Прогнозирование, выявление и оценка химической обстановки

Прогнозирование химической обстановки заключается в построении зоны зараже- ния, определении максимально возможной глубины распространения зараженного облака и площади зоны заражения при наиболее неблагоприятных метеоусловиях: вертикальная устойчивость атмосферы - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Вертикальную устойчивость оценивают тремя состояниями:

1. Инверсия, когда нижние слои воздуха имеют более низкую температуру, чем верхние, концентрация АХОВ в приземном слое увеличивается, и зараженное облако распространяется на значительное расстояние. Такое состояние наиболее часто бывает в ясную ночь.

2. Конвекция, при которой температура приземных слоев воздуха более высокая, чем верхних, восходящие потоки воздуха рассеивают облако и некоторое количество АХОВ улетучивается. Такое состояние бывает при сухой солнечной погоде.

3. Изотермия характерна безразличным состоянием атмосферы и хаотическим пере- мешиванием воздуха. Это характерно при облачной погоде днем и ночью.

 

Алгоритм прогнозирования глубины зоны возможного заражения АХОВ при аварий- ном выбросе следующий.

1. Определяется эквивалентное количество вещества по первичному облаку (под экви- валентным понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данных метеоусловиях этим веществом, перешед- шим в первичное или вторичное облако)

Qэ1 = k1 k3 k5 k7 Qо, (8.4)

где Qэ1 - эквивалентное количество вещества по первичному облаку, т;

k1 - коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ (см. таблицу 8.2), для сжатых газов k1 = 1;

k3 - коэффициент, равный отношению пороговых токсодоз хлора и данного АХОВ (табл. 8.2);

k5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха (см. таблицу 8.3): для инверсии - k5 = 1, для изотермии - k5 = 0,23, для конвекции - k5 = 0,08;

k7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (см. таблицу 8.2), для сжатых газов k7 = 1;

Qо - количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

Если нет реальных данных о величине Qо, то принимают, что разрушается полностью ем- кость с максимальным содержанием АХОВ, метеоусловия - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

При авариях емкостей со сжатым газом

Qо = d Vх, (8.5)

где d - плотность АХОВ, т/м3 (см. таблицу 8.2); Vх - объем разрушенного хранилища, м3.

При авариях на газопроводе

 

8.2);

Qо = 0,01 n d Vr, (8.6)

где n - содержание АХОВ в природном газе, %;

Vr - объем секции газопровода между автоматическими отcекателями, м3.

2. Определяется эквивалентное количество вещества по вторичному облаку

Qэ2 = (1 - k1) k2 k3 k4 k5 k6 k7 Qо (h×d)-1, (8.7)

где k2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ (см. таблицу

 

k4 = 1 + 0,0925(v - 3,6); (8.8)

v - скорость ветра, км/ч, рассчитывается от 3,6 км/ч; k4 = 1 при v<3,6 км/ч;

k6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии;

t - время, прошедшее после начала аварии; h - толщина слоя разлившегося АХОВ, м.

k6 = t0,8 при t<Т; k6 = Т0,8 при t > Т. (8.9)

Если Т < 1 ч, то k6 = 1.

Т = h d / k2 k4 k7, (8.10)

где Т - длительность испарения разлившегося АХОВ, ч. Величина h принимается из следующих данных:

при свободном разливе на подстилающую поверхность h=0,05 м;

при разливе из емкости в поддон или обваловку, высотой H (м);

 

h = H - 0,2; (8.11)

при разливе из группы емкостей, имеющих общий поддон или обваловку;

h = Qо/(F×d), (8.12)

где F - реальная площадь разлива, м2.

3. Находят глубину зоны заражения первичным (Г1) и вторичным (Г2) облаком по таб- лице 8.4.

Если Qэ не соответствует табличному, то глубину зоны заражения можно определить интерполированием по выражению 8.13.

Г = А + (Б - А)(с - а) / (б - а), (8.13)

где А, Б - глубина зоны заражения соответственно для меньшего (а) по таблице и большего (б) сравнительно с расчетным (с) эквивалентного количества АХОВ.

 

Пример: Qэ=20 т (то есть с =20), скорость ветра = 7,2 км/ч, тогда а= 10 т,в = 100 т, А = 10,83, В = 44,09 и Г = 14,99.

