Короткі теоретичні відомості. Визначити дозу випромінення, яку отримають робітники в приміщенні цеху з Косл = 10, якщо почнуть роботу через годину після вибуху або рівня радіації на цей

ОСЕРЕДКИ ВРАЖЕННЯ ТА ОЦІНКА ХІМІЧНОЇ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРІЯХ НА ХІМІЧНО-НЕБЕЗПЕЧНИХ ОБ'ЄКТАХ

ЗАВДАННЯ ДО ТЕМИ

Визначити дозу випромінення, яку отримають робітники в приміщенні цеху з К_осл = 10, якщо почнуть роботу через годину після вибуху або рівня радіації на цей час Р₁=80 Р/год. Тривалість роботи подана як 16 годин. К_осл – коефіцієнт ослаблення.

Розв'язання

1. Визначаємо рівень радіації на початку роботи робітників (Р_п):

Р_п=Р₁=80 Р/год

2. Розраховуємо час закінчення роботи відносно вибуху (t_k):

t_k=t_n+t_p,

де t_n – час початку перебування в зоні випромінення, год; t_p – тривалість перебування в зоні випромінення, год.

t_k=1год+16 год=17 год

3. Визначаємо рівень радіації на кінці роботи (Р_к):

Р_к=Р₁/К_tk,

де К_tk – коефіцієнт перерахунку на час закінчення роботи відносно вибуху, t_k, знаходимо по таблиці 6.

Таблиця 6 – Коефіцієнт перерахунку рівнів радіації на заданий час t, який минув після вибуху

tk, год
Кtk= Р1/ Рк	5,28	6,9	8,59	10,33	13,96	21,71	25,73	27,86	29,95	47,58

Таким чином, згідно таблицею 3, коефіцієнт перерахунку рівнів радіації через 17 годин після вибуху складає 29,95.

Тоді рівень радіації на кінці роботи визначаємо як:

Р_к= 80/29,95=2,67 Р/год

4. Знаходимо середній рівень радіації (Р_сер)

Р_сер=(Р_п+Р_к)/2,

де Р_п – рівень радіації на початку перебування в зоні зараження, Р/год;

Р_к – рівень радіації в кінці перебування в зоні зараження, Р/год.

Р_сер=(80+2,67)/2=41,38 Р/год.

5. Визначаємо дозу випромінення, яку отримають робітники за 16 годин знаходження у виробничих приміщеннях:

Д=(Р_сер*t_p)/К_осл,

де Р_сер – середній рівень радіації, Р/год;

t_p – тривалість перебування в зоні випромінення, год.

Д=(41,3*16)/10=66,1 Р

Висновок. Згідно із вищеназваними розрахунками за шкідливий час – 16 годин – знаходження робітників у виробничих приміщеннях цеху, вони отримають дозу опромінення – 66,1 Р. У зв'язку з цим за Законом України “Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань №15/98-ВР” передбачені наступні допустимі дози опромінення:

а) при одноразовому опроміненні (до 40 діб) – 50Р;

б) при багаторазовому опроміненні за 30 діб – 100Р, за 3 місяці – 200 Р, за рік –300 Р.

Таким чином, у даному завданні при проведенні робіт у виробничих приміщеннях цеху в умовах радіаційного забруднення протягом 16 годин призведе до переопромінення робітників, оскільки допустима доза опромінення в даному випадку не повинна перевищувати 50 Р. Тому необхідно вибрати щось одне з наступного:

1) скоротити тривалість роботи робітників до 4 годин, тобто знаходитись в умовах радіаційного забруднення не більше 12 годин;

2) на 4–5 годин пізніше розпочати роботу в цеху після вибуху;

3) перевести робітників цеху на 2-змінний режим роботи, тобто люди будуть знаходитись в умовах радіаційного забруднення не більше 8 годин і отримають в два рази меншу дозу опромінення.

У світі використовується у промисловості, сільському господарстві й для побутових потреб близько 6 млн. токсичних речовин, 60 тис. з яких виробляється у великих кількостях, в тому числі більше 500 речовин, які належать до групи сильнодіючих отруйних речовин (СДОР) – найбільш токсичних для людей.

