Расчет основных параметров заражения АХОВ.

Рас­смо­трим ис­по­ль­зу­емые при рас­че­тах ко­эф­фи­ци­ен­ты и по­яс­ним их фи­зи­че­ский смысл и осо­бен­но­сти расчета и ис­по­ль­зо­ва­ния.

К₁ - ко­эф­фи­ци­ент, опре­де­ля­ющий от­но­си­те­ль­ное ко­ли­че­ство АХОВ, пере­хо­дя­щее при ава­рии в газ:

 

Способ хранения	Вещество (тип вещества) и его агрегатное состояние	К1
	Все низкокипящие вещества, хранящиеся под давлением в виде жидкости	Значения приведены в таб. № 14
	Аммиак, хранящийся изотермически в виде жидкости	Значения приведены в таб. № 14
	Другие АХОВ, хранящиеся изотермически в виде жидкости
	Низкокипящие АХОВ, хранящиеся под давлением в виде газа
	Высококипящие жидкости, хранящиеся при нормальных условиях

 

К₂ - уде­льная ско­рость ис­па­ре­ния вещества - ко­ли­че­ство ис­па­рив­ше­гося ве­ще­ства в тон­нах с пло­ща­ди 1 м. кв. за 1 час, (т/м² ч);

K₃ - от­но­ше­ние по­ро­го­вой ток­со­до­зы хло­ра к по­ро­го­вой ток­со­до­зе дан­но­го АХОВ (значения приведены в таб. № 14);

К₄ - ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние ско­рости вет­ра на интенсивность испарения АХОВ (значения приведены в таб. № 15);

K₅ - ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние сте­пени вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха на интенсивность рассеивания АХОВ [1]:

для ин­вер­сии К₅ = 1,

для изо­тер­мии К₅ = 0,23,

для кон­ве­к­ции К₅ = 0,08.

К₆ - ко­эф­фи­ци­ент, учитывающий соотношение времени, на которое осуществляется прогноз (Т_прог) и продолжительности испарения АХОВ (Т_исп):

при T_исп ³ 1 часа

 

К₆ = min{T_исп;T_прог)^0,8,

 

при T_исп < 1 часа K₆ = 1.

Если необходимо рассчитать максимальные размеры зон заражения, то Т_прог условно принимается бесконечно большим.

К₇ - ко­эф­фи­ци­ент, учи­ты­ва­ющий влияние температуры воздуха в момент аварии на интенсивность испарения АХОВ при формировании первичного (К_7п) и вторичного облака (К_7в):

для газообразных АХОВ К₇ = 1,

для жидкостей и сжиженных газов К_7п, К_7в из таб. № 14.

 

Зна­че­ния ко­эф­фи­ци­ен­тов К₁,К₂,K₃, К₄, К₇ - при расчетах берутся из выдаваемых студентам таблиц (см. При­ло­же­ние).

1.1Опре­де­ле­ние эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства в пер­вич­ном об­ла­ке.

Эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство ве­ще­ства, по пер­вич­но­му об­ла­ку, т, опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

m_э1 = K₁ K₃ K₅ K_7п m_о (5)

m_о — ко­ли­че­ство вышедшего при ава­рии АХОВ.

 

1.2 Опре­де­ле­ние эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства во вто­рич­ном об­ла­ке, и вре­ме­ни ис­па­ре­ния.

Вто­рич­ное об­ла­ко об­ра­зу­ет­ся за счет ис­па­ре­ния жид­кой фа­зы АХОВ.

Расчет проводится в два этапа:

1) Опре­де­ля­ет­ся вре­мя ис­па­ре­ния, ч:

 

, ч (6)

где r_ж — плот­ность АХОВ, т/м. куб (см. При­ло­же­ние);

h — вы­со­та слоя испарения раз­лив­ше­го­ся АХОВ, м.

 

При T_исп <1 во всех дальнейших расчетах принимаем Т = 1 ч.

2) Эк­ви­ва­ле­нт­ное ко­ли­че­ство АХОВ, об­ра­зу­ющее вто­рич­ное об­ла­ко, опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

 

, т (7)

1.3 Рас­чет глу­би­ны зо­ны за­ра­же­ния при ава­рии на ХОО.

В основной таблице (Таблица № 13) при­ве­де­ны зна­че­ния глу­бин зон за­ра­же­ния пер­вич­ным Г₁ или вто­рич­ным Г₂ об­ла­ком АХОВ в за­ви­си­мо­сти от эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства ве­ще­ства и ско­ро­сти вет­ра. Соотношение между значениями Г₁ и Г₂ для каждого АХОВ индивидуально.

Глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, обус­лов­лен­ная пер­вич­ным и вто­рич­ным об­ла­ка­ми, опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой:

 

Г_об = max {Г₁; Г₂} + 0,5 min { Г₁; Г₂}, км. (8)

 

Используемая Таблица 13 дает зависимость глубины распространения АХОВ под действием ветра с учетом рассеивания и понижения концентрации облака. Эти данные справедливы для случая распространения облака над плоской поверхностью, но требуют уточнения в случае распространения облака над местностью с реальным рельефом и застройкой. Кроме того, скорость ветра в Таблице 13 является средней по высоте в приземном слое, скорость же на высоте распространения облака будет значительно больше[2].