4. Рассчитывается полная глубина зоны заражения (Г), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака:

Г = Г' + 0,5Г", (8.14)

где Г' и Г" - соответственно наибольший и наименьший из размеров Г1 и Г2. Если Г1 = 0, то Г = Г2.

5. Сравнивается с предельно возможной зоной (Гп) и за окончательную глубину (Го) прини- мается меньшее из двух сравниваемых значений: Го = Г, если Г<Гп; Го = Гп, если Гп<Г.

Гп = tV, (8.15)

где V = kv - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч;

v - скорость ветра, км/ч;

k - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы: k = 1,43 - инверсия;

k = 1,63 - изотермия; k = 1,94 - конвекция.

Площадь зоны заражения в опасных для жизни пределах определяется по следующим выражениям:

2 -3

возможное заражение Sв = 8,72Го j10, (8.16)

где Sв - площадь зоны возможного заражения, км2;

v, км/ч <1,80 2,16-3,60 3,96-7,20 >7,20 j, град

j - угловые размеры зоны возможного заражения, град, определяемые по таблице 18; Таблица 8.1. Угловые размеры зоны возможного заражения

 

 

Длительность поражающего действия АХОВ определяется по выражению 8.10. Если она превышает 4 ч, то по истечении этого времени прогноз обстановки уточняется с учетом возмож- ного изменения степени вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра.

На топографические карты и схемы зона заражения наносится в виде окружности, по- луокружности или сектора с центром в точке аварии, радиусом Го и углом j (см. табл. 8.1), располагаемым симметрично относительно направления ветра. При скорости до 1,8 км/ч направление ветра не имеет значения, а зона представляет окружность.

 

 

Таблица 8.2. Характеристики АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

АХОВ	Плотность АХОВ, т/м3	Температура кипения, оС	Пороговая токсодо- за, мг×мин/л
газ	жидкость
Акролеин	-	0,839	52,7	0,2*
Аммиак: хранение под давлением	0,0008	0,681	-38,42
изотермич. хранение	-	0,681	-38,42
Водород: мышьяковистый	0,0035	1,64	-62,47	0,2**
фтористый	-	0,989	19,52
хлористый	0,0016	1,191	-85,10
бромистый	0,0036	1,490	-66,77	2,4*
Диметиламин	0,0020	0,680	6,9	1,2*
Метиламин	0,0014	0,699	-6,5	1,2*
Метил бромистый	-	1,732	3,6	1,2*
Метил хлористый	0,0023	0,983	-23,76	10,8*
Метилакрилат	-	0,953	80,2	6*
Метилмеркаптан	-	0,867	5,95	1,7**
Окислы азота	-	1,491	21,0	1,5
Сернистый ангидрид	0,0029	1,462	-10,1	1,8
Сероводород	0,0015	0,964	-60,35	16,1
Сероуглерод	-	1,263	46,2
Соляная кислота	-	1,198	-
Формальдегид	-	0,815	-19,0	0,6*
Фосген	0,0035	1,432	8,2	0,6
Фтор	0,0017	1,512	-188,2	0,2*
Хлор	0,0032	1,558	-34,1	0,6
Хлорпикрин	-	1,658	112,3	0,02
Хлорциан	0,0021	1,220	12,6	0,75

Продолжение по горизонтали таблицы 8.2.

Значения вспомогательных коэффициентов
К1	К2	К3	К7 для, оС
-40	-20
	0,013	0,75	0,1	0,2	0,4		2,2
0,18	0,025	0,04	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
0,01	0,025	0,04	0/0,9	1/1	1/1	1/1	1/1
0,17	0,054	0,875	0,3/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	0,028	0,15	0,1	0,2	0,5
0,28	0,037	0,30	0,64/1	0,6/1	0,8/1	1/1	1,2/1
0,13	0,055	6,0	0,2/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
0,06	0,041	0,5	0/0,1	0/0,3	0/0,8	1/1	2,5/1
0,13	0,034	0,5	0/0,3	0/0,7	0,5/1	1/1	2,5/1
0,04	0,039	0,5	0/0,2	0/0,4	0/0,9	1/1	2,3/1
0,125	0,044	0,56	0/0,5	0,1/1	0,6/1	1/1	1,5/1
	0,005	0,025	0,1	0,2	0,4		3,1

