Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. 5

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

 

 

Контрольная работа по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях

 

(Вариант 8)

 

 

Выполнил:

 студент  группы бИКТС31 ИнЭТМ

Захаров С.А.

 

Проверил:

д.т.н., профессор

Казлитин А.М.

 

 

 

 

 

Саратов

2014

 

Содержание

1. Задания3
2. Исходные данные4
3. Прогнозирование развития чрезвычайной ситуации при авариях на химически опасных объектах6
1. Определение глубины зоны химического заражения для летнего времени года7
2. Определение глубины зоны химического заражения для зимнего времени года10
3. Прогнозирование и оценка числа пораженных в зонах химического заражения 12
4. Мероприятия по защите населении и повышению устойчивости промышленных объектов к воздействию (СДЯВ)15
5. Характеристика вещества16
4. Прогнозирование развития ЧС и оценка инженерной обстановки при взрывах твердых взрывчатых веществ на открытых складах хранения и при их транспортировке 18
1. Определение размеров зон разрешения18
2. Определение безопасных расстояний при хранении ТВВ20
3. Оценка взрывоустойчивости  зданий и сооружений к воздействию ударной волны21
4. Расчёт предела устойчивости зданий на территории взрывоопасного предприятия23
5. Определение ожидаемых потер в очаге взрыва24
6. Мероприятия по защите населения и промышленных объектов от воздействия ударной волны26
5. Список используемой литературы27

 

 

1. Задания

 

1. Прогнозирование развития чрезвычайной ситуации при аварии на химически опасном объект.
1. Рассчитать и нанести на план промышленного района зоны повышенного риска. Зоны ранжировать по степеням поражения людей СДЯВ.
2. Оценить процент пораженных в очаге химического заражения (по степеням тяжести).
3. Наметить мероприятия по защите населения и повышению устойчивости промышленных объектов к воздействию СДЯВ. 
   

 

2. Прогнозирование развития ЧС и оценка инженерной обстановки при взрывах твёрдых взрывчатых веществ на открытых складах хранения и при их транспортировке.
1. Рассчитать и нанести в масштабе на плане промышленного района зоны повышенного риска (зоны разрушений). Зоны ранжировать по степени разрешения зданий и сооружений.
2. Определить возможное избыточное давление для жизненно важных объектов. Оценить их взрывоустойчивость к воздействию ударной волны. Найти безопасное расстояние мест хранения твердых ВВ.
3. Оценить ожидаемые потери в очаге взрыва.
4. Наметить мероприятия по защите населения и промышленных объектов от воздействия ударной волны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Исходные данные

 

I. Характеристика основных топографических элементов местности

     1. Вид рельефа местности - равнинный волнистый.

     2. Тип городской застройки - сродни плотность застройки города.

II. Характеристики  метеоусловий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики метеоусловий

Параметры		Q
Средняя температура воздуха t, oC	Лето	30
	Зима	-24
Средняя скорость ветра, м/с	Лето	1
	Зима	7
Погодные условия		Сплошная облачность
Время суток		Утро с 6 до 7 ч

 

 

III. Характеристики населенных пунктов приведены на карте № 18.

 

IV. Характеристики  потенциально опасных объектов (IIOO) приведены в таблице 2.

Таблица 2

Объект №2 (предприятии химической промышленности)
Тип объекта	Химические склады
Наименование	Окись этилена
Количество в наибольшей ёмкости	230т
Условия хранения	Загублено
Высота обвалования	2 м
Число работающих в одну смену	100 человек
Объект №4 (взрывопожароопасные объекты)
Тип объекта	Грузо-товарная ж/д станция
Наименование	Тетрин
Количество	1
Число рабочих	650

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Характер застройки  территории потенциально опасных  объектов приведён в таблице 3.

Таблица 3

Характер застройки территории ПОР

Наименование объекта	Грузо-товарная ж/д станция	Химические склады
Характер застройки промышленной площадки	1,2-этажные корпуса из  кирпича Н1=4м. Н2=8м.	1-этажные кирпичные здания  Н,=5м
Плотность застройки (зд/км)	3	3
Заполняемость производственных корпусов	40%	60%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Прогнозирование развития чрезвычайной ситуации при авариях на химически опасных объектах

При авариях на объектах со СДЯВ оценка производится по фактически сложившейся обстановке, т.е. берутся реальное количество выброшенного СДЯВ и реальные метеоусловия. Оценка химической обстановки включает: определение размеров зон химического заражения и очагов поражения; времени подхода зараженного воздуха к данной точке пространства; времени поражающего действия; возможных потерь людей в очаге поражения.

