Защита от чрезвычайных ситуаций

Защита от чрезвычайных ситуаций

2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра безопасности жизнедеятельности

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Защита от чрезвычайных ситуаций»

Проверил: Выполнил:

преподаватель студент группы БП - 414

Воропаева Н.В. Пьянкова Ж.А.

Екатеринбург

2007

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..3

1 Исходные данные и задание на курсовой проект .………………………....4

2 Теоретические сведения………………………………………………………5

2.1 Химически опасные вещества …………………………………………........ 5

2.2 Взрывоопасные вещества…………………………………………………….6

2.3 Опасные грузы……………………………………………………………….. 7

3 Прогнозирующие расчеты…………………………………………………… 8

3.1 Прогнозирующие расчеты химически опасных веществ………………….. 8

3.2 Прогнозирование масштабов поражения при взрывах………………….. .10

3.3 Прогнозирование масштабов поражения в аварийных ситуациях при перевозке опасных грузов……………………………………………………… 12

4 Определение количества пострадавших в ЧС……………………………..13

5 Защита населения при возникновении ЧС………………………………..14

6 Разработка мероприятий по минимизации потерь населения при ЧС….16

Заключение …………………………………………………………………..… 21

Библиографический список ……………………………………………….…..22

Введение

Данные об авариях последних лет свидетельствуют, что, несмотря на предпринимаемые усилия в большинстве стран в направлении повышения надежности технологических систем производств, число аварий на различных объектах имеет тенденцию к значительному росту. Наиболее опасными видами аварий являются аварии на химически опасных объектах - объектах со значительными запасами сильнодействующих ядовитых веществ (СД и ЯВ). Особую сложность представляют задачи по прогнозированию чрезвычайных ситуаций (ЧС) при сочетании воздействий нескольких опасных объектов.

Наиболее приемлемым критерием оценки степени риска поражения людей является вероятность поражения в заданной точке города, определяемая с учетом изменчивости параметров приземного слоя воздуха и количества выброшенного СД и ЯВ в процессе аварии.

Прогноз опасности поражения людей делят на оперативный и долговременный. Долговременный прогноз применяют в случае, когда известно, на каком объекте произойдет авария, сколько выльется СД и ЯВ, и какие будут параметры воздушной среды во время аварии. Результатом такого прогноза является карта или план с изображением зон химической опасности.

При прогнозировании чрезвычайных ситуаций чаще всего приходится сталкиваться с несколькими источниками опасности. Используемые в производстве СД и ЯВ могут соседствовать с пожаро- и взрывоопасными объектами. Вероятность взрыва в населенном пункте может существенно усугубить ситуацию.

Взрыв, в широком смысле этого слова, представляет собой процесс весьма быстрого физического или химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу. Работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров, независимо от того, существовали ли они до или образовались во время взрыва.

Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, окружающей место взрыва. Это служит непосредственной причиной разрушительного действия взрыва.

Взрывчатые вещества представляют собой относительно неустойчивые в термодинамическом смысле системы, способные под влиянием внешних воздействий к весьма быстрым экзотермическим превращениям, сопровождающимся образованием сильно нагретых газов или паров.

Газообразные продукты взрыва благодаря исключительно большой скорости химической реакции практически занимают в первый момент объем самого ВВ и, как правило, находятся в сильно сжатом состоянии, вследствие чего в месте взрыва резко повышается давление.

Характерным признаком взрыва, резко отличающим его от обычных химических реакций, является большая скорость процесса. Переход к конечным продуктам взрыва происходит за стотысячные или даже миллионные доли секунды. Большая скорость выделения энергии определяет преимущества взрывчатых веществ по сравнению с обычными горючими. В то же время по общему запасу энергии, отнесенной к равным весовым количествам, даже наиболее богатые энергией ВВ не превосходят обычные горючие системы, однако при взрыве достигается несравненно более высокая объемная концентрация или плотность энергии.

Наибольшим разрушениям продуктами взрыва и ударной волной подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструкциями, значительно возвышающимися над поверхностью земли, а также немассивные бескаркасные сооружения с несущими стенами из кирпича и бетона. Подземные же и заглубленные в грунт сооружения с жесткими несущими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению.

