Прогнозирование параметров ЧС

Выбор состава мероприятий, защищающих от действия поражающих факторов ЧС, и разработка рекомендаций по их применению основываются на постоянном анализе причин и течения имевших место аварий на промышленных объектах, на моделировании возможных аварийных производственных ситуаций и их всестороннем изучении, на прогнозировании процессов развития ЧС с учетом метеорологических, климатических, геофизических и других факторов.

Прогнозные методы расчета возможных значений параметров ЧС, включая разработку сценариев их развития, являются основой организации зашиты в ЧС.

Методики прогнозирования параметров ЧС разрабатываются для типовых сценариев развития аварий на опасных производственных объектах, для ЧС природного происхождения (прогноз сейсмической обстановки, прогноз параметров волны прорыва при наводнениях и др.), для ЧС военного происхождения на территориях, прилегающих к районам боевых действий и в тылу.

Рассмотрим основные виды ЧС техногенного происхождения и методы оценки их параметров.

Аварийно химически опасные вещества, химически опасные объекты, зоны химического заражения при ЧС. Из большого числа вредных веществ, в том числе производимых и используемых в промышленности, лишь сравнительно небольшая часть может быть отнесена к опасным и тем более к тем, которые могут привести к ЧС различного масштаба. Критерием для отнесения химического вещества к опасным (ХОВ) служит уровень средней смертельной дозы. В настоящее время в соответствии с законом РФ «О безопасности в промышленности» (1997) к ним относят 179 наиболее опасных веществ, используемых в промышленности. Из этих веществ в зависимости от их свойств выделены вещества, которые при несоблюдении норм безопасности или нарушении штатных технологий могут заразить окружающую среду с поражающими концентрациями, стать причиной массового поражения людей, привести к чрезвычайной ситуации. Такие вещества получили название аварийно химически опасных (АХОВ).

К АХОВ, например, отнесены:

аммиак, окислы азота, диметиламин, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, соляная кислота, синильная кислота, формальдегид, фосген, фтор, хлор, хлорпикрин, окись этилена, метилизоцианат, диоксин, метиловый спирт, фенол, бензол, анилин, металлическая ртуть и др.;

компоненты ракетных топлив: несимметричный диметилгидразин, жидкая четырехокись азота и др.;

отравляющие вещества боевого применения: иприт, люизит, зарин, зоман, Ви-газы (Vх) и др.

Крупными запасами АХОВ располагают предприятия химической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической, металлургической промышленности, предприятия по производству минеральных удобрений, предприятия агропромышленного комплекса, жилищно-коммунальные хозяйства.

Химически опасным объектом (ХОО) называется объект, при аварии или разрушении которого могут произойти массовые поражения людей и загрязнения окружающей среды аварийно химически опасными веществами. Из числа АХОВ, используемых на химически опасных объектах в больших количествах, наиболее распространенными являются хлор, аммиак, сероводород, сероуглерод, сернистый ангидрид, диметиламин, азотная и серная кислоты и др. Их ежемоментные запасы на отдельном ХОО могут составлять десятки, сотни и тысячи тонн.

Развитие аварийных процессов на ХОО и масштабы возможных ЧС в большой мере зависят от способа хранения АХОВ. Такие вещества, как хлор, аммиак, сероводород, фтор и целый ряд других, имеют низкие температуры кипения, в силу чего при нормальных окружающих температурах находятся в газообразном агрегатном состоянии. Поскольку в таком состоянии они занимают большие объемы, не приемлемые в производственных условиях, то для их хранения и транспортировки используются способы хранения, позволяющие сократить объем резервуаров.

Наиболее эффективным способом хранения является сжижение газов, при котором объем хранения уменьшается в 800 - 1000 раз.

