ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ,

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

МЕТОДИКА

ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ

МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

АВАРИЙ НА ВЗРЫВО-

И ПОЖАРООПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ

МОСКВА 1993

АННОТАЦИЯ

Методика предназначена для заблаговременного и оперативного прогнозирования и оценки медицинских последствий при авариях на взрыво- и похароопасных объектах.

В соответствии с существующими различиями как в физических и химических процессах, происходящих при пожарах и взрывах, так и математических моделях, описывающих их, используются различные методики: 1. Для пожаров огневой загрузки и развития; 2. Для по­жаров огневых шаров и взрывов паровых облаков; 3. Для взрывов конденсированных взрывчатых веществ (ВВ); 4. Для комбинированных аварий.

Методика позволяет оценивать как общие медицинские последс­твия так и структуру возникающих при этом поражений по степени тяжести.

Работа подготовлена специалистами ВНИИ ГОЧС.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая методика позволяет заблаговременно и оперативно прогнозировать и оценивать медицинские последствия аварий на взрыво- пожароопасных объектах (транспортные средства как объекты не рассматриваются).

1.2. Оценка медицинских последствий производится для: пожаров огневой загрузки и разлития; пожаров огневых шаров;

взрывов паровых облаков;

взрывов конденсированных взрывчатых веществ (ВВ);

1.3. При оценке медицинских последствий принимаются во внимание следующие основные поражающие факторы (1-5):

Таблица 1.1.

Основные поражаю­щие факторы	Причины развития ЧС
	Пожары огне­вой загрузки и разлития		Пожары огневые шары		Взрывы па­ровых об­лаков		Взрывы кон­денсирован­ных ВВ
Воздушная ударная волна и обломки конструкций,ос­колки остекления	-		-		+		+
Тепловое излучение
Токсические про­дукты	+		-		-		-

1.4. Для оценки медицинских последствий аварий, необходимо

знать объем и структуру поражений по степеням тяжести (а если во­зможно,и по видам поражений). Определяется количество смертель­ных исходов, поражений средне-тяжелой и легкой степеней тяжести. При этом приняты следующие допущения и предпосылки / 2 /:

территория зон поражения различной степени тяжести аппрокси­мируется кругами;

медицинские последствия аварий пропорциональны площади зоны рассматриваемой степени тяжести поражения;

все население,попадающее в ту или иную зону, получает пора­жения соответствующей степени тяжести;

радиусы зон поражения различной степени тяжести определяется с учетом их линейной зависимости от массы вещества Q0,333, вызы-

вающего аварию / кроме пожаров огневой загрузки и разлития/. Для каждого вида аварии имеются свои конкретные коэффициенты в ли­нейной зависимости /2/.

При пожарах огневой загрузки и разлития количество токсически по­раженных равно количеству термически пораженных. При огневых шарах вероятность токсических поражений различной степени тяжести пренебрежительно мала по сравнению с термическими. При взрывах па­ровых облаков и конденсированных взрывчатых веществ преобладают ме­ханические поражения /2-6,9/.

1.5. Исходными данными /основными/ для оценки медицинских последс­твий аварий всех видов /кроме пожаров огневой загрузки и разлития/ являются:

Q - масса сжиженного газа или жидкости, перешедших в паровое облако /для пожара огневого шара или взрыва парового облака/, т, или тротиловый эквивалент массы конденсированных ВВ, т тринитрото­луола;

r - плотность промышленного персонала или населения в районе ава­рии, чел./км2.

Фактор времени используется в качестве исходного данного лишь в методике оценки последствий пожаров огневой загрузки и разлития. В ос­тальных случаях он не используется, т.к. поражение людей происходит за очень короткое время (меньше 30 секунд).

Исходные данные, необходимые для определения медицинских последс­твий пожаров огневой загрузки и разлития, изложены в посвященном им разделе методики, потому что метод оценки их последствий более индиви­дуален.

1.6. При выборе исходных данных заблаговременного прогнозирования ме­дицинской обстановки на взрыво- и пожароопасных объектах приняты сле­дующие допущения и предпосылки /2-14/:

в результате аварии сложилась самая сложная из всех прогнозируе­мых вариантов обстановка;

при аварии образуется наибольшее количество взрывоопасного ве­щества;

утечка вещества происходит одновременно из аппарата и питающего его трубопровода в течение времени,? требующегося для их отключения /при ручном отключении около 15 мин./;

испарение происходит одновременно и с поверхности разлившейся жидкости /или сжиженного газа/ и из разрушенной емкости;

при разлитии сдиженного газа во взрывном превращении участвует половина содержимого емкости, а при пожаре огневом шаре - все ее со­держимое;

вероятность взрыва при разлитии горючих жидкостей или криогенных жидкостей пренебрежительно мала;

вероятность появления источника загорания на взрыво- и пожароо­пасном объекте достаточно высока.

1.7. Для оценки медицинской обстановки непосредственно после ава­рии берутся конкретные данные о количестве взрывопожароопасных веществ на объекте.