 

0,06

0,044

0,353

0/0,1

0/0,3

0/0,8

1/1

2,4/1

Продолжение табл. 8.2

	0,040	0,4			0,4
0,11	0,049	0,333	0/0,2	0/0,5	0,3/1	1/1	1,7/1
0,27	0,042	0,036	0,3/1	0,5/1	0,8/1	1/1	1,2/1
	0,021	0,013	0,1	0,2	0,4		2,1
	0,021	0,30		0,1	0,3		1,6
0,19	0,034	1,0	0/0,4	0/1	0,5/1	1/1	1,5/1
0,05	0,061	1,0	0/0,1	0/0,3	0/0,7	1/1	2,7/1
0,95	0,038	3,0	0,7/1	0,8/1	0,9/1	1/1	1,1/1
0,18	0,052	1,0	0/0,9	0,3/1	0,6/1	1/1	1,4/1
	0,002	30,0	0,03	0,1	0,3		2,9
0,04	0,048	0,80	0/0	0/0	0/0,6	1/1	3,9/1

Примечания: 1. Значения К7 в числителе - для первичного, в знаменателе - для вторичного облака. 2. Токсодозы (ПД), помеченные звездочками, определены ориентировочно по соот- ношению ПД = 240К×ПДК; ПДК по ГОСТу 12..1.005, мг/л; К = 5 для раздражающих (поме- чены одной звездочкой), К = 9 для всех прочих АХОВ.

Таблица 8.3. Степень вертикальной устойчивости воздуха при разных погодных условиях

Скорость ветра, км/ч	Ночь	Утро	День	Вечер
<7,2	ИН	И	И(ИН)	И	К(Н)	И	ИН	И
7,2-14,4	ИН	И	И(ИН)	И	И	И	И(ИН)	И
>14,4	И	И	И	И	И	И	И	И

Примечания: 1. Обозначения: ИН – инверсия; И – изотермия; К – конвекция; в скобках – при снежном покрове; 1 – ясно, переменная облачность; 2 – сплошная облачность; 2. Об- ласть распространения терминов: утро – 2 ч после восхода солнца; вечер – 2 ч после захо- да солнца; день – от утра до захода солнца; ночь – от вечера до восхода солнца.

Таблица 8.4. Глубины зон возможного заражения АХОВ, км

Скорость ветра, км/ч	Эквивалентное количество АХОВ, т
0,01
<3,6	0,38	4,75	19,20	81,91
7,2	0,26	2,84	10,83	44,09	87,79
10,8	0,22	2,17	7,96	31,30	61,47	84,50
14,2	0,19	1,88	6,46	24,80	48,18	65,92
17,8	0,17	1,68	5,53	20,82	40,11	54,67	83,60
21,6	0,15	1,53	4,88	18,13	34,67	47,09	71,70
25,2	0,14	1,42	4,49	16,17	30,73	41,63	63,16
28,8	0,13	1,33	4,20	14,68	27,75	37,49	56,70
32,4	0,12	1,25	3,96	13,50	25,39	34,24	51,60
36,0	0,12	1,19	3,76	12,54	23,49	31,61	47,53
39,6	0,11	1,13	3,58	11,74	21,91	29,44	44,15
43,2	0,11	1,08	3,43	11,06	20,58	27,61	41,30
46,8	0,10	1,04	3,29	10,48	19,45	26,04	38,90
50,4	0,10	1,00	3,17	10,04	18,46	24,69	36,81
>54	0,10	0,97	3,07	9,70	17,60	23,50	34,98

На этапе выявления химической обстановки постами радиационно-химического наблюдения производится разведка и определяется тип АХОВ. С учетом конкретных ме-

 

теоусловий, направления и скорости ветра определяется зона химического заражения, ее глубина, ширина и площадь. Зона заражения строится на плане.

Оценка химической обстановки включает определение возможности попадания объекта в зону заражения, времени подхода зараженного облака tпод к объекту в зависимости от расстоя- ния L до объекта и скорости переноса облака Vп, которая составляет (1,5-2) от скорости ветра.

tпод = L / Vп

(8.17)

Находят также время поражающего действия АХОВ и возможные потери среди населения.