Как найти глубину зоны заражения

ШТАБ  ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ СССР

КОМИТЕТ  ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ

ПРИ  КАБИНЕТЕ  МИНИСТРОВ СССР

РУКОВОДЯЩИЙ     ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ   МАСШТАБОВ

ЗАРАЖЕНИЯ  СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИМИ

ЯДОВИТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ АВАРИЯХ

(РАЗРУШЕНИЯХ) НА ХИМИЧЕСКИ

ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ  И ТРАНСПОРТЕ

 РД 52.04.253-90

ЛЕНИНГРАД   ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ   1991

ИНФОРМАЦИОННЫЕ   ДАННЫЕ

РАЗРАБОТАН  И  ВНЕСЕН

            Ордена Трудового  Красного Знамени Главной геофизической обсерваторией                     им. А. И. Воейкова и Штабом Гражданской обороны СССР  с использованием результатов Государственного научно-исследовательского  и проектного  института  азотной промышленности и предметов органического синтеза.

РАЗРАБОТЧИКИ

            М. Е. Берлянд, д-р физ.-мат. наук, проф.; Ю. И. Сульдин (научные руководители); Е. Л. Генихович, д-р физ. –мат. наук; И. Г. Грачева, канд. физ.-мат. наук; В. П. Малышев, д-р хим. наук,проф.; В. С. Исаев, канд. воен. наук; (ответственные исполнители);  С. С. Чичерин, канд. физ.-мат. наук; Р. И. Оникул, канд. физ.-мат. наук;  В. С. Елисеев, канд. физ.-мат. наук; В. С. Зачек; С. Н. Корзунов;  В. И. Семенов (исполнители).

УТВЕРЖДЕН

            Председателем Госгидромета СССР, чл.-корр. АН СССР Ю. А. Израэлем 13.03.90 г. и начальником Гражданской обороны  СССР, генералом армии В. Л. Говоровым  24.03.90 г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАН  ЦКБ  за № РД 52.04.253-90  от 21.05.90 г.

ВВЕДЕН  ВПЕРВЫЕ

УДК 502.5 (203)

РУКОВОДЯЩИЙ    ДОКУМЕНТ

Срок  введения 01.07.1990 г.

       Методика предназначена для заблаговременного и оперативного  прогнозирования масштабов заражения на случай  выбросов сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) в окружающую среду при авариях (разрушениях) на химически  опасных объектах и транспорте.

       Рекомендуется для использования в министерствах и ведомствах, штабах ГО союзных и автономных республик, областей, краев, городов, районов и объектов  народного хозяйства при планировании мероприятий по защите рабочих, служащих и населения от СДЯВ и принятии мер защиты непосредственно  после аварии, а также для использования в работе оперативных групп комплексного анализа по выявлению причин экстремально высокого уровня загрязнения природной среды управлений по гидрометеорологии Госгидромета СССР.

ОБЩИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая методика позволяет осуществлять прогнозирова­ние масштабов зон заражения при авариях на технологических ем­костях и хранилищах, при транспортировке железнодорожным, тру­бопроводным и другими видами транспорта, а также в случае раз­рушения химически опасных объектов.

1.2. Методика распространяется на случай выброса СДЯВ в ат­мосферу в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии.

1.3. Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются для первичного и вторичного облаков:

        для сжиженных газов — отдельно для первичного и вторичного; для сжатых газов — только для первичного;  для ядовитых  жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды,— только для вторичного.                                        

1.4. Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения СДЯВ:

общее количество СДЯВ на объекте и данные о размещении их запасов в технологических емкостях и трубопроводах;

количество СДЯВ, выброшенных в атмосферу , и характер их разлива на подстилающей поверхности (“свободно”,  “в поддон”   или “в обваловку”);

высота поддона  или  обваловки складских емкостей;

метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устой­чивости воздуха {приложение 1);

1.5. При заблаговременном прогнозировании масштабов зараже­ния на случай производственных аварий в качестве исходных дан­ных рекомендуется принимать: выброс СДЯВ (Q₀)—количество СДЯВ в максимальной по объему единичной емкости  (технологической, складской, транспортной и др.) для сейсмических районов – общий запас СДЯВ, метеорологические условия— инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Для прогноза масштабов заражения непосредственно после ава­рии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) СДЯВ и реальные метеоусловия.

