люди. Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха рассчитывается в случае очень крупных пожаров и взрывов, которые по масштабам возможных последствий классифицированы как местные или регио нальные ЧС. 64 При авариях с выбросом (угрозой выброса) опасных химических веществ (ОХВ), радиоактивных веществ (РВ) и биологически опасных веществ (БОВ) ущерб рассчитывают по стандартной фор муле (4.1), так как могут иметь место практически все виды локаль ных ущербов. В этом случае обязательно присутствуют хотя бы один из пофакторных ущербов и пореципиентные ущербы Уфи п и Уч. Остальные пореципиентные ущербы определяют при наличии соот ветствующих реципиентов в зоне воздействия ЧС. Если по масшта бу территориального охвата и возможных последствий ЧС классифи цирована как региональная или федеральная, все локальные ущер бы рассчитывают обязательно. Внезапное разрушение строений предполагает достаточно упро щенную оценку ущерба: У = Уф.„.п+У ч- (4.2) Для аварий на электроэнергетических системах ущерб также вычисляют по формуле (4.2), однако есть определенные особенности. Первое слагаемое включает в себя как прямой ущерб от поврежде ния и разрушения материальных объектов и имущества в результате аварийных ситуаций, связанных с отсутствием электроснабжения, так и ущерб от недопроизводства продукции из-за отсутствия элек троснабжения. В случае аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения ущерб рассчитывают по формуле У = У ф .„ .п + У ч + У п + У в- Пофакторные ущербы Уп и Ув могут иметь место при авариях канализационной системы с массовым выбросом загрязняющих ве ществ. Для аварий на очистных сооружениях ущерб находят по общей формуле (4.1), так как могут иметь место практически все виды ло кальных ущербов. Загрязнение атмосферного воздуха происходит при авариях на очистных сооружениях промышленных газов, а за грязнение поверхностных и подземных вод, почв и поверхности зем ли — при авариях на очистных сооружениях сточных вод промыш ленных предприятий и на отстойниках животноводческих или пти цеферм и комплексов. В последнем случае также может иметь место ущерб рыбному хозяйству. Остальные пореципиентные ущербы рас считывают, если соответствующие реципиенты попали в зону воздей ствия ЧС. Для региональных и федеральных ЧС обязательно опре деляют все виды локальных ущербов. Ущерб от гидродинамических аварий У = У ч + Уф.и.п+ Ус.х + Ул.х + Ур.х + Урек + У п .,ф + У в . Первые два слагаемых являются основными и, как правило, со ставляют преимущественную часть общего ущерба. Остальные поре- 65 ципиентные локальные ущербы рассчитывают, если соответству ющие реципиенты оказались в зоне воздействия ЧС (зоны затопле ния, паводка, подтопления). Последний вид ущерба — от загрязнения поверхностных и под земных вод — определяют в случае, если в зоне ЧС были разруше ны объекты, на которых хранились опасные, ядовитые или загряз няющие вещества, и эти вещества попали в водные объекты. Ущерб от ЧС природного характера. Чрезвычайные ситуации природного характера связаны с геологическими, метеорологически ми и гидрологическими опасными явлениями, лесными и степными пожарами, пожарами хлебных массивов, подземными пожарами го рючих полезных ископаемых. Для геофизических и геологических опасных явлений (землетря сения, извержения вулканов, оползни, сдвиги, сели, лавины, эрозия и др.) ущерб рассчитывают по общей формуле (4.1). При различных видах ЧС данного типа могут иметь место практически все виды локальных ущербов. Метеорологические опасные явления (бури, ливни, сильный сне гопад, сильный гололед, сильный мороз, сильная жара, туман, засу ха, заморозки и др.) предполагают следующий расчет ущерба: У = У ф .и.п+У с.х + Ул.х + Уч- (4 .3 ) Кроме указанных в формуле могут иметь место другие виды ло кальных ущербов, если опасные явления привели к возникновению ЧС других типов (аварии, пожары, наводнения и др.). Для гидрологических опасных явлений (половодье, паводки, за торы и зажоры, ветровые паводки и др.) ущерб рассчитывают соглас но формуле (4.3). Для морских гидрологических опасных явлений (сильные волны, сильные изменения уровня моря, тягун в портах и др.) ущерб опре деляют согласно формуле (4.2). При оценке ущерба от лесных пожаров, пожаров степных и хлебных массивов, подземных пожаров горючих полезных ископа емых целесообразно использовать следующую формулу: У = У ф .„.п+У < + Ул.х + У ч + Урек + У п.з.ф+ Уа- Первые три слагаемых присутствуют практически всегда. Осталь ные локальные пореципиентные ущербы рассчитывают, если соот ветствующие реципиенты попали в зону воздействия ЧС. Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха вычисляют только для самых крупных пожаров, которые классифицируются как региональные или федеральные ЧС. Ущерб от ЧС медицинского и биологического характера. К дан ному виду ущерба прежде всего относится инфекционная заболева емость и отравление людей, для которой ущерб рассчитывается как от потерь здоровья и жизни населения (У = Уч). 66 Т а б л и ц а 4.1 Основные ущербы для ЧС разного масштаба Тип ЧС Транспортные аварии Пожары и взрывы о\ Региональные Местные Объектные ПореПореПореПоПоПоцицицифакфакфакпиентпиентпиентторные торные торные ные ные ные Чрезвычайные ситуации техногенного характера V V — — У Ч, У ф .и.п Уа, Ув, J 4> J Ф.И.П" Уа, У« у Уп Уп 47 р.х У ч , Уф.И.П Аварии с выбросом (угрозой выброса) ОХВ, РВ, БОВ V Внезапное разруше ние сооружений Аварии электроэнер гетических систем Аварии на комму нальных системах жизнеобеспечения V V J ф.и.п» J ч V V 47 Ч> J ф.И.П, УJ р .х, УJ р ек 5 УJ с.х» УJ л.х V J ф.И.П» J Уф.И.П'' ч Уц Уа, Ув, Уп V 47ч» V47ф.н.п» у47р.х Уа, Ув, Уп У а,У в У ч , Уф.И.П5 У а, Ув, V 47ч, V47 ф.И.П, — — Ув, Уп У а, У47 с.х , УJ л .х , У р .х , УJ рек , Уп.з.ф V V J 4, J Ф.И.П, Федеральные ПореПоцифакпиентторные ные У а, У в» У V V 47 ф.И.П, У р.х, У рек, У У У а, У47р .х , УJ р ек , УJ с.х , УJ Л.Х, Уп.З.ф Уп УJ р .х , УJ рек , У47С.х, У47л .х , V J п.з.ф — V V 47 ч, 47 Ф.И.П — — — — — — V 17 Ф.И.П, V Jч — V 47 Ф.И.П, V J ч — V 47Ф.И.П, V47ч — У в ,У п V 47ф.и.п, VJ ч У в ,У п 47в, У47п У ч , Уф.И.П, V J ч, VJ ф.И.П, У47р .х , У47р ек 47 47п 47 47 47С.Х, 47Л.Х» У в ,У „ У п .з.ф У У47р .х , У47рек , У47С.х, УJ л .х , V 47п.з.ф У в ,У „ . Продолжение табл 4.1 O N OO М естные Объектные Тип ЧС А в ар и и н а о ч и с тн ы х с о о р у ж ен и я х П ореципиентные V * Ф.И.П) V Jч Пореципиентные Поф акторные Уа, У , Уп V J ч» V Ф.И.П Региональные П ореципиентные П офакторные Уа, Ув, Уп V V J Ф.НЛ1» УJ с.х» У•' рек» П офакторные Уа, У в ,У п V *ч» V J ф.и.п» У * с-х? У 47рек» V J Л.Х» V J п.з.ф У » ,У П Уа, V J 4> V J Ф.И.П» У " р.Х> У *' С.Х» П офакторные V J Л.Х» V J п.з.ф Ги дрод и н ам и чески е аварии V J ф.И.П» V J Ч» Ув У*' рек» УJ с.х» V J Ф.И.П’ V J ч> У в ,У п У рек» УJ с.х» V J гтз.ф V J Л.Х» V J П.З.Ф У 4» УфиН.П> УJ р.х» УJ С.Х» УJ л.х» УJ рек» V * Федеральные П ореципиентные у .,у „ у ., У а, У в ,У „ УJ л.х» У^ рек» V J п.з.ф П.З.Ф Чрезвычайные ситуации природного характера Г е о л о ги ч ес к и е и г е о ф и зи ч ески е опасны е явления М етеорологические опасны е явления V V J 4> J Ф.И.П Уа, Ув, Уп У * ч» УJ л.х» V J v J 4» VJ Ф.И.П Уа, Ув, Уп v УJ р.х» УJ С.Х» УJ л.х» У^ рек V J ф.и.п» V J ч> J Ф.И.Л» УJ л.х» УJ ч ф.и.п V J 4» V 47Ф.Н.П» УJ с.х» У*л.х Уа, Ув, У„ Уч» Уф.и.п» У Уа, Ув, Уп Уа, Ув, Уп У флип» Уч» V J П.З.Ф» VJ сх> Уа, Ув, Уп J р.х> УJ С.Х» У 97лл» У^ рек УJ л.х» УJ р.х» уJ рек Гидрологические опасны е явлен и я Уч» УJ р.х» УJ с.х» УJ л.х» УJ рек Уф.и.п> Ув Уч» УJ р.х» УJ с.х» УJ л.х» УJ рек Уф.И.П> Ув V J Ф.И.П» VJ ч» УJ р.х» УJ С.Х» УJ л.х> УJ рек Ув V J фи.П» V J 41 П ож ары лесны е, с т е п н ы е , х л еб н ы х м а с с и в о в , п о л езн ы х ископаем ы х УJ а» У7 п У 7 С .Х »У J л.х V V 97 ф.ИЛ1» 7 ч» У7 а» У■' п У 7 С.Х »У 7 л.х» V V 7 рек» 7 п.з.ф V V J Ф.И.П» ^ ч» У 7 а> У 7 п V V 97 Ф.И.П9 J ч» У J С.Х» У 97 л.х» У 97 С.Х» У 97 л.х» V ■' рек» V 7 У 7 р.х> п.з.ф У7 а» У97 п У 97 рек» У ц .3.ф Чрезвычайные ситуации медицинского и биологического характера И н ф е к ц и о н н а я за б о леваем ость лю дей у , — У , — V V J ф.и.п И н ф е к ц и о н н а я за б о леваем ость сельско х о зя й с т в е н н ы х ж и вотны х У ф .и.н УфИ.П V V 97 Ф.И.П9 J ч П ораж ение сельско х о зя й с т в е н н ы х р а с т е н и й б о л е зн я м и и в р е д и те л я м и У ф .и.п V J ф.н.п V 97 ф.и.п» V J С .Х — У ч , Уф.И.П — V V 97 фл.п» 7 ч V J фи.П» У 7 С .Х »У 97 ч Чрезвычайные ситуации экологического характера И зм ен ен и е состояния су ш и У J С.Х »У J Л.Х » V J У ., Уп п.з.ф У7 С.Х» У7 Л.Х» V 7 п.з.ф> V 7 рек У в ,У п У 97 С.Х» У 97 л.х» V J Ф.И.П» V7 ч» У в, У„ V V 7 п.з.ф» 7 рек И зм ен ен и е состоян и я и свой ств атм осф еры УJ 41 УJ рек» У У V 7 П .З-Ф OOn V Уа У7 ч» У7 рек» У7 С.Х» У7 Л.Х» V 7 п.з.ф Уа У7 ч» У7 рек» V 7 ф.и.п> V 7 С.Х» У7 л.х» У7 р.х» V 7 п.з.ф У 97 С.Х» У 97 л.х» V 97ф.и.п» V97ч» У в ,У „ У п.з.ф Уа У 97 ч» У 97 рис» V 97 Ф.И.П» У 97 С.Х» У 97 лл» V 97 р.Х» V 97 П3.ф Уа о Окончание табл. 4.1 о Тип ЧС Изменение состояния и свойств гидросферы Объектные ПореПоцифакпиентторные ные У J Чз У J р.Х» Урек? Ус.х у. ^ Местные ПореПоцифакпиентторные ные У * Ч» У * р.Х» Урек» У * с.х» V J п.з.ф Изменение состояния биосферы у. Региональные ПореПоцифакпиентторные ные УЧ» У * р.Х» у. J Уф1ИЛ1» Федеральные ПореПоцифакпиентторные ные У * ч> У * рл> у. Уф.и.п> У * рек» У J с.х» У * рек» У J с.х» Уп.з.ф Уп.,ф Ущербы рассчитываются по специальным методикам Примечание : ж ирным ш риф том обозначены ущ ербы, расчет которых обязателен; простым ш рифтом — типичны е для данной Ч С локальные ущербы. Для инфекционных заболеваний и массовых отравлений сельско хозяйственных животных, поражений болезнями сельскохозяйствен ных растений общий ущерб определяют как сумму прямых и косвен ных ущербов от потери и недопроизводства сельскохозяйственной продукции (У = Уф.и.п). Чрезвычайные ситуации экологического характера. Ситуации данного типа могут быть связаны с изменением состояния суши, состава и свойств атмосферы, гидросферы, состояния биосферы. При оценке ущерба от изменения состояния суши (почв, недр, ландшафтов) целесообразно воспользоваться следующим порядком расчетов: У = У сх + У Л.х + Урек + Уф.„.п + Уч + Ув + Уп- При определенных видах ЧС этого типа могут иметь место и дру гие локальные пореципиентные ущербы, зависящие от специфики и масштабов конкретной ЧС экологического характера. Ущерб от изменения состава и свойств атмосферы У = У а + У ч + У рек + У п.з.Ф- Ущерб от изменения состава и свойств гидросферы _i_v + V 4. V У = У В + У< ~ р.х ~ рек ' п.з.ф* * J Расчет величины ущерба от изменения состава биосферы произ водят исходя из принципов и положений расчета ущерба, причинен ному природно-заповедному фонду. Как следует из приведенных формул, для каждого типа и вида ЧС характерен свой набор основных пофакторых и пореципиентных локальных ущербов (табл. 4.1). Как следует из данных, приведенных в табл. 4.1, наиболее часто к числу ущербов, расчет которых обязателен, относятся: пофакторные ущербы: У а — от загрязнения атмосферного воздуха; У в — от загряз нения поверхностных и подземных вод и У п — от загрязнения поверхности земли; пориципиентные ущербы: У ч — от потери жиз ни и здоровья населения; Уф.и п — от уничтожения основных фондов, имущества, продукции. Методики расчета ущерба от уничтожения основных фондов, имущества, продукции Уф.и.п имеют свою специфику для каждого отдельного случая ЧС и будут рассмотрены далее в конкретных слу чаях прогнозирования последствий ЧС. 4 .3 . Расчет ущерба от потери ж изни и здоровья населения При возникновении ЧС можно выделить зоны, характеризующи еся разной протяженностью и разной степенью поражения населе ния (персонала), попавшего под действие опасных факторов ЧС. 71 В общем случае ущерб от потери жизни и здоровья населения, р., можно определить по формуле П = ^ ч .ж £ £ (1 -Л < * ,Ж -, i (4.4) к где Пчж — стоимость (потери) человеческой жизни, p./чел.; i — сте пень негативного воздействия (легкая, средняя, тяжелая, смертель ная); к — вид негативного воздействия (пожар, взрыв, транспортное происшествие, землетрясение и т.д.); Ros — коэффициент Россера, учитывающий степени нетрудоспособности и уровни дистресса пострадавшего (см. табл. П.1.1); N t — число человек, подвергших ся г'-й степени воздействия поражающего фактора ЧС, чел. Главным затруднением при расчете по формуле (4.4) является определение стоимости человеческой жизни. Человеческая жизнь без Т а б л и ц а 4.2 Мировая практика выплат семьям погибших Дата Число по гибших, чел. Размер выплачен ной компенсации на одного челове ка, долл. США Гибель шаттла Columbia Теракт в Нью-Йорке 2003 г. 7 3,8 млн 11 сен тября 2001 г. 2750 1,5...4,5 млн Гибель Airbus А320 a/к GulfAir у побе режья Бахрейна Август 2000 г. 143, из них 64 египтя нина Египетским семьям: 130 тыс. за взрослого; 75 тыс. за под ростка; 30 тыс. за ребенка Гибель Concorde a/к Air France под Парижем 2000 г. 101 1,5 млн Гибель самолета a/к Swissair у побе режья Канады 1998 г. 229 3 млн Гибель самолета a/к Pan American над Локерби 1988 г. Смерть американско го солдата в Ираке — Событие 72 1,85 млн — 500 тыс. Т а б л и ц а 4.3 Судебная практика в США Год Ответчик 1993 General Motors 2002 Philip Morris 2006 Фармацев тическая компания Merck & Со Предмет иска Размер выплаченной компенсации на одного человека, млн долл. США Возгорание Chevrolet Malibu в результате до рожно-транспортного происшествия (ДТП), обгорели шесть человек (дефект в конструкции автомобиля) Рак легких 17,8 Инфаркт от применения препарата Риксе 13,5 100 сомнения бесценна, но в ряде случаев (страхование, выплата ком пенсаций семьям погибшего, определение ущерба и т.п.) ее сто имость необходимо знать. Проведя в 2007 г. исследование относительно самооценки стоимо сти человеческой жизни россиянами, эксперты центра стратегичес ких исследований «Росгосстраха» пришли к выводу, что россияне оценивают стоимость своей жизни в 3 млн р. Существует несколько методик оценки экономического эквива лента стоимости человеческой жизни, среди которых и размеры ком пенсационных выплат семьям погибших или лицам, утратившим здоровье в результате аварий или катастроф. Это могут быть государ ственные выплаты или компенсации, назначенные судебным ре шением. В табл. 4.2 приведены данные мировой практики выплат семьям погибших. В табл. 4.3 представлены данные о суммах, которые суд обязал выплатить крупные компании в результате рассмотрения судебных исков. В табл. 4.4 приведены данные по выплатам компенсаций в Рос сии семьям погибших в ЧС. Далее приведена методика оценки стоимости человеческой жиз ни, разработанная в НТЦ «Промышленная безопасность» Ростехнад зора России, позволяющая учитывать специфику и экономическое положение регионов Российской Федерации. 73 Т а б л и ц а 4.4 Данные по выплатам компенсаций в России Дата Событие Число погиб ших Размер ком пенсации, тыс. долл. США Взрыв метана на шахте «Зыряновская» 1 декабря 1997 г. 67 11,8... 15,2 Теракты в жилых домах в Москве 9 сентября 1999 г., 13 сентября 1999 г. 300 3,29 Гибель подлодки «Курск» 12 августа 2000 г. 118 28,6...47,6 Теракт на Пушкинской площади в Москве 8 августа 2000 г. 13 1,0 Ураган в Москве 24 июля 2001 г. 5 0,85 Гибель ТУ-154 a/к «Сибирь», сбитого над Черным морем 4 октября 2001 г. 78 20 Теракт на Дубровке 23 октября 2002 г. 129 ~з,з Обрушение аквапарка в Москве 14 февраля 2004 г. 25 -3,3 10 июля 2005 г. 24 -3,3 Пожар в торговом центре в Ухте Стоимость человеческой жизни Пчж, р., учитывает размер ком пенсаций, который положен в случае потери кормильца (гибели че ловека) Пгч и потери государства из-за недопроизведенного валово го внутреннего продукта (ВВП) Пввп: Пч.ж= Пгч + ПВВц. Затраты, связанные с гибелью человека, р., определяют по фор муле: Пг.ч= 5 П01р + 12-Зср-Чиж(18 - ВСриж) /(1 + Чиж), где Sn0Tp — средние расходы на выплату пособий на погребение по гибшего в регионе, р.; Зср — средняя заработная плата в регионе, р.; Чиж — число иждивенцев на одного занятого в экономике, р.; Всриж — средний возраст иждивенцев в данном регионе, лет. 74 Т а б л и ц а 4.5 Распределение стоимости человеческой жизни по регионам России Затраты, связанные с гибелью человека, р. Дальневосточный федеральный округ (ФО) 179898 Недопроизведенный ВВП, Р841125 Сибирский ФО 154993 819269 974262 Уральский ФО 220872 1850932 2071 803 Приволжский ФО 114034 884462 998496 Северо-Западный ФО 153085 877504 1030589 Центральный ФО 123470 1377423 1500892 86 109 3436763 3522872 Южный ФО 114460 594509 708970 В среднем по России 143243 1060151 1203393 Субъект Российской Федерации в том числе Москва Суммарный ущерб от гибели одного человека, Р1021023 Потери государства из-за недопроизведенного ВВП, р., рассчиты вают по следующей формуле: П ввп = (ВВПр/Чз з - 12 •Зср)(Вп - Вср), где ВВПр — региональный ВВП, р.; Ч3э — число занятых в экономике в данном регионе, чел.; Вп — средний пенсионный возраст в регио не, лет; Вср — средний возраст в регионе, лет; Вп = 60/(1 + К ) + 55А7(1 + К). (4.5) Здесь К — соотношение женщин и мужчин в регионе. Согласно результатам проведенных расчетов, приведенных в табл. 4.5, средняя стоимость человеческой жизни в России составляет око ло 40 000 долл. США. В случае изменения экономического положения регионов по при веденной ранее методике несложно пересчитать величину стоимости человеческой жизни в конкретном регионе. Пример 4.1. В результате аварии с выбросом 260 т аммиака на Ново липецком металлургическом комбинате след аммиачного вторичного обла ка, образующегося при разгерметизации резервуара и испарении пролив шегося аммиака, накрывает поселок тракторного завода. Определить ущерб от потери жизни и здоровья населения. 75 Решение. Через 2 ч протяженность зоны летального поражения (рис. 4.2) составляет 690 м, ширина — 69 м, а площадь — 0,037 км2. Протяженность зоны порогового поражения — 1675 м, ширина — 167,5 м, площадь — 0,220 км2. Принимая среднюю плотность населения в городе Липецке рав ной 914,6 чел./км2, найдем, что в зоне летального поражения окажется 34 чел., а в зоне порогового поражения — 201 чел. Согласно данным о среднесуточном распределении городского населе ния по месту его пребывания (см. табл. П.1.2) для города с населением 0,25...0,5 млн чел. в жилых домах будет находиться 27 % населения, в про изводственных помещениях —49 %, в транспорте — 9 % и на улице только 15 % (данные приведены для случая аварии, произошедшей днем с 15 до 17 ч). Находящиеся в производственных помещениях люди должны быть ис ключены из рассмотрения, поскольку они находятся на работе вне зоны поражения (34-0,49 = 17 чел.). Нахождение людей в транспорте и помещениях снижает вероятность поражения при токсическом воздействии, что может быть учтено с помо щью коэффициента защищенности &защ, приведенного в табл. П.1.3 (в транспорте &защ= 0,41; в помещении = 0,8). Тогда в зоне летального поражения из 34 чел. погибнет 34-0,15 = 5 чел., находящихся на улице; 34(1 - 0,41) •0,09 = 2 чел., находящихся в транспор те; 34(1 - 0,8) • 0,27 = 2 чел., находящихся в помещениях. Остальные 8 чел., находившиеся в зоне летального поражения, получат тяжелое поражение (по шкале Россера (см. табл. П.1.1) Ros = 0,870). Примем, что остальные люди, попавшие в зону поражения и не нахо дящиеся на открытой местности (25 чел.), получат поражение средней тя жести, соответствующее по шкале Россера ограниченной работоспособно сти со средним уровнем дистресса (Ros = 0,942). В зоне, расположенной между изолиниями пороговой токсодозы Dnop= = 15 мг •мин/л и летальной токсодозы LD50= 150 мг •мин/л и имеющей пло щадь 0,183 км2, проживает 201 - 34 = 167 чел., из которых в соответствии с принятым ранее распределением, 82 чел. во время аварии отсутствуют (на ходятся на работе), в жилых домах находится 45 чел., в транспорте — 15 чел., остальные 25 чел. — на улице. Рис. 4.2. Зоны поражения населения при аварии с выбросом аммиака 76 Расчет вероятности поражения людей по осредненным в пределах зоны ущерба с пороговым поражением концентраций и временем воздействия 2 ч проводили по следующим формулам: • для летального поражения: Рг = -35,9 + 1,821п(с2т); • поражения средней тяжести: Рг = -30,0 + 1,851п(с2т); • порогового поражения: Рг = -28,3 + 1,851п(с2т); • с —концентрация. Результаты расчетов показывают, что 21 % находящихся на улице людей (5 чел.) получат поражение средней тяжести (Ros = 0,942), остальные, как и люди, находящиеся в жилых домах и транспорте (всего 80 чел.), —полу чат легкое поражение (Ros = 0,956). Принимая по данным табл. 4.5 стоимость человеческой жизни в Цент ральном ФО равной 1500 892 р., по формуле (4.4) рассчитаем величину ущерба от потери жизни и здоровья населения, р.: Гч = 1500 892 • [(1 - 0) • 9 + (1 - 0,870) • 8 + (1 - 0,942) • 5 + (1 - 0,956) • 80] = = 20782354,2 р., т. е. двадцать миллионов семьсот восемьдесят две тысячи триста пятьдесят четыре рубля двадцать копеек. 4 .4 . Расчет ущерба от повреждения и уничтожения основных фондов, имущества, продукции Величину полного ущерба, р., можно найти по следующей фор муле: YK+ ¥ д Т р , где Упп — прямой ущерб (прямые потери); Пл п — затраты (потери) на локализацию последствий ЧС; Yr — косвенный ущерб; Увтр — ущерб от выбытия трудовых ресурсов. Прямой ущерб, р., определяют как ^ф.И.П — ^П.П Уп.п — П 0 .ф + Г1л „ + Пхмц + П и ТЛ) где П0ф — потери предприятия в результате уничтожения основных фондов; Птмц — потери объекта экономики (ОЭ) в результате унич тожения товарно-материальных ценностей (ТМЦ); Питл — потери имущества третьих лиц. Потери предприятия в результате уничтожения основных фондов, р., рассчитывают по формуле По., = Ъ [Soi - (SMi- S yi)], (4.6) i=i где n — число видов уничтоженных основных фондов; Soi — сто имость замещения или воспроизведения /-го вида уничтоженных основных фондов, р.; Sui— стоимость материальных ценностей /-го 77 вида, годных для дальнейшего использования, р.; 5у/— утилизацион ная стоимость /-го вида уничтоженных основных фондов, р. Для оборудования, машин стоимость замещения Soi определяют исходя из суммы, необходимой для приобретения, за вычетом изно са, включая расходы по перевозке, монтажу, таможенные пошлины ит.д. Для зданий и сооружений стоимость замещения Soi вычисляют исходя из проектной стоимости строительства с учетом износа и эксплуатационно-технического состояния. При частичном повреждении Поф определяют в размере расходов по восстановлению до состояния перед ЧС, учитывая: расходы на материалы и запчасти, расходы на оплату услуг сторонних органи заций по ремонту, стоимость электро- и иной энергии, расходы по доставке материалов, надбавки к заработной плате за сверхурочную работу, ночное время, праздничные дни и т. п. Потери ОЭ в результате уничтожения ТМ Ц (сырье, продук ция), р., определяют по формуле п m ПТМц = 1 п т, + £ Пс„ (4.7) (=1 7=1 где п ,т — число видов соответственно продукции и сырья, которым причинен ущерб; Пт/ — ущерб /-му виду продукции, изготавливае мому предприятием; Пу — ущербу-му виду продукции, приобретен ному предприятием, а также сырью и полуфабрикатам. Потери имущества третьих лиц Питл определяют по формуле, аналогичной (4.6). Затраты на локализацию последствий ЧС и расследование аварии, р., Пл. а - Пл+ Пр, где Пл — расходы, связанные с ликвидацией последствий ЧС; Пр — расходы на расследование причин аварии. В расходы, связанные с локализацией и ликвидацией послед ствий, рекомендуется включать: непредусмотренные выплаты зара ботной платы (премии) персоналу, стоимость электрической и иной энергии, стоимость материалов, стоимость услуг специальных орга низаций. В расходы на расследование причин аварий должны входить: оп лата труда членов комиссии (в том числе и командировочные расхо ды); затраты на научно-исследовательские работы и мероприятия, связанные с рассмотрением технических причин аварии; стоимость услуг экспертов. Косвенный ущерб, р., рассчитывают по следующей формуле: Пнп + 78 П3.п+ П Ш П НП1т.л, где Пнп — недополученные ОЭ доходы; П3.п — заработная плата и условно-постоянные расходы ОЭ во время простоя; Пш— убытки вследствие уплаты неустоек, штрафов, пени и т.п.; Пнпхл — убытки третьих лиц из-за недополученной прибыли. Недополученные ОЭ доходы, р., можно определить по формуле п /=о где п — количество видов недопроизведенного продукта (услуги); AQj — объем /-го вида продукции, непроизведенной из-за ЧС; St — средняя себестоимость (отпускная цена) единицы /-го вида недопроизведенной продукции (услуги) на дату аварии, р.; В, — средняя се бестоимость единицы /-го вида продукции на дату аварии, р.; AQi = ( Q iao ~ G /'после)^пр(- Здесь а дои Q/после — средний объем выпуска /-го вида продукции до и после ЧС соответственно; Tavi — время, необходимое для лик видации последствий аварии и восстановление объемов выпуска /-го вида продукции на доаварийном уровне. Заработную плату и условно-постоянные расходы ОЭ во вре мя простоя, р., позволяет вычислить следующая формула: П , п= (К.ПА + CyJT'np, где Vin — заработная плата сотрудников предприятия, р./дн.; А — доля сотрудников, не используемых на работе; Куп — условно-посто янные расходы, р./дн.; Тпр — продолжительность простоя, дн. Убытки от выбытия трудовых ресурсов, р., ПВЛр //р 7р.д, где Hw — доля прибыли, недоданная одним работником, р./дн.; ТРЛ— потеря рабочих дней в результате гибели одного работающего (при нимается равной 6 000 дн.). 4 .5 . Расчет ущерба от загрязнения атмосферного воздуха Оценка величины ущерба от загрязнения атмосферного воздуха стационарными и передвижными источниками выбросов проводит ся на основе показателей удельного ущерба для экономического района, представляющих собой удельные стоимостные оценки ущер ба от выброса единицы (1 уел. т) приведенной массы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух. При укрупненных оценках ущерба для территории в целом в ка честве оцениваемой группы источников могут выступать все стацио нарные источники в данном городе, регионе, рассматриваемые как единый «приведенный источник». 79 Расчетная формула в этом случае имеет следующий вид: кг /С = 1 где ущерб от загрязнения атмосферного воздуха выбросами от стационарных источников в г-м регионе в течение отчетного пери ода времени, р.; Уу*г — показатель удельного ущерба атмосферному воздуху, наносимого выбросом единицы приведенной массы загряз няющих веществ на конец отчетного периода времени для r -го эко номического района Российской Федерации, р./усл. т (см. табл. П.1.5); М кг — приведенная масса выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников выбросов, поступивших в атмосферный воздух с к-то объекта в г-м регионе в течение отчетного периода вре мени, уел. т; к — количество объектов; К*г — коэффициент эколо гической ситуации и экологической значимости состояния атмо сферного воздуха территорий в составе экономических районов Рос сии. Приведенную массу загрязняющих веществ рассчитывают по следующим формулам: • для k -то конкретного объекта m = (4.8) /=1 • для г-го региона в целом к=1 где m f— фактическая масса /-го загрязняющего вещества или груп пы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого экономической опасности на к -м объекте, поступившая в атмосфер ный воздух в течение отчетного периода времени, т; — коэффи циент относительной эколого-экономической опасности для /-го загрязняющего вещества или группы веществ (см. табл. П.1.6); / — индекс загрязняющего вещества или группы веществ; N — количе ство учитываемых групп загрязняющих веществ; М*к — масса загряз няющих веществ, выбрасываемых в атмосферу к -м объектом. Пример 4.2. На предприятии, расположенном в центральном эконо мическом районе, вышли из строя газоочистные установки и за время их простоя в атмосферу попали вещества, в количествах, представленных в табл. 4.6. Определить величину ущерба от загрязнения атмосферного воздуха. Решение. Значения коэффициентов относительной эколого-экономи ческой опасности загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферный воздух (столбец 3 табл. 4.6), заимствуем из табл. П.1.6. 80 Т а б л и ц а 4.6 Номенклатуры поступивших в атмосферу веществ Масса вещества гг?» т 2 K\t М\, уел. т 3 4 Пыль неорганическая 5460,3 2,7 14742,81 Сернистый ангидрид 231,1 20,0 4622,00 Оксид углерода 190,8 0,4 76,32 Оксиды азота 26,3 16,5 433,95 5887,9 0,7 4121,53 — — 23996,61 Вещество 1 Углеводы Итого Представленные в столбце 4 значения приведенных масс z'-го вещества получены как произведение т? (столбец 2) и (столбец 3), причем сум мирование всех значений, приведенных в столбце 4, является реализацией формулы (4.8). Заимствуя из табл. П.1.5 значение показателя удельного ущерба атмос ферному воздуху, наносимого выбросом единицы приведенной массы загрязня ющих веществ для центрального экономического региона, У*=74,0 р./усл. т и принимая для центрального региона значение коэффициента экологичес кой ситуации и экологической значимости состояния атмосферного возду ха К*, = 1,9 по формуле (4.5) найдем величину ущерба от загрязнения ат мосферного воздуха выбросами рассматриваемого предприятия, тыс. р.: У“= 74,0 •23 996,61 • 1,9 = 337,39. 4 .6 . Расчет ущерба от загрязнения водных ресурсов Оценка величины ущерба от загрязнения водных ресурсов прово дится на основе региональных показателей удельного ущерба, пред ставляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба на едини цу (1 уел. т) приведенной массы загрязняющих веществ. Ущерб водным ресурсам , нанесенный к -м объектом в г-м регио не в течение отчетного периода времени, р., рассчитывают по фор муле Y? = ? ! \ Г ^ ± М ^ К 1 , где Yyvj — показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водным ресурсам, наносимого единицей (1 уел. т) приведенной массы загряз няющих веществ на конец отчетного периода для у-го водного объек- 81 та в рассматриваемом r -м регионе, р./усл. т (см. табл. П.1.7); М к — приведенная масса загрязняющих веществ, поступивших в j -й вод ный источник с к -го в r -м регионе в течение отчетного периода вре мени, тыс. уел. т; К*г — коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов по бассейнам основных рек, который принимается в соответствии с табл. П.1.7. Приведенную массу загрязняющих веществ вычисляют по сле дующим формулам: • для k -то конкретного объекта Mlk =j^mfKf- (4.9) /=1 • для r-го региона в целом M i = t MBnk, к =1 где mf — фактическая масса /-го загрязняющего вещества или груп пы веществ с одинаковым коэффициентом относительной эколого экономической опасности на к -м объекте в течение отчетного пери ода времени, т; К* — коэффициент относительной эколого-эконо мической опасности для /-го загрязняющего вещества или группы веществ (см. табл. П.1.5); / — вид загрязняющего вещества или груп пы веществ; К — количество объектов (предприятий, производств), допустивших сбросы загрязняющих веществ в водные источники. В качестве основы для расчетов приведенной массы загрязнений используются утвержденные значения ПДК загрязняющих веществ в воде водоемов рыбохозяйственного значения (как наиболее жест кие). С помощью ПДК определяются коэффициенты эколого-эко номической опасности (Кэ1= 1/ПДК). Пример 4.3. В соответствии с проектом целлюлозно-бумажного ком бината, который предполагается построить в Иркутской области (бассейн р. Ангары), при проектной мощности предприятия за год будут сбрасывать ся вредные вещества, предполагаемое количество и состав которых пред ставлены в табл. 4.7. Определить ущерб от загрязнения водных ресурсов. Решение. Значения коэффициентов относительной эколого-экономи ческой опасности загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные объек ты Kh, заимствуем из табл. П.1.8 (столбец 3 табл. 4.7). Представленные в столбце 4 значения приведенных масс /-го вещества получены как произведение mf (столбец 2) и А'® (столбец 3), причем сум мирование всех значений, приведенных в столбце 4, является реализацией формулы (4.9). Заимствуя из табл. П.1.7 значение показателя удельного ущерба водным объектам, наносимого выбросом единицы приведенной массы загрязняющих веществ для Иркутской области (бассейн реки Ангары), У“ = 6 875,5 р./усл. т 82 Т а б л и ц а 4.7 Номенклатуры поступивших в гидросферу веществ Масса вещества т 1415,0 к \, М\, уел. т 0,15 212,25 Нефтепродукты 192,5 20,0 3850,0 СПАВ 260,6 11,0 2866,6 БПКл 3950,0 0,3 1185,0 Всего — — 8 113,85 Вещество Взвешенные вещества и принимая для рассматриваемого региона коэффициент экологической си туации и экологической значимости состояния водных объектов К*= 1,36, по формуле (4.7) найдем величину ущерба от загрязнения водных объектов сбросами рассматриваемого предприятия, р., Угв= 6 875,5 ■8113,85-1,36 = 75 870 014,92, т. е. семьдесят пять миллионов восемьсот семьдесят тысяч четырнадцать рублей 92 копейки. 4 .7 . Расчет ущерба от загрязнения почв Ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под воздействи ем антропогенных (техногенных) нагрузок Y", р., складывается: из ущерба от деградации почв и земель УДП>Р-! ущерба от загрязнения земель химическим веществом Ух" р.; ущерба от захламления земель несанкционированными свалками, другими видами несанкциониро ванного и нерегламентированного размещения отходов У?, р., т.е. в общем случае Уп = Удп+ Ухп+ Усп. Оценку величины ущерба от деградации почв и земель, р., про изводят по формуле Y ^ Y ^ S j Kj , (4.10) } где Уу^ — показатель удельного ущерба почвам и земельным ресур сам, p./га (см. табл. П.1.9); Sj — площадь земель у'-го типа, га; Kj — коэффициент природно-хозяйственной значимости почв и земель у-го типа, который определяется в соответствии с табл. П.1.10. Загрязнение земель химическими веществами происходит в ре зультате: 83 • несанкционированного размещения отходов различных классов опасности; • аварийных сбросов сточных вод и различных химических ве ществ; • полива сельскохозяйственных угодий загрязненной водой; • выпадения на землю осадков, содержащих химические вещества, которые выброшены в атмосферный воздух. Ущерб от загрязнения земель химическими веществами, р., определяют по следующей формуле: Y ^Y ^S jK jK f, } где Sj — площадь земель у-го типа, загрязненная веществом /-го клас са опасности в течение отчетного периода времени, га; К° — коэф фициент, учитывающий класс опасности /-го химического вещества (табл. П.1.11). Оценку величины ущерба от захламления земель несанкциони рованными свалками либо в результате увеличения площадей объек тов для размещения отходов производят по формуле j где Sj — площадь земель у-го типа, захламленная в течение отчетно го периода времени, га. Пример 4.4. Предприятие, расположенное в республике Марий-Эл, организовало ряд несанкционированных свалок общей площадью 1 га, при чем 0,6 га — в водоохранной зоне и 0,4 га —вдоль дорог. Плохая организа ция природоохранной деятельности на предприятии привела к прорыву дамбы золоотвала, в результате чего произошло загрязнение земельных ресурсов на площади 2 га. Определить ущерб от загрязнения почв. Р еш ение. Величину ущерба Удп, р., от загрязнения почв определим по формуле (4.10), представляя ее в следующем виде: у ; = Y * (s^ K wm,i+s ai2K ,+ s 2K 3). Здесь Уу" —показатель удельного ущерба почвам и земельным ресурсам, p./га, равный для республики Марий-Эл 22000 p./га (см. табл. П.1.9); 5св1, — площади соответственно свалок в водоохранной зоне (0,6 га), свалок вдоль дорог (0,4 га) и эолового загрязнения (2 га); АГВ0Ц.3, Кя, К3 — коэффициенты природно-хозяйственной значимости почв и земель, равные согласно табл. П.1.10: 3,0 —для водоохранной зоны; 2,2 —для дорог на лес ной территории и 1,5 —прочие земли лесохозяйственного назначения. Таким образом, ущерб от загрязнения почв составит, р., У; = 22 000 •(0,6 •3,0 + 0,4 •2,2 + 2,0 • 1,5) = 124 960. 84 Контрольные вопросы 1. Что понимают под прямым ущербом? 2. Что такое «косвенный ущерб»? 3. Из чего складывается прямой ущерб? Приведите примеры. 4. Каковы составляющие косвенного ущерба? Приведите примеры. 5. Из чего складывается ущерб, причиненный транспортными авария ми? 6. Что такое «пофакторные ущербы»? 7. Что такое «пориципиентные ущербы»? 8. Какова средняя по России стоимость человеческой жизни? 9. Из чего складывается стоимость человеческой жизни? 10. Из чего складывается ущерб ОПС? РАЗДЕЛ II. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Глава 5 АВАРИИ, СОПРОВОЖДАЕМЫЕ ВЗРЫВАМИ 5 .1 . Методы оценки последствий аварий, сопровождаемых взрывами Оценка последствий техногенных аварий, сопровождающихся взрывами, заключается в определении размеров зон возможных по ражений, степеней поражения людей и разрушения объектов, а так же нанесенного ущерба. Для этого обычно используют один из двух методов прогнозиро вания последствий взрывов: детерминированный (упрощенный) и вероятностный. При детерминированном методе прогнозирования поражающий эффект ударной волны определяется избыточным давлением на фронте ударной волны Д/ф (кПа), в зависимости от величины кото рого находятся степени поражения людей и степени разрушения объектов (табл. 5.1). Действие избыточного давления ударной волны вызывает следу ющие степени поражения людей: для человека безопасно................................................................ >10 легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия)............................. 20...40 среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха, разрыв барабанных перепонок, кровотечение из носа и ушей)............................. 40...60 сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря сознания, переломы конечностей, повреждения внутренних органов).......................................... 60... 100 летальный исход в 50 % случаев................................................... 100 безусловное смертельное поражение........................................... >300 При вероятностном методе прогнозирования поражающее дей ствие ударной волны определяется как избыточным давлением на 86 Т а б л и ц а 5.1 Избыточное давление во фронте ударной волны ЛРф, кПа, при котором происходит разрушение объектов С теп ен ь разр у ш ен и я О бъект П о лн о е С ильное С реднее Слабое кирпичные многоэтажные 30...40 20... 30 1 0-20 8...10 кирпичные малоэтажные 35...45 25... 35 15...25 8 -1 5 деревянные 20... 30 12...20 8...12 6 -8 60... 100 40...60 2 0 -4 0 1 0 -20 80... 120 50... 80 20...50 10...20 25 ...40 20 ...25 15...220 10... 15 35...45 25 ...35 15...25 10...15 130 50 20 — 40... 50 30 ...40 20...30 — трансформаторные подстанции 100 40...60 20...40 10...20 линии электропередачи (ЛЭП) 120 ...200 80... 120 50...70 20...40 70 60. ..70 40...60 20...40 Здания жилые: Здания промышленные: ' с тяжелым металлическим или железобетонным каркасом с легким металлическим каркасом или бескаркасные Промышленные объекты: ТЭС котельные трубопроводы наземные трубопроводы на эстакаде водонапорные башни Окончание табл. 5.1 ос оо Полное Степень разрушения Сильное Среднее Слабое Станочное оборудование 80... 100 60... 80 40... 60 25...40 Кузнечнопрессовое оборудование 200...250 150... 200 100... 150 50... 100 стальные наземные 90 80 55 35 газгольдеры и емкости ГСМ и химических веществ 40 35 25 20 частично заглубленные для нефтепродуктов 100 75 40 20 подземные 200 150 75 40 автозаправочные станции — 40... 60 30...40 20...30 перекачивающие и компрессорные станции 45...50 35 ...45 25 ...35 15 ...25 резервуарные парки (заполненные) 90... 100 70... 90 50... 80 20 ...40 250... 300 200... 250 150...200 100... 150 железнодорожные пути 400 250 175 125 тепловозы массой до 50 т 90 70 50 40 цистерны 80 70 50 30 вагоны цельнометаллические 150 90 60 30 Объект Резервуары, трубопроводы: Транспорт: металлические и железобетонные мосты вагоны товарные деревянные 40 35 30 15 автомашины грузовые 70 50 35 10 Примечания. 1. Слабые разрушения — повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб — 10... 15 % сто имости здания. 2. Средние разрушения — разрушение крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб — 30...40% . 3. Сильные разрушения — разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб - 50%. Ремонт нецелесообразен. 4. Полное разрушение — обрушение зданий. фронте ударной волны АРф, кПа, так и импульсом фазы сжатия удар ной волны / +, кПа-с. Степень поражения (разрушения) Р пор, % (см. табл. В.1) зависит от пробит-функции Рг, являющейся функцией ДРф, Па, / +, Па с (табл. 5.2). При полном разрушении зданий под действием взрыва образуют ся завалы, форма и размеры которых зависят от размеров здания и особенностей взрыва. При взрыве внутри здания обломки разлета ются во все стороны равномерно (рис. 5.1, а), а при взрыве вне зда ния — смещаются в направлении распространения ударной волны (рис. 5.1, б). В случае сильного разрушения зданий можно принять, что объем завалов составляет примерно 50 % объема завалов при полном раз рушении здания. При приближенных оценках размеры завалов, м, образующихся при взрыве внутри здания размером А х В хН , определяют по следу ющим формулам: • длина завала ^зав = 2Z + А\ Т а б л и ц а 5.2 Выражения пробит-функций для разных степеней поражения (разрушения) Степень поражения (разрушения) Пробит-функция Поражение человека Разрыв барабанных перепонок Рг = -12,6+ 1,524-1пАРф (1) Контузия Рг = 5 - 5,74 • 1п{4,2/(1 + Д /у Р 0) + + 1 , 3 / [ Щ 1/!т 1/3)]), где т — масса тела, кг (2) Рг = -2,44 •1п[7 380/ДРф + 1,9 ■109/(Д В Д ] О) Летальный исход Разрушение зданий Слабые разрушения Рг = 5 - 0,26 • 1п[(4 600/ДРф)3-9 + (1Ю//+)5’0] (4) Средние разрушения Рг = 5 - 0,26 • 1п[(17 500/ДРф)8’4 + (290//+)9-3] (5) Сильные разрушения Рг = 5 - 0,26 • 1п[(40 000/ДРф)74 + (260//+)"'3] (6) 90 Рис. 5.1. Расчетные схемы завалов: а — при взрыве внутри здания; б — при взрыве вне зд ан и я;---------- контуры здания до разруш ения;---------- контуры завала • ширина завала Дшв = 2L + В, где L — дальность разлета обломков, принимаемая равной полови не высоты здания (L = Н / 2). При внешнем взрыве размеры завала определяют по формулам A3BB= L + A; (5.1) Взав = 2L + B. (5.2) Для расчета высоты завала, м, используют формулу h =y H / ( m + k H ) , (5.3) где у — удельный объем завала на 100 м3 строительного объема здания (табл. 5.3); к — константа, равная 2 — для взрыва вне здания и 2,5 — для взрыва внутри здания. Для ориентировочного определения безвозвратных потерь, чел., населения (персонала) вне зданий и убежищ можно использовать формулу N 6a= P G (5.4) где Р — плотность населения (персонала), тыс. чел./км2; GTm — тро тиловый эквивалент (тринитротолуол), т. Санитарные потери, чел., рассчитывают по формуле Nem = (3..A)N 0a, (5.5) 91 а общие потери, чел., •^общ -^без -^сан• (5.6) Для ориентировочного определения потерь людей, находящихся в зданиях, в зависимости от степени разрушения последних, можно использовать следующие формулы: ^общ (5.7) t=i 7V6e3=X iV iX 2/; /=i (5.8) ■^сан —^общ —^без> (5.9) Т а б л и ц а 5.3 Объемно-массовые характеристики завалов Пустотность а, м3/100 м3 Тип здания Удельный объем у, м3/100 м3 Объемный вес р, т/м3 Производственные здания Одноэтажное легкого типа 40 14 1,5 Одноэтажное среднего типа 50 16 1,2 Одноэтажное тяжелого типа 60 20 1,0 Многоэтажное 40 21 1,5 Смешанного типа 45 22 1,4 Жилые здания бескаркасные 36 30 1,2 Кирпичное Мелкоблочное 30 36 1,2 Крупноблочное 30 36 1,2 Крупнопанельное 40 42 1,1 Жилые здания каркасные 40 42 Со стенами из навесных панелей 42 40 Со стенами из каменных материалов 1,1 1,1 Примечания. 1. Пустотность завала а — объем пустот на 100 м3 завала, м3. 2. Объемный вес завала р — масса 1 м3 завала, т /м 3. 92 где N j— количество персонала в /-м здании, чел.; п — число зданий (сооружений) на объекте; К и, K2i — коэффициенты для нахождения потерь в г'-м здании, определяемые по табл. 5.4. Для ориентировочной оценки последствий взрыва парогазовых сред, а также твердых и жидких химически нестабильных соедине ний (перекисные соединения, ацетилениды, нитросоединения раз личных классов, продукты осмоления, трихлористый азот и др.) мож но воспользоваться методикой, приведенной в «Общих правилах взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефте химических и нефтеперерабатывающих производств». Радиус зоны разрушения, м, в общем виде определяется следу ющими выражениями: • при GTнт < 5 000 кг R =K - ii/б! 1+ ^3180л2 V ^тнт ) • при Grm > 5 000 кг R =K ]jG ^ . Здесь К — безразмерный коэффициент, характеризующий воздей ствие взрыва на объект (табл. 5.5); Grm— тротиловый эквивалент, кг. Для парогазовых сред тротиловый эквивалент 0,4С?УП(г) zm, (5.10) 0,9QVTHt где 0,4 — доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны; <7vn(r) — удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг; 0,9 — доля энергии взрыва тринитротолуола, затрачиваемая непосредственно на форми рование ударной волны; (?УТНХ— удельная энергия взрыва тринитроТ а б л и ц а 5.4 Значения коэффициентов для нахождения потерь Степень разрушения здания Слабая Кх 0,08 Кг 0,03 Средняя 0,12 0,09 Сильная 0,8 0,25 Полная 1 0,3 93 толуола, кДж/кг; z — доля массы парогазовых веществ, т, участву ющих во взрыве. Для твердых и жидких химически нестабильных соединений п _ Qvr(x) ^тнт „ V^VTHT где т — масса твердых и жидких химически нестабильных соедине ний, кг; QVT(1K) — удельная энергия взрыва твердых и жидких хими чески нестабильных соединений, кДж/кг. В общем случае для неорганизованных парогазовых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве может приниматься равной 0,1. В отдельных обо снованных случаях доля участия веществ во взрыве может быть сни жена, но не менее чем до 0,02. Для производственных помещений (зданий) и других замкнутых объемов доли приведенной массы составляют: Водород............................................................................................. 1,0 Горючие газы.................................................................................... 0,5 Пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.................. 0,3 Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемы ми радиусами R, центром которой является рассматриваемый техно логический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны АРФи соответственно безразмерным коэффициентом К. Классификация зон разрушения приведена в табл. 5.5. Взрывы большинства конденсированных взрывчатых веществ протекают в режиме детонации, при котором взрывная волна рас пространяется с постоянной скоростью при данной плотности и форме заряда. Значения скоростей детонации находятся в пределах Т а б л и ц а 5.5 Классификация зон разрушения Класс зоны разрушения 94 К ДРф, кПа 1 3,8 >100 2 5,6 70 3 9,6 28 4 28 14 5 56 <2 от 1,5 (для некоторых промышленных) до 8 км/с (для мощных типич ных ВВ); при этом давления взрывов достигают 20...38 ГПа. Взрывные волны, генерируемые взрывами парогазовых и дисперс ных сред, вследствие малой плотности и других особенностей про цессов горения характеризуются более низкими параметрами. При скорости распространения пламени, не превышающей скорости звука, имеет место дефлаграционное, или взрывное, горение, при котором продукты сгорания нагреваются до температур 1500... 3 000 °С и генерируются ударные волны с максимальным давлением 20... 100 кПа. В ударную волну переходит порядка 40 % энергии взры ва. В определенных условиях дефлаграционное горение может перей ти в детонационный процесс, при котором скорость распростране ния пламени достигает 1... 5 км/с. Избыточное давление в пределах детонирующего облака может достигать 2 МПа. Изменение избыточного давления во фронте ударной волны, об разующейся при взрыве сосуда со сжатым газом, при высоких дав лениях и температурах подобно изменению этой величины в волне, генерируемой при взрыве конденсированного ВВ. Однако следует учитывать, что при взрыве сосуда со сжатым газом только 40... 60 % энергии взрыва тратится на образование ударной волны, а остальное — на образование и разлет осколков сосуда. Несколько особо стоят сосуды с перегретыми жидкостями, при аварийной разгерметизации которых может произойти взрыв. При нарушении герметичности сосуда с перегретой жидкостью, сопро вождающейся падением давления, имеет место интенсивное испаре ние жидкости с образованием и воспламенением паров в окружа ющей среде и формированием ударных волн. Такие взрывы называ ются взрывами типа B LE V E (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion). Несмотря на многие общие особенности распространения удар ных волн, генерируемых при взрывах различных типов, имеются и существенные различия. Поэтому далее различные методы оценки последствий взрывных аварий рассматриваются раздельно. При этом имеется в виду, что основными параметрами, определяющими бари ческое поражающее действие взрыва, являются величины избыточ ного давления и импульса. 5 .2 . Взрыв конденсированных взрывчатых веществ Для определения зависимости избыточного давления на фронте ударной волны Л/ф, кПа, от расстояния R, м, до эпицентра взрыва конденсированного взрывчатого вещества наиболее часто использу ется формула М. А. Садовского для наземного взрыва при условии 1< RGzlP < 100: 95 Т а б л и ц а 5.6 Энергии взрыва Qy, кДж/кг, некоторых коцденсированных взрывчатых веществ Взрывчатое вещество Gv Индивидуальные: тротил гексоген октоген нитроглицерин тетрил гремучая ртуть 4520 5 360 5 860 6700 4500 1790 Взрывчатое вещество Смеси: амматол 80/20 (80 % нитрата + 20 % тротила) 60%-й нитроглицериновый динамит торпекс (42 % гексогена + + 40 % тротила + 18 % А1) пластическое ВВ (90 % нитро глицерина + 8 % нитроцеллю лозы + 1 % щелочи + 0,2 % Н20 ) Gv 2650 2710 7 540 4520 <?1/3 G2/3 G Д/>ф = 95—ns-+390-22-+1300—— р. (5.11) R R1 Ri Величину импульса фазы сжатия / +, кПа •с, на расстоянии R, м, от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можно опреде лить по приближенной формуле где — тротиловый эквивалент, равный массе тринитротолуола, при взрыве которой выделяется такое же количество энергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг: GTHT= ^ G . (5.13) »£VTHT Здесь Qvbb и Qvtht ~~ энергии взрывов рассматриваемого взрыв чатого вещества и тротила соответственно, кДж/кг (табл. 5.6). Пример 5.1. На складе взрывчатых веществ хранится конденсирован ное взрывчатое вещество — октоген массой G = 50 000 кг. На расстоянии 100 м от склада находится одноэтажное здание среднего типа механических мастерских, имеющее размеры 30x10x4 м, а на расстоянии 500 м — посе лок с многоэтажными кирпичными зданиями. В здании мастерских работает рабочая смена в количестве 30 чел. Плот ность персонала на территории объекта экономики Р = 1 тыс. чел./км2. Определить возможные последствия при взрыве всего запаса октогена (степень разрушения зданий на объекте экономики и на границе населенно го пункта, потери людей, размеры завалов от разрушенных зданий), а также 96 найти радиусы зон летального поражения, контузии и безопасной для че ловека. Решение. 1. С использованием данных табл. 5.6 по формуле (5.13) най дем величину тротилового эквивалента, т: GmT= (5 860/4 520)50 000 = 64 823 кг = 64,823. 2. Избыточные давления на фронте ударной волны ДРф, кПа, на рассто яниях R = 100 м и К = 500 м найдем по формуле (5.11): Л Р ф 00 = 95-64 8231/3/100 + 390-64 8232/3/1002 + 1300-64 823/1003 = 185,36; ДР £ ° ° = 95-64 8231/3/500 + 390-648232/3/5002 + 1300-64823/5003 = 10,8. 3. Как следует из табл. 5.1, при избыточном давлении на фронте удар ной волны ДРФ= 185 кПа здание механической мастерской будет полностью разрушено, а многоэтажные кирпичные здания на границе населенного пункта (ДРф = 10,8 кПа) получат слабые разрушения. 4. На объекте экономики потери персонала, чел., вне зданий определим по формулам (5.4) —(5.6): ЛГбезв= 1-64,8232/3 = 16; ^ „ = 4 - 1 6 = 64; ЛГо6ш= 16 + 64 = 80. 5. Согласно формулам (5.7)—(5.9) при полном разрушении здания ме ханической мастерской общие, санитарные и безвозвратные потери соста вят, чел.: Лго6щ= 30-1 = 30; 7VcaH= 30-0,3 = 9; ЛГ6езв= 3 0 - 9 = 21. 6. Рассчитаем габаритные размеры завала при внешнем взрыве: • длина завала по формуле (5.1) составит, м: -*4зав = 4/2 + 30 = 32; • ширина завала по формуле (5.2), м: Язав = 4/2 + 10 = 12; • высота по формуле (5.3), м: А = 20-4/(100 + 2-4) = 0,74. Согласно табл. 5.3 пустотность завала при разрушении одноэтажного производственного здания среднего типа а = 50 м3/100 м3, удельный объем у= 16 м3/100 м3, объемный вес р = 1,2 т/м3. 7. Радиусы зон летального поражения, контузии и безопасной для чело века определим графическим путем. Для этого построим графическую за висимость избыточного давления на фронте ударной волны ДРф, кПа, от 97 расстояния R, м, для взрыва вещества эквивалентного 64 823 кг тротила. Используем результаты выполненных ранее расчетов и дополнительно рассчи тываем ДР|°° = 45,3 кПа, А/3!00= 22,8 кПа, ДР$° = 14,8 кПа, ДР^00 = 8,5 кПа. По полученным данным построим график АРф=f(R) (рис. 5.2). Как следует из графика на рис. 5.2, радиус зоны летального поражения (АРф = 100 кПа) Р лет= 165 м, контузии (ДРф = 70 кПа) Р конт = 190 м и без опасной зоны (ДРф = 10 кПа) = 510 м. 8. Уточним вероятность гибели персонала на границе зоны летального поражения (ДРФ = 100 кПа, Рлет= 165 м). По формуле (5.12) найдем импульс фазы сжатия ударной волны, кПа с: г165 0,4-64 8232/3 «50. + = VI65 По формуле (3) табл. 5.2 определим значение пробит-функции для ле тального поражения человека: Рг = 5-2,441п| 7 380 1900 100 000 100 000-50 000 11,3. В соответствии с табл. В.1 при Рг > 8,09 вероятность (поражающий фак тор) летального поражения будет равна 100 %. 9. Определим вероятность различного разрушения зданий в населенном пункте (R = 500 м, ДРФ= 10,8 кПа). По формуле (5.10) найдем импульс фазы сжатия ударной волны, кПас: Рис. 5.2. Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны Д/*ф от расстояния R от эпицентра взрыва 98 По формуле (4) табл. 5.2 рассчитаем значение пробит-функции для слу чая слабого разрушения зданий: чему согласно табл. В.1 соответствует вероятность 82 %. По формуле (5) табл. 5.2 значение пробит-функции для средних разру шений зданий составит: Этому, согласно табл. В.1, соответствует вероятность 14 %. Таким образом, вероятностный метод прогнозирования последствий взрыва дает более точное представление о возможных последствиях техно генной аварии. 5 .3 . Взрыв топливовоздушных смесей Образующееся при различных техногенных авариях топливовоз душное облако при наличии источника зажигания может воспламе ниться, причем в зависимости от размеров облака, свойств смеси, параметров подстилающей поверхности может иметь место как дефлаграционное (скорость распространения пламени ниже скорости звука), так и детонационное (скорость распространения пламени выше скорости звука) горение. Скорость взрывного превращения в значительной степени зави сит от параметров подстилающей поверхности, которая классифици руется в соответствии со степенью ее загроможденности. Вид 1. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью. Вид 2. Сильно загроможденное пространство: наличие полузам кнутых объемов, высокая плотность размещения оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий. Вид 3. Среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк. Вид 4. Слабозагроможденное пространство. В зависимости от класса смеси и вида пространства различают диапазоны взрывного превращения, приведенные в табл. 5.7. Диапазоны взрывного превращения соответствуют следующим значениям: Т а б л и ц а 5.7 Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения Вид окружающего пространства 2 3 Класс смеси 1 1 1 1 2 3 2 1 2 3 4 3 2 3 4 5 4 3 4 5 6 4 • диапазон 1 — детонация или горение со скоростью фронта пла мени более 500 м/с; • диапазон 2 — детонация, скорость фронта пламени 300... 500 м/с; • диапазон 3 — дефлаграция, скорость фронта пламени 200 ... 300 м/с; • диапазон 4 — дефлаграция, скорость фронта пламени 150... 250 м/с; • диапазон 5 — дефлаграция, скорость фронта пламени опреде ляется соотношением и;ф=43М г^ , (5.14) • диапазон 6 — дефлаграция, скорость фронта пламени опреде ляется соотношением Юф= 26Мг1/6. Образующееся топливовоздушное облако может быть гетероген ным (более 50 % топлива содержится в виде капель) или газовым (менее 50 % топлива). К гетерогенным облакам можно отнести об лака веществ с низким давлением насыщенного пара, к газовым — облака летучих веществ. Расчет параметров образующейся ударной волны производится с использованием безразмерного радиуса R =R f ю£vX (5.15) V Ро где Е — эффективный энергозапас горючей смеси; Р0 — 101300 Па Е~ Qi стх* при сг ^ сстх, Е —M,Quстхсстх/(~i>при СГ > сстх. (5.16) Значения низшей теплоты сгорания топлива Qum, МДж/кг, и кон центрации газа в смеси стехиометрического состава сстх, % об., приве 100 дены в табл. П.2.1. Для перевода концентрации из объемных долей в единицы, кг/м3, используют соотношение с (кг/м3) = 0,01с (% об.) •рг. Если определение концентрации в смеси вызывает затруднение, в качестве величины сг можно принять значение нижнего концент рационного предела воспламенения горючего газа (см. табл. П.2.1). В случае затруднений с определением <Зиотх, МДж/кг, можно исполь зовать упрощенное соотношение а ста = 44р, (5.17) где значение (3 заимствуется из табл. 5.8. При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. В случае детонации газового облака безразмерное давление Р* и безразмерный импульс I* ударной волны определяют по форму лам 1п7>*=-1,124-1,661п7?*+0,26(1п7?*)2, при Л* >0,2; (5.18) InТ-* = -3,4217 - 0,898 In 7?* - 0,0096(lnR*)2, при R* >0,2. (5.19) Зависимости (5.18) и (5.19) справедливы для значений R* > 0,2. В противном случае принимается, что Р* = 18, а в формулу (5.19) подставляется значение R* = 0,142. В случае детонации гетерогенного облака расчет производят по следующим формулам: Р* =0,125(7?* )-1 +0,137(/?*)“2 +0,023(Л*)-3; (5.20) /* = 0,0220k *)-1. (5.21) Зависимости (5.20) и (5.21) справедливы для значений R* > 0,25; в противном случае Р* - 18, а величина I* = 0,16. В случае дефлаграции газового и гетерогенного облаков безраз мерное давление P*w безразмерный импульс Ц ударной волны вы числяют по формулам р: = <W ' ^ 0 - 1, [0,83(7? )-1 -0,14(2? )-2]; (5.22) «Зь а - 1 _~_Ф 1 - 0 ,4 ^ = ! ^ / ;* = о а а о х(0,06(2? )-1 +0,01(7? )~2-0,0025(7? ) (5.23) где а — скорость звука в воздухе, м/с; о — степень расширения про дуктов сгорания, равная 7 для газовых смесей и 4 для гетерогенных. 101 Т а б л и ц а 5.8 оьо Классификация топливовоздушных смесей по степени чувствительности Класс 1. Особо чувствительные вещества Вещество Р Ацетилен U Класс 2. Чувствительные вещества Вещество Р Акрилнитрил — Класс 3. Средне чувствительные вещества Вещество р Класс 4. Слабо чувствительные вещества Вещество Р Ацетальдегид 0,56 Аммиак 0,42 Винилацетилен 1,03 Акролеин 0,62 Ацетон 0,65 Бензол 0,88 Водород 2,73 Бутан 1,04 Бензин 1,0 Декан 1,0 Гидразин 0,44 Бутилен 1,0 Винилацетат 0,51 Дизельное топливо Изопропилнитрат 0,41 Бутадиен 0,42 О-Дихлорбензол Метилацетилен 1,05 1,3-Пентадиен 1,0 1,0 Винилхлорид Гексан 1,0 Бензолдекан 1,0 Нитрометан 0,25 Пропан 1,05 Изооктан Керосин 1,0 Пропилен 1,04 Металамин 1,0 0,7 Метан 1,14 Окись пропилена — 1,0 0,42 Окись этилена 0,62 Сероуглерод 0,32 Пиридин 0,77 Митилбензол Этилнитрат 0,3 Этан 1,08 Сероводород 0,34 Метилмеркаптан 1,0 0,53 Этилен 1,07 Спирты: Нафталин 0,91 Окись пропилена 0,7 Эфиры: метиловый 0,52 Окись углерода 0,23 этиловый 0,62 Дихлорэтан 0,25 Трихлорэтан 0,14 диметиловый 0,66 пропиловый 0,69 дивиниловый 0,77 изобутиловый 0,79 метилбутиловый циклогексан 1,0 1,0 диэтиловый 0,77 Сжиженный природный газ диизопропиловый 0,83 Кумол 0,84 Печной газ 0,09 Циклопропан Этиламин 1,0 0,8 Примечание. Если вещество отсутствует в таблице и инф ормация о его свойствах отсутствует, его следует относить в классу 1. о U) В последнем случае энергозапас гетерогенной смеси увеличивается на (а - 1)/а. Выражения (5.22) и (5.23) справедливы для значений R * > - 0,34. В противном случае в последние формулы вместо R* следует под ставлять RKр. Далее по формулам (5.18) и (5.19) или (5.20) и (5.21) вычисляют значения Р* и I *и окончательные значения Р* и I* выбирают из ус ловия Р* = minCР*, РгУ, I* = m in (/r, / 2*). (5.24) Размерные величины избыточного давления на фронте ударной волны ДРф, кПа, и импульса фазы сжатия / +, Па-с, определяют по следующим соотношениям: АРФ=Р*Р0, (5.25) / + = ЮО/‘(0,1Р0)2/3£ ,/3М (5.26) где Р0— атмосферное давление, Па. Зная А/фИ J+, по формулам, приведенным в табл. 5.2, несложно найти значения пробит-функции Рг, а по табл. В.1 — величину по ражающего фактора Р„ор, характеризующего вероятность разной сте пени поражения человека, зданий и сооружений. Пример 5.2. В результате ДТП с автоцистерной 8 т сжиженного пропа на попали в атмосферу. При воспламенении облака произошел взрыв. Сред няя концентрация пропана в топливовоздушной смеси составляет 0,14 кг/м3. Определить возможные последствия взрыва на расстоянии 100 м от ме ста аварии. Решение. 1. Определим удельную теплоту сгорания пропана, Дж/кг, по формуле (5.17), заимствуя значение Р из табл. 5.8: 0„С1Х= 44-1,05 = 46,2 МДж/кг = 4,62• 107. 2. Поскольку сг>сСТХ) то по формуле (5.16) найдем величину эффектив ного энергозапаса топливовоздушной смеси, Дж: Е = 2 •8 000 •4,62 • 107■•0,077/0,14 = 4,1 ■10". 3. Согласно табл. 5.8 пропан относится ко 2-му классу опасности (чув ствительные вещества). В соответствии с приведенной ранее классифика цией, окружающее пространство относится к 4-му виду —слабо загромож денное пространство и, следовательно, согласно табл. 5.1 ожидаемый режим взрывного превращения — дефлаграция с диапазоном скорости фронта пламени 150...250 м/с. 4. Для проверки правильности выбора диапазона взрывного превраще ния рассчитаем скорость фронта пламени, м/с, по соотношению (5.14): щф= 43 •8 0001/6 = 192. 104 Полученная величина находится в диапазоне соответствующих значений (150 < 192 < 250 м/с). 5. По формуле (5.15) вычислим величину безразмерного расстояния R*, соответствующего заданному расстоянию R = 100 м: R* = 100/(4,1 • 10п/101300)|/3 = 0,63. 6. Найдем параметры взрыва при скорости горения 192 м/с по форму лам (5.22) и (5.23): Рх1= (1922/3302)1(7 - 1)/7](0,83/0,63 - 0,14/0,632) = 0,29; 1х1 = (192/330)1(7 - 1)/7][1 - 0,4(7 - 1)/7](192/330)х х (0,06/0,63 + 0,01/0,632 - 0,0025/0,633) = 0,0427. 7. Поскольку топливовоздушная смесь является газовой, то величины Ра и 1Х2рассчитаем по соотношениям (5.18) и (5.19): Рх2 = ехр(-1,124 - 1,661пЛх + 0,261пЛ2) = 0,74 ± 10 %; 1Х2= ехр(-3,4217 - 0,8981пЛх - 0,0096in/?2) = 0,049 ± 15 %. 8. Согласно (5.24) окончательно определим: Р* = min(0,29; 0,74) = 0,29; I* = min(0,0427; 0,049) = 0,0427. 9. Размерные величины избыточного давления на фронте ударной вол ны, Па, и импульса фазы сжатия, Па-с, определим, используя соотноше ния (5.25) и (5.26): ДРФ= 0,29-101300 = 29 700; / += 100-0,0427-(0,1-101300)2/3(4,1 • 10п)1/3/330 = 0,91 • 104. 10. Найдем значения пробит-функций (см. табл. 5.2) и поражающих факторов (см. табл. В.1) для следующих случаев: • разрыв барабанных перепонок (по формуле (1) табл. 5.2): Рг = -12,6 + 1,5241п29 700 = 3,1, Рпор= 3,1 %; • контузия (принимая массу человеческого тела т = 80 кг) (по формуле (2) табл. 5.2): Рг = 5 - 5,741п{4,2/(1 + 29700/101300) + 1,3/[0,91 • 104/(101300‘/2-801/3)]} = = 2,76, Рпор= 1,5 %. Летальный исход при полученных значениях АР§ можно не рассчиты вать: • слабые разрушения зданий (по формуле (4) табл. 5.2): Рг = 5 - 0,261п[(4 600/29 700)3-9 + (110/9 ЮО)5-0] = 5,1, Рлор = 50 %; • средние разрушения зданий (по формуле (5) табл. 5.2): Рг = 5 - 0,261п[(17 500/29 700)8-4 + (290/9 ЮО)9-3] = 5,09, Раор = 50 %. 105 Таким образом, на расстоянии 100 м может получить разрыв барабан ных перепонок 3,1 % людей, 1,5 % будет отброшено ударной волной. Нахо дящиеся на этом расстоянии промышленные здания поровну получат сла бые и средние повреждения. 5 .4 . Взрыв парогазовоздушного облака в неограниченном пространстве Парогазовоздушное облако (ПГВО) образуется при авариях в системах переработки, транспортировки и хранения перегретых жидкостей и сжатых газов, а также при испарении разлившейся го рючей жидкости (нефть, бензин, бензол и т.п.). При аварии агрегата, содержащего горючие жидкости или газы, принимается, что все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство и одновременно происходит утечка вещества из под водящего и отводящего трубопроводов в течение времени, необхо димого для отключения трубопроводов. Расчетное время отключения трубопроводов, с: Вероятность отказов менее 10"6 год-1 или обеспечено резервирование ее элементов...................... Вероятность отказов более 10-6 год-1 или не обеспечено резервирование ее элементов................. Ручное отключение................................................................. Менее 120 120 300 Массу газа тт, кг, поступившего в окружающее пространство при аварии аппарата, определяют по формуле /Иг=(Ка +Гт)рг, <5-27) где Ка — объем газа, вышедшего из аппарата, м3; VT — объем газа, вышедшего из трубопровода, м3; рг — плотность паров газа, кг/м3. Объем газа, вышедшего из аппарата, определяют по следующей формуле: ^ = 0 ,0 1 ^ , где Р] — давление в аппарате, кПа; Vx — объем аппарата, м3. Объем газа, вышедшего из трубопровода, К = Kl ^т2> где Кт] — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключе ния, м3: Ki = & Здесь Q — расход газа, определяемый в соответствии с техноло гическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, 106 его диаметра, температуры газа, м3/с ; т — расчетное время отключе ния трубопровода, с; ¥т2— объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3: Гт2=О,0ЫР2Х г ^ . /=1 Здесь Р2 — максимальное давление в трубопроводе по технологи ческому регламенту, кПа; г, — внутренний радиус /-го участка тру бопровода, м; L t — длина /-го участка трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м; я — число поврежденных участков трубо провода. При аварии аппарата с жидкостью часть жидкости может нахо диться в виде пара, вырывающегося при аварии в окружающее про странство, образуя первичное облако. Оставшаяся часть жидкости раз ливается либо внутри обваловки (поддона), либо на грунт с последу ющим испарением с зеркала разлива с образованием вторичного облака. Масса пара в первичном облаке, кг: /Яп1=а (5.28) где а — объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой; М — молекулярная масса жидкости, кг/кмоль; R — универсальная газовая постоянная газа, равная 8 310 Дж/(К-кмоль); Тж— темпера тура жидкости в аппаратуре, К. Если разлившаяся жидкость имеет температуру Тжвыше, чем тем пература кипения ТКИПи температур окружающей среды Тос ( Тж> > 7"кип> 7"о.с) , то она кипит за счет перегрева с образованием пара с массой, кг: Ср(Тж Тш (5.29) -"*ж> L кип где Ср — удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева Тж, Дж/(кг' К); п— удельная теплота кипения жидкости при тем пературе перегрева Тж,Дж/кг; тж— масса перегретой жидкости, кг. Разлившаяся жидкость с температурой Тж< ТКИПиспаряется с образованием во вторичном облаке пара массой, кг: /Пп.исп ^испТисп, (5.30) где W — интенсивность испарения жидкости, кг/(м2-с); Fmп — пло щадь испарения (разлива), м2, равная площади обваловки (поддона) или площади поверхности, занимаемой разлившейся жидкостью, исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на 0,1 м2, остальные жидкости — на 0,15 м2; тисп — время испарения разлившейся жидко ^п.пер 107 сти, с, равное либо времени полного испарения [тисп = /яж/(И'7'’исп)], либо ограничиваемое временем 3 600 с, в течение которых должны быть приняты меры по устранению аварии. Интенсивность испарения разлившейся жидкости W, кг/(м2 с), определяют по справочным или экспериментальным данным. На пример, согласно документу НПБ 107 —97 при обосновании взры вопожарной опасности наружных установок для не нагретых ЛВЖ используется формула Ж = 110 ^ Р насл[М, (5.31) где Р1тс — давление насыщенного пара, кПа, рассчитываемое по формуле Ртс = 101,Зехр[д,спА/ (Г^п- Т ^ )/Т?] (5.32) или по формуле Антуана \gP =A -B /(C + t). Здесь ZHcn — скрытая теплота испарения ЛВЖ, кДж/кг; М — мо лекулярная масса пара, кг/кмоль; Тшп — температура кипения, К; Г0.с, t — температура окружающей среды, К, °С; R — универсальная газовая постоянная, равная 8,310 кДж/кмоль; А, В и С — коэффи циенты, определяемые по табл. П.2.2. Поступающий в окружающее пространство горючий газ или пар ЛВЖ массой ттили тп, кг, образует взрывоопасное облако, горизон тальные размеры которого ограничены линией, соответствующей нижнему концентрационному пределу распространения пламени Снкпр. кг/м3 (табл. 5.9). Радиус облака 7?Нкпр>м, определяют по следующим формулам: • для горючих газов ^ нкпр —14,5632 /и,. РгС,НКПР V/3 • для паров, не нагретых ЛВЖ / ■^нкпр —3,1501 13 600 \ 0,813 с ГD л нас ^ОиСПР , \ Ши (5.33) ^Рп-^нас j Плотность газа (пара), кг/м3, рассчитывают по формуле М Pr<n)-K0(l+0,00367/p)’ (5' ) где V0 — мольный объем, равный 22,4 м3/кмоль; tp — расчетная температура, °С, принимаемая равной максимально возможной темпера туре воздуха в соответствующей климатической зоне. При отсутствии соответствующих данных, допускается принимать равной 61 °С. 108 Т а б л и ц а 5.9 Характеристики взрываемости некоторых газов (паров) В ещ ество М, к г/к м о л ь к Д ж /к г (газа) Quстх, к Д ж /к г (ГВ С) П ределы взр ы ваем о сти С (Н К П Р /В К П Р ) % к г /м 3 Pctxj к г /м 3 ^*СТХ5 о б .% Аммиак NH3 15 16600 2 370 15/18 0,11/0,28 1,18 19,72 Ацетон С3Н60 58 28600 3112 2,2/13 0,052/0,31 1,21 4,99 Ацетилен С2Н2 26 48 300 3 387 2/81 0,021/0,86 1,278 7,75 Бутан С4Н 10 58 45 800 2776 1,9/9,1 0,045/0,22 1,328 3,13 Бутадиен С4Н8 56 47 000 2 892 2/11,5 0,044/0,26 1,329 3,38 Бензол С6Н6 78 40600 2973 1,4/7,1 0,045/0,23 1,350 2,84 Бензин 94 46200 2973 1,2/7 0,04/0,22 1,350 2,10 Водород Н2 2 120000 3425 4/75 0,0033/0,06 0,933 29,59 Метан СН4 16 50000 2 763 5,3/15 0,033/0,1 1,232 9,45 Монооксид углерода СО 28 13 000 2930 12,5/74 0,14/0,85 1280 29,59 Пропан С3Н8 44 46000 2 801 2,1/9,5 0,038/0,18 1,315 4,03 Этилен С2Н4 28 47 200 2922 3/32 0,034/0,37 1280 4,46 Примечание. Н К П Р — ниж ний концентрационны й предел распространения пламени; В К П Р — верхний концентрационны й пре дел распространения пламени. о чо Внутренние границы ПГВО определяются внешними габаритны ми размерами аппаратов, резервуаров, установок и т.п. Во всех слу чаях Л нкпр принимается не менее 0,3 м. При расчете избыточного давления на фронте ударной волны при взрыве ПГВО принимают, что внутри облака имеется зона детона ционного взрыва, радиусом /?0: Д, =Ю ' щк ^ -Л^ССтх J где к — коэффициент, зависящий от способа хранения горючего вещества (1 — для газа; 0,6 — для сжиженного газа под давлением; 0,1 — для сжиженного газа при пониженной температуре (изотерми ческое хранение); 0,06 — аварийный разлив ЛВЖ); сстх — стехиомет рическая концентрация газа в смеси, об. % (см. табл. 5.9). В пределах зоны детонационного взрыва АР$ = 1750 кПа. Избыточное давление ДРФ, кПа, на фронте ударной волны, обра зующейся при взрыве ПГВО, определяют по следующей формуле: =81^+303^1+505^, (5.35) где т пр — приведенная масса пара или газа, участвующих во взры ве, кг; i? — расстояние от эпицентра взрыва, м; muv= - ^ - m Z . (5.36) >Атнт Здесь Qvr и QVTm— энергии взрыва газа (пара) и тротила (тринит ротолуола) соответственно, кДж/кг (значение QUTmприведено в табл. 5.6, а значения энергий взрыва некоторых газов (паров) — в табл. 5.9); Z — коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1. Величину импульса волны давления, /+, кП а-e, вычисляют по формуле , _ 0 ,1 2 3 < 3 *+ _ (5.37) Пример 5.3. На производственном объекте бензин хранится в наруж ном резервуаре емкостью V, = 500 м3, находящемся на бетонном поддоне площадью Fnoa = 400 м2. На расстоянии 50 м от резервуара находится дис петчерская, располагающаяся в здании с легким каркасом. Температура окружающей среды 27 “С (Тос = 300 К). Определить возможную степень разрушения здания диспетчерской в случае аварии с разрушением резервуара. При расчете принять, что плотность 110 жидкого бензина рж= 740 кг/м3, молекулярная масса М = 94 кг/кмоль, скры тая теплота испарения 287,3 кДж/кг, температура кипения = 413 К. Решение. Принимаем, что резервуар заполнен жидким бензином на 80 %, а 20 % объема занимают пары бензина (а = 0,2). Поскольку бензин в резервуаре находится при атмосферном давлении {Р\ = 101,3 • 103Па), то по формуле (5.28) найдем массу паров бензина в первичном облаке, кг: /Ип, =0,2- 94 •(500 •101,3 -103) = 382. 8 310-300 2. Интенсивность испарения разлившегося бензина W определим по формуле (5.31). Для этого по формуле (5.32) найдем насыщенного пара бен зина, кПа, при температуре окружающей среды: Рнас= 101,3ехр[287,3 ■94 •(413-1 - 300-‘)/8,31] = 5,22. Теперь по формуле (5.31) найдем интенсивность испарения разлившейся жидкости, кг/(м2-с): W= 1•10-6,5,22 -941/2= 5,06-10'5. 3. Масса паров во вторичном облаке, образующемся при испарении раз лившегося бензина, в соответствии с формулой (5.30) составит, кг: т п.исп= 5,06- Ю-МОО- 3600 = 73. Здесь время испарения принято равным 3 600 с, в течение которого дол жны быть приняты меры по устранению аварии. 4. Суммарная масса паров бензина в облаке, кг: тп = 382 + 73 = 455. 5. Радиус взрывоопасного облака, м, для паров ЛВЖ определим по фор муле (5.33): Я нкпр чжпр =3,1501 1 ^ 9 9 . f ^ 1 1 ) V3600l° .04J ( 455 ) =480. 13,42-5,22 J Плотность паров бензина, кг/м3, найдем по формуле (5.34), принимая = 61 “С: 94 -= 3,42. Рп 22,4 -(1+0,00367 -61) 6. Радиус зоны детонационного взрыва, м, рассчитаем по формуле (5.35): Д)=10 455-0,06 94-2,1 1/3 = 5,2. В пределах этой зоны избыточное давление на фронте ударной волны ДРФ= 1750 кПа. 111 7. Избыточное давление на фронте ударной волны за пределами зоны детонационного взрыва найдем по формуле (5.35), предварительно опреде лив приведенную массу паров, кг, по формуле (5.36): 46 200 тпр = 4520 ■455 0,1=465. Тогда на границе облака ЛНК = 480 м избыточное давление на фронте ударной волны составит, кПа: пр ДР Г = 81” гт- + 3 0 3 ~ гг^-+ 5 0 5 ~ ^- = 1,4. 480 4802 4803 8. Избыточное давление на фронте ударной волны, кПа, у здания дис петчерской (R = 50 м) рассчитаем по формуле (5.35): ^ ф =81^ 50 +3 0 3 . ^ tS 0 5 .« |.1 4 ,7 7 . 502 503 Согласно табл. 5.1 при избыточном давлении на фронте ударной волны Д/ф = 14,77 кПа промышленное здание с легким металлическим каркасом получит слабые разрушения — повреждение или разрушение крыш, окон ных и дверных проемов. Ущерб — 10... 15 % стоимости здания. 9. Вероятность получения зданием диспетчерской средней степени раз рушения можно найти, определив значение пробит-функции Рг по форму ле (5) табл. 5.2. Для этого по формуле (5.37) найдем величину импульса фазы сжатия ударной волны, Па-с: 0,123-4652/3 = 0,14 кПа с = 140. 50 Тогда Рг = 5-0,261п 17 500 V’4 | ( 209 f ’3 22 000 J 4 l 4 o J 4,03. В соответствии с табл. В.1 вероятность среднего разрушения здания дис петчерской составит 16,5 %. Определим вероятность того, что здание диспетчерской получит слабую степень разрушения, найдя сначала по формуле (4) табл. 5.2 значение про бит-функции: Рг = 5-0,261п 4 600 V'9 (поV-0 22 000 J + [l4 0 j 5,31. В соответствии с табл. В.1 вероятность слабого разрушения здания диспетчерской составит 62 %. 112 5 .5 . Взрыв парогазовоздушного облака в ограниченном пространстве При разгерметизации технологической аппаратуры, находящейся в цехе (складе) и содержащей горючие газы и жидкости, массу посту пающих в помещение горючих газов (ГГ), горючих и легко воспла меняющихся жидкостей определяют по формулам (5.28) и (5.29). Массу паров горючих жидкостей, поступающих в помещение при испарении разлившейся жидкости, находят по формуле (5.30), в кото рой площадь испарения F, м2, определяют исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих по массе 70 % и менее растворителей, разливается по площади 0,5 м2 пола помещения, а остальных жидко стей — на 1 м2 пола помещения. Длительность испарения т, с, прини мается равной времени полного испарения, но не более 3 600 с. Интенсивность испарения разлившейся жидкости в помещении W, кг/(м2 с), согласно НПБ-105 —03 рассчитывается по формуле W = Ы0"6'п/>насл /м , (5.38) где г) — коэффициент, зависящий от скорости и температуры воз душного потока над поверхностью испарения (табл. 5.10); Р нас — давление насыщенного пара, кПа, определяемое по формулам (5.31) или (5.32); М — молекулярная масса жидкости, кг/кмоль. Избыточное давление взрыва ДРф, кПа, для индивидуальных го рючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислоро да, хлора, брома и фтора, определяют по формуле Д А = ---- 1 Q 0 ^ m a x - - Po )/w Z ---- ^ ( 5 .3 9 ) (1 + А в * а ВЖсвРг(п)*нСстх где Ртах — максимальное давление взрыва стехиометрической газо йли паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемой по Т а б л и ц а 5.10 Значения коэффициента ц Скорость воздушного потока, м/с Температура в помещении, “С 15 20 30 35 10 0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 од 0,2 3,0 2,6 2,4 1,8 4,6 3,8 3,5 2,4 1,6 2,3 0,5 6,6 5,7 5,4 3,6 3,2 1,0 10,0 8,7 7,7 5,6 4,6 113 справочным данным (при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа); Р0 — начальное давление, принимаемое равным 101,3 кПа; т — масса горючего газа или паров ЛВЖ в помещении, кг; Z — коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5 — для других горючих газов, 0,3 — для паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; — крат ность воздухообмена аварийной вентиляции, ч '1; тав — время рабо ты аварийной вентиляции, ч; VCB— свободный объем помещения, м3 (можно принять равным 80 % помещения); рг(п) — плотность газа или пара при расчетной температуре, кг/м3; Кк — коэффициент, учиты вающий негерметичность помещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3; сста — стехиометрическая концен трация горючего, об. %: 100 (5.40) 1+4,84р Здесь Р — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения; Р = «с + 0,25(ин - % ) - 0,5«о, где пс, пн, пх, п0 — число атомов углерода, водорода, галоидов и кислорода в молекуле горючего соответственно. Плотность газа (пара) можно определить по формуле (5.34). Степень разрушения зданий при взрыве внутри помещения зави сит от давления на фронте ударной волны, кПа: Полное разрушение зданий......................................................... 100 Частичное разрушение зданий..................................................... 70 Разрушение перегородок............................................................... 28 Разрушение перекрытий, рам и переплетов окон....................... 14 Частичное разрушение остекления.............................................. 2 Пример 5.4. Насосный зал нефтеперерабатывающего предприятия имеет размеры 54x12x8,5 м. В зале расположены четыре центробежных магистральных насоса, два из которых находятся в рабочем состоянии, два —резервные. Производительность каждого насоса Q = 2,78 м3/с. Нефть находится в насосе с максимальным объемом заполнения Vm = 25,76 м3. Насос занимает площадь 4,6 х 2,8 м. Отсечные вентили (автоматическое отключение) находятся в помещении насосной, а длины подводящего и отводящего нефтепроводов диаметром d = 1020 мм соответственно /(= 3,0 и /2= 4,4 м. Помещение насосного зала оборудовано системой аварийной вентиляции с кратностью Аав = 9 ч-1. Температура нефти равна средней максимальной температуре /п = 22,4 °С, скорость воздуха в помещении при работе аварийной вентиляции состав ляет 1 м/с. 114 Оценить возможные последствия аварийного разлива нефти и последу ющего взрыва в результате разгерметизации одного магистрального нефте перекачивающего насоса. Решение. 1. Учитывая, что объем нефти, вышедшей из трубопроводов, м3: тгИ2 Т 1 4 . 1 П92 vw =QT+¥ L ( l l +l2) =2 , 7 8 - 1 2 0 + (3,0+4,4)^339,6, где x —время автоматического отключения насоса, принято равным 2 мин (120 с) (см. подразд. 5.4). Рассчитаем объем нефти, поступившей в помещение насосной (с уче том вылива из насоса), м3: ^ав = Кр +Кп = 339,6 + 25,76 = 365,36. 2. Найдем толщину слоя разлившейся нефти с учетом размеров насос ной и оборудования. Учитывая, что площадь насосной составляет FnOM= 54 -12 = 648 м2, а на сосы занимают площадь Fmc = 4-4,6-2,8 = 51,52 м2, определим величину сво бодной площади пола, м2: ^свпола =^пом-^ас =648-51,52 = 596,48. Поступившая в помещение насосной нефть покроет всю свободную площадь пола слоем высотой, м: 8 = Кав/ / - „ = 365,36/596,48 = 0,61. 3. Интенсивность испарения ЛВЖ, не нагретой до температуры кипе ния, найдем по формуле (5.38), предварительно по формуле (5.32) опреде лив давление насыщенных паров нефти, кПа: Pn^lO U exp 345,4-240- 1 1 /8,31 = 2,95. 57 + 273 22,4 + 273 Здесь принято, что молекулярная масса нефти II группы М= 240 кг/кмоль, скрытая теплота кипения нефти £ кип = 345,4 кДж/кг, а температура кипе ния нефти ?кип = 57 °С, R = 8,31 кДж/(К-кмоль). Тогда интенсивность испарения нефти составит, кг/(м2-с): Жисп = 1•10-6•7,7 •2,95V240 = 3,53 •10-4. Здесь в соответствии с табл. 5.10 при температуре в помещении около 20 °С и скорости воздушного потока 1 м/с коэффициент ц = 7,7. 4. Массу паров нефти, образующихся при аварийном разливе, кг, опре делим по формуле (5.30): тп = 3,53 • 10-4-596,48 •3 600 = 758. Здесь время испарения нефти принято равным 3 600 с, за которое дол жны быть приняты меры для устранения аварии. Поскольку масса разлившейся нефти при ее плотности рнеф= 860 кг/м3 составляет, кг, тав = ^авРнеф= 365,36 860 = 314209,6, 115 то за время аварийной ситуации, равное 3 600 с, испарится в объем поме щения только (758/314209,6)100 = 0,4 % разлившейся нефти. 5. По формуле (5.34) вычислим плотность паров нефти, кг/м3: о 240 Нг(п) 22,4 (1+0,00367 -22,4) ’' 6. Избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве паров не фти, кПа, найдем по формуле (5.39), в которой дополнительно учтем умень шение массы взрывоопасной смеси в результате работы аварийной венти ляции: д р _ 100 (900-101,3) 758 0,3 ф (1+9 1,0)4406,4-9,9 0,77 При расчете по формуле (5.39) принято, что: • коэффициент участия горючего во взрыве для ЛВЖ, нагретых до температуры ниже температуры вспышки, равен 0,3; • свободный объем помещения, м3, равен 80 % геометрического объема помещения, т. е. Vct = 0,8 -54 12-8,5 = 4 406,4; • молекулярной массе нефти М = 240 кг/кмоль соответствует формула С17Нз8 (пс = 17, пн = 38, Р = 17 + 0,25 -38 = 26,5), а стехиометрическая кон центрация паров нефти, об. %, определяется по формуле (5.40): С =-----^ -----= 0,77; ста 1+ 4,84-26,5 • коэффициент негерметичности и неадиабатности процесса горения *„= 3; • уменьшение массы взрывоопасной смеси в результате работы аварий ной вентиляции учитывается множителем (1 +Аавт), где т —время испаре ния нефти, принятое равным 1 ч (3 600 с). 7. Поскольку основные строительные конструкции здания насосной яв ляются железобетонными, а предельно допустимый прирост давления для них Д-Рдоп = 25 кПа, то здание разрушено не будет. 8. В случае, когда аварийная вентиляция не работает или отсутствует, избыточное давление на фронте ударной волны увеличится на порядок и будет равно 180 кПа, что приведет к полному разрушению здания насосной и гибели персонала. 5 .6 . Взрыв пылевоздушного облака в ограниченном пространстве Расчет избыточного давления на фронте ударной волны при взры ве горючих порошков и пылей производят по формуле 116 др т Н t PqZ ф VCBpBcpT0KH’ (5.41) где Н т— теплота сгорания материала, кДж/кг; Z — коэффициент участия взвешенной пыли во взрыве, принимаемый для порошков металлов и сплавов равным 1,0; для остальных — 0,5; рв — плотность воздуха, кг/м3; ср — теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/(кг-К). Остальные обозначения как в формуле (5.39). Коэффициент негерметичности и неадиабатности Кн принимает ся равным 3 для больших помещений (мастерские, цеха и т. п.), име ющих большую площадь оконных проемов, и 2 — для относительно небольших помещений (камеры вентиляционных установок, поме щения для газоочистных установок и т. п.). Расчетную массу взвешенной в объеме помещения пыли, кг, оп ределяют по формуле m =mB3+maB, (5.42) где тю — расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; 'Явз^вз'Яп- (5.43) Здесь Кт — доля отложившейся в помещении пыли, способной перейти во взвешенное состояние в результате аварийной ситуации (допускается принимать равной 0,9); тп — масса пыли, отложившей ся в помещении к моменту аварии; /яав — расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг; maB={man+qx)Kn. (5.44) Здесь тш — масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q — количество пылевидных веществ, поступающих в аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг/с; т — время отключения трубопроводов, с (см. подразд. 5.4); Кп — коэф фициент пыления, равный отношению массы взвешенной в воздухе помещения пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата (допускается принимать для пыли с дисперсностью не менее 350 мкм Кп - 0,5, для пыли с дисперсностью менее 350 мкм Ки- 1,0). Массу отложившейся в помещении к моменту аварии пыли, кг, рассчитывают по следующей формуле: т„ =КТ(т1+ щ )/К у, где КТ— доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; /и, (/ = 1, 2) — масса пыли, оседающей на различных поверхностях в помеще нии за межуборочный период (1 — поверхности, труднодоступные для уборки; 2 — поверхности, доступные для уборки), кг; Ку — коэф фициент эффективности пылеуборки (при сухой пылеуборке Ку= 0,6); 117 Здесь M t — масса пыли, выделяющаяся в объем помещения за пе риод между генеральными уборками, кг; a — доля пыли, удаляемая с помощью аспирационных систем (вентиляции); (3, — доли выделя ющейся в помещение пыли, соответствующие тхи т2(Pi + р2 = 1, до пускается принимать Р] = 1, р2 = 0). Пример 5.5. Рассчитать избыточное давление на фронте ударной вол ны при взрыве в помещении, в котором производится размол кремния в порошок с размером частиц менее 100 мкм. В помещении отсутствуют ка кие-либо другие взрывоопасные и горючие вещества и материалы. Дробиль но-размольное оборудование —периодического действия. Исходные данные для расчета: теплота горения кремния НТ= 3,24х х 104кДж/кг; температура воздуха Тъ= 293 К; плотность воздуха рв = 1,2 кг/м3. Объем помещения Нпом= 15 000 м3. Количество пыли кремния в аппаратах /иап= 100 кг; количество пыли кремния, оседающей в помещении между уборками, тп= 15 кг. Решение. 1. Принимая, что поступление пыли по трубопроводам отсут ствует, по формуле (5.44) определим массу пыли, кг, поступившей в поме щение в результате аварийной ситуации: лиав = 100'1,0 = 100, где 1,0 —коэффициент пыления для пыли с дисперсностью менее 350 мкм. 2. Расчетная масса взвихрившейся пыли, кг, рассчитаем по формуле (5.43): тю= 15 0,9 -- 13,5. 3. Расчетную массу взвешенной в объеме помещения пыли, кг, найдем по формуле (5.42): т = 13,5 + 100 = 113,5. 4. Теперь по формуле (5.41) можно вычислить избыточное давление на фронте ударной волны, кПа, при взрыве пыли кремния: ^ 113,5-3,24 104 101,3 0,5 ф (15000 0,8) 1,2 1,3-293-3 ’‘ При таком избыточном давлении будут иметь место повреждения внут ренних перегородок, рам, дверей и т.п. 5 .7 . Взрыв при взаимодействии расплавленных металлов с водой Аварийный выход расплавленного металла из металлургических агрегатов является довольно распространенным опасным производ 118 ственным фактором на предприятиях черной и цветной металлургии. Чаще всего утечка расплава связана с нарушением технологическо го режима работы агрегатов, разрушением тепловой изоляции или корпуса оборудования, ошибками персонала при выполнении опе раций. Последствия такого рода аварий определяются количеством вы шедшего металла, свойствами расплава, а также производственной обстановкой (расположением рабочих мест, видом находящихся ря дом коммуникаций и оборудования, возможностью взаимодействия расплава с водой или другими кислородосодержащими или газооб разующими веществами). Взрывы с участием расплавленного металла происходят не толь ко при аварийном выходе его из агрегатов, но и при случайном по падании воды под расплавленный металл внутри агрегата (например, при загрузке влажной шихты или прогорании системы водяного ох лаждения). Металл, охлаждаясь при взаимодействии с водой, достигает дна, заполненного водой объема или — при небольших количествах воды — покрывает объем, заполненный водой, затвердевает и, при вариваясь или иным образом соединяясь с дном или стенками, об разует замкнутый объем, в котором вода испаряется при высоком давлении. В результате резкого повышения давления оболочка из за твердевшего металла разрушается и возникает взрыв по типу так на зываемой паровой бомбы. Энергия взрыва и характер взрывного процесса в значительной мере определяется свойствами металла и того вещества, с которым он вступает во взаимодействие. Наиболее часты случаи взрывов при взаимодействии расплавленного металла с водой, причем они даже при взрывах различных металлов имеют ряд общих черт, что делает возможным разработку обобщенной методики оценки последствий аварийного взаимодействия расплавов металлов с водой (за исклю чением взрывов, возникающих при взаимодействии с водой распла вов щелочных и щелочноземельных металлов). Обобщенная формула расчета давления в ударных волнах при взрывах расплавов (формула И. В. Бабайцева) имеет вид АР =113,4/ил+ 185,9(/ил)2+ 9,02(тп)3, где т = фнт / Л, Стнт — тротиловый эквивалент взрыва, кг; R — рас стояние от эпицентра взрыва, м; п = \,A7A{\g <7ТНХ- 1); А — коэффи циент, равный 0 при тротиловом эквиваленте, меньшем или равном 10 кг, и 1 при больших значениях тротилового эквивалента. Поскольку взрывные процессы и расчетные методики разных расплавленных металлов (сталь, чугун, алюминий и т.п.) и ве ществ (материалов), с которыми они взаимодействуют (вода, ока лина и т.д.), имеют свою специфику, далее они будут рассмотре ны раздельно. 119 Взрыв при взаимодействии расплавов стали и чугуна с водой. Доля энергии металла, которая может быть сообщена воде, зависит от условия их взаимодействия и прежде всего от соотношения объе мов и масс воды и металла. Возможны варианты взаимодействия расплавов чугуна и стали с водой. 1. Масса воды значительно превышает массу металла. В этом случае часть воды захватывается в твердой оболочке между затвер девшим металлом и дном или стенками емкости, в котором находит ся вода. В процессе разогрева воды происходит ее испарение при высоком давлении, сопровождающееся разрушением оболочки за твердевшего металла; при этом часть металла, оставшаяся жидкой к моменту разруш ения оболочки, диспергируется и отдает воде практически всю свою теплоту, охлаждаясь до температуры кипения воды. В эпицентре взрыва (в замкнутом объеме) вода нагревается выше критической температуры (374,2 °С), а давление превышает критическую величину (21,85 МПа). Ввиду того, что при снижении давления ниже критической величины становятся значительными затраты энергии на испарение воды, можно считать, что во взрыве принимает участие только та часть энергии металла, которая выде ляется при его затвердевании и охлаждении от начальной темпера туры до критической температуры воды. Это предположение позво ляет в дальнейшем пренебрегать при расчете температуры воды за тратами энергии на ее испарение. В этом случае величину тротилового эквивалента, кг, вычисляют по формуле GTHT= М ж{Тжтч -647) сме +МиеЬал/ 4 520, (5.45) где АГме — масса металла, кг; Гме нач — начальная температура рас плавленного металла, К; сме — средняя теплоемкость металла в диа пазоне температур от Гме.нач до 647 К (т.е. критической температу ры воды), кДж/кг-К; ЬПЛ—теплота плавления металла, кДж/кг. Границу применимости [см. формулу (5.45)] определяют из сле дующего условия: ■^меСме(^иенач 647)-Сме +Л/ме-Аш ^ ^^HjO^TÔ^^^ ^НгОнач)2. Массы воды не хватает для поглощения всей теплоты ме талла, выделяющейся при охлаждении металла и соответственно нагревания воды до 647 К. Часть энергии металла, использованная на его нагрев, не участвует во взрыве. Величину тротилового эквивалента взрыва, кг, в этом случае рас считывают по формуле Г _ ^Н ;0СН;0 (Тн20 кон ~ Т НдОнач) (5.46) тнт" 4 520 Конечную температуру воды, К, определяют по формуле 120 H j O koh ' М 1УЛм ^сш T А м е.к он + ^меА ал + ^ Н 2ОсН2Р ^1н2о I Мщосн20 + М меСи (5.47) где M Hlо — масса воды, кг; Сщ0 — средняя теплоемкость паров воды, кДж/кг; Тн.20нач —начальная температура воды, К. Формула (5.47) имеет ограниченный диапазон применения. При реализации условия THi0 >Тш картина теплообмена меняется. Вода в замкнутом объеме нагревается не выше температуры плавления ме талла. 3. Массы воды не хватает для охлаждения всего металла ниже температуры плавления металла. В этом случае конечную темпе ратуру воды, К, рассчитывают по следующей формуле: -^ме^ме^ме. кон + М н,ОсН,0 ^ н .20 2о нач ,Пкон 4 ^ Н 20 СН20 + М мес м Далее вычисляют тротиловый эквивалент взрыва по формуле (5.46). 4. Масса металла значительно больше массы воды. Если реа лизуется условие M HiQ/ Мме <0,01, то охлаждение металла при вза имодействии с водой настолько невелико, что им можно пренебречь, и считать, что в момент взрыва температура воды равна температу ре жидкого металла. Тротиловый эквивалент взрыва, кг, можно рас считать по формуле Л /н 20сН20(^ме ~ Т ’н20 нач) р ™т _ 4 520 Взрыв при взаимодействии расплава алюминия с водой. При разработке методики расчета энергии взрыва при взаимодействии с водой расплавов алюминия учитывалось выделение энергии в резуль тате химической реакции между ними, а также сгорания образовав шегося водорода за счет кислорода воздуха. В начале расчета необходимо провести оценку достаточности количества воды для взаимодействия с массой металла, которая в соответствии с моделью аварии и заданной полнотой участия металла во взрыве может принимать участие в энерговыделении. Для этого вычисляют параметр С, определяемый для алюминия по следующей формуле: „ М ые ме М,н2о С = г |— где т| — доля алюминия, принимающая участие в реакции. 121 Если С > 1, то тротиловый эквивалент взрыва находят по формуле Р _ м н 20 [<?Н2Р ( Т H2o кон - Т"н20 нач ) + Q p Н20 ] 1117 “ 4 520 где Г ^ о кон — конечная температура воды, К; Qp Н20 — теплота об разования 1 кг воды, Qp н2о = 13 434 кДж/кг. Конечная температура воды -^ м е ^ м е ^ м е .к о н Н гО к о и ' - ^ Н 20 ( О р . в ^ Н 2О ^ Н 20 н ач ) ^ Н 20сН20 + М шсм Здесь бр.в — теплота реакции взаимодействия 1 кг алюминия с водой, £)рв = 17 602 кДж/кг. Если С < 1, то рассчитывают параметр В по формуле В= ^ н2осн2о(647 ~ ^ Н [^ м е ( ^ м е .нач 2О н а ч ) -647)+Ztul+ r i a B]' Если В 1 1, то тротиловый эквивалент взрыва вычисляют по сле дующей формуле: ^тмт - Л ^ м е К е С Т ’ме .нач - 647)+4 л + Л(С2р.в+ Qp н2о] 4 520 Если В < 1, то конечная температура воды: __ -^мв(^ме^ме.нач + Н 2О к о н А м + ЛQ p .B ) + М н 2р С н 20 ^ Н 20 I М н2о сн2о + М месме Если 7’Н20кон > Тш, то определяют уточненное значение конечной температуры водяного пара по уравнению А м е А ч е .н а ч + Л б р л ^ + - ^ Н 20 с Н 20 7 Н 20 в 1 Н 20 ко н ‘ М н20 сн 20 + ^ м е сме Если рассчитанное значение 7’H OK0H< r nn, то принимают, что т =т л Н 2О к о н J пл* Далее рассчитывают тротиловый эквивалент взрыва по формуле ^ Н 20 [С Н 20 Стнх=122 н 20 кон ~ ^ Н 2Р н ач ) + 4 520 Л Q p Н} ^ м е ] Таблица 5.11 Прирост давления в помещении при взрыве системы «жидкий металл—вода» Расплавленный алюминий Расплавленная сталь Масса Тротиловый Прирост Тротиловый Прирост воды, кг эквивалент давления при давления при эквивалент взрыва, кг взрыве, кПа взрыве, кПа взрыва, кг 0,83 1 0,6 0,14 3,29 5 4,08 0,72 3 16,6 8,0 10 6 33,5 1,4 34,7 50 32 6 178 67,0 100 36 12 204 Примечание. Температура расплава стали 1900 К, температура расплава алюми ния 1000 К. где Qp н2 — теплота, выделяющаяся в результате взаимодействия во дорода, образующегося при реакции 1 кг металла с водой, с кисло родом воздуха, кДж/кг. Приведенная методика применима и для оценки силы взрыва при контакте с водой и других активных металлов, кроме магния и не которых магниевых сплавов. При попадании в воду расплавы магния и некоторых магниевых сплавов образуют пористые слитки, плавающие и горящие на поверх ности воды. Замкнутые объемы в этом случае не возникают и послед ствия аварий определяются параметрами взрыва водородовоздушной смеси. Расчет избыточного давления на фронте ударной волны при взрыве жидкого металла в помещении. Для расчета прироста дав ления в результате взрыва жидкого металла в помещении использу ют формулу (5.41), в которой произведение m ZH заменяется на 4 520<7Т1ГГ, и формула принимает следующий вид: д р _ 4 520/))<?тнт ф VCBpBcpT0KH Результаты расчета прироста давления в помещении объемом 3 000 м3 при взрыве, возникшем в результате взаимодействия 1000 кг расплавленного металла с водой, приведены в табл. 5.11. 5 .8 . Взрыв технологического оборудования под давлением Технологическое оборудование (установки, резервуары, газголь деры, баллоны ит.п.), содержащее под давлением сжатые и сжижен 123 ные газы (как горючие, так и не горючие), широко применяется как в промышленности, так и в быту. Сжиженные газы можно хранить в теплоизолированных (изотермических) сосудах и резервуарах при отрицательных температурах (аммиак, метан, кислород, азот и т.п.), а также под давлением в однослойных сосудах и резервуарах при тем пературе окружающей среды. При разгерметизации сосуда последне го типа в энергию взрыва Е, кДж/кг, переходит не только химичес кая энергия горючего газа, но и потенциальная энергия сжатого газа: < 5 -4 8 > где Qvx — энергия взрыва взрывоопасного газа, кДж/кг, определяе мая по табл. П.2.1 (для инертного газа Qvr = 0); Рь Р0 — давление газа в сосуде и окружающей среды соответственно, кПа; рг — плотность газа при давлении Рь кг/м3; к — показатель адиабаты, значения ко торого для некоторых газов приведены в табл. 5.12. В энергию ударной волны Еув, кДж/кг, переходит только 40. ..60 % общей энергии взрыва, т. е. ЕуЛ = (0,4 - 0 ,6)Е, (5.49) а остальная энергия расходуется на образование и разлет осколков: Е0СК= (0,6 - 0,4)Е. (5.50) Величину тротилового эквивалента взрыва сосуда под давлением определяют по формуле (5.36), принимающей в рассматриваемом случае вид (5.51) а^у.ТНТ Причем за расчетную массу газа тт, кг, принимают 50 % массо вой вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % — при групповом. Т а б л и ц а 5.12 Газ, среда $ Газ, среда II Значения показателя адиабаты некоторых газов k = cJcv Ацетилен 1,24 Хлор 1,36 Пары воды 1,3 1,135 Сернистый газ 1,29 Аргон, гелий 1,67 Сероводород 1,34 Воздух, водород, окись углерода, кислород 1,4 Метан, углекислый газ 124 Зная величину тротилового эквивалента, по формуле (5.35) не сложно определить величину избыточного давления на фронте удар ной волны АРф, а по формуле (5.37) — значение импульса фазы сжа тия ударной волны / +. Образовавшиеся осколки разлетаются со скоростью w, м/с, опре деляемой по формуле Г. И. Покровского: w=w0e \p (-R /y lOCK), (5.52) где — начальная скорость разлета осколков, м/с; R — расстояние на которое разлетаются осколки; у — отношение плотностей мате риала оболочки и воздуха, у = роб/р Воз> 4ск — характерный размер осколка,имеющего форму цилиндра диаметром и длиной м, ^оск — Начальную скорость разлета осколков определяют по формуле w0=j2Em r/m o6, (5.53) где тт, тоб — массы газа и оболочки сосуда соответственно, кг. Расстояние разлета осколков R должно быть меньше максималь ного расстояния разлета осколков R*, м: R* Здесь Н — высота центра взрыва, м; g — ускорение поля тяготе ния, g = 9,81 м/с2. При разрушении резервуара, находящегося под давлением, об разуется поле осколков разного размера, но для приближенных рас четов можно принять, что все осколки имеют цилиндрическую фор му длиной Лоск, равной толщине оболочки сосуда 5об, и диаметром ^ о с = '*об<*об Л ^ О л / ^ у Р о б ) , ( 5 -5 4 ) где гоб — радиус оболочки сосуда, м; а об, Еу и роб — предельное ди намическое сопротивление разрушению, модуль упругости и плот ность материала оболочки сосуда соответственно. Механические свойства наиболее широко используемых для из готовления резервуаров материалов приведены в табл. 5.13. Масса одного осколка, кг: ^ОСК ~ 0, 25род7и/оскЛ0ск, а число образующихся осколков (5.55) п = т0&/т 0СК. Толщина металлической преграды 5прег, м, пробиваемой осколком с 50%-й вероятностью, может быть оценена по формуле ^прег —0 ,1 3 8 р 0()(У0скш у ,а Пр<.гр ПрСГ. ( 5 .5 6 ) 125 Т а б л и ц а 5.13 Механические свойства некоторых материалов р, кг/м3 о, ГПа Еу, ГПа Чугун 7100 0,18 130 Сталь 7800 0,3...0,47 208 Алюминиевый сплав 2780 0,44 71 Бетон 2 500 0,2 — Материал Здесь Опрег, рпрег — предельное динамическое сопротивление раз рушению и плотность материала преграды соответственно. Оценка поражающего действия осколка на человека с 50%-й ве роятностью наносящего сильные ранения, производится по величине предельной скорости удара w50, м/с, определяемой по следующей формуле: w50 = l247S/m OCK+22, где S — миделево сечение осколка, м2, массой тжк, S = 0,25тсг/2ск. Осколок способен поразить человека с летальным исходом («убой ный осколок»), если его кинетическая энергия ЕКШ 1= 0,5тоскш2 пре вышает 100 Дж. Способность осколков вызвать воспламенение жидкого топлива оценивается по удельному импульсу I - m0CKw/S. При /, Дж/(м2 с), равном не более 160 вероятность зажигания жидкого топлива состав ляет 0 %; 900 — вероятность 50 %; 2 500 — вероятность 100 %. Пример 5.6. При взрыве шарового резервуара внутренним диаметром do6 = 6,0 м и толщиной стенки боб = 3,0 см, заполненного метаном, 60 % энергии взрыва было израсходовано на образование ударной волны и 40 % — на образование и разлет осколков. Давление газа в сосуде = 8 •102 кПа, энергия взрыва метана Qv = 50 • 103 кДж/кг. Определить степень поражения персонала и разрушения здания цеха с легким металлическим каркасом, находящегося на расстоянии R = 50 м от эпицентра взрыва. Какова толщина металлической (стальной) преграды 6прег, с 50%-й вероятностью пробиваемой осколками? Решение. 1. Определим энергию взрыва резервуара с метаном, кДж/кг, по формуле (5.48): £ = 50 103+ (8—1)102 = 50,409-103, 5,7(1,3-1) где плотность метана, кг/м3, при давлении Р{ определяется по формуле Рмет 126 Ммет Д 16 8-102 V0 Р0 22,4' l i o 2 Здесь Ммет — молекулярная масса метана, М„„ = 16 кг/кмоль; V0 — объем, занимаемый одним киломолем газа, м3, V0= 22,4. Значение показа теля адиабаты метана к = 1,3 заимствовано из табл. 5.12. 2. Рассчитаем энергию ударной волны, кДж/кг, по формуле (5.49): Еул = 0,6 50,409 ■103= 30,245-103. На образование и разлет осколков согласно формуле (5.50) расходуется энергия, кДж/кг: ЕХК= 0,4 -50,409*103= 20,164-103. 3. Величину тротилового эквивалента взрыва метана, кг, определим по формуле (5.51): в шт= (30 245/4 520) •322,2 = 2155,96. Здесь 322,2 —расчетная масса, кг, участвующего во взрыве метана (50 % массовой вместимости резервуара при одиночном хранении) (тт= = 0,5рметя</3б/6 = 0,5 -5,7- (3,14■ 63/6) = 322,2). 4. По формуле (5.35) найдем величину избыточного давления на фрон те ударной волны на расстоянии R = 50 м от эпицентра взрыва: 4 Д =И . Щ ? ^ +3 9 0 .а Щ ^ +1 М 0 .^ .7 2 ,9 7 . 50 502 503 5. Как видно из табл. 5.1, при таком избыточном давлении во фронте ударной волны на расстоянии R = 50 м от эпицентра взрыва здание цеха будет сильно разрушено. Согласно табл. 5.4 из находившегося в здании пер сонала 80 % пострадает, 25 % — погибнет. 6. Определим начальную скорость разлета осколков, м/с, по формуле (5.53): w0= V2 •50,409-103 (322,2/6 612,8) = 70,08. Масса стальной оболочки составит, кг: шо6=0,25я(2го6)2-6обРое=0,25-3,14 (2-6)2-3 10-3-7 780 = 6612,8. 7. По формуле (5.54) с учетом данных табл. 5.13 найдем диаметр оскол ка, см: ^оск = (3-0,4 106)/(70,08>/208-106-7 800) = 1,85-10-3=0,185. Длину осколка можно принять равной толщине оболочки /оск = 80б = = 3- 10"2м = 3 см. 8. Скорость осколка, м/с, на расстоянии R = 50 м от эпицентра взрыва найдем по формуле (5.52): ш= 70,08ехр -50, (7 800/1,29)^(3 •10-2)2+(1,85 •103f = 53,22. 9. Толщину металлической (стальной) преграды, м, пробиваемой оскол ком с вероятностью 50 %, оценим по формуле (5.56): 127 Griper =0,138-7 800 1,85 10“3•53,22/7|0,4 106-7 800 = 1,9 10~3, т.е. преграду толщиной 1,9 см осколок пробьет с вероятностью 50 %. 10. Найдем массу осколка, г, по формуле (5.55): =0,25-7 800 •3,14 ■(1,85-10-3)2-3-10-2 = 1,7 •10'3= 1,7. Кинетическая энергия такого осколка на расстоянии R = 50 м составит, Дж: £ш =0,5-1,7-10-3-53,222= 2,4 Дж < 100, т.е. такой осколок не может убить человека. 5 .9 . Взрыв сосудов с перегретой жидкостью В различных отраслях промышленности приходится иметь дело с огромными массами как нейтральных, так и горючих перегретых жидкостей, к которым относятся сжиженные углеводородные газы, хлор, аммиак, фреоны и др. Жидкость, имеющая температуру кипе ния ниже температуры окружающей среды, является перегретой при высоких температурах и давлениях, превышающих атмосферные (например, вода в паровых котлах). Уровень перегрева жидкости обычно характеризуется разностью между температурой, при кото рой жидкость находится в технологической системе, и температурой ее кипения при атмосферном давлении. Если происходит внезапное разрушение сосуда (системы) с перегретой жидкостью, последняя быстро испаряется с образованием пара в окружающей среде и фор мированием ударных волн. В зависимости от давления и температуры вещество может нахо диться в различных агрегатных состояниях (рис. 5.3). В. Маршалл классифицировал вещества по признаку их располо жения в зонах диаграммы состояния. К I категории отнесены вещества с критической температурой ниже температуры окружающей среды: Ткр < Тос (криогенные веще ства — сжиженный природный газ, азот, кислород). Категория II включает в себя вещества с критической температу рой выше, а точкой кипения ниже, чем температура окружающей среды: Тур< Тк„п < Тос (сжиженный нефтяной газ, пропан, бутан, аммиак, хлор). Их особенностью является «мгновенное» испарение части жидкости при разгерметизации и охлаждение оставшейся доли до точки кипения при атмосферном давлении. Категорию III составляют жидкости, у которых критическое дав ление выше атмосферного: Ркр > Р0и температура кипения выше температуры окружающей среды: Ткип > Тос (вещества, находящие ся в обычных условиях в жидком состоянии, например вода). Сюда попадают также некоторые вещества из предыдущей категории, на пример бутан — в холодную погоду и этиленоксид — в жаркую. 128 Рис. 5.3. Диаграмма состояния различных веществ в зависимости от темпе ратуры и давления: Ркр. Укр—критическое давление и температура;соответственно; Тт—темдедатура плавления; Тсипо—температура кипения при давлении Р0; Ттп, —температура кипенйя при давлений Л; Т —твердое состояние; Ж —яащкое; П s- парообразное Категория IV — вещества, содержащиеся при повышенных тем пературах (водяной пар в котлах, циклогексан и другие жидкости под давлением и температуре, превышающей их точку кипения при ат мосферном давлении). Критические параметры некоторых веществ приведены в табл. 5.14. При нарушении герметичности сосуда с перегретой жидкостью в зависимости от принадлежности жидкости к той или иной категории могут иметь место различные сценарии развития аварии. При разгерметизации сосуда, содержащего вещество I категории, вытекающая криогенная жидкость будет находиться в равновесии со своими нарами при давлении, равном или близком к атмосферному. При подводе теплоты немедленно возникает кипение жидкости с интенривцоетью, пронорциоцадьнои скорости подвода теплоты, причем может иметь месхо как пузырьковый, так и пленочный ре жим кипения. В случае разлития сжижещюго.