Как найти степень вертикальной устойчивости

Определение
степени вертикальной устойчивости
воздуха проводится по таблице 6;
используются исходные данные таблиц 1
и 2 (скорость ветра, облачность и время
суток) и записываются в форму отчета
(см. таблицу 15) словами (например,
«изотермия»).

Таблица
6 – Определение степени вертикальной
устойчивости атмосферы по прогнозу
погоды

Скорость ветра, м/с	Ночь	Утро	День	Вечер
Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность	Ясно, переменная облачность	Сплошная облачность
< 2	ин	из	из(ин)	из	к(из)	из	ин	из
2–3,9	ин	из	из(ин)	из	из	из	из(ин)	из
> 4	из	из	из	из	из	из	из	из
Примечание– Обозначения:ин– инверсия;из – изотермия;к – конвекция; буквы в скобках – при снежном покрове. Под термином «утро» понимается период времени в течение 2 часов после восхода солнца; под термином «вечер» – в течение 2 часов после захода солнца. Скорость ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха принимаются в расчетах на момент аварии

Задача
2. Определение
эквивалентного количества вещества в
первичном и во вторичном облаке

1
Эквивалентное количество Q_э1
,
т, вещества в первичном облаке определяется
по формуле

Q_э1
= К₁ К₃
К₅
К₇
^׀Q₀,
(3)

где
К₁
–
коэффициент,
зависящий от условий хранения ХОВ (см.
таблицу 4;
для сжатых газов К₁
= 1);

К₃
–
коэффициент,
равный отношению пороговой токсодозы
хлора к пороговой токсодозе другого
ХОВ (см. таблицу 4);

К₅ – коэффициент,
учитывающий степень вертикальной
устойчивости воздуха (для инверсии
принимается равным 1, для изотермии –
0,23, для конвекции – 0,08);

К₇^׀–коэффициент,
учитывающий влияние температуры воздуха
на процесс перехода ХОВ в первичное
облако. Принимают К₇^׀
=
К₇ =
1 для
сжатых газов, К₇^׀=
К₇ =
0 для
жидкостей, кипящих выше температуры
окружающей среды; К₇^׀ = К₇
принимается
из таблицы 4 в числителе для случая, при
котором температура кипения жидкости
ниже температуры окружающей среды;

Q₀
– количество выброшенного (разлившегося)
при
аварии вещества, т
(см. таблицу 1).

Примечание
– Коэффициент
К₃
принят для пороговой токсодозы взрослого
человека, для детей токсодоза в 4–10 раз
меньше и в данной методике не
рассматривается, но при организации
защиты необходимо ее учитывать.

2
Эквивалентное количество вещества во
вторичном облаке рассчитывается
по формуле

Q_э2
= (1 – К₁ )
К₂ К₃
К₄
К₅
К₆
К₇^׀׀Q₀
/ (h
d),
(4)

где
К₂
– коэффициент, зависящий от физико-химических
свойств ХОВ (см. таблицу 4);

К₄
– коэффициент, учитывающий скорость
ветра (см. таблицу 5);

К₆
– коэффициент,
зависящий от времени N
(см. таблицу
2), прошедшего после начала аварии;
значение коэффициента К₆
определяется после расчета продолжительности
Т, ч, испарения вещества:

(5)

Задача
3. Расчет
глубины зоны заражения при аварии на
химически опасном объекте

1
Глубину
зоны заражения
Г_1,
км,
для
первичного облака находят по таблице 7
по вычисленной величине Q_э1
с учетом скорости ветра из условия
задачи своего варианта. При необходимости
– интерполируют.

Пример
линейной интерполяции для Q_э1
= 0,159 т
и скорости ветра 6 м/сек
(таблица 7):

Г₁=
0,48 
+ ((1,09 – 0,48) / (0,5 – 0,1)) · (0,159 – 0,1) 
= 0,57 км.

2
Глубина зоны заражения Г₂
, км,
вторичного
облака находят по таблице 7 по вычисленной
величине Q_э2
и скорости ветра из условия задачи
своего варианта.