Перевозка опасных грузов также сопряжена с возможностью возникновения аварийных ситуаций и как их результат к тяжелым поражениям населения и нарушению жизненного цикла населенного пункта. Прогнозирование ЧС на транспорте и сочетание их воздействия с другими опасностями становится весьма актуальным.

1 Исходные данные и задание на курсовой проект

В курсовом проекте необходимо оценить возможность возникновения ЧС в населенном пункте при известных источниках опасности, их характеристике и при определенных метеоусловиях. План населенного пункта, с указанием источников опасности, приведен на рисунке 1.

Источники опасности:

1 - железная дорога;

2 - река;

3 - жилой массив;

4 - складские помещения;

5 - промышленное предприятие;

6 - лесной массив;

7 - магистральный газопровод;

8 - станция водоподготовки;

9 - асфальтовая дорога.

Масштаб сетки - 1 км, плотность населения - 550 чел/км2. Метеоусловия: скорость ветра - 10 м/с, северо-западное направление ветра, вертикальная устойчивость атмосферы - изотермия, температура воздуха - +20°С. Первый аварийный объект № 10 - взрывоопасный, 80 кг взрывчатых веществ. Второй аварийный объект № 2 - опасные грузы, 15 т керосина (1223). Третий аварийный объект № 6 - химически опасный, 1000 м3 окислов азота (NOx), хранимого под давлением. Места возможных аварий указаны в виде облака с номером внутри его.

Направление течения реки указано стрелкой и предполагает, что павый берег - крутой, а левый - пологий (глядя по течению реки).

2 Теоретические сведения

Все источники опасности можно разделить на три группы: химически опасные объекты (аварийный объект №6), взрывоопасные объекты (аварийный объект №10), опасные грузы (аварийный объект №2).

2.1 Химически опасные вещества

Химически опасный объект №6 относят к 1 классу опасности химических веществ, которые называются сильнодействующими и/или ядовитыми веществами (СД и ЯВ).

СД и ЯВ на объекте №6 - окислы азота (NOx). Воздействие этого вещества - удушающе-общеядовитое, обладает ПДК 2мг/м3. При дегазации используют растворы щелочи и воду. Тип облака - первичное и вторичное.

Окислы азота - газообразные вещества с различным соотношением между азотом и кислородом: закись азота (N2O), моноксид (NO), азотный ангидрид (N2O5), диоксид азота (NO2), димер диоксида азота (N2O4) и азотистый ангидрид (N2O3), объединенные общей формулой NOx. Моноксид азота - бесцветный газ, на воздухе немедленно окисляющийся до диоксида азота. Диоксид азота представляет собой красно-бурый газ с неприятным запахом, сильно действующий на слизистые оболочки. Общий характер действия на организм человека меняется в зависимости от содержания в воздухе различных окислов азота. В основном отравление протекает по раздражающему и нитратному типу действия. При контакте с влажной поверхностью легких образуются кислоты, поражающие альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких и сложным расстройствам организма. При отравлении в крови образуются нитраты и нитриты. последние вызывают расширение сосудов и снижают кровяное давление, превращают оксигемоглобин в метгемоглобин. Повреждение эритроцитов приводит к появлению метгемоглобина в моче, отеку легких и кислородной недостаточности. Признаки хронического отравления: головные боли, бессонница, изъязвление слизистых оболочек.

Основными характеристиками очага химического заражения являются глубина зоны заражения и площади зоны заражения. Глубина зоны заражения характеризует наибольшее расстояние от места аварии до максимально удаленной точки распространения очага химической опасности, определяется после определения эквивалентного количества СД и ЯВ по первичному и вторичному облаку. В качестве эквивалента принимается хлор, так как именно хлор наиболее частый источник выбросов и именно хлор имеет наибольшее поражающее действие - он выводит из строя 50% пострадавших.

Под эквивалентным количеством СД и ЯВ понимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии, эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Глубина зоны заражения зависит от метеоусловий, при которых произошла авария; от времени, прошедшего после аварии; от условий хранения вещества; от агрегатного состояния вещества; от физико-химических свойств вещества.

Площади зоны заражения являются производной величиной от глубины зоны заражения, а конфигурация - от силы и направления ветра.