ирироодого газа, пред1 ставляющего собой смесь газов, будет происходить разделение фрак ций, причем первыми испаряются вещества с более низкой темпе ратурой кипения- Слой обогдщается тяжелыми углеводородами, и температура, его кипения повыша ется. Это может привести к изменению величины теплового потока, что в свою очередь может способствовать возникновению «беспла менного взрыва», который имеет место при разлитии сжиженного природного газа на поверхность воды. ’Г' Основным отличием жидкостей II категории является, явление «мгновенного испарения», которое возникает тогда, когда в системе, ,129 Т а б л и ц а 5.14 Значения критических параметров и плотности рж в сжиженном состоянии некоторых веществ 'кип, ‘С при Р0= 0,1 МПа ^кр» С Л р, МПа рж, кг/м3 Водород Н2 -252,0 -240,0 1,28 71 Азот N 2 -196,0 -147,0 3,40 807 Кислород 0 2 -183,0 -118,0 5,05 1 135 Метан СН 4 -164,0 -82,0 4,65 424 Тетрафторметан CF4 -128,0 -45,5 — 1960 Этилен С2Н4 -103,7 9,5 5,02 567 Этан С2Н6 - 88,6 32,1 4,83 546 Диоксид углерода С 0 2 -78,52 31,0 7,40 1 180 Пропилен С3Нб -47,7 91,4 4,55 608 Пропан С3Н 8 -42,17 96,8 4,21 582 Хлор С12 -34,5 144,0 7,70 1563 Аммиак NH 3 -33,35 132,4 11,30 682 Бутан С4Н 10 - 0,6 153,0 3,70 601 Циклогексан С6Н 10 80,7 280,0 4,01 715 Вода Н20 100,0 374,0 21,8 1000 Вещество включающей в себя жидкость и находящиеся в равновесии с ней пары, понижается давление (происходит разгерметизация). Для энергетической оценки опасности взрыва перегретой жидко сти необходимо знать долю жидкости, мгновенно испарившейся за счет внутренней энергии перегрева: гпт= СНт~ Щ )/Ьисп, где m т— доля мгновенно испарившейся в адиабатическом режиме жидкости при температуре Т; Н т— удельная энтальпия жидкости при температуре Т; Н0 — удельная энтальпия жидкости при темпе ратуре кипения при атмосферном давлении; £ исп — удельная тепло та испарения при температуре кипения при атмосферном давлении. На практике мгновенное парообразование может протекать с понижением температуры, пенообразованием, диспергированием выбрасываемой жидкости и образованием ударных волн. Взрывы 130 технологических систем с высокими параметрами перегрева жидко сти по разрушающему эффекту подобны взрывам сосудов со сжатым газом. Особое место занимают аварии типа BLEVE, включающие в себя физические процессы взрывного вскипания перегретой жидкости, взрыв сосуда с образованием ударной волны и разлетом осколков, выброс содержимого резервуара в окружающую среду с образовани ем в случае горючей жидкости быстро сгорающего аэрозольного об лака («огненного шара»). При «паровом взрыве» давление в сосуде возрастает в сотни раз, что ведет к разрушению корпуса. За счет резкого сброса давления часть жидкость превратится в пар, а оставшаяся часть уже «переох лажденной» жидкости будет практически полностью захвачена рез ко расширяющимся паром и вынесена в окружающее пространство. Образуется аэрозольное облако, которое в случае горючей жидкости с высокой степенью вероятности воспламеняется. Возможны три сценария развития аварии сосуда с перегретой жидкостью. В случае полного разрушения сосуда теоретическое время испа рения тисп несложно получить, принимая, что пары без перемешива ния с воздухом образуют полусферическое облако радиусом ЛполуСф и мгновенно образующийся пар перемещается от поверхности жид кости до края облака со скоростью звука в паре ппар. Объем облака представляет собой сумму объемов парового выброса Vnap и объема неиспарившейся жидкости Уж. Радиус полусферы несложно найти, исходя из элементарных геометрических соотношений: V= Vnap + Уж= 2/(ЗлК3)Полусф; Еполусф = 0,78Vl/3. Теоретическое время испарения т„сп = 0,7 8 - ( Г - V xy /3/a nap. При взрыве сосуда с перегретой жидкостью 20 % энергии взрыва переходит в энергию осколков, а 80 % — в энергию ударной волны. В этом случае формула (5.36) принимает вид Штнт —0,8 Е / QvthtИспользуя формулы (5.35) и (5.37) несложно определить поража ющее действие генерируемой при взрыве сосуда с перегретой жид костью ударной волны. В случае перегретой горючей жидкости облако пара может вос пламениться с образованием «огненного шара». Сценарии развития аварий с образованием «огненных шаров» рассмотрены далее. При нарушении герметичности сосуда выше уровня жидкости (трещины, коррозия, усталостные явления, механические поврежде ния и т.п.) даже в случае небольшого отверстия истечение пара бу дет продолжаться до тех пор, пока не испарится вся жидкость. Сни131 женйе Давления, обусловленное скоростью истечения пара (размером отверстий), приведет к снижению температуры жидкости в сосуде. Скорость истечения, зависящая от диаметра отверстия, давления и температуры жидкости в сосуде, может быть определена по стандарт н ы е методикам. В ряде случаев из отверстия в сосуде будет выходить парОжидкостная смесь. Расчет скорости истечения проводится по формулам гидродинамики двухфазных систем. При нарушении герметичности сосуда ниже уровня жидкости происходит истечение струи жидкости с образованием разлива и последующего испарения. Если в сосуде находилась перегретая горючая жидкость, то в случае воспламенения струи образуется струе вое пламя или образующееся облако пара может воспламениться с образованием «огненного шара». Возможность возникновения BLEVE для конкретного вещества, хранящегося в замкнутой емкости, определяют следующим образом: величину 5 рассчитывают по формуле 8 =ср( Т - Т КИП)/Ь кса, гдё ср — удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг; Т — темпера тура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при даалении срабатывания предохранительного клапана, К; Тшп — температура кипения Вещества при нормальном давлении, К; L„cn — удельная теплота Испарения при нормальной температуре кипения, Дж/кг. ; Если 8 < 0,35, то BLEVE не происходит. При 8 > 0,35 вероятность возникновения BLEVE велика! Величину избыточного давления на фронте ударной волны, обра зующейся при BLEVE, кПа, вычисляют по следующей формуле: гдё Р0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать рав ным 101,3 кПа); /япр — приведенная масса, кг, R — расстояние от эпицентра взрыва, м. Величина импульса фазы сжатия ударной волны, Па-с: =!2 3 -^ \ R Приведенную массу определяют по формуле ' . ' " / PhipT. (5.58) (5.59) где Д ц — энергия, выделяющаяся при изоэнтропическом расшире нии среды, находящейся в резервуаре, Дж; £?VTHT— удельная энергия взрыва тринитротолуола (C?VTm= 4,52 • 106Дж/кг). 132 Энергия, выделяющаяся при изоэнтропическом расширении сре ды, находящейся в резервуаре: ^из=сэфф/и (Г -Г кип), (5.60) где Сэфф— константа, принимаемая равной 500 Дж/(кг-К); т — масса вещества, находящегося в резервуаре, кг. Температуру вещества в резервуаре в момент его взрыва, К, при наличии в резервуаре предохранительного клапана допускается рас считывать по формуле Т = ~Г Т ------ С+273,15, (5.61) где А, В и С — константы Антуана, определяемые по табл. П.2.2; р к— давление срабатывания предохранительного клапана, кПа. Константа А должна соответствовать давлению, выраженному в килопаскалях. Пример 5.7. Рассчитать параметры ударной волны на расстоянии 750 м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной цистерне вместимостью 50 м3 с Ют жидкого пропана. Цистерна имеет пре дохранительный клапан на давление срабатывания 2,0 МПа. Решение. 1. Используя данные, приведенные в табл. П. 2.2 (А = 5,949, В= 812,648, С = 247,55), по формуле (5.61) определим температуру пропана в момент взрыва, К, учитывая, что рк= 2 000 кПа: Т = 7-»?12,,б4Лпп -247,55 + 273,15 = 332,49. 5,949 —lg2 000 2. По формуле (5.60) найдем энергию, Дж, выделяющуюся при изоэнт ропическом расширении пропана: Ет= 500-4-104-(332,49 - 230) = 2,06-109. 3. Рассчитаем приведенную массу, кг, используя формулу (5.59): тпр= 2,06-109/(4,52-106) = 456. 4. По формулам (5.57) и (5.58) рассчитаем величину избыточного дав ления на фронте ударной волны, кПа: АРф = 101,3 -(0,8 -456°-33/750 + 3-456°-677502+ 5-4563/7503)= 0,86 и импульса фазы сжатия ударной волны, Па-с: i = 123-456°-66/750 = 9,7. Контрольные вопросы 1. Чем определяется поражающий эффект ударной волны при вероятно стном способе прогнозирования? 133 2. От чего зависят безвозвратные потери вне зданий и убежищ при взры ве? 3. Что такое «тротиловый эквивалент»? 4. От чего зависит скорость взрывного превращения при взрыве паро газовоздушной смеси? 5. От чего зависит величина радиуса зоны детонационного взрыва? 6 . От чего зависит избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве парогазовоздушной смеси в ограниченном пространстве? 7. Почему при взаимодействии расплавленного металла с водой возни кает взрыв? 8 . Что такое «убойный осколок»? 9. Какая жидкость называется перегретой? 10. Какие категории перегретой жидкости вам известны? Дайте их ха рактеристику. Гл а в а б ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИЯХ, СОПРОВОЖДАЮЩИХСЯ ПОЖАРАМИ 6 .1 . Термическое воздействие на человека, здания и сооружения Основным поражающим фактором пожаров является термичес кое воздействие, обусловленное тепловым излучением пламени. Термическое воздействие определяется величиной плотности по тока поглощенного излучения qnoTR (кВт/м2) и временем теплового излучения т (с). Плотность потока поглощенного излучения qnom связана с плот ностью потока падающего излучения qnm соотношением qnom = eqnaa, где е — степень черноты (поглощательная способность) тепловосп ринимающей поверхности. Чем ниже степень черноты (больше от ражательная способность), тем меньше при прочих равных услови ях величина <?погл (далее q, кВт/м2). Человек ощущает сильную («едва переносимую») боль, когда тем пература верхнего слоя кожи превышает 45 °С. Время достижения «порога боли» определяют по формуле т = ( 35/<7)и3. (6 . 1 ) При плотности теплового потока менее 1,7 кВт/м 2 боль не ощу щается даже при длительном тепловом воздействии. Степень терми ческого воздействия зависит от величины теплового потока и дли тельности теплового излучения. При относительно слабом термичес ком воздействии будет повреждаться только верхний слой кожи (эпи дермис) на глубину ~ 1 мм (ожог I степени — покраснение кожи). Увеличение плотности теплового потока или длительности излуче ния приводит к воздействию на нижний слой кожи — дерму (ожог II степени — появление волдырей) и подкожный слой (ожог III сте пени) (табл. 6. 1 ) Здоровые взрослые люди и подростки выживают, если ожоги II и III степени охватывают менее 20 % поверхности тела. Выживаемость пострадавших даже при интенсивной медицинской помощи резко снижается, если ожоги II и III степени составляют 50 % и более по верхности тела. Вероятность поражения той или иной степени при термическом воздействии определяется по формуле (6.1 ) с использованием следу ющих пробит-функций: 135 Т а б л и ц а 6.1 Характеристика степеней ожога кожи человека и формулы для пробит-функции Доза воз действия Повреж даемый слой и °С Ожог I степени Эпидер мис 1 мм <55 <42 <71,15т = 5,5 • 105 с • (Вт/м2)115 (покраснение кожи) Ожог II степени Дерма >55 42... 84 4 1’15т = 8,7 • 106 с • (Вт/м2)115 Степень поражения Ожог Подкож III степени ный слой (летальное поражение) Характеристика кДж/м2 (волдыри) 162 Выживает менее 20 % Примечание, д, В т/м2; т, с. • ожог I степени — Рг = -34,8 + З,021п(^4/Зт); • II степени — Рг = -38,1 + З,021п(^4/3т); • III степени — Рг = —31,4 + 2,561п(^4/3т). При использовании детерминированного подхода к определению степени термического поражения можно использовать следующие значения плотности теплового потока, кВт/м2: 4.0 — зона слабого поражения людей (вероятность ожогов первой степени 10 % при длительности экспозиции 30 с), безопасные для объектов расстояния; 8,4 — вспучивание краски на окрашенных металлических конст рукциях, разложение деревянных конструкций, обугливание резины, одежды и тканей при длительном тепловом воздействии; 10,5 — обгорание краски на окрашенных металлических конст рукциях, обугливание деревянных конструкций, воспламенение ре зины, одежды и тканей при длительном тепловом воздействии; 12.0 — зона сильных ожогов (вероятность смертельного исхода 15 %, вероятность ожогов второй степени 50 % при длительности экс позиции 30 с), воспламенение деревянных конструкций; 37.0 — зона смертельного поражения (вероятность смертельного исхода 90 % при длительности экспозиции 30 с), разрушение сосед них емкостей с горючесмазочными материалами. При пожарах в резервуарных парках наибольшую опасность пред ставляет термическое воздействие на соседние резервуары. Оно мо жет вызвать как взрыв резервуара (с возможным образованием «ог ненного шара»), так и их повреждение с последующей утечкой и возгоранием содержимого. 136 Далее приведена зависимость времени воспламенения т, с, резер вуара с нефтепродуктами от величины плотности потока падающе го теплового излучения дпад, кВт/м2: Япдл.......... ..... х .............. 34,9 5 27,6 10 24,8 15 21,4 20 19,9 29 19,5 Более 30 Время воспламенения горючих материалов при воздействии на них теплового потока плотностью q определяют по формуле т=Л/(<7-<7кр)Л, ( 6 .2 ) где А, п — константы для конкретных материалов (например, для древесины А = 4 300, я = 1,61); qKp — критическая плотность тепло вого потока, кВт/м2. Значения <7крдля разных материалов и результаты расчета по фор муле (6.2) приведены в табл. П.2.3. Время термического воздействия для случаев пожара разлития и горения здания (сооружения, штабеля и т-гй) рассчитывают по сле дующей формуле: х =х0 +х/и, (6.3) где т0 — характерное время обнаружения пожара (допускается при нимать 5 с); х — расстояние от места расположения человека до зрны, где плотность потока теплового излучения не превышает 4 кВт/м?, м; и — скорость движечмч н е д о в е с (допускается дрщимат'ь ^ м/с), ; Рие. 6.1. Зависимость вида горения от температуры кипения вещества Для случая «огненного шара» время термического воздействия принимается равным времени существования «огненного шара». В случаях нарушения герметичности резервуаров, содержащих сжиженный горючий газ или ЛВЖ, сопровождающихся разливом жидкости с ее последующим испарением, выбросом парожидкостной смеси, выбросом газа, сценарий развития аварии будет зависеть от физико-химических свойств пролитой жидкости, метеорологических условий, окружения места аварии, наличия источника зажигания и т. д. Зависимость вида горения от температуры кипения вещества пока зана на рис. 6.1. Давление паров, зависящее от температуры кипения вещества, во многом предопределяет вид пожара: горение разлития, вспышка и огненный шар. Пламя, возникающее при загорании струи горючего газа (жидкости), образующейся при разрушении трубопро вода, отличается от названных. 6 .2 . Пожар разлития При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженный горючий газ или жидкость, часть (или вся) жидкости может запол нить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или заполнить какую-либо естественную впадину. Если поддон или обваловка имеют вертикальный внутренний откос, то глубину заполнения h, м, можно найти по формуле А= т ж/(р х/'под), где тж, рж — масса и плотность разлившейся жидкости соответствен но) ^под — площадь поддона. При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, про исходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение есте ственных впадин. Обычно при растекании на грунте площадь разли ва ограничена естественными и искусственно созданными граница ми (дороги, дренажные канавы и т.п.), а если такая информация от сутствует, то для приближенных расчетов принимают толщину раз лившегося слоя равной h - 0,05 м и определяют площадь разлива по формуле Т аб л и ц а 6.2 Толщина слоя А, м, разлившегося сжиженного газа Поверхность Бетонная h • 102, м 0,3 Водная 1,0 Гравий 5,0 138 Поверхность Влажная песчаная Сухая песчаная h • 102, м 15,0 20,0 ^ Раз= m j i h p j . По результатам экспериментов с жидким метаном и азотом компа ния «Газ де Франс» рекомендует значения h, приведенные в табл. 6.2. При заполнении естественной впадины, имеющей форму сфери ческого сегмента, глубину разлитого слоя жидкости h можно найти из выражения V= nh(3R? + й 2)/ 6 , а текущую величину «смоченной» поверхности грунта по формуле S = 2кR ch, где R3 — радиус «зеркала» жидкости; Rc — радиус сферического сег мента. Разлившаяся жидкость испаряется, причем интенсивность испа рения зависит от внешнего давления, движения парогазовой фазы над свободной поверхности жидкости, величины теплового потока, получаемого жидкостью, и т.д. При разлитии жидкости I категории (криогенная жидкость) последняя находится в равновесии со своими парами при давлении равном или близком атмосферному. При подводе тепла в разлившей ся жидкости возникает процесс кипения интенсивностью, пропор циональной скорости подвода тепла. При разлитии жидкости I I категории (Ткр > Т0) имеет место явление «мгновенного испарения» с образованием и возможным последующим возгоранием или взрывом парового облака. Поведение жидкостей I I I категории при разливе зависит от их летучести. Интенсивность парообразования определяется падением давления при разливе, подводом теплоты из «подстилающей» по верхности, интенсивностью радиационно-конвективного теплообме на с атмосферой и т.д. Представление о соотношении влияния этих параметров можно получить на основании рис. 6.2. Влияние типа грунта на интенсивность испарения сжиженного углеводородного газа показано на рис. 6.3. Примечательной чертой пожаров разлития является «накрытие» с подветренной стороны. Оно может составлять (25 ...50) % диамет ра обвалования (D =2r =y j ). Пламя пожара разлития при расчете представляется в виде накло ненного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рис. 6.4), причем угол наклона 0 зависит от безразмерной скорости вет ра WB: cos0 = O,75PF-°-49. (6.4) Геометрические параметры факела пожара разлития находят по формуле Томаса: 139 Рис. 6.2. Растекание и испарение сжиженного углеводородного газа (Як=750 м) при истечении из трубопровода с расходом 500 кг/с: 1 , 2 — радиационное и конвективное воздействие на зеркало разлива; 3 — изоэнтропийное расширение; 4 — тепловой поток из грунта; 5 — суммарная интенсивность испарения Рис. 6.3. Испарение кипящего сжиженного углеводородного газа с поверх ности влажных грунтов: 1 140 — суглинок; 2 — торф; 3 — песок; 4 — грунт, покрытый снегом Рис. 6.4. Расчетная схема пожара разлития где L ~ высота пламени пожара разлития, м; а, Ь, с — эмпириче ские коэффициенты; твыт— массовая скорость выгорания, кг/(м 2-с); рв — плотность воздуха, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м /с2; D — диаметр «зеркала» разлива, м; fVH— безразмерная скорость вет ра; И'в = «;('«выг^/рп)"1/3. где w — скорость ветра, м/с; рп — плотность пара, кг/м3. Эмпирические коэффициенты в формуле Томаса (а = 55; Ъ = 0,67 и с = - 0,2 1 ) получены по результатам экспериментов, выполненных для широкого диапазона изменения параметров: 10-3 < L /D < 10; 1 о~6 < _ /”выг_ < до-2 Рв Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило, экс периментально. Для экспертной оценки скорости выгорания /явыг, (кг/(м 2 с), можно воспользоваться эмпирической формулой ^В Ы Г ~ ^Р ж в н / где С — коэффициент пропорциональности, значение которого, рав ное 1,25-10_6 м/с, получено путем обработки многочисленных экс периментальных данных по выгоранию большинства органических 141 жидкостей и их смесей (рис. 6.5); рж — плотность жидкости, кг/м3; Qg — низшая рабочая теплота сгорания топлива, Дж/кг; Ьиси — скрытая теплота испарения жидкости, Дж/кг. Плотность теплового потока, падающего на элементарную пло щадку, расположенную на уровне грунта (см. рис. 6 .6) qnw, кВт/м2, вычисляют по формуле 9 п а д = в ,с о б ф е х р [ - 7 , 0 1 0 - 4 ( / г - г ) ] , ( 6 .6 ) где <7со6 — средняя по поверхности плотность потока собственного излучения пламени, кВт/м2; ср — угловой коэффициент излучения с площадки на боковой поверхности пламени пожара разлива на еди ничную площадку, расположенную на уровне грунта (рис. 6 .6), оп ределяемый по формулам, приведенным в прил. 9. Для упрощенных расчетов, пренебрегая наклоном пламени пожа ра разлития, угловой коэффициент излучения с площадки на боко вой поверхности пламени пожара разлива на единичную площадку, расположенную на уровне грунта можно определить с помощью гра фиков, представленных на рис. 6.6. Для ориентировочных расчетов можно принять значения #соб, приведенные в табл. 6.3. Рис. 6.5. Обобщение экспериментальных данных по скорости выгорания различных жидкостей: 1 — метанол; 2 — диэтилентриамин; 3 — ацетон; 4 — диметилгидрозин; 5 — ракет ное топливо; 6 — ксилол; 7 — бензин; 8 — бензол; 9 — гексан; 10 — бутан; 11 — сжиженный природный газ; 12 — сжиженный нефтяной газ 142 Рис. 6.6. Зависимость углового коэффициента излучения <рс цилиндричес кого пламени пожара разлития на элементарную площадку от R/r Пример 6.1 На нефтеперекачивающей станции расположен резервуар РВС-20000 в обваловке, имеющей квадратную форму со стороной а = 80 м. Высота обваловки рассчитана на удержание всего объема нефти, находящейся в резервуаре, при аварийном разлитии. Радиус резервуара = 22,81 м, вы сота Нрез = 11,9 м. Фактический объем резервуара Кфакт= 19450 м3, объем нефти при заполнении резервуара на 80 % Унсф= 0,8 • 19 450 = 15 560 м3. В результате разрушения резервуара и разлива нефти возник пожар. Скорость ветра равна 3 м/с. Т а б л и ц а 6.3 Значения qco6, кВт/м2, для ряда веществ Бензин qco6при диаметре зеркала разлива Ам 10 20 30 40 50 220 180 150 130 120 80 63 50 43 40 47 60 35 28 25 Дизельное топливо 40 32 25 21 18 0,04 Нефть 25 19 15 12 10 0,04 Топливо СПГ (метан) СУГ (пропан-бутан) т, кг/(м2 с) 0,08 0,1 0,06 П р и м е ч ан и е . Для диаметров зеркала разлива менее 10 м или более 50 м следует принимать Ясобтакой же, как и для очагов горения диаметром 10 и 50 м соответственно. 143 Определить размеры безопасной для персонала зоны. Решение. 1. По условию при полном разрушении резервуара нефть пол ностью заполняет обваловку, имеющую площадь, м2: ô6b= V = 802 = 6400. 2. Найдем геометрические размеры пламени пожара разлития, условно принимаемого в виде наклонного Цилйндра, предварительно определив: • диаметр зеркала разлива, м: D = л/4i w /я =л/ 4>6 406/3,14 = 90, тогда радиус, м, г = 90/2 = 45; • плотность паров нефти (заимствуем из примера 5.4), кг/м3: Рп = 9,9; • безразмерную скорость ветра (при твыг = 0,04 кг/(м2>с)) = 3,0(0,04-9,8-90/9,9Г1/3= 1,96. Теперь по формуле (6.4) найдем \ 1,29^9,8 •90j т.е. высота пламени пожара разлития составит, м: L = 90 0.48 = 43. 3. По формуле (6.3) определим косинус угла наклона пламени пожара разлития: cos0 = 0,75 • 1,97“° 49= 0,53, т.е. 0 = 58°. 4. Плотность потока теплового излучения пламени пожара разлития, падающего на элементарную йяоШаДку^ найдем по формуле (6.5), опреде ляя угловые коэффициенты излучения <рпо графику на рис. 6.6 для различи них расстояний R от центра пламени, приняв для простоты расчета линию, соответствующую L/r = 43/45 = 1: R /r .... . 1 2 2,5 i 1,5 R, м.... . 45 68 90 110 135 <Р........ . 1,0 0,74 0,48 0,30 0,20 3,5 160 0,18 4 180 0,13 4,5 200 0,10 5 225 0,08 5,5 .150. 0i,G7 По формуле (616) на разных расстояниях от границы'йпамени плотности падающего теплового потока при 0со6 = 10 кВт/м2 (см. примечание к табл. 6.3) будут равны Д ,м .......................45 кВт/м2............... 68 10 7=17 90 4,6 96' 4-,06 110 2,8 ИЗ результатов расчетов следует, что безопасным для персонала будет расстояние от обВаловки R -9 7 м, где плотность падающего теплового по тока 9Пад будет меньше 4,0 кВт/м2. 5: Вероятность летального поражения человека тепловым излучением Дор на разных расстояниях от границы пламени найдем по табл. П.1.1, оп ределив величину пробИТ-функции по соответствующей формуле: 225 250 135 160 180 200 ш R, м ..... ..45 68 90 4,7 1,5 1,0 7,5 6,3 Рг........... 14 12,8 11 3.2 94 99,4 38 0 0 90 4 100 , то .. 100 , 100 Лор, % Как видно из данных расчетов, радиус зоны безопасности (0 % погибших) составляет около 97 м от Гранин пламени, что примерно соответствует зна чению: гюлучанйому пои использовании детерминированного подхода. Расчет размеров з о н ;>■ограниченных нижним концентрациш ны м пределом газов и паров 6Л. Открытое воздушное пространство.1Расстояния ХНКПР, FHKnP и ZHKnP, м , для ГГ и ЛВЖ, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел НКПР, рассчиты вают по следующим формулам: • для ГГ > \0.33 Щ (6.7) — Гнкпр -14,6 Л НКПР - ' НКПР РИдПШР ^ нкпр —0,33 \ 0,33 щ ( 6 .8 ) VРгС нкпр ) », для паров ЛВЖ 0,8 ^ нкпр = ^ нкпр -НКПР = 0, ( Рн ) = 3 ,2 ч /^ ч^НКПР у 0,33 чРп^НКПР ) л \ 0,« t Ши Рн ч^НКИР> чРп^НКПР/ Г ■ где тг— масса поступившего в Открытое пространство ГГ при ава рийной ситуации, кг; рг, рп — плотность ГГ и паров ЛВЖ соответ ственно прй расчеТйШТеМИератгуре й Атмосферном давлений,1Кг/м3; тп — масса паров ЛВЖ, поступившая в открытое пространство за время полного испаренйя, но не более 3 600 с, кг; рн — давление на сыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа; К — коэф фициент {К = т/3 600 для ЛВЖ, где т — продолжительность поступ 145 ления паров ЛВЖ в открытое пространство, с); СНкпр — нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, об. %. Радиус .Kg, м, и высоту Z6, м, базовой зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют, исходя из значенийХНКПР, Знкпр и -^нкпр. При этом R q> А’нкгтРэ Re > Рнкпр»Z q> А + У?бдля ГГ и Z 6 > Z HKnP для ЛВЖ, где А — высота источника поступления газа от уровня земли, м. Для ГГ геометричесая зона, ограниченная НКПР газов, представ ляет собой цилиндр с основанием радиусом R$ h в ы с о т о й Аб= 2 / ^ при R6 < h n h 5 = h + R6 при R6> А, внутри которого расположен источ ник возможного выделения ГГ. Для ЛВЖ геометрическая зона, ограниченная Н КПР паров, представляет собой цилиндр с основанием радиусом /?б и высотой А6= ZHKnPпри высоте источника паров ЛВЖ А < ZHKnpи Аб= А + ZHKm> при высоте источника паров ЛВЖ А > ZHKnP За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, при нимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубо проводов и т. п. Во всех случаях значения j f H K n p , * н к п р и Z HKnp не должны быть меньше 0,3 м. Пример 6.2. Резервуар, содержащий 20 кг метана, имеет форму цилин дра с радиусом основания 1 м и высотой 10 м. Максимально возможная температура для данной климатической зоны Гр= 30 °С. Определить размеры зоны, ограниченной НКПР газов, при аварийной разгерметизации резервуара. Решение. 1. Плотность метана при Гр= 303,15 К составляет, кг/м23: Рм М Т0 0,645. V0 30 + 273,15 2. Из табл. 5.9 заимствуем значение НКПР пламени метана СНКпр= 5,3 об. %. 3. По формулам (6.7), (6.8) определим расстояния, м, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР: чОЗЗ 20 ---------=26,18; ^ нкпр - ГНкпр -14,6 Д 645-5,3 ) ч0,33 70 Zwfc-np —0,33 Таким образом, для рассматриваемой аварии резервуара с метаном зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять собой цилиндр с радиусом основания Rq= 26,18 м и высотой h6=h +R6= 10 + 26,18 = 36,18 м. За нача ло зоны, ограниченной НКПР, принимают внешние габаритные размеры резервуара. 146 Замкнутое пространство (помещ ение). Расстояния Х ИКПР, и ZHKnP для случая 100/и/(ргпКсв) < СНКПР, где VCB— свободный объем помещения, и помещений в форме прямоугольного парал лелепипеда с отношением длины к ширине не более 5 рассчитыва ют по следующим формулам: Гнкпр ( 8Г V ’5 Х ^ ПР= Щ К 2Ы - —— , V с нкпр / N0,5 [ н кп р 8С 0 =К2Ь К 2In- 'Н К П Р У ( 5 Сп N0,5 = KJi К, In 'Н К П Р V где Kv — коэффициент, равный 1,1314 для ГГ и 1,1958 — для ЛВЖ; К2 — коэффициент, равный 1,0 для ГГ и т/3 600 — для ЛВЖ; К3— коэффициент, принимаемый равным 0,0253 для ГГ при неподвиж ной воздушной среде, 0,02828 — для ГГ при подвижности воздушной среды, 0,04714 — для ЛВЖ при неподвижной воздушной среде и 0,3536 — для ЛВЖ при подвижности воздушной среды; I, b ,h — дли на, ширина и высота помещения соответственно, м; С0 — множитель, об. %, определяемый по формулам (6.8), (6.9). При отсутствии подвижности воздушной среды для ГГ 'Н К ПР Со =3,77.103- ^ - . РтК* При подвижности воздушной среды для ГГ С0 =3,0Ю 2- m (6.9) ( 6 . 10) Р г^св^ где w — подвижность воздушной среды, м/с. При отсутствии подвижности воздушной среды для паров ЛВЖ Сп=С„ ' 100 /и л° ’41 с нРпКСВ где С„ — концентрация насыщенных паров при расчетной темпера туре /р, °С, воздуха в помещении, об. %; рп — плотность паров ЛВЖ, кг/м3. Концентрация насыщенных паров может быть найдена по формуле Ю0рн 147 где рн — давление насыщенных паров при расчетной температуре, кПа; р 0 — атмосферное давление, равное 101,3 кПа. При подвижности воздушной среды для паров ЛВЖ с0=сн 100 /и \0,46 СнРп^ссв у Далее приведены допустимые отклонения концентраций 6. Для ГГ при отсутствии подвижности воздушной среды............... 1,38 Для ГГ при подвижности воздушной среды...................................1,37 Для паров ЛВЖ при отсутствии подвижности воздушной среды............................................................................. 1,25 Для паров ЛВЖ при отсутствии подвижности воздушной среды............................................................................. 1,27 Радиус R6, м, и высоту Z 6, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют, исходя из значений jfHKnp, ГНКПР и ZHKnp- При этом /?б > -^нкпр, -^б > Рнкпр и Z6 > И + R$ для ГГ и Z§> ^ нкпр Для ЛВЖ, где h — высота источника поступления газа от пола помеще ния для ГГ тяжелее воздуха и от потолка помещения для ГГ легче воздуха, м. Для ГГ геометрическая зона, ограниченная НКПР газов, представ ляет собой цилиндр с основанием радиусом R qи высотой Аб= 2 7^ при 7?б^ h и йб = h + R 6при R6> h, внутри которого расположен источ ник возможного выделения ГГ. Для ЛВЖ геометрическая зона, ограниченная НКПР паров, пред ставляет собой цилиндр с основанием радиусом R^ и высотой Аб= ZHKnP при высоте источника паров ЛВЖ h < Z HKnP и h6 = h + Z HKnP при высоте источника паров ЛВЖ h > ZHKnP. За начало отсчета зоны, ограниченной НКПР газов и паров, при нимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубо проводов и т. п. Во всех случаях значения Z HKnP, FHKnp и ZHKnp не должны быть меньше 0,3 м. Пример 6.3. На полу помещения размером 13x13 м и высотой йпом= 3 м находится баллон с 0,28 кг метана. Газовый баллон имеет высоту А6ал= 1,5 м. При работающей общеобменной вентиляции подвижность воздушной сре ды в помещении из - 0,1 м/с. Максимально возможная температура для дан ной климатической зоны /р= 30 °С. Определить размеры зоны, ограниченной НКПР газов, при аварийной разгерметизации баллона при работающей и неработающей вентиляции. Решение. 1. Из примера 6.2 заимствуем значения НКПР пламени мета на СНкпр= 5.3 об. % и рм= 0,645 кг/м3. 2. Допустимые отклонения концентраций составят: 6 = 1,37 при работа ющей вентиляции и 8 = 1,38 при не работающей вентиляции. 148 3. По формулам (6.9), (6.10) определим значения множителя С0. При работающей вентиляции, об. %: ______ 0^28______ 3,21. С0 =3,0 102 0,645*0,8 13 13-3 ОД При неработающей вентиляции, об. %: С0 = 3,77 •103 0,28 =4,04. 0,645 0,8 13-13-3 4. Расстояния Д^нкпр» -^нкпр ^ У нкпр составят, м; ( 1 37-3 21V’5 =1,1314-131 1 , 0 1 п - ^ р 1 <0; 0,5 ( 1 37-3 21 ^ нкпр=1Д31413М,01п ’ I <0; Z HKnp =0,0253-131( 1,01п1’37-3 ^ ^ 21 )I <0. Р асстояния Z HKnP, Ункпр и У нкпр согласно расчету м еньш е 0, поэтом у приним аю т, что Z HKnP = Ункпр = У нкпр = 0При неработаю щ ей вен ти л яц и и расстоян и я составят, м: ДГнкпр =1,1314-13^1,Oln1’38^ ’0^ ( =3,34; 1 38 4 04 Y*’5 УНКПР = 1,1314-1311,01п-Ь£1^1| =3,34; ( 1 38-4 04'\0,5 Ункпр =0,0253-131 1,01п’ 5 ^’ 1 = 0,02. Таким образом, для метана при неработающей вентиляции геометричес кая зона, ограниченная НКПР, будет представлять собой цилиндр с ради усом основания Лб= 3,34 м и высотой Л6 = h + R6= 3 + 3,34 = 6,34 м. Ввиду того, что расчетное йббольше высоты помещения h„= 3 м, за высоту зоны, ограниченной НКПР газов, принимается высота помещения. 6 .4 . Горение парогазовоздушного облака Крупномасштабное диффузионное горение ПГВО, реализуемое при разгерметизации резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением, носит название «огненный шар». Плотность теплового 149 потока, падающего с поверхности «огненного шара» на элементар ную площадку на поверхности мишени qnaa, кВт/м2, определяют по следующей формуле: 4пад =<7собФеХр -7,0-Ю -4 [л1х2+Н 2- 2 )^ / 2 ) ( 6. 11) где qco6 — плотность потока собственного излучения «огненного шара», кВт/м 2 (допускается принимать равной 450 кВт/м2); <р — уг ловой коэффициент излучения с «огненного шара» на единичную площадку на облучаемой поверхности; X — расстояние от точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» до облучаемого объекта, щ Н — высота центра «огненного шара», м, которую допускается принимать равной 0,5Д,Ф; £>эф— эффективный диаметр «огненного шара», м: А ф = 5>зз/я0’327, ( 6 . 12) где т — масса горючего вещества, кг. Угловой коэффициент излучения с «огненного шара» на единич ную площадку на облучаемой поверхности при Н - 0,5Оэф опреде ляют по формуле Ф 4'[1 + (Лг/ Д ф)2]1'5 (6ЛЗ) Время существования «огненного шара», с, вычисляют по формуле т = 0,92т0-303. (6.14) Рассчитав значения qnm и т по формулам (6.12) и (6.13), неслож но определить величину пробит-функции, а по табл. В.1 — вероят ность летального исхода при термическом поражении Р пор. Пример 6.4. Для условий примера 6.1 принять, что источник зажига ния в обваловке (,Р0бв = 6 400 м2) отсутствует и нефть испаряется с образо ванием паровоздушного облака, которое воспламеняется с образованием «огненного шара». Температура воздуха tB- 30 °С. Определить вероятность летального поражения людей, находящихся на различных расстояниях от центра «огненного шара». Решение. 1. По формуле (5.32) найдем давление насыщенных паров не фти, кПа (М= 240 кг/кмоль, Lran = 345 400 Дж/кг, = 57 °С): Лис =101,3ехр 345,4-240 ' 1 1 /8,31 =6,9. ,57+273 30+273 2. Интенсивность испарения нефти, кг/(м2-с), согласно формуле (5.31) составит: Ж = 1-10- 6•6,9 •V240 = 1,1•ИГ'. 150 3. Принимая время испарения нефти т = 3 600 с, найдем массу поступив ших в атмосферу паров нефти, кг, по формуле (5.30): т = 1,1•НИ -6 400 •3 600 = 2 534. 4. По формуле (6.12) найдем эффективный диаметр «огненного шара» Д ф , м: А ф = 5,33 ■2530'327 = 69. 5. Время существования «огненного шара», с, найдем по формуле (6.14): т=0,92-2 534°’303 =10. 6 . По формуле ( 6 .1 3 ) найдем угловые коэффициенты излучения с «огнен ного шара» на элементарную площадку на поверхности мишени (человека), находящейся на расстояниях X, равном 1 0 0 , 1 5 0 и 2 0 0 м от центра «огнен ного шара» (при Н - 0 , 5 А ф ) : X, м ............................................... Ф ................................................... 100 0,046 150 0,018 200 0,0087 7. По формуле (6.11) найдем значения плотности теплового потока па дающего излучения на указанных ранее расстояниях от центра «огненного шара», принимая qco6 = 450 кВт/м2: X, м ................................................ Япад, кВт/м2 .................................... 100 20 150 7,5 200 3,4 Как видно из результатов, безопасное расстояние для человека от цент ра составляет примерно 200 м. 8. Определим вероятность летального поражения людей, используя фор мулу для определения пробит-функции и табл. В.1 для нахождения Рпор. Результаты расчетов представлены далее: X, м .......................................... Рг.............................................. 100 150 200 6,6 3,2 0,56 Л ю Р, % ............................................................. 95 4 0 6 .5 . Горение одиночных зданий и промышленных объектов Опасными факторами пожара являются пламя, искры, повышен ная температура, а также продукты горения и термического разло жения. До 70 % людей погибает от отравления токсичными продук тами горения, задыхаются при пониженном содержании кислорода. При содержании кислорода в атмосфере 9 % наступает потеря со знания, а при 6 % — смерть. Предельно допустимым является содер жание С 0 2 — 6 %, СО — 0,1 %, 0 2 — 17 %. Вторичными опасными факторами являются взрывы с образова нием осколком и ударной волны, поражение электрическим током ит.д. 151 Расчет протяженности зон термического воздействия, м, при го рении зданий и промышленных объектов производят по формуле R =0,282R* №ss*. Икр (6.15) Здесь R * — приведенный размер очага горения, м, равный VZ/г — для горящих зданий, (1,75... 2,0) VZ/z — для штабеля пиленого леса и 0,8Z)pe3 — для горения нефтепродуктов в резервуаре, где L ,h — дли на со стороны горения и высота объекта горения, м; Dpe3 — диаметр резервуара, м; qm6 — плотность потока собственного излучения пламени пожара, кВт/м 2 (табл. 6.4); qKp — критическая плотность по тока излучения пламени пожара, падающего на облучаемую поверх ность и приводящую к тем или иным последствиям, кВт/м 2 (табл. 6.5). Пример 6.5. В дачном поселке загорелся деревянный дом размером 15x20x5 м3. На соседнем участке на расстоянии 20 м находится аналогич ный дом. Определить безопасные расстояния для человека и близлежащих дере вянных зданий от горящего деревянного дома. Произойдет ли возгорание дома на соседнем участке? Решение. 1. По формуле (6.15) найдем безопасное для человека рассто яние, заимствуя из табл. 6.4 значение qco6 = 260 кВт/м2 (для древесины) и табл. 6.5 <7кр = 1,5 кВт/м2 (безопасное для человека) и определяя характерТ а б л и а а 6.4 Теплотехнические характеристики материалов и веществ Вещества, материалы Плотность яртока пламени пожара, 9 ^ кВт/м2 Массовая скорость Теплота выгорания, гореш<я, кг/(м2 с) Qv, кДж/кг Ацетон 0,047 28400 1200 Бензол 0,08 30500 2500 БбнЗйй 0,05 44000 1780... 2 200 Керосин 43000 1520 Мазу* Р,05 0,013 40000 1300 Нефть 0,02 43 700 : ....... 874 .. Древесина 0,015 19000 • '260 Каучук натуральный 0,013 42 000 460 Пиломатериалы 0,017 14000 150 Т а б л и ц а 6.5 Значение времени, с, теплового облучения при различных критических значениях плотности потока падающего излучения I степени II степени Возгорание горючих жидкостей и веществ 40 Менее 1,0 Менее 1,0 180 — — 35 Менее 1,0 Менее 1,0 — 180 — 30 1,0 2,0 — — 240 20 2,0 3,0 — — — 17,5 — — — — 300 15 4,0 5,0 — — — 14 — — — — 600 10 6,0 9,0 — — — 5 16 25 — — — 4,2 20 40 — — — 1,5 Безопасно Безопасно — — — ?кр. кВт/м2 Ожог человека Возгора ние ЛВЖ Возгора ние древе сины Примечание. Горючие жидкости и вещества — мазут, торф, масло и т.п.; ЛВЖ — ацетон, бензол, спирт. ный размер очага пожара как Rrop=J 15-5 = 8,66 м для торца дома и ^Фас- ^20 -5 = 10 м для фасада. Тогда расстояния составят, м: =0,282-8,66^260/1,5 =32,15; = 0,282 •10^260/1,5 = 37,12. 2. Безопасное расстояния с точки зрения вероятности воспламенения соседнего деревянного дома также определим по формуле (6.15), но из табл. 6.5 возьмем значение qKp= 14,0 кВт/м2 (возгорание древесины через 10 мин) и д кр= 17,5 кВт/м2 (возгорание древесины через 5 мин). Минимально безопасные расстояния от горящего здания, на которых соседний деревянный дом загорится через 10 мин, составят, м: =0,282 ■8,66^260/14 = 10,52; =0,282-10^/260/14 =12,1. 153 Минимальные безопасные расстояния от горящего здания, на которых соседний деревянный дом загорится через 5 мин, составят, м: /г ®“2 = 0,282 -8,66,/260/17,5 = 9,4; =0,282-10^260/17,5 = 10,85. Таким образом, в течение 10 мин, за которые можно принять меры по защите от термического воздействия горящего дома (например, поливать водой стену дома, обращенную к пожару), возгорания не произойдет. 6 .6 . Прогнозирование и оценка последствий при авариях, связанных с пожаром внутри помещения При возникновении пожара внутри помещения возникают так называемые опасные факторы пожара (ОФП), к числу которых от носятся повышенная температура, потеря видимости (из-за задым ления), пониженное содержание кислорода, газообразные токсичные продукты горения и т.п. Показателем оценки уровня обеспечения пожарной безопасности людей является вероятность предотвраще ния воздействия, го д '1, ОФП, определяемая по формуле JVB=lVn(l-P 3)(l-P m3)Pnp, где Wn — вероятность пожара в здании, год-1 (можно принять рав ной для гостиниц, вузов 10-4 год-1, а для общежитий — 10-3 год-1; Рэ — вероятность эвакуации людей; Рпз — вероятность эффективной работы средств противопожарной защиты; Рпр — вероятность при сутствия людей в здании, Рпр = тпр/24. Для вузов и общежитий при нимается равной 0,33 при односменных занятиях, 0,66 — при двух сменных и 1,0 — при трехсменных. Пожарная безопасность считается обеспеченной, если WB< WBH= = 10-6 год-1 (нормируемый риск). Вероятность эвакуации людей Р э = 1 - ( 1 - Р , п)( 1 - Р н.л), где Рэ п — вероятность эвакуации по эвакуационным путям; PHJI — вероятность эвакуации по наружным эвакуационным лестницам, переходам в смежные секции здания и т.д. Вероятность эвакуации по эвакуационным путям Чь Лн.э, если тр < тбл < (тр+тн.э); • 0,999, если (тр+т„.э)<т:бл; 0, если тр >тбл, где тбл — время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предель 154 но допустимые для людей значения, включая время свободного раз вития пожара, тсв.раз, т.е. тбл = т св.раз + гкр. мин; тр — расчетное время эвакуации людей, мин; тн э — интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей, мин. При возникновении пожара в середине помещения (коридора) нужно учесть время его распространения, предшествующее началу подъема температуры, выделению токсичных веществ, задымлению и т.п. Время свободного развития пожара (до 10 мин) определяется по формуле Тсв.раз 0 , 5 Z / n/ u , ( 6 .1 6 ) где L n — путь, пройденный фронтом пламени, м; у — линейная ско рость распространения горения в первые 10 мин (табл. 6 .6), м/мин. Время свободного развития пожара (свыше 10 мин) Тсв.раз - ^Тп/ у + У(ТСВраз —10). Расчетное время эвакуации людей тр, мин, складывается из вре мен преодоления отдельных участков эвакуационного пути т„ мин: / Для первого участка время эвакуации, мин, определяют по фор муле Ti = h /vb где lv— длина первого участка, м; vx — скорость движения людского потока по горизонтальному участку пути, определяемая по табл. 6.7 в зависимости от плотности потока Д , м/с: Т а б л и ц а 6.6 Среднее значение линейной скорости распространения горения Горючие материалы или объекты пожара v, м/с Жилые дома 0,008...0,013 Административные здания 0,017...0,025 Коридоры и галереи 0,067...0,083 Сгораемые перегородки и мебель в зданиях 0,008...0,012 Лечебные учреждения, школы и вузы 0,033...0,05 Библиотеки и книгохранилища 0,008...0,017 155 Т а б л и ц а 6.7 OS Интенсивность и скорость движения людского потока на разных участках пути эвакуации в зависимости от плотности П ло т н ость п о тока D, м 2/ м 2 С корость движ ения на гори зон таль н о м у ч ас тк е, V , м /м и н И н тен си в н о сть дви ж ен и я на горизон тальном участке, q , м /м и н И н те н с и в н ость д ви ж е н и я в дверн ом п р о ем е, q , м /м и н С ко р о сть дви ж ен и я н а лестни ц е в н и з, V , м /м и н И нтенсив н о сть д ви ж е н и я на л естн и ц е вни з, <7, м /м и н С ко р о сть дви ж ен и я на лестни ц е вверх, v , м /м и н И нтен сивн ость д в и ж ен и я н а л естн и ц е 0,01 100 1,0 1,0 100 1,0 60 0,6 0,05 100 5,0 5,0 100 5,0 60 3,0 0,10 80 8,0 95 9,5 53 5,3 0,20 60 12,0 8,7 13,4 68 13,6 40 8,0 0,30 47 14,1 16,5 52 16,6 32 9,6 0,40 40 16,0 18,4 40 16,0 26 10,4 0,50 33 16,5 19,6 31 15,6 22 11,0 0,70 23 16,1 18,5 18 12,6 15 10,5 0,80 19 15,2 17,3 13 10,4 13 10,4 0,90 и более 15 13,5 8,5 8 7,2 И 9,9 м /м и н Примечание. И нтенсивность движ ения в дверном проеме при плотности 0,9 и более, равная 8,5 м /м и н , установлена для дверно го проема ш ириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньш ей ш ирины d интенсивность движения следует определять п о ф ор муле q = 2,5 + 3,75 d. Здесь Nj — число людей на /-м участке, ч е л .;/ — средняя площадь горизонтальной проекции человека, принимаемая равной, м2: взрос лого в домашней одежде — 0,1, взрослого в зимней одежде — 0,125, подростка — 0,07; б — ширина /-го участка пути, м. Скорость и, движения людского потока на участке пути (см. табл. 6.7) зависит от интенсивности движения людского потока на каждом из этих участков (в том числе и для дверных проемов) (6.18) 5, ’ где qt_ j — интенсивность движения на соответствующем участке (см. табл. 6.7); 5, и б,-_ 1 — ширина рассматриваемого /-го и предшеству ющего ему участка соответственно, м. Если значение qh определяемое по табл. 6.7, меньше или равно максимальному qmax, то время движения по участку, мин: /, = ljv h где <7тах составляет, м/мин: 16,5 — для горизонтальных путей, 19,5 — для дверных проемов, 16,0 — для лестницы вниз, 11,0 — для лестни цы вверх. При смешении людских потоков Qi = б При наличии в здании системы оповещения о пожаре хн э прини мают равным времени срабатывания системы с учетом ее исходных данных. При отсутствии данных принимают хнэ = 0,5 мин для этажа пожара и 2 мин — для вышележащих этажей. Время необходимое, для эвакуации людей, мин, из рассматрива емого помещения рассчитывают по формуле V b = 0 , 8 t kp/ 6 0 . ( 6 .1 9 ) Вероятности эффективного срабатывания противодымовой защи ты (ПДЗ) и системы оповещения равны 0,95. Критическое время х,ф, мин, достижения предельно допустимого значения ОФП определяют по формулам: • по повышенной температуре 1/и 70 г° тгкр _ —In A [(273+/0)Z (6.20) • потере видимости 1/я _ хп.в кр —‘ V 1п(1,05а.Е) lnvBDmZ 157 пониженному содержанию кислорода -П 1/и (6.21) • каждому из газообразных токсичных продуктов горения л !/» 6 22) ( . Здесь В — размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала Q (табл. 6 .8) и свободного объема помещения V, прини маемого равным 80 % объема помещения, м3; /0— начальная темпе ратура воздуха в помещении, X ; А — размерный параметр, учиты вающий удельную массовую скорость выгорания горючего материа ла; Z — безразмерный параметр; п — показатель степени, учитыва ющий изменение массы выгорающего материала во времени, равный для прямоугольной формы пожара 2 ; ос — коэффициент отражения предметов на путях эвакуации, принимаемый равным 0,3; Е — на чальная освещенность, принимаемая равной 50 лк; /пр — предельная дальность видимости в дыму, принимаемая равной 20 м; Dm — ды мообразующая способность горящего материала, м3/кг; X — предель но допустимое содержание токсичного газа в помещении, кг/м 3; Х С02 =0,11 кг/м3, Хсо = 1,16-10-3кг/м3, Хна = 23 • 10“6 кг/м3; Lq2 — удельное потребление кислорода, кг/кг. Можно принять Lq2 =0,282; L — удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала, кг/кг. Можно принять Zc02 =0,7, Lco= 0,582. Размерный комплекс В рассчитывают по формуле где Ср — удельная теплоемкость газа, которую можно принять рав ной 3,83 • 10_3 МДж/кг; <р — коэффициент теплопотерь, <р= 0,15; Г| — коэффициент полноты горения, г| = 0,5. Размерный параметр А определяют по следующей формуле: А = y Fvb, где \)/;г — скорость потери массы горючего вещества, кг/(м 2-с) (см. табл. 6.8); v — линейная скорость распространения горения, м/с (см. 158 Т а б л и ц а 6.8 Средняя скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и материалов Скорость потери массы, кг/(м2- с) • 103 Низшая теплота сгорания, кДж/кг Бензин 61,7 41 870 Бензол 73,3 38 520 Дизельное топливо 42,0 48 870 Керосин 48,3 43540 Мазут 34,7 39770 Нефть 28,3 41 870 Древесина (мебель в жилых домах и административных зданиях 8 ... 10 %) 14,0 13 800 Бумага разрыхленная 8,0 13400 Бумага (книги, журналы) 4,2 13400 Книги на деревянных стеллажах 16,7 13400 Вещества и материалы табл. 6 .6); Ъ — размер зоны горения, перпендикулярный направле нию движения пламени, м. Параметр Z при Н < 6 м вычисляют по формуле ( Z = — ехр Н V hЛ Н где h — высота рабочей зоны, h = 1,7 м; Н — высота помещения, м. Если под знаком логарифма получается отрицательное число, то данные ОФП не представляют опасности. Пример 6. 6. Определить вероятность воздействия ОФП на людей при пожаре в 15-этажном здании студенческого общежития, на каждом этаже которого проживает по 70 студентов. Загорание имело место на первом эта же вблизи одного из эвакуационных выходов из здания. Продолжительность пребывания отдельного человека в общежитии в среднем составляет 16 ч/сут. Ширина поэтажного коридора — 1,8 м, рассто яние от наиболее удаленного помещения этажа до выхода на лестничную клетку — 30 м, через один выход эвакуируются 70 чел., ширина выхода — 1,8 м. Оценку уровня безопасности провести для людей, находящихся на 15 эта же при наличии системы ПДЗ и ее отсутствии. 159 Решение. 1. По формуле (6.16) определим время, мин, свободного распро странения горения при возгорании в середине коридора (L„ - 30/2 = 15 м): \в.раз= 15/(0,05-60) = 5. 2. Найдем критическое время достижения допустимого значения ОФП по повышенной температуре по формуле (6.20), предварительно определив 353-3,83-1Q-3-527,56 (1-0,15) 0,513800 ’ ’ где ^=0,8-21,8-30-2,5 = 527,56 м3(0,8 —коэффициент, 21,8 — ширина зда ния (два раза по 10 — квартиры и 1,8 — ширина коридора), 30 — длина коридора, 2,5 — высота); А= 14,0-10-3-0,075-21,8 = 0,023; В/А = 0,12/0,023 = 5,22; Z = (1,7/2,5)ехр(1,4-1,7/2,5) = 0,26; хт = 5,221п 1+ кр N31/2 70-20 < 0. (273+20) 0,26j Поскольку под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности. По пониженному содержанию кислорода [см. формулу (6.21)] критичес кое время составит, мин: з-1 Т ^2 — . 40,7 In 1 т кр 0,044 124,13 0,282 +0,27 1,76 527,56 1/2 = 1,77. По содержанию С0 2 (формула 6.22 ) П.Г _ 40,7In 1хкр 527,56-0,11 124,13 0,7 1,76 4,4. По содержанию СО (формула 6.22) ТП.Г _ LKp 40,71п 1 - 527,56 1,16 10~3 ' 124,13-0,582-1,76, 131/2 =0,44. Из полученных значений критической продолжительности пожара вы бираем минимальное, мин: ткр= 0,44. Примем в соответствии с рекомендациями время блокировки эвакуаци онных путей на этаже пожара Ткр= 1 мин (что достаточно близко к резуль160 татам расчета), а с учетом времени свободного распространения пожара время блокировки составит, мин: ?бл = 5,0 + 1,0 = 6,0. 3. Необходимое время эвакуации людей из рассматриваемого помеще ния, мин, рассчитаем по формуле (6.19): тн.в= 0,8-6,0 = 4,8. Наибольшую опасность пожар на 1-м этаже представляет для студентов, проживающих на 15-м этаже. Для первого участка (коридор 15 этажа) плот ность потока определим по формуле (6.17). Здесь принято, что люди выс какивают в домашней одежде. В этом случае плотность составит: 70 0,1 0,13. 30 1,8 Поскольку в общежитии два выхода, то проживающие разделяются на два потока по 35 чел. Путь до выхода сокращается вдвое, поэтому плотность движения не меняется по сравнению с эвакуацией по одной лестнице, так как путь также сокращается вдвое. Скорость движения по горизонтальному участку при N= 0,13 составля ет v = 74 м/мин, а интенсивность движения д = 9,2 м/мин. Поскольку по лученное значение меньше qш = 16,5 м/мин (для горизонтальных участков), определим время движения по коридору 15-го этажа, мин: *15кор = 30/74 = 0,4. Для дверного проема и лестничной площадки 15-го этажа (/ = 2 м) вре мя движения составит, мин: *15 двер = 2/10,11 = 0 ,2 , где 10,11 —интенсивность движения через дверной проем, м/мин, при плот ности потока 0,13 м2/м2(см. табл. 6.7). Лестницу представляем в виде 28 пролетов длиной по 2,65 м и шириной 1,16 м, причем на каждом этаже к спускающимся присоединяется новый поток. Согласно формуле (6.18) при переходе с площадки у двери 15-го этажа на лестницу интенсивность движения составит, м/мин: 10, 11- 1,6 1,16 13,94. Скорость движения по лестнице вниз при такой интенсивности движе ния равна 67,75 м/мин и время движения по двум пролетам лестницы с 15 на 14 этаж, мин: т,5_14= 2-2,65/67,75 = 0,078. На 14-м этаже к спускающимся присоединяется поток, движущийся с интенсивностью 10,11 м/мин, так что движение людей по лестницам с 14-го на 13-й этаж происходит с интенсивностью, м/мин: 161 9 Н -П - 10,11-1,6+13,941,16 Ц-6 _ -2 7 ,8 9 , что превышает значение дтахдля движения по лестницам вниз, равное 16,0 м/мин. В этом случае скорость движения людского потока вниз по лестнице равна 8 м/мин соответствующей плотности потока 0,9 м2/м2и время спус ка с 14-го до 1-го этажа составит, мин: тм_, = 2-2,65-13/8 = 8,7, т. е. при такой интенсивности движения на спуск с каждого этажа приходит ся, мин: тМ(Ч)= 8,7/13 = 0,67. Таким образом, расчетное время эвакуации людей с 15-го этажа соста вит, мин: тр= 0,4 + 0,2 + 0,078 + 8,7 = 9,378. Поскольку тр= 9,378 мин > тн6= 4,35 мин, то вероятность эвакуации по эвакуационным путям Рэв = 0. Номер этажа, с которого люди могут спастись по эвакуационным путям, определим из условия ^ н б ^ "^15 к о р "*"^1 5 д вер 2 / л е с т (-Л 2 — l ) / u j j ^ , где /лест —длина лестницы, м; N —число этажей; ния по лестнице с максимальной интенсивностью. Отсюда | | ^ л ё ст ( ^ н .б — ^ ко р — ^ д в е р ) _ | 2/двер “ —скорость движе 8 ,0 ( 4 ,8 — 0 ,4 — 0 ,2 ) _ _ , , 2-2,65 " ’ ’ т. е. до начала блокировки первого этажа успеют спуститься только жители 7-го этажа. Время спуска по лестницам между этажами составит, мин: тлес1 = 2-2,65/8,0 = 0,67. Время спуска с 7-го этажа, мин: т7_, =0,4 + 0,2 + 0,67-6 = 4,62. Так как тр < т6л < (тр + тнэ), т.е. 4,62 < 4,8 < (4,62 + 2), то вероятность эвакуации по эвакуационным путям с 7-го этажа -Рэв = (Те. - 'Ср)/тн.з= (4,8 - 4,62)/2,0 = 0,09. Время спуска с 6-го этажа, мин: т6_, = 0,4 + 0,2 + 0,67-5 = 3,95. Вероятность эвакуации по эвакуационным путям с 6-го этажа 162 Рэв = (4,8 - 3,95)/2,0 = 0,425. Время спуска с 5-го этажа, мин: т5_, = 0,4 + 0,2 + 0,67-4 = 3,28. Вероятность эвакуации по эвакуационным путям с 5-го этажа Ръв = (4,8 - 3,28)/2,0 = 0,76. Время спуска с 4-го этажа, мин: т4.! = 0,4+ 0,2+ (0,67-3) = 2,61. Так как rp+ 1„3</6л, т.