1.6. Внешние границы зоны заражения СДЯВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.

1.7. Принятые допущения

Емкости, содержащие СДЯВ, при авариях разрушаются полно­стью.

Толщина h слоя жидкости для СДЯВ, разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей пло­щади разлива; для СДЯВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяется следующим. образом:

а) при разливах из  емкостей,    имеющих  самостоятельный поддон (обваловку):

где Н — высота поддона (обваловки), м;

б) при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий поддон (обваловку):

где Q₀— количество выброшенного (разлившегося) при аварии ве­щества, т;

       d — плотность СДЯВ, т/м³;

             F — реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м².

Предельное время пребывания людей в зоне заражения и про­должительность сохранения неизменными метеорологических усло­вий (степени вертикальной устойчивости атмосферы, направления и скорости ветра) составляет 4 ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться.

При авариях на газо- и продуктопроводах выброс СДЯВ прини­мается равным максимальному количеству СДЯВ, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов — 275—500 т.

1.8. Термины и определения

Сильнодействующее ядовитое вещество- (СДЯВ) — это химическое вещество, применяемое в народном хозяйстве, которое при выливе или выбросе может приводить к загрязнению воздуха на уровне по­ражающих концентраций.

Зона заражения СДЯВ—территория, на которой концентрация СДЯВ достигает значений, опасных для жизни людей.

Пол прогнозированием масштаба заражения СДЯВ понимается определение глубины и площади зоны заражения СДЯВ.

Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств, приводящее к выбросу СДЯВ в атмосферу в количествах, которые могут вызвать массовое поражение людей и животных.

Под разрушением химически опасного объекта следует понимать результат катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех емкостей и нарушению технологических ком­муникаций.

Химически опасный объект народного хозяйства—объект, при аварии или разрушении которого- могут произойти массовые пора­жения людей, животных и растений сильнодействующими ядовиты­ми веществами.

Первичное облако — облако СДЯВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу части СДЯВ из емко­сти при ее разрушении-С.4 РД 52.04.253-90

Вторичное облако — облако СДЯВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Пороговая токсодоза — ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Под эквивалентным количеством СДЯВ понимается такое коли­чество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивален­тен масштабу заражения при данной степени вертикальной устой­чивости атмосферы количеством СДЯВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Площадь зоны фактического заражения СДЯВ — площадь тер­ритории, зараженной СДЯВ в опасных для жизни пределах.

Площадь зоны возможного заражения СДЯВ — площадь терри­тории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако СДЯВ.

2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ СДЯВ

Расчет глубины зоны заражения СДЯВ ведется с помощью дан­ных, приведенных в приложениях 2—5.

2.1. Определение количественных характеристик выброса СДЯВ

Количественные характеристики выброса СДЯВ для расчета мас­штабов заражения определяются по их эквивалентным значениям.

2.1.1. Определение эквивалентного количества вещества в  пер­вичном облаке

Эквивалентное количество Q_Э1(т)  вещества в первичном облаке определяется по формуле:

                                                 (1)

где К₁ — коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ (при­ложение 3; для сжатых газов К₁=1);

      К₃ — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хло­ра к пороговой токсодозе другого СДЯВ (приложение 3);

     К₅ — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устой­чивости атмосферы; для инверсии принимается равным 1, для изотермии 0,23, для конвекции 0,08;

     К₇ — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (приложение 3; для сжатых газов К₇ =1);

    Q₀ — количество выброшенного (разлившегося) при аварии веще­ства, т.

     При авариях на хранилищах сжатого газа Q₀  рассчитывается по формуле:   

                                                                                        (2)

где d — плотность СДЯВ, т/м³  (приложение 3);

V_Х  — объем хранилища, м .

При авариях на газопроводе Q₀   рассчитывается по формуле:

                                                                                          (3)

где п — содержание СДЯВ в природном газе, %;

d — плотность СДЯВ, т/м” (приложение 3);

V_Г  — объем секции газопровода между автоматическими отсекателями, м³.