1.8. Термины и определения /1,2,8,9/:

Чрезвычайная ситуация - нарушение нормальных условий жизни и дея­тельности людей на объекте или определенной территории (акватории), вызванное аварией, катастрофой, стихийным или экологическим бедствием, эпидемией, эпизоотией, эпифитотией, применением возможным противником современных средств поражения и приведшее или способное привести к людским и материальным потерям./ 1 /.

Взрыво-, пожароопасный объект - промышленное предприятие, наруше­ние технологического процесса на котором может привести к взрыву или воспламенению, сопровождающемуся массовыми поражениями людей/2,8/.

Очаг поражения - территория, на которой произошло воздействие на людей вредных (опасных) факторов аварии, нарушивших их трудоспособ­ность и жизнедеятельность./ 1 /.

Медицинские последствия аварии - результаты воздействия поражаю­щих факторов, возникших при аварии, непосредственно связанные с пора­жениями людей.

Санитарная зона - контролируемая территория вокруг промышленного предприятия, выделенная для обеспечения безопасного расстояния между технологическими установками и населением с целью исключения воздейс­твия на него поражаюцих факторов в случае возникновения аварии./8,9 /.

Пожар - неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся унич­тожением ценностей и создающий опасность для жизни и здоровья людей.

/ 8 /.

Взрыв - освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени, приводяций к образованию сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который при расширении, распространяясь как ударная волна, оказывает механическое воздействие на окружающую среду./2,9/.

Зона горения - часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов /твердых, жидкостей, газов, паров/ в объеме диффузионного факела пла­мени. Данная зона может ограничиваться ограждениями здания /сооруже­ния/, стенками технологических установок, аппаратов, резервуаров. /8,9/.

Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверх­ностью пламени, окружающими строительными конструкциями и горючими ма­териалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется тремя способами: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств противопожарной защиты.

Зона задымления - часть пространства, примыкающая к зоне горения и заполненная дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных подразделений. Внешними границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет 0,0001-0,0006 кг/м3, видимость предметов 6-12 м, концентра­ция кислорода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств противодымной защиты./9/.

Удельная пожарная загрузка - масса горючих и трудногорючих мате­риалов, в т.ч. конструктивных элементов, отнесенная к площади пола по­мещения или площади, занимаемой этими материалами в открытом прост­ранстве, кг/м2. /9,14/.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

ПОЖАРОВ ОГНЕВОЙ ЗАГРУЗКИ И РАЗЛИТИЯ

2.1. Общие положения

Примерно 90% крупных пожаров относятся к классу пожаров огневой загрузки.

Интенсивность горения твердых материалов зависит от места возник­новения пожара /в помещении или на открытой площадке/, удельной горю­чей, загрузки, ее физико-химических параметров и общего количества, характера размещения, характера тепло- и массопереноса при пожаре, ме­теорологических условий /особенно температуры окружающей среды и ско­рости ветра/, ситуационных условий развития пожара в динамике /особен­но времени свободного горения/, плотности застройки, архитектурных и строительных особенностей зданий и сооружений, в которых появился очаг пожара, так и соседних./5-15/.

Линейная скорость распространения пламени, особенно в начальной стадии не высока (обычно- 1-3 м/с, если горят синтетические материалы

- 3-5 м/с). /11 /.

Начальная стадия пожара сопровождается выделением тепла, продук­тов неполного и полного сгорания в виде дыма, снижением концентрации кислорода, потерей видимости и другими факторами, не представляющими опасности для строительных конструкций, инженерного и технологического оборудования, которые не могут стать причиной гибели и травм людей /9,11/. Начальная стадия пожара в зданиях и сооружениях длится в сред­нем 32,5 мин. За это время пожар развивается. Увеличиваются задымле­ние, площадь горения - в среднем до 200 м2, температура - до 10000 С (она зависит от вида огневой загрузки) /9-14/.

Затем пожар захватывает всю горючую загрузку / с равномерным ох­ватом пламенем загрузки или "вспышкой" - скачкообразных увеличением площади горения до всей площади, занимаемой сгораемыми материалами/. Если не будут приняты меры по локализации и тушению пожара, он будет продолжаться до тех пор, пока не выгорят все горючие вещества и мате­риалы /9,13/.

Пожар разлития - процесс диффузионного горения вылившегося ве­щества, испаряющегося со свободной горизонтальной поверхности жидкости низкой вязкости. Классификация жидкостей и газов, способных вызвать пожары, в том числе и такие, представлена в Приложении /2,7,13/.

Пожар разлития возникает при нарушении целостности технологичес­ких установок и истечении из них жидкости. Он может быть пространс­твенно ограниченным - в резервуаре хранения, который в результате ава­рии остался без крыши. Пожары разлития наиболее характерны для товар­но-сырьевых парков объектов нефтепереработки и нефтехимии /7,9,10,13-15/,

В процессе развития пожара в резервуаре наблюдается спокойное го­рение в виде факела /его высота в 1,5-2 раза больше диаметра резервуа­ра/. При отсутствии охлаждения стенок резервуара через 8-12 мин. может произойти их деформация, жидкость начнет переливаться через борт и растекаться в обваловании /2,14/.