е. 2,61 + 2,0 = 4,61 мин < 4,8 мин, то начиная с 4-го этажа вероятность эвакуации по эвакуационным путям Рэв = 0,999. Время спуска с 3-го этажа, мин: т3_, = 0,4 + 0,2 + 0,67-2 = 1,94. Время спуска со 2-го этажа, мин: т2_! = 0,4 + 0,2 + 0,67-1 = 1,27. Время спуска с 1-го этажа, мин: Tj_[ = 0,4 + 0,2 + 0,67*0 = 0,6. Определим поэтажный расчетный индивидуальный риск, принимая вероятность присутствия людей в здании Рпр = 1,0 (ночное время). При Раз = 0,95 (дымоудаление на лестнице) вероятность предотвраще ния воздействия составит, год'1: • 8... 15-й этаж WB= 4 -10'4(1 - 0)(1 - 0,95)-1,0 = 3,8-10'5, т.е. больше величины нормируемого риска Q* = Ю"6; • 7-й этаж WB= 4- lO ^l - 0,09)(1 - 0,95)-1,0 = 3,458 -10'5; • 6-й этаж WB= 4-10^(1 - 0,425)(1 - 0,95)-1,0 = 2,185-10'5; • 5-й этаж WB= 4 - 10"4(1 - 0,76)(1 - 0,95)-1,0 = 9,12-10-6; • 4-й этаж и ниже WB= 4-10^(1 - 0,999)0 - 0,95)-1,0 = 3,8- Ю"8. Таким образом, только начиная с 4-го этажа величина индивидуально го риска ниже нормируемого риска IV”= 10~6 год'1. При Р,]3= 0 (дымоудаление на лестнице отсутствует) вероятность пре дотвращения воздействия составит, год-1: • 8... 15-й этаж 163 WB= 4 -10-4(1 - 0)(1 - 0)-1,0 = 4,0-10 4; • 7-й этаж WB= 4-10^(1 - 0,09X1 - 0)-1,0 = 3,64-10^; • 6-й этаж WB= 4-10^(1 - 0,425)(1 - 0)* 1,0 = 2,3 -10-4; • 5-й этаж • 4 -й WB= 4-10-41 - 0,76X1 - 0)-1,0 = 9,6- lO-5; этаж и ниже WB= 4-10^(1 - 0,999X1 - 0) -1,0 = 4,0-lO"7. Таким образом, только начиная с 4-го этажа величина индиви дуального риска ниже нормируемого риска QB= 10-6 год-1. 6 .7 . Категорирование помещений по пожаровзрывоопасности Оценка пожаровзрывоопасности помещений различного назначе ния осуществляется их категорированием, причем определение ка тегорий проводится путем последовательной проверки принадлежно сти помещений к категориям, приведенным далее, от высшей (А) к низшей (Д): • А (повышенная взрывопожарность) — горючие газы, ЛВЖ с тем пературой вспышки < 28 °С в таком количестве, что могут образовы вать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление более 5 кПа. Вещества и материал, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или между собой в таком количестве, что расчетное избыточное давление более 5 кПа; • Б (взрывопожароопасность) — горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком ко личестве, что могут образовывать взрывоопасные пыле- или па ровоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении раз вивается расчетное избыточное давление более 5 кПа; • В,... В4 (пожароопасность) — горючие и трудно горючие жидко сти, твердые горючие и трудно горючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или между собой толь ко при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А и Б; • Г (умеренная пожароопасность) — негорючие вещества и мате риалы в горячем раскаленном или расплавленном состоянии, про 164 цесс обработки которых сопровождается выделением лучистого теп ла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, ко торые сжигаются или утилизируются в качестве топлива; • Д (пониженная пожароопасность) — негорючие вещества и ма териалы в холодном состоянии. Методики расчета избыточного давления на фронте ударной вол ны при взрыве ГГ, паров ЛВЖ, пылевоздушных смесей представле ны в гл. 5. В случае, когда обоснован вывод об отнесении помещения к ка тегории В, необходимо решить вопрос о выборе разновидностей пожароопасной категории В,... В4. Определение пожароопасной категории помещения осуществля ется путем сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки (табл. 6.9). Пожарная нагрузка, МДж, помещений может включать в себя различные сочетания горючих и трудногорючих жидкостей и твердых материалов в пределах пожароопасного участка и определяется по следующей формуле: Q ^ G jQIj , (6.23) где Gj — количествоу'-гоматериала пожарной нагрузки, кг; — низшая теплота сгорания у'-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг (табл. 6.10). Удельную пожарную нагрузку, МДж/м2, определяют по формуле q = Q /S , (6.24) где 5 —площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее 10 м2). Если по указанной методике помещение отнесено к категориям В2, В3, то проверяется выполнение следующего условия: Т аб л и ц а 6.9 Определение категории пожароопасных помещений Удельная пожарная Катего нагрузка на участке, рия МДж/м2 в, Более 2 200 В2 1401... 2 200 В3 181... 1400 В4 1... 180 Способ размещения Не нормируется Допускается несколько участков с по жарной нагрузкой, не превышающей указанных значений То же На любом участке площадью 10 м2 165 Т аб л и ц а 6.10 Теплоты сгорания пожароопасных материалов Материал, вещество Низшие теплоты сгорания материалов, кДж/кг Алюминий 31087 Кремний 32430 Ацетон 31360 Магний 25 104 Бензин 45700 Толуол 40936 Бензол 40630 Резина 27000 Бумага 20000 Фенол 31790 Дерево 19000 Этанол 30608 Керосин 42900 Полиэтилен 46582 Материал, вещество Низшие теплоты сгорания материалов, кДж/кг (6.25) Q>QM qH2, где Н — высота помещения, м. Если это условие не выполняется, то помещение относят соответ ственно к категории или В2. Пример 6.7. Определить категорию пожароопасности гаража, размером 3x4x2,5 м, в котором располагается грузовой автомобиль с дизельным двигателем (табл. 6.11). Решение. 1. По формуле (6.23) определим пожарную нагрузку автомо биля, МДж: Т а б л и ц а 6.11 Составляющие пожарной нагрузки автомобиля Теплота сгорания, МДж/кг Масса, кг Материал 118,4 33,52 Дизельное топливо 120 43,59 Смазочные масла 18 41,87 Пенополиуретан 4 24,3 Полиэтилен 1,8 47,14 Полихлорвинил 2,6 14,31 Картон 2,5 13,4 9 17,76 Резина Искусственная кожа 166 Q= 118,4-33,52 + 120-43,59+ 18-41,87 + 4-24,3 + 1,8-47,14 + + 2,6-14,31 + 2,5-13,4 + 9 •17,76 = 10 365,8. 2. Согласно формуле (6.24) удельная пожарная нагрузка составит, МДж/м2: 0 = 10 365,8/(3 •3,5) = 9 872. В соответствии с данными, приведенным в табл. 6.9, помещение гара жа соответствует категории пожарной опасности В3. 3. Проверим выполнение условия (6.25): 0,64-987Д-2,52 = 3 948,8 МДж. Так как Q = 10 365,8 > 3 948,8 МДж, то помещение гаража следует отне сти в категории пожарной опасности В2. 6 .8 . Расчет температурного режима пожара в помещениях здании различного назначения При расчете температурного режима пожара первоначально оп ределяют вид возможного пожара в помещении. Для этого рассчи тывают проемность помещений П (м0;5) для помещений объемом V < 10 м2 по формуле 1 Д -Г 0,667 Для помещений объемом V> 10 м2ее вычисляют по формуле (6.26) П= Здесь А/ — площадь /-го проема помещения, м2; Л, — высота /-го проема помещения, м; S — площадь пола помещения, м2. Количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг материала пожарной нагрузки, определяют по следующй формуле: Z УыР, (6.27) I я ' где V0i — количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг мате риала 1-й пожарной нагрузки, м3/к г (берется из справочной литера туры); Р, — общее количество пожарной нагрузки /-го компонента твердых и трудногорючих материалов, кг. Удельное критическое количество пожарной нагрузки, кг/м 2, определяют по формуле Уо = 4 500П3 Г 0-333 #кр.к - i + 5oon3 + 6V0 ' (6-28) 167 Удельное критическое значение пожарной нагрузки, кг/м2, для исследуемого помещения кубической формы ftcp (6S-A)Q>. (6.29) При дкр < дкрк в помещении будет пожар, регулируемый нагруз кой (ПРИ); если дкр > дкрк, то будет пожар, регулируемый вентиля цией (ПРВ). Максимальную среднеобъемную температуру Ттах, К, в зависимо сти от вида пожара рассчитывают по следующим формулам: • для ПРИ Ттах- Т 0 = 224д%™; • для ПРВ в интервале 0,15 < тп < 1,22 ч (тп — продолжительность объемного пожара, ч) с точностью до 8 % Ттах = 1273 К (1000°С), с точностью до 5 % Ттах =940е4’7|0‘3(9' 30). (6.30) Характерную продолжительность объемного пожара вычисляют по формуле т _ I с т а " ср! р , " 6 285A-Jh 2 > , ^ ) ’ (6.31) где rtj — средняя скорость выгорания древесины, кг/(м2 мин) (см. табл. 6.8). Время достижения максимального значения среднеобъемной тем пературы, мин, для ПРИ определяют по формуле 'W = 3 2 -8 ,1 ^ 2е“°,92?*. Для ПРВ ттах = v Изменение среднеобъемной температуры по времени при объем ном свободно развивающемся пожаре определяется зависимостью \4,75 Т -Т 0 *,W<V%bx> (6.32) = 115,6 Ттах- Т 0 V ^m ax J где т — текущее время, мин. Максимальную усредненную температуру поверхности перекры тия Тштах, К, рассчитывают по следующим формулам: • для ПРИ Т 168 ,0,64. и;max — T w o - 130 д ^ • для ПРВ с точностью до 8,5 % Twmax = 1253 К (980 °С), с точно стью до 5 % ^m ax=915e51°-^ -3°). (6.33) Время достижения, мин, максимального значения усредненной температуры перекрытия для ПРН находят по формуле тmax = 4 0 -1 7 ,3 ^ 3V ° '4?*. Для ПРВ с точностью до 10 % ттах = тп. Изменение по времени средней температуры поверхности пере крытия определяется зависимостью 6,95 Т -Т , — = 1043 Т пах ~Тп V^max У -635(VTmax) Максимальную усредненную температуру поверхности стен Тштах, К, вычисляют по следующим формулам: • для ПРН ^ т а х - ^ 0= П 5 ?Г ; • для ПРВ при 0,15 < тп < 0,8 ч с точностью до 10 % Тиж = 250+1750тп- 1250т3. (6.34) При 0,8 < тп < 1,22 ч максимальное усредненное значение темпе ратуры поверхности стены с точностью до 3,5 % составляет 850 К. Время достижения максимального значения усредненной тем пературы ттах, мин, стен рассчитывают по следующим формулам: • для ПРН тшах = 35 -9,3д£55е~°’445%; • для ПРВ ^тах —1>1^пИзменение по времени средней температуры поверхности стен определяется зависимостью т -т 0 Ттах ~Тп \5 ,4 5 = 233 ^^(т/тщах) V ^m ax J Развитию пожара предшествует начальная стадия, в течение ко торой среднеобъемная температура меняется в соответствии с соот ношением 169 \2 T -T Q f Т Тнсп- T 0 ч^шах у где Гнсп —среднеобъемная температура в момент окончания началь ной стадии пожара (НСП), которую в случае горения пожарной на грузки из твердых органических материалов допускается принимать равной 250 °С. Зная максимальные значения усредненной температуры перекры тия и стен и время их достижения, можно оценить способность стро ительных конструкций здания противостоять действию пожара в соответствии со степенью огнестойкости конструкций (табл. 6.12). Пример 6.8. В помещении промышленного здания с площадью пола S = 2 340 м2, площадью проемов А = 167 м2 и высотой проемов h = 2,89 м возник пожар. Общее количество пожарной нагрузки в помещении, приве денной к древесине, составляет 4,68-104 кг, что соответствует удельной по жарной нагрузке q = 20 кг/м2. Определить температурный режим пожара в помещении. Решение. 1. По результатам экспериментальных исследований примем продолжительность начальной стадии пожара тНСп = 40 мин, а температуру общей вспышки в помещении (температура конца НСП) /в = 250 °С. 2. По формуле (6.26) рассчитаем проемность помещения, м0,5: 167-2,890'5 0, 12. 2 340 3. Количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг пожарной нагруз ки, найдем по формуле (6.27), м3/кг: v 4,2-4,68104 4,2. 0 4,68 104 4. По формуле (6.28) определим удельное критическое количество по жарной нагрузки, кг/м2: 4 500 0,123 14 040°333 _ С1, ?крк 1+500 0Д23+ 6-4,2 5. Удельное количество пожарной нагрузки, кг/м2, найдем по формуле (6.29) 4,68 104 1,38 _ . Чщ> (6 14 040°’667—167) 1,38 1 ' 6. Сопоставляя qKp~ 14 > qKp.K= 5,13, сделаем вывод о том, что в помеще нии будет пожар, регулируемый вентиляцией. 170 Т а б л и ц а 6.12 Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее Степень огнестой кости здания Несущий элемент здания Наружные несущие стены Перекрытия межэтажные (в том числе чердачные и над подвалами) I н ш R120 Е30 R90 IV V Элементы бесчердачных конструкций Лестничные клетки Настилы (в том числе с утепли телем) Фермы, балки, прогоны Внутренние площадки стен REJ60 RE30 R30 REJ120 Марши и площадки лестниц R60 Е15 REJ45 RE15 R15 REJ90 R60 R45 Е15 REJ45 RE15 R15 REJ45 R45 R15 Е15 REJ15 RE15 R15 REJ45 R45 Не нормируется Примечание. R — потеря несущей способности, Е — потеря целостности, J — потеря теплоизолирую щ ей способности, 120 — вре мя, мин. о Рис. 6.7. Изменение среднеобъемной температуры помещения во времени 7. По формуле (6.30) рассчитаем максимальную среднеобъемную тем пературу в помещении, К: =94Qe4-7'10',<20-30>=896,8. 8. Характерную продолжительность пожара, ч, определим по формуле (6.31): т. е. время достижения максимальной среднеобъемной температуры хтях=тп= = 24 мин. 9. Найдем изменение среднеобъемной температуры при объемном свободно развивающемся пожаре по формуле (6.32) Полученная зависимость представлена графически на рис. 6.7. 10. Согласно формуле (6.33) максимальная усредненная температура поверхности перекрытия составит, К: Тщтея = 915е5|0"3<20_30) = 870,3. 11. В соотвествии с формулой (6.34) максимальная усредненная темпе ратура поверхности стен составит, К: Тшm ax = 250 + 1750 -0,4- 1250 •0,42 = 750. Зная максимальные усредненные температуры поверхности перекрытия и стен и материалы, из которых они изготовлены, несложно определить безопасность конструкций. 172 6 .9 . Пожар в населенном пункте и на промышленных объектах Пожарная обстановка в населенных пунктах определяется, исхо дя из характеристики застройки, огнестойкости зданий и категории пожарной опасности объектов. Степень огнестойкости зданий и сооружений зависит от устойчи вости их основных конструкций в условиях воздействия высоких температур при пожаре. Согласно СНиП 21-01—97 «Пожарная безопасность зданий и со оружений» для зданий установлено пять степеней огнестойкости: • I степень — предел огнестойкости несущих элементов (ПОНЭ) не менее 2 ч; • II степень — ПОНЭ не менее 1,5 ч; • III степень — ПОНЭ не менее 45 мин; • ГУ степень — ПОНЭ не менее 15 мин; • V степень — ПОНЭ не нормируется. Следует учитывать вероятность возникновения пожаров при взрывах в случае повреждения газовых и электрических сетей при избыточном давлении на фронте ударной волны АРФ= (30...40) кПа в зданиях I и II степени огнестойкости и АРф= (20...30) кПа в зда ниях IV и V степени огнестойкости. Категория пожарной опасности помещений на объекте устанав ливается исходя из характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов, обращающихся (хранящихся, транспортируемых, перерабатываемых и т.д.) на производстве (см. табл. 6.9). Отнесение помещения к той или иной пожароопасной категории В!...В4 производится по величине удельной пожарной нагрузки q, МДж/м2, определяемой по формуле (6.24). Плотность застройки объекта (населенного пункта), %, опреде ляют по формуле n = 1 0 0 5 w /»S'H n , (6 .3 5 ) где 5ЗД— площадь, занимаемая зданиями, м2; 5ИП — площадь, зани маемая объектом, м2. Номограмма, связывающая вероятность распространения пожа ра Р, %, и плотность застройки П, %, представлена на рис. 6.8. Продолжительность пожара, ч: *пож =/я/(5'обКвыг), (6.36) где т — масса горючего вещества, кг; So6 — площадь объекта, м2; УВЫТ — массовая скорость выгорания, кг/(м2-с), определяемая по табл. 6.4. Скорость распространения пожара зависит от топографических и климатических условий, скорости ветра и влажности воздуха. 173 Рис. 6.8. Номограмма для определения вероятности (Р) распространения пожара по плотности застройки (П) Ориентировочно можно принять, что в населенных пунктах с де ревянной застройкой скорость распространения пожара при скоро сти ветра wB= (3...4) м/с составляет Улож= 150...300 м/ч при време ни развития пожара тпож = 0,5 ч. В населенных пунктах с каменны ми зданиями при той же скорости ветра Кпож= 60... 120 м/ч. Пример 6.9. В населенном пункте, занимающем площадь 5НП= 75 км2, возник очаг пожара среди деревянных зданий площадью £пож= 10000 м2 (масса горючего материала —2 500 т). Площадь застройки населенного пунк та S3= 21 км2. Оценить вероятность распространения пожара в населенном пункте и возможную его продолжительность. Решение. 1. Рассчитаем плотность застройки поселка, %, по формуле (6.35): П = 100-21/75 = 28. 2. Вероятность распространения пожара, %, найдем по номограмме на рис. 6.8: Р - 62. 3. Возможная продолжительность пожара при Квыг = 0,015 кг/(м2 с) со гласно формуле (6.36) составит, ч: Контрольные вопросы 1. Чем определяется термическое воздействие источника теплового из лучения? 2. При какой плотности теплового потока человек не ощущает боль? 174 3. Как характеризуются ожоги I, II и III степени? 4. От чего зависит высота пламени пожара разлития? 5. От чего зависит скорость выгорания жидкости при пожаре разлития? 6. Какой принимается величина плотности потока собственного излуче ния «огненного шара»? 7. Какие опасные факторы пожара вы знаете? 8. Что такое «приведенный очаг горения»? 9. При каком условии пожарная безопасность в здании считается обес печенной? 10. Каковы степени огнестойкости зданий? Глава 7 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИЯХ, СОПРОВОЖДАЮЩИХСЯ ВЫБРОСОМ ОПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 7 .1 . Допущения, принимаемые при прогнозировании последствий химической аварии При прогнозировании обстановки при химических авариях при нимают пять допущений: 1) емкости, содержащие ОХВ, разрушаются полностью; 2) толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива или 0,5 м — в случае разрушения изотермического хранилища амми ака; 3) при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный под дон (обваловку) высотой Н, м, толщина слоя жидкости, м, h = Н - 0,2; 4) при аварии на газо- и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержа щемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями; 5) предельное время пребывания людей в зоне заражения прини мается равным времени испарения ОХВ, но не более 4 ч. Исходными данными для прогнозирования являются: • общее количество ОХВ на опасном химическом объекте и дан ные по его размещению в емкостях и технологических трубопрово дах; • количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их раз лива (в поддон, в обваловку или на грунт); • токсические свойства ОХВ; • метеорологические условия (температура воздуха, скорость вет ра на высоте 10 м, состояние приземного слоя воздуха); при забла говременном прогнозе принимают, что температура воздуха равна 20 °С, скорость ветра — 1 м/с, а состояние атмосферы — инверсия. 7 .2 . Расчет параметров зон заражения при химической аварии Внешние границы зоны заражения ОХВ рассчитывают по вели чине ингаляционной пороговой токсодозы Z)nop (мг-мин/л). Глубины зон заражения, км, первичным Г, и вторичным Г2 обла ками определяют по табл. П. 3.1 в зависимости от скорости ветра wB, м/с, и эквивалентного количества ОХВ Q3, т. 176 Полная глубина зоны заражения _ |Г [+ 0 ,5 Г 2, если Г, > Г2; зар \Г 2+0.5Г!, если Г !< Г 2. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс, км: ГПред=«*> (7.2) где и — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/ч (см. табл. П.3.2). Степень вертикальной устойчи вости атмосферы можно определить по табл. П.3.3; т — время полно го испарения или ликвидации источника химического заражения, ч. За истинную глубину зоны заражения принимается величина Г = т т { Г ир, Г Пред}В зависимости от скорости приземного ветра, обусловливающей флуктуации его направления, зоны возможного заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами, указанны ми далее. Скорость ветра, м /с .... Не более 0,5 Более 0,5...не более 1,0 Более 1...не более 2,0 Более 2,0 Угловые размеры, град............. 360 180 90 45 Площадь зоны фактического заражения ОХВ, км2, находящейся внутри зоны возможного заражения, определяют по формуле ^ = ^ r 2x0'2, (7.3) где к%—коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения: для инверсии он равен 0,081, изотермии — 0,133, конвекции — 0,235; Г — глубина зоны заражения, км; т — время с момента аварии, ч. Глубины зон смертельного (летального), тяжелого, среднего и легкого поражения можно определить, принимая в первом прибли жении, что глубина зоны смертельного поражения Гсм = 0,ЗГ, тяже лого и среднего поражения Гт ср = 0,5Г, легкого поражения Глег = 0,7Г. Более строго протяженности (глубины) зон поражения разной тяжести можно получить, принимая, что изменение концентрации ОХВ по оси облака меняется в соответствии с с0Хв ~ е х (рис. 7.1), и используя вероятностный подход к определению поражающего фактора Р пор. Для рассматриваемого случая пробит-функция Рг имеет вид: Рг = а + Ь\п(спт), (7.4) 177 Рис. 7.1. Распределение концентрации ОХВ по оси потока зараженного воз духа где a ,b ,n — константы для каждого конкретно ОХВ (см. табл. П.3.6); с — концентрация ОХВ в конкретной точке зоны заражения, ррт\ т — время действия ОХВ, мин. Концентрации ОХВ в ррт и мг/л связаны соотношением Концентрацию ОХВ с(, мг/л, в г-й точке оси распространения ОХВ (по направлению ветра) можно найти по формуле где сх — концентрация ОХВ в очаге аварии, принимаемая с, = 1 м3/м 3 или Су = 103рг мг/л. Здесь рг— плотность ОХВ в газообразном состо янии, т/м3 (см. табл. П.3.6); Г, — расстояние от /-й точки до очага аварии, км; Гпор — глубина зоны заражения, км; спор — концентра ция ОХВ, соответствующая пороговой токсодозе £>пор, мг •мин/л (табл. П.3.6), спор = Аюр/30. Из формулы (7.6) несложно получить формулу для определения глубины зоны летального поражения, км: где слет — летальная концентрация. Количественные характеристики выброса ОХВ для расчетов па раметров зоны заражения определяются по его эквивалентному зна чению Q3. Под ним понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии равен масштабу заражения при тех 178 же условиях заданным количеством данного ОХВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако. Эквивалентное количество ОХВ в первичном облаке, т, опреде ляют по формуле =*,*3*5^0), (7-8) где к х — коэффициент, зависящий от условий хранения ОХВ (см. табл. П.3.4); к3 — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого ОХВ (см. табл. П.3.4); к5 — коэффициент, учитывающий степень вертикаль ной устойчивости атмосферы: 1 — для инверсии, 0,23 — для изотермии и 0,8 —для конвекции; к7 — коэффициент, учитывающий влия ние температуры воздуха (табл. П.3.4); для сжатых газов к7 = 1; Qo — количество разлившегося (выброшенного) ОХВ, т. Для сжиженных газов, не вошедших в табл. П.3.4, значение коэф фициента к7принимают равным 1, а значение к х определяют по вы ражению Л) =СрДГ / Хне, где Ср — удельная теплоемкость жидкого ОХВ, кДж/(кг-К); АТ — разность температур жидкого ОХВ до и после разрушения емкости, град; Z„cn — удельная теплота испарения, кДж/кг. Эквивалентное количество ОХВ во вторичном облаке, т, рассчи тывают по формуле С?э2 = С1 ^ ki ) М Л М б В Д /(йр*), где к2 — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ОХВ (см. табл. П.3.4); кА— коэффициент, учитывающий скорость ветра (см. табл. П.3.5); кь — коэффициент, учитывающий время, прошедшее с начала аварии; рж— плотность жидкой фазы ОХВ, т/м3 (см. табл. П.3.4); h — толщина слоя разлившегося жидкого ОХВ, м. Коэффициент, учитывающий время, прошедшее с начала аварии, Здесь т — время, прошедшее после аварии, ч; тисп —время испа рения ОХВ, ч: (7.9) Коэффициенты к2, к4 и к7 определяют по табл. П.3.4. 179 При расчете £)э2 для веществ, не указанных в табл. П.3.4, коэф фициент к2 принимают равным 1, а коэффициент к2 вычисляют по формуле к2 =8,М 0_б^насл/М, где Ртс — давление насыщенного пара вещества при заданной тем пературе воздуха, мм рт. ст.; М — молекулярная масса вещества. Пример 7.1. На водоочистной станции произошла авария, связанная с разрушением емкости, содержавшей Q0= 10 т хлора, хранившегося под давле нием. Емкость с хлором размещалась в поддоне с высотой стенок Н = 1,0 м. Авария произошла вечером в ясную безоблачную погоду при скорости ветра wB= 3 м/с и температуре воздуха 1В= +20 ”С. Определить глубину распространения зараженного ОХВ воздуха через т = 2 ч после аварии. Решение. 1. Принимая глубину слоя разлившегося хлора А = Н - 0,2 = = 1,0 - 0,2 = 0,8 м и рж= 1,558 т/м3, найдем по формуле (7.9) время испаре ния, ч: 2. Эквивалентное количество ОХВ в первичном облаке Q3l, т, определим по формуле (7.8) с использованием данных табл. П.3.4: Q3l =0,18-1,0-1,0-1,0-10= 1,8. 3. Эквивалентное количество ОХВ во вторичном облаке Q32, т, рассчи таем по формуле (7.5) с использованием данных табл. П.3.4: е э2= (1 - 0,18)• 0,052• 1,0-1,67• 1,0• 20’8*1,0• 10/(0,8 • 1,553) = 0, 742. Здесь коэффициент к6= т0,8 = 2м , так как г < тисп. 4. Глубины зон заражения первичным Г! и вторичным Г2 облаками определим по табл. П.3.1 в зависимости от скорости ветра wB= 3 м/с и со ответствующего эквивалентного количества ОХВ путем интерполяции. Для первичного облака Q3l = 1,8 т. Интерполируя по данным табл. П.3.1, получим Г] = 2,9 км. Для вторичного облака Q32= 1 т. По табл. П.3.1 имеем Г2= 0,3 км. Полная глубина зоны заражения согласно формуле (7.1) составит, км: Г зар = 2,9 + 0,5 •0,3 = 3,05. 5. Из табл. П.3.3 следует, что при скорости 3 м/с и малой облачности вечером класс устойчивости атмосферы будет соответствовать состоянию «инверсия». По табл. П.3.2 найдем, что скорость переноса, км/ч, передне го фронта облака зараженного воздуха равна 15 км/ч. Тогда предельно воз можное значение глубины переноса воздушных масс при скорости переноса и = 15 км/ч в соответствии с формулой (7.2) составит, км: Гпрец= 15-2 = 30. 6. За истинную глубину зоны заражения, км, примем величину Г = тт{ Г зар, ГПред }, т.е. Г = min{3,05 км; 32 км } = 3,05. 7. Площадь зоны фактического заражения, км2, найдем по формуле (7.3): 5;ар= 0,081 -3,052-2°'2= 1,13. Так как скорость ветра wBболее 2 м/с, то зона фактического заражения будет располагаться в секторе с углом 45° по направлению ветра. 7 .3 . Прогнозирование количества пострадавших среди персонала и населения, оказавшегося в зоне заражения Количество населения, попавшего в зону заражения, чел., рассчи тывают исходя из средней плотности по формуле N = PTST+PMSM, (7.10) где Рп Р33 — плотность населения в городе и загородной зоне соот ветственно, чел/км2; ST, S33 — площади территории в городе и заго родной зоне, приземный слой воздуха которых подвергся заражению, км2 (формула (7.3)). Реальная численность пораженного населения зависит от степе ни его защищенности (7.11) где N — численность населения, оказавшегося в зоне фактического заражения, чел.; Р( — доля населения, защищаемая от действия ОХВ /-м способом; КзШ — коэффициент защиты /-го способа; — среднее значение коэффициента защищенности населения с учетом его пребывания открыто на местности, в транспорте, жилых и про изводственных зданиях (см. табл. П.1.4). Распределение населения в городе и в сельскохозяйственной местности в зависимости от време ни суток приведено в табл. П.1.2 и П.1.3 соответственно. В случае образования первичного и вторичного облаков зараже ния сначала рассчитывают число пораженных от первичного обла ка А/„ор,. Расчет числа человек, пораженных ОХВ вторичного обла ка, производят путем вычитания числа пораженных от первичного облака из общего числа пораженного населения в зоне заражения. Для оценки распределения людей по степеням поражения в пер вом приближении можно принять, что структура пораженного насе ления соответствует следующим данным; 181 • смертельная степень поражения — 10 %; • тяжелая и средняя — 15 %; • легкая — 20%; • пороговая — 55 %. Время подхода облака ОХВ к заданному объекту, ч, зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле (7.12) где х — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; и — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (см. табл. П.3.2). Пример 7.2. Для условий примера 7.1 определить степень поражения населения через т = 2 ч после аварии, принимая, что расстояние от станции водоочистки до жилых домов города R = 500 м, плотность населения в го роде Рт= 2 500 чел./км2, в загородной зоне Рзя = 500 чел./км2. Решение. 1. Из решения примера 7.1 заимствуем Q3l = 1800 кг; Q)2= = 741,9 кг; Гпор = 3,05 км. 2. Глубину зоны летального поражения рассчитаем по формуле (7.7), км: Глет =3,05 1п(3,2/0,2) 1,67. 1п(3,2/0,02) Концентрация с, = 103pr = 103-0,0032 = 3,2 мг/л; спор= 0,6/30 = 0,02 мг/л; слет = 6,0/30 = 0,2 мг/л. Как следует из результатов расчета, население жилых домов, расстояние до которых равно 500 м, окажется в зоне летального поражения. 3. Вероятность летального поражения на границе полной зоны зараже ния (Гзар= Гпор = 3,05 км) найдем с использованием вероятностного метода прогнозирования. По формуле (7.4) определим величину пробит-функции, учитывая, что концентрация ОХВ, ppm, (7.5), = 0,02 22,4-293-103 6, 86. 70,1-273 Время подхода токсичного облака к границе зоны порогового пораже ниям согласно формуле (7.12) составляет, ч: W = 3 050/(3 •3 600) = 0,28. Время действия токсического облака, мин, тдей = 2-0 ,2 8 = 1,72 ч=103. Заимствуя из табл. П.3.6 для хлора значения а = -3,29, Ъ= 0,92 и п = 2, по формуле (7.4) найдем Рг = -3,29 + 0,921п[(6,86)2-103] = 4,38. 182 По табл. ВЛ определим, что вероятность летального поражения людей на границе зоны порогового поражения будет равна 27 %. 4. Площадь зоны заражения, км2, рассчитаем по формуле (7.3): Узар= 0,081 •3,052,2,02= 0,866. Так как скорость ветра wB>2 м/с, то зона заражения будет представлять собой сектор с углом 45” (рис. 7.2). 5. Площади зон разной степени поражения, км2, можно определить по формуле где Упор — площадь зоны порогового поражения, вычисляемая аналогично формуле (7.3). Учитывая, что расстояние до жилых домов составляет R = 500 м, по формуле (7.13) найдем площадь зоны заражения в городе, км2: = 0,28 •(1,57 + 0,72)-0,12-1,13 = 0,087. Значение агсвтЛГ можно приближенно определить по формуле Площадь загородной зоны составит, км2: 53, = Упор - S г = 0,866 - 0,087 = 0,779. 6. Число людей, попавших в зону заражения, найдем по формуле (7.10): ЛГ= 2 500-0,087 + 500 0,779 = 607. Рис. 7.2. Распределение зон поражения разной степени населения при ава рии с хлором на водоочистной станции 183 7. В первом приближении можно принять следующую структуру пост радавшего населения, чел., с разной степенью поражения ОХВ: • смертельное: NCM=Q,1N= 0,1-607 = 61; • тяжелые и средней тяжести: 7VT|ср = 0,157V = 0,15-607 = 91; • легкое: Nm = 0,27V = 0,2-607 = 122; • пороговое: 7Vnop= 0,55N = 0,55 •607 = 333. 8. Для определения пространственного распределения населения в го роде с разной степенью поражения в первом приближении можно принять следующие глубины зон, км: • смертельного поражения Гсм= 0,ЗГ = 0,3-3,05 = 0,915; • тяжелого и среднего поражения Гт,ср= 0,5-3,05 = 1,525; • легкого поражения Глег = 0,7-3,05 = 2,135. Соответствующие этим степеням поражения площади зон поражения составят, км2: ^зарзсм = 0,081 -0,9152-2,02 = 0,08; 3,14 . (20,5-0,915) 0,08(2 0,5-0,915) г vГ.РМ °>08 - 3— + arcsin - — ------------- — 3 1 4 1,6-0,915* V0,915-0,5-0,5)2 0,915 = 0,025(1,57 + 0,09)-0,005-0,46 = 9,5-И)-5; -Уз.зхм = 0,08 - 9,5 • 10"5= 0,08; -^зар.т, ср = 0,081 • 1,5252-2,02 = 0,22; 0,22 3,14 3,14 L 2 . (2-0,5-1,525) 1,525 С _ ^г.т, ср —— — —+ a rc s in -— ■— :— - = 0,11 -(1,57 + 0,35)-0,03-0,72 = 4,6- НГ3; ^з.з.т, сР= 0,22 - 4 ,6 -10"3= 0,214; -^зарлег = 0,081 •2,1352-2,02 = 0,42; 184 *^глег “ 0,42[3,14 . |(2 0,5-2,135)Г 0,42|(2-0,5-2,135 —----- :—+arcsin-— :---- -— 1,6 2Д352 3,14 2 2,135 135-0,5 -0,52 = = 0,13 (1,57 + 0,55) 0,065 0,9 = 0,016; *5з.злег = 0,42 —0,016 = 0,4. 9. Уточним структуру населения, пострадавшего от воздействия ОХВ, учитывая относительную защищенность людей, находящихся в помещени ях, на транспорте и т. п. Время воздействия на население ^ВОЗЛ—Т Тподх, где тподх —время подхода токсичного облака, ч, которое определим по фор муле (7.12): Тподх = 0,5/21 = 0,024. Следовательно, время воздействия на население составит, ч: т»озд = 2 —0,024= 1,976. Количество населения в зоне смертельного поражения в городе соста вит, чел.: А,см= РЛ.0» = 2 500 •9,5 • 10-5= 0. Количество населения в зоне тяжелого и среднего поражения в городе составит, чел.: ЛГг.т.ср = р Л , м = 2 5 0 0 • 4 , 6 • 1 0 - 3 = 12 . Количество населения в зоне легкого поражения в городе составит, чел.: ^ = 7 ^ , ™ = 2 5 0 0 -0 ,0 1 6 = 4 0 . Аналогично находят число пострадавших людей в загородной зоне. 7 .4 . Расчет пространственно-временного распределения концентрации ОХВ при химической аварии Расчет пространственно-временного распределения концентра ции ОХВ при химической аварии базируется на методике «ТОКСИ», разработанной НТЦ «Промышленная безопасность». В зависимости от агрегатного состояния ОХВ в оборудовании и характера разрушения оборудования методика позволяет провести расчеты для следующих сценариев аварии. Сценарий 1. Полное разрушение оборудования, содержащего ОХВ в газообразном состоянии. Сценарий 2. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОХВ в газообразном состоянии. 185 Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего ОХВ в жидком состоянии. Сценарий 4. Нарушение герметичности (частичное разрушение) оборудования, содержащего ОХВ в жидком состоянии. Сценарии 1 и 3 применимы только к емкостному оборудованию, сценарии 2 и 4 — как к емкостному оборудованию, так и к трубо проводам. При заблаговременном прогнозировании последствий хими ческой аварии в качестве исходных данных рекомендуется прини мать: • сценарии с полным разрушением емкости, содержащей ОХВ в максимальном количестве; • сценарий «гильотинного» разрыва трубопровода с максималь ным расходом при максимальной продолжительности выброса; • метеорологические условия: класс устойчивости атмосферы — инверсия, скорость ветра — 1 м/с. Определение количественных характеристик выброса. Сцена рий 1. Масса ОХВ, образующая первичное облако, кг, Q, если известна масса ОХВ в оборудовании; /7]), если известны о&ьемы оборудования V,, м3, о н давление Д, Па, и температура 7j, К, в оборудовании, а также молекулярная масса ОХВ р, кг/моль. Здесь R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 ДжДград/ моль). Плотность выброса ОХВ в первичном облаке, кг/м3, рассчитыва ют по формуле Рвыб1=р1(А/Л)ш , (7-15) где р! — плотность ОХВ в оборудовании, кг/м3, pj = Q JV X\ Р0 — ат мосферное давление, принимаемое равным 101300 Па; к — показа тель адиабаты газа. Размер первичного облака в начальный момент времени, м, рас считывают по формуле 1 зд (7.16) 4лРвыб1 Сценарий 2. Первичное облако не образуется, т.е. Q2 = 0. Расход ОХВ во вторичное облако, образующееся при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования, кг/с, определя ют по следующей формуле: 186 Я2М= \2/* =0,85 min- 2— Р2р2 к - 1 2К2 \(к+1)/к 12 / rU (Аг+1)/<*-1) ’ i ^2р2^ к+1 где min — минимальное значение из всех рассматриваемых значе ний, например 3 = min (3,6); S — площадь отверстий разгермети зации, м2. Продолжительность истечения газообразного ОХВ из разрушен ного оборудования,с, т2ги= min[(Q + тотс + тликв], если известна масса ОХВ в оборудовании Q и т$'и= min [(т/Щ У2Р 2/Т 2д П + Q Jq, f \ TOTC+ Q J q ? , тликв], если известны объем оборудования V2, м3, давление Р2, Па, и тем пература Тъ К, в оборудовании. Здесь QTр — общая масса ОХВ в отсекаемом участке аварийного трубопровода, кг; тотс — время отсечения аварийного участка тру бопровода, с; тликв — время ликвидации отверстий разгерметизации, с. Начальный размер вторичного облака ОХВ, образующегося при истечении из разрушенного трубопровода, м, рассчитывают по фор муле пг.и _ 2 92 ]jкрт 2ншъ’ где р2И— плотность газообразного ОХВ во вторичном облаке в на чальный момент времени, определяется по формуле (7.15) для усло вия сценария 2, р2и = (\i /R)(P2/T 2); wB— скорость ветра на высоте 10 м. Сценарий 3. Масса ОХВ, образующая первичное облако, Q3, кг, складывается из массы ОХВ, переходящей в первичное облако при мгновенном вскипании перегретого ОХВ, Q\, массы ОХВ, переходя щей в первичное облако в виде аэрозоля Q f , массы ОХВ, переходя щей в первичное облако при кипении пролива Qf, и массы газооб разного ОХВ в оборудовании Q T, т.е. Qi= QT i + Q? + Q? + QT. (7.17) Если величина Qr заранее неизвестна, то ее можно определить по формуле <2Г = а ф / Л ) ( У 3Р з / Т 3), где а — объемная доля оборудования, заполненная газовой фазой. 187 Остальные слагаемые формулы (7.17) рассчитывают по следу ющим формулам: С?з=бж11-ехр ^ ( ^ 3 ~ ^ к и п + 1 ^3 ~ ^ к и п I) <2зж = min(G3r, Qx - Ql) \ Qf = min (Тп Ткяп+ 1Тп Тша | )А,пСпрп FKOm Q* —Qj _ Q* Здесь FK0HT — площадь контакта с твердой поверхностью, вклю чает в себя как подстилающую, так и боковую поверхность обваловки; при проливе на грунт FKom= F\ Тп, А,,, Сп, рп — температура, теп лопроводность, теплоемкость и плотность подстилающей поверхно сти соответственно; F — площадь поверхности разлива, принимает ся равной площади обваловки, а при разлитии на грунт определяет ся по формуле ^ = ( б ж - < 2 з и - е з ж) / ( 0 , 0 5 р ж ) . Теплофизические характеристики основных типов подстилающих поверхностей приведены в табл. П.3.7. Продолжительность поступления ОХВ в первичное облако, с, при интенсивном кипении жидкого ОХВ за счет подвода теплоты от под стилающей поверхности рассчитывают по формуле fx (Тп - Т ют+17^ - Т к 2ААшп 2F0’5 х/п С пР п М к 7ЙЮ-6( 5 , 8 3 + 4 , lwB) F ’ WB Давление насыщенного пара, мм рт. ст., определяют по формуле Рнас= 760ехр[ДТкипр ( 7 ^ п - Г^зд)//?]. Расход ОХВ во вторичное облако, кг/с, образующееся при испа рении ОХВ из пролива, вычисляют по формуле f t " = ^ 1 0 - 6 ( 5 , 8 3 + 4 , l « ; B) P Hac. Продолжительность поступления ОХВ во вторичное облако, с, х3и = (Q ~ <h)/g?. 188 Плотность ОХВ в первичном облаке, кг/м 3, в начальный момент времени определяют по следующим формулам: Q3 Ркип „выб Рз Ql +Q -1 iL il RT3 / р - , если Т3 >Тшп или Тп >Т кш; 3+Q r \ 1<к в остальных случаях. Радиус первичного облака рассчитывают по формуле (7.16), заме няя нижний индекс 1 на 3. Определение высоты источника выброса. Высота источника выброса А, м, принимается при наличии обваловки равной высоте последней, в остальных случаях h = 0. Определение полей концентрации ОХВ. Величину дисперсии в зависимости от расстояния х определяют по следующим формулам: С,х о =* VI + 0,000 1х’ (220,2 ■60 +x /w v) , если х /ш в >600; 220,2 60+600 «>=< ах, если x /w B<600; oz=f(Zo, x)g(x), (7.18) (7.19) (7.20) где g(x) = Alx B' (\+ А 2х ^У, f х) = N c (1 + С2х°> )],Zo< ОД м; Z° ’ [lnlQx:^ /(1 + С2х°>)], > 0,1 м. Здесь zo — коэффициент, характеризующий шероховатость под стилающей поверхности (см. табл. П.3.8); A t, Аъ В х, В2, Си С2, D b D2 — коэффициенты, которые приведены в табл. П.3.9 и П.3.10. Зна чения коэффициентов А х, А2, В и В2, С3 определяются классом устой чивости атмосферы (см. табл. П.3.11), зависящим от скорости ветра и интенсивности теплового потока у поверхности земли. Предельные значения ог составляют: 640 — для конвекции, 400 — для изотермии, 220 — для инверсии. Если результаты расчета по формуле (7.20) дают большие значения аг, то следует использовать приведенные предельные значения. Концентрацию ОХВ при прохождении первичного облака (для всех сценариев) рассчитывают по следующим формулам: 189 с,-(х,^,г,х) = С!з(х,>',г,х) Qi 2,67тгД3 +(2я)2/?ол0>,ог ’ (х -и у с)2 у 2 2а 2 2а2 G^(x,y,z,x) =txp х^ехр Г [ i z - h ) 11 2a2 J (7.21) (z+h)2 +ехр . 2al (7.22) . При вычислении G3(x, у , г, х), а также во всех последующих рас четах для мгновенных выбросов, используют значения ах, су, a z, рас считанные по формулам (7.18)—(7.20) для точки, где находится центр облака. Концентрацию ОХВ при прохождении вторичного облака, образующегося при истечении жидкого ОХВ из разрушенного обо рудования, вычисляют по следующим формулам: c?(x,y,z,i) = GH(x,y,z ) X , x < jc,_(xf) при x > — ; wB[2n(K?)2+2ка az]’ u>D Qi X X 0 ,x < x rD(xf) при x < — или x > — + x f; G 3(,x,ytz,x) 2 n ( ^ ) 2xfw;B+ (2K)3/2o x<5yc z x > x rp(xf); G H( x , y , z ) = ( у2 ^ ( ( z - h ) 2^\ ( (z +h)2} ■expj^2a2 2o e4r ^ r J +exT , „ (7.2$) 10-4(x f)2ш2 + j8rtC32( x f ) 4 2 +10-8(xf )2wt 4k C2 где q * — расход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при ис течении жидкого ОХВ из разрушенного оборудования в г-м сцена рии, кг/с; х,ж— длительность истечения жидкого ОХВ из разрушен ного оборудования в г-м сценарии, с. Концентрацию ОХВ при прохождении вторичного облака, обра зующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного обо рудования, при наличии пролива рассчитывают по формулам 190 c [ ( x , y , z , т) = Jl , x < x Tp(xT i ),x> xf + — ; Сн(х,^,г)?r\2 юъ[2%(Щ)2 + 2ncyozi Wv 0, x £ x (г,-),т<х* + — , или x > x f + — + xj; wa G3(x ,y ,z,x -x ? ) x,r X > ^ p ( T j) , x> xf, 2n(fij)2xT i wB+(2n)i/2Gxa yGz где q\ — расход OXB во вторичном обмене, образующемся при ис течении газообразного ОХВ в /-м сценарии; xf — длительность ис течения газообразного ОХВ из разрушенного оборудования при на личии пролива, с. Концентрацию ОХВ при прохождении вторичного облака, обра зующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного обо рудования, в отсутствие пролива 0, х < x f ; gJM GH(х, у, z) ^ [2п(д Г.и)2 + 2nayoz ]’ х £ х ^(т{р). х>т,ж+х1+— ; cf-*(x,y,z,x) = 0, при х <x f + х] + — или wn x> xf +Х- +ХГ 1М+п G -s(x,y,z,x-xf -Х-) Т М Т Г.И 4i 2л(Дги)2ш вХ'и +(2n)3/2o xaya z ’ x > x Tp(x?),x> xf+ xIi . Здесь qf " — расход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при испарении ОХВ из оборудования в z'-м сценарии; т,ги — время исте чения газообразного ОХВ из разрушенного оборудования в отсут ствие пролива, с. 191 Концентрация ОХВ при прохождении вторичного облака, обра зующегося при испарении ОХВ из пролива, может быть найдена по формуле О, x < x f + т ] + т[и; GH(x,y,z) Я? 2<?(" /р? + 2nwBo yoz ’ х < х гр(т?),х>т?+ т[ + т[и + — ; cf(x,y,z, т) = О, Х<Хгр(Т?) при т < т* + т • + т,ги + --Н>. или т > т * +х] + т-и +т”; G ^{x,y,z,x-xf - х т , -т,ги - T f ) - И - - Я М 2 ^ /р ? + ( 2 я ) 3/2а ха у<тг x > x ip(tf); TSTf+Tf+'t^+t?. Здесь q / — расход ОХВ во вторичном облаке, образующемся при испарении ОХВ из пролива в /-м сценарии, кг/с; х" — время испа рения ОХВ из пролива в /-м сценарии, с. Определение полей токсодозы ОХВ. Составляющая токсидозы при прохождении первичного облака (для всех сценариев) Di(x,y,z) = GH(x,y,z) 7CCL Qtyl2го wB[2,67%Rf +(2 к)3/2ох<уyoz] (7.24) Составляющая токсидозы при прохождении вторичного облака, образующегося при истечении жидкого ОХВ из разрушенного обо рудования, GH(x,y,z) min{-r*,T3Kcn} , x^xîxf); и>в[2п{К?)2 +2msy<sz\ GH{x,y,z) q f (2k)1/1ox m inftf ,t. } , x > x ip(xf), юв[2п(Е? )2t f wB+ (2n)3/2axayo J D?{x,y,z) = - Я? где тэксп — время экспозиции, с. Составляющая токсодозы при прохождении вторичного облака, образующегося при испарения ОХВ из пролива, 192 D f{x,y,z) = - x > jq p (t f) . Составляющая токсодозы при прохождении вторичного облака, образующегося при истечении жидкого ОХВ из емкости, D f(x ,y,z> Составляющая токсодозы при прохождении вторичного облака, образующегося при истечении газообразного ОХВ из разрушенного оборудования до испарения пролива, DJ(x,y,z) = GH( x , y , z ) q j ПЙп/тГ m itisiim CT G K{ x , y , z ) Истинная токсодоза определяется суммированием всех составля ющих токсодоз для данной точки. Сравнением с пороговыми и летальными токсодозами определя ются расстояния, соответствующие пороговому воздействию и смер тельному поражению. Пример 7.3. Емкость, в которой находится Q= 1т газообразного хлора под давлением Р\ = 1атм, расположена на ровной бетонной поверхности. Тем пература воздуха (окружающей среды) Тос= 6 °С, скорость ветра wt = 8,5 м/с. Днем произошла авария с полным разрушением емкости и выбросом все го хлора. 193 Определить концентрацию хлора в атмосфере и глубину зоны летального поражения незащищенных людей на открытой местности. Решение. 1. По условиям хранения и характеру разрушения определим тип сценария — 1. 2. По формуле (7.14) рассчитаем количество хлора в первичном облаке, кг: Qi = Q = l 000. 3. Определив плотность газообразного хлора по табл. П.3.6 (р = 3,13 кг/м3), найдем плотность выброса, кг/м3: Т0 Р 273 100000 = 3,06. Рвыб! р{>т.р0 ’ (273+6) 400 000 4. По формуле (7.16) вычислим радиус облака ОХВ, м: Ri - з.' 31000 4,27. 4-3,14-3,06 5. По табл. П.3.11 определим класс устойчивости атмосферы —изотермия. 6. По табл. П.3.8 значения коэффициентов, зависящие от класса устой чивости атмосферы, —изотермии и используемые при расчете дисперсии, составят: Ах= 0,098; А2= 0,00135; Вх= 0,889; В2= 0,688; С3= 0,08, а по табл. П.3.10 определим коэффициенты, зависящие от шероховатости поверхно сти (у бетонного основания шероховатостьz0= 0,1 см (см. табл. П.3.9)), по этому из табл. П.3.10 возьмем значения коэффициентов, соответствующие наименьшей шероховатости Zo= 1 см: для Zo = 1 см (бетонное основание) со гласно табл. П.3.10: Сх= 1,56; С2= 0,000625; Dx= 0,048; D2= 0,045. 7. По формулам (7.18) —(7.20) найдем дисперсии для четырех значений расстояния х — 100, 250, 500 и 1000 м (табл. 7.1). 8. По формуле (7.22) вычислим значение множителя G3(x,y,z,т) для то чек, расположенных на оси дрейфа облака (у = z = 0), учитывая, что А= 0 м: G3(100,0,0,100/8,5 = 11,76) = ехр х(ехр (100-8,5-11,76)2 О2 х 2 -7,962 2-7,962 Г (0-0)21+ ехр Г (0+0)21 = 1, 0; 2-3,72 _ 2-3,72 _ Т аб л и ц а 7.1 Параметр X, м 100 250 500 1000 7,96 19,5 39,0 56,57 7,96 19,5 39,0 56,57 g(x) 5,695 f(Z o , х ) 0 ,6 6 12,5 0,71 3,7 8 ,8 6 22,4 0,742 16,6 39,36 0,775 30,52 °У 194 G3(x,y,z, 250/8,5 = 29,4) =G}(x,y,z, 500/8,5 = 58,8) = = G3(x,y,z, 1000/8,5 = 117,6) = 1,0. 9. Определим распределение концентрации OXB, кг/м3, по оси распро странения облака по формуле (7.21): с, (100, у, г, 11,7) = 1,0 с,-(250, у, г, 29,4) = 1,0 с, (500, y,z, 58,8)=1,0 1000 2.67 •3,14 ■4,273+ (2 •3,14)2/3 •7,96 •7,96-3,7 ___________ 1000 ____________ 2.67 ■3,14 •4,273+ (2 •3,14)2^3■19,5 •19,5 ■8,86 1000 2,67 •3,14 •4,273+ (2 •3,14)2/J •39,0 -39,0-16,6 =0,26; = 0,019; = 2,510'3; с,(1000, у, г, 117,6) = = 1,0 1000 =6,48-10~4. 2,67 ■3,14 •4,273+ (2 •3,14)2/3 •56,57 •56,57 •30,52 10. По формуле (7.24) найдем составляющие токсодозы в рассматривае мых точках, предварительно определив величину G„(x,y,z) по формуле (7.23): G„(100,0,0) = GH(250,0,0) = GH(500,0,0) = G„(100,0,0) = ехр = ехр VЧ у ' (0-Л)2 ( (0+Л)2л = 1,0. +ехр — 2ol ч , Тогда составляющие токсодозы в рассматриваемых точках, (г мин)/м3: 100072-3,14-7,96 Л(100,0,0)=1,08,5[2,67-3,14-4,273+(2*3,14)3/2 -7,96-7,96-3,7] = 0,54 (кг-с)/м3=32,4; £>(250,0,0) = 1,0 £>(500,0,0) = 1,0 £>(1000, 0, 0) = 1,0 _____________ Ю О О - у / 2 3 , 1 4 1 9 , 5 __________________ 8,5[2,67- 3,14 ■4,273+ (2 •З,14)3/2 19,5■19,5 ■8,86]' =0,1 (кг-с)/м3 =6,42; 100072-3,14-39,0 8,5[2,67 -3,14 -4,273+(2 •З,14)3/2 •39,0 •39,0 -16,6] = 0,029 (кг-с)/м3= 1,73; 100072-3,14-56,57 8,5[2,67 -3,14 -4,273+(2 •З,14)3/2 •56,57 -56,57 •30,53] = 0,0108 (кг-с)/м3=0,65. 195 Как следует из результатов расчетов, на расстоянии 250 м от точки ава рийного выброса токсодоза Z)250= 6,42 (гмин)/м3 превышает значение ле тальной токсодозы Ояа = 6,0 (г мин)/м3 (см. табл. П.3.6), а на расстоянии 1000 м В 'т = 0,65 (г мин)/м3 превышает значение пороговой токсодозы Аюр = 0,6 (г-мин)/м3. 7 .5 . Расчет проникновения зараженного воздуха в жилые помещения при неорганизованном воздухообмене Массовый расход воздуха, кг/ч, инфильтрующегося через окна л-го этажа, можно определить по формуле (7.25) */др А ПОМП^ОКп , гдеуДр — единица расхода воздуха, кг/(м2-ч); Вн поип — коэффициент, показывающий сколько единиц расхода воздуха составляет инфиль трация помещения через 1 м2 окон л-го этажа; F0Kn — площадь окон помещения я-го этажа, м2. Параметр Уд, определяют с учетом высоты здания Нш, м, по фор муле Удр 0,378 ^здА У л2/3 Ю , Дж (7.26) где R0K — удельное сопротивление воздухопроницанию из окна, (м2-ч)/кг; Ду — разность удельных весов наружного и внутреннего воздуха, н/м 3; Ау = ЯРво Т0 \ Тцар (7.27) внут ) Далее приведены значения удельного сопротивления воздухопр^ницанию, (м2 ч)/кг, для рам различных типов: Окна с деревянными рамами.................................................... 0,18 Окна со спаренными металлическими переплетами с уплотнением пенополиуретаном.......................0,312 Окна со спаренными металлическими переплетами с уплотнением полушерстяным шнуром.................................. 0,144 Коэффициент А.помя рассчитывают по формуле 2 /3 Аз.поми = j ( l - 2rt + — + Z ) где п — относительный номер этажа, n - n / N ; N — число этажей в здании; коэффициент; 196 D 2РШ PU{ 2(1+ Fg) Здесь pun и p vj — относительное избыточное давление воздуха на уровне я-го и 1-го этажа соответственно; А х — коэффициент; F6 — относительная площадь остекления бокового и наветреннего фаса дов, F6 =F6/F H. Относительное избыточное давление определяют по следующим формулам: Pv1 Р ип (7.28) Суммарное избыточное давление р, Па, складывается из гравита ционного избыточного давления воздуха р ^ ль, Па, определяемого по формуле Рграв=ЯРву ( Я зд-Л;), (7.29) и ветрового избыточного давления p v, Па: Р«= 0,5(Снав - Сзав)и/нар2рвГ0/7 ; (7.30) где рв — плотность поступающего воздуха, кг/м3; А,- — высота рас положения окна, м; шнар — скорость наружного воздуха, м/с; Снав, Сзав — коэффициенты аэродинамического сопротивления здания с наветренной и заветренной стороны соответственно, Снав= 0,8, Сзав= = 0, 6. Параметр А х в свою очередь определяют по формуле Л, =1+2 - ^ - F g + ^ + 2PukPvN F6, P v 1 P v l P i л где р л б — ветровое избыточное давление на боковую поверхность на уровне 1-го этажа; p vN — то же на уровне TV-го этажа; F6 — площадь боковой поверхности здания. Формулы (7.28) и (7.29) упрощаются в зависимости от конкрет ных условий. Соотношения, используемые при расчете параметра Д для различных зданий и фасадов приведены в табл. 7.2. Формула (7.27) применима для расчета инфильтрации в помеще ниях наветренного фасада. Для противоположного фасада следует принимать те же значения, так как они соответствуют максимуму при заданных условиях. 197 Т а б л и ц а 7.2 Соотношения для расчета параметра D Наличие остекления «а боковом фасаде Тип здания «Башня» (отношение протяжен ности наветреннего фасада к его высоте меньше 2,0) С остек лением Без остек ления «Пластина» С остек (отношение лением протяжен Остекление ности наодного ветреннего бокового фасада к его фасада* высоте больше 2,0) Без остек ления ** •Фасад здания наветренный боковой заветрен ный ■V4#» 1 Рш 2(1 + 2?) Од A \P v 1 РаЛ 2(1+ 2%) A p„\ 2(1+F6) Л *гг 2Pm ~ ъ Pv1 P v 1 + PvN PvN 2 2 Pv 1+ 7% 2pv 2р°° 2+F6 Pv 1+F& 1+ 2% 2pv 2+ 2% 2Pv 2+F5 — Pv ~Pv * Торцевая секция здания. ** Средняя секция здания. В случае инфильтрации загрязненного воздуха преимущественно через окна коэффициент 5 ИП0Мможно определить, используя форму лы, приведенные в табл. 7.3. Т а б л и ц а 7.3 Формулы для определения коэффициента Д ,пом Условия применения ■^и.пом Рънут ^ Рнар /*нар Рънут ^ /^нар Рнар ^ Рвнут 1 .5 8 8 0 (1 1 - А я у т - Л а р ) 14 /э - 1 ( - А н у г ) 14 /3 ] 1 ,5 8 8 [| ( 1 - ^ внут) |4/3 - 1( ^ нар) !4 /3 |] 0 Примечание-. ртут — безразмерное избыточное давление внутри помещения, — Рънут /W - НАу 198 Определив массовый расход воздуха G„.noM„, кг/ч, проникающего через окна « г о этажа, несложно найти кратность воздухообмена помещения, ч г1, объемом Кпом, м3: К = ° И.ЮМ» (7.31) ^помРв Зная кратность воздухообмена, можно рассчитать концентрацию ОХВ в комнате с, мг/л, через время т по формуле с = снар0 - е-*Ч, (7.32) где снар— концентрация ОХВ в наружном воздухе, мг/л. Наиболее вероятные ОХВ и их характеристики при возможных авариях на химически опасных объектах приведены в табл. 7.4. Пример 7.4;. Девятиэтажное здание вуза имеет следующие размеры: L = 97,2 м, В = 34,8 м и Н = 5 + 26,4 + 3 = 34,4 м (5 м — цокольный этаж, восемь этажей по 3,3 м и 3 м —чердачное помещение). Коэффициент остекленности (отношение площади поверхности окон к площади поверхнос ти фасада) к0С1= 0,8, Метеоклиматические условия: температура наружно го воздуха Гнар = -25 °С, температура внутри здания гвнут= +20 'С, скорость ветра и>„ар = 5 м/с. В результате химической аварии, сопровождающейся выбросом аммиака* концентрация аммиака в районе расположения здания снар= 3 мг/л. Рассчитать концентрацию аммиака в помещениях здания, расположенных.на 1-м и 9-м этажах. За расчетное принять направление ветра, перпен дикулярное наиболее протяженному фасаду. Т аб л и ц а 7.4 Характеристики выбросов ОХВ при наиболее вероятных авариях Концентрация, мг/л, макси мальная во вто ричном облаке Время сохране ния концентра ции, ч, макси мальной во вто ричном облаке п д к р„ мг/л “^пор* мг •мин/л 1 048/998 0,02/4,0 0,02 15 Водород фтористый 4,96 1,77 0,00005 4 Сернистый ангидрид 13,53/2,03 0,02/1,49 0,01 1,8 Хлор 26/2 0,02/1,49 0,001 0,6 Формаль дегид 9,5/5 0,02/1,2 0,00005 0,6 6,4 1,86 0,002 1,5 Опасное химическое вещество Аммиак Оксиды азота 199 Решение. 1. Поскольку L/H= 97,2/34,4 = 2,82 > 2,0, то здание относит ся к типу «пластина». 2. Определим разность удельных весов наружного и внутреннего возду ха, Н/м3, по формуле (7.27): Ау=9,81-1,29 273 273 273-25 273 + 20 2,14. 3. Избыточное давление наружного воздуха, Па, определим по формуле (7.29), учитывая, что температура наружного воздуха в рассматриваемом случае /нар = -2 5 “С: • среднее по высоте: Ргравхр = 9,81 • 1,29'273/(273 - 25)34,4/2 = 239,6; • на уровне 1-го этажа: Лрав! = 9,81-1,29-273/(273 - 25)(34,4 - 5) = 409,6; • на уровне 9-го этажа: Лрав9= 9,81 • 1,29-273/(273 - 25)(34,4 - 31,4) = 41,8. 4. Ветровое избыточное давление наружного воздуха, Па, рассчитаем по формуле (7.30): А, = 0,5(0,8 - 0 ,6 )-52- 1,29-273/(273 - 25) = 24,9. 5. Суммарное избыточное давление наружного воздуха (рнар = р фав + ри) составит, Па: • среднее по высоте: Рнар.ср= 239,6 + 24,9 = 289,4; • на уровне 1-го этажа: Р н а р .= 409,6 + 24,9 = 434,4; • на уровне 9-го этажа: * / W = 41,8 + 24,9 = 66,7. 