При определении величины Q_Э1 для сжиженных газов, не вошед­ших в приложение 3, значение коэффициента К₇ принимается рав­ным 1, а коэффициент К₁   рассчитывается по соотношению:

                                                                              (4)

где С_р  — удельная теплоемкость жидкого СДЯВ, кДж/(кг. °С);

    DТ — разность температур жидкого СДЯВ до и после разруше­ния емкости,°С;

 DН_исп – удельная теплота испарения жидкого СДЯВ при темпера­туре испарения, кДж/кг.

2.1.2. Определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчи­тывается по формуле:

,                                       (5)

где К₂  — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ (приложение 3);

            К₄–  коэффициент, учитывающий скорость ветра (приложение 4);

К₆ –    коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего по­сле начала аварии;

значение коэффициента К₆  определяется после расчета продол­жительности Т (ч) испарения вещества (см. п. 4.2):

при Т<1 ч К₆ принимается для 1 ч;

d — плотность СДЯВ, т/м³ (приложение 3);

h — толщина слоя СДЯВ, м.

При определении Q_Э2  для веществ, не вошедших в приложение 3, значение коэффициента К₇ принимается равным 1, а коэффици­ент К₂ определяется по формуле

,                                                     (6)

где Р — давление насыщенного пара вещества при заданной тем­пературе

              воздуха, мм рт. ст.;

М — молекулярная масса вещества.

2.2. Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте

Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) обла­ком СДЯВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с использованием приложений 2 и 5. Порядок нанесения зон заражения на карту (схему) изложен в приложении 6.

В приложении 2 приведены максимальные значения глубины зо­ны заражения первичным (Г,) или вторичным (Г-^) облаком СДЯВ,

определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества (его расчет проводится согласно п. 2.1) и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленной воздействием пер­вичного и вторичного облака СДЯВ, определяется: Г=Г’ +0,5Г”, .где Г’—наибольший, Г”—наименьший из размеров Г^ и Г^. Полученное

значение сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г„ , определяемым по формуле:

                                                       (7)

где N — время от начала аварии, ч;

v — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (приложение 5).

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принима­ется меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

2.3. Расчет глубины зоны заражения при разрушении химически

опасного объекта

            В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины зоны заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса СДЯВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра 1 м/с.

            Эквивалентное количество СДЯВ в облаке зараженного воздуха определяется аналогично рассмотренному в п. 2.1.2 методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество Q_Э  рассчитывается  по формуле:

                                            (8)

            где К_2i – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го СДЯВ;

                        К_3i – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-го СДЯВ;

                        К_6i – коэффициент, зависящий от времени,  прошедшего после разрушения объекта;

                        К_7i – поправка на температуру для i-го СДЯВ;

                        Q_i –  запасы i-го СДЯВ на объекте, т;

                        d_i –  плотность i-го СДЯВ, т/м³.

            Полученные по приложению 2 значения глубины зоны заражения Г в зависимости от рассчитанного значения Q_Эи скорости ветра сравниваются с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г_п (см. формулу (7)). За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ЗОНЫ ЗАРАЖЕНИЯ СДЯВ

            Площадь зоны возможного заражения для первичного (вторичного) облака СДЯВ определяется  по формуле:

                                                                         (9)

            где  S – площадь зоны возможного заражения СДЯВ, км²

                        Г – глубина зоны заражения, км;

                        j – угловые размеры зоны возможного заражения, приведены в таблице 1

Таблица 1

Угловые размеры зоны возможного заражения СДЯВ

в зависимости от скорости ветра  

            Площадь зоны фактического заражения S_ф (км²) рассчитывается по формуле:

                                                                 (10)

где К₈ – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается  равным: 0,081 при инверсии; 0,133 при изотермии; 0,235 при конвекции;

N – время, прошедшее после начала аварии, ч.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПОДХОДА ЗАРАЖЕННОГО ВОЗДУХА К ОБЪЕКТУ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПОРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ СДЯВ

4.1. Определение времени подхода зараженного воздуха к объ­екту

Время подхода облака СДЯВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:

                      ,                                                            (11)

где х — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;

            v — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (приложение 5).

4.2. Определение продолжительности поражающего действия СДЯВ

            Продолжительность поражающего действия СДЯВ определяется временем его испарения с площади разлива.