Таблица
7 – Глубина зоны заражения

Эквивалентное количество ХОВ, т	Скорость ветра, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Глубина зоны заражения Г2, км
0,01	0,38	0,26	0,22	0,19	0,17	0,15	0,14	0,13	0,12	0,12
0,05	0,85	0,59	0,48	0,42	0,38	0,34	0,32	0,30	0,28	0,26
0,1	125	0,84	0,68	0,59	0,53	0,48	0,45	0,42	0,4	0,38
0,5	3,16	1,92	1,53	1,33	1,19	1,09	1,00	0,94	0,88	0,84
1	4,75	2,84	2,17	1,88	1,68	1,53	1,42	1,33	1,25	1,19
3	9,18	5,35	3,99	3,28	2,91	2,66	2,46	2,30	2,17	2,06
5	12,53	7,2	5,34	4,36	3,75	3,43	3,17	2,97	2,80	2,66
10	19,2	10,83	7,96	6,46	5,53	4,88	4,49	4,20	3,96	3,76
20	29,56	16,44	11,94	9,62	8,19	7,20	6,48	5,92	5,60	5,31
30	38,13	21,02	15,18	10,33	9,06	8,14	7,42	6,86	6,50	6,20
50	52,67	28,73	20,59	16,43	13,88	12,14	10,87	9,90	9,12	8,50
70	65,23	35,35	25,21	20,05	16,89	14,79	13,17	11,98	11,03	10,23
100	81,91	44,09	31,30	24,8	20,82	18,13	16,17	14,68	13,5	12,54

3
Полная глубина зоны заражения Г, км,
определяется по формуле

Г
= Г¹
+ 0,5Г¹¹ ,

(6)

где
Г¹
и Г¹¹ –
соответственно наибольший и наименьший
из размеров глубины Г₁
и
Г₂.

Полученное
значение Г
сравнивается
с предельно возможным значением глубины
переноса воздушных масс Г_п,
определяемым по формуле

Г_п
= N
ν,
(7)

где
N
– время от начала аварии, ч (см. таблицу
2);

ν
– скорость переноса переднего фронта
зараженного воздуха при данной скорости
ветра и степени вертикальной устойчивости
воздуха, км/ч (см. таблицу 8).

4
За окончательную расчетную глубину
зоны заражения
принимается
меньшее из двух сравниваемых между
собой значений Г_п
и
Г
и записывается
в отчет (см. таблицу 15).
Всё
уточняется
с учетом
факторов, изложенных в разделе 1.2
, вносятся поправки. В дальнейшем значение
окончательной глубины используется
при расчете площадей зон возможного и
фактического заражения.

Нарисовать
зоны заражения (см. рисунок 1).

Таблица
8 – Скорость переноса переднего фронта
облака, км/ч

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с
1	2	3	4	6	8
Инверсия	1	10	16	21	–	–
Изотермия	6	12	18	24	35	47
Конвекция	7	14	2	28	–	–

Задача
4. Определение
площади зоны заражения ХОВ

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

S_в
= 8,72 · 10^–3
Г²
j,



(8)

где
S_в
– площадь зоны заражения ХОВ, км²;

Г
– глубина зоны заражения, км;

j
– угловые
размеры зоны возможного заражения,
град; они определяются исходя из скорости
ветра (таблица 9).

Таблица
9 – Угловые размеры зоны возможного
заражения ХОВ в зависимости от скорости
ветра j

U, м/с	< 0,5	0,6–1	1,1– 2	2,1–4	4,1–8	8,1–10	> 10
jо	360	180	90	45	18	15	10

Площадь
зоны фактического заражения
S_ф,
км²,
рассчитывается
по формуле

S_ф
= К₈
Г² N^0,2,

(9)

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 (см. таблицу 2).

Задача
5. Расчет
глубины и ширины зоны химического
заражения с поражающей и со смертельной
концентрацией в зависимости от известных
поражающих концентраций

1
Глубина зоны заражения с поражающей
концентрацией Г_пор
,
км,
приближенно рассчитывается в зависимости
от известных поражающих концентраций
по уравнению

,

(10)

где
G
(Q₀)
– количество ХОВ в аварийной емкости,
т;

–поражающая
токсодоза, мг·мин/м³,

,

где
–поражающая
концентрация ХОВ в воздухе, мг/м³
(см. таблицу 3);

–
экспозиция или время воздействия
ядовитого вещества данной концентрации,
мин (см. таблицу 3);

–
скорость ветра в приземном слое воздуха,
м/с (см. таблицу 2).

2
Глубина зоны со смертельной концентрацией
Г_см
,
км,
рассчитывается
с помощью выражения

,
(11)

где
–
смертельная токсодоза, мг·мин/м³,

.