6. Избыточные давления наружного воздуха в долях Н А у вычислим по формуле (7.28): • среднее по высоте: Дар.ср =289,4/(2,14-34,4) = 3,93; • на уровне 1-го этажа: Дар. =434,4/(2,14-34,4) = 5,9; • на уровне 9-го этажа: Дар9 =66,7/(2,14-34,4 )= 0 ,9. 7. Избыточное давление воздуха внутри здания, Па, определим по ф ор муле (7.29), учитывая, что температура воздуха в помещениях гвнуг= +20 °С: 200 • среднее по высоте: = 9,81 • 1,29-273/(273 + 20) -34,4/2 = 202,8; • на уровне 1-го этажа: /V». = 9,81 ’ 1,29-273/(273 + 20)(34,4 - 5) = 346,7; • на уровне 9-го этажа: Лрав9 = 9,81-1,29-273/(273 + 20)(34,4 - 31,4) = 35,4. 8. Избыточное давление воздуха внутри здания в долях НАу. • среднее по высоте: р0ср = 202,8/(34,4-2,14) = 2,75; • на уровне 1-го этажа: Рт = 346,7/(34,4-2,14) = 4,7; • на уровне 9-го этажа: р09=35,4/(34,4-2,14) = 0,48. 9. Используя табл. 7.3, определим значения параметра 2?ипом, принимая во внимание, что для всех случаев Рвнуг <Р„ар и В,.пом= 1,588[| (1- рвнуг - рнар) |4/3- |( - р внуг) П . Среднее значение для всего здания Я„.пом.ср = 1>588[|(1 - 2,75 - 3,93)|4/3 - |(-2,75)П = 9,9. Для помещений 1-го этажа Д..по„1 = 1,588[|(1 - 4,7 - 5,9)Г - |(-4,7)П = 19,8. Для помещений 9-ш этажа Д<.пом9 = 1,588[|(1 - 0,48 - 0,9)|4/3 - |(-0,48)|4/3] = 0,17. 10. Единицу расхода воздуха, кг/(м3-ч), определим по формуле (7.26) _ 0 Д 7 8 Г 2 7 ^ 2/3=414 Jap 0,18 I 10 J 11. По формуле (7.25) рассчитаем массовый расход поступающего воз духа, м3/ч: • среднее для всего здания: Си.помхр= 4,14- 9,9- (0,8 -97,2- 34,4) = 109 635,3 кг/ч = 84988,6; • для помещений 1-го этажа: Gh.itcmi = 4,14-19,8 •(0,8 -97,2- 34,4)/9 = 24 363,4 кг/ч = 18 886,3; • для помещений 9-го этажа: < ?и лгам 9= 4,14 • 0,17 • (0,8 • 97,2 • 34,4)/9 = 209,2 кг/ч = 162,2. 201 12. Принимая, что на каждом этаже находится 25 аудиторий объемом Кауд= 30-15-2,65 = 1192,5 м3, по формуле (7.31) найдем кратности воздухо обмена, ч-1: • среднее для всего здания: Kev = 84988,6/(25-9-1192,5) = 0,316; • для помещений 1-го этажа: К{= 18 886,3/(25-1192,5) = 0,63; • для помещений 9-го этажа: К9= 162,2/(25-1192,5) = 0,005. 13. По формуле (7.32) определим концентрацию аммиака в помещени ях здания, мг/л, принимая, что т = 1 ч: • среднее для всего здания значение: сср = 3,0(1 - е-°’3161-0) = 0,81; • для помещений 1-го этажа: с, = 3,0(1 -е-°-631'°) = 1,4; • для помещений 9-го этажа: с9 = 3,0(1 - е-0005 ' 0) = 0,015. 7 .6 . Прогнозирование загрязнения открытых водоемов при аварийных сбросах 0XB П рогнозирование загрязнения водотоков при аварийных сбросах ОХВ. Время подхода, ч, зоны загрязнения с максимальной концентрацией ОХВ к заданному створу водотока рассчитывают по следующей формуле: ^тах — ^ 0/ 2> (7.33) где тд — время добегания речной воды от места аварии до заданного створа, ч; т0 — продолжительность сброса ОХВ в реку, ч. Время добегания речной воды от места аварии до заданною ство ра, ч, определяют по формуле тд = £/3,6К, (7.34) гдe l - длина расчетного участка реки, км; V — средняя скорость течения реки на участке, м/с. Если вместо значения средней скорости течения реки на участке задан расход воды Q, м3/с, то ориентировочное значение средней скорости течения воды: 202 V= Q/BH, где В — средняя ширина расчетного участка реки, м ; Н — средняя глубина расчетного участка реки, м. Ориентировочные максимальные концентрации ОХВ в заданном створе водотока, мг/л, рассчитывают по формуле Апах= (7.35) где са — концентрация ОХВ в аварийном сбросе, мг/л; J — безраз мерный коэффициент, учитывающий поперечную дисперсию загряз няющего вещества в водотоке; G — безразмерный коэффициент, учитывающий продольную дисперсию загрязняющего вещества в водотоке; е — безразмерный коэффициент, учитывающий неконсервативность загрязняющего вещества. Если концентрация ОХВ в аварийном сбросе не задана, например в случае поступления в реку чистого (неразбавленного) вещества, расчет са, мг/л, выполняется по соотношению са= ЮООр, где р — плотность загрязняющего вещества, кг/м3. Коэффициент / рассчитывают по формуле (7-36) J ^ g / U Q + Я), где д — расход ОХВ, м3/с \ j — коэффициент, учитывающий смеше ние ОХВ в массе водного потока (табл. 7.5); Q — расход воды в во дотоке выше места сброса ОХВ на расчетном участке, м3/с. Т а б л и ц а 7.5 Значения коэффициента j в зависимости от удаления и размера водотока Расстояние от места аварийного сброса до заданного створа, км Значениеj при расходе воды Q, м3/с более 100 1 0 ... 1 00 менее 10 10 20 0,8 0,5 0,2 21 30 0,7 0,3 3 40 1,0 1,0 0,9 0,4 41 50 1,0 1,0 0,5 51 60 1,0 1,0 0,6 61 70 1,0 1,0 0,7 71 80 1,0 1,0 0,8 81 90 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0 1,0 Более 90 203 Расход поступающего в реку загрязняющего вещества определя ют по формуле q = W Y/ 3 600т0, (7.37) где W — объем ОХВ, поступившего в реку, м3; Y — безразмерный коэффициент, учитывающий испарение ОХВ в начальный период развития аварии (используется только для ОХВ, кипящих ниже О°С, в остальных случаях принимается равным единице). Ориентировоч ные значения коэффициента приведены в табл. П.3.12; т0 — продол жительность поступления ОХВ в реку, ч. Расчет безразмерного коэффициента G, учитывающего продоль ную дисперсию загрязняющего вещества в водотоке, производится по следующим формулам: G - 3,1415/(1 + Z ) при Z > 3 и ттах > т0; (7.38) G= 1 при Z < 3 или ттах < т0, где Z — безразмерный параметр, определяемый по соотношению Z = D xmJ 6 V x 0. (7.39) Здесь D — коэффициент продольной дисперсии, м2/с. Коэффициент продольной дисперсии D, зависящий от морфомет рических и гидравлических параметров расчетного участка, опреде ляют следующим образом. 1. Вычисляют коэффициент продольной дисперсии, приведенный к средней скорости течения реки, равной 1 м/с: ♦ для открытого водотока (свободного ото льда) по табл. П.3.13 определяют численное значение коэффициента шероховатости рас четного участка пт, затем, исходя из заданного значения средней глубины Н расчетного участка, по табл. П.3.14 находят численное значение коэффициента продольной дисперсии, приведенное к сред ней скорости течения V = 1 м/с; • для водотока в условиях ледостава по табл. П.3.15 определяют значение коэффициента шероховатости нижней поверхности льда п„ и по табл. П.3.16 находят приведенное значение коэффициента для скорости течения реки, равной 1 м/с. 2. Рассчитывают коэффициент продольной дисперсии для задан ной скорости течения реки, для чего найденное из табл. П.3.13 или П.3.16 приведенное значение коэффициента продольной дисперсии умножают на численное значение фактической средней скорости течения на расчетном участке. Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества e = e x p ( ^ |l - j , 204 (7.40) где К — суммарный коэффициент скорости самоочищения загряз няющего вещества, сут-1. Численные значения коэффициента К для некоторых аварийно химически опасных веществ приведены в табл. П.3.17; тд — время добегания речной воды от места аварии до задан ного створа, определенное по формуле (7.34), ч. Для консервативных, а при отсутствии данных о скорости само очищения и неконсервативных веществ, значение коэффициента е принимается равным единице. Продолжительность прохождения высоких и экстремально высо ких концентраций ОХВ в заданном створе реки, ч, определяют по соотношению At3= t0(1 + Z) 1- (7.41) ьшах J где т0 — продолжительность поступления ОХВ в водоток, ч; Z — па раметр, определяемый по формуле (7.39); съ,3 — установленный уро вень высокого (>10) или экстремально высокого (>100 ПДК) загряз нения, мг/л; стах — максимальное значение концентрации ОХВ в заданном створе, мг/л. Момент прохождения фронта, ч, зоны загрязнения через задан ный створ определяют по формуле ^Ф='Сгпах-0,5Ат3, (7.42) а момент прохождения хвостовой части, ч, зоны высокого или экст ремально высокого загрязнения 'Сх=^тах+0>5Ат3, (7.43) К участкам водотоков с резко отличающимися морфометричес кими и гидравлическими характеристиками следует относить ство ры в местах впадения крупных притоков, расход воды которых со ставляет более 20 % расхода главной реки. В этих случаях использу ют средневзвешенные значения средней скорости реки V*, м/с, сред ней ширины В*, м, средней глубины Н*, м, и коэффициента шеро ховатости Лщ или п*. Средневзвешенные значения указанных харак теристик рассчитываются по следующим формулам: V* = Щ Ц /У 1+ L 2/V 2+ ...+ L J V X В* = (В\Ь\+ В2Ь2+ ... + B„L„)/L\ Н* = (H.Ly + Н2Ь2+ ... + H„Ln)/Lп* = (пуЬу + п2Ь2+ ... + n„L„)/L. Далее расчеты производятся в последовательности, указанной ранее. Пример 7.5. С моста в реку опрокинута цистерна объемом W= 60 м3, содержащая высокоактивные отходы гальванического производства (содер 205 жание ионов свинца са= 500 мг/л). Из-за разгерметизации цистерны отхо ды поступали в реку в течение 1 ч (т0 = 1 ч). Расчетный участок реки имеет следующие параметры: средняя скорость течения V = 0,5 м/с, средняя глубина Н= 1,1 м, средняя ширина 2? = 40 м, коэффициент шероховатости лш= 0,025, температура воды -20 'С. Определить: 1) максимальную концентрацию и время ее наступления в створе водо забора, расположенного в 20 км ниже места аварии; 2) продолжительность прохождения высоко и экстремально высоко за грязненных масс воды в створе водозабора. Решение. 1. По формуле (7.34) найдем время добегания речной воды от места аварии до заданного створа, ч: тд = 20/(3,6-0,5) = 11,1. 2. Время подхода зоны загрязнения, ч, с максимальной концентрацией ОХВ к заданному створу водотока рассчитаем по формуле (7.33): тпих= 11,1+ 1,0/2 =11,6. По формуле (7.37) вычислим расход поступающего в реку загрязняющего вещества, м3/ч: д = 60-1,0/(3 600-1,0) = 0,017. Значение безразмерного коэффициента Y принято равным 1,0, посколь ку температура кипения гальванических отходов с ионами свинца выше 0°С. 3. Заимствуя из табл. 7.5 значение коэффициентаj = 0,5 при расходе воды Q = VBH = 0,5 •1,1 •40 = 22 м3/с по формуле (7.36) найдем величину коэф фициента /: / = 0,017/(0,5-22 + 0,017) = 0,0015. 4. По табл. П.3.13 определим приведенный коэффициент продольной дисперсии D„ = 2,63 и найдем значение коэффициента продольной диффу зии D = DnV= 2,63 0,5 = 1,315. 5. По формуле (7.39) найдем значение параметра Z: Z = 1,315-11,6/(6-0,5-1,0) = 1,29, а по формуле (7.38) — значение параметра G: G= 3,1415/(1 + 1,29) = 1,37. 6. Коэффициент неконсервативности для рассматриваемого случая вы числим по формуле (7.40): где значение К = 0,1 заимствовано из табл. П.3.17. 7. Максимальную концентрацию ОХВ, мг/л, в заданном створе водото ка рассчитаем по формуле (7.35): 206 Стах = 500-0,0015' 1,37-0,95 = 0,975. 8. Продолжительность прохождения высоких и экстремально высоких концентраций ОХВ, ч, в заданном створе реки определим по формуле (7.41): Дт3=1,0(1+1,29) 1- 100,03 0,975 1,585. Здесь значение ПДКВ= 0,03 мг/л заимствовано из табл. П.3.18. 9. Время прохождения фронта, ч, зоны загрязнения через заданный створ определим по формуле (7.42): тф =11,6-0,5 1,585 = 10,8. Время прохождения хвоста, ч, зоны загрязнения через заданный створ найдем по формуле (7.43): тх =11,6+0,5-1,585 = 12,4. Прогнозирование загрязнения водоемов при аварийных сбро сах ОХВ. Общую длину расчетной траектории перемещения зоны аварийного загрязнения, км, вычисляют по формуле Lx = L l + L 2+...+ Lj + ...+ L n, где L, — длины отдельных расчетных участков водоема вдоль расчет ной траектории, км. Среднюю скорость течения воды вдоль расчетной траектории V„ м/с, определяют, исходя из имеющихся гидрологических характери стик водоема. В случае когда такие данные отсутствуют, а имеются значения скоростей течения на отдельных участках, средняя скорость течения воды вдоль расчетной траектории К= L J (Li/Vx + L-JVi + ... + L,/Vt+ ... + LJV„), где Vj — скорость течения воды на участке Lh м/с. Средневзвешенное значение глубины водоема вдоль расчетной траектории рассчитывают по соотношению Н* = [(Нх+ Н2)11+ (Н2+ Н3)12+ ... + (Н,+ Нм )1,+ ... + + (# „+ Hn+[)l„]/2Lx, где Ht — значения глубины водоема, определяемые по карте-схеме водоема в точках пересечения расчетной траектории с изобатами, м; /( — длины участков водоема между изобатами, измеренные по кар те-схеме в направлении перемещения зоны загрязнения, км. Средневзвешенное значение коэффициента дисперсии вдоль рас четной траектории определяют по соотношению D* = (Z)]Z/[ + I)2Ii2+ ... + DiLj+ ... + DnL^)/Lx. Коэффициенты дисперсии Dt вычисляют для каждого из выделен ных расчетных участков водоема по следующим формулам: 207 • для глубоководных (Нср > 20 м) частей водоема А ~ 32 VcpHcp; • для мелководных (Нср < 20 м) частей водоема А = 9 ,8 1 Я срКср/(0,7С + 6)С , где Нср — средняя глубина участка водоема, м; Иср — средняя по вер тикали скорость течения на выделенном участке, м/с; С — коэффи циент Шези (м0,5/с), определяемый по формуле С = 33(Hcp/d 3)l/6, где d3 — эффективный диаметр донных отложений на выделенном участке водоема, мм (табл. 7.6). Время наступления максимальной концентрации ОХВ в заданном створе, ч, водоема определяют по формуле *m a x = Т * + V 2 , ( 7 .4 4 ) где хх — время перемещения загрязненных масс воды от места ава рии до заданного створа, ч; т0 — время поступления загрязнителя в водоем, ч. Расчет хх, ч, выполняют по формуле xx = LJ3,6Vx, ( 7 .4 5 ) где Lx — общая длина расчетной траектории перемещения загрязнен ных масс воды, км; Vx — средняя скорость течения воды вдоль рас четной траектории, м/с. Ориентировочные максимальные концентрации загрязнителя в заданном створе водоема, мг/л, можно рассчитать по формуле С тах = CaG e . Таблица 7.6 Ориентировочные значения эффективного диаметра донных отложений d3 d3, мм 0,01 Преобладающий тип донных отложений Илы тонкие Илы 0,05 0,07 Илы с примесью песка 0,10 0,15 Мелкие пески заиленные 0,10 0,20 Среднезернистые пески заиленные 0,20 0,50 Крупнозернистые пески 0,50 1,00 Пески с гравием 5,00 10,0 208 Расчет безразмерного коэффициента, учитывающего дисперсию загрязняющего вещества в водоеме, производят по следующим фор мулам: G = 2/(1 + Z) при Z > 1; (7.46) (7=1 пр h Z < 1, где Z — безразмерный параметр; Z = 4,5 • 104D*H*xmaJ W Y , (7.47) где D* — средневзвешенное значение коэффициента дисперсии вдоль расчетной траектории, м2/с; Н* — средневзвешенное значение глубины водоема вдоль расчетной траектории, м; W — обьем загряз нителя, поступившего в водоем, м3; У — безразмерный коэффици ент, значения которого приведены в табл. П.3.12. Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества оп ределяют по формуле, аналогичной формуле (7.40): е = ехр| - К (7.48) ' 24; где К — суммарный коэффициент скорости самоочищения загряз няющего вещества, сут'1. Численные значения коэффициента при ведены в табл. П.3.17; %х — время перемещения загрязненных масс воды от места аварии до заданного створа, ч. Для консервативных, а при отсутствии данных о скорости само очищения и неконсервативных веществ, так же как и для водотоков, значение коэффициента принимается равным единице. Продолжительность прохождения высоких и экстремально высо ких концентраций ОХВ в заданном створе водоема, ч, рассчитыва ют по следующим формулам: A t 3 = t 0 (1 + Z)^1 - 2 - ^ - при ттах < S. (7.49) Здесь S = 2,2- 1<Г5 WY/D*H *; Дт3 при ттах > S, где х0 — время поступления ОХВ в водоем, ч; Z — параметр, рассчи танный по формуле (7.47); свз — установленный уровень высокого (>10 ПДКв) или экстремально высокого (>100 ПДКв) загрязнения, мг/л; стах — максимальное значение концентрации ОХВ в заданном створе, мг/л. Значения ПДК в водоемах для некоторых видов ОХВ приведены в табл. П.3.18. 209 Моменты прохождения фронта и хвостовой части зоны загрязне ния через заданный створ рассчитывают по формулам (7.42) и (7.43). Координаты места в заданном створе, где пройдет центр зоны аварийного загрязнения, определяют как точку пересечения расчет ной траектории с заданным створом. Ориентировочный радиус зоны высокозагрязненных масс воды при прохождении их через заданный створ, м: rx = 1800Дт3Г*3, (7.50) где VX3 — средняя скорость течения воды в заданном створе, м/с. Пример 7.6. В результате разрыва трубопровода в течение 2 ч проис ходил аварийный сброс в водохранилище W= 36 000 м3керосина. Оценить основные параметры за т0 = 2 ч загрязнения водоема для следующих усло вий: Lx= 10,75 км; Vx=0,15 м/с; VX3=0,15 м/с; Я* = 3,5 м; D* = 0,00093 м2/с. Решение. 1. По формуле (7.45) найдем время добегания воды от места аварии до заданного створа, ч: тх = 10,75/(3,6-0,15)= 19,9. 2. Время наступления максимальной концентрации ОХВ в заданном створе по формуле (7.44) составит, ч: Vax = 19,9 + 2,0/2 = 20,9. 3. По формуле (7.47) найдем безразмерный параметр Z: Z = 4,5 • 104-0,00093 •3,5 •20,9/(36 000-0,01) = 0,085. 4. Так как Z< 1, то согласно формуле (7.46) <7=1. 5. Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества опреде лим по формуле (7.48): е = ехр 0, 88. 6. Максимальная концентрация ОХВ в заданном створе по формуле (7.35) составит, мг/л: стах= 2,5-1,0-0,88 = 2,2. 7. Определив параметр S, по формуле (7.49) рассчитаем продолжитель ность прохождения высоких и экстремально высоких концентраций ОХВ в заданном створе водоема, ч: S = 2,2■ 10-5•36 000• 0,01/0,00093 •3,5 = 243,3 > ттах = 20,9; Дтэ = 2,0(1 + 1,0) Y ^ 10-0,05 2,2 2, 1. 8. Время прохождения фронта и хвостовой части зоны загрязнения че рез заданный створ, ч, определим по формулам (7.42) и (7.43): 210 тф= 20,9-0,5 2,1 = 19,85; тх =20,9+0,5-2,1 = 21,95. 9. Радиус зоны высокозагрязненных масс воды при прохождении их че рез заданный створ, м, вычислим по формуле (7.50): гх = 1800 -2,1 -0,15 = 600. Таким образом, начало опасной ситуации в заданном створе наступит че рез 19,85 ч после начала аварии и продлится около 2 ч. Максимальное зна чение концентрации ОХВ в расчетном створе составит 2,2 мг/л (<100 ПДКв), т. е. загрязнение не может характеризоваться как экстремально высокое. Контрольные вопросы 1. Какие допущения принимают при прогнозировании обстановки при химических авариях по методике РД-52-04? 2. Что такое «зона заражения»? 3. В чем состоит различие между полной и предельно возможной глуби нами заражения? 4. Что такое «эквивалентное количество ОХВ»? 5. В чем заключается различие между первичным и вторичным облаком ОХВ? 6. Какие допущения принимают в методике ТОКСИ? 7. Какие сценарии химических аварий учитывают в методике ТОКСИ? 8. Что такое «токсодоза»? 9. Какие типы зданий используют в задачах инфильтрации загрязненно го воздуха в жилые помещения? 10. От чего зависит расход поступающего в реку загрязняющего веще ства? Гл а в a 8 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ РАДИАЦИОННЫХ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ АВАРИЯХ 8 .1 . Расчет параметров зоны радиационного загрязнения при радиационной аварии При авариях на радиационно опасных объектах с выбросами ра диоактивных веществ образуются зоны радиоактивного загрязнения, характеризующиеся уровнем радиации, дозой облучения, степенью загрязнения и т.п. (табл. 8.1). Геометрические размеры (длина L, км, и ширина В, км) зон за грязнения (рис. 8.1) для запроектных аварий АЭС представлены в табл. П.4.1, а для отличающихся значений массы радиоактивного выброса т, кг, и скорости ветра wB, м/с, рассчитывают по следу ющим формулам: L" = Lyfm'wl / mwB; (8.1) * В”= B^fm’wl / mwB. (8.2) Время подхода радиоактивного облака к объекту, ч, определяют по формуле ^подх С/?/щв, Т аб л и ц а 8.1 Характеристика зон радиоактивного загрязнения при аварии Поглощенная доза (до полного распада) Ппогл, Гр А' — слабого 0,056 Уровень радиации Р, Гр/ч 1,4 10-4 А —умеренного 0,56 1,4 • 10-3 0,8(Z,a1?a - L eBs) Б —сильного 5,6 1,4 10'2 В — опасного 16,8 4,2-10'2 0,8(LfrB% —L bBb) 0,8(Z,gZ?B—LrBr) Г — чрезвычайно опасного 56 0,14 0,SLrBr Зона заражения Примечание. 1 Гр = 100 рад. 212 Площадь зоны заражения S, км2 0,8(ГА.ЯА. - L aBa) Рис. 8.1. Зоны радиоактивного заражения при радиационной аварии где С — коэффициент, зависящий от степени вертикальной устой чивости атмосферы, равный 0,13 — при инверсии; 0,23 — изотермии и 0,24 — конвекции. Степень вертикальной устойчивости атмосфе ры можно определить по табл. П.3.3 в зависимости от времени су ток, состояния облачности и скорости ветра; R — расстояние от объекта до эпицентра выброса, км; wB—скорость движения воздуха на высоте 10 м, км/ч. 8 .2 . Прогнозирование количества пораженного персонала и населения, оказавшегося в зоне радиационного загрязнения Расчет уровней радиации Р, Гр/ч, и доз внешнего облучения D, Гр, производят в зависимости от времени, прошедшего после аварии, по следующим формулам: ^ = А з м /(^ Л „ з м ) " > D = K(PKOHxкон (8 -3 ) Аа'Днач ) > где Рты — измеренный (рассчитанный) уровень радиации в момент времени тизм, Гр/ч; п, К — коэффициенты, равные 0,25 и 1,33 соот ветственно для промежутка времени до одного месяца после аварии и 0,5 и 2 — от 1 до 3 месяцев; Р нач, Ркон — уровень радиации на вре мя начала тнач и окончания облучения ткон, Гр/ч. Дозу облучения за 1 сут, 10 сут и один год определяют по следу ющим формулам: Д сут-Ш Г }; АосУТ-8 0 ij; Агод- 185/}. При нахождении человека в помещении (дом, защитное сооруже ние и т. п.) доза облучения будет меньше в Косп раз. Коэффициент 213 Кослназывается коэффициентом ослабления, его значения приведе ны в табл. П.4.2. Коэффициент защ ищ енности за сутки С, показывающий во сколько раз доза облучения реально: будет меньше дозы, которую человек получил бы на открытой местности, можно определить по формуле (8.4) K V ^ O C л /)’ где т, — продолжительность пребывания людей в различных услови ях (дома, защитные сооружения, транспорт и т. п.), ч. Доза внутреннего (ингаляционного) облучения человека зависит от степени вертикальной устойчивости атмосферы, скорости ветра и расстояния от эпицентра аварии (см. табл. П.4.3). Время допустимой работы траб, ч, персонала (населения) при ус ловии получения дозы, не превышающей установленное значение 2)уст (табл. П.4.4), определяют по табл. П.4.5. Принятие решений о мерах защиты населения в случае крупной радиационной аварии с радиоактивным загрязнением территории проводят на основании сравнения прогнозируемой дозы, предотвра щаемой защитным мероприятием, с уровнями А и Б, приведенны ми в табл. П.4.5. Пример 8.1. На АЭС произошла запроектная авария реактора РБМК-1000 с выбросом т0 = 15 % активности. Расстояние до ближайшего города R = = 50 км. Принимая, что авария произошла днем, при переменной облачности и скорости ветра на высоте 10 м и/в° = 3 м/с, оценить радиационную обста новку в городе и принять решение по защите населения. Решение. 1. По табл. П.3.3 найдем, что принятым метеоусловиям соот ветствует степень вертикальной устойчивости атмосферы — изотермия. 2. Определим размеры зон радиоактивного заражения по формулам (8.1), (8.2), используя данные табл. П.4.1 и 8.1. Размеры зоны слабого заражения А', соответствующей уровню радиации РА>= 1,4-10~4 Гр/ч, составит, км: LK = 270[(10-5)/(15-3)]°'5 = 284,6; ВА- = 18[(10-5)/(15-3)]°-5 = 18,97. Размеры зоны умеренного заражения, км, соответствующей уровню ра диации РА= 1,4-10“3Гр/ч, ЬА = 75f( 10 •5)/(15 •З)]0’5 = 79,0; ВА = 4[(10*5)/(15‘3)]°’5= 4,2. Размеры зоны сильного заражения, км, соответствующей уровню ради ации Ръ = 1,4-10"2Гр/ч, 214 LB= 75[(10 *5)/( 15•З)]0,5 = 18,97; Въ = 0,7[(10-5)/(15-3)]°’5 = 0,74. Размеры зоны опасного заражения, км, соответствующей уровню ради ации Рв = 1,4-10~3Гр/ч, LB= 6[(10 -5)/( 15 •З)]0,5 = 6,32; Дв = 0,6[(10-5)/(15-3)]°’5 = 0,63. 3. Учитывая, что расстояние от АЭС до города R =50 км, а город попадает в зону умеренного заражения, интерполируя в интервале РА= 1,4 •10_3Гр/ч (La = 79 км)... Рь = 1,4-10~2Гр/ч (Ьъ = 18,97 км), найдем уровень радиации в городе, Гр/ч: Л = 7,5-И)'3. 4. Время подхода радиоактивного облака к городу, ч, равно: W =(0,23-50)/3 = 3,83. 5. Определим изменение уровней радиации в городе, Гр/ч, с момента начала выпадения радиоактивных осадков (твып= тподх= 3,83 ч), используя формулу (8.3): • на начало выпадения осадков: _ 7,5-10~3 3,83 (3,83/3,83)0-25 3, ’ • на время окончания работы (ток= 3,83 + 7 = 10,83 ч): 7,5-10_3 = 5,77-10-3; ^°-83 (10,83/3,83)025 • через одни сутки (т = 24 ч): Р>4= 7,5 10-3 = 4,74-10_3; (24,0/3,83)'0.25 • через 10 сут (т = 240 ч): р -*240 - 7,5-10 —2 67 10~3' „,чП->< - А О / I U , (240/3,83)0'25 • через один месяц (т = 810 ч): 7,5-10-3 = 1,97 10-3; Ружа (810/3,83)0’25 • через один год (т = 8 760 ч): Р -Мгод = 7,5-10'3 = 1,0810_3. (8 760/3,83)025 215 6. Определим дозы внешнего облучения, Гр, за рабочий день в приве денные ранее временные интервалы: До,83= 1,33 ■10-3(5,77 -7 - 7,5 ■3,83) = 11,665. Дозы облучения за одни сутки, 10 сут и 1 год составят, мГр: Z)24= 13, ЗД = 13,3-7,5-10“3= 99,75; Dm = 80,ОД = 80,0 •7,5-10-3= 600,0; А год= 185Л = 185 •7,5 • 10-3= 1387,5. 7. Используя данные табл. П.4.3, найдем дозу внутреннего (ингаляцион ного) облучения, Гр, населения города (R = 50 км) при запроектной аварии реактора РМБК-1000 (степень вертикальной устойчивости атмосферы — изотермия, скорость ветра wB= 3 м/с): Анут= 5,63 • 102. 8. Учитывая защищенность населения города и персонала предприятий от радиационного воздействия при нахождении в защитных укрытиях, жи лых домах и производственных зданиях, согласно данным табл. П.4.2 най дем дозу поглощения, мГр: -Опогл= А 40/8 = 600/8 = 75. Поскольку полученное значение превышает нижний предел критерия принятия решения, равный 50 мГр^цолжно быть принято решение об эва куации населения. 8 .3 . Прогнозирование и оценка обстановки при гидротехнических авариях Основными поражающими факторами катастрофического затоп ления являются: волна прорыва, характеризующаяся высотой волны и скоростью движения, и длительность затопления. Схематично про дольный разрез такой сформировавшейся волны показан на рис. 8.2. Параметры волны прорыва зависят от гидрологических и топо графических условий реки и характеризуются на расстоянии L, км, от ГТС высотой гребня А, м, и скоростью и, м/с, определяемыми по следующим формулам: h = A „ /jB h +L; v = Av/^ B v +L, (8.5) где Ah, Bh, Av, Bv — коэффициенты, зависящие от высоты уровня воды в верхнем бьефе плотины (уровня воды водохранилища) Н0, м, гидравлического уклона реки / (превышение в метрах высоты уров ня реки на 1000 м длины) и относительной ширины прорана В (про ран — узкий проток в теле плотины), значения которых приведены в табл. 8.2. 216 Рис. 8.2. Схематический продольный разрез волны прорыва Время прихода гребня тф и фронта тф волны прорыва определя ют по табл. 8.3 в зависимости от Щ, i и удаленности створа объекта от ГТС L. Продолжительность затопления территории объекта, ч, вычисля ют по формуле Т аб л и ц а 8.2 Значения коэффициентов в формулах (8.5) А 100 Вн 90 А 9 4 1 А 40 i = 1• 10-3 А Bh 10 16 40 280 150 20 9 110 30 32 24 80 720 286 39 12 300 60 62 29 128 204 11 И 56 51 18 38 40 340 332 19 14 124 89 32 44 80 844 588 34 17 310 166 61 52 140 192 8 21 40 38 15 43 40 220 388 13 21 108 74 30 50 80 880 780 23 21 316 146 61 65 я„, м 20 20 20 В 1 0,5 0,25 4 21 217 Т а б л и ц а 8.3 /= НУ4 'Сф /= ИГ3 ^Гр /= 10-4 ^гр тф 1,2 0,1 2 2,4 0,3 3 О 00 и а? L, км II $ £ и К > О Время прихода гребня ( ^ , ч) и фронта (тф, я) волны прорыва при разной высоте уровня воды в водохранилище /= 10-3 5 0,2 10 0,5 ч 1,8 0,2 4 0,6 20 1,6 7 2 5 1,0 6 Ч 0,1 0,3 1 40 5 14 4 10 3 10 80 13 30 11 21 8 21 *зат Тгр г'= 10-4 1,2 2 ч 0,1 0,2 4 2 6 1,1 i= 10‘3 ч 0,1 trp 0,2 0,1 0,4 0,5 и 3 0,4 1 7 1,2 5 1 2 14 3 9 3 4 =Р('СФ- Т ф ) - ( 1 - А м/А ) , (8 .6 ) где Р — коэффициент, зависящий от высоты плотины Н0, м, гидрав лического уклона реки / и расстояния до объекта L, км (табл. 8.4); hM— высота месторасположения объекта, м. В зависимости от скорости движения и глубины затопления h3 = = hTV- hMстепень разрушения здаиий и сооружений будет различной (см. табл. П.5.1). Пример 8.2. В результате непроизвольного подъема заслонки шлюза на гидроузле образовался проран с относительным размером В = 0,5. На рас стоянии L = 30 км вниз по течению реки расположен город. Высота уровня воды перед плотиной Н0=40 м, высота месторасположения города Лм= 3 м, гидравлический уклон реки / = 1•10-3, глубина реки в нижнем бьефе А0= 4 м. Т а б л и ц а 8.4 Значения коэффициента р iL/Щ # о /й о = Ю Яо/й0= 20 0,05 15,5 18,0 0,1 14,0 16,0 0,2 12,5 14,0 0,4 11,0 12,0 0,8 9,5 10,8 1,6 8,3 9,9 П ри м е ч ан и е . L 218 — в м; Л0 — средняя глубина реки в нижнем бьефе, м. Оценить'степень разрушения зданий в'городе, железнодорожного (ме таллического) и автомобильного (железобетонного) мостов. Решение. 1. Найдем высоту гребня А, м, и скорость v, м/с, волны про рыва по формуле (8.5), используя данные табл. 8.2: А = 124/(89 + 30)0-5» 11; v = 32/(44 + 30)°'5= 3,7. 2. Определим время прихода гребня волны прорыва тф и фронта тфвол ны прорыва, ч, интерполируя приведенные в табл. 8.3 данные для L = 30 км: = 1)3, Тф = 5,5. 3. Продолжительность затопления территории города и завода тзат, ч, рассчитаем по формуле (8.6), предварительно определив по табл. 8.4 для iL/Щ = (1- 10-3-З0000)/40 = 0,75 и Я0/А0 = 10 значение (3= 9,5: тзат = 9,5(5,5 - 1,5)(1 - 3,0/11) « 28. 4. Оценим степень разрушений в городе (см. табл. П.5.1). При скоро сти движения волны прорыва и = 3,7 м/с и глубине затопления h3= hip- А м= 1 1 - 3 = 8 м в городе полностью будут разрушены деревянные дома, сильно разрушены кирпичные малоэтажные здания, получат средние раз рушения кирпичные дома средней этажности. Велика опасность сильного разрушения железобетонного и металлического мостов, дорог с гравийным покрытием. Шоссейные дороги с асфальтовым и бетонным покрытием по лучат средние разрушения. Контрольные вопросы 1. Какими параметрами характеризуются зоны радиоактивного зараже ния? 2. Зависит ли время подхода радиоактивного облака от степени верти кальной устойчивости атмосферы? 3. От чего зависит степень вертикальной устойчивости атмосферы? 4. Что характеризует коэффициент ослабления? 5. Что показывает коэффициент защищенности? 6. От чего зависит доза внутреннего (ингаляционного) облучения? 7. На основании чего принимается решение о мерах защиты населения? 8. Какими параметрами характеризуется волна прорыва? 9. Какие поражающие факторы характеризуют катастрофическое затоп ление? 10. От чего зависит высота гребня волны прорыва? 11. От каких параметров зависит скорость волны прорыва? 12. От чего зависит степень разрушения зданий и сооружений? ЧАСТЬ I I I . ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА Глава 9 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ 9 .1 . Основные понятия и определения Основными характеристиками землетрясений являются магниту да и интенсивность. Интенсивность землетрясения определяют по формуле J(R ) = 3+l,5M -3,5]g^R2+h2, (9.1) * где М — магнитуда землетрясения; R — расстояние от эпицентра землетрясения, км; h — глубина гипоцентра землетрясения, км. Магнитуда землетрясения М = lgZOT-l,321g/?, где Zm— амплитуда земных колебаний, мкм. Таблица 9.1 Классификация землетрясений Магнитуда Балльность J Среднее число в год 8 11...12 1...2 регионального масштаба 7...8 9... 10 15...20 локального масштаба 6...7 7...8 100... 150 Среднее 5... 6 6...7 750... 1000 Слабое (местное) 4...5 5...6 5 000... 7 000 Характеристика землетрясения Планетарного масштаба М Сильное: 220 Сила землетрясения исчисляется в баллах, причем обычно при меняют либо шкалу Рихтера, использующую величину магнитуды (1 < М < 9), либо международную шкалу M SK (или близкую к ней шкалу Меркалли), использующие величину интенсивности землетря сения (1 < / < 12). Классификация землетрясений по шкалам Рихте ра и M SK приведена в табл. 9.1. В зависимости от интенсивности колебаний грунта на поверхно сти земли землетрясения классифицируют следующим образом: сла бые (1... 3 балла), умеренные (4 балла), довольно сильные (5 баллов), сильные (6 баллов), очень сильные (7 баллов), разрушительные (8 бал лов), опустошительные (9 баллов), уничтожающие (10 баллов), ката строфические (11 баллов), сильно катастрофические (12 баллов). При выборе типа наземного здания используется следующая клас сификация зданий по этажности: • малоэтажные (высотой до 4-х этажей); • многоэтажные (от 5 до 8 этажей); • повышенной этажности (от 9 до 25 этажей); • высотные (более 25 этажей). Здания и сооружения с сейсмической защитой отличаются от аналогичных зданий и сооружений, расположенных в несейсмиче ских зонах, тем, что в них применены инженерные мероприятия и технические решения, позволяющие повысить расчетную сейсмо стойкость до 7... 9 баллов. 9 .2 . Определение параметров поражающих факторов землетрясений Для определения расстояния от эпицентра, где возможно возник новение определенной нитенсивности землетрясения в баллах, ис пользуется зависимость следующего вида: R =H ^ \0 0’57'Jo-JW]- l, где / 0 — максимальная интенсивность землетрясения в эпицентре, определяемая по формуле (9.1) при R = 0; J(R) — интенсивность зем летрясения на расстоянии R, км, от эпицентра, определяемая по формуле (9.1). Реальная интенсивность / реал землетрясения и степень разруше ний зданий и сооружений будет зависеть от типа грунта как под за стройкой, так и на остальной окружающей местности: • V , = / ( Я Ы Л / пост-Л Л ,м), (9.2) где Д/пост— приращение балльности для грунта (по сравнению с гра нитом), на котором построено здание; Д/ ом — приращение балльно сти для грунта в окружающей местности (табл. 9.2). 221 Т а б л и ц а 9.2 Значения приращения балльности для различных типов грунта Тип грунта и Тип грунта Гранит 0 AJ Песчаные 1,6 Известняк и песчаники 0,52 Глинистые (глины, суглинки, супеси) 1,61 Полускальные грунты (гипс, мергель) 0,92 Насыпные рыхлые 2,6 Крупнообломочные (щебень, гравий, галька 1,36 Примечание. AJ принимает значение / пост для грунта, на котором построено здание, и / ом — для окружающей местности. При оценке степеней разрушения зданий и сооружений, представ ляющих собой точечные объекты, первоначально по плану или карте населенного пункта (объекта) для каждого здания или соору жения на участке населенного пункта (объекта) определяется макси мально возможная или ожидаемая интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. Для этого необходимо установить, в какой (по балльности землетрясения) зоне окажется конкретное здание или сооружение. С этой целью на плане или карте населенного пункта (объекта) в пределах границы застройки для указанных изосейст строятся зоны балльности. Построение зон балльности осуществля ется путем выделения полосы шириной, равной сумме половины расстояний от указанной изосейсты до ближних прилегающих изо сейст (рис. 9.1). При этом балльность зоны соответствует балльности изосейсты, проходящей в этой зоне. Более точное определение максимально возможной интенсивно сти землетрясения для рассматриваемого здания или сооружения может быть осуществлено по формуле J 3=J(R)+[J x- J ( r A (9.3) Ri где J 1 — изосейста наибольшей балльности, ограничивающая зону, в которой находится здание или сооружение; R3 — величина привяз ки здания или сооружения к изосейсте наименьшей балльности, ограничивающей зону, в которой находится здание или сооружение; Ri — расстояние между изосейстами наибольшей и наименьшей бал льности, ограничивающими зону, в которой находится здание или сооружение (см. рис. 9.1). При расположении здания или сооружения справа от базисной изосейсты J(R) в формуле (9.3) вместо R x подставляется величина R2, а вместо J x — / 2. 222 Рис. 9.1. Схема определения зоны средней балльности точечных объектов: 1 — здания и сооружения Определив величину J 3по табл. П.6.1, можно определить степень разрушения здания конкретного типа. Качественная характеристика разрушения зданий и сооружений в зависимости от полученной степени разрушения приведена в табл. П.6.2. Оценка степеней разрушения зданий и сооружений, представля ющих собой площадные объекты, выполняется аналогично точеч ным объектам. Долю зданий и сооружений, которым соответствует определенная балльность землетрясения, рассчитывают по формуле где at — коэффициент, показывающий, какая часть здания или со оружения в какой зоне балльности землетрясения оказалась; S t — площадь здания или сооружения, расположенного в определенной зоне балльности землетрясения; £о — общая площадь здания или со оружения; / — соответствует величине балльности зон, в которых расположено здание или сооружение (рис. 9.2). Средняя балльность для таких типов зданий или сооружений Определение характеристик степеней разрушения аналогично точечным объектам. 223 6 Рис. 9.2. Схема определения зоны средней балльности площадных объектов: S7к Ss —п л о щ а д и здания, расположенного в зонах 7 и 8 баллов соответственно Оценка степеней разрушения зданий и сооружений, представля ющих собой протяженные объекты, выполняется аналогично пре дыдущему случаю, только вместо площадей зданий и сооружений используют их длины. * Пример 9.1. Многоэтажное жилое кирпичное здание с железобетонны ми перекрытиями находится в семибалльной зоне (между восьми- и семи балльными изосейстами) (см. рис. 9.1). Расстояние между изосейстами: восьми- и семибалльной — 2 000 м (2?! = 2 000 м); семи- и шестибалльной — 1000 м (R2= 1000 м). Привязка здания к семибалльной изосейсте составляет 300 м (R}= 300 м). Оценить последствия землетрясения для данного здания. Решение. Рассмотрим два варианта решения: А и Б. Вариант А. 1. Изосейсты построены без учета данных по микрорайо нированию. Зона средней балльности имеет ширину, м: Z = 0,5(Л, + R2) = 0,5(2 000 + 1000) = 1500. Поскольку Л3= 300 м < 0,5 Rx- 1000 м, то здание находится в семибал льной зоне. 2. Более точное значение балльности может быть получено по формуле (9.3): 3. Согласно табл. П.6.1 в рассматриваемом случае здание получит силь ное разрушение, а именно: разрушение большей части несущих конструк ций. Могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра 224 жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. Восстановление возможно с использовани ем сохранившихся частей и конструктивных элементов, хотя в большинстве случаев восстановление нецелесообразно. Вариант Б. 1. На основании данных по инженерно-геологическим ус ловиям было выявлено, что здание построено на насыпных грунтах, а ок ружающий грунт — песок. 2. По табл. 9.2 найдем Д / пост = 2,6 —приращение балльности для грунта (по сравнению с гранитом), на котором построено здание, и Л/ом= 1,6 — приращение балльности для грунта в окружающей местности. 3. Поскольку балльность месторасположения здания / 3= 7,15 баллов, определим реальную балльность с использованием формулы (9.2): /р еал =7,15- (1,6-2,6) = 8,15, т.е. реальная балльность превышает 8 баллов и в соответствии в данными, приведенными в табл. П.6.1, в рассматриваемом случае здание получит пол ное разрушение — будет иметь место полное обрушение здания, от кото рого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) под валы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Восстановление здания невозможно. 9 .3 . Определение ущерба при землетрясениях Люди, находящиеся в момент землетрясения внутри зданий, по ражаются преимущественно обломками строительных конструкций. Вероятность общих ( Р°6ш) и безвозвратных (/,,безв) потерь в зависи мости от степени разрушения зданий при землетрясениях представ лена в табл. 9.3. Все здания и типовые сооружения подразделяют на четыре груп пы, каждой из которых свойственна определенная сейсмостойкость Jc (табл. 9.4). Для группы однотипных зданий в зависимости от их сейсмостой кости / с и реальной интенсивности землетрясения Урсал может быть Таблица 9.3 Вероятность общих и безвозвратных потерь в зависимости от степени разрушения зданий Вероятность потерь Степень разрушения здания i Средняя Сильная Слабая 0 = 4) (/ = 0, 1, 2) (/=3) Полная (/ = 5) ■*/ робш 0 0,05 0,5 0,95 ^>безв 0 0,01 0,17 0,65 225 Таблица 9.4 Классификация зданий и сооружений по сейсмостойкости Группа А Б В А] Характеристика здания /с, баллы Здания со стенами из местных строительных мате риалов: глинобитные без каркаса; саманные или из сырцового кирпича без фундамента; выполнен ные из скатанного или рваного камня на глиняном растворе и без регулярной (из кирпича или камня правильной формы) кладки в углах и т.п. 4 А2 Здания со стенами из самана или сырцового кир пича; с каменными, кирпичными или бетонными фундаментами; выполненные из рваного камня на известковом, цементном или сложном растворе с регулярной кладкой в углах; выполнение из пластового камня на известковом, цементном или сложном растворе; выполненные из кладки типа «мидис»; здания с деревянным каркасом с запол нением из самана или глины, с тяжелыми земляны ми или глиняными крышами; сплошные массивные ограды из самана или сырцового кирпича и т. п. 4,5 Б, Здания с деревянным каркасом^: заполнением из самана или глины и легкими перекрытиями 5 б2 Типовые здания из жженого кирпича, тесаного камня или бетонных блоков на известковом, це ментном или сложном растворе: сплошные ограды и стенки, трансформаторные киоски, силосные и водонапорные башни в, Деревянные дома, рубленные «в лапу» или «в обло» в2 Типовые железобетонные, каркасные, крупнопа 5,5 6 6,5 нельные и армированные крупноблочные дома; железобетонные сооружения: силосные и водона порные башни, маяки, подпорные стенки, бас сейны и т.п. Г г7 Типовые здания и сооружения всех видов (кирпич ные, блочные, панельные, бетонные, деревянные, щитовые и др.) с антисейсмическими мероприятия ми для расчетной сейсмичности 7 баллов 7 г8 То же для расчетной сейсмичности 8 баллов 8 Г9 То же для расчетной сейсмичности 9 баллов 9 Примечание. При сочетании в одном здании признаков двух или трех типов здание в целом следует относить к слабейшему из них. 226 найдена осредненная степень разрушения, которая используется для приближенной оценки потерь населения, находящегося в этих зда ниях (см. табл. 9.3). Далее приведена зависимость осредненной степени разрушения однотипных зданий гср от приведенной интенсивности ( /peiuI ~ Л) землетрясения: / р « л - / в................. /ср............................ 0 ОД 1 0,50 2 1,5 3 2,5 4 3,5 5 4,5 6 4,9 Так как степени разрушения зданий тоже являются случайными величинами, более точно потери населения с учетом данных табл. 9.3 следует оценивать по их математическим ожиданиям. Для этого сна чала с использованием данных, приведенных в табл. 9.5, вычисляют вероятности людских потерь различных видов (структура потерь) по следующим формулам: • вероятность общих потерь населения: (9.4) Р общ= 0,05Р(=2 +0,5РДз +0.95/&; • вероятность безвозвратных потерь населения: (9.5) Р безв = 0 , 0 1 Р / =2 + 0 , 1 7 Р Д з + 0 , 6 5 / ^ 4 ; • вероятность санитарных потерь населения: р сй ъ _ р&оих _ у>безв (9.6) где Р/ =2...4 — вероятность получения зданиями степеней поражения от 2 до 4 (см. табл. 9.3). Т а б л и ц а 9.5 Вероятность получения зданиями различной степени повреждения при землетрясениях J-JQ Степень повреждения 0 1 2 3 4 5 0 0,9 од 1 0,4 0,5 од 2 од 0,3 0,5 од 3 0 од 0,3 0,5 од 4 0 0 0,1 0,3 0,5 ОД 5 0 0 0 од 0,3 0,6 6 0 0 0 0 од 0,3 227 По своей физической сущности величины Р общ, 7,безв и / >сан пред ставляют собой относительные потери населения, под которыми понимают отношение численности пострадавшего населения (по видам поражения) в зданиях к его общей численности в них, поэто му абсолютные потери населения в зданиях при землетрясении оп ределяют по следующим формулам: дгобщ _ р о б т ДГ дгбезв _ уэбезвдг уу сан _ ууобш _ уу безв (Q ~J^ гае 7Vo6lu, TV6®3", Лгсан — абсолютные общие, безвозвратные и санитар ные потери соответственно; N3— численность населения, находяще гося в зданиях, с учетом суточного распределение населения по ме сту его пребывания (см. табл. П.1.2 и П.1.3). Пример 9.2. Населенный пункт с числом жителей N = 50000 чел., расположенный на песчаном грунте и имеющий бескаркасные здания из мест ного материала без фундамента, малоэтажные кирпичные здания (до 4 эта жей), а также крупнопанельные здания, построенные на полускальных грун тах, оказался в зоне действия землетрясения магнитудой 7 баллов по шка ле Рихтера, эпицентр которого находился в 50 км от населенного пункта, а ги поцентр — на глубине 77= 30 км. Определить степень разрушения зданий и потери среди населения города. Решение. 1. По формуле (9.1) рассчитаем интенсивность землетрясения, баллы: J(R) = 3+1,5 •7-3,51gV502+ 302 =7,3. 2. Определим реальную интенсивность землетрясения, степень разруше ния зданий и сооружений и людские потери в зависимости от типа грунта [см. формулу (9.2)]. Так как грунт, на котором построены бескаркасные здания из местно го материала без фундамента, и грунт окружающей местности одинаков, то приращение балльности Д/пост и ДJ0M(см. табл. 9.2) одинаково, и для песчаного грунта составляет 1,6, поэтому реальная интенсивность составит, баллы: / реал = 7,3 - (1,6 - 1,6) = 7,3. Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости / с = 4 (см. табл. 9.4), тогда / реал - / с = 7,3 - 4 = 3,3 и /ср= 2,8. При i = /ср = 2,8 = 3 веро ятность общих потерь населения в домах рассматриваемого типа при усло вии, что все дома получат третью степень разрушения, по данным табл. 9.4 составит 7>°?зш= 0,05, а безвозвратных — Pf™=0,01. Для более точного определения структуры потерь населения по табл. 9.5 по разности величин / реал- / с = 3,3 (примем / реал- Jc~ 3,0) найдем вероят ность возникновения различных степеней повреждения зданий: для первой степени Ph = 0,1; для второй степени Р%2= 0,3; для третьей степени РД3= 0,5 и для четвертой степени Р = 0,1. Далее по формулам (9.4) —(9.6) рассчи таем структуру потерь: 228 Р общ= 0,05-0,5 + 0,5 0,1 = 0,075; Р 5*38 = 0,01 •0,5 + 0,17 •0,1 = 0,022; Р сан= 0,075 -0,022 = 0,053. Примем для определенности, что землетрясение произошло ночью, ког да 94 %населения (см. табл. П.1.2) находятся в жилых домах, а в бескаркас ных зданиях из местных материалов проживает 20 %жителей этого населен ного пункта (N3= 0,94-0,2-50 000 = 9 400 чел.). Тогда по формулам (9.7) по лучим потери, чел.: дг°бщ= о>075-9 400 = 705; 7 ^ “ = 0,022-9 400 = 207; Л/сан = 705 - 207 = 498. Так как грунт, на котором построены кирпичные малоэтажные здания, полускальный, то приращение балльности для грунта (по сравнению с гра нитом), на котором построено здание, Д/пост= 1,36 (см. табл. 9.2), а прира щение балльности для песчаного грунта в окружающей местности Д/0м= 1,6. Поэтому реальная интенсивность составит, баллы: ./реал = 7,3 - (1,36 - 1,6) = 7,54. Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости / с = 5,5, тогда / реал- / с = 7,54 - 5,5 = 2,04, и /ср= 1,5. При i = /ср= 1,5 < 2 вероятности общих и безвозвратных потерь населения в домах рассматриваемого типа при условии, что все дома получат разрушения не более второй степени, по данным табл. 9.3 составят / >2обш= 0 и Р^ъв= 0, т. е. люди не пострадают. В соответствии с данными, приведенными ранее, по разности величин «/реал - / с = 2,04 (примем / реал - Jc ~ 2) найдем вероятность возникновения различных степеней повреждения зданий: для первой степени Pf=i = 0,3; для второй Р?=2= 0,5; для третьей РД3 = 0,1. Так как грунт, на котором построены крупнопанельные здания, полу скальный, то приращение балльности для грунта (по сравнению с грани том), на котором построено здание, Д/пост= 1,36 (см. табл. 9.2), а прираще ние балльности для песчаного грунта в окружающей местности Д/ом= 1,6, поэтому реальная интенсивность составит, баллы: /рем = 7,3 - (1,36 - 1,6) = 7,54. Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости / с= 5,5, тогда /реал - / с = 7,54 - 5,5 = 2,04 и /ср= 1,5. При / = /ср= 1,5 < 2 вероятности общих и безвозвратных потерь населения в домах рассматриваемого типа при условии, что все дома получат разрушения второй степени, по данным табл. 9.3 составят Pf6m= 0 и / >/’еш= 0, т. е. люди не пострадают. В соответствии с данными, приведенными ранее, по разности величин /р е а л - / с = 2,04 (примем /р и л - J c ~ 2) найдем вероятность возникновения различных степеней повреждения зданий: для первой степени Р?=х= 0,3; для второй Pl2= 0,5; для третьей ЯД3= 0,1. 229 Так как грунт, на котором построены крупнопанельные здания, полускальный, то приращение балльности для грунта (по сравнению с грани том), на котором построено здание, Д/пост = 1.36 (см. табл. 9.2), а прираще ние балльности для песчаного грунта в окружающей местности Д/ом= 1,6, поэтому реальная интенсивность составит, баллы: /реал = 7,3 - (1,36 - 1,6) = 7,54. Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости / с= 6,5, тогда /реал - / с = 7,54 - 6,5 = 1,04 и /ср = 0,5. При / = icр = 0,5 < 2 люди не пострадают (см. табл. 9.3). Легко убедиться в том (см. табл. 9.5), что при / реал - / с - 1,04 40 % зда ний рассматриваемого типа вообще не получит повреждений, 50 % зданий получат повреждения первой степени, 10 % — второй. Таким образом, наибольшую опасность представляют бескаркасные зда ния без фундамента из местных материалов, жители которых могут серьез но пострадать. Контрольные вопросы 1. Каковы основные характеристики землетрясений? 2. Что такое магнитуда? 3. Что такое шкала Рихтера? 4. Как связаны между собой интенсивность землетрясения и магниту да? 5. Как классифицируют землетрясения в зависимости от интенсивности колебаний грунта? 6. От чего зависит реальная интенсивность землетрясения? 7. Как классифицируют здания и сооружения по сейсмостойкости? Глава 10 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ НАВОДНЕНИЯХ При прогнозировании последствий наводнений схематически се чение русла реки можно представить либо треугольным сечением (рис. 10.1, а), либо сечением трапецеидального вида (рис. 10.1, б). Расход воды в реке до наступления наводнения (паводка), м3/с, определяют по формуле Q> = VoS0, (Ю .1) где V() — скорость воды в реке до наступления паводка, м/с; S0 — площадь сечения русла реки до паводка, м2. Для треугольного сечения: 50 = 0,5V%- (Ю.2) Для трапецеидального сечения: Рис. 10.1. Расчетная схема сечения реки: а — треугольное сечение; б — трапецеидальное сечение; в0 — ш ирина дна реки; Ь0, Ь — ш ирина реки до и во время наводнения; h0 — глубина реки до наводнения, h — высота подъема воды в реке при прохождении паводка; А3 — глубина затопления; Ам — высота места; т, п — углы наклона берегов реки 231 So = 0 , 5 ( f l o + 4 > У % , (Ю -3 ) где b0 — ширина реки до наводнения; h0 — глубина реки до навод нения; «о — ширина дна реки. Расход воды после выпадения осадков (таяния снега) и наступле ния половодья (паводка), м3/с, рассчитывают по следующей форму ле: 0 « = й + В Д (10-4) где J — интенсивность осадков (таяния снега), мм/ч; F — площадь выпадения осадков (таяния снега), км2. Высоту подъема воды в реке при прохождении паводка А, м, оп ределяют из следующих выражений: • для треугольного сечения: h =' 2 0 , а х / » о / З Л З /8 4>^о - 4>; • для трапецеидального сечения: h f 2 6 m a x [ ( 4 ) - Q o ) / ( c t g W + C t g « ) ] 5/3 \ w ----- 4з_Яо— ctgm+ctgn (10.5) Максимальную скорость потока воды при прохождении паводка, м/с, вычисляют по формуле Кпах = Gmax (1 0 .6 ) где 5 тах — площадь поперечного сечения потока при прохождении паводка, м2, определяемая по формулам (10.2) и (10.3), в которые вместо h0 подставляется (А0 + А), а вместо Ь0 — b = b0+ 2/zctgm. Поражающее действие паводка характеризуется глубиной затоп ления, м, K =h - K , (Ю.7) и максимальной скоростью потока затопления, м/с: К = Vmaxf . (10.8) Параметр/ определяют по табл. 10.1. Поражающее действие волны затопления паводка аналогично поражающему действию волны прорыва и может быть оценено по табл. П.5.1. 232 Т а б л и ц а 10.1 Значения параметра / прямоугольное Сечение русла трапецеидальное треугольное од 0,2 0,23 0,3 0,2 0,38 0,43 0,5 0,4 0,60 0,64 0,72 0,6 0,76 0,84 0,96 0,8 0,92 1,05 1,18 1,0 1Д2 1,2 1,32 hjh В отличие от волны прорыва наводнение и паводок оказывают более продолжительное действие, усугубляющее первоначальное раз рушающее воздействие напорной волны (табл. 10.2). Пример 10.1. Определить последствия наводнения, вызванного таянием снега в пойме реки, для населенного пункта, состоящего из деревянных и Т а б л и ц а 10.2 Доля поврежденных объектов, %, на затопленных площадях при крупных наводнениях (V3= 3 ...4 м/с) 1 Время затопления, ч 2 24 3 4 48 Затопление подвалов 10 15 40 60 85 90 Нарушение дорожного движения 15 30 60 75 95 100 Разрушение уличных мостовых — — 3 6 30 5 Смыв деревянных домов — 7 70 90 100 100 Разрушение кирпичных зданий — — 10 40 50 60 Прекращение электропитания 75 90 90 100 100 100 Прекращение телефонной связи 75 85 100 100 100 100 Повреждение систем газои теплоснабжения — — 7 10 30 70 Гибель урожая — — — 3 8 Объект — Примечание. При К3 = 1,5...2,5 м /с приведенные в таблице значения необходИ' мо умножать на 0,6; при V3 = 4,5...5,5 м /с — умножить на 1,4. 233 кирпичных малоэтажных домов и производственных зданий деревообраба тывающего комбината (ДОК). Интенсивность таяния снега / = 75 мм/ч, площадь поймы реки F= 300 км2, ширина реки Ьа= 100 м, глубина Л0= 3 м, скорость течения V0 = 2 м/с, русло реки в сечении имеет форму равнобед ренной трапеции с шириной дна о0= 80 м, высота места (города и ДОК) йм= 2 м. Решение. 1. Определим расход воды в реке, м3/с, до наступления навод нения с использованием формул (10.1) и (10.3): Со = 2*0,5(100 + 80)3 = 540. 2. Расход воды, м3/с, после таяния снега и наступления половодья рас считаем по формуле (10.4): Стах = 540 + 75-300/3,6 = 6 790. 3. Высоту подъема воды в реке, м, при прохождении наводнения вычис лим по формуле (10.5): [2-6 790 [(100-80)/3,33+3,33]5/3] 3/8 1QQ-80 | 100-2 f 3,33+3,33 ’ Здесь ctgm = ctgw = (b0- a0)/(2h0) = (100 - 80)/(2-3) = 3,33. 