В других случаях пожары разлитиий происходят после того, как фон­танирующая жидкость выбрасывается на поверхность земли /пол помеще­ния/, образуя факельное горение. Это особенно характерно для аварий на работающих под давлением, технологических установках и аппаратах хими­ческой и нефтехимической промышленности / 13 /.

Процесс горения при пожарах разлития зависит от особенностей подстилающей поверхности ее геометрии, способности впитывать жидкость, а также физико-химических параметров жидкости и метеоусловий /особенно температуры и скорости ветра/ /2-16/.

При всех названных выше выше пожаров зона горения меньше зоны теплового воздействия. И чаще всего зона задымления больше зоны тепло­вого воздействия /9,10/.

2.2. Основные исходные данные

К - индекс предприятия /безразмерная величина/

( - деревообрабатывающее предприятие

2 - крупный нефтеперерабатывающий завод К =Б - обычный нефтепорэрабатываиций завод

2 - крупное складское хозяйство.

9 - обычное складское хозяйство

rпр - средняя плотность производственного персонала на пред­приятии /и населения в пролегающей территории/, чел./км2 ;

rн - нормативная плотность населения /среднестатистическая/,

чел./км2

nи - количество здании b-ой категории, охваченных пожаром,

шт.;

b - категория зданий и сооружений с заданным /ожидаемым / сред-

нестатистическом значением начальных площадей пожара /без­размерная величина/;

Sb - среднестатистическая начальная площадь пожара в здании или на производственной площадке b-ой категории, м2.

2.3. Алгоритм определения объема и структуры поражений людей по степеням тяжести и видам

Количество смертельных исходов (Nсм) среди производственного пер­сонала и населения определяется в зависимости от величины комплексного показателя ущерба от пожара на предприятии /16/:

Nсм = Y. l, чел. (2.1)

__1__

где:= 30000 - коэффициент, характеризующий влияние ущерба от

пожара на число смертельных исходов, чел./у.е.;

Y - комплексный показатель ущерба от пожара на предприятии

К-го индекса /условные единицы/, определяемый по формуле:

Y = Yк + a.tсв + b.tт + c.S0, у.е. (2.2)

где:

Yк - среднестатистическая величина ущерба, наносимого пожаром предприятию К-го индекса в начальный момент, у. е.;

а - величина, на которую возрастает ущерб предприятию К-го

индекса при увеличении времени свободного горения на

1 минуту, у.е./мин.;

tсв - время свободного развития пожара, мин.;

в - величина, на которую увеличивается ущерб предприятию

К-го индекса при увеличении времени тушения на 1 минуту, у.е./мин.;

tT - время тушения пойара, мин.;

с - величина, на которую увеличивается ущерб предприятию К-го

индекса при увеличении начальной площади горения на 1 м2,

у.е./м2;

S0 - начальная площадь покара на предприятии К-го индекса к

моменту прибытия пожарных, м2.

Начальная площадь пожара в помещениях, зданиях, на площадках предприятия К-го индекса к моменту прибытия пожарных определяется по формуле:

b

S = sum nи. Sb, м2 (2.3)

b=1

О

Количество людей (NT,ср, ср ), получивших термические пора-

жения средней и более степеней тяжести среди персонала и населения,

Т

и равное ему количество людей (NT,ср ), получивших токсические

поражения такой же степени, определяется по формуле:

о т rпр

Nт,ср = Nт,ср = 5. Nсм. rн, чел (2.4)

о

Количество,людей (Nп ), получивших термические поражения легкой степени тяжести среди персонала и населения, и равное ему коли-

чество лкдей, получивших токсические поражения той же степени,

т

(Nп),определяются по формуле:

о т rпр

Nп = Nп = 50. Nсм. rн, чел (2.5)

Санитарные потери среди производственного персонала и населения определяются по формуле:

о т о т

Nсан = Nт,ср + Nт,ср + Nп + Nп, чел (2.6)

Общие потери среди персонала и населения определяются по формуле:

Nобщ = Nсм + Nсан, чел (2.7)

2.4. Допущения и предпосылки

Ввиду сложности строгого аналитического расчета параметров пожара и каждом конкретном случае большинство численных значений используемых расчетных параметров заменено их среднестатистическими значешиши. Там, где их нет, они заменены значениями, характерными для производств со схожими технологиями и удельными пожарными нагрузками (2,7,9-13).

В методике предлагается 5 индексов предприятий /К/. При этом к деревообрабатывающим предприятиям приравнены трикотажные, текстильные,

швейные, ткацкие, кожевенные, а также производства радио- и телеапп­тратуры; к обычным нефтеперерабатывающим заводам - химические заводы

по производству синтетического волокна, синтетического каучука; к крупным складским хозяйствам- хранилища легковоспламеняющихся и горю­чих жидкостей, нефтебазы; к обычным складским хозяйствам - хранилища материальных ценностей (за исключением художественных), а также склады пожароопасных удобрений.