Полученные
по формулам (10)–(11) значения
,

справедливыдля
открытой местности при инверсионном
состоянии атмосферного слоя
в случае аварии на
необвалованной емкости
с ХОВ. При необходимости они корректируются
на закрытость местности, степень
вертикальной устойчивости атмосферы
и на условия обваловки емкости:

– на
закрытость местности

Г
= Г_пор
( Г_см
) / 3,5;

– на
степень вертикальной устойчивости
атмосферы – изотермическое

Г =
Г_пор
(Г_см
) / 5;

– на
конвекцию

Г =
Г_пор
(Г_см)
/ 16;

– на
обваловку
емкости

Г =
Г_пор
(Г_см)
· 0,67;

3
Ширина зон с поражающими Ш_пор
и смертельными концентрациями Ш_см
ядовитых
веществ определяется по следующей
зависимости:

Для
зоны с поражающим воздействием ХОВ

Г
= Г_пор.

Для
зоны со смертельным воздействием ХОВ

Г
= Г_см.

4
Площади
зон
заражения
,
,
определяются по формуле

.

Для
зоны с поражающим воздействием ХОВ

Г
= Г_пор
; Ш = Ш_пор.

Для
зоны со смертельным воздействием ХОВ

Г
= Г_см
; Ш = Ш_см.

Задача
6.
Определение
времени подхода зараженного воздуха к
объекту

Время
подхода облака ХОВ, мин, к заданному
объекту (населенному
пункту) определяется по формуле

t
= 1000 Х / (60 n),

(12)

где
Х – расстояние
от источника заражения до заданного
объекта, км (см. таблицу 2);

n
– скорость
переноса переднего фронта облака
зараженного воздуха, км/ч (см. таблицу
10).

Таблица
10 – Скорость переноса переднего фронта
облака

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с
1	2	3	4	6	8
Инверсия	1	10	16	21	–	–
Изотермия	6	12	18	24	35	47
Конвекция	7	14	2	28	–	–

Внимание!
Проверьте, достигает ли зараженное
облако объекта, сравнив глубину заражения
с учетом поправок Г с расстоянием Х от
объекта до источника аварии!

Если
время подхода зараженного воздуха к
объекту не превышает 30 минут,
то население должно оставаться в
помещениях, проведя их герметизацию с
применением СИЗОД. Если
время подхода зараженного воздуха
превышает 30 минут, то
с учетом других факторов может быть
проведено временное отселение в
безопасные районы.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Степень – вертикальная устойчивость – воздух

Cтраница 1

Степень вертикальной устойчивости воздуха характеризуется следующими состояниями ат.
 [1]

Степень вертикальной устойчивости воздуха определяют по справочным данным, зная скорость ветра в приземном слое воздуха, характеристику облачности, а также время возникновения аварии ( чрезвычайной ситуации), в результате которой произошел разлив или выброс вредного вещества.
 [2]

Степень вертикальной устойчивости воздуха существенно влияет на параметры зон заражения. Это происходит из-за характерных для каждой степени температурных режимов в приземном слое воздуха: при конвекции температура воздуха в приземном слое с высотой понижается, при инверсии возрастает, а при изотермии остается постоянной. Ввиду этого при конвекции происходит интенсивное перемешивание слоев воздуха и как следствие быстрое рассеивание зараженного облака, а при инверсии эти процессы протекают значительно медленнее.
 [3]

Определение степени вертикальной устойчивости воздуха в конкретных условиях производится по специальным метеотаблицам в зависимости от времени года, времени суток, облачного покрова, снежного или травяного покрова и других факторов.
 [4]

Состояние атмосферы в приземном слое воздуха оценивают тремя степенями вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое атмосферы: инверсией, изотермией и конвекцией. Зона химического заражения наибольших размеров возникает при максимальной устойчивости воздуха в нижних слоях атмосферы, когда нижние слои воздуха холоднее верхних и практически отсутствует перемешивание воздуха, что приводит к распространению паров вредного вещества на большие расстояния. Такое состояние воздуха в нижних слоях атмосферы называется инверсией. Таким образом, глубина распространения вредных паров и газов от источника химического заражения при всех прочих равных условиях минимальна при конвекции, имеет промежуточное значение при изотермии и максимальна при инверсии.
 [5]

Для оценки химической обстановки необходимо знать метеоданные – скорость и направление приземного ветра, температуру воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости воздуха. Эти данные штаб гражданской обороны объекта Получает от метеостанций или постов радиационного и химического наблюдения каждые 4 часа.
 [6]

Глубина распространения первичного облака зараженной атмосферы зависит от многих факторов, из которых основными являются первоначальная концентрация ОВ, степень вертикальной устойчивости воздуха, скорость ветра, топография местности. Глубина распространения облака ОВ практически прямо пропорциональна начальной концентрации ОВ и скорости ветра.
 [7]