4. Максимальную скорость потока воды, м/с, при прохождении полово дья найдем по формуле (10.6): Fmax = 6 790/749,83 = 9,06. Здесь S^n, м2, определяется по формуле (10.3), в которой вместо Ьа= 100 м подставлено значение b = b0+ IhcXgm = 100 + 2-6,68-3,33 = 144,5 м, т.е. «Утах = 0,5(80 + 144,5)-6,68 = 749,83. 5. Глубина затопления по формуле (10.7) составит, м: А3= 6,68 - 3,0 = 3,38. 6. Максимальную скорость потока затопления V3, м/с, вычислим по формуле (10.8). При hjh = 0,5 для трапецеидального сечения русла значе ние параметра /, найденное методом интерполяции по данным табл. 10.1, составляет 0,74: К3= 9,06-0,74 = 6,7. 7. Долю поврежденных объектов на затопленных площадях определим по табл. 10.2. Если наводнение будет продолжаться в течение суток, то 85 % подвалов будет затоплено, на 30 % разрушены уличные мостовые, 50 % кирпичных зданий получат различные степени разрушения, прекратится подача электроэнергии и на 30 % будут разрушены системы газо- и тепло снабжения. 8. По табл. П.5.1 определим, что при скорости затопления V3= 6,7 м/с и глубине затопления h3= 3,38 м сильные повреждения могут получить кир пичные дома, мосты, дороги. 234 Контрольные вопросы 1. Какую форму поперечного сечения русла реки принимают при оцен ке последствий наводнения? 2. Чем обусловлено поражающее действие паводка? 3. В чем заключается различие волны прорыва и поводка? 4. Как определяют долю поврежденных объектов на затопленных пло щадях, если скорость затопления равна 1,5...2,5 м/с? 5. Каким образом рассчитывают долю поврежденных объектов на затоп ленных площадях, если скорость затопления равна 4,5... 5,5 м/с? 6. Как определяют глубины затопления? 7. Что понимают под скоростью затопления? Глава 11 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ УРАГАНАХ Максимальные скорости ветра для региона или города определя ются с учетом частоты возникновения по результатам наблюдений за 5, 20 и 50 лет. Данные для регионов и отдельных городов России при ведены в табл. П.7.1. На основании данных по застройке и возможной скорости ветра с учетом материалов, изложенных в табл. П.7.2, выполняется оцен ка степеней разрушения зданий и сооружений. При ураганах различают четыре степени разрушения зданий и сооружений (слабая, средняя, сильная и полная), характеристики трех из которых приведены в табл. 11.1. Степень разрушения зданий и сооружений (см. табл. П.7.2) зави сит от скорости ветра и характеристики застройки, которая содер жит данные по назначению, этажности зданий и сооружений, а так же материалу стен, перекрытий и покрытий. В зависимости от степени разрушения зданий в соответствии с табл. 11.1 определяются потери населения (табл. 11.2). При определении потерь населения необходимо учитывать суточ ное распределение населения в городах и сельских местностях, при веденное в табл. П.1.2 и П.1.3. В результате проведенной таким образом оценки могут быть по лучены следующие данные: число зданий и сооружений, получивших определенные степени разрушения; качественное описание разруше ний зданий и сооружений; потери населения в результате разруше ния зданий. Пример 11.1. Оценить степень разрушения зданий и потери среди на селения в результате возможного урагана в Ставрополе. Для прогноза при нять, что население Ставрополя N - 600000 чел., застройка города вклю чает в себя кирпичные малоэтажные, многоэтажные кирпичные и крупно панельные жилые дома, административные здания с металлическим и же лезобетонным каркасом. Распределение населения соответствует 14 ч дня. Решение. 1. Согласно табл. П.7.1 в Ставрополе с частотой 2-10~‘ год"1име ют место ураганы максимальной скоростью 43 м/с, частотой 5 -10"2год-1 —со скоростью 52 м/с и 2-10"2 год"1 — со скоростью 59 м/с. 236 Т а б л и ц а 11.1 Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений при ураганах Здания, сооружения и оборудование Производст венные и ад министратив ные здания Технологи ческое обору дование 237 Подъемно транспортные механизмы, крановое обо рудование Степень разрушения Слабая Средняя Сильная Полная Разрушение наименее прочных конструкций зданий и сооружений: заполнений дверных и оконных проемов; небольшие трещины в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах или падение их отдельных частей Повреждение и де формация отдельных деталей, электропро водки, приборов автоматики Разрушение перегоро док, кровли, части оборудования; боль шие и глубокие тре щины в стенах, паде ние дымовых труб, разрушение оконных и дверных заполне ний, появление тре щин в стенах Значительные де формации несущих конструкций; сквоз ные трещины и про ломы в стенах, обру шения частей стен и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей Полное обрушение зданий, от которых могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначи тельная часть проч ных элементов Повреждение шесте рен и передаточных механизмов, обрыв маховиков и рычагов управления, разрыв приводных ремней Повреждение наруж ного оборудования, разрыв трубопроводов систем питания, смаз ки и охлаждения Смещение с фунда ментов и деформа ция станин, трещины в деталях, изгиб валов и осей Частичное разруше ние и деформация обшивки, поврежде ние стекол и прибо ров Опрокидывание, срыв отдельных частей, общая де формация рамы to со Окончание табл. 11.1 00 Здания, сооружения и обору дование Слабая Средняя Сильная Газгольдеры, резервуары для нефтепродук тов и сжижен ных газов Небольшие вмятины, деформация трубо проводов, повреж дение запорной арматуры Смещение на опорах, деформация оболочек, подводящих трубо проводов, поврежде ние запорной арматуры Срыв с опор, опро кидывание, разруше ние оболочек, обрыв трубопроводов и за порной арматуры Возможна загазован ность отдельных участков территории жилых кварталов и промышленных объектов Трубопроводы Повреждения сты ковых соединений, частичное повреж дение контрольно измерительных приборов (КИП) Разрывы стыковых соединений, повреж дения КИП и запор ной арматуры, пере ломы труб на вводах в отдельных местах Переломы труб на вводах. Разрыв и деформация труб. Сильные поврежде ния арматуры Разрушения и разры вы на значительных участках трубопро водов, кабельных линий и воздушных ЛЭП. Возможно за топление местности в результате прорыва трубопроводов Степень разрушения Полная Т а б л и ц а 11.2 Вероятность потерь населения в разрушенных зданиях при ураганах Вероятность потерь Общие Слабая Степень разрушения зданий Средняя Сильная Полная 0,05 0,30 0,60 1,00 0 0,08 0,15 0,60 Безвозвратные Для прогноза выберем наиболее частые ураганы со скоростью 43 м/с. 2. В соответствии с данными, приведенными в табл. П.7.2 при такой скорости ветра жилые дома получат сильные разрушения, а административ ные и промышленные здания —средние. Характеристика каждой степени разрушения приведена в табл. 11.1. 3. В соответствии с табл. П.1.2 в жилых зданиях в 14 ч будет находиться Пдом= 45 % населения, в производственных зданиях Z>np0H3= 37 % населения, на транспорте А ранс = 4 % и на улице Лул = 14 %. 4. Определим потери среди населения в жилых домах. Согласно данным, приведенным в табл. 11.2, при сильных разрушениях жилых зданий вероят ность общих потерь Р0(аи= 0,6, вероятность безвозвратных потерь Р6езв=0,15. Число пострадавших людей в жилых домах составит, чел.: =Л®дом^обш=600 000 0,45 0,6 = 162 000. Безвозвратные потери, чел.: NMM =ЛЮЛ0МР безв = 600 000-0,45-0,15 = 40 500. Санитарные потери, чел.: N™ = =162 000-40 500 = 121500. 5. Найдем потери среди персонала производственных объектов. Соглас но табл. 11.2 при средних разрушениях производственных и административ ных зданий вероятность общих потерь / >общ= 0,3, вероятность безвозврат ных потерь />безв = 0,08. Число пострадавших людей в производственных зданиях составит, чел.: N ^ L = NDnpamP^m =600000-0,37-0,3=66600. Безвозвратные потери, чел.: = N D ^ P 6*” =600 000-0,37-0,08 = 17 760. Санитарные потери, чел.: = 66 600-17 760 = 48 840. 6. Рассчитаем суммарные потери без учета потерь людей на улице и транспорте. 239 Общие потери составят, чел.: N o6m_ дгобщ+ N oma = 162 000+66 600 = 228 600. Безвозвратные потери, чел.: N ^ B= з = 40 500+17 760 = 58 260. Санитарные потери, чел.: дгсан = дгобш _ дгбезв _ 228 600 - 58 260 = 170 340. 7. Столь высокие потери среди населения обусловлены следующими причинами: • катастрофической скоростью ветра; • достаточно низкой строительной прочностью зданий, которые в со ответствии со СНиП России рассчитаны на допустимую скорость ветра vB= 37,3 м/с; • не учтены действия властей и служб по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям, которые после штормового предупреждения при нимают меры по защите населения. Контрольные вопросы 1. С учетом каких факторов выполняется оценка степени разрушения зданий и сооружений? 2. Каков характер разрушения зданий при слабой степени разрушения? 3. Каковы разрушения зданий при средней степени разрушения? 4. Как бы вы охарактеризовали разрушения зданий при сильной степе ни разрушения? 5. Каковы последствия полного разрушения зданий? 6. Что входит в характеристику застройки? 7. От чего зависит степень разрушения зданий при ураганах? 8. Какие данные могут быть получены при оценке разрушения зданий и сооружений при ураганах? Глава 12 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРАХ Степень пожарной опасности в лесу по условиям погоды опреде ляют по принятому в лесном хозяйстве комплексному показателю В.Г.Нестерова, К, который вычисляют на основе данных о темпера туре воздуха, °С, температуре точки росы, °С, количестве выпавших осадков, мм, по формуле П К ~ ^ (Увоз — ^росы ) ' С о и ( 1 2 .1 ) 1 где п — число дней после последнего дождя; гвоз — температура воз духа в 12 ч по местному времени, °С; /росы — точка росы в 12 ч по местному времени, ФС. Общероссийская шкала имеет пять классов пожарной опасности в лесу по условиям погоды (табл. 12.1). Для отдельных регионов разработаны региональные шкалы по жарной опасности в лесу по условиям погоды, учитывающие мест ные особенности, в которых значения комплексного показателя по классам отличаются от значений общероссийской шкалы. Каждому типу лесного массива соответствует свое значение ком плексного показателя К, при котором возможно возгорание лесно го массива: Т а б л и ц а 12.1 Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды Класс пожарной опас ности по условиям погоды Значение комплексного показателя Степень пожарной опасности I До 300 — п 301 ...1000 Малая ш 1001...4 000 Средняя IV 4001... 10 000 Высокая V Более 10 000 Чрезвычайная 241 Сосняки-брусничники............................................................... 300 Ельники-брусничники............................................................... 500 Сосняки...................................................... ................................ 550 Смешанные.................................................................................800 Лиственные.................................................................................900 Березняки-черничники.............................................................. 900 Травяные насаждения................................................................ 5 000 Для России по возгораемости может быть выделено три основные группы древесных пород. К первой группе относятся типы лесов, характеризующиеся наибольшей возгораемостью (хвойные молодняки, сосняки с наличием соснового подростка), ко второй группе — умеренной возгораемости (сосняки, ельники, кедровники), к тре- Рис. 12.1. Зависимость линейной скорости распространения низового по жара от скорости ветра ( VB) для насаждений первой группы по возгораемо сти (римскими цифрами обозначены классы пожарной опасности погоды): а — скорость распространения фронта пожара б — скорость распространения флангов пожара Кфл; в — скорость распространения тыла пожара VT 242 Рис. 12.2. Зависимость линейной скорости распространения низового по жара от скорости ветра ( VB) для насаждений второй группы по возгораемо сти (римскими цифрами обозначены классы пожарной опасности погоды): а — скорость распространения фронта пожара Уф; 6 — скорость распространения флангов пожара е Фл; в — скорость распространения тыла пожара Кт тьей — трудно возгорающиеся (березняки, осиновики, ольховники и другие лиственные породы). У распространяющегося лесного низового пожара различают фронт, тыл и фланги, линейные скорости распространения которых в зависимости от скорости ветра VB, м/с, и группы леса по возгора емости приведены на рис. 12.1 и 12.2. Приращение периметра пожара ДП, м, за время распространения т, ч, можно найти по формуле ДП = 3,ЗГфт, (12.2) где Уф — скорость распространения фронта пожара, м/с. Если начальный периметр пожара П0, м, известен (задан), то че рез время с начала пожара т, ч, периметр 243 Т а б л и ц а 12.2 Доля, %, непригодной к реализации древесины по видам после верховых пожаров Вид пожара Сосна Кедр Ель, пихта Верховой устойчивый 50 30 70 Верховой беглый 30 20 60 П = П0 +ЛП, (12.3) а площадь пожара, га, может быть рассчитана по формуле £ = 41(Г61Г. (12.4) Доля непригодной к реализации древесины после верхового по жара может быть определена по табл. 12.2. Степень и характеристика повреждения древостоя после низовых пожаров могут быть определены по табл. П.8.1 и П.8.2. Пример 12.1. На лесной территории площадью 1000 га с хвойными насаждениями (сосна) установилась жаркая сухая погода с температурой в 12 ч дня Гвоз = 25 °С. Принимая, что точка росы /роСЫ= 21 °С, определить через сколько дней после установления жаркой погоды возникает пожароопасная обстановка. Определить последствия пожара через 24 ч после возникновения, если на чальный периметр низового пожара П0= 10 000 м, а скорость ветра —4 м/с. Решение. 1. Из формулы (12.1) с учетом значений комплексного пока зателя пожарной опасности найдем число дней, через которое возникает пожароопасная обстановка при условии, что в эти дни Гвоз, Гросы= const. Для этого перепишем формулу (12.1): ^ — ^росы ) ' ^вет и решим полученное уравнение относительно п: К п —----------------- . (Аюз —^росы) ' ^воз Тогда по условиям примера (К = 550 — сосняки) число дней после по следнего дождя составит: и = 550/[(25-21) 25] = 5,5. 2. Учитывая, что сосняки относятся к первой группе по загораемости, для скорости ветра Кв = 4 м/с и И класса пожарной опасности (300 < К< 1000), по графику на рис. 12.1, а определим, что линейная скорость фронта вер хового устойчивого пожара Уфр = 90 м/ч, а линейные скорости распрост 244 ранения флангов Нфл и тыла Кт определим по графикам на рис. 12.1, б, в): Кфл = 20 м/ч, Кт = 10 м/ч. 3. Приращение периметра ДП, м, за т = 24 ч найдем по формуле (12.2): ДП = 3,3-90-24 = 7100. 4. Периметр пожара П, м, через 24 ч после загорания по формуле (12.3) составит: П = 10 000 + 7 100 = 17100. 5. Рассчитаем площадь, га, через 24 ч после начала по формуле (12.4): S = 4- 10~6-17 1002 = 1200, т. е. пожар достигнет границ леса до окончания суток. 6. Определим время, ч, за которое пожар охватит весь лесной массив площадью Sq“ 1000 га, используя формулы (12.2) —(12.4) и приняв S = 50: 7. Согласно табл. 12.2 50 % леса после пожара окажется непригодной к реализации. Контрольные вопросы 1. Что характеризует комплексный показатель В. Г. Нестерова? 2. Сколько классов пожарной опасности в лесу по условиям погоды вы знаете? 3. При каком значении комплексного показателя пожарной опасности возможно возгорание сосняка? 4. При каком значении комплексного показателя пожарной опасности возможно возгорание смешанного леса? 5. При каком значении комплексного показателя пожарной опасности возможно возгорание сосняка? 6. На какие группы подразделяют древесные порода в России по возго раемости? 7. Какие элементы лесного низового пожара различают? ЧАСТЬ IV. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РИСКА АВАРИИ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ Глава 13 ОЦЕНКА РИСКА АВАРИЙ В ОТДЕЛЕНИИ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО И ИСПАРЕННОГО ХЛОРА ЦЕХА ЖИДКОГО ХЛОРА ХЛОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА 1 3 .1 . Краткая характеристика объекта и технологии получения хлора Отделение производства жидкого и испаренного хлора входит в состав цеха жидкого хлора хлорного производства. Мощность производства (проектная) составляет, т/год: жидкого хлора, 100 %, — 60 000, испаренного хлора — 30 000. Производство испаренного хлора состоит из трех технологических потоков — испарения жидкого хлора с получением высококонцент рированного газообразного хлора для внутризаводского потребле ния. Получение жидкого хлора осуществляется методом глубокого охлаждения, а испаренного — испарением жидкого хлора; получение холода — в абсорбционной холодильной установке. Передавливание жидкого хлора, обработка цистерн, опрессовка аппаратов и трубопроводов и другие технологические операции осу ществляются четырьмя воздушными компрессорами с помощью сжатого воздуха, сушка которого происходит в двух попеременно работающих силикагелевых адсорберах. Источником холода служат холодильные машины, представля ющие собой аппараты и трубопроводы с замкнутым циклом движе ния специальных веществ — рабочих тел, изменяющих свое агрегат ное состояние в процессе получения холода. В качестве хладоносителя используется рассол хлористого кальция, коррозионно воздей ствующего на металлы. Для ослабления коррозии в рассол добавля ют бихромат натрия. «Холод», необходимый для получения хлора, получают в абсорб ционной холодильной установке (АХУ), состоящей из трех незави симых абсорбционных холодильных машин (АХМ); хладопроизводительностью по 500 000 ккал/ч каждая при температуре испарения -45 "С. 246 Т а б л и ц а 13.1 Основные свойства хлора Наименование параметра Название вещества: химическое торговое Параметр Хлор жидкий хлор структурная Состав, % С12 Глинка Н.Л. Общая химия. — Л., 1965 С1-С1 — Основной продукт: массовая доля основного вещества, не менее Постоянный технологический регламент № 84 производства высший сорт ОКП20-1431 0120 Формула: эмпирическая Источник информации 99,8 Примеси (с идентификацией): массовая доля воды, не более 0,01 массовая доля треххлористого азота, не более 0,002 массовая доля нелетучего остатка, не более 0,015 Нормы на качество жидкого хлора ОКП21-1431 . to Продолжение табл 13.1 4^ 00 Наименование параметра Параметр Общие данные: молекулярный вес температура кипения, °С (при давлении 101 кПа) плотность при 20 °С, кг/м3 Данные о взрывопожароопасности: температура вспышки 70,90 -34,06 С12газ= 3,214 С12ж= 1500 ' Не горит, но поддерживает горение многих органических веществ. Скипидар и порошки металлов в атмосфере хлора самовозгораются при комнатной температуре Источник информации Тимофеев А.Ф., Я гуд Б.Ю. Техника безопасности при хранении, транспортиревании и применении хлора. — М., 1996 То же температура самовоспламенения пределы взрываемости Данные о токсической опасности: 1 мг/м3 ПДК в воздухе рабочей зоны Максимальная разовая — 1 мг/м3 ПДК в атмосферном воздухе Среднесуточная — 0,03 мг/м3 летальная токсодоза LC пороговая токсодоза PC tgy Реакционная способность То же 6 мг • мин/л 0,6 мг • мин/л Реакционноспособен, активный окислитель Постоянный техноло гический регламент № 84 к> 4^ 40 Запах Резкий, специфический То же Коррозионное воздействие Сухой хлор (влажность не > 0,04 % вес.) при температуре до 100 °С практически не взаимо действует с углеродными и низколегированными сталями, применяемыми для изготовления обо рудования, эксплуатируемого в среде хлора. Взаимодействие сухого хлора с титаном уже при температуре 30 °С сопровождается его самовозгоранием. С влажным хлором (содержа ние влаги > 0,04 % вес.) титан не взаимодейству ет при температуре до 100 °С То же Меры предосторожности При работе с хлором необходимо применение индивидуальных средств защиты органов дыха ния и кожи То же Информация о воздействии на людей При концентрации в воздухе > 45 мг/м3хлор вызывает раздражение гортани, при концентра ции > 90 мг/м3хлор вызывает кашель, концент рация хлора > 3 000 мг/м3смертельна при нес кольких вдохах. Хлор поражает легочную ткань и вызывает отек легких; при воздействии на кожу вызывает острые дерматиты Средства защиты Изолирующие дыхательные аппараты на сжатом воздухе или кислородно-изолирующие противо газы, фильтрующие противогазы с коробкой марки «В» и «БКФ». Изолирующие герметичные химзащитные костюмы. Резиновые перчатки и сапоги Тимофеев А. Ф., Ягуд Б. Ю. Техника безопасности при хра нении, транспортиро вании и применении хлора. — М., 1996 То же . NJ U 4 О Окончание табл 13.1 Наименование параметра Методы перевода вещества в безвредное состояние Меры первой помощи постра давшим от воздействия вещества Параметр Источник информации Улавливание, нейтрализация — 12...20 % раство ром натра едкого с получением NaCIO То же При отравлении хлором — освободить постра давшего от затрудняющей дыхание одежды, покой, согревание, провести ингаляцию увлаж ненным кислородом с использованием аппарата «ГС-10». При раздражении верхних дыхательных путей — вдыхание распыленных щелочных растворов питьевой соды, промывание слизистых (глаза, нос, рот) 2%-м раствором питьевой соды. Обильное питье (теплое молоко с боржоми или содой, кофе). При отсутствии дыхания делать искусственное дыхание методом «рот в рот» или с использованием аппарата «ГС-10» Тимофеев А.Ф., Ягуд Б. Ю. Техника безопасности при хра нении, транспортиро вании и применении хлора. — М., 1996. Методические разра ботки ЦАСФ. Оказание первой медицинской помощи при ведении спасательных работ. — Новомосковск, 1991 В качестве холодильного агента используют аммиак, в качестве хладоносителя — раствор хлористого кальция с температурой за мерзания -53 °С. Блок-схема установки для получения хлора представлена на рис. 13.1. Жидкий хлор получается методом глубокого охлаждения, сущ ность которого заключается в сжижении хлоргаза при температуре не выше -20 °С под давлением не более 0,14 МПа. Электролитический хлоргаз с температурой не более 50 °С и дав лением ОД...0,14 МПа поступает в буферную емкость — ресивер (поз. 201) и далее направляется на семь параллельно подключенных кон денсаторов хлора (поз. 203). В конденсаторах происходит сжижение хлора за счет теплообмена с захоложенным рассолом (t = -35 °С). Из конденсаторов хлор поступает в абгазоотделители (поз. 204), где про исходит отделение жидкой фазы от газообразной. Жидкий хлор из абгазоотделителей по трем линиям направляется в сборник жидко го хлора (поз. 205), откуда передавливается сухим сжатым воздухом под давлением Рсж= 1,2 МПа в железнодорожные цистерны или че рез точки налива в другие железнодорожные цистерны или мерни ки. Абгазы направляются на установку утилизации хлора из абгазов. После испарителей хлора (поз. 31) хлор поступает на распредели тельную гребенку и далее направляется в цехи-потребители. Рис. 13.1. Блок-схема установки для получения хлора: 31 — испаритель жидкого хлора; 201 — ресивер абгазов конденсации; 203 — конден сатор; 204 — абгазоотделитель; 205 — мерник для жидкого хлора; 206 — железно дорожная цистерна 251 Т а б л и ц а 13.2 Дата, объект 17 апреля 1999 г. в 20 ч 50 мин. Самотечная линия № 1 подачи хлора в мерник № 3, цех жидкого хлора отделения сжиженного хлора Перечень аварий и неполадок, имевших место в цехе производства хлора Масштабы разви Вид тия аварии, мак Число пострадав аварии, симальные зоны Описание аварий и основные причины ших, ущерб (неполад действия поража ки) ющих факторов Не категорийная Техническая причина: установка на самотечной линии N° 1 к мернику № 3 вместо стального вентиля типа 15с22юк комбинированного вентиля, состоящего из титанового корпуса и стальной крышки со штыком и клапаном от вентиля 15с22нж. Организационные причины: необеспечение должного уровня организации ремонта арматуры на специализированном участке по ремонту арматуры цеха ЦСРО; отсутствие в цехе жидкого хлора должного уровня контроля за приемкой арматуры от специализированного участка по ремонту арматуры цеха ЦСРО. Описание аварии. В 20 ч 50 мин 17 апреля 1999 г. произошла утечка хлора из вентиля № 1 на мернике № 3. После обнаружения утечки старшим аппаратчиком был закрыт вентиль № 4 на самотечной линии после конденсаторов хлора № 5, 6, закрыт вентиль № 2 и открыт вентиль В процессе аварии было выброшено 100 кг хлора, что привело к образованию хлорной волны и загазованности территории в пределах ограждения акционерной компании, радиусом 100... 120 м. Направление ветра юговосточное Материальный ущерб составил 9 850 р. Простоя оборудования и недовыработки продукции нет. Во время выявления в фильтрующем противогазе утечки хлора мастер смены Левицкий В.М. в результате «пробоя» коробки повышенной концентрации хлора получил отравление хлором средней степени № 3 сбора хлора на линии абгазов на установку утилизации абгазов. Прибыв шими к месту аварии нарядами пожарных на четырех машинах локализовали хлор с помощью водяной завесы. К 21 ч утечка хлора в атмосферу из мерника № 3 была прекращена. Обслуживающий персонал действовал с соответствии с Планом лик видации аварийных ситуаций. При ос мотре вентиля № 1 на самотечной линии хлора на мерник № 3 было выявлено, что корпус вентиля Ду-50 мм, выполненный из титана, частично разрушен в результа те окисления титана хлором 24 марта 1999 г. в 1 ч 45 мин. Трубопровод испаренного хлора в отделе ТХЭ цеха «Винилхлорид» м KJt U) Не кате горийная Техническая причина: коррозионный В результате износ трубопровода испаренного хлора, разгерметизаци и находящегося в эксплуатации с 1977 г. трубопровода испаренного Организационные причины: хлора образо неудовлетворительная ревизия трубо провода хлора перед вводом его в эксплу валась зона загазованности атацию после длительной остановки радиусом (более трех месяцев); 10... 12 м отсутствие должного контроля за состоянием трубопровода на время остановки в отделе ТХЭ. Описание аварии. В 11 ч 45 мин 24 марта 1999 г. было получено сообщение о зага зованности территории в районе цеха винилхлорида. Подача испаренного хлора Материального ущерба не было. Простоя обору дования и недо выработки про дукции не было 254 Продолжение табл. 13.2 Дата, объект Вид аварии, (неполад ки) Масштабы разви тия аварии, мак симальные зоны действия поража ющих факторов Число пострадав ших, ущерб Суммарный Причины: отключение электрооборудования цехов выброс хлора составил «Электролиз-2» и «Жидкий хлор» из-за 64.. . 117 кг и посадки напряжения, которое вызвано хлористого ошибочными действиями оперативного электроперсонала подстанции «Хлорная»; водорода 40.. .81 кг. нарушение п. 1.2.10 Правил эксплуата ции электроустановок потребителей, Средняя глуби утв. Госэнергонадзором 31 марта 1992 г.; на зоны хими- Материального ущерба не было. Простоя обору дования и недо выработки про дукции не было. В результате попадания в за газованное об- Описание аварий и основные причины из цеха жидкого хлора была прекращена и в 11 ч 50 мин была открыта арматура • на линии сброса давления с коллектора на санитарную установку. После откры тия этой арматуры в обнаруженном месте утечки хлора выделение хлора прекра тилось. Визуальное обследование трубо провода после снятия термоизоляции показало, что истечение хлора происхо дило через отверстие в трубопроводе 09 м, образовавшееся в результате наруж ной язвенной коррозии 18 июля 2002 г. в 6 ч 40 мин. П/мт. «Хлорная» 110/10 кВ Не кате горийная ы СЛ U> отнесение переключений по выводу в ремонт трансформатора 110/10 кВ к простым переключениям, проводимым одним лицом без оформления бланка переключений; отключение по тепловой защите после срабатывания автозапуска хлорных компрессоров, после возобновления по дачи напряжения на цех «Электролиз-2» одного из двух компрессоров, вызвавшее образование избыточного давления в электролизерах и коммуникациях с последующим выбросом хлора через вакууммеры электролизеров, гидрозатво ры и санитарную колонну; непредусмотренность проектом авто матического включения второго источ ника электроснабжения электродвигате лей насосов (поз. 318) орошения холо дильников-абсорберов (поз. 63 (1, 2)) в отделении хлористого водорода цеха жидкого хлора в целях исключения пре рывания цикла орошения абсорберов при посадке напряжения; отсутствие автоматических систем об наружения и контроля содержания хлора в зале электролиза и аварийной вентиля ции, сблокированной с системами по глощения. ческого зараже ния составила: при скорости ветра 1... 2 м/с (в северном направлении) 889... 1250 м лако четыре ра ботника пред приятия полу чили острое отравление хлором легкой степени Окончание табл. 13.2 СЛ OS Дата, объект Вид аварии, (неполад ки) Описание аварий и основные причины Описание аварии. Газообразное облако с содержанием хлора и хлористого водо рода образовалось в результате утечки его из цехов «Электролиз-2», а также отделе ния хлористого водорода и установки по лучения гипохлорита натрия цеха жидкого хлора и распространения его при север ном направлении ветра. Несчастный случай произошел на площадке перед входом в восточную проходную НАК «АЗОТ» (в районе РМП) и на территории предприятия (после проход ной в районе цеха НиОПСВ) при следо вании пострадавших с электропоезда и автобуса на смену, начинающуюся в 7 ч 30 мин, в цех ЦЦРТО в результате попадания пострадавших в загазованное облако, состоящее из смеси воздуха с хлором и хлористым водородом с со держанием последних в воздухе в кон центрации 2...2,17 мг/м3 (при ПДК в воз духе 0,3 мг/м3 этот уровень загрязнения не является экстремальным) Масштабы разви тия аварии, мак симальные зоны действия поража ющих факторов Число пострадав ших, ущерб Рис. 13.2. Блок-схема возникновения и развития крупных аварий в цехе производств Т а б л и ц а 13.3 Перечень основных факторов и возможных причин, способствующих возникновению и развитию аварийных ситуаций при получении хлора Технологический блок 1. Мерники (3 шт.), поз. 205 2. Трубопровод жидкого хлора от поз. 203 до 204 Факторы, способствующие возникновению и развитию аварийной ситуации 1. Наличие в блоке 150 т жидкого хлора, явля ющегося химически опасным веществом и силь ным окислителем, создает опасность аварийного выброса большого количества опасного вещества при аварийной разгерметизации системы. 2. Хранение хлора под давлением и его транспор тирование методом передавливания под избыточ ным давлением создают дополнительную опас ность разгерметизации от превышения давления. 3. Коррозионная активность хлора (особенно при наличии влаги) создают дополнительную опасность разгерметизации 1. Наличие в трубопроводе 0,07 т жидкого хлора, являющегося химически опасным веществом и сильным окислителем, создает опасность ава рийного выброса опасного вещества при ава рийной разгерметизации трубопровода. 2. Транспортирование хлора методом передав ливания под избыточным давлением создает дополнительную опасность разгерметизации от превышения давления. 3. Коррозионная активность хлора (особенно при наличии влаги) создает дополнительную опасность разгерметизации Возможные причины аварийных ситуаций 1. Выход параметров (температура и давление) за критические значения. 2. Разгерметизация блоков в фланцевых с.оединениях, крышках и люках из-за дефектов изготовления, переполнения, механических повреждений, коррозии и т.д. 3. Коррозионное действие хлора. 4. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 1. Выход параметров (температура и давление) за критические значения. 2. Разгерметизация трубопровода в фланцевых соединениях из-за дефек тов изготовления, механических по вреждений, коррозии и т.д. 3. Коррозионное действие хлора. 4. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 3. Железнодо рожная цистер на, поз. 206 1. Наличие в цистерне максимально 57,5 т жид кого хлора, являющегося химически опасным веществом и сильным окислителем, создает опасность аварийного выброса большого коли чества опасного вещества при аварийной разгер метизации системы. 2. Хранение хлора под давлением и его транс портирование методом передавливания под избы точным давлением создает дополнительную опасность разгерметизации от превышения давления. 3. Коррозионная активность хлора (особенно при наличии влаги) создают дополнительную опасность разгерметизации. 4. Наличие периодичного процесса создает допол нительную опасность аварийной разгерметизации 1. Выход параметров (температура и давление) за критические значения. 2. Разгерметизация блоков в фланцевых соединениях, крышках и люках из-за дефектов изготовления, переполнения, механических повреждений, коррозии и т.д. 3. Коррозионное действие хлора. 4. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 4. Конденсатор, поз. 203 1. Наличие в блоке 3 т жидкого хлора, являюще гося химически опасным веществом и сильным окислителем, создает опасность аварийного выброса большого количества опасного вещества при аварийной разгерметизации системы. 2. Хранение хлора под давлением и его транспортирование методом передавливания под избыточным давлением создают дополни тельную опасность разгерметизации от превы шения давления. 3. Коррозионная активность хлора (особенно при наличии влаги) создает дополнительную опасность разгерметизации 1. Выход параметров (температура и давление) за критические значения. 2. Разгерметизация блоков в фланцевых соединениях, крышках и люках из-за дефектов изготовления, переполнения, механических повреждений, коррозии и т.д. 3. Ошибки персонала при ведении технологического процесса Анализ условий и развития Аварийная ситуация Условия, при которых возможна аварийная ситуация Возможное развитие аварийной ситуации Выброс продукта из мерника (мерников) 1. Выход параметров (темпера тура и давление) за критичес кие значения. 2. Разгерметизация блоков в фланцевых соединениях, крышках и люках из-за де фектов изготовления, пере полнения, механических по вреждений, коррозии и т.д. 3. Ошибки персонала при ве дении технологического процесса 1. Образование, распространение токсичного облака и заражение терри тории. 2. Интоксикация людей Разгермети зация тру бопровода жидкого хлора от поз. 203 до 204 1. Выход параметров (темпера тура и давление) за крити ческие значения. 2. Разгерметизация трубопро вода в фланцевых соединениях из-за дефектов изготовления, механических повреждений, коррозии и т.д. 3. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 1. Образование, распространение токсичного облака и заражение терри тории. 2. Интоксикация людей Разгермети зация (взрыв) же лезнодо рожной цистерны (поз. 206) 1. Износ, повышенная вибра ция, усталость материала, внешние источники воз действия, коррозия. 2. Выход параметров за кри тические значения. 3. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 1. Образование удар ной волны при взрыве цистерны при перегреве. 2. Интоксикация людей. 3. Образование, распространение токсичного облака и заражение терри тории 260 Т а б л и ц а 13.4 аварийных ситуаций Основные принципы анализа условий возникновения аварийной ситуации Способы и средства предуп реждения, локализации и ликвидации аварийной ситуации 1. Проверка состояния межблочных средств, перекрывающих поступление в трубопровод водорода; их соответствие требованиям нормативных документов. 2. Проверка быстродействующих отклю чающих устройств. 3. Проверка навыков обслуживающего персонала по приведению в действие блокирующих устройств. 4. Оценка возможности образования токсичного облака, размеров и площади зоны поражения Блокирование аварийной аппаратуры, минимиза ция площади разлива жидкой фазы и ее отвод в закрытые системы, слив жидкой фазы из аппара туры в аварийную емкость. Вывод людей из опасной зоны 1. Проверка состояния межблочных средств, перекрывающих поступление в трубопровод водорода; их соответствие требованиям нормативных документов. 2. Проверка быстродействующих отклю чающих устройств. 3. Проверка навыков обслуживающего персонала по приведению в действие блокирующих устройств. 4. Оценка возможности образования токсичного облака, размеров и площади зоны поражения Отсечение аварийного участка, локализация пролива и токсичного газового облака. Вывод людей из зоны поражения 1. Проверка состояния средств, перек рывающих поступление в шланги хлора; их соответствие требованиям норма тивных документов. 2. Проверка быстродействующих отклю чающих устройств. 3. Проверка навыков обслуживающего персонала по приведению в действие блокирующих устройств. 4. Оценка возможности образования токсичного облака, размеров и площади зоны поражения. 5. Образование и разлет осколков при нагреве заполненной цистерны Локализация пролива и токсичного газового облака. Вывод людей из зоны поражения 261 Аварийная ситуация Условия, при которых возможна аварийная ситуация Возможное развитие аварийной ситуации Разгермети зация испа рителя аммиака 1. Выход параметров (темпера тура и давление) за крити ческие значения. 2. Разгерметизация трубо провода в фланцевых соеди нениях из-за дефектов изго товления, механических пов реждений, коррозии и т.д. 3. Ошибки персонала при ведении технологического процесса 1. Образование, распространение токсичного облака и заражение терри тории. 2. Интоксикация людей Испарение жидкого хлора происходит за счет теплообмена меж ду жидким хлором, поступающем в трубную часть испарителя, и го рячим конденсатом, циркулирующим в ванне испарителя (t = 70 °С). В табл. 13.1 приведены сведения об основных свойствах хлора Перечень аварий и неполадок, имевших место на НАК «АЗОТ», представлен в табл. 13.2. 1 3 .2 . Анализ условий возникновения и развития аварий Основными факторами опасности в производстве хлора в цехе жидкого хлора являются: повышенное давление в аппаратах и сосу дах блоков, выход параметров (температура, давление) за критичес кие значения; возможность разгерметизации блоков в фланцевых соединениях, крышках и люках аппаратов. Возможные причины аварийных ситуаций и способствующие их возникновению и распространению факторы приведены в табл. 13.3. Блок-схема вероятных сценариев возникновения и развития крупных аварий в цехе производства жидкого хлора представлена на рис. 13.2. Результаты анализа аварийных ситуаций и условий их воз никновения и развития приведены в табл. 13.4. 1 3 .3 . Оценка вероятности реализации аварийных ситуаций На рис. 13.3 — 13.7 представлены деревья событий реализаций сце нариев С1... С5 развития аварий на объектах цеха производства жид262 Окончание табл. 13.4 Основные принципы анализа условий возникновения аварийной ситуации 1. Проверка состояния межблочных средств, перекрывающих поступление в трубопровод водорода; их соответствие требованиям нормативных документов. 2. Проверка быстродействующих отклю чающих устройств. 3. Проверка навыков обслуживающего персонала по приведению в действие блокирующих устройств. 4. Оценка возможности образования токсичного облака, размеров и пло щади зоны поражения Способы и средства предуп реждения, локализации и ликвидации аварийной ситуации То же кого хлора. Цифры на приведенных рисунках характеризуют услов ные вероятности событий, причем их значения определяются из ста тистических данных. Например, при разгерметизации трубопроводов в 90 % случаев происходит выброс содержимого через отверстие, а в 10 % случаев — полный разрыв трубопровода (гильотинное сечение); при газгерметизации сосудов под давлением в 90 % случаев весь объем выбрасы вается мгновенно, а в 10 % — утечка из отверстия. Истинные вероятности реализации сценариев аварий представле ны в табл. 13.5. Максимальное количество опасных веществ, участвующих в со здании поражающих факторов при реализации различных сценари ев развития аварийной ситуации, приведено в табл. 13.6. Основным поражающим фактором является токсическое дей ствие. При определении размеров зон действия основных поража ющих факторов (токсическое действие хлора) за величину выбро са принимали его содержание в максимальной по объему единич ной емкости, класс вертикальной устойчивости атмосферы — ин версия, скорость ветра — 1 м /с, время после аварии — 1 ч (см. подразд. 9.2). Результаты расчета вероятных зон поражения по методике РД 5204 представлены в табл. 13.7. Анализ условий возникновения, путей развития аварий и оцен ки их последствий позволяют установить возможность перехода ава рийной ситуации на объекте на уровень Б или В (табл. 13.8). 263 ю -Рь Рис. 13.3. Дерево событий реализации сценария С1 развития аварий при разгерметизации мерника Рис. 13.4. Дерево событий реализации сценария С2 развития аварии при разгерметизации трубопровода жидкого хлора O N СП to o\ ON Рис. 13.5. Дерево событий реализации сценария СЗ развития аварии при разгерметизации железнодорожной цистерны Рис. 13.6. Дерево событий реализации сценария С4 развития аварии при разгерметизации конденсатора К) С\ 00 Рис. 13.7. Дерево событий реализации сценария С5 развития аварии при разгерметизации испарителя аммиака Т а б л и ц а 13.5 Истинные частоты реализации аварийных ситуаций*** Исходное событие Разгермети зация мерника С1 ( W= = 1,2-ИГ3 год"1)* Разгерметизация трубопровода (200 м)** С2 (Ж - 1.0-10"3) Разгерметизация железнодорож ной цистерны СЗ (Ж = 1,0-КГ*) Ликвидация утечки при частичной разгерметизации С11 6,0 Ю-5 Ликвидация аварии при образовании вторичного облака С12 3,0 ИГ5 Токсическое воздействие на персонал С 13 1,5 - 10~5 Рассеяние облака С14 Токсическое воздействие на персонал С15 1,5-ИН 4,2 • 10"4 Рассеяние первичного облака С16 1,2-КГ* Токсическое воздействие вторичного облака С 17 3,6 1От4 Рассеяние вторичного облака С18 4,8 10-5 Ликвидация пролива С19 С21 1,2 Ю"4 2,25 КИ Рассеяние облака С22 2,25 - 10-4 Токсическое воздействие вторичного облака С23 2,0 - 10-5 Рассеяние вторичного облака С24 2,0 - 10-5 Локализация пролива С25 1,0 - 10“5 Локализация аварии С26 2,0 Ю’5 Ликвидация утечки С31 4,5 • 10“5 Ликвидация аварии С32 2,25 - 10-5 Токсическое воздействие на население СЗЗ 2,0 • 10~5 Рассеяние облака С34 2,5 • 10-5 Токсическое воздействие первичного облака С35 4,0-ИГ6 Рассеяние первичного облака С36 Токсическое действие на персонал 1 О < — ч 40 Частота реализа ции, год"1 О Обоз начение сце нария Сценарий 269 Окончание табл. 13.5 Токсическое воздействие вторичного облака Рассеяние вторичного облака Локализация пролива Разгерметизация Ликвидация утечки конденсатора Рассеяние облака С4 Токсическое действие на (JV= 1,0 • ю-4) персонал Токсическое действие первичного облака Рассеяние первичного облака Токсическое действие вто ричного облака Рассеяние вторичного облака Локализация пролива Разгерметизация Ликвидация утечки испарителя Рассеяние облака С5 Токсическое действие (W= 1,0- НГ4) на персонал Токсическое действие первичного облака Рассеяние первичного облака Токсическое действие вторичного облака Рассеяние вторичного облака Локализация пролива С38 С39 С41 С42 С43 1,0-к г 6 4,5 • 10"5 2,25 • 10-5 2,25 • 10-5 С44 4,0 • Ю'6 С45 С46 1,0 ЛГ6 3,0 10-6 С47 С48 С51 С52 С53 1,0 *10-® 1,0 10-6 4,5 КТ5 2,25 КГ5 2,25-НГ5 С54 4,0 10-6 С55 С56 1,0-Ю'6 3,0 НГ6 С57 С58 1,0 • ю-* 1,0 • 10-6 а; Сценарий Частота реализа ции, год-1 3,0 -к г 6 о о Исходное событие Обоз начение сце нария С37 * Вероятность (частоту) разгерметизации одного из трех мерников определяли по формуле 1=1 ** Длина трубопровода с жидким хлором принята равной 200 м. *** Сценарий аварии с одновременной разгерметизацией трех мерников не рас сматривался, так как исходная вероятность (частота) такого события составляет, год'1: И'сг = П ^ ' = (! •^ /=1 270 >3 = 1' 1° '12- Т а б л и ц а 13.6 Количество опасных веществ, участвующих в создании поражающих факторов при реализации различных сценариев развития аварийной ситуации Количество опасного вещества, т Результат Номер развития участвующего аварийной участвующего в ава сценария в создании поража ситуации рийной ситуации ющих факторов С1 С2 СЗ С4 С5 Выброс хлора То же То же То же Выброс аммиака 50 0,07 50 0,07 57,5 57,5 3,0 3,0 8,0 8,0 Т а б л и ц а 13.7 Результаты расчета размеров вероятных зон действия поражающих факторов Параметр С1 Номер сценария С2 С4 СЗ 19,9 3,2 С5 0,3 38,56 1,25 1,87 20,86 0,852 48,51 3,825 2,02 Глубина зоны порогового зара жения первичным облаком, км 17,86 0,004 Глубина зоны порогового зара жения вторичным облаком, км 6,005 Полная глубина зоны порогового заражения, км Глубина зоны предельного зара жения, км, при времени, про шедшем после аварии, ч: 0,5 1,0 0,85 2,5 5,0 0,852 0,852 2,5 5,0 2,5 3,825 2,02 2,02 Глубина зоны смертельного поражения, км, при времени, прошедшем после аварии, ч: 0,5 1,0 0,83 1,67 0,284 0,284 0,83 1,67 0,83 1,275 0,67 0,67 Площадь зоны возможного зара жения, км2, при времени, про шедшем после аварии, ч: 0,5 1,0 0,44 0,63 0,44 2,025 0,852 2,025 0,44 0,029 1,185 0,033 271 ю ю Т а б л и ц а 13.8 Краткое описание сценариев аварийных ситуаций Номер сценария Уровень С1 Б Полное разрушение мерника с жидким хлором — выброс жидкого и газообразного хлора — истечение жидкого хлора + вскипание жидкого хлора + образование паро аэрозольного облака — распространение (рассеяние) хлорного облака в помещение цеха — попадание в зону облака персонала — интоксикация людей в помещении цеха — нарушение герметичности здания склада (разрушение оконных проемов хлорной волной) — распространение хлорного облака по территории объекта — попадание в зону хлорного облака персонала предприятия — интоксикация людей на открытой площадке С2 А Разгерметизация трубопровода с жидким хлором в помещении цеха — образование струйного выброса жидкого (газообразного) хлора из отверстия — вскипание хлора + образование пароаэрозольного облака + истечение хлора на поверхность пола цеха — образование и распространение хлорного облака в атмосфере п о п а д а н и е в зону хлорного облака людей — интоксикация персонала цеха СЗ В Полное разрушение железнодорожной цистерны с жидким хлором — выброс жидкого и газообразного хлора — истечение жидкого хлора + вскипание жидкого хлора + образование пароаэрозольного облака — распространение (рассеяние) хлорного облака в открытом пространстве — попадание в зону облака персонала — распространение хлорного облака по территории объекта — попадание в зону хлорного облака персонала предприятия — интоксикация людей на открытой площадке — выход хлорного облака за пределы предприятия Описание сценария ю u> C4 Б Полное разрушение конденсатора с жидким хлором — выброс жидкого и газообраз ного хлора — истечение жидкого хлора + вскипание жидкого хлора + образование пароаэрозольного облака — распространение (рассеяние) хлорного облака в поме щение цеха — попадание в зону облака персонала — интоксикация людей в поме щении цеха — нарушение герметичности здания склада (разрушение оконных проемов хлорной волной) — распространение хлорного облака по территории объекта — попадание в зону хлорного облака персонала предприятия — интокси кация людей на открытой площадке C5 Б Полное разрушение испарителя аммиака — выброс жидкого и газообразного аммиака — истечение жидкого аммиака с образованием пролива + распространение (рассеяние) аммиачного облака по территории цеха — попадание в зону облака персонала — распространение хлорного облака по территории объекта — попадание в зону аммиачного облака персонала предприятия — интоксикация людей на открытой площадке ю -й. Рис. 13.8. Ситуационный план сценария аварии С1 с выбросом жидкого хлора — полное разрушение мерника: А — ю го-западное направление ветра (повторяемость — 22 %); Б — северо-западное (13 %); В — северо-восточное (10 %); 1 — зона летального поражения; 2 — зона порогового поражения Рис. 13.9. Ситуационный план сценария аварии СЗ с выбросом жидкого хлора — полное разрушение железнодорожной цистерны. Направление ветра — юго-западное: 1 — смертельное поражение; 2 — пороговое поражение to -о C/1 Контрольные вопросы 1. Каковы основные характеристики объекта для производства хлора? 2. Каким образом получают жидкий хлор? 3. При каких условиях возникают аварии на хлорном производстве? 4. Каковы сценарии развития аварийной ситуации на хлорном производ стве? 5. По каким параметрам оценивают вероятность возникновения аварий ных ситуаций? Глава 14 ОЦЕНКА РИСКА АВАРИЙ НА БЕРЕГОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ МОРСКОГО ТЕРМИНАЛА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДЕКЛАРАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ 1 4 .1 . Анализ условий возникновения и развития аварий Анализ возможных причин возникновения аварий. Отличи тельной особенностью процессов транспортировки и слива-налива нефти является отсутствие полной герметичности системы и возмож ность испарения части продуктов в окружающую среду. Аварии в основном происходят из-за отказов оборудования, ошибок персона ла, а также воздействий природного и техногенного характера. В соответствии со сведениями об известных авариях на нефте перекачивающих станциях (НПС) и нефтебазах, условиях их воз никновения и сценариях развития, а также статистикой отказов и пожаров на оборудовании НПС можно выделить два основных типа оборудования, на которых возможны крупные аварии и пожары со значительными последствиями: 1) помещения насосных агрегатов (основная опасность — пожар, взрыв топливовоздушной смеси в помещении); 2) технологические трубопроводы (пожар, загрязнение окружа ющей среды). Анализ сценариев аварийных ситуаций и оценка вероятности раз личных сценариев аварий проводились методом построения дерева событий (см. подразд. 2.2). Рассмотрим два сценария возникновения аварий на береговых сооружениях морского терминала: разрушение заполненного нефтью аварийного резервуара (сценарий БА1) и авария на подводящем тру бопроводе (сценарий БА2) (табл. 14.1) Для каждого варианта возникновения аварий имеют место сцена рии развития аварий, представленные в виде дерева событий. Первый вариант предусматривает собой разгерметизацию резерв ного резервуара с нефтью емкостью 100 000 м3 с истечением нефти в обваловку (сценарий БА1). Второй вариант предполагает аварию на подводящем нефтепроводе с разливом нефти по территории берего вых сооружений на площади, ограниченной дорогами, приподняты ми относительно уровня грунта станции (сценарий БА2). При авариях обоих типов в окружающую среду поступает нефть температурой до 35 °С. После выброса нефть разливается либо внут ри обвалования, либо на поверхности грунта. При этом пары нефти 277 Т а б л и ц а 14.1 Возможные сценарии возникновения аварий на нефтебазе морского терминала Номер сценария Содержание сценария Вероятность возникновения, год"1 БА1 Разрушение заполненного нефтью аварийного резервуара 5 10-4 БА2 Разрушение подводящего трубопровода 2-10-4 образуют смесь с воздухом, которая в свою очередь может сгореть или взорваться. Возможно возникновение пожара на месте пролива. На рис. 14.1, 14.2 представлены деревья событий для вариантов аварий БА1 и БА2 соответственно. Всего на рис. 14.1 представлено 24 сценария, которые обозначены символами от С 1 до С24, а на рис. 14.2 — шесть сценариев: от С25 до СЗО. Цифрами под каждым событием показана условная вероятность его возникновения. При этом условная вероятность инициирующе го события (разгерметизация резервуара, образование топливовоз душной смеси (ТВС) внутри резервуара или утечка из трубопрово да) принята равной 1,0. Истинную вероятность реализации сценария развития аварии можно получить как произведение величин условной вероятности и вероятности реализации инициирующего события (см. табл. 14.1). В некоторых случаях такие поражающие факторы, как тепловое излучение и ударная волна по ряду причин (срабатывание противоаварийной защиты, недостаточная интенсивность воздействия, по вышенная устойчивость сооружений и др.) не оказывают разруши тельного воздействия на оборудование и сооружения или не приво дят к поражению персонала. Такие сценарии вместе со случаями отсутствия воспламенения паров нефти отнесены к сценариям ава рий без опасных последствий, которые связаны с воспламенением и взрывом. Из анализа рис. 14.1 можно сделать вывод, что наиболее вероят ным сценарием при аварии типа БА1 является сценарий, связанный с рассеянием паровоздушного облака при разливе нефти в обваловку, испарении и образовании вторичного паровоздушного облака (сценарий С12 — 0,72). Наименее вероятный сценарий — тепловое воздействие пожара пролития на соседние сооружения при мгновен ном воспламенении нефти, вызванным тепловым воздействием го рящего паровоздушного облака (сценарий С11 — 0,004). Вероятность реализации сценариев с разрушением соседнего оборудования за счет эффекта «домино» составляет около 0,185. 