Для перечисленных выше предприятий в соответствии с индексами приняты следующие среднестатистические значения расчетных величин:

( 730, при К = 1

2 14790, при К = 2

Y = Б 1281, при К = 3, у.е.

2 17620, при К = 4

9 1324, при К = 5

( 22, при К = 1

2 140, при К = 2

a = Б 48, при К = 3, у.е./мин

2 41, при К = 4

9 10, при К = 5

(

2 15, при К = 1 и 5

tсв = Б 30, при К = 2 и 4, мин

2 12, при К = 3

9

( 9, при К = 1 и 5

2 30, при К = 2

b = Б 19, при К = 3, у.е./мин

2 36, при К = 4

9

Время тушения пожара подсчитано по формуле:

tT = 64 + 1,29. tсв, мин

При подстановке данных, принятых для tсв в настоящей методике, для предприятия К-го индекса приняты следующие значения tT :

(

2 83, при К = 1 и 5

tT = Б 103, при К = 2 и 4, мин.

2 76, при К = 3

9

( 5, при К = 1

2 14, при К = 2

с = Б 15, при К = 3, у.о./м2

2 12, при К = 4

9 6, при К = 5

Для различных зданий и производств по категориям приняты следую­щие среднестатистические значения начальных площадей пожаров:

( 10, при b= 1 - жилые здания I-II степени

2 огнестойкости;

2 21, при b= 2 - жилые здания III-V степени

2 огнестойкости;

2 42, при b= 3 - общественные здания I-II степени

2 огнестойкости;

2 84, при b= 4 - общзственные здания Ш степени

2 огнеотойлости;

2 94, при b= 5 - производственные здания I-II

2 степени огнестойкости;

Sи = Б 125,при b= 6 - общественые здания III степени

2 огнеcтойкости;

2 148,при b= 7 - производственные здании III-IV

2 степени огнестойкости;

2 200,при b= 8 - площади лесоскладов,

2 складов минудобрений,

2 производственные здания V степени

2 огнестойкости;

2 300,при b= 9 - технологические установки

2 нефтеперерабатывающих заводов;

2 1000,при b=10 - нефтебазы с легковоспламеняющимися

2 и горючими жидкостями в резервуарах

2 до 10 тыс.м3;

2 1500,при b=11 - крупный нефтеперабатывающий завод;

2 1633,при b=12 - зеркало испарения резервуара V = 20 тыс.м3; 9 1765,при b=13 - зеркало испарения резервуара V = 30 тыс.м3.

Необходимо учесть, что приведены значения начальных площадей по­жаров в жилых и общественных зданиях, находящихся в непосредственной близости от предприятия, на котором произошел пожар.

Для пожаров разлития приняты следующие допущения: начальная пло­щадь пожара резервуаров равна площади их сечения; нефтепродукты в ре­зультате вскипения или емкости попадают в обвалование.

Анализ среднестатистических данных о количестве погибших и пора­женных с разной степенью тяжести позволил установить следующее 2,5,6,14):

соотношение количества смертельных поражений средне-тяжелой и

легкой степеней составляет 1 : 10 : 100;

количество людей, получивших смертельные поражения при пожаре

от токсического воздействия продуктов горения, равно количеству обож­женных. Такое же соотношение наблюдается и среди других степеней поражения (легких,средне-тяжелых).

За нормативную плотность населения принята среднестатическая плотность населения города в развитых странах (4000 чел./км2).

Расчеты по алгоритму проводится до 3 значащих цифр? значения ко­торых округляются до целых величин.

2.5 Проведение расчета объема и структуры поражений людей по сте­пеням тяжести и видам.

Привеедние расчета параметров для предприятий всех индек-

сов при условии, что начальная стадия пожара ограничивается парамет­рами одного здания (сооружения) или площадки. Наименование предприя-

тия и место возгорания (основные исходные данные) внесены в графу 2 табл. 2.1, а плотность промышленного персонала и населения в близле­жащем районе в графу 2 табл.2.1. :

Проведение расчетов

1. В графы 3-9 табл. 2.1 вносятся среднестатистические данные, приведенные в подразделе 2.4. в соответствии с индексом предприятия, названного в примере, а в графу 10 - значение в соответствии с кате­горией b.

2. По формуле 2.2 определяется значение Y и вносится в графу II табл. 2.1.

3. По формуле 2.1 вычисляется значение Nсм и вносится в гра­фу 12 табл. 2.1.

4. Принимая вначале, что rпр= rн= 4000 чел./км2 по формуле о т

2.4 вычисляются значения Nт,ср = Nт,ср вносятся в графу 13

о т

табл.2.1, а затем по формуле 2.5 аналогично - значения Nп = Nп,

вносятся в графу 14 табл. 2.1.

rпр

5. Вычисляется значение отношения rн и вносится в гра-

фу 3 табл.2.2.