Сильнодіючі отруйні речовини – це такі речовини або сполуки, які при певній кількості, що перебільшує гранично допустимі величини концентрації (щільності зараження), проявляють шкідливу дію на людей, тварин, рослин і викликають у них ураження різного ступеня важкості.

Об'єкти, на яких використовуються СДОР, є потенційними джерелами техногенної небезпеки – це хімічно-небезпечні об'єкти (ХНО).

Хімічно-небезпечні об'єкти – об'єкти господарювання, при аваріях або зруйнуванні яких можуть статися техногенні небезпеки з масовим ураженням людей і навколишнього середовища СДОР.

У господарстві України функціонує більше 1500 хімічно-небезпечних об'єктів, у зоні розміщення яких проживають близько 22 млн осіб. На кожному ХНО знаходиться в середньому 3–15-ти добовий запас СДОР, що може зберігатися в ємностях під великим тиском (до 100 атм.), в ізотермічних сховищах або в закритих ємностях під атмосферним тиском і при температурі навколишнього середовища.

Аварія на ХНО створює значну небезпеку як для виробничого персоналу, так і для населення. Величина цієї небезпеки тим більша, чим вищий ступінь токсичності СДОР.

Для кількісної характеристики токсичних властивостей СДОР при їх дії через органи дихання людини застосовується таке поняття, як токсична доза. Визначаються чотири токсодози (гранична допустима, середня порогова, середня вивідна і смертельна).

У зв'язку з тим, що токсична доза є добутком концентрації пари на експозицію (час дії пари на організм), основним параметром, за яким практично оцінюють ступінь зараження приземного шару атмосфери СДОР, є концентрація їх пари у повітрі.

При оцінюванні хімічної обстановки використовують наступні основні поняття:

Зона зараження СДОР – це територія, на якій концентрація СДОР досягає величин, які небезпечні для здоров'я і життя людей.

Глибина зараження – максимальна протяжність відповідної площі зараження за межами місця аварії.

Глибина розповсюдження – максимальна протяжність зони розповсюд-ження первинної або вторинної хмари СДОР.

Зона розповсюдження – площа хімічного зараження повітря за межами району аварії, що створюється внаслідок розповсюдження хмари СДОР за напрямком вітру.

Тривалість хімічного зараження – це час випаровування СДОР, протягом якого існує небезпека враження людей.

Первинна хмара СДОР – це пароподібна частина СДОР, яка виникає внаслідок миттєвого переходу (1–2 хв.) в атмосферу частини СДОР з ємності при її руйнуванні.

Вторинна хмара СДОР – це хмара, що виникає внаслідок випаровування речовини з підстильної поверхні.

Еквівалентна кількість СДОР – така кількість хлору, масштаби зараження якою (при інверсії) еквівалентні масштабам зараження кількістю СДОР, що перейшло в первинну (вторинну) хмару.

Під хімічною обстановкою при аваріях на ХНО розуміють ступінь хімічного забруднення атмосфери і місцевості, що впливають на життєдіяльність населення і проведення аварійно-рятувальних та віднов-лювальних робіт.

Прогнозування і оцінювання хімічної обстановки

Прогнозування і оцінка хімічної обстановки вміщує розв’язання таких завдань:

- визначення напрямку осі сліду хмари викиду хімічних речовин внаслідок аварії або руйнування технологічного обладнання чи ємностей для зберігання СДОР, за метеоданими;

- визначення прогнозування глибини зони ураження СДОР;

- визначення площі ураження СДОР;

- визначення часу підходу зараженого повітря до об'єкта і тривалості дії ураження СДОР;

- визначення можливих уражень людей, що знаходяться в осередку зараження;

- порядок нанесення зон ураження на карти і схеми.

Прогнозування розподіляється на довгострокове і оперативне. Довгострокове прогнозування здійснюється заздалегідь для визначення можливих масштабів зараження, сил і засобів, які залучатимуться для ліквідації наслідків аварії, складання планів запобігання аваріям. Вихідні дані:

- вид СДОР і його загальна кількість;

- кількість СДОР у кожній ємності;

- середня щільність населення для даної місцевості;

- метеорологічні дані;

- ступінь заповнення ємностей.