В районе химического заражения выделяют зоны смертельной концентрации, тяжелых, средних и легких поражений (рис. 1).

Рис. 1. Зона химического заражения

Глубина распространения ядовитого облака (Г) СДЯВ в поражающих концентрациях определяется по формуле:

                                                            (1)

где λ,Ψ – коэффициенты, зависящие от скорости ветра; КМ – коэффициент влияния местности; Г – глубина распространения ядовитого облака, км; Qэкв – эквивалентное количество СДЯВ, перешедшее в облако, т; ДCl – токсодоза хлора, мг⋅мин/л.

По условию задания на химическом складе хранится окись этилена. Данное вещество относится к классу токсичного сжиженного газа, в таблице 4 приведены его основные физико-химические характеристики.

Таблица 4

Наименование СДЯВ	Плотность СДЯВ, т/м3	Температура кипения, оС	Пороговая токсодоза РСt, (мг•мин)/л	χ	ϭ	Кэкв	Кt при температуре окружающего воздуха, оС
							-40	-20	0	20	40
Окись этилена	0,882	10,7	2,2	0,05	0,041	0,27	0,1	0,3	0,7	1	3,1

 

 

Выражение для эквивалентного количества СДЯВ, перешедшего в облако, выбирается в зависимости от агрегатного состояния вещества и условий хранения. Согласно [1] для сжиженных газов рассчитывается характеристический параметр В:

                                                                   (2)

1) если В ≤ 1 то:

                               (3.1)

2) если В > 1 то:

                               (3.2)

где G – количество выброшенного (разлившегося) при аварии СДЯВ, т; χ – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ; σ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ; KV – коэффициент, учитывающий скорость ветра; KB – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; Kt – коэффициент, учитывающий температуру воздуха; KT – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии; Kэкв – коэффициент эквивалентности СДЯВ хлору; Ρ3 – плотность СДЯВ, т/м; h – толщина слоя жидкости СДЯВ, м.

3.1. Определение глубины зоны химического заражения для летнего времени года

По условию задания в летнее время года:

- средняя скорость ветра 1 м/с;

- средняя температура  воздуха 30 оС.

Кv = 1 (прил. таблица 6); КВ = 0,23 (прил. таблица 7); Кt = 1,7 (таблица 6) (данное значение получилось путём интерполяции двух ближайших значений температуры)

При разливе из емкости, имеющей самостоятельный поддон (обвалование),    h = (H – 0,2) = 2 - 0,2 = 1,8м,  где Н = 2м – высота обвалования;  

При прогнозировании очагов химического заражения время, прошедшее после аварии (), принимается равным 4 часам. Это предельное время пребывания людей в зоне заражения и сохранения неизменных метеоусловий. Далее вычисляется время испарения:

(ч)                              (4)

,значит

KT == 3,03 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии;

Подставляя все переменные в формулу (2) получаем:

 

Так как , то находиться по формуле (3.2):

(т)

λ = 3,73 ,Ψ = 0,606 – коэффициенты, зависящие от скорости ветра (прил. таблица 2); = 0,2 (прил. таблица 10) – коэффициент влияния местности (вертикальная устойчивость воздуха - изотермия, Кр = 1,1(прил. таблица 9));

Вычислим радиус зоны поражения рис. 1 по формуле (1):

(зона смертельных поражений)

(зона тяжелых поражений)

(зона средних поражений)

(зона легких поражений)

Определим время подхода ядовитого облака к границам каждой зоны поражения:

                                                                                (5)  

 – скорость  переноса ядовитого вещества (прил. таблица 4) км/ч. При скорости ветра 1 м/с и устойчивой атмосфере типа изотермия, скорость переноса ядовитого облака равна 5 км/ч

Время подхода облака к пределам смертельной зоны поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне тяжелых поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне средних поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне легких поражения:

(ч)

Определить время поражающего действия СДЯВ по формуле:

(ч)             (6)

Определяется центральный угол сектора, в качестве которого рассматривается зона химического заражения (ЗХЗ) :

                                              (7)

где – табличный коэффициент, учитывающий вертикальную устойчивость атмосферы

 – время, прошедшее  после аварии, ч.

Примечание : При прогнозировании зон возможного химического заражения при гипотетической аварии на ХОО = 4 часам. Тогда угол α будет определяться по следующему выражению:

  = 151,2 * 0,133 = 20,1                                 (8)

Полученный результат нанесём на топографическую карту рис.1.