278 Из анализа рис. 14.2 следует, что при проливе нефти на грунт наи более вероятным сценарием аварии является дрейф облака паров нефти без воспламенения (сценарий С28 — 0,4), наименее вероят ным — тепловое воздействие пожара пролива на соседние объекты (сценарий С30 — 0,05). На основании изложенного для количественной оценки потенци альной опасности и риска с учетом мгновенного разрушения обору дования приняты к рассмотрению следующие наиболее опасные ава рийные ситуации на береговых сооружениях морского терминала: • разрушение единичного резервуара с нефтью при максимальном уровне заполнения с последующим полным ее истечением в обваловку, образованием паровоздушного облака и его горением и возмож ным взрывом; • разрушение единичного резервуара с нефтью при максимальном уровне заполнения с проливом в обваловку, последующим воспла менением и горением пролива; • разрушение единичного резервуара с нефтью при максимальном уровне заполнения с максимально возможным истечением нефти в обваловку без воспламенения и взрыва с токсическим воздействием; • разрушение подводящего нефтепровода с проливом нефти на грунт с последующим образованием паровоздушного облака и его горением с возможным взрывом; • разрушение подводящего нефтепровода с проливом нефти на грунт с последующим воспламенением и горением пролива; • разрушение подводящего нефтепровода с проливом нефти на грунт с последующим испарением без воспламенения и взрыва с токсическим воздейстием. По каждому отмеченному для подробного анализа сценарию ава рии предполагаются наихудшие условия (по каждому поражающему фактору отдельно): • все вещество, вовлекаемое в аварию, попадает в окружающую среду мгновенно; • при расчете пожара пролития считается, что вся жидкая фаза выброса может быть вовлечена в пожар; • при расчете горения паровоздушного облака принимается, что площадь смертельного поражения ограничена изолинией с концен трацией, равной половине НКПР распространения пламени (0,6 % или 6000 ррт)\ • при расчете «огненного шара» предусматривается, что в него попадает не более 10 % всей массы нефти в резервуаре. При авариях, связанных с разгерметизацией резервуара (сценарий БА1), объем разлившейся нефти будет зависеть от количества нефти в резервуаре. Для резервуара емкостью 10 000 м3 эта величина соста вит 8 300 т. При аварии на подводящем трубопроводе рассматривается утеч ка нефти через ромбовидную трещину с размером большой диагона279 м оо о Рис. 14.1. Дерево сценариев при разгерме тизации резервного резервуара береговых ю сооружений морского терминала (сценарий 00 БА1) Рис. 14.2. Дерево событий при аварии с подводящим нефтепроводом на береговых сооружениях морского терминала (сценарий БА2) ли S = 0,00725!^ (0,012 м2), доля которых составляет 55 %. Для сухо путного участка нефтепровода длиной 8,7 км, диаметром 1422 мм, и временем перекрытия задвижек 8 мин скорость истечения нефти составит 0,361 т/с, а объем вытекшей нефти — 173 т. После перекры тия задвижек из трубопровода вытечет 11420 т нефти, т. е общее ко личество вытекшей нефти составит 11593 т. Расчет вероятных зон действия поражающих факторов. Рас смотрим сценарии с горением разлившейся нефти (пожар разли тия). Сценарий БА1 (пожар разлития). Поскольку обваловка каждого ре зервуара имеет объем, соответствующий 110 % объема нефти в резервуаре, примем площадь разлива нефти в обваловке Fo6a = 2 500 м2. Используя методику, приведенную в подразд. 2.2 (НПБ 107 —97), полу чим: эффективный диаметр разлива Лф ~ 56,4 м, высота пламени Н= 35,1 м. Основные параметры пожара разлития в обваловке представлены в табл. 14.2. Таким образом, безопасное для человека расстояние составляет 250 м от геометрического центра пожара пролития или 225 м от обваловки резервуара. Сценарий БА2 (пожар разлития). В случае аварии, связанной с раз рушением подводящего трубопровода, вылившаяся нефть разольется по площади, ограниченной дорогами, либо отделенными от площади прием ных устройств нефтепровода дренажными канавами, либо находящимися на некотором возвышением над уровнем грунта. Размер площади пролива в этом случае составит, м2: •Fpa3 = 200-125 = 25 000. Высота слоя разлившейся нефти, м: h = 11593 000/(820-25 000) = 0,56. Эффективный диаметр Д>ф = 178,5 м, высота пламени И = 78,1 м. Основные параметры пожара разлития на грунт приведены в табл. 14.3. Т а б л и ц а 14.2 Основные параметры пожара разлития в обваловке Параметр R, м Значение 50 75 100 125 150 175 200 250 Ф т 0,75 0,40 0,25 0,19 0,15 0,12 0,09 0,06 0,99 0,96 0,93 0,90 0,87 0,84 0,81 0,79 #пад» 59,4 30,72 18,60 10,80 8,352 6,72 5,83 3,79 Рг 7,41 5,15 3,32 1,30 — — — — Лор. % 99,2 56,0 5,0 0 0 0 0 0 кВт/м2 283 Рассмотрим сценарии со взрывом ПГВО. Сценарий БА1. Масса паров нефти, поступивших в атмосферу, соста вит, кг: МТ= WFo5eтисп = 45,7-10-6-2 500-3 600 = 411,3. Здесь время испарения тисп, в течение которого должны быть приняты меры по устранению аварии, принимается равным 3 600 с. Так как сг = сНкпр = 0,1188 кг/м3 > сст = 0,076 кг/м3, то эффективный энергозапас составит, МДж: Е' = MTqTcCT/cr = 411,3-44-0,076/0,1188 = 11575,2. Здесь теплота сгорания паров нефти определена по формуле (5.17), т. е. дт= 44(3 МДж/кг, а корректирующий параметр Р принят равным 1, как для дизельного топлива (класс 4) и бензина (класс 3) (см. табл. 5.8). Поскольку плотность паров нефти (рп = 9,9 кг/м3) много больше плот ности воздуха (рвозд = 1,2 кг/м3), то облако ТВС будет лежать на земле и его энергозапас удваивается, т.е. в расчетах примем Е= 23150,3 МДж. Рассчитаем объем облака ТВС, м3: V= Mr/cCT= 411,3/0,076 = 5 411,8. Примем, что по степени чувствительности ТВС в соответствии с табл. 5.8 относится к 4-му классу чувствительности (среднечувствительные веще ства с размером детонационной ячейки 10...40 см), а окружающая терри тория (резервуарный парк) относится к классу 3. В соответствии с экспертной табл. 5.7 ожидаемая скорость взрывного превращения относится к 4-му диапазону, соответствующему режиму дефлаграционного горения со скоростью фронта пламени 150...200 м/с. Поскольку в данном сценарии рассматривается случай образования ТВС в результате испарения пролива нефти, примем, что смесь является газовой, гомогенной. Т а б л и ц а 14.3 Основные параметры пожара разлития на грунт Параметр Значение R, м 100 150 200 250 300 350 400 450 Ф 0,68 0,44 0,22 0,17 0,14 0,11 0,09 0,07 X 0,99 0,96 0,93 0,92 0,91 0,89 0,87 0,85 *7пад> 53,9 33,8 16,40 12,5 10,2 7,8 6,3 4,76 Рг 7,12 5,44 2,94 1,78 — — — — / ’пор, % 98,5 67,0 2,0 0 0 0 0 0 кВт/м2 284 Т а б л и ц а 14.4 Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны и от импульса фазы сжатия Пара метр Значение R, м 50 75 100 125 150 200 250 300 д* 0,8 U 1,6 2,0 2,4 3,2 4,0 4,8 р* /*, 0,26 0,18 0,14 0,12 0,10 0,08 — — 0,035 0,023 0,017 0,013 0,011 0,007 — — АР, Па 26 300 18 230 14180 12160 10 130 8100 — — 70 40 30 25 21 13 — — /, Па-с Безразмерное расстояние от эпицентра взрывного превращения облака ТВС Rx = 0,016Л. Основные параметры дефлаграционного горения облака ТВС, образу ющегося при полном разрушении одного резервуара нефтебазы морского терминала, представлены в табл. 14.4. Оценку вероятности поражения Рпор человека проводим с использова нием пробит-функции, имеющей для случая летального поражения вид Рг, = 5-0,261nFb где Vx= 17 500 АР 290 I 9,3 Результаты расчетов представлены в табл. 14.5. Из табл. 14.5 следует, что взрыв облака ТВС в рассматриваемом случае не представляет опасности для персонала. Т а б л и ц а 14.5 Изменение вероятности летального поражения человека при взрыве облака ТВС, образующегося при разрушении резервуара береговых сооружений морского терминала Параметр R, м Рг Дор, % Значение 50 75 100 125 150 200 1,514 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 285 Т а б л и ц а 14.6 (О оо 0\ Зависимость избыточного давления на фронте ударной волны от импульса фазы сжатия при дефлаграционном горении облака ТВС и проливе нефти на грунт Значение Параметр 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Rx 0,065 0,73 U 1,46 1,825 2,15 2,56 2,92 3,285 3,65 р х1 0,865 0,61 0,45 0,35 0,29 0,24 0,21 0,198 0,168 0,152 0,10 0,05 0,033 0,024 0,019 0,016 0,013 0,012 0,01 0,009 А Р , Па 86710 61 800 45 600 35 450 29 400 24 300 21300 19040 17 000 15 400 /, П а-с 419 210 138 100 80 70 55 50 40 38 R ,м 4, Т а б л и ц а 14.7 Изменение вероятности летального поражения человека при взрыве облака ТВС и проливе нефти на грунт Параметр Значение R, м Рг 50 100 150 200 5,89 4,2 3,2 2,1 81 22 3 0 Л ор, % Сценарий БА2. Масса паров нефти, поступивших в атмосферу, соста вит, кг: Мг = WFp^ mn = 45,7 •25 000 •3 600 = 4113, тогда эффективный энергозапас, МДж: Е ' = M,qTc J c T= 4 113'4 4 -0,076/0,1188 = 115 752. С учетом большой плотности паров нефти и приземного расположения облака ТВС примем, МДж: Е = 2Е' - 231504. Результаты расчетов представлены в табл. 14.6—14.8. При развитии аварий с эффектом «домино» на береговых сооружениях Морского терминала возможны разрушения других технологических резер вуаров с меньшим количеством хранимых веществ. Разрушение этих резер вуаров менее опасно и не приведет к сильным поражениям и дальнейшим цепным реакциям по разрастанию аварий. Размеры зон поражения для разных сценариев развития аварий на бе реговых сооружениях морского терминала определяют по методикам, приведенным в подразд. 5.2 и 6.2. Результаты расчетов представлены в табл. 14.9. Т а б л и ц а 14.8 Изменение условной вероятности полного разрушения зданий при дефлаграционном горении облака ТВС и проливе нефти на грунт Параметр R, м Рг Л ор, % Значение 50 100 150 200 250 4,76 2,69 — — — 41 1 0 0 0 287 Т а б л и ц а 14.9 Зоны поражения для возможных аварий на береговых сооружениях морского терминала Параметр Нефть/пары нефти, т Сценарий БА1 БА2 8 300/0,41 11593/4,1 Взрыв (горение) облака (методика НТЦ) Скорость горения, м/с Радиус поражения ударной волной, м, при разрушении промышленных зданий: с вероятностью 50 % вероятностью 1 % Радиус воздействия на человека, м: гибель 100 % гибель 50 % гибель 1 % 150 ...200 200...250 75 125 350 600 — — — — 75 160 Взрыв облака (методика НПБ107—97) Скорость горения, м/с Радиус поражения ударной волной, м, при разрушении промышленных зданий: с вероятностью 50 % вероятностью 1 % Радиус воздействия на человека, м: гибель 100 % гибель 50 % гибель 1 % 150... 200 200...250 90 150 400 650 — — — — 60 150 Пожар разлива {методика НПБ107—97) Максимальная площадь пожара, м2 Радиус поражения открытым пламенем, м Высота пламени, м Радиус поражения излучением, м: поражение 100 % поражение 50 % поражение 1 % 2 500 25 000 175 100 44,7 27,6 50 80 125 100 170 210 Примечания. 1. Объемы приведены для наихудших условий рассеяния. 2. Пожар ограничен обваловкой 2 500 м2; расстояния приведены от центра резервуара. 288 1 4 .2 . Оценка возможного ущерба Наибольшее число работающих на береговых сооружениях мор ского терминала составляет 18 чел., наибольшая численность в ра бочую смену 11 чел. Поскольку данные по распределению персона ла по зданиям и участкам отсутствуют, примем следующее распре деление: 50 % численности смены равномерно распределено в южной части НПС, где расположен аварийный резервуар, узел учета нефти, терминал и т.д., а остальные 50 % равномерно распределены по ос тавшейся площади станции. Учитывая изложенное, по результатам расчетов можно оценить число работников, подвергающихся смертельному поражению при различных авариях на территории береговых сооружений морского терминала (табл. 14.10). Количество пострадавших людей вне зданий определяют путем умножения плотности распределения людей на величину площади зоны поражения. При любом развитии аварий, в том числе с эффектом «домино», население ближайших населенных пунктов в зону действия поража ющих факторов не попадает. Данные оценки вероятности поражения персонала носят макси мально возможный (консервативный) характер, поскольку значи тельная часть персонала находится внутри зданий, которые в неко торых случаях (кроме разрушения под действием ударной волны и поражения падающими обломками) могут значительно снизить ин тенсивность действия поражающих факторов и процент поражения людей. Таблица 14.10 Число людей, попадающее под действие поражающих факторов Сценарий БА1 БА2 Содержание сценария Пожар пролива (ПП) Число смертельно травмированных, чел. Не более 2 Взрыв облака нефтяных паров — Воспламенение облака нефтяных паров (пожар-вспышка) — Пожар пролива Не более 5 Токсическое воздействие* Не более 3 Взрыв облака нефтяных паров Не более 2 * П ри неблагоприятном восточном ветре. 289 В случае реализации рассмотренных сценариев аварий ущерб физическим лицам будет зависеть от числа людей, попавших в зону поражения, степени травмирования, стоимости лечения пострадав ших и компенсации их семьям и семьям погибших (см. подразд. 3.2). Ущерб, нанесенный береговым сооружениям морского термина ла, будет складываться из стоимости основных фондов, восстанови тельных работ, нового оборудования, простоя, потерянной продук ции (нефти), обучения персонала и т.д. (см. подразд. 3.3). Нанесе ние большого прямого ущерба сторонним организациям и населе нию маловероятно. Экологический ущерб можно оценить как незна чительный при авариях на суше, так как большей частью разливша яся нефть будет растекаться внутри береговых сооружений. Реки и водные бассейны в зоне потенциального разлива нефти около соору жений также отсутствуют. Кроме того, под резервуаром будет распо ложен непроницаемый слой с целью не допустить загрязнения грун товых вод. Каждый объект с резервуарами будет оснащен оборудо ванием для очистки загрязненной нефтью воды. При разрушении резервуара (сценарий БА1) материальный ущерб составит 0,6 млн долл, (принимается 12,5 % величины капитальных вложений на строительство одного резервуара; капитальные вложе ния на строительство одного резервуара на 10 000 м3 принимаются в 10 раз меньше по сравнению с аналогичными вложениями на стро ительство резервуара на 100000 м3). В случае выброса горящей не фти («огненный шар») возможен вывод из строя и разрушение мак симально возможного количества оборудования и основных фондов с материальным ущербом до 32,2 млн долл. Максимальный ущерб от потерянной продукции (нефти) при разгерметизации резервуара без учета повторного сбора нефти соста вит 2,86 млн долл. При развитии аварий по принципу «домино» и утечке нефти из всех резервуаров с последующим ее сгоранием мак симальный ущерб от потерянной продукции составит 5,72 млн долл. Стоимость нефти условно принималась равной 50 % стоимости бен зина и оценивалась как 0,143 долл./л. Приведенная оценка материального ущерба носит максимально возможный (консервативный) характер. Для более точной оценки ущерба от всех сценариев возможных аварий на береговых сооруже ниях морского терминала необходимо располагать сведениями о сто имости конкретного оборудования, зданий и сооружений. 1 4 .3 . Оценка риска аварий Основными поражающими факторами рассмотренных аварий являются: для горения разлива (лужи), «огненного шара» и воспла менения паровоздушного облака — падающий тепловой поток и от крытый огонь; для возможного взрыва — барические эффекты, ле290 Т а б л и ц а 14.11 Вероятности реализации сценария аварии БА1, связанного с разгерметизацией аварийного резервуара СЗ С4 С5 С6 С7 Ликвидация ПП при локальном разрушении резервуара Тепловое воздействие ПП на соседние объекты Тепловое воздействие «огненного шара» Ликвидация ПП в обваловке Тепловое воздействие ПП на соседние объекты Ликвидация горения дрейфующего облака ТВС Тепловое воздействия дрейфующего облака ТВС на соседние объекты о С2 Содержание сценария Вероятность реализации сценария, год’ 1 in 1 Сцена рий разви тия С1 5,0 • 10‘ 6 5,0 • 10ч 2,0 • 10 -5 5,0 • Ю-о 4,0 • 10- 6 2,0 Ю"6 С8 Образование «огненного шара» в соседних резервуарах вследствие теплового воздейст вия горящего облака 4,0 10-* С9 Барическое воздействие горящего облака ТВС, образующегося при разрушении резервуара Ликвидация ПП в обваловке, вызванного тепловым воздействием горящего облака ТВС 2,0 10'5 Тепловое воздействие ПП в обваловке на соседние объекты Дрейф облака ТВС, образующегося при частичном разрушении резервуара, без воспламенения Ликвидация ПП в обваловке Тепловое воздействие ПП на соседние объекты Барическое воздействие облака ТВС на соседние объекты 2,0 • 10-6 СЮ С 11 С12 С 16 С 17 Ликвидация ПП в обваловке, вызванного тепловым воздействием горящего облака Тепловое воздействие ПП в обваловке, вызванного тепловым воздействием горящего облака 4,0 • 10- 6 О С15 3,5-10-4 о С13 С14 8,0 • 10-6 2,8 • 10“6 6,0 • ю - 7 6,0 • 10"7 291 Окончание табл. 14.11 Сцена рий разви тия Вероятность реализации сценария, год"1 Содержание сценария С18 Дрейф облака ТВС без воспламенения С19 Ликвидация ПП при растекании нефти по территории С20 Тепловое воздействие ПП при растекании нефти по территории С21 Рассеяние облака ТВС С22 Ликвидация пожара внутри резервуара С23 Тепловое воздействие пожара внутри ре зервуара на соседние объекты без разрушения 1,5 • 10"7 С24 Рассеяние дрейфующего облака ТВС 4,0 10"7 о1 О 3,6 • 10"5 г1 О о о1 -J I О 2,5 • КГ7 тящие осколки оборудования, обломки зданий и сооружений при их разрушении; для рассеяния нефтяных паров — возможность токси ческого поражения. Т а б л и ц а 14.12 Вероятности реализации сценария аварии БА2 при аварийном разрушении подводящего трубопровода Сцена рий разви тия Содержание сценария Вероятность реализации сценария, год-1 С25 Тепловое воздействия горящего облака ТВС, образующегося при испарении и пролива 4,0 -КГ 5 С26 Барическое воздействие при взрыве облака ТВС на соседние объекты 4,0 • 10"5 С27 Воспламенение дрейфующего облака ТВС 2,0 • 10"5 С28 Рассеяние дрейфующего облака ТВС, обра зующегося при полном разрушении резервуара 8,0 • 10"5 С29 Ликвидация ПП при растекании нефти по территории 1,0 • 10"5 СЗО Тепловое воздействие ПП при растекании нефти по территории 1 ,0 - 10"5 292 Рис. 14.3. Распределение вероятности смертельного поражения персонала береговых сооружений при пожаре пролития в обваловке (сценарий БА1): 1 — подводящий нефтепровод; 2 — операторная; 3 — емкости с топливом; 4 — ава рийный резервуар Данные об авариях и проведенный анализ показывают, что наи более вероятны локальные утечки продуктов через фланцевые соеди нения, сварные швы, запорную арматуру и торцевые уплотнения насосов. В качестве вероятности аварии, связанной с полным разрушени ем одного резервного резервуара, для нефти V= 10 000 м3 принима лась величина 10“4 год-1. Учитывая, что резервуар не может быть ис пользован в качестве хранилища нефти, а только как резервный на случай возникновения ЧС на магистральном нефтепроводе, вероят 293 ность нахождения в нем нефти на момент его разгерметизации при мем ОД. Итоговая вероятность утечки нефти из резервуара составит не более 10-5 год-1. Первоначальная вероятность образования ТВС внутри резервуара была оценена как 10-3 год-1. С учетом изложенно го примем ее 10-4 год-1. Вероятность утечки нефти из подводящего трубопровода на территории береговых сооружений составляла 2 • 10-4 год-1. Для более точной оценки вероятности аварий необходи мо располагать сведениями о надежности применяемого оборудова ния. Рис. 14.4. Распределение вероятности смертельного поражения персонала береговых сооружений при взрыве облака ТВС (сценарий БА2): 1 — подводящий нефтепровод; 2 — операторная; 3 — емкости с топливом; 4 — ава рийный резервуар 294 С учетом вероятности исходного события (аварии) можно опре делить вероятность реализации всех сценариев аварий на береговых сооружениях морского терминала (табл. 14.11, 14.12). На рис. 14.3 приведено распределение потенциальных территори альных рисков смертельного термического воздействия на персонал при пожаре пролития в обваловке на береговых сооружениях морс кого терминала. В силу симметричности распространения теплово го излучения и ударной волны (наклон факела, а также снос «огнен ного шара» под действием ветра не учитывались) поля риска имеют Рис. 14.5. Распределение вероятности смертельного поражения персонала береговых сооружений при пожаре пролития на грунте (сценарий БА2): 1 — подводящий нефтепровод; 2 — операторная; 3 — емкости с топливом; 4 — ава рийный резервуар 295 вид концентрических окружностей с центром в условном центре разлива нефти. Распределение потенциального территориального риска для дру гих сценариев аварий и поражающих факторов приведено на рис. 14.4 и 14.5. На рис. 14.6 представлен ситуационный план зон смертельного поражения персонала береговых сооружений морского терминала при разных сценариях развития аварий. Рис. 14.6. Ситуационный план: А и Б — зоны возможного смертельного поражения при пожарах пролива, сцена рии БА1 и БА2 соответственно; В — зона возможного смертельного поражения при взрыве облака ТВС (сценарий БА2) 296 Контрольные вопросы 1. Каковы причины возникновения аварий на береговых сооружениях морского нефтяного терминала? 2. Какие сценарии возникновения аварий на нефтебазе морского терми нала вам известны? Охарактеризуйте их. 3. Какие параметры характеризуют последствия аварий? 4. Каким образом оценивают возможный ущерб от аварии при различ ных сценариях? 5. В чем состоит сущность оценки риска аварий? ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Оценка ущерба Таблица П.1.1 Шкала Россера Уровень дистресса Потеря трудоспособности отсут ствует Нет потери Легкая недееспособность, не приводящая к прерыванию работы Легкое нарушение трудо способности Ограниченная работоспособ ность (возможность выпол нять ограниченный перечень работ) Неспособность выполнять оплачиваемую работу Передвижение в коляске, возможность сидеть Прикованность к постели, контакт с окружающими 1,000 легкий средний тяжелый 0,990 0,995 0,980 0,990 0,973 0,967 0,932 0,980 0,972 0,956 0,912 0,964 0,956 0,942 0,870 0,946 0,935 0,900 0,760 0,875 0,845 0,680 0,000 0,000 смерть -1,486 0,677 0,564 смерть Таблица П.1.2 Среднесуточное распределение городского населения, %, но месту его пребывания Жилые В транспорте На улице (открыто) здания Произ здания водственВремя и Города с населением (млн чел) культур суток, ч но-быто ные здания 0,25... 0,5... Более 0,25... 0,5... Более вого наз 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,0 начения 1...6 94 — 6 — — — — — 298 Окончание табл. П.1.2 Жилые В транспорте На улице (открыто) здания Произ здания водственГорода с населением (млн чел) Время и культур ные здасуток, ч но-быто ния 0,25... 0,5... Более 0,25... 0,5... Более вого наз 1,0 0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 начения 6 13 7 9 12 11 8 6...7 74 7... 10 22 50 9 11 17 17 11 10 19 14 13 10 10... 13 28 52 6 7 13... 15 45 37 4 4 7 14 14 11 15... 17 27 8 9 13 15 15 12 17... 19 19... 24 45 49 24 10 12 15 20 18 77 14 4 4 6 5 5 15 3 Таблица П.1.3 Среднесуточное распределение сельского населения, %, по месту его пребывания Время суток, ч 1. .6 6...7 7.. 10 10...13 13... 15 15...17 17...19 19...24 Поле и сельскохозяйственное производство Днем Ночью 25 10 60 40 75 75 80 80 85 75 85 50 80 40 50 20 Жилые помещения Днем 75 40 25 20 15 15 20 50 Ночью 90 60 25 20 25 50 60 80 Т а б л и ц а П.1.4 Коэффициент защищенности населения по месту его пребывания Время пребывания Место пребывания или применяемое средство зашиты 15 мин 30 мин 1ч 2 ч 0 Открыто на местности 0 0 0 В транспорте 0,95 0,75 0,41 — 3...4 ч 0 — 299 Окончание табл. П.1.4 Время пребывания Место пребывания или применяемое средство защиты 15 мин 30 мин 1 ч 2 ч 3...4 ч В производственных помещениях 0,67 0,5 0,25 0,09 0 В жилых и общественных 0,97 0,92 0,80 0,38 0,09 помещениях В убежищах: с режимом регенерации воздуха 1 1 1 1 1 без режима регенерации воздуха 1 1 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,7 0 В средствах индивидуальной защиты органов дыхания Примечание. К оэф ф ициент защищ енности населения при использовании про тивогазов приведен для района пребывания людей не менее 1000 м от источника заражения. Значение коэф ф ициентов учитывает вероятность отказа части противо газов из-за неправильной подгонки, хранения, сбережения и т. п. Т а б л и ц а П.1.5 Показатель удельного ущерба от загрязнения атмосферного воздуха по экономическим районам Российской Федерации (1 долл. - 25 р.) Экономический район Удельный ущерб, Уаудг р./усл. т Северный 46,0 Северо- Западный 62,5 Центральный 74,0 Волго-Вятский 64,0 Центрально-Черноземный 62,8 Поволжский 63,7 Северо-Кавказский 68,7 Уральский 60,4 Западно-Сибирский 60,2 Восточно-Сибирский 46,9 Дальневосточный 44,2 Калининградская обл. 61,9 В среднем по Российской Федерации 61,4 300 Т а б л и ц а П.1.6 Коэффициент относительной эколого-экономической опасности загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферный воздух Класс опас ПДКерсуг, мг/м3 ности Твердые, жидкие и газообразные Оксид углерода (углерода оксид) — — — Углеводороды (в пересчете на — — — углерод) — Твердые вещества (недиффе — — ренцированная по составу пыль) Окислы азота — — — Сернистый ангидрид — — — Специфические Бутилен, бензин,гексан, цикло А 4 >0,8 гексан, скипидар, пентан и др. 4 Аммофос, арилокс, бутилацетат, А гексилацетат карбамид, моче вина, диэтиловый эфир, магния хлорат, углерод четыреххло ристый, этил хлористый, этилацетат и др. 4 Аммиак, ацетон, бензин слан А <0,08 цевый, диметил этаполамин, диэтиламин, калия карбонат, мелиорант, метилен бромистый, нафталин и др. Ангидрид вольфрамовый, В 3 >0,1 вольфрама оксид, дихлорпропан, зола сланцевая, натрия сульфат, пропилен, трихлор этилен и др. 3 В Альдегид масляный, амбуш, висмута оксид, гептен, железа оксид, капролактам, магния оксид, метиланилин, олова оксид, сажа и др. В 3 Железа сульфат, кислота капро <0,01 новая, хлорбензатрифторид, пентадиен, этилакрилат и др. ©о о о о о о00 Труппа О Вещество к%, 0,4 0,7 2,7 16,5 20,0 1,2 6,7 28,5 10,0 33,5 143,0 301 Продолжение табл. П. 1.6 Вещество Труппа Класс опас ПДКсрсуг, мг/м3 к%, ности Ангидриды, бензол, водород хлористый (соляная кислота), дихлорэтан, ксилол, гексафторбензол, азотная кислота, серная кислота, пиридин, тетрахлорэтилен, хлортетрациклин, эпихлоргидрин и др. с 2 >0,05 20,0 Акрилонитрил, анилин, бром, бромбензол, бромфенол и дру гие производные, водород цианистый, диметилатин, диметилформамид, йод, нитро бензол, тетрациклин, фторис тые соединения и др. с 2 0,004... 0,05 110,0 Амины алифатические, водород мышьяковистый, водород фто ристый, железа хлорид, марга нец и его соединения (в перес чете на диоксид марганца), меди оксид, медь сернистая, медь хлорная, метальдигид, моно-метилалин, мышьяк (органические соединения в пересчете на мышьяк), никель металлический, никеля оксид, сероводород, фенол, стирол, формальдегид, хлоропрен и др. с 2 <0,004 500,0 Барий углекислый, ванадия оксид, бутил хлористый, гексахлорциклогексан, анафтахинон, озон, пропилена оксид, толуилендиизоционат, М-хлораналан и др. D 1 > 0,002 330,0 Кислота тедефталиевая, никеля сульфат, свинец сернистый, таллия карбонат (в пересчете на таллий), хром шестивалент ный, этиленимин и др. D 1 0,0004... 1 670,0 302 0,002 Окончание табл. П.1.6 Вещество Диэтилртуть, кадмия соедине ния (в пересчете на кадмий), никеля растворимые соли (в пересчете на никель), соеди нения ртути, соединения свинца и др. Бенз(а)пирен, БВК, селена диоксид (в пересчете на селен), теллура диоксид (в пересчете на теллур), тетраэтилсвинец и др. Труппа Класс опас ности ПДКср.суТ» мг/м3 к% D 1 0,0002 ... 5000,0 0,0004 D 1 12 500,0 < 0,0002 Т а б л и ц а П.1.7 Показатель удельного экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов (1 долл. - 25 р.) Коэффициент эко логической ситуа Водные бассейны Показатель ции и экологической и административно удельного значимости состоя ущерба Ув, государственные регионы ния водных объек р./усл. т Российской Федерации тов по бассейнам основных рек К** Бассейн Балтийского моря 9 700,5 (территориальные воды Рос сии, включая акваторию Финского залива) Калининградская область 8 629,5 1,0 Бассейн р. Нева 10 054,2 — Ленинградская область (в том числе Ладожское озеро) 9 470,2 1 , 1 1 . .1,91 Санкт-Петербург 10 543,0 — Карельская Республика (в том числе Онежское озеро) 7 299,0 1,04... 1,22 Новгородская область (в том числе Ильмень-озеро) 6 212,3 1,11 ...1,17 Псковская область (в том числе Чудское озеро) 6 575,0 1 ,1 1 . .1,13 303 Продолжение табл. П. 1.7 Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек Къ* Тверская область (бассейн р. Западная Двина) 6 936,9 1,04... 1,12 Бассейн Каспийского моря 9 613,4 — Бассейн р. Волга — — Верхняя Волга (с бассейном р. Ока) — — Вологодская область 7 359,1 1,13... 1,14 Ивановская область 8 867,2 1,16... 1,18 Тверская область 8 625,9 1,16... 1,17 Костромская область 8 445,0 1,16... 1,17 Ярославская область 9 651,3 1,16... 1,21 Нижегородская область (замыкающий створ) 8 806,8 1 , 10 ... 1,18 Бассейн р. Ока 11 334,2 — Орловская область 8 143,3 1,16... 1,17 Тульская область 10 495,8 1,16...1,21 Калужская область 9 229,1 1,16-1,17 Владимирская область 9 108,4 1,16-1,18 Московская область 10 918,1 1,15-1,24 Москва 12 245,1 1,16-1,41 Ивановская область (без р. Клязьма) 8 857,2 1,16-1,18 Тамбовская область 8 988,0 оо <о Рязанская область 9 591,2 1,16-1,17 Пензенская область 9 169,0 1,30-1,31 Республика Мордовия 9 772,0 1 ,10 - 1,11 304 о\ О Показатель удельного ущерба У", р./усл. т Водные бассейны и административно государственные регионы Российской Федерации Продолжение табл. П. 1.7 Водные бассейны и административногосударственные регионы Российской Федерации Нижегородская область Бассейн р. Кама (с р. Белая) Показатель удельного ущерба У% р./усл. т Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек К%* 9 289,4 1 , 10 .. 1,18 — Кировская область 7 721,1 1 , 10 .. U2 Пермская область 8 264,0 1,09.. 1,16 Свердловская область 9 470,3 1,09.. 1,10 Республика Татарстан 9 832,3 1,30.. 1,40 Республика Удмуртия 9 108,4 1,09.. 1,10 Бассейн р. Белая 9 750,1 Республика Башкортостан 9 712,0 1,09.. U 4 Челябинская область 9 953,0 1,09.. 1,11 Средняя Волга (без р. Кама) 8 325,0 Республика Марий-Эл 8 083,0 1 ,10 .. 1,11 Чувашская Республика 8 143,3 1 ,10 .. 1,11 Пензенская область (бассейн р. Сура) 9 168,8 Ульяновская область 8 264,0 1,30... 1,32 Самарская область 8 264,0 1,30... 1,42 Оренбургская область 7 902,0 1,09 Саратовская область 8 324,3 1,30.. 1,33 Нижняя Волга 8 866,5 Волгоградская область 3 324,3 1,30... 1,33 Астраханская область 9 591,0 1,30.. 1,31 Республика Калмыкия 9 129,1 1,30 Бассейн р. Терек 7 246,5 Республика Дагестан 7 600,4 1,11 305 Продолжение табл. П. 1.7 Показатель удельного ущерба р./усл. т Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек К** Республика Кабардино-Балкария 6 876,6 U1 Республика Северная Осетия 7 359,1 1,11 ...1,23 Республика Ингушетия 6 816,2 1,11...1,85 Бассейн р. Урал 8 452,8 — Оренбургская область 7 902,0 1,08... 1,81 Челябинская область 9 410,0 1,08 ...1,31 Республика Башкортостан 8 806,8 1,08... 1,19 Бассейн Азовского моря 9 082,1 — Бассейн р. Дон 10 075,6 — Орловская область 8 140,9 1 , 10 ... 1,11 Тульская область 9 229,1 1 ,10 ... 1,18 Белгородская область 9 772,0 1,11 ...1,19 Курская область 8 384,6 1,11 Липецкая область 9 706,5 1,11... 1,29 Тамбовская область 8 987,8 1,11 ... 1,12 Пензенская область 9 163,8 1,06... 1,07 Воронежская область 9 772,0 1,11 ...1,28 Саратовская область 8 324,3 1,06-1,08 Волгоградская область 7 178,2 1,06-1,08 Ставропольский край 9 651,3 1,26 Ростовская область 10 737,1 1,26-1,85 Бассейн р. Кубань 8 056,3 — Краснодарский край 8 022,7 1,49-2,90 Ставропольский край 8 564,3 1,49-1,56 Водные бассейны и административно государственные регионы Российской Федерации 306 Продолжение табл. П. 1.7 Показатель удельного ущерба Y% р./усл. т Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек К%* — — Бассейн р. Днепр 7 913,0 — Смоленская область 8 203,6 110... 1,55 Калужская область 7 540,1 1, 10 ... 1,12 Брянская область 6 936,9 1,10... 1,50 Курская область 8 083,0 1,04... 1,24 Белгородская область 7 661,0 1,04... 1,05 Бассейны Белого и Баренцева морей 6111,0 Мурманская область 5 609,6 1,00 Бассейн р. Печора 5 718,2 — Архангельская область 6 454,3 1,00... 1,67 Республика Коми 4 162,1 1,00... 1,33 Бассейн р. Северная Двина 6 303,8 — Кировская область 7 117,9 1,01 ... 1,02 Вологодская область 6 333,7 1,02-1,16 Республика Коми 4 162,1 1,02-1,17 Архангельская область 6 454,3 1,02-1,69 Бассейн Северного Ледовитого океана 8 732,8 Водные бассейны и административногосударственные регионы Российской Федерации Бассейн Черного моря Бассейн р. Обь — — — — Республика Алтай 7 480,0 — Новосибирская область 8 686,2 1,02-1,14 Кемеровская область 10 616,5 1,02-1,29 Томская область 7 117,9 1,02-1,04 307 Продолжение табл. П. 1.7 — 1,02... 1,05 Бассейн р. Иртыш (iбез р. Тобол и Ишим) 8 417,8 — Омская область 8 505,2 1 ,02 ... 1,18 Тюменская область (г. Тобольск) 8 746,5 1,02... 1,05 Бассейн р. Ишим (г. Ишим) — — Бассейн р. Тобол {без р. Тавда, Тура и Исеть) 9 255,7 — Курганская область (г. Курган) 9 832,3 1,05 Тюменская область (г. Тюмень) 8 565,6 1,02... 1,04 Бассейны р. Тура и Тавда 11 151,7 — Свердловская область И 151,7 Бассейн р. Исеть 11 087,4 — Челябинская область (р. Миасс) 10 978,4 1,05... 1,20 Свердловская область 11 400,6 Курганская область (г. Шадрине к) 9 289,4 1,05 Бассейн р. Енисей 7 461,9 — Республика Тыва (г. Кызыл) 3 558,9 1,02 Красноярский край (г. Красноярск) 7 600,4 1,02... 1,31 308 о о О Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий автономные округа О Показатель удельного ущерба У), р./усл. т Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек К%* Водные бассейны и административно государственные регионы Российской Федерации Окончание табл. П. 1.7 Показатель удельного ущерба р./усл. т Коэффициент эко логической ситуа ции и экологической значимости состоя ния водных объек тов по бассейнам основных рек К** Иркутская область (г. Иркутск, бассейн р. Ангара) 6 875,5 1,02... 1,70 Республика Бурятия 5 911,4 1,02... 1,70 Бассейн р. Лена 3 498,6 — Иркутская область 3 920,8 1,05... 1,23 Республика Саха (Якутия) 3 438,3 1,00... 1,43 Республика Бурятия (бассейн р. Витим) 4 343,1 1,05... 1,43 Озеро Байкал (включая бассейны р. Селенга, Баргузин, Верхняя Ангара и другие реки Республики Бурятия 9 952,9 Бассейн Тихого океана 7122,4 — Бассейн р. Амур 7 194,6 — Читинская область 5 308,2 1 ,00 ... 1,10 Амурская область 4 343,1 1 ,00 ... 1,10 Хабаровский край 5 549,5 1,00... 1,53 Приморский край 8 143,3 1,00 ... 1,08 Реки полуострова Камчатка — — Камчатская область 4 343,1 1,00 — — Сахалинская область 7 419,5 1,00 Российская Федерация 9 041,7 Водные бассейны и административно государственные регионы Российской Федерации Реки острова Сахалин 309 Т а б л и ц а П.1.8 Коэффициенты относительной эколого-экономической опасности загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные объекты Вещество ПДК г/м* Вещества и химические соединения преимущественно 4-го и 3-го классов опасности Взвешенные вещества 0,20 О О Нитраты, карбомидная смола, лак битумный, кальций фосфорнокислый, метиленхлорид, танниды и др. 0,05 >40,0 О Сульфаты, хлориды, соли жесткости (Са+, Mg+, К+, Na+), мочевина и др. — 0,15 ВПК полим., диалапон, метилцеллюлоза, гуминовые кислоты, ОЖК, полиэфир, сили кат калия, сульфат бария, углен (взвесь, волокно), фталевая кислота, этилен и др. 2,0...4,0 0,30 Азот общий, алюминий, фосфор общий, железо общее, аммония-ион, ацетонитрил, бензол, диметилацетамид, карбомол, метазин, нитрат аммония (NH4), сероуглерод, сульфонол, сульфат аммония (NH), толуол, гексан и др. 0,5... 2,0 1,00 Химические соединения 3-го и 2-го классов опасности Ацетат-ион (натрий уксуснокислый), бутилацетат, диметилформамид, лапрол, неонол, сульфанол НП-1, скипидар, формалин, фосфорно-кислый калий, хлорат магния, этиленгликоль и др. 0 ,2 ...0,5 3,50 Гликозин, масло легкое таловое, метанол, нефтеполимерная смола, родонвд калия, свинец (РЬ2 ), СПАВ, стирол, фосфор пятихлористый, хлористый литий, барий и др. 0,06-0,2 11,00 Ацетон, ацетофенон, аммиак, бутиловый спирт, нефть и нефтепродукты, масла, жиры и др. 0,0 2 ... 20,00 Капролактам, кобальт, никель, марганец, мышьяк, цианиды, хром (Сг3+), цинк, формальдегид и др. 0,006... 310 0,06 0,02 90,00 Окончание табл. П.1.8 пдк„х, г/м2 Вещество Атразин, ацетонилид, карбозолин, нафталин, пестициды, кадмий (Cd2+) и др. 0,003... 0,006 250,00 Ванадий, гидрохинон, дихлорэтан, кадмий (Cd6+), ксантагенты, медь, фенолы, хром шестивалентный и др. 0,0 0 1 ... 550,00 0,003 Высокотоксичные химические соединения l-eo класса опасности Дибутилфосфат натрия, литий (гидрооксид), метол, синтанол ДС-10, циклогексен, ялан и др. 0,0005... 0,0009 2000,00 Алифатические амины, гидразин гидрат, димилин, дуал, катофор, поликарбацин, реглан, цинеб и др. 0 ,0002... 5000,00 Анилин, бенз(а)тшрен, досефилбензол, ИКВ-6-2 (ингибитор коррозии металлов), ртуть (Hg2+), моноэтиламин, сулема, неонил ТО 20-3, суффис, тетраэтилсвинец и др. < 0,0001 0,0005 15000,00 Примечание. При отсутствии наименования загрязняющего вещества в приве денных группах руководствоваться указанными интервалами значений ПДКРх. Таблица П.1.9 Показатели удельного экологического ущерба почвам и земельным ресурсам по административным территориям России Зона Административная территория Уп ^уд» тыс. р./га I Республики Карелия, Коми; Архангельская, Мурманская области; Ненецкий АО 22,5 II Республики Марий-Эл, Удмуртская; Брянская, Владимирская, Вологодская, Ивановская, Калужская, Тверская, Кировская, Костромская, Новгородская, Пермская, Псковская, Смоленс кая, Ярославская области; Коми-Пермяцкий АО 22,0 311 Окончание табл. П.1.9 Зона Административная территория У п ■'уд> тыс. р./га III Чувашская Республика; Нижегородская, Орловская, Рязанская, Тульская области 24,6 IV Республики Мордовия, Татарстан; Белгородская, Воронежская, Самарская, Курская, Липецкая, Пензенская, Тамбовская, Ульяновская области 35,5 V Республика Калмыкия, Астраханская, Волгоградская, Саратовская области 30,8 VI Республика Адыгея, Краснодарский край 47,2 VII Республики Дагестан, Ингушская, КабардиноБалкария, Карачаево-Черкесия, Северная Осетия; Ставропольский край; Ростовская область 45,9 VIII Республика Башкортостан, Курганская, Оренбург ская, Свердловская, Челябинская области 26,0 IX Республика Алтай; Алтайский край; Новоси бирская, Омская, Томская, Тюменская, Кеме ровская области; Ханты-Мансийский, ЯмалоНенецкий АО 31,4 X Республики Бурятия, Тува, Хакасия; Красноярс кий край; Иркутская, Читинская области; Агинский, Бурятский АО, Таймырский (ДолганоНенецкий) АО, Усть-Ордынский Бурятский АО, Эвенкийский АО 33,3 XI Республика Саха (Якутия); Приморский, Хаба ровский края; Камчатская, Магаданская, Саха линская, Амурская области; Еврейская автоном ная область, Корякский АО, Чукотский АО 9,0 XII Калининградская, Ленинградская области и Санкт-Петербург 14,3 XIII Московская область и Москва 312 23,0 Т а б л и ц а П.1.10 Показатели природно-хозяйственной значимости почв и земельных ресурсов 2 ,5 2 ,2 1 ,5 § * о -Q 5 5 с* S S § я а он Я а а<D Н <D 3 X о о 1=! П од инженернь: н и я , застрой ки, ц ии 1 ,5 0X> и О * а © О ° П рочие Cd я С а * X о а Б олота о. Н О го a Т ундра и л есотунд ра, оленьи п астби щ а С ельскохозяйст угодья О (D Н елесны е Л есны е и н 3 X X <D а 1 и, X >» Я Л иш ай н и ко вы е Он 0J П рочи е не сельскохозяй ственн ы е угодья М оховые 3 ,0 я а о н я X и0 ь* О t>> <D 3 X X <D н о >Я К ГО Зем л и п р о м ы ш л ен н о го н азн ач ен и я Болота О собо охраняел ри тории о. S о. с <D 3 1 X я X cd Зем л и лесо х о зяй ствен н о го н азн ач ен и я Зем ли сельскохозяй ственн ого н азн ач ен и я З ем л и населен] тов, дорог и ЛЭ § Зем ли н асел ен н ы х пунктов Н езастр о ен н ы е ного зн ачен и я 1 оь CD 3 X Он 2 ,5 1 ,7 2 ,3 2 ,8 2 ,2 2 ,2 1 ,7 1 ,5 1 ,0 CQ 3 S <D cd CQ я ан и го cd cd <D д 1 ,0 Т а б л и ц а П.1.11 Коэффициент К°, учитывающий класс опасности загрязняющего вещества (отхода) 314 К ласс опасности к? IV 1 III 2 II 3 I 7 Н етокси чн ы е 0 ,2 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Расчеты горения и взрывов Т а б л и ц а П.2.1 Характеристика газопаровоздушных смесей Горю чий ко м п о н ен т Аммиак NH 3 Ацетилен С2Н 2 Бутан С4НЮ Бутилен С4Н8 Винилхлорид С 2Н 3С1 Водород Н2 Дивинил С4Н 6 Метан СН4 Окись углерода СО Пропан С3Н 8 Пропилен С3Н 6 Этан С2Н 6 Этилен С2Н 4 D, м /с 1630 1990 1840 1 840 1710 1770 1870 1750 1840 1850 1840 1800 1880 Qmcrxi к г /м 3 1,180 1,278 1,328 1,329 1,400 0,933 1,330 1,232 1,280 1,315 1,314 1,250 1,285 М Д ж /к г Qvcrx> М Д ж /к г ТВ С Газовоздушные смеси 2,370 2,791 3,387 4,329 2,776 3,684 2,892 3,843 2,483 3,980 3,425 3,195 3,967 2,962 2,763 3,404 2,930 3,750 2,801 3,676 2,922 3,839 2,797 3,496 3,010 3,869 с нкпр/С ВКПР> к г /м 3 0,11/0,28 0,021 / 0,86 0,045/0,22 0,044/0,26 — 0,0033/0,6 — 0,033/0,1 0,14/0,85 0,038/0,18 — — 0,034/0,37 Вт Сск , об. % АРь МПа 17 26 58 56 63 19,72 7,75 3,13 3,38 7,75 1,29 2,14 2 29,59 3,68 9,45 1,20 54 16 28 44 42 30 28 29,59 4,03 4,46 5,66 6,54 1,88 1,89 1,71 1,96 1,57 1,82 1,89 1,87 1,69 1,91 Окончание табл. П.2.1 Горючий компонент £>, м /с к г/м 3 Qm ста? М Дж /кг Qvcrv М Д ж /кг ТВС снкпр/ свкпр> кг/м 3 Иг С ет , Об. % а р 2, М Па П а р о во зд уш н ы е см еси Ацетон С 3Н60 Бензин авиационный Бензол С6Н6 Гексан С6Н 14 Дихлорэтан C2H 4CI12 Диэтиловый эфир С4Н 10О Ксилол С6Н Ю Метанол СН40 Пентан С5Н ,2 Толуол С7Н 8 Циклогексан С6Н 12 Этанол С2Н60 1 910 1,210 3,122 3 ,7 6 6 0 ,0 5 2 /0 ,3 1 42 4 ,9 9 1,85 — 1,350 2 ,9 7 3 3 ,7 7 0 — 94 2,10 — 1 860 1,350 2 ,9 7 3 3 ,9 6 6 0 ,0 4 5 /0 ,2 3 78 2 ,8 4 1,96 1 820 1,3 4 0 2 ,7 9 7 3 ,7 4 8 — 86 2,16 1,86 1610 1,490 2 ,1 6 4 3 ,2 2 4 — 99 6 ,5 4 1,60 1 830 1,360 2 ,8 4 0 3 ,8 6 2 — 74 3 ,3 8 1,91 1 820 1,355 2 ,8 3 0 3 ,8 3 4 — 106 1,95 1,89 1 800 1,300 2 ,8 4 3 3 ,6 9 6 — 32 12,30 1,77 1 810 1,340 2 ,7 9 7 3,7 4 8 — 72 2 ,5 6 1,84 1 830 1,350 2 ,8 4 3 3 ,8 3 8 — 92 2 ,2 3 1,90 1770 1,340 2 ,7 9 7 3,7 4 8 — 84 2 ,2 8 1,77 1770 1,3 4 0 2 ,8 0 4 3,757 — 46 6 ,5 4 1,76 Т а б л и ц а П.2.2 Расчетные значения параметров уравнения Антуана для некоторых веществ Вещество Расчетные значения параметров уравнения Антуана А В С Амилен 6,94406 1 533,774 280,1790 Ацетон 5,172 729,87 174,15 Бензин 13,571 6 815,524 233,252 Бензол 4,922426 714,6183 165,0889 Бутилбензол 3,96447 484,853 64,7020 Диэтиловый эфир 5,92012 985,336 217,3580 Додекан 6,76301 2 106,793 226,7740 М-ксилол 6,02177 1 382,063 205,3186 О-ксилол 6,26495 1 562,392 222,6101 П-ксилол 5,673086 1 202,025 189,6541 3,964 484,853 64,702 6,66662 1 657,202 240,7177 Пропан 5,949 812,648 247,55 Толуол 5,947243 1 267,157 211,0642 Фенол 4,51002 610,520 62,2460 Циклогексанол 14,44162 9714,023 620,2610 Нефть Пиридин Т а б л и ц а П.2.3 Критические тепловые нагрузки д кр, кВт/м2, и время воспламенения т, с, при различной плотности теплового потока д , кВт/м2 Солома 7,0 Плотность теплового потока q 20 50 100 150 200 70,3 10,2 2,9 1,4 0,91 Пенопласт 7,40 73,7 10,3 2,9 Хлопок—волокно 7,50 74,7 10,4 Х/б ткани 8,37 83,9 Торф кусковой 9,8 103,6 Вещество, материал <7кр 0,92 2,9 1,5 1,5 10,7 3,0 1,5 0,92 11,4 зд 1,5 0,93 0,92 317 Окончание табл. П.2.3 Картон серый 10,8 Плотность теплового потока q 20 100 150 200 50 122,4 3,1 11,8 1,5 0,94 Фиброкартон 10,88 124,1 11,9 3,1 1,5 0,94 Темная древесина, ДСП 12,56 172,3 12,7 3,2 1,5 0,96 Бензин А-66 12,6 173,8 12,8 3,2 1,6 0,96 Древесина сосновая 12,8 181,5 12,9 з,з 1,6 0,96 Резина 7,0 70,3 10,2 3,4 1,6 1,02 Битумная кровля 7,0 70,3 10,2 3,4 1,6 1,02 Пластик слоистый 7,0 70,3 10,2 3,4 1,6 0,97 Фанера 7,0 70,3 10,2 3,4 1,6 0,97 Бензин А-78 7,0 70,3 10,2 3,4 1,7 0,98 Древесина: крашенная обугленная 7,0 7,0 70,3 70,3 10,2 10,0 3,4 3,4 1,7 1,7 0,99 Вещество, материал 318 *7кр 1,0 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Расчеты последствий хим ических аварий Т а б л и ц а П.3.1 Глубины зон возможного заражения ОХВ, км Э к ви вал ен т н ое к ол и ч ест во О Х В , т С к ор ость ветра, м /с 1 0,01 0 ,0 5 0,1 0,5 1 3 5 10 20 30 50 70 100 300 500 1 000 0 ,3 8 0 ,8 5 1,25 3 ,1 6 4 ,7 5 9 ,18 12,53 1 9 ,2 0 2 9 ,5 6 38,13 5 2 ,6 7 6 5 ,2 3 8 9 ,9 1 165 231 363 2 1 ,0 2 2 8 ,7 3 3 5 ,3 5 2 0 ,2 5 0 ,5 9 0 ,8 4 1,92 2 ,8 6 5 ,3 5 7 ,2 0 10,83 1 6 ,4 4 4 4 ,0 9 8 7 ,7 9 121 189 3 0 ,2 2 0 ,4 8 0 ,6 8 1,53 2,17 3 ,9 9 5 ,3 4 7 ,9 6 11,94 15,18 2 0 ,5 9 2 5 ,2 1 3 1 ,3 0 61,47 8 4 ,5 0 130 4 0 ,1 9 0 ,4 2 0 ,5 9 1,33 1,88 3 ,2 9 4 ,3 6 6 ,4 6 9 ,6 2 12,18 16,43 2 0 ,0 5 2 4 ,8 0 4 8 ,1 8 6 5 ,9 2 101 5 0,17 0 ,3 8 0 ,5 3 1,19 1,68 2,91 3 ,7 5 5 ,5 3 8 ,1 9 10,33 13,88 1 6 ,8 9 2 0 ,8 2 40,11 5 4 ,6 7 8 3 ,6 0 6 0 ,1 5 0 ,3 4 0 ,4 8 1 ,0 9 1,53 2 ,6 6 3 ,4 3 4 ,8 8 7 ,2 0 9 ,0 6 12,1 14,79 18,13 3 4 ,6 7 4 7 ,0 9 7 1 ,7 0 7 0 ,1 4 0 ,3 2 0 ,4 5 1,00 1,42 2 ,4 6 3,17 4 ,4 9 6 ,4 8 8 ,14 1 0 ,8 7 13,17 16,17 3 0 ,7 3 4 1 ,6 3 5 3 ,1 6 8 0,13 0 ,3 0 0 ,4 2 0 ,9 4 1,33 2 ,3 0 2 ,9 7 4 ,2 0 5 ,9 2 7 ,4 2 9 ,9 0 11,98 1 4 ,6 8 2 7 ,7 5 3 7 ,4 9 5 6 ,7 0 9 0 ,1 2 0 ,2 8 0 ,4 0 0 ,8 8 1,25 2,17 2 ,8 0 3 ,9 6 5 ,6 0 6 ,8 6 9,12 11,03 13,50 2 5 ,3 9 3 4 ,2 4 5 1 ,6 0 10 0 ,1 2 0 ,2 6 0 ,3 8 0 ,8 4 1,19 2 ,0 6 2 ,6 6 3 ,7 6 5,31 6 ,5 0 8 ,5 0 10,23 1 2 ,5 4 2 3 ,4 9 31,61 4 7 ,5 3 11 0,11 0 ,2 5 0 ,3 6 0 ,8 0 1,13 1,96 2 ,5 3 3 ,5 8 5 ,0 6 6 ,2 0 8,01 9,61 11,74 21,91 2 9 ,4 4 4 4 ,1 5 12 0,11 0 ,2 4 0 ,3 4 0 ,7 6 1,08 1,88 2 ,4 2 3 ,4 3 4 ,8 5 5 ,9 4 7 ,6 7 9 ,0 7 11,05 2 0 ,5 8 27,61 4 1 ,3 0 13 0 ,1 0 0 ,2 3 0 ,3 3 0 ,7 4 1 ,0 4 1,80 2 ,3 7 3 ,2 9 4 ,6 6 5 ,7 0 7 ,3 7 8 ,7 2 1 0 ,4 8 1 9 ,4 5 2 6 ,0 4 3 8 ,9 0 14 0 ,1 0 0 ,2 2 0 ,3 2 0,71 1,00 1,74 2 ,2 4 3,17 4 ,4 9 5 ,5 0 7,10 8 ,4 0 1 0 ,0 4 1 8 ,4 6 2 4 ,6 9 3 6 ,8 1 0 ,2 2 0 ,3 1 0 ,6 9 0 ,9 7 1 ,68 2,17 3 ,0 7 4 ,3 4 5 ,31 6 ,8 6 8,11 9 ,7 0 17,60 2 3 ,5 0 3 4 ,9 8 15 0 ,1 0 Примечания. 1. П ри скорости ветра больше 15 м /с размеры зон зараж ения принимать, как при скорости ветра 15 м /с. 2. П ри ско рости ветра меньше 1 м /с размеры зон зараж ения принимать, как при скорости ветра 1 м /с. Т а б л и ц а П.3.2 Скорость переноса, км/ч, переднего фронта облака зараженного воздуха при различном состоянии атмосферы Скорость ветра, м/с инверсия 1 2 3 4 5 6 7 5 10 15 21 — — — — — — — — — — — 8 9 10 И 12 13 14 15 Состояние атмосферы изотермия конвекция 7 6 14 12 21 18 24 28 — 29 — 35 41 — 47 — 53 — 59 — 65 — 71 — — 76 82 — 88 — Т а б л и ц а П.3.3 Степень вертикальной устойчивости атмосферы Н очь Д ень Вечер Я с н о , п ер е м ен н а я о б л ач н о сть С п л о ш н ая о б л ач н о сть Я сн о , п ер ем ен н ая о б л ач н о сть С п л о ш н а я о б л ач н о сть Я с н о , п ер е м ен н а я о б л ач н о сть С п л о ш н ая о б л ач н о сть Я сн о , п ер е м ен н а я о бл ач н о сть 1С п л о ш н ая о б л а ч н о сть 1 Утро <2 ин из из(ин) из кон(из) из из из 2 ...3 ,9 ИН из из(ин) из из из из(ин) из >4 ин из из из из из из из С корость ветра, м /с Примечание, ин — инверсия, из — изотермия, кон — конвекция. 320 Т а б л и ц а П.3.4 Характеристика ОХВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения О п а с н о е х и м и ч еск о е в ещ ест в о П л о т н о ст ь О Х В р, т /м 3 т л кип» &7 п ри разл и ч н ы х т ем п ер атур ах в озд уха, °С ^пор» (м г /л ) мин &1 к2 ж ид кость "С газ 0 ,0 0 0 8 0,681 - 3 3 ,4 2 15,0 0 ,1 8 0 ,0 2 5 0 ,6 8 1 - 3 3 ,4 2 15,0 0 ,0 1 1 ,6 4 - 6 2 ,4 7 0 ,2 * » 0 ,9 8 9 12 ,5 2 к, -4 0 -2 0 0 + 20 + 40 0 ,0 4 0 /0 ,9 0 ,3 / 1 ,0 0 ,6 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,4 /1 ,0 0 ,0 2 5 0 ,0 4 0 /0 ,9 1 ,0 /1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,0 /1 ,0 0,17 0 ,0 5 4 0 ,8 5 7 0 ,3 / 1 ,0 0 ,5 / 1 ,0 0 ,8 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,2 /1 ,0 4 ,0 0 0 ,0 2 8 0 ,15 0 ,1 0 ,2 0 ,5 1,0 1,0 А м м иак: хр а н ен и е п о д давл ен и ем и зо т е р м и ч е с к о е х р а н е н и е - В одород: м ы ш ьякови сты й ф тори сты й 0 ,0 0 3 5 - хл ори сты й 0 ,0 0 1 6 1,191 - 8 5 ,1 2 ,0 0 ,2 8 0 ,0 3 7 0 ,3 0 0 ,6 4 /1 0 ,6 / 1 ,0 0 ,8 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,2 /1 ,0 бром исты й 0 ,0 0 3 6 1 ,4 9 0 -66,п 2 ,4 * 0,13 0 ,0 5 5 6 ,0 0 ,2 / 1 ,0 0 ,5 / 1 ,0 0 ,8 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,2 /1 ,0 ц и ан и сты й — 0 ,6 8 7 2 5 ,7 0 ,2 0 0 ,0 2 6 3 ,0 0 0 0 ,4 1,0 1,3 Д и м ети лам ин 0 ,0 0 2 0 ,6 8 0 6 ,9 1,2* 0 ,0 6 0 ,0 4 1 0 ,5 0 /0 ,1 0 / 0 ,3 0 / 0 ,8 1 ,0 /1 ,0 2 ,5 / 1 ,0 М ети лам ин 0 ,0 0 1 4 0 ,6 9 9 - 6 ,5 1,2* 0,13 0 ,0 3 4 0 ,5 0 / 0 ,3 0 / 0 ,7 0 ,5 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 2 ,5 / 1 ,0 М ет и л : бром и сты й — 1,732 3 ,6 1,2* 0 ,0 4 0 ,0 3 9 0 ,5 0 /0 ,2 0 /0 ,4 0 / 0 ,9 1 ,0 /1 ,0 2 ,3 / 1 ,0 хл ори сты й 0 ,0 0 2 3 0 ,9 8 3 - 2 3 ,7 6 10,8** 0 ,1 2 5 0 ,0 4 4 0 ,0 5 6 0 /0 ,5 0 ,1 /1 ,0 0 ,6 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,5 /1 ,0 — 0 ,8 5 7 5 ,9 5 1,7* 0 ,0 6 0 ,0 4 3 0 ,3 5 3 0 /0 ,1 0 / 0 ,3 0 / 0 ,8 1 ,0 /1 ,0 2 ,4 / 1 ,0 М ети лм ер кап тан Окончание табл. П.3.4 ы м О п а сн о е х и м и ч еск о е в ещ ест в о П л отн ость О Х В р , т /м 3 газ О к и с л ы а зо т а — ЖИД fc7 п р и разл и ч н ы х тем п ер ат ур ах в о зд у х а , "С -^пор’ (м г /л ) мин *, 2 1 ,0 1,5 0 Т ЛКИПУ °с ^2 КОСТЬ 1,491 0 ,0 4 0 0 ,4 -4 0 -2 0 0 +20 +40 0 0 0 ,4 1,0 1 ,0 10,7 22** 0 ,0 5 0 ,0 4 1 0 ,2 7 0 /0 ,1 0 / 0 ,3 0 /0 ,7 1 ,0 /1 ,0 з , 2 /1 ,0 С ер н и сты й ан ги др ид 0 ,0 0 2 9 1 ,4 6 2 - 1 0 ,1 1,8 0,11 0 ,0 4 9 0 ,3 3 3 0 /0 ,2 0 /0 ,5 0 ,3 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,7 /1 ,0 С ероводород 0 ,0 0 1 5 0 ,9 6 4 - 6 0 ,3 5 16,1 0 ,2 7 0 ,0 4 2 0 ,0 3 6 0 ,3 / 1 ,0 0 ,5 / 1 ,0 0 ,8 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,2 /1 ,0 С ероуглерод 45 0 0,1 0 ,2 0 ,4 1 ,0 2,1 О кись эти л ен а - 0 ,8 6 2 — 1 ,2 6 3 4 6 ,2 С ол ян ая к исл ота — 1,198 — 2 0 0 ,0 2 1 0 ,3 0 0,1 0 ,3 1 ,0 1,6 Ф орм ал ьдегид — 0 ,8 1 5 -1 9 ,0 0 ,6 * 0 ,1 9 0 ,0 3 4 1,0 0 /0 ,4 0 /1 ,0 0 ,5 / 1 , 0 1 ,0 /1 ,0 1 ,5 /1 ,0 0 ,0 0 3 5 1 ,4 3 2 8 ,2 0 ,6 0 ,0 5 0 ,0 6 1 1,0 0 /0 ,1 0 /0 ,3 0 /0 ,7 1 ,0 /1 ,0 2 ,7 / 1 ,0 Ф осген Ф о с ф о р тр еххлори сты й Ф о сф о р а хл орок и сь 0 , 0 2 1 1 0 ,0 1 3 - 1,57 7 5 ,3 3 ,0 0 0 ,0 1 0 0 ,2 0 ,1 0 ,2 0 ,4 1,0 2 ,3 - 1,675 1 0 7,2 0 ,0 6 * 0 0 ,0 0 3 10,0 0 ,0 5 0,1 0 ,3 1,0 2 ,6 Ф тор 0 ,0 0 1 7 1,512 - 1 8 8 ,2 0 ,9 5 0 ,9 5 0 ,0 3 8 3 ,0 0 ,7 / 1 ,0 0 ,8 / 1 ,0 0 ,9 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,1 /1 ,0 Х лор 0 ,0 0 3 2 1 ,5 5 8 - 3 4 ,1 0 ,6 0 ,1 8 0 ,0 5 2 1,0 0 /0 ,9 0 ,3 / 1 ,0 0 ,6 / 1 ,0 1 ,0 /1 ,0 1 ,4 /1 ,0 — 1 ,6 5 8 112,3 0 ,2 0 0 ,0 0 2 3 ,0 0 ,0 3 0 ,1 0 ,3 1,0 2 ,9 0 ,0 0 2 1 1 ,2 2 0 12,6 0 ,7 5 0 ,7 5 0 ,0 4 6 0 ,8 0 0 /0 0 /0 0 /0 ,6 1 ,0 /1 ,0 3 ,9 / 1 ,0 Х лорпикрин Х лорциан П рим ечания. 1. В ч и с л и т е л е к 7 д л я п е р в и ч н о г о о б л а к а , в з н а м е н а т е л е — д л я в т о р и ч н о г о . 2. Ч и с л е н н ы е з н а ч е н и я т о к с о д о з , п о м е ч е н н ы х з в е з д о ч к а м и , о п р е д е л е н ы п о с о о т н о ш е н и ю Z)nop = 2 4 0 к П Д К рл, г д е П Д К рз — п р е д е л ь н о д о п у с т и м а я к о н ц е н т р а ц и я р а б о ч е й з о н ы , м г /л ; к = 5 д л я р а з д р а ж а ю щ и х О Х В ( п о м е ч е н ы о д н о й з в е з д о ч к о й ) и к = 9 д л я п р о ч и х О Х В ( п о м е ч е н ы д в у м я з в е з д о ч к а м и ). 3. З н а ч е н и я к, д л я и з о т е р м и ч е с к о г о х р а н е н и я а м м и а к а п р и в е д е н ы д л я с л у ч а я р а з л и в а в п о д д о н . Т а б л и ц а П.3.5 Значения коэффициента Лг4 зависимости от скорости ветра Скорость ветра, м /с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 к. 1 1,33 1,67 2 ,0 2 ,3 4 2 ,6 7 3 ,0 3 ,3 4 3 ,6 7 4 ,0 5 ,6 8 Т а б л и ц а П.3.6 Физико-химические и токсические свойства некоторых ОХВ Физико-химические свойства Опасное химическое вещество М-, кг/кмоль ^КИП» с с Р, ^■^кип» кДж/ кДж/кг (кг-К) Токсические свойства Плот ность жидкости/газа Порого вая токсодоза, мг/м3 (г *мин)/м 3 пдк, Рг = а + />1п(с"т) Смер тельная токсодоза, (г • мин)/м3 а Ь п А м миак 17,0 - 3 3 ,4 4,6 1 360 6 8 2 /0 ,8 6 20,0 15 100 - 3 5 ,9 0 1,85 2,0 Б ензол 78 80,1 — — 8 8 0 /2 ,8 5 ,0 — — - 1 0 9 ,8 5,30 2,0 бром исты й 80,9 - 6 6 ,8 9,36 217 - /2 ,8 2 ,0 _ _ -1 8 ,3 2 2,0 1,0 мы ш ьяковисты й 77,9 -6 2 ,5 0,5 242 - /2 ,7 0,1 7,5 — -1 5 ,4 3 2,0 1,0 ф тористы й 20,4 19,9 1,42 1560 9 6 8 /2 ,0 0,05 4 ,0 7,5 - 3 5 ,8 7 3,35 1,0 хлористы й 36,5 -8 5 ,1 0,8 300 1 19 0 /2 ,5 5 ,0 2 ,0 200 - 1 6 ,8 5 2 ,0 2,0 цианисты й 27,0 25,6 1,33 933 7 0 0 /0 ,9 4 0,3 0,2 1,5 -2 9 ,4 2 3,0 1,43 Водород: u> го Окончание табл. П.3.6 Т о к си ч еск и е св ой ств а Ф и зи к о -х и м и ч е с к и е св ой ств а О п асн ое хи м и ческ ое вещ ество й, к г /к м о л ь Т’киго °с П лот с Р, кДж/ (к г К ) кДж/кг н ость ж идко- ПДК, м г /м 3 с т и /г а з а П ор ого в ая т о к содоза, (г - м и н ) / м 3 С м ер тельн ая токсодоза, Рг = а + Й1п(с"т) а b п (г • м и н ) / м 3 К и сл о та: а зо т н а я — 83,4 — — 1 510/2,2 5,0 1,5 7,8 -1 3 ,7 8 1,40 2,0 серная — 330,0 — — 1 8 3 0 /— 1,0 — — -1 5 ,6 7 2,1 1,0 соляная — 110,0 — — 1 1 9 0 /- 5 ,0 2,0 200 -1 6 ,8 5 2,0 1,0 Д и м етилам ин — 7,4 — — 6 8 0 /1 ,6 4 ,8 1,0 — -7 ,3 4 0 2,0 1,0 М етилам ин — - 6 ,3 — — 700/1,1 1,0 4,8 — - 5 ,6 4 2 1,64 0,65 М е т и л и зо ц и а н а т — 39,0 — — 9 6 0 /2 ,0 0,05 — — - 5 ,5 2 0 1,87 1,0 бром исты й — 3,6 — — 4 0 0 0 /3 ,3 1,0 35,0 900 -5 6 ,8 1 5,27 1,0 хлористы й — -2 3 ,7 — — 2 3 0 0 /1 ,7 5,0 — — - 4 5 ,3 4 3,26 1,0 а зо та 30 20,7 — — 1 5 0 0 /- 5 ,0 1,5 7,8 -1 3 ,7 9 1,4 2,0 этилена 44 10,7 1,72 320 8 9 0 /1 ,5 1,0 — — -7 ,4 1 5 0,51 2,0 С ер о у гл ер о д 76,1 46,3 0,67 310 1 2 6 0 /2 ,6 10,0 4 5 ,0 900 - 2 0 ,0 4 2,0 1,0 М ети л : О кси д: 34,1 - 6 0 ,4 1,04 352 9 6 0 /1 ,2 10,0 16,0 30 -3 1 ,4 2 3,01 1,43 — -1 0 ,1 — — 1 4 8 0 /2 ,4 10,0 1,8 70 -1 5 ,6 7 2,1 2,1 Ф осген 98,9 8,2 0,67 159 1 4 3 0 /3 ,4 0,5 0,6 3,0 -1 9 ,2 7 3,69 1,0 Ф тор 38,0 -1 8 8 ,0 3,32 727 1 7 0 0 /1 ,3 0,15 0 ,3 9 — - 1 0 ,3 4 1,0 2,0 Хлор 70.1 - 3 4 ,0 0 ,9 6 288 3 0 00/3,13 1,0 0,6 6 ,0 - 8 ,2 8 0,92 2,0 28 -1 9 1 ,3 1,04 37,5 7 8 9 0 /4 ,4 — — — -3 7 ,9 8 3,70 1,0 С ер ов одород С ернисты й ангидрид Угарны й газ u> N> Т а б л и ц а П.3.7 Теплофизические характеристики подстилающих поверхностей Тип поверхности Бетон Песок Лед рп, кг/м3 220 1380 920 Хп, Вт/(м •К) 1,42 0,35 2,23 С„, Дж/(кг •К) 770 840 2080 Т а б л и ц а П.3.8 Значения коэффициентов A t , Аг, B t, В2, С3 в зависимости от класса устойчивости атмосферы Класс устойчивости С3 Конвекция 0,112 ^2 0,00092 А 0,920 Вг 0,718 0,11 Изотермия 0,098 0,00135 0,889 0 ,6 8 8 0,08 Инверсия 0,0609 0,00196 0,895 0,684 0,06 Т а б л и ц а П.3.9 Коэффициент шероховатости подстилающей поверхности Тип поверхности Ровная местность, покрытая снегом го 0,1 0,1 Ровная местность с высотой травы до 1 см Ровная местность с высотой травы до 15 см 1,0 5,0 Ровная местность с высотой травы до 60 см Местность, покрытая кустарником 12,0 40,0 Лес высотой до 10 м Городская застройка 100,0 Т а б л и ц а П.3.10 Значения коэффициентов С ,, С2, D u D 2 в зависимости от шероховатости подстилающей поверхности с2 0,000625 0,000776 0 0,0538 А 0,048 0,027 0 А 0,45 0,37 40 с, 1,56 2,02 2,73 5,16 -0,098 0,225 100 7,37 0,000233 -0,096 0,6 го 1 4 10 326 0 Т а б л и ц а П.3.11 Классы устойчивости атмосферы Ночь День СкоТонкая рость сплошная Безоблачно Инсоляция ветра облачность или на выИЛИ <3/ 8об соте ласти >5А об 10 м, Слабая покрова ласти и>„, м/с Интенсивная Умеренная покрова <2 Конвекция Конвекция Конвекция Инверсия Инверсия 2...3 Конвекция Конвекция Конвекция Инверсия Инверсия 3...5 Конвекция Конвекция Конвекция Изотермия Инверсия Конвекция Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия 5... 