Глубина распространения первичного облака зара-женной атмосферы зависит от многих факторов, аз которых основными являются первоначальная концентра ция ОВ, степень вертикальной устойчивости воздуха, скорость ветра, топография местности. Глубина распространения облака ОВ практически прямо пропорциональна начальной концентрации ОВ и скорости ветра.
 [8]

Метеорологические данные в штаб ГО объекта поступают от постов радиационного и химического наблюдения, которые сообщают сюрость и направление приземного ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха. Ориентировочные метеоданные могут быть получены также на основе прогноза погоды.
 [9]

Метеорологические данные в штаб ГО объекта поступают от постов радиационного и химического наблюдения, которые сообщают скорость и направление приземного ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха. Ориентировочные метеоданные могут быть получены также на основе прогноза погоды.
 [10]

Заблаговременное прогнозирование масштабов и последствий химического заражения осуществляют до возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом и выбросом вредных веществ, причем используется вышеописанная методика, а количество разлитого вещества принимают равным максимальному, степень вертикальной устойчивости воздуха и другие данные определяются на самый неблагоприятный случай развития обстановки.
 [11]

При времени после начала аварии т 4 ч полученную по табл. 11.6 глубину сравнивают с предельно возможным переносом воздушных масс Гп tvn, где vn, км / ч, – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха.
 [12]

Для прогнозирования масштабов заражения СДЯВ необходимо иметь данные по их физико-химическим свойствам, общему количеству на предприятии и размещению в технологическом оборудовании и складских емкостях, количеству СДЯВ, выброшенных в атмосферу и разлитых по подстилающей поверхности ( свободно, в поддон или обваловку), высоте поддона или обва-ловки складских емкостей. Требуются также данные по метеорологическим условиям в районе аварий: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м ( высота флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха.
 [13]

Глубина распространения вторичного облака зараженной атмосферы также обусловлена рядом факторов. Чем больше участок и плотность заражения, тем дальше по направлению ветра распространяется вторичное облако. Влияние скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха и топографических особенностей местности на глубину распространения вторичного облака аналогично влиянию этих факторов на поведение первичного облака.
 [14]

При наличии утечки СДЯВ в первую очередь необходимо оценить химическую обстановку на объекте, обычно на основании данных химической разведки. В некоторых случаях оценка носит характер прогнозирования. Для оценки химической обстановки необходимо знать скорость и направление ветра, температуру воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости воздуха, рельеф местности и плотность застройки. Температура и ветер оказывают существенное влияние на скорость испарения СДЯВ.
 [15]

Страницы:  

   1

3.3. Выявление и оценка химической обстановки

Прогнозирование масштабов заражения опасными химическими веществами при авариях (разрушениях) на ХОО производится по “Методике прогнозирования масштабов заражения OXВ (СДЯВ) при авариях (разрушениях) на ХОО и транспорте” (М., 1990), а при применении противником ХО – по специальным методикам и таблицам.

По результатам прогнозирования масштабов заражения АХОВ (ОВ) производится оценка химической обстановки, т. е. оценка влияния химического заражения на жизнедеятельность персонала объектов экономики и населения с учетом обеспеченности средствами индивидуальной и коллективной защиты, а также уточняются задачи органам разведки.

Прогнозирование химической обстановки при аварии (разрушении) на ХОО

Общие положения и понятия

Руководящим документом по прогнозированию масштабов зон заражения на случай пролива или выброса АХОВ в системе МЧС в настоящее время являются “Методические рекомендации по прогнозированию масштабов заражения АХОВ при авариях (разрушениях) на ХОО и транспорте” РД 52.04.253-90, М., 1991 (далее Методика). Она позволяет, в зависимости от физико-химических свойств и агрегатного состояния, прогнозировать:

• продолжительность поражающего действия (время испарения) АХОВ;
• глубину зоны заражения АХОВ;
• время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (объекту, населенному пункту);
• площади зон возможного и фактического заражения (рис. 3.2);
• возможные потери персонала объекта и насе.

Площадь зоны возможного заражения – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ. Зона возможного заражения наносится в виде сектора. Данный сектор характеризует территорию, на которой должны приниматься меры по обеспечению безопасности персонала ХОО и населения, т. к. в этом секторе с большой вероятностью (до 100%) будет располагаться зона фактического заражения.