Оперативне прогнозування здійснюється під час виникнення аварії для визначення можливих наслідків аварії і порядку дій. Для цього використовують наступні дані:

- загальна кількість СДОР на момент аварії;

- характер розливу (“вільно” або “в піддон”);

- висота обвалування ємностей;

- реальні метеоумови.

Розлив “вільно” приймається при висоті шару СДОР не вище 0.05 м.

Розлив “в піддон” приймається:

- при індивідуальному піддоні h = H*0.2, де H – висота піддону;

- при груповому піддоні:

h = Q₀ / F * d (2)

де Q₀ – кількість викинутих СДОР; F – площа розливу в піддоні; d – щільність СДОР, т/м³.

При завчасному прогнозуванні масштабів ураження на випадок виробничих аварій в ролі вихідних даних рекомендується брати:

- викид СДОР (Q) – кількість СДОР у максимальній за об'ємом одиничній ємності (технологічній, складській, транспортній і т.д.); для сейсмічних районів загальний запас СДОР;

- метеоумови: швидкість вітру V_ср = 1 м/с, температура повітря 20⁰ С, ступінь вертикальної стійкості повітря – інверсія;

- ступінь заповнення ємностей 70 % від паспортного об'єму.

Прогнозування глибини зони зараження

Визначення еквівалентної кількості СДОР (Q_екв) у первинній хмарі, т:

Q_екв = K₁*K₃*K₅*K₇*Q₀ (3)

де К₁ – коефіцієнт, який залежить від умов зберігання СДОР (для стиснених газів = 1); К₃ – коефіцієнт, рівний відношенню порогу токсичної дози хлору до порогу токсичної дози іншої СДОР (визначається за додатком 1); К₅ – коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкості повітря за табл. 7:

для інверсії – 1, для конвекції – 0,08, для ізотермії – 0,23.

Таблиця 7 – Визначення ступеня вертикальної стійкості атмосфери за даними прогнозу

Швид-кість вітру, м/с	Ніч	Ранок	День	Вечір
Ясно, змінна хмар-ність	Суцільна хмарність	Ясно, змінна хмар-ність	Суцільна хмарність	Ясно, змінна хмар-ність	Суцільна хмарність	Ясно, змінна хмар-ність	Суцільна хмарність
<2	Ін	Із	Із(Ін)	Із	К (Із)	Із	Ін	Із
2-3.9	Ін	Із	Із(Ін)	Із	Із	Із	Із (Ін)	Із
>4	Із	Із	Із	Із	Із	Із	Із	Із

К₇ – коефіцієнт, що враховує вплив температури повітря (приймається за додатком 1, для стиснених газів К₇ = 1); Q₀ – кількість викинутої при аварії СДОР, т.

При аваріях на сховищах стиснутого газу:

Q₀ = d * W_x, (4)

де d – щільність СДОР, т/м³; W_x - об'єм ємності, м³.

Позначення: Ін – інверсія; Із – ізотермія; К – конвекція.

Під терміном “ранок” розуміють період часу протягом 2 год. після сходу сонця; під терміном “вечір” – період часу протягом 2 год. після заходу сонця. Період від сходу до заходу сонця за вирахуванням 2 ранкових годин – день, а період від заходу до сходу сонця за вирахуванням 2 вечірніх годин – ніч.

Швидкість вітру і ступінь вертикальної стійкості атмосфери розраховується на момент аварії.

При аваріях на газопроводі

Q₀ = n * d * W_r / 100, (5)

де n – кількість СДОР в природному газі, %; d – щільність СДОР, т/м³; W_r - об'єм секції газопроводу між автоматичними відсікачами, м³.

K₁ = C_p * ΔT / ΔH_вип , (С_p – кДж/кг⁰С) (6)

де ΔT – різниця температури рідкої СДОР до і після ємності, ⁰С; ΔH_вип – питома теплота випаровування рідинної СДОР при температурі випаровування, кДж/кг.