Поражающее воздействие СД и ЯВ зависит от величины токсодозы, местоположения на зараженной территории, наличия или отсутствия СИЗ, знания и использования регламента поведения при аварии.

Под поражающей токсодозой понимается наименьшее количество СД и ЯВ в единице объема зараженного воздуха, которое может вызвать ощутимый физиологический эффект за определенное время.

Местоположение на зараженной территории тем опаснее, чем ближе находится к нему источник опасности. Условно принято оценивать тяжесть поражения исходя из следующих предположений:

- при нахождении на удалении одной четверти глубины зоны заражения от источника заражения люди получают смертельную концентрацию;

- при нахождении на удалении от одной четверти до половины глубины зоны заражения люди получают сильные отравления и нуждаются по меньшей мере в двухнедельном лечении в стационаре;

- при нахождении на удалении от половины до трех четвертей глубины зоны заражения люди получают отравления, но могут быть вылечены при амбулаторном лечении;

- при нахождении на удалении от трех четвертей до полной глубины зоны заражения люди испытывают первые признаки отравления и при своевременном выводе из опасной зоны в лечении не нуждаются.

2.2 Взрывоопасные вещества

Взрывоопасные объекты представляют опасность при вероятности возникновения взрыва из-за большого радиуса поражения осколками и более крупными деталями конструкций, разлетающимися под воздействием ударной волны. При наличии нескольких взрывоопасных объектов возможны ситуации связанные с реализацией «эффекта домино».

«Эффект домино» - процесс передачи детонации от взрыва одного объекта к другому, если в нем содержится какой-либо энергоноситель или горючий материал. Передача детонации - возбуждение вторичного взрыва или возгорание энергоносителя от ударно-волнового воздействия взрывной волны или удара осколка. При интенсивном сжатии во взрывчатом веществе возникают динамические напряжения, вызывающие разогрев, приводящий к зажиганию и взрыву.

Взрыв приводит к разрушению и повреждению зданий, сооружений технологического оборудования, емкостей и трубопроводов. Эти явления связаны как с самим взрывом, так и с действием образующейся при взрыве ударной волны.

Ударная волна характеризуется наличием поверхности разрыва основных физических параметров состояния среды (давления, плотности, температуры), в которой она распространяется со сверхзвуковой скоростью. При взрыве в атмосфере возникают воздушные ударные волны, распространяющиеся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью в виде области сжатия - разряжения со скачками на своем фронте давления, температуры, плотности и скорости частиц среды (массовой скорости).

Результаты воздействия на организм человека ударной волны приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика поражений человека действием воздушной ударной волны

Разрушения подразделяются на полные, сильные, средние и слабые.

При полных разрушениях в зданиях и сооружениях обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Оборудование, средства механизации и другая техника восстановлению не подлежат.

При сильных разрушениях в зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью разрушены и значительно деформированы. При средних разрушениях в зданиях и сооружениях разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и вывалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Для восстановления нужен капитальный ремонт.

При слабых разрушениях в зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, дверных и оконных проемов. Оборудование имеет небольшие деформации. Для восстановления элементов зданий, сооружений, оборудования, получивших слабые разрушения, как правило, требуется текущий ремонт.

2.3 Опасные грузы

При наличии вероятности аварийной ситуации, связанной с перевозкой опасных грузов, первостепенно надлежит определить характер опасного груза. При перевозке опасных грузов они сопровождаются аварийными карточками, в которых указывается: условный номер; наименование груза; степень опасности; подкласс опасности; основные свойства и виды опасностей; средства индивидуальной защиты; необходимые действия; меры первой помощи.

Аварийная карточка № 305

Основные свойства и виды опасности

3 Прогнозирующие расчеты

3.1 Прогнозирующие расчеты химически опасных веществ

При наличии химической опасности определяется глубина зоны заражения с учетом метеоусловий, рассчитываются площади заражения.

Для резервуаров со сжатым газом общее количество СД и ЯВ (Q0) определяяется по формуле

(1)

где d - плотность вещества, т/м3,

V - объем хранилища, м3.

Эквивалентное количество СД и ЯВ в первичном облаке (т):

(2)

где k1 - коэффициент, зависящий от условий хранения СД и ЯВ, 0,1;

k3 - коэффициент, равный отношению поражающей токсикодозы хлора к поражающей токсикодозе искомого вещества, 0,4;

k5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха, для изотермии - 0,23;

k7 - коэффициент, зависящий от температуры воздуха, для сжатых газов - 1.