о т о т

6. Производятся вычисления значений Nсм, Nт,ср, Nт,ср, Nп, Nп с учетом плотности населения в каждом примере, умножая зна-

чения граф 12 + 14 табл.2.1 на значение отношения из графы 3 табл.

2.2. Результат умножения вносится соответственно в графы 4 + 6 табл. 2.2.

7. Значения граф 12+14 табл.2.1 и граф 4 + 6 табл.2.2 округ­ляются до целых величин.

8. Определяется величина санитарных потерь по формуле 2.6 и вносится в графу 7 табл.2.2.

9. Округляется величина общих потерь по формуле 2.7 и вносится в графу 8 табл. 2.2.

Таблица 2.1.

Примеры расчета потерь при пожарах

(для стандартной плотности населения - 4000 чел./км")

N при мер	Наименование предприятия, место возго­рания	Индекс пред- прия- тия	Yк, у.е.	а, у.е./мин	tсв, мин	b, у.е./мин	tT, мин	с у.е./ м2	S0, м2	Y, у.е.	N'см чел	о' Nт,ср= т' Nт,ср чел	о' Nл,ср= т' Nл,ср чел
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Трикотажное производство здание I-II степени огне­стойкости	1	730	22	15	9	83	5	94	2277	0,0759 ~ 0	0,379 ~ 0	3,79 ~ 4
2	ДОЗ,склад леса, открытая площадка	1	730	22	15	9	83	5	200	2807	0,0936 ~ 0	0,468 ~ 0	4,68 ~ 5
3	Крупный НИЗ, товарно­сырьевой склад	2	14790	140	30	30	103	14	1500	43080	1,44 ~ 1	7,20 ~ 7	72,0
4	Обычный НИЗ, технологичес кая установка	3	1281	48	12	19	76	15	300	7801	0,268 ~ 0	1,30 ~ 1	13,0
5	Крупный склад ЛБЖ и ГЖ отк­рытая площадка	4	17620	41	30	36	103	12	1000	34558	1,15 ~ 1	5,75 ~ 6	57,5
6	Нефтебаза, резервуар V=30 тыс.м3	4	17620	41	30	36	103	12	1765	43738	1,46 ~ 1	7,3 ~ 7	73,0
7	Склад матери альных ценнос тей,здание V степени огне­стойкости	5	1324	10	15	9	83	6	200	3421	0,114 ~ 0	0,57 ~ 1	5,70 ~ 6

Таблица 2.2.

Примеры расчета потерь при пожарах с учетом плотности населения

N при- мера	rпр плотность населения на объекте, чел/км2	Значение rпр rн, безразм.	, rпр Nсм=Nсм rн, чел.	о т Nт,ср= Nт,срчел.	о т Nл = Nл чел.	Nсан чел.		Nоб чел.
1	2	3	4	5	6	7		8
1	12000	3	0,0759*3= 0,228 ~0	0,379*3= 1,14 ~1	3,79*3= 11,4 ~11	1+1 +11		1+24= 25
2	40	0,01	0,0936*0,01=0	0,468*0,01=0	4,68* 0,01= 0,0468~0	0+0+0+ +0=0		0+0=0
3	40	0,01	1,44*0,01=0	7,20*0,01=0	72,0* 0,01=0,7 ~1	0+0+1+ +1=2		0+2=2
4	120	0,03	0,260*0,03=0	1,30*0,030= 0,039 ~0	13,0* 0,03= 0,39 ~0	0+0+0+ 0=0		0+0=0
5	80	0,02	1,15*0,02=0	5,75*0,02= 1,12 ~0	57,5* 0,02= 1,15 ~1	0+0+1 +1=2		0+2=2
6	20	0,005	1,46*0,005= 0,036 ~0	7,30*0,005= 0,036 ~0	73,0* 0,005= 0,37 ~0	0+0+0+ +0=0		0+0=0
7	2000	0,5	0,114*0,5=0	0,57*0,5=0,29	5,7*0,5= =2,9 ~3	0+0+3+ 3=6		0+6=6

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

АВАРИЙ С ОБРАЗОВАНИЕМ ПОЖАРОВ ОГНЕВЫХ

ШАРОВ ИЛИ ВЗРЫВОВ ПАРОВОГО ОБЛАКА

3.1. Общие положения

Пожар огневой шар представляет собой большой объем сгорающей мас­сы топлива или парового облака, поднимающийся над поверхностью земли. Образование огневых шаров возможно при авариях со сжиженными воспламе­няющимися газами, для которых доля выброса в паровой фазе составляет 0,35 и выше (для них невозможно появление пожаров разлития). К таким газам относятся в первую, очередь сжиженный нефтяной газ /СНГ/, про­пан, пропилен, мономерный винилхлорид /2,6,14.17/.