Визначення еквівалентної кількості СДОР (Q_{екв 2}) у вторинній хмарі, т:

Q_{екв 2} = (1-K₁) * K₂ * K₃ * K₄ * K₅ * K₆ * K₇ * Q / h * d, (7)

де К₂ – коефіцієнт, що залежить від фізико-хімічних властивостей СДОР (додаток 1); К₄ – коефіцієнт, що враховує швидкість вітру (за табл.8);

Таблиця 8 – Значення коефіцієнта К₄ залежно від швидкості вітру

Швид-кість вітру, м/с		1.5
Значен-ня К4		1.2	1.33	1.67		2.34	2.67		3.34	3.67		5.68

К₆ – коефіцієнт, що залежить від часу N, який пройшов після аварії.

(К₆ визначається після розрахунку тривалості випаровування СДОР (т)).

при N<T, К₆ = N^0,8

при N>=T, К₆ = N^0,8

при T<1 год К₆ приймається для 1 години.

Для речовин, що не ввійшли в додаток 1, значення К₇ = 1, К₂ визначається за формулою:

K₂ = 8,1 * 10^-6 * P * √ M, (8)

де М – молекулярна вага речовин; Р – тиск насиченої пари речовини при заданій температурі повітря, мм рт. ст.

Визначення глибини зони зараження при аварії на ХНО

Максимальне значення глибини зони зараження первинною (Г₁) чи вторинною (Г₂) хмарами СДОР за додатком А. Повна глибина зараження (Г, км) визначається:

Г = Г^’ + √ Г^’’, (9)

де Г^’ – найбільший, а Г^’’ – найменший із розмірів Г₁ і Г₂.

Отримане значення порівнюється з максимально можливим значенням глибини переносу повітряних мас Г_n, що визначається за формулою:

Г_n = t * V, (10)

де t – час від початку аварії, год; V – швидкість переносу фронту зараженого повітря при даній швидкості вітру і ступеня вертикальної стійкості повітря, км/год.

За кінцеву величину приймається найменше із двох порівнювальних значень. При руйнуванні ХНО рекомендовано проводити визначення глибини зони зараження з розрахунку сумарного викиду запасів СДОР на об’єкті й за наступними метеоумовами: інверсія, швидкість вітру 1 м/с. Тоді Q₀ визначається за формулою:

Q₀ = 20 * K₄ * K₅ * ∑ K_2j * K_3j * K_6j * K_7j * Q_j / d_j, (11)

де коефіцієнти розраховуються як для вторинної хмари зараженого повітря. За отриманою Q₀ з додатку Б знаходимо значення глибини зони враження (Г), порівнюємо його з максимально можливим значенням глибини переносу повітряних мас (Г_п).

За кінцеву величину приймають найменше з двох порівнювальних значень.

Визначення площі зараження СДОР

Площу зони зараження (S₃) для первинної (вторинної) хмари СДОР визначають:

S₃ = 8,72 * 10^-3 * Г² * φ, (12)

Г – глибина зони можливого зараження, км; φ – кутові розміри зони можливого зараження залежно від швидкості вітру:

Таблиця 9

V, м/с	< 0.5	0.6+1	1.1+2	> 2
φ

Площа фактичного зараження S_ф (км²) розраховується за формулою:

S_ф = К₈ * Г² * t^0.2, (13)

де К₈ – коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стійкості атмосфери і дорівнює: при інверсії – 0,081, при ізотермії – 0,133, при конвекції – 0,235;

t – час після аварії, год.

Визначення часу підходу зараженого повітря до об’єкта

Час підходу хмари зараженого повітря визначається за формулою:

t = x / V, (14)

де x – відстань від джерела до об’єкта, км;

Таблиця 10 – Швидкість (км/год) переносу переднього фронту хмари зараженого повітря від швидкості вітру

Стан атмосфери	Швидкість вітру, м/с
Ін					-	-	-	-	-	-
Із
К					-	-	-	-	-	-

V – швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря, км/год (табл. 10).