 

 

3.2. Определение глубины зоны химического заражения для зимнего времени года

По условию задания в летнее время года:

- средняя скорость ветра  7 м/с;

- средняя температура  воздуха 15 оС.

Кv = 3 (прил. таблица 6); КВ = 0,23 (прил. таблица 7); Кt = 0,25 (таблица 6) (данное значение получилось путём интерполяции двух ближайших значений температуры)

При разливе из емкости, имеющей самостоятельный поддон (обвалование),    h = (H – 0,2) = 2 - 0,2 = 1,8м,  где Н = 2м – высота обвалования;  

При прогнозировании очагов химического заражения время, прошедшее после аварии (), принимается равным 4 часам. Это предельное время пребывания людей в зоне заражения и сохранения неизменных метеоусловий. Далее вычисляется время испарения:

(ч)                                (4)

,значит

KT == 3,03 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии;

Подставляя все переменные в формулу (2) получаем:

 

Так как , то находиться по формуле (3.1):

(т)

λ = 1,11 ,Ψ = 0,547 – коэффициенты, зависящие от скорости ветра (прил. таблица 2); = 0,2 (прил. таблица 10) – коэффициент влияния местности (вертикальная устойчивость воздуха - изотермия, Кр = 1,1(прил. таблица 9));

Вычислим радиус зоны поражения рис. 2 по формуле (1):

(зона смертельных поражений)

(зона тяжелых поражений)

(зона средних поражений)

(зона легких поражений)

Определим время подхода ядовитого облака к границам каждой хоны поражения:

 – скорость  переноса ядовитого вещества (прил. таблица 4) км/ч. При скорости ветра 7 м/с и устойчивой атмосфере типа изотермия, скорость переноса ядовитого облака равна 41 км/ч

Время подхода облака к пределам смертельной зоны поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне тяжелой поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне средней поражения:

(ч)

Время подхода облака к пределам зоне легкой поражения:

(ч)

Определить время поражающего действия СДЯВ по формуле:

(ч)            

Определяется центральный угол сектора, в качестве которого рассматривается зона химического заражения (ЗХЗ) :

  = 151,2 * 0,133 = 20,1    

На топографическую карту рис.2 нанесена только зона легкого поражения, так как остальные зоны поражения не выходят за предела предприятия и не охватывают какие либо постройки.

 

 

3.3. Прогнозирование и оценка числа пораженных в зонах химического заражения

По условию задания необходимо рассчитать число пострадавших в наихудшем варианте аварии. По значениям для глубины зон заражения можно заключить, что наиболее нежелательный вариант, это возникновение аварии в летнее время, так как глубины заражения в несколько раз превышают  аналогичные величины зимнего времени года. На рис. 4 нанесены зоны поражения, а также сектор с центральным углом α, также, что он охватил как можно больше домов (наихудший вариант развития аварии)

Таким образом, в область химического заражения попадают дома и здания посёлка городского типа Востряково, а также постройки и персонал находящийся на территории самого объекта. Востряков – посёлок городского типа, дома кирпичные, одноэтажные, количество жителей в одном доме принимается в среднем 5 человек;

Число пораженных в j-й зоне поражения вычисляется по формуле:

                        (9)

J = 1,..,m

где Zj(N) – число пораженных в j-й зоне поражения; m – число зон поражения; n – число степеней защиты; – численность городского населения в j-й зоне поражения; – численность сельского населения в j-й зоне поражения;  – доля людей с i-й степенью защиты в зависимости от времени суток (из табл.1 при времени суток 6-7ч в условиях повседневной жизни в городе); – коэффициент защиты i-го сооружения с учетом времени, прошедшего после аварии (из таблицы 5 при времени 1 час)

 

 

 

 

 

Таблица 5

		Kзащ (1 час)
Открытая местность	0,11	1
В учреждениях и производственных зданиях	0,06	1,3
Транспорт	0,09	1,67
Жилые и общественные помещения	0,74	5

 

 

Так как в условии дана только городская застройка, то формула приобретает вид :

                                           (10)

J = 1,..,m

Численность городского населения в зоне смертельных поражений равно:

 

 

 

Численность городского населения в зоне тяжелых поражений равно:

 

 

Численность городского населения в зоне средних поражений равно:

 

 

Численность городского населения в зоне легких поражений равно:

 

 

 

По условию задания сказано, что производственные корпуса химически опасного объекта заполнены на 60%, то есть из работающих 100 человек на данном объекте в период с 6 до 7 часов находилось 60 человек. Таким образом, в суммарных возможных потерях в зоне смертельных поражений необходимо учесть ещё 60 человек находящихся в момент аварии на производстве, т.е. таким образом 4+60=64 человека – возможное число пострадавших в очаге заражения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4. Мероприятия по защите населения и повышению устойчивости промышленных объектов к воздействию (СДЯВ)