Площадь зоны фактического заражения – площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни концентрациях.

Прогнозирование масштабов заражения АХОВ может производиться заблаговременно и непосредственно после аварии на ХОО или его разрушения.

При заблаговременном прогнозировании расчеты проводятся на случаи производственной аварии (пролива-выброса АХОВ из максимальной емкости) и катастрофы (разрушения всех емкостей и коммуникаций с АХОВ на объекте). В этих случаях принимается: разлив АХОВ – свободный; метеоусловия: скорость ветра 1 м/с, степень вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ) – инверсия. Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ): инверсию, изотермию и конвекцию.

Инверсия возникает обычно в вечерние часы примерно за 1 час до захода солнца и разрушается в течение часа после его восхода. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних, что создает условия для распространения зараженного воздуха в приземных слоях и сохранения высоких концентраций АХОВ.

Изотермия характеризуется равновесным состоянием воздуха и температуры по вертикалям. Она наиболее характерна для пасмурной погоды, но может возникать также и в утренние, и в вечерние часы как переходное состояние между инверсией и конвекцией.

Конвекция возникает обычно через 2 часа после восхода солнца и разрушается примерно за 2-2,5 часа до его захода. Она обычно наблюдается в летние ясные дни. При конвекции нижние слои воздуха нагреты сильнее и возникают восходящие потоки воздуха, которые способствуют быстрому рассеиванию зараженного воздуха.

Степень вертикальной устойчивости воздуха можно определить по формуле:

где K – температурный градиент;

t₅₀ и t₂₀₀ – температура воздуха °С на высотах 50 и 200 см от поверхности земли;

V – скорость ветра, м/с.

СВУВ зависит от K: при K > 0,1 – конвекция;

при K -0,1 < K < 0,1 – изотермия;

при K < -0,1 – инверсия;

по таблице:

Примечания:

1. Состояние облачности в баллах: ясно – 0-2; полуясно – 3-7; пасмурно – 8-10.
2. При снежном покрове следует ожидать изотермию, реже – инверсию.

Из таблицы следует, что при скорости ветра 4 м/с и более может быть только изотермия, независимо от времени суток и состояния облачности.

Принято считать, что глубина распространения облака заражения воздуха в 3 раза больше при инверсии и в 3 раза меньше при конвекции по сравнению с изотермой.

При прогнозировании масштабов заражения после аварии берутся конкретные данные о количестве пролившихся АХОВ и реальные метеоусловия, а при катастрофе – общее содержание АХОВ в емкостях и коммуникациях, метеоусловия – реальные, разлив – свободный.

Масштабы заражения в зависимости от физических свойств и агрегатного состояния АХОВ рассчитываются по первичному и вторичному облаку:

1. для сжатых газов – только по первичному облаку;
2. сжиженных газов – по первичному и вторичному облаку;
3. ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, – только по вторичному облаку.

Первичное облако – облако АХОВ с поражающими концентрациями, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин.) перехода в атмосферу части содержимого емкости с АХОВ при ее разрушении. Это относится к жидким АХОВ с температурой кипения (tкип) ниже 20°С.

Вторичное облако – облако АХОВ с поражающими концентрациями, образующееся в результате испарения разлившегося вещества (с tкип больше 20°С) с подстилающей поверхности.

Внешние границы зон заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на организм.

Исходными данными для прогнозирования масштабов заражения являются:

• общее количество АХОВ на объекте и данные по их размещению (хранению) – сколько в емкостях, сколько в трубопроводах;
• количество АХОВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на подстилающей поверхности (свободно, в поддон или в обваловку);

• высота поддона или обваловки (Н) складских помещений, м;
• метеоусловия: температура воздуха, скорость и направление ветра на высоте 10 м, СВУВ.
• время прошедшее после аварии (N), час;
• расстояние от очага аварии до объекта, км;
• численность персонала объекта (чел.) и условия их размещения: открыто (%), в зданиях (%);
• обеспеченность персонала средствами индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) (%).

В Методике приняты следующие допущения:

• толщина слоя жидкости АХОВ (h), разлившейся свободно на подстилающей поверхности, принята равной 0,05 м по всей площади разлива;
• при разливах (выливе) из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку) h = H – 0,2 [м];

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

где Q₀ — количество разлившегося при аварии АХОВ, т;

S — реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м²;

d — плотность АХОВ, т/м².

• предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеоусловий составляют 4 часа;
• емкости, содержащие АХОВ, при химической аварии (ХА) разрушаются полностью.