Появлению огневых шаров предшествуют образование (в результате полного разрушения емкости) и рассеивание парового облака. В момент контакта парового облака с источником зажигания - зарождается огневой шар. Время существования его - 10-20 секунд. Облако пара, смешанное с воздухом, но переобогащенное топливом и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки и вытяги­ваться, образуя огневой шар /2,13/.

Условия, необходимые, но не всегда достаточные для появления ог­невых шаров /2,13/:

большое количество / > 1т/ воспламеняющегося газа;

источник зажигания;

высокая температура окружающей cpeды;

скорость ветра до 3 м/с;

разлитие по поверхности воды.

Воспламенение облака, содержащего горючий газ, в ряде случаев приводит к взрыву /2,9,14/.

Взрыв парового облака - процесс быстрого превращения, сопровожда­ющийся возникновением ударной волны, происходящий на открытом воздуш­ном пространстве в результате воспламенения облака, содержащего горю­чий пар /2,9/.

Необходимы следующие условия для образования взрывов парового об­лака /2,13/:

большое количество />1т/ пара, образующего облако;

источник зажигания;

уровень концентрации большого количества пара, несколько пре­вышающий минимально необходимый для воспламенения;

уровень концентрации пара части облака ниже минимального предела восп­ламенения;

некоторое ограничение пространства (за счет зданий, сооружений, коллекторов, крон деревьев и т.п.).

масса парового облака может быть ограничена количеством сжижен­пиго газа, разлитым или испарившимся за время от начала разлития до момента зажигания (для крупных разлитий) /2,9,13/.

Взрыв парового облака и пожар огневой шар близки по условиях воз­никновения, до конца не изучены, зависят от множества случайных фак­ров. Что в конкретной аварии будет иметь место, огневой шар или взрыв парового облака, этот вопрос при прогнозировании остается открытым. Специалисты, изучавшие на основе статистических данных эти явления, выявили, что расчет объема и структуры поражений может быть произведен по одному и тому же алгоритму через радиусы поражения людей ( по сте­пеням тяжести). Радиусы зон соответствующих степеней поражения опреде­ляются из линейной зависимости от массы вещества Q0,333, образующего паровое облако. Для каждого радиуса существует свой расчетный коэффи­циент к /2/:

R = f (k*Q0,333), м

Количество погибших и пораженных различной степени тяжести подс­читивают, зная плотность населения, через площади соответствующих зон.

3.2. Алгоритмы определения объема и структуры поражений по степе­ням тяжести

Радиусы зон поражения вычисляют по формулам:

Rcм = 31,4 * Q0,333, м (3.1)

Rт,cp=61,7 * Q0,333, м (3.2)

Rл =90,6 * Q0,333, м (3.3)

где Rcм - радиус зоны, в которой люди получают смертельные поражения, м;

Rт,ср - радиус зоны, в которой люди получают поражения средне­тяжелой степени тяжести, м;

Rл - радиус зоны, в которой люди получают поражения легкой

степени тяжести, м.

Площади соответствующих зон вичисляют по формулам:

Sсм = 3,14 * R2см, м2 (3.4)

Sт,ср= 3,14 * ( R2т,ср - R2см), м2 (3.5)

Sл = 3,14 * ( R2л - R2т,cр), м2 (3.6)

Количество пораженных по степеням тяжести вычисляют по форму­лам:

Nсм =r*Sсм, чел. (3.7)

Nт,ср=r*Sт,ср, чел. (3.8)

Nл =r*Sл, чел. (3.9)

Тогда санитарные потери будут:

Nсан = Nт,ср + Nл, чел. (3.10),

а общие потери:

Nоб = Nсм + Nсан, чел. (3.11)

3.3. Примеры расчета

1. На нефтеперерабатывающем заводе в результате разрыва трубопро­вода на одной из установок, где хранилось 50 т сжиженного нефтяного газа /СНГ/, образовался пожар огневой шар. Плотность промышленного персонала на заводе 120 чел./км2. Необходимо определить медицинские последствия пожара.

Дано: Q=50т; r= 120 чел./км2

Решение: R см = 31,4 * 500,333 = 116 м

R т,ср = 61,7 * 500,333= 227 м

R л = 90,6 * 500,333= 333 м

Sсм = 3,14 * 1162= 42252 м2 = 0,042 км2

Sт,ср= 3,14 * (2272-1162) = 119500 м2 = 0,120 км2

Sл = 3,14 * (3332-2272) = 186000 м2= 0,186 км2

Nсм = 120 * 0,042 = 5 чел.

Nт,ср= 120 * 0,120 = 14 чел.

Nл = 120 * 0,186 = 22 чел.

Nсан = 14+22 = 36 чел.

Nоб = 5+36 = 41 чел.

2. На нефтебазе в результате разгерметизации резервуара хра-

нения сжиженного нефтяного газа произошел взрыв парового облака.

Плотность населения в районе нефтебазы 400 чел./км2. Необходимо определить медицинские последствия взрыва.

