< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Методика прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об'єктах і транспорті

Для України істотним є ризик виникнення надзвичайних ситуацій, пов'язаних з аваріями на хімічно небезпечних об'єктах та трубопровідному транспорті, в результаті яких у навколишнє середовище викидаються небезпечні хімічні речовини. В разі аварії на хімічному підприємстві відбувається залповий вплив на навколишнє середовище вкрай інтенсивного несприятливого чинника. Хмара, що сформувалася після руйнування резервуара з небезпечними хімічними речовинами, поширюється в напрямку вітру, поступово розсіюючись із віддаленням від епіцентру аварії. Після проходження деякої відстані концентрація НХР у повітрі знижується настільки, що перестає становити загрозу для життя і здоров'я людей. Відстань від епіцентру аварії до зазначеної точки називають глибиною зони забруднення. Число людей, уражених хмарою НХР, залежить від щільності населення на прилеглій до підприємства території, глибини і площі зони зараження, а також метеорологічних умов і періоду часу, протягом якого забруднена хмара “нависає” над територією. Тому визначення наслідків виливу (викиду) НХР за аварій на промислових об'єктах і транспорті є важливим завданням для прогнозування хімічної обстановки, складання планів реагування і захисту населення.

Прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об'єктах і транспорті

Ця методика призначена для прогнозування масштабів зараження в разі аварій із НХР на промислових об'єктах, автомобільному, річковому, залізничному, трубопровідному транспорті, а також може бути використана для розрахунків на морському транспорті, якщо хмара НХР за аварії на ньому може дістатись прибережної зони, де мешкає населення. Методику застосовують тільки для НХР, які зберігаються у газоподібному або рідкому стані, та які в момент виливу, викиду переходять у газоподібний стан і створюють первинну або (і) вторинну хмару НХР. Вона передбачає проведення розрахунків для планування заходів щодо захисту населення тільки на висоті до 10 м над поверхнею землі (приземний шар повітря). Методика подається у вигляді таблиць готових розрахованих параметрів зон забруднення, що дає змогу оперативно прогнозувати масштаби забруднення. На основі моделювання і прогнозування атмосферного переміщення хімічних речовин за нею можна побудувати зону можливого хімічного забруднення та зону фактичного хімічного забруднення.

Зона можливого хімічного зараження (ЗМХЗ) – це територія, в межах якої під впливом зміни напрямку вітру можливе переміщення хмари НХР з небезпечними концентраціями. Зона фактичного хімічного зараження НХР – це територія як осередок хімічного зараження, де фактично розлита НХР, та місцевості, над якими утворилась хмара НХР.

У Методиці вживається термін “прогнозована зона хімічного зараження” (ПЗХЗ), що є замкненою ділянкою території, де концентрація НХР у приземному шарі повітря перевищує поріг гострого отруєння. Це розрахункова зона в межах ЗМХЗ, параметри якої приблизно визначають за формою еліпса.

Довгострокове прогнозування здійснюється заздалегідь для визначення можливих масштабів зараження, сил і засобів, які залучатимуться для ліквідації наслідків аварії, складання планів локалізації аварій та інших документів.

Для довгострокового (оперативного) прогнозування використовують такі вихідні дані – характеристики викиду та довколишніх умов:

  • • загальна кількість НХР для об'єктів, які знаходяться в небезпечних районах (на воєнний час, для сейсмонебезпечних районів тощо); у цьому разі приймають розлив НХР “вільно”;
  • • кількість НХР в одиничній максимальній технологічній ємкості для інших об'єктів; у цьому разі приймають розлив НХР “у піддон” або “вільно” залежно від умов зберігання НХР;
  • • метеорологічні умови: швидкість вітру в приземному шарі – 1 м/с, температура повітря 20 °С, ступінь вертикальної стійкості повітря (СВСП) – інверсія, напрямок вітру не враховують, а поширення хмари забрудненого повітря беруть у крузі 360°;
  • • середня щільність населення для цієї місцевості;
  • • площа зони можливого хімічного зараження: ;
  • • площа прогнозованої зони хімічного зараження: ;
  • • ступінь заповнення резервуара (резервуарів) беруть 70 % його паспортного об'єму;
  • • резервуари з НХР у разі аварій руйнуються повністю;
  • • за аварій на продуктопроводах (аміакопроводах тощо) кількість НХР, яка може бути викинута, беруть за її кількістю між відсікачами (для продуктопроводів масу НХР беруть 300–500 т);
  • • заходи щодо захисту населення детальніше плануються на глибину зони можливого хімічного зараження, яка утворюється протягом перших 4 год після початку аварії.