6 >6 Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия Изотермия Т а б л и ц а П.3.12 Ориентировочные значения коэффициентов У, учитывающих испарение некоторых низкокипящих ОХВ в начальный период их смешивания с водой Опасное хими ческое вещество Аммиак Темпера Удельный тура кипе вес жидкого ния, °С ОХВ, г/см3 Значение Упри темпе ратуре воды 10 °С 20 °С 0’С -33,4 0,68 0,77 0,56 0,42 бромистый -65,6 1,49 0,90 0,89 0,87 хлористый -85,0 1,19 0,64 0,58 0,51 Метиламин -6,5 0,7 0,10 0,09 0,08 Метил хлористый -23,7 0,98 0,37 0,36 0,34 Сернистый ангидрид -10,1 1,46 0,22 0,14 0,10 Сероводород -60,0 0,96 0,25 0,20 0,15 Формальдегид -19,0 0,82 0,73 0,71 0,68 Хлор -34,1 1,56 0,40 0,35 0,30 Водород: Примечание. При расчете коэффициентов учитывалось мгновенное испарение вещества за счет его вскипания при переходе от температуры окружающей среды к температуре кипения и растворимость вещества в воде. Для хлора и сероводорода коэффициенты определены экспертным путем. 327 Т а б л и ц а П.3.13 Коэффициенты шероховатости ишдля открытых русел водотоков Характер ложа Реки в весьма благоприятных условиях (чистое прямое ложе со свободным течением, без обвалов и глубоких промоин) «ш 0,025 Реки в благоприятных условиях течения 0,030 Реки в сравнительно благоприятных условиях, но с некоторым количеством камней и водорослей 0,035 Реки, имеющие сравнительно чистые русла, извилистые с некоторыми неправильностями в направлении струй или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промоины, местами камни), некоторое увеличение количества водорослей 0,04 Русла (больших и средних рек) значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые с неспокой ным течением. Поймы больших и средних рек сравнительно разработанные, покрытые нормальным количеством рас тительности (травы, кустарник) 0,05 Порожистые участки равнинных рек. Галечно-валунные русла горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала. Сравнительно заросшие, неровные, плохо разра ботанные поймы рек (промоины, кустарники, деревья с наличием заводей) 0,67 Реки и поймы весьма заросшие (со слабым течением) с большими глубокими промоинами. Валунные, горного типа, русла с бурливым пенистым течением, с изрытой поверхностью водного зеркала (с летящими вверх брызгами воды) 0,08 Поймы такие же, как предыдущей категории, но с сильно неправильным течением, заводями и пр. Русла горно-водо падного типа с крупновалунным строением ложа, перекаты ярко выражены, пенистость настолько сильна, что вода, потеряв прозрачность, имеет белый цвет; шум потока доминирует над всеми остальными звуками, делает разговор затруднительным 0 ,1 0 0 Характеристика горных рек примерно та же, что и преды дущей категории. Реки болотного типа (заросли, кочки, во многих местах почти стоячая вода и пр.). Поймы с очень большими мертвыми пространствами, с местными углуб лениями, озерами и пр. 0 ,1 3 3 328 Т а б л и ц а П.3.14 Коэффициенты продольной дисперсии D„, м, приведенные к средней скорости течения 1м /с (для открытых русел) Ai при коэффициенте шероховатости пш Глубина Н, м 0,025 0,030 0,035 0,040 0,050 0,067 0,080 0,100 <1,0 2,6 4,3 6,4 9,1 16,3 35,2 56,1 100,8 213,4 2,0 3,6 5,6 8,2 11,2 18,9 37,2 59,8 101,0 215,2 3,0 4,6 7,0 10,0 13,6 22,5 42,0 63,0 105,0 220,6 4,0 5,5 8,4 12,0 16,2 26,8 50,9 74,3 118,3 225,9 5,0 6,5 9,9 14,2 19,2 31,8 60,8 89,2 142,8 255,4 6,0 7,5 11,5 16,6 22,6 37,7 73,0 107,9 174,9 318,2 7,0 8,6 13,3 19,2 26,3 44,5 87,6 131,0 215,8 402,0 8,0 9,7 15,2 22,1 30,6 52,3 95,0 159,3 267,3 9,0 10,9 17,2 25,3 35,3 61,3 105,7 193,6 331,8 654,9 >10 12,2 19,4 28,8 40,5 71,5 130,3 235,1 412,0 840,0 0,133 511,9 Т а б л и ц а П.3.15 Коэффициенты шероховатости нижней поверхности льда ил Период ледостава «л Первые 10 дней после ледостава (I, II декада декабря) 0,150...0,050 10... 20-й день после ледостава (последняя декада декабря и начало января) 0,100-0,040 20...60-й день после ледостава (середина января и I декада февраля) 0,050-0,030 60... 80-й день после ледостава (конец февраля—начало марта) 0,040-0,015 80... 110-й день после ледостава (март) 0,025...0,010 Примечание. Для подпертых речных бьефов данные пп. 1 и 2, отвечающие ре кам в бытовых условиях, следует уменьшать на 15 %, данные пп. 3 и 4 — на 35 %. М еньшие значения п„ характерны для гладкого ледяного покрова, большие — для ледяного покрова с торосами и шугой. 329 Т а б л и ц а П.3.16 Коэффициенты продольной дисперсии D B, м, приведенные к средней скорости течения 1 м/с (для условий ледостава) Глу бина Н, м D„ при коэффициенте шероховатости нижней поверхности льда ил 0,010 0,015 0,025 0,030 0,040 0,050 0,100 0,150 пш= 0,025 1,0 3,12 4,21 7,70 10,23 17,29 27,59 155,78 499,43 2,0 3,91 5,15 8,92 11,54 18,49 28,02 126,33 336,66 3,0 4,64 6,03 10,15 12,95 20,19 29,80 119,92 290,97 4,0 5,23 6,73 11,12 14,05 21,48 31,14 115,56 262,36 5,0 5,74 7,34 11,94 14,97 22,55 32,21 112,29 242,12 6,0 6,19 7,87 12,66 15,77 23,46 33,12 109,69 226,75 7,0 6,60 8,36 13,29 16,47 24,26 33,91 107,54 214,51 8,0 6,98 8,80 13,87 17,11 24,97 34,61 105,71 204,45 9,0 7,33 9,21 14,40 17,69 25,61 35,23 104,12 195,97 10,0 7,66 9,59 14,89 18,23 26,21 35,80 102,71 188,68 32,20 166,77 519,46 32,12 133,90 347,81 1,0 4,79 6,12 2,0 5,79 7,24 пш= 0,030 10,21 13,10 20,97 11,51 14,41 21,96 3,0 6,74 8,33 12,92 15,97 23,72 33,86 126,45 299,57 4,0 7,50 9,20 14,02 17,18 25,06 35,15 121,42 269,46 5,0 8,15 9,93 14,94 18,17 26,15 36,19 117,65 248,20 6,0 8,72 10,58 15,73 19,03 27,08 37,05 114,66 232,09 7,0 9,23 11,15 16,44 19,79 27,88 37,81 112,20 219,28 8,0 9,70 11,68 17,08 20,47 28,60 38,47 110,10 208,76 9,0 10,14 12,16 17,66 21,09 29,25 39,06 108,29 199,90 10,0 10,54 12,61 18,19 21,66 29,85 39,60 106,69 192,29 37,65 179,26 542,04 36,86 142,39 360,27 1,0 7,00 8,59 2,0 8,19 9,85 пш- 0,035 13,34 16,62 25,38 14,65 17,84 26,02 3,0 9,36 11,15 16,22 19,52 27,81 38,50 133,74 309,15 4,0 10,29 12,18 17,43 20,81 29,16 39,70 127,92 277,34 330 Продолжение табл. П.3.16 ГлуD n при коэффициенте шероховатости нижней поверхности льда п л §ина . 0,010 0.015 0,025 0,030 0,040 0,050 0,100 0,150 Н, м 5,0 11,07 13,03 18,43 21,87 30,24 40,66 123,59 254,94 6,0 11,75 13,78 19,29 22,77 31,16 41,46 120,15 237,99 7,0 ; 12,37 14,44 20,05 23,57 31,96 42,15 117,32 224,54 8,0 12,92 15,04 20,74 24,27 32,67 42,76 114,93 213,50 9,0 13,43 15,59 21,36 24,92 33,31 43,30 112,85 204,22 10,0 13,91 16,10 21,93 25,51 33,89 43,79 111,03 196,26 пш= 0,040 1,0 9,84 11,71 17,17 20,88 30,61 43,99 193,29 567,13 2,0 11,14 13,03 18,37 21,87 30,71 42,27 151,81 374,00 3,0 12,53 14,53 20,07 23,64 32,47 43,73 141,77 319,65 4,0 13,61 15,69 21,37 24,97 33,78 44,79 135,05 285,96 5,0 14,52 16,65 22,43 26,06 34,84 45,63 130,06 262,28 6,0 15,30 17,48 23,34 26,99 35,72 46,33 126,12 7,0 16,00 18,22 24,13 27,80 36,49 46,93 122,89 230,24 8,0 16,63 18,88 24,85 28,52 37,16 47,46 120,15 218,64 9,0 17,20 19,48 25,49 29,17 37,77 47,93 117,78 208,89 10,0 17,73 20,04 26,08 29,76 38,32 48,35 115,71 200,54 пш= 244,40 0,050 1,0 17,77 20,26 27,31 31,96 43,85 59,72 226,16 624,81 2,0 18,94 21,29 27,76 31,90 42,15 55,23 405,10 3,0 20,65 23,05 29,55 33,65 43,61 56,04 160,00 343,27 4,0 21,95 24,38 30,89 34,94 44,68 56,62 151,11 5,0 23,02 25,47 31,96 35,98 45,52 57,07 144,56 278,62 6,0 23,94 26,39 32,87 36,85 46,22 57,44 139,42 258,63 7,0 24,74 27,20 33,66 37,60 46,83 57,76 135,21 242,84 8,0 25,45 27,92 34,36 38,27 47,35 58,03 131,67 229,95 9,0 26,10 28,57 34,99 38,87 47,82 58,28 128,63 219,15 10,0 26,69 29,16 35,56 39,41 48,25 58,50 125,96 209,92 173,42 305,21 331 Продолжение табл. П.3.16 Глубина Н, м Д, при коэффициенте шероховатости нижней поверхности льда я , 0,010 0,015 0,025 0,030 пш- 0,040 0,050 0,100 0,150 0,067 1,0 39,92 43,65 53,88 60,42 76,62 97,48 298,22 746,60 2,0 38,81 41,99 50,49 55,80 68,60 84,49 218,96 468,92 3,0 40,39 43,45 51,56 56,57 68,46 82,94 197,61 391,00 4,0 41,54 44,52 52,34 57,12 68,37 81,87 183,74 343,70 5,0 42,47 45,37 52,95 57,55 68,29 81,04 173,65 310,99 6,0 43,23 46,08 53,45 57,91 68,23 80,37 165,83 286,59 7,0 43,89 46,68 53,88 58,21 68,18 79,81 159,48 267,46 8,0 44,47 47,21 54,26 58,47 68,14 79,32 154,19 251,92 9,0 44,99 47,69 54,59 58,71 68,10 78,90 149,66 238,97 10,0 45,46 48,11 54,89 58,92 68,06 78,52 145,72 227,94 лш= 0,080 1,0 66,29 71,14 84,20 92,41 12,46 137,75 368,95 861,40 2,0 60,49 64,32 74,44 80,68 95,56 113,73 261,69 527,11 3,0 60,95 64,51 73,82 79,50 92,87 108,93 232,07 433,76 4,0 61,29 64,65 73,38 78,68 91,02 105,65 213,12 377,73 5,0 61,54 64,75 73,05 78,04 89,60 103,18 199,49 339,31 6,0 61,76 64,84 72,77 77,52 88,46 101,20 189,00 310,83 7,0 61,94 64,91 72,54 77,09 87,51 99,55 180,57 288,63 8,0 62,09 64,98 72,34 76,72 86,69 98,15 173,57 270,68 9,0 62,23 65,03 72,17 76,39 85,98 96,93 167,61 255,78 10,0 62,35 65,08 72,01 76,10 85,34 95,85 162,46 243,15 пш = 0,100 1,0 127,57 134,39 152,49 163,70 190,56 223,74 508,84 1078,99 2,0 106,49 111,35 124,05 131,79 149,99 171,85 341,91 633,12 3,0 102,57 106,84 117,94 124,64 140,22 158,68 295,02 510,01 4,0 99,87 103,76 113,78 119,79 133,68 149,96 265,71 437,48 5,0 97,83 101,43 110,66 116,17 128,82 143,52 244,99 388,40 332 Окончание табл. П.3.16 D„ при коэффициенте шероховатости нижней поверхности льда ил Глубина Н, м 0,010 0,015 0,025 0,030 0,100 0,150 6,0 96,19 99,56 108,17 113,29 124,98 138,47 229,27 352,42 7,0 94,83 98,01 106,11 110,91 121,82 134,33 216,77 324,61 8,0 93,67 96,69 104,36 108,89 119,15 130,85 206,49 302,30 9,0 92,65 95,54 102,84 107,14 116,84 127,86 197,83 283,90 10,0 91,75 94,52 101,50 105,59 114,82 125,24 190,39 268,38 0,040 0,050 яш= 0,133 1,0 301,89 312,71 340,98 358,23 398,86 447,88 840,831 1 565,26 2,0 221,22 227,85 244,99 255,32 279,27 307,56 516,82 854,66 3,0 199,45 204,84 218,70 226,98 246,06 268,32 426,24 663,81 4,0 185,32 189,94 201,77 208,81 224,91 243,56 371,78 554,85 5,0 175,05 179,14 189,55 195,72 209,77 225,94 334,37 482,81 6,0 167,09 170,77 180,11 185,63 198,16 212,49 306,62 430,95 7,0 160,64 163,99 172,50 177,51 188,85 201,74 284,96 391,47 8,0 155,25 158,34 166,17 170,77 181,13 192,88 267,44 360,21 Т а б л и ц а П.3.17 Ориентировочные значения коэффициентов скорости самоочищения воды водоемов и водотоков К от некоторых аварийных ОХВ, сут-1 О >15 °С <10'С о Вещество или группа веществ СП К при температуре воды Водоем Водоток Водоем Водоток Водоем Водоток Аммиак, ионы аммония (по азоту) 0,5 2,7 0,3 1,8 0,2 0,9 Бензин 0,8 2,4 0,05 0,15 0,02 0,06 Гексахлоран 0,0015 0,0045 0,001 0,003 0,003 0,009 Кислота адипиновая 0,1 0,3 0,1 0,3 0,03 0,09 333 Окончание табл. П .3.17 К Вещество или группа веществ >15 "С при температуре воды <10 ”С 10... 15 °С Водоем Водоток Водоем Водоток Водоем Водоток Крезол 0,15 0,45 од 0,3 0,03 0,09 Медь (в неорга нических соеди нениях) 0,6 1,8 0,4 1,2 0,2 0,6 Метафос 0,015 0,045 ОД 0,3 0,003 0,009 Метилмеркаптан 0,04 0,12 0,3 0,9 0,008 0,024 Нафтол 0,23 0,7 0,16 0,5 0,15 0,45 Нефтепродукты 0,04 0,3 0,03 0,2 0,007 0,02 Никель (в неор ганических соединениях) 0,1 0,3 0,07 0,2 0,03 од Синтетические поверхностно активные вещества 0,15 0,9 0,1 0,6 0,05 0,3 Фенолы од 0,6 0,08 0,4 0,04 0,2 Формальдегид 1,0 3,0 0,7 2,1 0,2 0,6 Фосфорорганические пестициды 0,08 0,09 0,06 0,06 0,04 0,04 Хлорорганические пестициды 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 Хром (в неорга нических соеди нениях) од 0,3 0,07 0,2 0,03 0,1 Цинк (в неорга нических соеди нениях) 0,2 0,6 од 0,3 0,03 од Примечание. Использование для прогнозных расчетов коэффициента К целе сообразно с того момента, когда стах в зоне загрязнения воды будет меньше или равна 0,1са. 334 Т а б л и ц а П.3.18 Предельно допустимые концентрации некоторых ОХВ в водотоках и водоемах хозяйственно-питьевого водопользования (ПДКД*, мг/л Вещество (группа веществ) пдкв Вещество (группа веществ) ПДК, Акролеин 0,01 Метилметакрилат 0,01 Аммонийный ион 2,0 Мышьяк (в неоргани ческих соединениях) 0,05 Анилин 0,1 Нафтол 0,4 Алюминий (в неорга нических соединениях) 0,5 Нефть многосернистая од Ацетонитрил 0,7 Нефть прочая 0,3 Никель (в неоргани ческих соединениях) 0,1 Ацетонциангидрин 0,001 Барий (в неоргани ческих соединениях) 0,1 Нитраты (по N 0 3) 45,0 Бензол 0,5 Нитриты (по N 0 2) 3,3 Нитробензол 0,2 2,0 Бериллий (в неорга нических соединениях) 0,0002 Бром, бромиды 0,2 Нитрил акриловой кислоты Винилхлорид 0,05 Ртуть (в неорганических соединениях) Висмут (в неоргани ческих соединениях) од Свинец (в неоргани ческих соединениях) 0,03 Гексахлоран 0,02 Стирол 0,1 Гептил 0,02 Сурьма (в неоргани ческих соединениях) 0,05 Гидразин и его производные 0,01 Таллий (в неоргани ческих соединениях) 0,0001 Диметиламин 0,1 Теллур (в неоргани ческих соединениях) 0,01 Диоксины 1,2-Дихлорэтан 0,000035 Фенол 0,02 Формальдегид 0,0005 0,001 0,05 335 Окончание табл. П .3.18 Вещество (группа веществ) ПДКВ Вещество (группа веществ) ПДКВ Фосфор элементный 0,0001 Кадмий (в неоргани ческих соединениях) 0,001 Керосин сульфиро ванный од Фтор, фториды Керосин технический 0,01 Хлорбензол 0,02 Кислота адипиновая 2,0 Хлороформ 0,06 Кобальт (в неоргани ческих соединениях) од Хром (Сг3 в неоргани ческих соединениях) 0,5 0,004 Хром (Сг6 в неоргани ческих соединениях) 0,05 Крезол (м-, п-) 1,5 Медь (в неоргани ческих соединениях) 1,0 Цианиды (по CN) од Метиламин 1,0 Цинк (в неорганических соединениях) 1,0 Метилизоцианат од Этиленхлоргидрин ОД Метилмеркаптан 0,0002 Эпихлоргидрин 0,01 * Данные приведены по С анП иН № 4630 — 88 «Санитарные нормы и правила охраны поверхностных вод от загрязнений». 336 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Расчет последствий радиационных аварий Т а б л и ц а П.4.1 Размеры зон радиоактивного загрязнения при запроектной аварии АЭС (скорость ветра и>„ = 5 м/с) Масса радиоактивного выброса, т Реактор РБМК-1000 Реактор ВВЭР-440 Зона L, км В, км L, км L, км 3 А' А 145 34 8,4 3 75 10 3,7 0,3 10 А' А Б В 270 75 18 6 18 4 0,7 0,6 150 30 9 1,2 30 А' А Б В 420 140 34 18 50 А' А Б В Г 580 190 47 24 9 — — — — 31 8 2 0,6 280 74 10 — 18 4 0,2 — 43 12 2,4 1 0,3 380 100 17 25 6 од — — — — Т а б л и ц а П.4.2 Средние значения коэффициента ослабления Аосл Помещение и транспортное средство Открытые траншеи, щели -*г'-осл 3 Перекрытые щели 50 Автомобили 2 Пассажирские вагоны 3 Производственные здания 7 Административные здания 8 337 Окончание табл. П.4.2 Помещение и транспортное средство •^осл Жилые дома (каменные): одноэтажные 10 подвал 40 двухэтажные 15 подвал 100 пятиэтажные 27 подвал 400 Жилые деревянные дома: одноэтажные 2 подвал 7 В среднем для населения: городского 8 сельского 4 Т а б л и ц а ПАЗ Доза внутреннего (ингаляционного) облучения при запроектной аварии с реакторами типа ВВЭР-1000 и РМБК-1000 (10~2 Г)>) Я, км Степень вертикальной устойчивости атмосферы и скорость ветра, м/с Изотермия Конвекция Инверсия 2 3 7 10 2 5 7 2 5 3 4 5 5 20 14 8,6 6,2 ПО 49 35 25 250 170 130 110 10 6,9 4,8 3,0 2,2 6 28 20 15 20 2,6 1,9 1,2 0,9 2 13 9,5 30 1,6 0,7 0,5 25 7,6 35 1,3 U 1,0 0,6 0,5 14 40 0,8 0,5 0,4 50 U 0,9 0,6 0,4 60 0,7 0,5 0,3 338 130 97 76 62 6,8 52 41 34 29 6,4 4,2 27 24 20 18 6,2 4,7 3,6 21 19 17 15 11 5,1 4,0 2,9 17 16 14 12 0,3 9,3 3,9 3,0 2,1 11 10 10 9,2 0,2 4,9 2,9 2,4 1,7 8,2 8,0 7,8 7,2 Т а б л и ц а П.4.4 Основные дозовые пределы облучения (НРБ —99) Нормируемая величина Эффективная доза Персонал (группа А) 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 50 мЗв в год Эквивалентная доза, мЗв, за год: в хрусталике глаза коже кистях и стопах Население 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 5 мЗв в год 150 500 500 15 50 50 Таблица П.4.5 Значения пороговой поглощенной дозы Опогл за 10 сут, м1ф, критичные для принятия решения по защите людей в начальном периоде аварийной ситуации Решение по защите Все тело Нижний Верхний уровень уровень Отдельные органы Нижний Верхний уровень уровень 5 50 50 500 взрослые — — 250* 2 500* дети — — 100* 1000* 50 500 500 5000 Укрытие Йодная профилактика: Эвакуация * Только для щитовидной железы. 339 ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Расчет последствий гидравлических аварий Т а б л и ц а П.5.1 Значения параметров волны прорыва, приводящие к разрушениям объектов Степень разрушения сильная средняя слабая и, м/с А, м V , м/с А, м и, м/с А, м Объект Здания и сооружения портов Сборные деревянные жилые дома 3,0 2,0 2,5 1,5 1,0 1,0 Деревянные дома (1 ...2 этажа) 3,5 2,0 2,5 1,5 1,0 1,0 Кирпичные малоэтажные здания (1... 3 этажа) 4,0 2,4 3,0 2,0 2,0 1,0 Промышленные здания с легким металлическим каркасом и здания бескар касной постройки 5,0 2,5 3,5 2,0 2,0 1,0 Кирпичные дома средней этажности (четыре этажа) 6,0 3,0 4,0 2,5 2,5 1,5 Промышленные здания с тяжелым металлическим или железобетонным карка сом (стены из керамзитовых панелей) 7,5 4,0 6,0 3,0 3,0 1,5 Бетонные и железобетонные здания, здания антисейсми ческой конструкции 12,0 4,0 9,0 3,0 4,0 1,5 Стенки, набережные и пирсы на деревянных сваях 4,0 6,0 2,0 4,0 1,0 1,0 Стенки, набережные и пирсы напряженной конструкции с заполнением камнем 5,0 6,0 3,0 4,0 1,0 1,0 Стенки, набережные и пирсы на железобетонных и метал лических сваях 6,0 6,0 3,0 4,0 1,0 2,0 340 Продолжение табл. П.5.1 Объект V, Стенки, набережные, молы, волноломы из кладки массивов Степень разрушения сильная средняя слабая м/с Н, м V, м/с Л, м v, м/с Л, м 7,0 6,0 4,0 4,0 2,0 2,0 Оборудование портов и промышленных предприятий Станочное оборудование 2,0 2,0 2,0 з,о 1,0 1,0 Оборудование химических и электротехнических цехов и лабораторий 4,0 1,5 3,0 1,5 1,0 1,0 Стапели и стапельные места судостроительных и судоре монтных заводов 4,0 4,0 3,0 3,0 2,0 1,0 Трансформаторно-понизи тельные подстанции 5,0 2,0 4,0 2,0 2,0 1,0 5 6,0 4,0 6,0 2,0 2,0 1,5 ю 8,0 5,0 6,0 2,0 2,0 2,0 16 8,0 6,0 6,0 3,0 2,0 2,0 мостовой перегружатель 10,0 9,0 6,0 4,0 2,0 2,0 Мосты, дороги и транспортные средства Деревянные мосты (поток 2,0 1,0 1,0 1,5 выше проезжей части) 0,0 0,5 Железобетонные мосты 2,0 3,0 Металлические мосты и пу тепроводы с пролетом (30... 100) м 2,0 То же с пролетом более 100 м Крановое оборудование: портальные краны грузоподъемностью, т, 16 т 2,0 0,0 0,5 3,0 1,0 1,0 2,0 0,0 0,5 2,0 2,5 1,0 2,0 0,0 0,5 Железнодорожные пути 2,0 2,0 1,0 1,0 0,5 0,5 Дороги с гравийным (щебе ночным) покрытием 2,5 2,0 1,0 1,5 0,5 0,5 341 Окончание табл. П.5.1 Объект V, Степень разрушения сильная средняя слабая м/с h, м V , м/с А, м v, м/с А, м Шоссейные дороги с асфаль товым и бетонным покрытием 4,0 3,0 2,0 1,5 1,0 1,0 Автомобили 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 Подвижной состав 3,5 3,0 3,0 1,5 1,5 1,0 Плавучие средства Мелкие речные суда, катера 5,0 2,0 4,0 с осадкой менее 2 м 1,5 2,0 1,5 Вспомогательные суда (пла вучие краны, землечерпатель ные снаряды и т.д.) 7,0 2,0 4,0 1,5 2,0 1,5 Крупные речные пассажирские и грузовые суда (с осадкой более 2,5 м) 9,0 2,0 5,0 1,5 3,0 1,5 Плавучие доки 8,0 2,0 5,0 1,5 3,0 1,5 Плавучие причалы 9,0 2,0 6,0 2,0 3,0 2,0 342 ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Расчет последствий землетрясений Т а б л и ц а П.6.1 Интенсивность землетрясения в баллах, приводящего к различным степеням разрушения зданий или сооружений Степень разрушения Конструктивное решение здания или сооружения средняя слабая сильная полная Жилые, общественные и промышленные здания Кирпичные и каменные с несущими наружными и внутрен ними продольными стенами и железобетонными перекрытиями: 6,0...7,0 7,0... 7,5 малоэтажные 7,5... 8,0 >8,0 многоэтажные 5,0...6,0 6,0... 7,0 7,0... 7,5 >7,5 То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные 6,5...7,5 6,0...7,0 7,5 ...8,0 7,0... 8,0 8,0...8,5 8,0...8,5 >8,5 >8,5 Малоэтажные здания со стенами из туфа 5,0...5,5 5,5...6,0 6,5...7,0 >7,0 Каркасно-кирпичные (каменные) с железобетонными перекрытиями: малоэтажные многоэтажные 6,5 ...7,5 5,5 ...6,5 7,5...8,0 6,5...7,5 8,0...8,5 7,5...8,0 >8,5 >8,0 То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные 7,0... 8,0 6,0...7,0 8,0...8,5 7,0... 8,0 8,5 ...9,0 8,0...8,5 >9,0 >8,5 Продолжение табл. П. 6.1 К онструкти вн ое р еш ен и е зд ан и я и л и сооруж ения С те п е н ь р азр у ш ен и я слабая средн яя си льн ая п о л н ая Бетонные или железобетонные крупноблочные: малоэтажные многоэтажные 6,5...7,0 6,0...6,5 7,0...7,5 6,5...7,5 7,5...8,0 7,5 ...8,0 >8,0 >8,0 То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные 7,0... 7,5 6,5... 7,0 7,5... 8,0 7,0... 8,0 8,0...8,5 8,0...8,5 >8,5 >8,5 Железобетонные крупнопанельные: малоэтажные многоэтажные повышенной этажности 6,0... 7,0 5,0...6,0 5,5...6,0 7,0... 7,5 6,0...7,5 6,0... 7,0 7,5... 8,0 7,5... 8,0 7,0... 7,5 >8,0 >8,0 >7,5 То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные повышенной этажности 6,5...7,5 5,5 ...7,0 6,0...6,5 7,5... 8,0 7,0... 7,5 6,5...7,5 8,0...8,5 7,5...8,5 7,5... 8,0 >8,5 >8,5 >8,0 Железобетонные крупнопанельные с несущими наружными стенами и внутренним продольным каркасом: малоэтажные многоэтажные повышенной этажности 6,0...6,5 5,5...6,0 5,0...6,0 6,5...7,5 6,0...7,5 6,0...7,0 7,5 ...8,5 7,5 ...8,0 7,0...8,0 >8,5 >8,0 >8,0 То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные повышенной этажности 6,5...7,0 6,0...6,5 5,5...6,5 7,0...8,0 6,5...8,0 6,5...8,0 8,0...9,0 8,0...8,5 8,0...8,5 >9,0 >8,5 >8,5 Железобетонные крупнопанельные с полным продольным каркасом: многоэтажные повышенной этажности высотные То же с антисейсмической защитой: многоэтажные повышенной этажности высотные Железобетонные объемноблочные: малоэтажные многоэтажные То же с антисейсмической защитой: малоэтажные многоэтажные Железобетонные монолитные бескаркасные: многоэтажные повышенной этажности высотные То же с антисейсмической защитой: многоэтажные повышенной этажности высотные Железобетонные каркасные зального типа (здания каркас ные зального типа, здания с большими пролетами и шагами опор, образующими помещения большой площади) То же с антисейсмической защитой 7,0...7,5 6,5...7,5 6,5 ...7,5 7,5...8,0 7,5...8,5 7,5...8,5 8,0...8,5 8,5...9,0 8,5...9,0 >8,5 >9,0 >9,0 6,5...7,5 7,0...8,0 7,0... 7,5 7,5...8,5 8,0. ..8,5 7,5... 8,5 8,5...9,0 8,5 ...9,0 8,5...9,0 >9,0 >9,0 >9,0 6,0...6,5 5,5...6,0 6,5...7,0 6,0...7,5 7,0... 8,5 7,5...8,0 >8,5 >8,0 6,0...7,0 5,5 ...6,5 7,0...8,0 6,5...8,0 8,0...9,0 8,0...9,0 >9,0 >9,0 7,5...8,0 7,0...8,0 7,0...7,5 8,0...9,0 8,0...8,5 7,5...8,5 9,0... 10,0 8,5...9,5 8,5...9,5 >10,0 >9,5 >9,5 7,5...8,5 7,0... 8,0 7,5...8,0 7,0...7,5 8,5 ...9,5 8,0...9,0 8,0...9,5 7,5...8,0 9,5... 10,0 9,0... 10,0 9,5... 10,0 8,0...8,5 >10,0 >10,0 >10,0 >8,5 7,0...8,0 8,0...8,5 8,5...9,0 >9,0 Продолжение табл. П. 6.1 ON С теп ен ь р азр у ш ен и я К онструкти вн ое р еш ен и е зд ан и я и л и сооруж ени я слабая средн яя си льн ая п о л н ая Железобетонные большепролетные 7,0...7,5 7,5...8,0 8,0...8,5 >8,5 То же с антисейсмической защитой 7,5...8,0 8,0...8,5 8,5...9,0 >9,0 Железобетонные каркасные зального типа с покрытием в виде железобетонных оболочек и складок 6,0... 7,0 7,0... 8,0 8,0...9,0 >9,0 То же с антисейсмической защитой 6,0...7,5 7,5... 8,5 8,5...9,5 >9,5 Железобетонные каркасные купольные 6,0... 7,0 7,0... 8,0 8,0... 9,0 >9,0 То же с антисейсмической защитой 7,0... 8,0 8 ,0 -9 ,0 9,0-10,0 >10,0 Железобетонные зального типа с покрытием в виде висячих конструкций 6,5...7,0 7,0...8,5 8,5...9,5 >9,5 То же с антисейсмической защитой 7,0...7,5 7,5 ...9,0 9,0...10,0 >10,0 Железобетонные крупнопанельные с железобетонным и металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью, т: до 50 от 50 до 100 6,0...7,5 6,0...7,5 7,5 ...8,5 7,5...8,0 8,5...9,0 8,0...8,5 >9,0 >8,5 То же с антисейсмической защитой, т: до 50 от 50 до 100 6,5...7,5 6,5...8,0 7,5 ...8,5 8,0...8,5 8,5 ...9,5 8,5...9,0 >9,5 >9,0 6,5...6,5 6,5...7,5 О 00 L/i С металлическими стойками и легким покрытием из моно панелей по металлическим структурным или пространствен ным решетчатым конструкциям со стенами из панелей типа «сэндвич» и крановым оборудованием грузоподъем ностью до 20 т (панель типа «сендвич» — трехслойная панель с обшивками из стальных профилированных листов с рас положенным между ними слоем утеплителя из пенополиуре тана) >8,0 То же с антисейсмической защитой 6,0...7,0 7,0... 8,0 8,0...8,5 >8,5 Малоэтажные с металлическим каркасом, покрытием и стенами из листового металла 5,0...6,0 6,0 ...7,0 7,0... 8,0 >8,0 То же с антисейсмической защитой 5 ,0 -6 ,5 6,5 ...7,5 7,5...8,5 >8,5 Малоэтажные с деревянным каркасом и трехслойным клеефанерным каркасом, панелями покрытия и стен 5,0...6,0 6 ,0 -7,0 7,0... 8,5 >8,5 То же с антисейсмической защитой 5,5...6,5 6,5...7,5 7,5...9,0 >9,0 Здания атомных, тепловых и гидроэлектростанций обычной конструкции 7,0... 7,5 7,5... 8,0 8,0... 9,0 >9,0 То же с антисейсмической защитой 7,5...8,0 8,0...8,5 8,5...9,5 >9,5 Сооружения подземного пространства Подвалы зданий и сооружений (неусиленные): стены и покрытия из ребристых железобетонных плит 8,0...9,0 9,0-10,0 10,0-12,0 — стены из ребристых плит, покрытие из плоских плит 7,0... 8,0 8,0...9,0 9,0-11,0 >11,0 . u> Продолжение табл П. 6.1 00 Конструктивное решение здания или сооружения слабая Степень разрушения средняя сильная полная 7,0... 7,5 7,5... 8,5 8,5-11,0 >11,0 стены из фундаментных блоков, покрытие из ребристых плит 6,5...7,5 К 8,5... 10,5 >10,5 стены из фундаментных блоков, покрытие из плоских плит 6,0... 7,0 7,0... 8,0 8,0-10,0 >10,0 Автомобильные гаражи железобетонные одноэтажные 8,5...9,5 9,5... 11,0 11,0-12,0 — Автомобильные гаражи железобетонные многоэтажные 7,5...9,0 ©^ о\ ©^ О* 10,0-12,0 — Пешеходные тоннели с применением уголковых стеновых элементов 8,5...9,5 9,5...10,5 10,5... 11,0 >11,0 Пешеходные тоннели из объемных элементов 9,0... 10,0 10,0-11,0 11,0-12,0 — Автотранспортные тоннели прямоугольного типа 9,0... 10,5 10,5... 11,5 11,5-12,0 — 00 стены из железобетонных панелей, покрытие из плоских плит Защитные сооружения Отдельностоящие убежища с классом защиты: — — — II 12,0 — — — III 12,0 — — — IV 9,0... 11,0 11,0-12,0 — — 10,0... 11,0 11,0-12,0 — V о о 12,0 40 о I Встроенные убежища с классом зашиты: I 11,0... 12,0 — — — II 11,0... 12,0 — — — III 10,0... 11,0 11,0... 12,0 — — IV 8,5... 10,5 10,5... 11,5 >11,5 — V 9,0... 10,5 10,5... 11,0 11,0... 12,0 — из безнапорных железобетонных труб диаметром 2,0 м 7,5...8,5 8,5...9,5 9,5... 12,0 — то же диаметром 1,5 м 8,5 ...9,5 9,5... 10,5 10,5... 12,0 — 9,0... 10,0 10,0... 11,0 11,0... 12,0 — объемных секций магистральных коллекторов 8,0...9,0 9,0... 10,0 10,0... 12,0 — блоков сухих коллекторов 8,5 ...9,5 9,5... 11,5 > 11,5 — из железобетонных конструкций 7,5...8,5 8,5...9,5 — >10,5 непроходных каналов теплотрасс 7,0... 8,0 8,0...9,0 9,0... 10,0 >11,0 Встроенные противорадиационные укрытия 7,0... 8,0 8,0...9,0 9,0... 10,0 >10,0 Простейшие противорадиационные укрытия 8,0...9,0 9,0... 10,0 10,0... 11,0 >11,0 Быстровозводимые убежища, выполненные: объемных секций коллекторов с применением железо бетонных труб Противорадиационные укрытия, выполненные: u> L/> Окончание табл. П.6.1 О полная 11,0...12,0 — — 10,0-11,0 11,0...12,0 — 9,0-10,0 10,0-12,0 — 7,5 ...8,0 о Коммунально-энергетические сети 10,0... 11,0 Подземные стальные трубопроводы на сварке диаметром 350 мм 9,0 ...10,0 То же диаметром свыше 350 мм 8,0...9,0 Подземные чугунные керамические трубопроводы, соеди ненные при помощи раструбов и асбоцементные на муфтах Трубопроводы на металлических или железобетонных 7,0... 7,5 эстакадах 9,0... 11,0 Подземные сети (водопровод, канализация, теплотрасса) в каналах Трубопроводы, проложенные по земле (настилам, низким 6,0...7,0 опорам и т.д.) Обсадочные трубы скважин 9,0... 10,0 Смотровые колодцы и задвижка на коммунально 9,0... 10,5 энергетических сетях Непроходные каналы теплотрасс 7,0... 8,0 О слабая Степень разрушения средняя сильная ОО Конструктивное решение здания или сооружения >9,0 11,0-12,0 — — 7,0 ...8,0 8 ,0 -9 ,0 >9,0 10,0-12,0 — — 10,0-12,0 — — 8,0...8,5 8 ,5 -9 ,0 >9,0 Коллектор из объемных блоков 9,0... 10,0 10,0-11,0 11,0-12,0 — Водопроводные башни 6,0 ...7,0 7 ,0 -8,0 8 ,0 -9 ,0 >9,0 Тепловые камеры 8,0...9,0 9,0... 10,0 10,0... 12,0 — Наземные насосные станции 6,5...7,0 7,0... 7,5 7,5...8,5 >8,5 Заглубленные насосные станции 7,0...8,0 8,0...9,0 9,0... 10,0 >10,0 Наземные металлические резервуары и емкости (газгольдеры) 7,0...7,5 7,5...8,5 8,5...9,5 — Подземные металлические и железобетонные резервуары 7,5... 8,5 8,5...9,0 9,0... 10,0 — Подземные кабельные линии 10,0... 12,0 Подземные кабельные линии, проложенные в железо бетонных каналах или трубах 11,0... 12,0 Воздушные ЛЭП высокого напряжения 7,0...8,0 8,0...8,5 8,5...9,0 >9,0 То же низкого напряжения на деревянных опорах 6,5...7,5 7,5...8,0 8,0...8,5 >8,5 Силовые линии электрофицированных железных дорог 7,5 ...8,0 8,0...8,5 8,5...9,5 >9,5 Антенные устройства 6,0...7,0 7,0... 8,0 8,0...9,0 >9,0 Галереи энергетических коммуникаций на металлических или железобетонных эстакадах 6,0... 7,0 7,0... 8,0 8,0...9,0 >9,0 Водо-, газо-, электро- и канализационные сети и арматура к ним, проложенные и установленные внутри зданий и сооружений Степени разрушения определяются с учетом степени разрушения зданий и сооружений Т а б л и ц а П.6.2 ю Характеристика степеней разрушения зданий и сооружений Вид здания (сооруже ния) Жилые и общест венные здания Сооруже ния под земного простран ства горо дов и за щитные Степень разрушения зданий и сооружений слабая средняя сильная полная Частичное разруше ние внутренних пере городок, кровли, дверных и оконных коробок, легких пристроек и др. Основные несущие конструкции сохра няются. Для полного восстановления тре буется капитальный ремонт Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично дефор мируется. Может сохра ниться часть ограждающих конструкций стен, однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично раз рушены. Здание выво дится из строя, но может быть восстановлено Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элемен ты здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних эта жей. При сильном разру шении образуется завал. Восстановление возможно с использованием сохра нившихся частей и кон структивных элементов. В большинстве случаев восстановление нецеле сообразно Полное обруше ние здания, от которого могут сохраниться только повреж денные (или не поврежденные) подвалы и незна чительная часть прочных элемен тов. При полном разрушении об разуется завал. Восстановление здания невоз можно Незначительные де формации основных конструктивных элементов. В растя нутой зоне бетона появляются трещины, которые не наруша- Деформация и смешение стен, покрытий, рам, дверей, разрушение при мыкающего к сооружению участка входа. Разруше нию подвержены менее 50 % несущих конструк- Значительные деформации основных конструктивных элементов, разрушение защитных дверей и внут реннего оборудования,за вал входов грунтом. Входы и воздухозаборные устрой- Обрушение пе рекрытий, стен, разрушение вхо дов, защитных дверей и элемен тов внутреннего оборудования. сооруже ния ют герметичности сооружений. Незна чительные сдвиги и трещины в соеди нениях конструктив ных элементов. Воз можно частичное разрушение выходов и образование в них завалов ций. Начало разрушений сжатой зоны бетона, в элементах появление трещин, которые могут нарушать герметичность. Для восстановления сооружений требуется капитальный ремонт ства, как правило, разру шаются. В конструкциях образуются сквозные тре щины с частичным про никновением через них грунта в сооружение, кон струкции теряют перво начальную несущую спо собность, но не обруши ваются. Разрушениям под вержены 50 % несущих конструкций, обрушения отдельных несущих кон струкций. Восстановление сооружений невозможно Большинство или все несущие конструкции полностью утра чивают свою несущую спо собность. Вос становление невозможно Коммунальноэнергетические сети Частичное поврежде ние стыков труб, оборудования конт рольно-измеритель ных приборов. Нез начительная дефор мация опор ЛЭП. Частичное поврежде ние верхней части смотровых колодцев, незначительные по вреждения запорной арматуры. Небольшие вмятины на оболоч- Разрывы и деформации труб в отдельных местах, повреждение стыков, фильтров, отстойников и другого оборудования, выход из строя контроль но-измерительных при боров. Деформация и разрушение отдельных ЛЭП, схлестывание и обрыв проводов, сме щение на опорах, дефор мация оболочек резер вуаров и подводящих Разрушение и деформация большей части труб, кабе лей; сдвиг трубопроводов в поперечном направлении, повреждение отстойников, насосного и другого обо рудования. Деформация и падение ЛЭП, обрыв проводов. Срыв с опор, опрокидывание и дефор мация оболочек резервуа ров и емкостей. Обрыв подводящих трубопроводов и запорной арматуры. Разрушения и разрывы на значительных участках трубо проводов, ка бельных линий и воздушных ЛЭП. Возможно затопление мест ности в резуль тате прорыва трубопроводов, а также загазо ванность отдель- 354 Окончание табл. П.6.2 Вид здания (сооруже ния) Степень разрушения зданий и сооружений слабая ках газгольдеров, ре зервуаров и емкостей. При восстановлении меняются повреж денные элементы средняя сильная трубопроводов. Появление Восстановление невоз трещин и пробоин в смот можно ровых колодцах. При восстановлении выпол няется капитальный ремонт с заменой повреж денных элементов полная ных участков территории жи лых кварталов и промышленных объектов ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Расчет последствий ураганов Т а б л и ц а П.7.1 Частоты возникновения на территории России бурь и ураганов с различной скоростью ветра Регион, город Максимальная скорость ветра, при частоте год-1 0,2 0,05 0,02 Алтайский край Барнаул 35 42 48 Камень на Оби 29 35 39 Рубцовск 30 36 41 Краснодарский край Армавир 31 37 42 Ейск 30 36 41 Новороссийск 42 50 57 Сочи 28 33 38 Красноярский край Абакан 30 36 41 Ачинск 31 37 42 Боготол 29 35 39 Диксон 42 50 57 Дудинка 32 38 44 Норильск 40 48 55 Приморский край Владивосток 37 44 50 Находка 45 54 62 Ставропольский край Пятигорск 26 31 38 Ставрополь 43 52 59 Черкесск 42 50 57 355 Продолжение табл. П. 7.1 Регион,город Максимальная скорость ветра, при частоте год"1 0,2 0,05 0,02 Хабаровский край Комсомольск-на-Амуре 28 33 38 Аян 36 43 49 Охотск 27 32 37 Хабаровск 27 32 37 Андерма 43 52 59 Канин Нос 35 42 48 Малые Кармакулы 68 82 94 Нарьян-Мар 29 35 39 Арзамас 27 32 37 Иваново 23 27 31 Зима 27 32 37 Тайшет 27 32 37 Кострома 28 33 38 Отдельные города Волхов 27 32 37 Анадырь 45 53 62 Невельск 30 36 41 Холмск 34 41 46 Оха 37 44 50 Южно-Сахалинск 27 32 37 Магнитогорск 30 36 41 Челябинск 23 27 31 Уфа 40 48 55 Улан-Удэ 26 31 35 Махачкала 38 45 52 Новосибирск 26 31 35 Орел 27 32 37 356 Окончание табл. П. 7.1 Регион, город Максимальная скорость ветра, при частоте год4 0,05 0,02 0,2 Ростов-на-Дону 26 31 35 Таганрог 27 32 37 Рязань 26 31 35 Саратов 28 33 38 Томск 32 38 44 Березово 26 31 35 Салехард 32 38 44 Вилюйск 26 31 35 Тобольск 26 31 35 Воркута 30 36 41 Сургут 26 31 35 Кемь 26 31 35 Петрозаводск 26 31 35 357 Т а б л и ц а П.7.2 Зависимость степени разрушения зданий и сооружений от скорости ветра, м/с Тип конструктивных решений здания, сооружений и оборудования Промышленные здания с легким металлическим каркасом и зда ния бескаркасной конструкции Кирпичные малоэтажные здания слабая 25...30 Степень разрушения средняя сильная полная 30...50 50... 70 >70 20...25 25...40 40 ...60 >60 Кирпичные многоэтажные здания 20 ...25 25...35 35...50 >50 Административные многоэтаж ные здания, здания с металли ческим и железобетонным каркасом Крупнопанельные жилые здания 20... 35 35...50 50...60 >60 20... 30 30...40 40...50 >50 Складские кирпичные здания 25...30 30 ...45 45... 55 >55 Легкие склады-навесы с метал лическим каркасом и шиферной кровлей Склады-навесы из железобетонных элементов 15...20 20...45 45 ...60 >60 25...35 35...55 55...70 >70 35 ...45 45...70 70...100 >10 30...35 35 ...55 55... 85 >85 30 35 35 — Резервуары: наземные металлические 30...40 40 ...55 55...70 >70 частично заглубленные 35 ...45 45... 65 65...85 >85 30 35 35 — 15...20 20... 30 30...40 >40 20...25 25 ...35 35 ...45 >45 Трансформаторные подстанции закрытого типа Водонапорные башни: кирпичные стальные Газгольдеры Градирни: прямоугольные вентиляторные с железобетонным или стальным каркасом цилиндрические вентилятор ные из монолитного или сбор ного железобетона 358 Окончание табл. П. 7.2 Степень разрушения средняя сильная полная Тип конструктивных решений здания, сооружений и оборудования слабая Насосные станции: наземные кирпичные 25...35 30 ...40 40... 50 >45 25...35 35...45 45... 55 >50 полузаглубленные желе зобетонные 35...40 40...50 50...65 >65 Ректификационные колонны 25 ...35 30...40 40... 50 >55 Открытое распределительное устройство Крановое оборудование 20...25 25 ...35 35...55 >55 35...40 40... 55 55...65 >65 Подъемно-транспортное оборудование Контрольно-измерительные приборы 35... 40 40... 50 50... 60 >60 20... 25 25...35 35...45 >45 35...45 45...60 60... 80 >80 35...40 40... 55 55...65 >65 25... 30 30...40 40... 50 >50 Воздушные линии низкого 25...30 напряжения Кабельные наземные линии связи 20... 25 30...45 45...60 >60 25... 35 35...50 >50 наземные железобетонные Трубопроводы: наземные на металлических или железо бетонных эстакадах Кабельные наземные линии 359 ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Расчет последствий лесных пожаров Т а б л и ц а П.8.1 Степень повреждения древостоя после низовых пожаров Средняя высота нагара, м Средний диаметр древостоя 8 12 10 20 24 28 32 36 40 Сосняки I I I I I I I I 0,7... 1,0 II I I I I I I I I 1,1... 1,5 III II I I I I I I I 1,6...2,0 III III II I I I I I I 2,1 ...3,0 III III III II II I I I I 3,1...4,0 III III III III III II II II I 4,1...5,0 III III III III III III III III II 5,1 и более III III III III III III III III III I I I I — II III II II I I I I I — 1,1... 1,5 III III II II II II I I — 1,6...2,0 III III II II II II II II — 2,1...3,0 III III III III III II II II — 3,1...4,0 III III III III III III III II — 4,1 и более III III III III III III III III III I Лиственичники I I I I I I I I I I I I I I I I I 1,1...1,5 II I I I I I I I I 1,6...2,0 II II I I I I I I I 2,1...3,0 III II II I I I I I I 3,1...4,0 III III III III II II II II II 4,1...5,0 III III III III II II II II II о О О Cj 0,1...0,6 Березняки I I I о ' I о о Ъч 0,1. ..0,6 360 Окончание табл. П.8.1 Средний диаметр древостоя Средняя высота нагара, м 8 12 10 20 24 28 32 36 40 5,1...6,0 III III III III III III III II II 6,0... 7,0 III III III III III III III III II Ельники © o' o' I I I I I I — III II II II I I I I — 1,1... 1,5 III III III II II II II II — 1,6...2,0 III III III III III III III III — 2,1 и более III III III III III III III III — о ______ 1 I о I Т а б л и ц а П.8.2 Характеристики повреждения древостоя Степень повреж дений Характеристика состояния древостоя Повреждение древостоя, % по числу ПО деревьев запасу I Древостой слабо повреждается пожа ром, почти не изреживается, характе ризуется частичным отмиранием под чиненных ярусов древостоя или даже сохранением их после слабых низовых пожаров 0...30 0...25 II Древостой после пожара заметно из реживается; характеризуется сохране нием жизнедеятельности значительного числа деревьев верхнего полога и от миранием подчиненной части древо стоя после низовых пожаров средней силы 31 ...70 26... 60 III Древостой после сильного повреждения пожаром усыхает полностью или почти полностью; характеризуется сохране нием жизнедеятельности только нез начительного числа деревьев верхнего полога после верховых или сильных низовых пожаров 71... 100 61...100 361 Окончание табл. П.8.2 V Древостой в результате пожара выва ливается; представляет собой валежные горельники 100 100 о Древостой гибнет полностью в про цессе пожара; представляет собой горельники с древостоями, полностью утратившими жизнедеятельность вследствие обгорания крон во время верховых пожаров по запасу О О IV по числу деревьев 40 362 Характеристика состояния древостоя Повреждение древостоя, % О Степень повреж дений ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Угловые коэффициенты излучения с пламени пожара разлития на элементарную площадку ф = л/(Фо +Ф9о); .E-cos© „ E -co s© тор90 = ——— —ârctgE+—— ----х TV - s in © T V -sin © g + (A r + l)--2*(H -E sine) ГA Kb ab +<! arctg ETV - (TV2 - l)sin © M + arctg ,+ 1 (TV2 - l ) s i n © M cos© ( 1) V[l + (TV2 - l ) c o s 20 ] ’ sin© торо = arctg P ) x ja r c tg J[l E TV -(TV 2 - l)sin © M + ( N 2 - l ) c o s2 © + arctg (TV2 - l ) s i n © E 2 + (TV + 1)2 -2(T V + l) + ETVsin© AB M arctg где P = J ( N - l ) / ( N + iy, A = y j E 2 + ( N + 1)2 - 2E(TV + l)sin0; в = J e 2 + ( N - 1) - 2(1 - TV) sin©; Af = s J ( N2 - l ) s ] l + ( N 2 -l)c o s20; N = x / r ; E = L/r. (2 ) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регла мент о требованиях пожарной безопасности». ГОСТ 12.1.004 —91. Пожарная безопасность. Общие требования. ГОСТ Р 22.0.01—94. Безопасность в ЧС. Основные положения. ГОСТ Р 22.0.05 —94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техноген ные чрезвычайные ситуации. Термины и определения. ГОСТ Р 22.1.01 —95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Монито ринг и прогнозирование. Основные положения. СНиП 11-3 —79. Строительная теплотехника. — М. : Изд-во ЦНТИ, 1995. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. Утв. приказом Госкомэкологии России от 30 ноября 1999 г. Безопасность жизнедеятельности. Прогнозирование и оценка послед ствий техногенных аварий и стихийных бедствий : учеб.-метод. пособие / [О. М. Зиновьева и др.]. — М. : Изд-во МИСиС, 2007. — 122 с. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научнотехнические аспекты. Словарь терминов и определений / [Махутов Н. А. и др.]. — М. : МГФ «Знание», 1999. — 368 с. К вопросу об оценке стоимости человеческой жизни / [И. А. Кручинина и др.] / / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. —2003. —№ 4. — С. 72-75. К обзарь Ю. М. Методические основы оценки ущербов от чрезвычайных ситуаций / Ю. М. Кобзарь, Е. Б. Хлобыстов. Режим доступа : http:// webknow.ru/geologija_00388_4.html Кузнецов О. В. Разработка методов прогнозирования и предотвращения последствий взрывов при аварийном взаимодействии расплавленного ме талла с водой и кислородосодержащими материалами : кандидатская дис сертация / О. В. Кузнецов. — М. : Изд-во МИСиС, 2001. Маршалл В. Основные опасности химических производств / В. Мар шалл. — М. : Мир, 1989. — 672 с. Мастрюков Б. С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. — М .: Из дательский центр «Академия», 2008. — 336 с. Махутов Н.А. Научно-методические подходы к разработке мер по обес печению защищенности критически важных для национальной безопасно 364 сти объектов инфраструктуры от угроз техногенного и природного харак тера / Н.А. Махутов / / ПБиЧС. — 2004. — № 1. — С. 37—47. Методика прогнозирования и оценки медицинских последствий аварий на взрыво- и пожароопасных объектах. — М .: МЧС России, 1993. — 30 с. Методика прогнозной оценки загрязнения открытых водоисточников аварийно химически опасными веществами в чрезвычайных ситуациях. — М. : ВНИИ ГОЧС, 1996. - 37 с. Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах. Сборник документов. — Серия 27. — Вып. 2 / колл. авт. — М. : НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. — 208 с. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магист ральных нефтепроводах. — Серия 27. — Вып. 1 / колл. авт. — М. : НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. — 120 с. Модели и механизмы управления безопасностью / / [В. Н. Бурков и др.]. — М. : СИНТЕГ, 2001. - 160 с. Морозов В. Н. Прогнозирование и ликвидация последствий аварийных взрывов и землетрясений. [Теория и практика] / В. Н. Морозов, М. А. Шахраманьян. — М. : УРСС, 1998. — 272 с. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных хими ческих, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. —СПб.: ДЕАН, 2003. - 112 с. Оценка последствий чрезвычайных ситуаций / [Г.Л.Кофф и др.]. — М .: ИПК РЭФИА, 1997. - 364 с. Расчет риска технологических катастроф, инициированных природны ми явлениями / [В. А. Акимов и др.] / ПБЧС. —2000. —Вып. 1. —С. 38 —48. Рекомендации по расчету инфильтрации в жилых зданиях. —М .: ЦНИИЭП жилища, 1973. — 108 с. Сафронов В. С. Отраслевое руководство по анализу и управлению рис ком / В. С. Сафронов, Г. Э. Одишария, А.А.Швыряев. — М .: ГЕРА, 1996. — 208 с. Сборник методик № 1. —М .: НТЦ «Промышленная безопасность», 1999. — 112 с. Tiimoe В. П. Методика аналитического расчета воздухообмена жилых зданий / В. П. Титов / / Экономия энергии в системах вентиляции, отопле ния и кондиционирования воздуха. — М .: Изд-во МИСИ, 1985. —С. 130— 141. ОГЛАВЛЕНИЕ Условные обозначения...................................................................................3 Введение..........................................................................................................5 РАЗДЕЛ I ЭЛЕМ ЕНТЫ ТЕОРИИ АНАЛИЗА РИСКА Глава 1. Основные понятия и определения................................................8 Глава 2. Методы анализа риска.............................................................. 12 2.1. Классификация методов анализа риска....................................... 12 2.2. Качественные методы анализа риска........................................... 16 2.3. Количественные методы анализа риска.........................................20 Глава 3. Определение вероятности (частоты) возникновения источника чрезвычайной ситуации......................................................39 3.1. Статистические данные по частоте возникновения источников техногенных и стихийных чрезвычайных ситуаций.........................................................................................39 3.2. Аналитические методы определения частоты возникновения источника чрезвычайной ситуации.........................................................................................47 Глава 4. Определение ущерба................................................................... 60 4.1. Классификация видов ущерба....................................................... 60 4.2. Методические основы оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций............................................................ 63 4.3. Расчет ущерба от потери жизни и здоровья населения........................... 71 4.4. Расчет ущерба от повреждения и уничтожения основных фондов, имущества, продукции....................................77 4.5. Расчет ущерба от загрязнения атмосферного воздуха............................................................................................79 4.6. Расчет ущерба от загрязнения водных ресурсов............................81 4.7. Расчет ущерба от загрязнения почв............................................... 83 366 РАЗДЕЛ II ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ТЕХНОГЕННЫХ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Плава 5. Аварии, сопровождаемые взрывами.......................................86 5.1. Методы оценки последствий аварий, сопровождаемых взрывами........................................................................................ 86 5.2. Взрыв конденсированных взрывчатых веществ............................95 5.3. Взрыв топливовоздушных смесей..................................................99 5.4. Взрыв парогазовоздушного облака в неограниченном пространстве............................................................................... 106 5.5. Взрыв парогазовоздушного облака в ограниченном пространстве................................................................................. 113 5.6. Взрыв пылевоздушного облака в ограниченном пространстве ... 116 5.7. Взрыв при взаимодействии расплавленных металлов с водой...........................................................................................118 5.8. Взрыв технологического оборудования под давлением.............. 123 5.9. Взрыв сосудов с перегретой жидкостью...................................... 128 Глава 6. Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, сопровождающихся пожарами......................................................... 135 6.1. Термическое воздействие на человека, здания и сооружения.... 135 6.2. Пожар разлития.......................................................................... 138 6.3. Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом газов и паров.............................. 145 6.4. Горение парогазовоздушного облака......................................... 149 6.5. Горение одиночных зданий и промышленных объектов.............. 151 6.6. Прогнозирование и оценка последствий при авариях, связанных с пожаром внутри помещения................................... 154 6.7. Категорирование помещений по пожаровзрывоопасности.........................................................164 6.8. Расчет температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения............................................................... 167 6.9. Пожар в населенном пункте и на промышленных объектах.......173 Глава 7. Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, сопровождающихся выбросом опасных химических веществ......176 7.1. Допущения, принимаемые при прогнозировании последствий химической аварии.......................................................................176 7.2. Расчет параметров зон заражения при химической аварии............................................................................................176 7.3. Прогнозирование количества пострадавших среди персонала и населения, оказавшегося в зоне заражения...............................181 7.4. Расчет пространственно-временного распределения концентрации ОХВ при химической аварии............................. 185 7.5. Расчет проникновения зараженного воздуха в жилые помещения при неорганизованном воздухообмене................... 196 367 7.6. Прогнозирование загрязнения открытых водоемов при аварийных сбросах ОХВ........................................................202 Гаава 8. Прогнозирование и оценка обстановки при радиационных и гидротехнических авариях............................. 212 8.1. Расчет параметров зоны радиационного загрязнения при радиационной аварии............................................................212 8.2. Прогнозирование количества пораженного персонала и населения, оказавшегося в зоне радиационного загрязнения ..213 8.3. Прогнозирование и оценка обстановки при гидротехнических авариях..................................................... 216 ЧАСТЬ III ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ П РИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫ Х СИТУАЦИЯХ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА Глава 9. Прогнозирование и оценка обстановки при землетрясениях............................................................................ 220 9.1. Основные понятия и определения................................................220 9.2. Определение параметров поражающих факторов землетрясений .. 221 9.3. Определение ущерба при землетрясениях...................................225 Гиава 10. Прогнозирование и оценка обстановки при наводнениях.. 231 Гаава 11. Прогнозирование и оценка обстановки при ураганах........236 Гаава 12. Прогнозирование и оценка обстановки при лесных пожарах........................................................................... 241 ЧАСТЬ IV ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РИСКА АВАРИЙ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫ Х ОБЪЕКТОВ Пшва 13. Оценка риска аварий в отделении производства жидкого и испаренного хлора цеха жидкого хлора хлорного производства....................................................................... 246 13.1. Краткая характеристика объекта и технологии получения хлора........................................................................... 246 13.2. Анализ условий возникновения и развития аварий...................262 13.3. Оценка вероятности реализации аварийных ситуаций............. 262 Гаава 14. Оценка риска аварий на береговых сооружениях морского терминала при разработке декларации промышленной безопасности нефтепроводной системы...........................................277 14.1. Анализ условий возникновения и развития аварий................... 277 14.2. Оценка возможного ущерба....................................................... 289 14.3. Оценка риска аварий.................................................................. 290 Приложения................................................................................................298 Список литературы.....................................................................................364

Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-техногенной сфере

Related documents

Products

Support

Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-техногенной сфере

Related documents

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib