2. Оценка химической обстановки при аварии на химически опасном объекте

2.1. Расчет зоны поражения при аварии на химически опасном объекте

Такие расчеты производятся при прогнозировании химической обстановки в результате аварий на химически опасных объектах с выбросом в окружающую среду аварийно химических опасных веществ (АХОВ).

При оценке определяются глубины зон заражения и другие величины. Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первичному и вторичному облаку АХОВ: для сжиженных газов – отдельно по первичному и вторичному облаку; для сжатых газов – только по первичному облаку; для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды – только по вторичному облаку.

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (за 1–3 мин) перехода в атмосферу части содержимого емкости с АХОВ при ее разрушении. Вторичное облако АХОВ образуется в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Расчет (прогнозирование) величины зоны заражения ведется до величин зон с пороговой токсодозой АХОВ. Пороговая токсодоза – ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения. При расчетах используют эквивалентное количество АХОВ. Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое количество АХОВ (например, хлора), масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной вертикальной устойчивости воздуха количеству данного АХОВ, перешедшего в первичное (вторичное) облако.

2.1.1. Последовательность расчета методом коэффициентов

1. Определяют (уточняют) метеорологическую обстановку в районе аварии на время аварии.

2. Определяют возможные размеры непосредственно района аварии.

3. Определяют возможную продолжительность поражающего действия АХОВ по времени его испарения.

4. Определяют ожидаемую глубину зоны заражения в следующем порядке:

• рассчитывают эквивалентное количество Q₁ АХОВ в первичном облаке;

• определяют эквивалентное количество Q₂ АХОВ во вторичном облаке;

• по значениям Q₁ и Q₂ находят по табл. 2.4 "Глубины зон заражения АХОВ" глубину зоны заражения первичным облаком (Г₁) и глубину зоны заражения вторичным облаком (Г₂);

• рассчитывают полную глубину зоны заражения (Г_п), сравнив Г₁ и Г₂ и определив Г_п как

Г_п = (меньшее из Г₁ и Г₂)0,5 + (большее из Г₁ и Г₂) = 0,5 Г_min + Г_max;

• рассчитывают предельное значение глубины перемещения зараженного воздуха (Г_в) и сравнивают его с величиной Г_п;

• за окончательную глубину зоны заражения принимают меньшую из величин Г_п и Г_в.

5. Определяют величину площади возможного и фактического заражения АХОВ.

6. Определяют время подхода зараженного воздуха к объекту.

2.1.1.1. Метеорологическая обстановка

Метеообстановку определяют по прогнозу или фактически уточняют на момент аварии. Параметры метеообстановки включают:

• направление и скорость ветра на высоте 10 м;

• температуру воздуха и почвы в районе аварии;

• степень вертикальной устойчивости атмосферы (изотермия, инверсия, конвекция).

2 .1.1.2. Определение возможных размеров района аварии

Возможные величины радиуса района аварии (в км) при открытом хранении АХОВ:

Низкокипящие жидкие АХОВ	Высококипящие АХОВ
До 100 т – 0,5 км	До 100 т – 0,2–0,3 км
Более 100 т – 1 км	Более 100 т – 0,5 км

Если одновременно с аварией возникает пожар, радиус района аварии увеличивается в 1,5–2 раза.

2.1.1.3. Определение времени полного испарения хлора

Время испарения АХОВ (хлора) с площади его разлива определяется по формуле

Т_и = h / (К₂К₄ К₇),

где Т_и – время испарения, ч;  – удельный вес АХОВ, т / м³; h – толщина слоя разлива АХОВ, м; К₂,К₄, К₇ – значения этих и других коэффициентов приведены в табл. 2.3 (К₄), 2.5 (К₇), 2.6 (К₇).

Толщина слоя жидкости (АХОВ), разлившейся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива, при разливах жидкости из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловывание):

h = H – 0,2,

где h – толщина слоя разлива АХОВ в поддоне, м; H – высота поддона (обваловывания), м.

2.1.1.4. Расчет глубины зоны заражения

Сначала определяют эквивалентное количество АХОВ (в т) по первичному облаку:

Q₁ = К₁К₃К₅К₇Q₀,

где Q₀ – исходное количество АХОВ, т.

При неизвестном количестве разлившегося АХОВ принимают его равным находящемуся в хранилище (системе).

При авариях на хранилищах сжатого газа величину Q₀ (в т) рассчитывают по формуле

Q₀ = V_x,

где  – плотность СДЯВ, т / м³; V_х – объем хранилища, м³.

Количество АХОВ (в т) по вторичному облаку определяют по формуле

Q₂ = (1 – К₁)К₂К₃К₄К₅К₆К₇Q₀ / (H ),

где Н – толщина слоя АХОВ, м.

По табл. 2.5. "Глубины зон заражения АХОВ, км " находят глубины зон заражения первичным (Г₁) и вторичным (Г₂) облаками с учетом скорости ветра.

Полная глубина заражения

Г_п = Г_max + 0,5 Г_min,

где Г_max и Г_min – соответственно максимальный и минимальный размеры Г₁ и Г₂.

Полученную величину Г_п (в км) сравнивают с предельно возможной глубиной переноса воздушных масс, определяемой как

Г_в = Т_и _п,

где Т_и – время от начала аварии, ч; _п – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скоростях ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Скорость переноса (_п) переднего фронта зараженного воздуха

 ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	10	12	15
Инверсия	5	10	16	21
Изотермия	6	12	18	24	29	35	41	47	59	71	88
Конвекция	7	14	21	28

За окончательную расчетную глубину (Г) зоны заражения принимают меньшую из величин Г_п и Г_в.

Ширину зоны заражения АХОВ приближенно определяются по степени вертикальной устойчивости атмосферы и по колебаниям направления ветра: при инверсии принимают 0,03 глубины зоны, при изотермии – 0,15, при конвекции – 0,8.

2.1.1.5. Расчет площади возможного и фактического заражения

Площадь зоны возможного заражения облаком АХОВ (в км²) определяют по формуле

S_в = 8,7210^-3Г²,

где  – угловой размер зоны заражения в зависимости от скорости ветра (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Величины углового размера зоны заражения в зависимости от скорости ветра

ветра, м/с	0,5	0,6–1,0	1,1–2,0	2
, град	360	180	90	45

Площадь зоны фактического заражения (в км²) определяют по формуле

S_ф = К_вГ² Т_и ^0,2.

Время подхода к объекту зараженного воздуха

Т_п = R / _п,

где R – расстояние от места аварии до объекта, км; _п – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха, км/ч (выбирается из табл. 2.3).

Таблица 2.3

Значения коэффициента К₄ в зависимости от скорости ветра

ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	10	15
К4	1	1,33	1,67	2	2,34	2,67	3	3,34	4	5,68