Визначення тривалості дії фактора зараження проводиться за формулою:

T = h * d / K₂ * K₄ * K₇, (15)

де h – товщина шару СДОР, м; d – щільність СДОР, т/м³; K₂, K₄, K₇ – коефіцієнти з попередніх розрахунків.

Порядок нанесення зон зараження на карту (схему)

Зона можливого зараження хмарою СБОР на карту (схему) наноситься у вигляді кола (півкола, сектора) з радіусом, що дорівнює глибині зони зараження (Г), а кутовий розмір залежить від швидкості приземного вітру (табл.11).

Таблиця 11

При швидкості вітру <0.55 м/с, кут φ=360^0	При швидкості вітру 0.6 –1 м/с, кут φ=180^0	При швидкості вітру 1.1 – 2 м/с, кут φ=90^0; 2 м/с, кут φ=45^0

Порядок проведення розрахунку покажемо на прикладі.

Оцінювання хімічної обстановки при руйнуванні (аварії) об’єктів, які мають СДОР.

За початковими даними, наданими у таблиці 12, визначити розміри і площу зони хімічного ураження на відкритій місцевості й час підходу хмари враженого повітря до населеного пункту.

Таблиця 12 – Початкові дані хімічної обстановки при руйнуванні (аварії) об’єктів, які мають СДОР

Відстань від населеного пункту до об’єкта, де відбулась аварія, км	Найменування СДОР	Маса СДОР, т	Метеоумови: 1.Час доби; 1. Погодні умови; 2. Швидкість вітру, м/с
	Хлор		День, ясно, 3 м/с

Розв’язання

1. При руйнуванні чи аварії об’єктів, які мають СДОР, утворюються зони хімічного зараження. Основною характеристикою зони хімічного зараження є глибина поширення хмари зараженого повітря. Ця глибина пропорційна концентрації СДОР і швидкості вітру. На глибину розповсюдження СДОР і на їх концентрацію в повітрі значно впливають вертикальні потоки повітря. Їх напрям характеризується ступенем вертикальної стійкості атмосфери. Розрізняють три ступені вертикальної стійкості атмосфери: інверсію, ізотермію і конвекцію.

Інверсія в атмосфері – це підвищення температури повітря по мірі збільшення висоти. Інверсія перешкоджає розповсюдженню повітря по висоті й утворює найбільш сприятливі умови для збереження високих концентрацій СДОР.

Ізотермія – характеризується стабільною рівновагою повітря, так само, як і інверсія, сприяє довготривалому застою пари СДОР на місцевості.

Конвекція – це вертикальне переміщення повітря з даних висот на інші. При конвекції спостерігається потоки повітря, що сходять розсіюють заражену хмару.

Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря визначається за даними прогнозу погоди за допомогою графіка (табл. 13) при зазначених у завданні метеоумовах:

Таблиця 13 – Графік для оцінки ступеня вертикальної стійкості повітря за даними прогнозу погоди

Швидкість вітру, м/с	Ніч	День
Ясно	Напів ясно	Похмуро	Ясно	Напів ясно	Похмуро
0,5	Інверсія			Конвекція
0,6….2
2,1….4	Ізотермія	Ізотермія
Більше 4

У даному випадку, згідно з умовами завдання, ступінь вертикальності повітря, якщо за метеоумовами був день, ясно при швидкості 3 м/с, то конвекція відповідає цим умовам.

2. За таблицею 14 для заданого СДОР знаходимо глибину розповсюдження зараженого повітря (Т, км), при швидкості 1 м/с.

Таблиця 14 – Глибини розповсюдження хмар зараженого повітря з вражаючими концентраціями СДОР на відкритій місцевості, км (швидкість вітру – 1 м/с)

Найменування СДОР	Кількість СДОР в ємностях, т
При конвекції
Хлор, фосген		1,4	1,96	2,4	2,85	3,15
Аміак	0,21	0,27	0,39	0,5	0,62	0,66
Сірковий ангідрит	0,24	0,27	0,42	0,52	0,65	0,77
Сірководень	0,33	0,45	0,65	0,88	1,1	1,5

Згідно з табл. 14 глибина розповсюдження хмар зараженого повітря хлором з вражаючою концентрацією 75 т на відкритій місцевості при швидкості вітру 1 м/с складає – 2,85 км.