            Время испарения Т (ч) СДЯВ с площади разлива определяется по формуле:

                                                                           (12)

            где  h – толщина слоя СДЯВ, м;

                   d – плотность СДЯВ, т/м³;

                   К₂, К₄, К_7,  – коэффициенты в формулах (1), (5).

5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ВОЗМОЖНЫХ ОБЩИХ ПОТЕРЬ НАСЕЛЕНИЯ В

ОЧАГЕ ПОРАЖЕНИЯ АХОВ

,                         (1)

где : Р^о  –  общие потери населения в очаге поражения АХОВ, чел.;

         Г_г– глубина распространения облака зараженного АХОВ   воздуха в городе, км ;

     D, D^/ –  средняя плотность населения соответственно в городе

                 и загородной зоне (чел/км²) ;

    К, К¹  – доля незащищенного населения соответственно в городе и 

                загородной зоне:

К = 1 – n₁ – n₂,                                            (2)

К^/ = 1 – n₁^/ – n₂^/.                                           (3)

где:  n₁,n₁^/– доли населения, обеспеченного противогазами, 

                    соответственно в городе и в загородной зоне;

        n₂,n₂^/ – доли населения, обеспеченного убежищами       

                              соответственно в городе и загородной зоне.

Для оперативных расчетов принимается, что структура потерь в очаге поражения АХОВ составит:

– 35 % – безвозвратные потери;

– 40 % – санитарные потери тяжелой и средней форм тяжести (выход 

             людей из строя на срок не менее, чем на 2-3 недели с обязательной

             госпитализацией);

-25 % – санитарные потери легкой формы тяжести.

6. ПОРЯДОК НАНЕСЕНИЯ ЗОН ЗАРАЖЕНИЯ НА ТОПОГРАФИЧЕСКИЕ 

КАРТЫ  И  СХЕМЫ

            Зона  возможного заражения облаком СДЯВ на картах (схемах) ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющим угловые размеры  j и радиус,  равный  глубине зоны заражения Г.  Угловые размеры в зависимости  от скорости ветра  по прогнозу приведены  в п. 3. Центр  окружности, полуокружности или сектора совпадает с источником заражения.

            Зона фактического заражения, имеющая форму эллипса, включается в зону возможного заражения. Ввиду возможных перемещений  облака СДЯВ под воздействием ветра фиксированное изображение зоны фактического заражения на карты (схемы) не наносится.

            На топографических   картах и схемах  зона возможного заражения имеет вид представленный в таблице:

При аварии (разрушении) объектов с АХОВ условные обозначения наносятся на карту (схему) в следующей последовательности:

-точкой синего цвета отмечается место аварии и проводится ось в направлении распространения облака зараженного воздуха;

-на оси следа откладывают величину глубины распространения зараженного воздуха;

-синим цветом наносится зона возможного заражения АХОВ в виде окружности, полуокружности или сектора;

-зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом;

– возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись. В числителе – тип и количество выброшенного АХОВ (т), в знаменателе – время и дата аварии.

Скорость Ветра, м/с	Эквивалентное  количество СДЯВ, т
0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20
1 и менее	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56
2	0,26	0,59	0,84	1,92	2,84	5,35	7,20	10,83	16,44
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,28	4,36	6,46	9,62
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20
7	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48
8	0,13	0,30	0,42	0,94	1,33	2,30	2,97	4,20	5,92
9	0,12	0,28	0,40	0,88	1,25	2,17	2,80	3,96	5,60
10	0,12	0,26	0,38	0,84	1,19	2,06	2,66	3,76	5,31
11	0,11	0,25	0,36	0,80	1,13	1,96	2,53	3,58	5,06
12	0,11	0,24	0,34	0,76	1,08	1,88	2,42	3,43	4,85
13	0,10	0,23	0,33	0,74	1,04	1,80	2,37	3,29	4,66
14	0,10	0,22	0,32	0,71	1,00	1,74	2,24	3,17	4,49
15 и более	0,10	0,22	0,31	0,69	0,97	1,68	2,17	3,07	4,34

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15
К4	1	1,33	1,67	2,0	2,34	2,67	3,0	3,34	3,67	4,0	5,68

Скорость ветра, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Скорость переноса, км/ч	Инверсия
5	10	16	21	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Изотермия
6	12	18	24	29	35	41	47	53	59	65	71	76	82	88
Конвекция
7	14	21	28	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–