Изменение скорости ветра по высоте существенно зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха. Так при инверсии скорость распространения заражения возрастает в 1,4 – 1,46 раза, при изотермии в 1,61 – 1,67 раза, при конвекции в 1,94 – 1,96 раза, причем конкретное значение коэффициента зависит от скорости ветра.

В разработанной и принятой в РФ методике скорость распространения заражения и в конечном итоге глубина образовавшейся зоны заражения определяется следующим образом.

Во-первых, рассчитывается значение величины Г_об в соответствии с формулой (8).

Во-вторых, по Таблице 16 в зависимости от СВУ и средней скорости ветра определяется скорость ветра на высоте переноса облака V_п и глубина переноса облака Г_п:

 

Г_п = V_п ×Т_прог (9)

В-третьих, за окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается минимальная из величин Г_об и Г_п

Г = min {Г_об; Г_п} (10)

За­тем рас­счи­ты­ва­ет­ся вре­мя фор­ми­ро­ва­ния зо­ны

T_ф = Г / V_п (11)

1.4 Опре­де­ле­ние пло­ща­ди зо­ны за­ра­же­ния и на­не­се­ние ее на кар­ту.

Раз­ли­ча­ют зо­ны воз­мож­но­го и фак­ти­че­ско­го за­ра­же­нияАХОВ.

Зо­на воз­мож­но­го за­ра­же­ния - это про­странс­тво, в ко­то­ром мо­жет рас­про­стра­ни­ть­ся АХОВ при дан­ных ме­тео­ро­ло­ги­че­ских усло­ви­ях.

На кар­тах зо­на воз­мож­но­го за­ра­же­ния изоб­ра­жа­ет­ся в ви­де секторов окружности радиуса Г. Бис­се­ктри­са секторов ори­ен­ти­ро­ва­на по на­прав­ле­нию вет­ра и про­хо­дит че­рез центр ава­рии.

 

Скорость ветра в приземном слое, v м/с	Форма и размеры зоны возможного заражения
V £ 0,5, м/с	сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 360о (окружность)
0,5 < v £ 1, м/с	сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 180о
1< v £ 2, м/с	сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 90о
v > 2, м/с	сек­то­р с цен­тра­ль­ным уг­лом 45о

 

Пло­щадь зо­ны воз­мож­но­го за­ра­же­ния об­ла­ком АХОВ опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

S_в = 8,73 × 10^-3 × Г² × j = p Г² j/ 360, км² (12)

 

где Г — глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, км;

j — угло­вые раз­ме­ры зо­ны, град.

Зо­ной фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния на­зы­ва­ет­ся тер­ри­то­рия, воз­душ­ное про­странс­тво ко­то­рой за­ра­же­но АХОВ в опас­ных для жиз­ни пре­де­лах. Кон­фи­гу­ра­ция зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния близ­ка к эл­ли­п­су, ко­то­рый не вы­хо­дит за пре­де­лы зо­ны воз­мож­но­го за­ра­же­ния и мо­жет пе­ре­ме­ща­ть­ся в ее пре­де­лах под воз­дейс­тви­ем вет­ра.

Из-за воз­мож­но­го пе­ре­ме­ще­ния зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния на кар­ту ее не на­но­сят. Ее раз­ме­ры ис­по­ль­зу­ют для опре­де­ле­ния воз­мож­ной чис­лен­но­сти по­ра­жен­но­го на­се­ле­ния и не­об­хо­ди­мо­го за­па­са сил и средств, не­об­хо­ди­мых для про­ве­де­ния спа­са­те­ль­ных ра­бот.

При расчетах зоны используется коэффициент К₈, учи­ты­ва­ющий влияние сте­пени вер­ти­ка­ль­ной устой­чи­во­сти воз­ду­ха на интенсивность рассеивания АХОВ:

для ин­вер­сии К₈ = 0,081,

для изо­тер­мии К₈ = 0,133,

для кон­ве­к­ции К₈ = 0,235.

Пло­щадь зо­ны фак­ти­че­ско­го за­ра­же­ния об­ла­ком АХОВ вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле:

S_ф = К₈ Г² q^0,2 (13)

 

где Г - глу­би­на зо­ны за­ра­же­ния, км;

q - вре­мя формирования зоны на момент прогноза

 

q = min { Т_ф; Т_прог}, Т_ф = Г / V_n, ч

 

1.5Опре­де­ле­ние вре­ме­ни под­хо­да за­ра­жен­но­го воз­ду­ха к за­дан­ной гра­ни­це (объ­ек­ту).

Вре­мя под­хо­да об­ла­ка АХОВ к за­дан­но­му ру­бе­жу за­ви­сит от ско­ро­сти пе­ре­но­са об­ла­ка воз­душ­ным по­то­ком и опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

t_подх = X/V_п (14)

где X - рас­сто­яние от ис­точ­ни­ка за­ра­же­ния до вы­бран­но­го ру­бе­жа, км;

V_п - ско­рость пе­ре­но­са фрон­та об­ла­ка за­ра­жен­но­го воз­ду­ха, км/час.

 

1.6 Опре­де­ле­ние про­до­лжи­те­ль­но­сти за­ра­же­ния.

Вре­мя по­ра­жа­юще­го дейс­твия АХОВ (про­до­лжи­те­ль­ность за­ра­же­ния) опре­де­ля­ет­ся вре­ме­нем ис­па­ре­ния вышедшего АХОВ, но не может быть принятым меньше 1 часа (тоже и при образовании только первичного облака).