Для того чтобы уменьшить вероятность заражения населения в результате аварии на объекте химически опасной промышленности, можно предпринять следующие меры:

- перенести предприятие химически опасной промышленности (ХОП) на максимально возможно расстояние от населенных пунктов;

- вокруг предприятий ХОП можно соорудить каналы и искусственные водоёмы, которые могут задерживать облако СДЯВ. а также искусственные холмы, которые также будут снижать вертикальное движение воздуха при инверсии температуры, а также организация специальных лесопосадок (санитарных воя);

- на территории близлежащих населённых пунктов соорудить специальные убежища на случай аварии на объектах ХОП;

- жилые дома и прочие постройки на территории близлежащих населенных пунктов необходимо проектировать с учетом возможности аварии на объекте ХОП, а уже построенные по возможности переоборудовать;

- случае аварии оповестить население и эвакуировать из юн поражения на безопасное расстояние.

- в случае аварии применять средства индивидуальной защиты (СИЗ): фильтрационные и изолирующие противогазы;

- среди эвакуированных и спасенных необходимо проводить мероприятия по выявлению пораженных СДЯВ;

- произвести санитарную обработка людей, дегазацию одежды, территории, сооружений, транспорта, техники и имущества;

- проводить диагностические, профилактические и прочие мероприятия по предупреждению аварии на объектах ХОП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Характеристика вещества

Окись этилена C2H4O, класс опасности –2

 

Бесцветный газ со слащавым, вызывающим тошноту запахом, напоминающим эфир. Тяжелее воздуха. Температура затвердевания                -112,5°С, при температуре  +10,7°С сжижается в бесцветную подвижную жидкость со жгучим вкусов. Хорошо растворяется в воде, спирте и других органических растворителях. С воздухом образует взрывоопасную смесь.

Окись этилена используется в производстве полиэтиленгликолей, полиэтиленоксида и сополимеров с окисью пропилена, полиэтилентерефталата, поверхностно-активных веществ, этаноламинов, деэмульгаторов нефти, фумигантов.

Окись этилена перевозят в контейнерах, железнодорожных цистернах, баллонах, которые являются временным его хранилищем. Обычно окись этилена хранится в сферических резервуарах (объемом 600-2000 м3) при температуре окружающей среды под давлением собственных паров 6-18 кгс / см2. Максимальные объемы хранения 583 тонн.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) окиси этилена в воздухе населенных пунктов (среднесуточная) 0,3 мг/м3, в воздухе рабочей зоны производственных помещений – 1,0 мг/м3. Нижний предел обнаружения запаха – 1,5 мг/м3. Смертельная концентрация составляет 1700 мг/м3 в течение 4 часов.

При ликвидации аварий связанных с утечкой (выбросом) окиси этилена изолировать опасную зону в радиусе 400 м, удалить из нее людей, держаться наветренной стороны, избегать низких мест, не курить.

Непосредственно на месте аварии и на удалении  до 400 м работы проводят в изолирующих противогазах или дыхательных аппаратах (АИР-98МИ, КИП-8, ИП-4М, ИВА-24М) и средствах защиты кожи (КИХ-4, КИХ-5, Л-1, ОЗК). На удалении от источника химического заражения 400 м и более для защиты органов дыхания используются фильтрующие промышленные противогазы.

 

 Таблица 6

Средства защиты		Время защитного действия (час)   при концентрациях (мг/м3)
Наименование	Марка коробки	25	75	500	5000
Промышленные противогазы большого габарита	М б/ф М с/ф	100 50	50 25	25 12	5 2,5
малого габарита ПФМГ-96	К У, М	30 20	15 10	2,5 1,6	0,16 0,16
модульного типа ППФМ-92 с одной коробкой с двумя коробками	К К	20 40	10 20	1,6 3,3	0,16 0,33

 

 

 

Наличие окиси этилена определяют:

-сигнализатором термохимическим  «Щит-2»;

-пневмоакустическим эксплозиметром «Трель-1».

 

 

Нейтрализуют окись этилена 25-%-ным водным раствором аммиака (например, 250 литров аммиака и 750 литров воды). Для обеззараживания 1 т окиси этилена используется 2 т водного раствора аммиака.

Для рассеивания газов используют распыленную воду (на 1 т окиси этилена 22 т воды). Место разлива обваловывают и не допускают попадания вещества в поверхностные воды, промывают большим количеством воды, покрывают воздушно-механической пеной.