Примітка до табл.14 – Поправкові коефіцієнти при швидкості вітру більше 1м/с

Швидкість вітру, м/с
Поправочні коефіцієнти
При інверсії		0,6	0,45	0,38	-	-
При ізотермії		0,71	0,55	0,5	0,45	0,41
При конвекції		0,7	0,62	0,55	-	-

Але в даному завданні, згідно з метеоумовами швидкість вітру складає – 3 м/с, тому застосовується поправковий коефіцієнт з примітки до табл. 14.

При конвекції і швидкості вітру 3 м/с поправковий коефіцієнт до глибини розповсюдження хмар зараженого повітря складає – 0,62.

Таким чином, при конвекції глибина розповсюдження хмар зараженого повітря хлором з вражаючою концентрацією 75 т на відкритій місцевості при швидкості вітру 3 м/с складає:

Г=2,85 км * 0,62 = 1,767 км

3. Визначаємо при конвекції ширину зони хімічного зараження (Ш) за таким співвідношенням:

Ш = 0,8Г,

де Г – глибина розповсюдження хмари зараженого повітря з вражаючою концентрацією, км.

Ш=0,8*1,767=1,41 км.

4. Площу зони хімічного зараження (S_з) приймаємо як площу рівнобічного трикутника, яка дорівнює половині добутку глибини розповсюдження зараженого повітря на ширину зони зараження:

S_з = 0,5* Г*Ш,

S_з=0,5* 1,767*1,41=1,25 км².

5. Час (t) підходу хмари зараженого повітря до населеного пункту (об’єкта) визначаємо діленням відстані R від місця розливу СДОР до населеного пункту (об’єкта) на середню швидкість W (за табл.15) переносу хмари повітряним потоком, м/с:

t = R/W.

Оскільки згідно з завданням відстань (R) від населеного пункту до об’єкта, де відбулась аварія, складає 11 км, то згідно із табл. 15 при конвекції та швидкості вітру 3 м/с середня швидкість переносу хмари складає 5 м/с.

Таким чином, час підходу хмари зараженого повітря до населеного пункту (об’єкта) визначаємо як:

t = 11км/(5м/с)= 11* 1000/5=2200 с = 36,7 хв.

Таблиця 15 – Середня швидкість переносу хмари, зараженої речовиною, м/с

Швидкість вітру	Інверсія	Ізотермія	конвекція
R<10	R>10	R<10	R>10	R<10	R>10
Продовження таблиці 15
		2.2	1.5		1.5	1.8
		4.5				3.5
			4.5		4.5
	-	-			-	-
	-	-	7.5		-	-
	-	-			-	-

Висновок.Згідно з вище зазначеними розрахунками через 36,7 хв. хмара зараженого повітря підійде до населеного пункту. За цей час необхідно:

1. Організувати оповіщення всіма наявними засобами зв’язку і мовлення про загрозу та виникнення надзвичайної ситуації.

2. Забезпечити населення всіма необхідними засобами індивідуального за-хисту, т.б. протигазами, засобами захисту шкіри. А при відсутності табельних засобів використовувати плівкоматеріали, плащі, гумові чоботи, рукавички та інше.

3. Сховатися в захисних спорудах, але, якщо захисного спорудження поблизу немає, то за укриття від враження аерозолями отруйних речовин можна використовувати житлові, виробничі та підсобні приміщення.

4. Сільськогосподарських тварин треба загнати в заздалегідь підготовлені приміщення, забезпечити їх кормом і водою, перевірити ще раз герметизацію приміщення.

5. Про те, що загроза минула, і про подальші дії повідомити відпо-відальний орган ЦЗ за каналами зв’язку та оповіщення.

Район ураження при землетрусі

Районом ураження при землетрусі називається територія, в межах якої виникли масові руйнування та пошкодження будівель, споруд та інших об'єктів, що супроводжуються враженням та загибеллю людей, тварин та рослин. Райони масового враження виникають, як правило, в районі землетрусу, де інтенсивність його за шкалою Ріхтера становить 7–8 балів і більше, при цьому більшість будівель та споруд одержали середні та сильні пошкодження.