Для хранения веществ в виде жидкости используются два основных способа. Первый способ - хранение под давлением, при котором температура кипения вещества повышается выше температуры окружающей среды. (Например, t_кип. аммиака при нормальном давлении - 33, 4°С, при давлении 10 атм. + 28°С, при давлении 20 атм. 50^оС.) Недостатком способа является то, что низкокипящие жидкости при высоких температурах находятся в перегретом состоянии и при разгерметизации емкости начинают бурно кипеть. В зависимости от энергии перегрева содержимое резервуара в течение 1 - 3 мин может выкипеть полностью, образуя в окружающем пространстве первичное зараженное облако. При недостатке энергии для выкипания всего вещества остающаяся жидкость растекается по подстилающей поверхности и испаряется более медленно, образуя вторичное зараженное облако.

Вторым способом хранения вещества в сжиженном состоянии является изотермическое хранение при температурах на 0, 1—0, 2 градуса ниже температуры кипения вещества при нормальном давлении Хранение осуществляется в двустенных резервуарах с теплоизоляцией. Недостатком способа является необходимость создания систем понижения температуры или использования испарившегося вещества. При разгерметизации изотермического хранилища в первичное облако переходит незначительное количество вещества.

Оба способа сжижения используются для хранения веществ с температурами кипения до - 40 ¸ - 50°С. Для веществ с более низкими температурами кипения (сероводород - 60, 3°С, фтор - 188, 2°С и др.) затруднительно создать резервуары с необходимыми параметрами, поэтому при их хранении ограничиваются частичным сжатием, при котором вещество хранится в виде газа, но занимает меньший объем. При разгерметизации емкости с веществом, хранящимся в виде газа под давлением, образуется только первичное облако.

Возможность образования при аварии на ХОО первичного и (или) вторичного облака учитывается при определении категории опасности ХОО.

При авариях на ХОО поражение людей химическими веществами происходит в основном при вдыхании зараженного воздуха (ингаляционно), при попадании АХОВ на кожу (кожно-резорбтивное), при употреблении в пищу зараженных продуктов и воды (пероральное), поэтому АХОВ в зависимости от способа проникновения в организм человека подразделяются на вещества ингаляционного, перорального и кожно-резорбтивного действия. Степень и характер нарушений жизнедеятельности человека (степень поражения) при воздействии АХОВ зависят от токсичности АХОВ, его агрегатного состояния, концентрации в воздухе (воде), продолжительности воздействия, путей проникновения в организм и индивидуальных особенностей организма человека.

В практических целях рассматривают три качественных нарушения состояния человека (токсические эффекты): дискомфортные состояния, при которых обнаруживаются начальные проявления токсического действия (пороговые эффекты); состояния, не позволяющие выполнять возложенные на человека функции или обязанности (эффект выведения из строя) и состояния, приводящие к смертельному исходу (летальный эффект). Дозы АХОВ, проникающие в организм и вызывающие токсический эффект, называются токсодозами. Соответственно различают пороговую, выводящую из строя, и смертельную токсодозы (средние или абсолютные). Средняя пороговая ингаляционная токсодоза является критерием при определении внешних границ зон заражения и зон ЧС.

Для определения размеров зон заражения вначале прогнозируется возможное количество АХОВ, вышедшего в окружающую среду при аварии. Приближенно количество АХОВ, переходящего при разгерметизации в первичное облако, можно определить по удельной энтальпии вещества Нт при температуре и в точке кипения при атмосферном давлении Нх и теплоте парообразования r.

m=(H_т-H_x)/r (3.1)

На втором этапе расчетов необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки оцениваемой площади застройки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров пролитой жидкости зоны перемещения зараженного облака. На плане отмечают также динамику процесса рассеивания паров во времени. (Порядок расчета рассеивания газообразных веществ в атмосфере см. ОНД – 86.).

При прогнозировании размеров зон заражения по токсодозе используется методика, основывающаяся на уравнении, дающем решение задачи турбулентной диффузии для наземных источников:

, (3.2)

где D - токсодоза, х, у - текущие координаты точки на местности, т - количество вещества, перешедшее в первичное (вторичное) облако, и - скорость ветра, l - константа, зависящая от вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое, y- параметр, зависящий от скорости ветра.