Время испарения с подстилающей поверхности, ч:

(3)

где k2 - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СД и ЯВ, 0,04;

k4 - коэффициент, зависящий от скорости ветра, 4

h - толщина слоя разлившегося СД и ЯВ, 0,05 м.

Эквивалентное количество СД и ЯВ во вторичном облаке (т):

(4)

где k6 - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии (Na), ч, 1.

Глубина зоны заражения по первичному облаку определяется по справочным данным методом интерполяции :

Также определяется глубина зоны заражения по вторичному облаку:

Полная глубина возможного заражения:

(5)

Предельно возможное значение глубины переноса облака зараженного воздуха:

(6)

где Na - время от начала аварии, ч;

Vп - скорость переноса воздушных масс, 59 км/ч.

За окончательную глубину принимаем меньшее значение из двух величин: Г=26,45 км.

Площадь зоны возможного заражения СД и ЯВ - это площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако СД и ЯВ.

(7)

где ц - угловой размер зоны возможного заражения, 450.

Площадь фактического заражения Sф (км2) - это площадь территории, зараженной СД и ЯВ в опасных для жизни пределах.

(8)

где k8 = коэффициент, зависящий от состояния вертикальной устойчивости атмосферы, для изотермии - 0,133

Время подхода облака зараженного воздуха к объекту, мин:

(9)

где L - удаление объекта от источника СД и ЯВ, м. с учетом направления ветра определяем расстояние до ближайшего населенного пункта или до места возможного нахождения людей и с учетом масштаба определяем величину L.

V - скорость ветра, 10 м/с.

Рисунок 1 - Примерный вид зоны заражения.

По результатам полученных расчетов на карту местности наносим глубину и площадь зоны заражения с указанием источника опасности и области распространения зоны химической опасности. По размеру глубины зоны заражения, учитывая направление ветра, строим сектора воздействия химических веществ на территории населенного пункта. Примерный вид зоны заражения приведен на рисунке 1.

3.2 Прогнозирование масштабов поражения при взрывах

Основные параметры ударной волны, определяющие ее разрушающее и поражающее действие:

- избыточное давление ДРф, кПа;

- скоростной напор ДРск, кПа;

- скорость движения волны Db, м/с;

- скорость движения воздушного потока U, м/с;

- время действия ударной волны tв, с.

Расстояние от места взрыва сначала определяется ориентировочно, как кратчайшее расстояние до жилого массива (по карте кратчайшее расстояние).

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва и его мощности. Так как ориентировочно, расстояние от места взрыва до жилого массива более 100 метров, а именно 1500 метров, то избыточное давление (кПа) во фронте ударной волны при взрыве ВВ определяется по одной из формул 10 или 11 в зависимости от К: если К ? 2, то по 10, если больше, то по 11.

(10)

(11)

где К - определяется по формуле:

(12)

ДРф - избыточное давление во фронте ударной волны на внешней границе зоны III. ДРф = 10 (0,1)кПа(кгс/см2).

Зона 1 с радиусом r1 - зона действия детонационной волны в пределах облака газо-воздушной смеси. Характеризуется интенсивным дробящим действием, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва. В курсовом проекте рассматриваем взрыв вещества, находящегося на поверхности земли и часть его энергии расходуется на образование воронки в грунте.

Радиус этой зоны определяется в метрах по формуле:

(13)

где m - масса взрывоопасного вещества (в тротиловом эквиваленте), образовавшего газо-воздушную смесь, 0,08 т.

Так как К > 2, то

Зона II (r2 - r1) - зона действия продуктов взрыва, охватывающая всю площадь разлета продуктов газо-воздушной смеси в результате ее взрыва. Радиус этой зоны определяется по формуле:

(14)

Внешняя граница рассматриваемой зоны характеризуется избыточным давлением ДРф = 300 кПа (3 кгс/ см2). В этой зоне происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся воздушная ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Продукты взрыва, исчерпав всю свою энергию, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, больше не производят разрушительного действия.

Страницы: 1, 2