У районі землетрусу може бути один або декілька районів ураження. Так, наприклад, при землетрусі у Вірменії в районі враження виявились міста Ленінакан, Спітак, Степанаван, Кіровакан та ще 58 населених пунктів у сільській місцевості.

Відмічено, що райони ураження при землетрусах за характером руйнувань будівель та споруд можна порівняти з районами ядерного враження. Тому оцінювання можливих масштабів руйнування при землетрусах може бути проведена так, як і оцінювання руйнування при ядерному вибухові, лише з тією різницею, що за критерій береться не максимальний надлишковий тиск у фронті ударної хвилі \ ∆ Рф\, а максимальна інтенсивність землетрусу в балах за шкалою Ріхтера.

При прогнозі характер та ступінь очікуваних руйнувань на об'єкті можуть бути визначені для різних дискретних значень інтенсивності в інтервалі від величин, які викликають слабкі руйнування більшої кількості будівель та споруд, до величин, які викликають повне їх руйнування.

Райони ураження при повенях

Районом ураження при повенях називається територія, в межах якої виникли затоплення місцевості, руйнування та пошкодження будівель, споруд та інших об'єктів, що супроводжуються враженням та загибеллю людей, тварин та врожаю сільськогосподарських культур, псування та знищення сировини, палива, продуктів харчування, добрив, тощо.

Величина повені залежать від висоти та тривалості стояння небезпечного рівня води, площі затоплення, часу затоплення (весною, влітку, зимою) та ін.

Визначення розміру зон повені при поривах плотин та затоплень при руйнуванні гідротехнічних споруд видно на прикладі.

Задача

Об'єм водосховища W = 70млн м³, ширина прорана В = 100м, глибина води перед плотиною (глибина прорана) Н = 50 м, середня швидкість руху хвилі попуску V=5м/сек.

Визначити параметри хвилі попуску на відстані 25,50 та 100 км від плотини при її руйнуванні.

Розв'язання

1. За формулою

де R– задана відстань від плотини, км, V – середня швидкість руху хвилі, м/с.

Визначаємо час прибування хвилі попуску на задану відстань:

2. За таблицею 17 знаходимо висоту хвилі пропуску на заданих відстанях:

Таблиця 17 – Орієнтована висота хвилі пропуску та тривалість її проходження на різних відстанях від плотини

Найменування параметрів	Відстань від плотини, км
Висота хвилі пропуску, h,м	0,25*Н	0,2*Н	0,15*Н	0,075*Н	0,05*Н	0,03*Н	0,02*Н
Продовження таблиці 17
Тривалість проходження хвилі пропус-ку, t, год	0,55	1,7*Т	2,6*Т	4*Т	5*Т	6*Т	7*Т

3. Визначаємо тривалість проходження хвилі пропуску t на наданих відстанях, для чого за формулою

де W – об'єм водосховища, м³, В – ширина прорану або ділянки переливу води через гребінь незруйнованої плотини, м, N – максимальна витрата води на 1 м ширини прорану (ділянки переливу води через гребінь плотини), м³/с м.

Орієнтовно дорівнює

Н, м
N, м^3/с м.

Знаходимо час випорожнення водосховища:

тоді t₂₅ =1,7 Т=1,7*0,55= 1год

t₅₀=2,6 Т=2.6*0,55= 1,5год

t₁₀₀=4T=4*0,55= 2,2год

Осередки враження на підприємствах з вибухо- і пожежонебезпечними технологіями виникають внаслідок витоку газоподібних або зріджених вуглеводневих продуктів, при перемішуванні яких з повітрям утворюються вибухо-і пожежонебезпечні суміші таких газів, як пропілен, метан, пропан, бутан, етилен, бутилен та інші, що призводить до руйнування і пошкодження приміщень, споруд, технологічних установок, місткостей, трубопроводів. Вибух або загоряння відбувається при певному вмісті газу в повітрі. Під час вибуху газоповітряної суміші утворюється ударна хвиля, подібна до ударної хвилі при вибуху фугасних боєприпасів. За надлишкового тиску 20–40 кПа незахищені люди можуть дістати легкі ушкодження (удари, контузії). Дія ударної хвилі з надлишковим тиском 40–60 кПа призводить до вражень середньої важкості (непритомність, ушкодження органів слуху, сильні вивихи кінцівок, кровотеча із носа і вух). Важкі травми виникають за надмірного тиску понад 60 кПа і характеризуються сильними враженнями внутрішніх органів всього організму, переломами кінцівок.