У методиці вертикальну стійкість повітря характеризують трьома якісними категоріями: інверсією, ізотермією і конвекцією.

Інверсія – це такий стан приземного шару повітря, за якого температура поверхні грунту нижча за температуру повітря на висоті 2 м над поверхнею. За інверсії температура повітря підвищується зі збільшенням висоти.

Ізотермія – стан приземного шару повітря, за якого температура поверхні ґрунту орієнтовно дорівнює температурі повітря на висоті 2 м над поверхнею. За ізотермії температура повітря не змінюється або змінюється дуже слабко в міру віддалення від поверхні ґрунту.

Конвекція – стан приземного шару повітря, за якого температура поверхні ґрунту вища за температуру повітря на висоті 2 м над поверхнею. За конвекції температура швидко знижується в міру віддаляння від поверхні ґрунту.

За інших однакових умов (напрямок і швидкість вітру) конвекція призводить до швидкого розсіювання забрудненого повітря у вертикальному стовпі атмосфери, а глибина зони зараження в цьому разі, як правило, невелика; в умовах інверсії інтенсивність вертикального перемішування незначна і забруднене повітря “стелиться” уздовж поверхні, утворюючи зони великої глибини (найнесприятливіша ситуація з погляду ураження населення); за ізотермічного стану глибина зони зараження має проміжне значення. Про вертикальну стійкість повітря судять за швидкістю вітру, наявністю або відсутністю хмарності, часом доби.

Аварійне прогнозування здійснюють у разі виникнення аварії за даними розвідки для визначення можливих наслідків аварії і порядку дій у зоні можливого зараження. Для аварійного прогнозування використовують такі дані: загальна кількість НХР на момент аварії в резервуарі (трубопроводі), на якому сталася аварія; характер розливу НХР на підстильній поверхні (“вільно” або “у піддон”); висота обвалування (піддону); реальні метеорологічні умови – температура повітря (°С), швидкість (м/с) та напрямок вітру у приземному шарі, ступінь вертикальної стійкості повітря (інверсія, конвекція, ізотермія); середня щільність населення місцевості, над якою поширюється хмара НХР; площа зони можливого хімічного зараження; площа прогнозованої зони хімічного зараження; прогнозування здійснюють на термін не більш як 4 год, після чого прогноз має бути уточнений.

Розмір ЗМХЗ приймають за сектор круга, форма і розмір якого залежать від швидкості та напрямку вітру і розраховують за такою емпіричною формулою:

(6.17)

де Г – глибина зони, км; φ – коефіцієнт, який умовно дорівнює кутовому розміру зони, град.

Параметри Г і φ задають табличним способом.

Площу прогнозованої зони хімічного зараження обчислюють так:

(6.18)

де К – коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної стійкості повітря, його беруть таким, що дорівнює 0,081 – за інверсії, 0,133 – за ізотермії, 0,235 – за конвекції; Г – глибина зони, км; N – час, на який розраховують глибину ПЗХЗ.

Для обчислення площі ПЗХЗ використовують також і ширину ПЗХЗ, яка дорівнює за інверсії , км; за ізотермії – , км; за конвекції – , км, де Г – глибина зони зараження, яку визначають із застосуванням таблиць, наведених у методиці.

Час підходу хмари НХР до заданого об'єкта залежить від швидкості перенесення хмари повітряним потоком і визначається за формулою

(6.19)

де r– відстань від джерела зараження до заданого об'єкта, км; V – швидкість перенесення переднього фронту хмари зараженого повітря залежно від швидкості вітру, км/год.