Для распыления воды или растворов применяют пожарные машины, мотопомпы (МП-800), а также имеющиеся на химически опасных объектах гидранты и спецсистемы.

 

 

Действия руководителя: изолировать опасную зону в радиусе 200 м, удалить из нее людей, держаться наветренной стороны, избегать низких мест, не курить.

 

 

Оказание первой медицинской помощи:

В зараженной зоне: надевание противогаза на пострадавшего, эвакуация из зоны заражения.

После эвакуации из зараженной зоны: покой, тепло, дать увлажненный кислород, обильное промывание кожи и слизистых водой, в глаза 2-3 капли 30%-ного раствора альбуцида, желудок промыть водой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Прогнозирование развития ЧС и оценка инженерной обстановки при взрывах твердых взрывчатых веществ на открытых складах хранения и при их транспортировке

 

4.1. Определение размеров  зон разрушений

По условию задания исходное вещество гексоген. Данное вещество относится к классу твердых взрывчатых веществ (ТТВ). Для ТТВ характерен детонационный взрыв. На Рис.1 приведены  зоны разрушения, выделяемые при взрыве ТТВ.

 

Рис. 1 Распределение зон разрушений

 

Определение избыточного давления во фронте ударной волны при наземном взрыве ТВВ осуществляется по экспериментальным зависимостям, полученным на основе теории подобия:                                       (11)   где ΔРф – избыточное давление во фронте ударной волны, кПа; L – расстояние от центра взрыва  до точки, в которой определяется  величина избыточного давления, м; Gэ – эквивалентное (тринитротолуолу) количество ВВ, кг.                                                              (12)   Кэ– коэффициент эквивалентности данного взрывчатого вещества тринитротолуолу (ТНТ).                                                    (13) Где   – теплота взрыва данного ВВ, кДж/кг;    – теплота взрыва тринитротолуола, кДж/кг.

Теплота взрыва конденсированных взрывчатых веществ рассматриваемых промышленных равна: тринитротолуола = 4240 кДж/кг, а тетрил = 4600 кДж/кг. 

Подставляя в формулу (13) соответствующие значения теплоты взрыва, получаем:

 

По условию задания на ж/д станции находится 1 вагон взрывчатого вещества. В среднем грузоподъёмность одного грузового вагона составляет 60 тонн.

Эквивалентное количество ВВ:

 

Для определения размеров зон разрушений в очаге взрыва рассчитаем зависимость L=f(Gэ) для фиксированных значений избыточного давления ΔРф=const.

Определим расчетный параметр :

                                  (14)

В (таблице 2.13, стр. 23) приведена зависимость избыточного давления во фронте волны от коэффициента :

• при  коэффициент k=3.43; тогда
• при коэффициент k=4.1; тогда
• при  коэффициент k=6,57; тогда
• при  коэффициент k=10.4; тогда

 

4.2. Определение безопасных расстояний для хранения ТВВ

Расстояния, за пределами которых воздушная ударная волна (ВУВ) на земной поверхности теряет способность наносить повреждения зданиям и сооружениям, рассчитываются по формулам:

, при                                             (15)

Где -безопасное расстояние по действию ВУВ для зданий и сооружений, м;

- эквивалентное  количество ТВВ, кг;

КБ, К'Б - коэффициенты пропорциональности, величина которых зависит от массы заряда и степени допускаемых повреждений зданий или сооружений (табл.2.14).

В общих случаях при расчетах безопасного расстояния от складов и площадок хранения ТВВ до населенных пунктов и железнодорожных магистралей, крупных водных путей, заводов, складов взрывчатых и огнеопасных материалов и сооружений государственного значения принимается третья степень повреждения , то есть коэффициент КБ =40 (табл. 2.14, стр. 24).

=1607 (м)

Для определения количества потерь среди людей,  проживающих в ближайших населенных пунктах, необходимо нанести зоны разрушения.

На карте Рис.3 нанесены зоны сильных, средних и слабых разрушений, а также безопасное расстояние от очага взрыва до населённых пунктов.

В зону поражения попадает три населённых пункта: Караваново (250), Цаплино (8) и Юсупово (7). Согласно методическим указаниям населённый пункт Караваново - посёлок городского типа: дома кирпичные, четырёхэтажные, количество жителей в одном доме в среднем 20 человек; населенные пункты Цаплино и Юсупово – посёлоки сельского типа: дома деревянные, одноэтажные, количество жителей в одной доме 5 человек.