В осередку вибуху газоповітряної суміші прийнято виділити три кругові зони:

- I зона детонаційної хвилі,

- II зона дії продуктів вибуху,

- III зона повітряної ударної хвилі.

Рисунок 3 – Осередок вибуху газоповітряної суміші

Зона детонаційної хвилі знаходиться у межах хмари вибуху.

Радіус цієї зони R_I м, орієнтовано може бути визначений за формулою:

,

де Q – кількість вибухонебезпечної суміші, т.

У межах зони I діє надлишковий тиск, який може прийматися постійним, ∆Р = 1700 к Па.

Зона дії продуктів вибуху охоплює всю площу розлітання продуктів газоповітряної суміші у результаті її детонації. Радіус цієї зони:

Надлишковий тиск у межах зони II ΔР_II міняється від 1350 кПа до 300 кПа може бути визначений за формулою:

де r – відстань від центру вибуху до точки, яка розглядається, м.

У зоні дії повітряної ударної хвилі формується фронт ударної хвилі, який розповсюджується по поверхні землі. Надлишковий тиск у зоні III ΔР_III залежно від відстані до центра вибуху L може бути визначений за графіком або розрахований за формулами.

Для цього попередньо визначається відносна величина:

,

де R_I – радіус зони I;

R_III – радіус зони III або відстань від центра вибуху до точки, в якій необ-хідно визначити надлишковий тиск повітряної ударної хвилі, кПа (R_III > R_II);

при Ψ≤2

при Ψ>2

Для визначення надлишкового тиску на певній відстані від центру вибуху необхідно знати кількість вибуховонебезпечної суміші, яка зберігається в ємності або агрегаті.

Задача

Необхідно визначити надлишковий тиск, який очікується в районі механічного цеху при вибухові ємності, в якій знаходиться 100 т зрідженого пропану (Q = 100т). Відстань від ємкості до цеху 300 м.

Розв'язання

1. Визначаємо радіус зони детонаційної хвилі.

Зона I: , 100 80 м

2. Обчислюємо радіус зони дії продуктів вибуху (зона II).

R_II = 1,7 R_I = 1,7 * 80 = 136 м.

3. Порівнюючи відстань від центра вибуху до цеху (300 м) за знайденими радіусами зони I (80м) и зони II (136м), робимо висновок, що цех знаходиться за межами цих зон і, можливо, може опинитися в зоні повітряної ударної хвилі (зони III). Далі знаходимо надлишковий тиск на відстані 300м, використовуючи розрахункові формули для зони III і приймаємо R_III = 300м.

Так як Ψ < 2, то

кПа

Висновок. При вибусі 100 т зрідженого пропану цех опиниться під впливом повітряної ударної хвилі з надлишковим тиском близько 60 кПа.

ЗМІСТ ЗВІТУ

Практичне заняття студенти виконують самостійно під керівництвом викладача. На початку занять доводиться до відома тема заняття, питання які необхідно розглянути під час занять. Викладач постійно знаходиться у прямому спілкуванні зі студентами, при необхідності надає практичну допомогу.

Робота виконується в учнівському зошиті, який має титульний лист із назвою дисципліни, прізвища студента, групи та факультету де навчається студент.

Виконана робота вважається: студент розібрався з поставленими завданнями, занотував у конспекті основні терміни і визначення, навів відповідні графіки, схеми які відповідають темі заняття. Робота захищається студентом по контрольним питанням, які знаходяться в кінці даних методичних вказівок.

Дата добавления: 2015-03-31