Для прогнозування за цією методикою розлив “вільно” приймають, якщо НХР розливається підстильною поверхнею шаром h завтовшки не більше як 0,05 м. Розлив “у піддон” приймають,

якщо НХР розливається поверхнею, яка має обвалування, при цьому товщина шару має бути: h = Н – 0,2 (м), де H – висота обвалування.

Усі розрахунки виконують на термін не більш як 4 год.

Після обчислення даних з урахуванням усіх коефіцієнтів отримане значення Г порівнюють з максимальним значенням перенесення повітряних мас за 4 год: Г = 4 V, де V – швидкість перенесення повітряних мас; Г – глибина зони.

Для подальшої роботи за розрахункову глибину зони зараження беруть менше з двох порівнюваних значень.

Приклад. Для складання планів реагування і захисту населення потрібно провести довгострокове (оперативне) прогнозування для таких умов.

На хімічно небезпечному об'єкті, який знаходиться на відстані 9 км від населеного пункту, є 2 резервуари – 50 і 100 т хлору. Навколо них побудовано обвалування заввишки 2,3 м.

Додаткові дані. За картою визначимо, що населений пункт має глибину зони забруднення 5 км і ширину – 4 км. Площа населеного пункту становить 18 км2, у ньому проживає 12 тис. осіб.

Метеоумови: для оперативного планування приймають тільки такі метеоумови: інверсія, швидкість вітру – 1 м/с, температура повітря +20 °С. Напрямок вітру не враховують, а поширення хмари зараженого повітря розглядають у крузі 360°.

Розв'язок. Для оперативного планування розрахунки виконують за максимальним об'ємом одиничного резервуара. Глибина зони поширення для 100 т хлору дорівнює 82,2 км. З урахуванням того, що резервуар обвалований, для висоти обвалування 2,3 м (близько 2 м) беремо коефіцієнт зменшення глибини, що дорівнює 2,4, тоді глибина зони поширення зараженого повітря становитиме Г= 82,2/2,4 = 34,25 (км).

Ширина зони прогнозованого хімічного зараження буде: Шзпхз = 0,3• 34,250,60 = 2,5 (км), площа зони прогнозованого хімічного зараження, що проходить через населений пункт, – 2,5 км • 4 км = 10 км2. Площа населеного пункту дорівнює 18 км2. Частка площі населеного пункту, яка опиниться у ПЗХЗ, становитиме 10 • 100/18 = 55,6 (%).

Кількість населення, яке проживає в населеному пункті і опиняється у ПЗХЗ, буде 12 000 • 55,6/100 = 6672 (особи).

Втрати серед населення поділяють на: легкі – до 6672 × × 25/100 = 1668 (осіб); середньої тяжкості – до 6672 • 40/100 = = 2669 (осіб); зі смертельними наслідками – до 6672 • 25/100 = = 1668 (осіб).

Час підходу хмари зараженого повітря до населеного пункту за швидкості вітру 1 м/с (5 км/год) становить 9/5 = 1,8 (год).

Для оперативного планування приймають

Площу ЗМХЗ розраховують за формулою (6.17)

Площу ПЗХЗ обчислюють за формулою (6.18)

Якщо об'єкт знаходиться в населеному пункті і площа прогнозованої зони хімічного зараження не виходить за межі населеного пункту, то всі дані щодо кількості населення в ПЗХЗ, а також втрати населення розраховують тільки за ПЗХЗ.

Методика прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин за аварій на промислових об'єктах і транспорті не передбачає розрахунку ризику, хоча промислові об'єкти, на яких застосовуються, виготовляються, переробляються чи зберігаються хімічно небезпечні речовини, потребують, згідно з чинними нормативно-правовими актами, декларування безпеки. Розроблення декларації безпеки об'єкта, у свою чергу, потребує оцінювання ризику. Однією з проблем декларування є недосконалість вітчизняних методик оцінювання ризику, які часто не враховують специфіку об'єктів, або передбачають розрахунок тільки наслідків аварій. Тому нижче наведено методичний підхід щодо оцінювання ризику ураження населення НХР за аварій на хімічно небезпечних об'єктах, запропонований у праці [2].

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >