Прогнозирование ожидаемого ущерба от чрезвычайных ситуаций

2. Прогнозирование обстановки при аварии на промышленном объекте и транспорте с выбросом (выливом) опасного химического вещества.

     Методика  прогнозирования последствий вылива (выброса) ОХВ при авариях на промышленных объектах и транспорте может быть использована для расчетов на морском транспорте, если облако ОХВ, при аварии на нем, может достичь прибрежной зоны.

     Методика  используется только для ОХВ, которые  сберегаются в газообразном или  жидком состоянии под давлением и, которые в момент выброса (вылива) переходят в газообразное состояние и создают первичное или вторичное облако ОХВ. Методика предусматривает проведение расчетов для планирования мероприятий для защиты на высотах до 10 м. над поверхностью земли, в приземном слое воздуха.

     2.1. Термины и определения,  используемые в  методике.

     - опасное химическое вещество (ОХВ) – химическое вещество непосредственное или опосредованное воздействие которого может причинить гибель, острое или хроническое заболевание или отравление людей и (или) причинить вред окружающей среде.

     - авария с ОХВ – это событие техногенного характера, происшедшее на химически опасном объекте вследствие производственных, конструктивных, технологических или эксплуатационных причин или от случайных внешних воздействий, приведшее к повреждению технического оборудования, устройств, сооружений, транспортных средств с выливом (выбросом) ОХВ в атмосферу и реально угрожают жизни, здоровью людей.

     - облако ОХВ – смесь паров и мелких капель ОХВ с воздухом в объемах (концентрациях), опасных для окружающей среды (поражающих концентрациях для человека).

     - первичное облако ОХВ – это пароподобная часть ОХВ, находящаяся в какой-либо емкости над поверхностью сниженного ОХВ и выходящий в атмосферу непосредственно при разрушении емкости без испарения с подстилающей поверхностью.

     - вторичное облако ОХВ – это облако ОХВ, возникающее в течение определенного времени, вследствие испарения ОХВ с подстилающей поверхности (для легколетучих веществ) время развития вторичного облака после окончания действия первичного облака практически равно нулю, а для других веществ оно зависит от свойств ОХВ, состояния обваловки и температуры воздуха.

     - Зона химического заражения (ЗХЗ) – территория включающая участок химического заражения на котором фактически разлито ОХВ и участки местности, над которыми образовалось облако ОХВ.   

     - Зона возможного химического заражения (ЗВХЗ) – территория, в пределах которой под влиянием изменения направления ветра может возникнуть перемещение облака ОХВ с опасными для человека концентрациями.

     - Прогнозируемая зона химического заражения (ПЗХЗ) – расчетная зона в пределах ЗВХЗ, параметры которой приблизительно подобны по форме эллипсу.

     - Химически опасный объект (ХОО) – промышленный объект предприятие или его структурное подразделение, на котором находятся в наличии (изготовляются, перерабатываются, перевозятся, загружаются или разгружаются, используются в производстве, размещаются или складируются постоянно или временно, уничтожаются) одно или несколько ОХВ (к ХОО не относится железная дорога).

     - Химически опасная административно-территориальная единица (ХАТЕ) – административно-территориальная единица, к которой относятся области, районы, а также любые населенные пункты областей, попадающие в зону возможного химического заражения (ЗВХЗ) при авариях на химически опасных объектах.

     2.2. Сфера применения  методики прогнозирования.

     Данная  методика может быть использована для  долгосрочного (оперативного) прогнозирования  и аварийного прогнозирования при авариях на ХОО и транспорте, а также для определения степени химической опасности ХОО и ХАТЕ.

     Долгосрочное (оперативное) прогнозирование осуществляется заблаговременно для определения  возможных масштабов заражения  при авариях на ХОО, определения  состава необходимых сил и средств  противодействия, необходимых для локализации и ликвидации аварии, защиты населения и территорий. На основе данных долгосрочного прогнозирования составляются соответствующие планы (локализации и ликвидации аварий, реагирования на ЧС). Аварийное прогнозирование осуществляется при возникновении аварии с выбросом (выливом) ОХВ в атмосферу (на грунт) для принятия конкретных решений по реагированию на аварийное событие

     2.3. Принятые допущения и условности исходные данные для прогнозирования.

     В настоящей методике приняты следующие  допущения:

• емкости при авариях разрушаются полностью.
• Толщина слоя жидкого ОХВ при свободном разливе принимается равной 5 см (Н = 0,05 м) по всей площади разлива.
• Достоверное время действия результатов прогнозирования –        4 часа.

     Для долгосрочного (оперативного) прогнозирования  используются следующие исходные данные:

• Тип ОХВ – реальный для данного объекта.
• Количество ОХВ – 70% от паспортной емкости (максимально единичной на данном объекте).
• Условия хранения – реальные для данного объекта (свободно, в обваловке, в поддон).
• При прогнозировании последствий аварии на продуктопроводах (аммиакопроводах) количество ОХВ принимается реальное между отсекателями (300~500 тонн).  
• Плотность населения – средняя для данной местности.
• Метеоусловия:
• скорость ветра в приземном слое Vв <=1м/сек;
• температура воздуха +20  градусов С;
• степень вертикальной устойчивости воздуха – инверсия;
• распространение зараженного воздуха – равномерное во всех направлениях – 360 градусов.
• При разливе ОХВ в поддон (обваловку) высота слоя ОХВ равна: h = H-0,2 м, где Н – высота поддона (обваловки) в м.
• размещение емкостей – на открытом воздухе или в помещениях с улавливателем ОХВ.

     Для аварийного прогнозирования используются следующие исходные данные:

• Тип ОХВ – реальный.
• Количество ОХВ – фактически выброшенное в атмосферу, разлитое на грунт.
• Условия хранения – фактическое.
• Плотность населения – среднее для данной местности.
• Метеоусловия:

• скорость ветра – фактическая на момент аварии;
• температура воздуха – фактическая на момент аварии;
• степень вертикальной устойчивости – фактическая на момент аварии;
• распространение зараженного воздуха – фактическое, исходя из направления ветра;
• угол распространения зараженного облака при Vв <= 1м/сек. – 360 градусов; при Vв= 1 м/сек. – 180 градусов; при 1м/сек. < Vв < 2 м/сек. – 90 градусов и при Vв > 2м/сек. – 45 градусов;

• При разливе в поддон (обваловку) высота слоя ОХВ равна h = Н – 0,2 м, где Н – высота поддона (обваловки).

• Площадь населенных пунктов, которые могут попасть в прогнозируемую зону возможного химического заражения – фактическая.
• Направление ветра – фактическое.

     Перечисленный перечень исходных данных требует некоторых пояснений. На ХОО может находиться несколько емкостей с ОХВ одинаковой или различной вместимости. По условиям хранения и требованиям безопасности ёмкости с ОХВ располагаются на территории объектов на расстояниях, исключающих взаимное влияние их друг на друга в аварийных ситуациях. Вероятность неодновременного возникновения аварийной ситуации на нескольких емкостях предельно мало. Исходя из этого для расчета и принимается количество ОХВ в единичной, максимальной по вместимости, емкости, считая, что емкость заполнена на 70% паспортной вместимости.

     Условия хранения ОХВ определяет время его  испарения с площади разлива, которая, преимущественно зависит  от толщины слоя ОХВ и его физико-химических свойств – плотности, температуры испарения, летучести и т.п. и практически не зависит от его количества напрямую. В данной методике диффузионные процессы не учитываются. Таким образом, время испарения свободно разлитого ОХВ значительно меньше испарения из обваловки или из поддона. Следовательно, наиболее опасным является свободный разлив, при котором в короткое время в зоне аварии достигаются высокие, поражающие и смертельные концентрации ядовитых веществ.

     Скорость  ветра и его устойчивость в  приземном слое оказывает существенное и, во многих случаях, определяющее влияние на динамику распространения ОХВ и масштабы ЧС. Наиболее благоприятные условия для нарастания опасных концентраций ОХВ в зоне аварии возникают при отсутствии ветра или его минимальных проявлениях (штиль).

       Исходя из принципа «максимально  возможной опасности» и принимают  в расчетах долго-срочного прогнозирования  скорость ветра 1 м/сек. С повышением  скорости ветра, с одной стороны  усиливаются процессы рассеивания  зараженного воздуха за счет  увеличения глубины его распространения в сторону ветра и возникновения вихревых (турбулентных) потоков, а с другой стороны уменьшается концентрация ОХВ в воздухе (в единице объема) с поражающими и или близкими к ним значениями.

       При скоростях ветра более  8 м/сек. (умеренный ветер) расчеты практически не производятся ввиду быстрого рассеивания зараженного воздуха. Опасность, при этом, представляет лишь зона непосредственно прилегающая к источнику выброса (вылива). Следует также отметить, что порывистый (шквальный) ветер способствует более интенсивному рассеиванию зараженного воздуха, в том числе и по высоте. Степень вертикальной устойчивости оказывает значительное влияние на распространение ОХВ в атмосфере, характер и интенсивность перемещения воздушных масс по высоте. В метеорологии различают три степени вертикальной устойчивости воздуха:

     Инверсия  – это такое состояние воздуха при котором температура ее нижних, приземных слоев. При этом практически отсутствует перемещение приземного воздуха (зараженного) в верхние слои, т.е. зараженный воздух задерживается в приземном слое, что способствует нарастанию и сохранению высоких концентраций ОХВ в приземных слоях воздуха. Инверсия характерна для ранних утренних часов в ясную погоду до восхода солнца и в короткий период после восхода (1~1,5 часа). Такое состояние возникает после ясного солнечного дня в безветренные или слабоветренные ночи, в результате интенсивной теплоотдачи земной поверхности за предыдущий день. Это приводит, к охлаждению как земли, так и приземного слоя воздуха.

     Инверсионный  слой теплого воздуха образующийся в верхних слоях препятствует движению воздушных масс по вертикали. Инверсия способствует сохранению высоких концентраций ОХВ.

     Изотермия характеризуется относительно стабильным температурным градиентом по высоте, примерным равенством температур по вертикали. Изотермия наиболее типична для пасмурной погоды, а также для утренних часов (через 1,5 - 2 часа после восхода солнца (сменяет инверсию) и вечерних часов после захода солнца (сменяет конвекцию)). При изотермии проявляется некоторая активизация перемещения воздушных масс по вертикали ,что несколько уменьшает концентрацию ОХВ в приземном слое.

     Конвекция – это состояние атмосферы, при котором возникают интенсивные восходящие потоки воздуха (конвективные потоки), за счет прогревания земной поверхности и приземного слоя. Теплый воздух энергично стремится вверх, увлекая в верхние слои ОХВ в составе зараженного воздуха. Конвекция возникает в ясные безоблачные (малооблачные) дни через 3 - 4 часа после восхода солнца ,достигая максимального значения после полудня .Конвекция способствует быстрому рассеиванию зараженного воздуха в верхние слои атмосферы и, тем самым активному снижению концентрации ОХВ в районе аварии и в облаке его распространения.

     Температура воздуха оказывает определенное влияние на характер распространения  ОХВ в атмосфере. Однако, поскольку  температура испарения основных ОХВ на предприятиях Донецкой области –хлора и аммиака находится в пределах –330 ;-340С, изменения температуры в пределах от –200 С до +200С, существенного влияния на характер распространения ОХВ в атмосфере не оказывает. Расчеты показывают, что изменение температуры от –200С до+200С увеличивает глубину распространения ОХВ на 7 - 9%.При долгосрочном прогнозировании, температура принимается +200С, т.е. берется наиболее благоприятное условие для распространения зараженного воздуха.  Толщина слоя свободного разлива является исходной для определения времени открытого испарения ОХВ с площади разлива. При этом не учитывается характер подстилающей поверхности и адсорбционные качества материала покрытия (песок, грунт, щебень, асфальт, бетон и т.п.), т.е. подстилающая поверхность, представляется гладкой без адсорбционных свойств.