Дано: Q = 200 т * 0,5 = 100 т; r = 400 чел./км2

Решение:R см = 31,4 * 1000,333 = 146 м

R т,ср = 61,7 * 1000,333= 286 м

R л = 90,6 * 1000,333= 420 м

Sсм = 3,14 * 1462= 66900 м2 = 0,067 км2

Sт,ср= 3,14 * (2862-1462) = 189900 м2 = 0,190 км2

Sл = 3,14 * (4202-2862) = 297000 м2= 0,297 км2

Nсм = 400 * 0,067 = 27 чел.

Nт,ср= 400 * 0,190 = 76 чел.

Nл = 400 * 0,297 = 119 чел.

Nсан = 76+119 = 195 чел.

Nоб = 27+195 = 222 чел.

4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

ВЗРЫВОВ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

4.1. Общие положения

Взрывы конденсированных ВВ вызываются твердыми взрывчатыми ве­ществами и незначительным числом жидких взрывчатых веществ, включал нитроглицерин. Конденсированные ВВ классифицируются согласно их чувс­твительности к удару на:

1. Метательные ВВ. Они очень нечувствительны к удару и относи­тельно медленно горят (пример - нитроцеллюлоза).

2. Вторичные ВВ (бризантные). Пример - тринитротолуол.

3. Первичные ВВ. Они не такие мощные, как вторичные ВВ, однако легко детонируют при механическом ударе (примеры - азид свинца и гре­мучая ртуть).

В соответствии с принципом гарантированного результата рассматри­ваются взрывы первичных и вторичных ВВ.

Детонация первичных ВВ может инициироваться ударом или трением, а вторичных - детонацией первичных ВВ, находящихся в контакте со вторич­ными. Взрыв первоначально образует огневой шар с температурой более 20000С и начальным давлением, которое теоретически может достигать 20-40 ГПa. Продукты взрыва расширяются, охлаждаясь по пути. Начальная скорость расширения достигает нескольких км/с. Давление расширяющихся газов образует ударную волну, которая начинает двигаться с той же ско­ростью, что и фронт расширяющегося газа, но вскоре вамедляется до ско­рости звука в воздухе (0,3 км/c). /2, 17/.

Количество людей, имеющих поражения 27 различных степеней тяжес­ти, зависят от площади соответствующих зон поражения и плотности насе­ления в районе аварии. В свою очередь площади зон поражения зависят от тротилового эквивалента массы конденсированного ВВ. Для каждого радиу­са существует свой расчетный коэффициент к / 2 /:

R = f (k*Q0,333), м

4.2. Алгоритм определения объема и структуры поражений по степеням тяжести

Радиусы зон /м/, в которых люди получают смертельные, средне-тя­желой степени и легкие поражения вычисляются по cooтветствующим форму­лам:

Rcм = 18,4 * Q0,333, м (4.1)

Rт,cp=36,1 * Q0,333, м (4.2)

Rл =53,0 * Q0,333, м (4.3)

Площади соответствующих зон, количество пораженных по степеням тяжести, санитарные и общие потери вычисляются по формулам 3.4 + 3.11.

4.3. Пример расчета

На складе консенсированных ВВ произошел взрав 300 т тринитротолу­ола. В прилетающем районе плотность населения 100 чел./км2. Необходимо определить медицинские последствия взрыва.

Дано: Q = 300 т ТНТ; r = 100 чел./км2

Решение:R см = 18,4 * 3000,333 = 123 м

R т,ср = 36,1 * 3000,333= 241 м

R л = 53,0 * 3000,333= 354 м

Sсм = 3,14 * 1232= 47500 м2 = 0,048 км2

Sт,ср= 3,14 * (2412-1232) = 135000 м2 = 0,135 км2

Sл = 3,14 * (3542-2412) = 211000 м2= 0,211 км2

Nсм = 100 * 0,048 = 5 чел.

Nт,ср= 100 * 0,135 = 14 чел.

Nл = 100 * 0,211 = 119 чел.

Nсан = 14+21 = 35 чел.

Nоб = 5+35 = 40 чел.

5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА МЕДИЦИНСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ

ПРИ КОМБИНИРОВАННЫХ АВАРИЯХ

При авариях на взрыво- и пожароопасных объектах наблюдаются сле­дующие явления: пожар огневой загрузки, пожар разлития, пожар огневого шара, взрыв парового облака, взрыв конденсированных взрывчатых ве­ществ. Как правило, чаще всего возникают комбинации этих явлений /2,13/. Выделяется 6 характерных типовых сценариев развития аварий происходящих в результате нарушения технологического процесса или пра­вил техники безопасности.

1. На взрыво- и /или/ пожароопасном объекте возникает или пожар огневой загрузки, или пожар разлития, или их комбинация. Пожар охваты­вает один или несколько близлежащих производственных участков (жилых домов).

2. На взрыво- и /или/ пожароопасном объекте возникает или пожар огневой загрузки, или пожар разлития, или их комбинация. Пожар охваты­вает один или несколько близлежащих производственных участков. В ре­зультате происходит выброс горючих жидких или газообразных веществ в окружающую среду с образованием пожара огневого шара или взрыва паро­вого облака. Пожар охватывает большинство производственных участков (жилых домов).

3. На взрыво- и пожароопасном объекте происходит выброс горючих жидких или газообразных веществ в окружающую среду с образованием по­жара огневого шара или взрыва парового облака. Пожар охватывает боль­шинство производственных участков (жилых домов),

4. На взрыво- и пожароопасном объекте происходит выброс горючих жидких или газообразных веществ в окружающую среду с образованием по­жара огневого шара или взрыва парового облака. Крупный пожар не возни­кает.

5. На взрыво- и пожароопасном объекте возникает пожар огневой загрузки, или пожар разлития, или их комбинация. Пожар охватывает один или несколько близлежащих производственных участков. В результате про­исходит взрыв конденсированных ВВ. Пожар охватывает ближайшие произ­водственные участки (жилые дома).

6. На взрыво- и пожароопасном объекте происходит взрыв конденси­рованных ВВ. Крупный пожар не возникает.

В разработанных типовых сценариях встречаются как аварии одного типа, так и их возможные комбинации /табл. 5.1/.

Таблица 5.1

Сочетания типов аварий в различных сценариях

Номер сценария	Вид развития ЧС
	Пожap огневой загруаки и раз­лития		Пожар ог- невой шар			Взрыв паро- вого облака				Взрыв кон­денсиро­ванных ВВ
1
2			+ или				или
3			+ или				или
4			+ или				или
5
6

В сценариях 1, 4 и 6 происходит явление лишь одного типа, В сце­нариях 2, 3 и 5 наряду с пожарами происходит либо пожар огневой шар, либо взрыв парового облака, либо взрыв конденсированных ВВ. Число смертельных поражений, а также поражений различной степени тяжести при взрывах или пожарах огневых шаров несравнимо больше, чем при пожарах огневой загрузки или разлития (там есть вpeмя, за которое люди могут спастись). Поэтому медицинскими последствиями последних следует пре­небречь, и расчет объема и структуры поражений по степеням тяжести вести по типу аварии, приводящей к наибольшему числу потерь. Например, во втором сценарии расчет следует вести по пожару огневому шару, в пя­том - по взрыву конденсированных взрывчатых вецеств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате анализа существующих подходов к оценке объемов и структуры медицинских последствий при взрывах и пожарах на объектах выявлено, что наиболее целесообразно разработать методику оценки по­терь при пожарах выгорания огневой загрузки и разлития; при взрывах конденсированных взрывчатых веществ и парогазовоздушных смесей.

Установлено, что для пожаров выгорания огневой загрузки и разли­тия методика оценки медицинских последствий должна учитывать данные о виде производства и параметрах пожара.

Для пожаров огневых шаров, взрывов конденсированных ВВ и парога­зовоздушных смесей методика оценки медицинских последствий должна быть основана на определении радиусов зон поражения, исходя из данных о ко­личестве тлеющегося на объекте опасного вещества. Радиусы зон пораже­ния и плотность населения в регионе являются основой для оценки числа погибших, а также пораженных средне-тяжелой и легкой степени тяжести.

Настоящая Методика позволяет осуществлять заблаговременное и опе­ративное прогнозирование и оценку медицинских последствий при авариях на взрыво- и пожароопасных объектах.

Наиболее распространенными являются пожары выгорания огневой заг­рузки и разлития, но общие потери при них незначительны и редко превы­шают десять человек, так как время распространения поражающих факторов составляет несколько минут, и люди успевает спастись.

Гораздо реже встречаются, но наиболее опасны пожар огневой шар и взрывы паровых облаков и конденсированных взрывчатых, веществ. Для них время воздействия поражающих факторов не больше нескольких секунд, и люди не успевают укрыться.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Классификация жидкостей и газов, способных вызывать пожары /2/

Класс	Характеристика жидкости	Возможные типы пожаров
1	Трудно горящие жидкости, образующие при температуре окружающей среды не- значительное количество паров. Для их загорания необходимо значительное количество тепла, повышающее темпера- туру на несколько сотен градусов по Цельсию. Они не способны самостоятель- но гореть и не входят в круг основных химических опасностей. Пример - смазоч- ное масло	Как составная часть более крупного по­жара
2	Жидкости, обладающие высокой темпера­турой вспышки. Для их воспламенения нужно определенное количество тепла, для загорания - удар пламени. Пример - н-ксилол ( t вспышки - 39 C)	Пожар разлития
3	Жидкости, температура вспышки которых равна или ниже температуры окружающей среда. Над их поверхностью находится смесь пара и воздуха в концентрации выше нижнего предела воспламенения. Пример - октан.	Пожар разлития
4	Жидкости, образующие при обычной тем­пературе окружающей среды и атмосфер­ном давлении количество паров, доста­точное для самовоспламенения. Пример - диотиловый спирт.	Пожар разлития, при высоких темпе­ратурах - огневой шар
5	Жидкости, на поверхности которых при xpaнении и разлитии образуется слиш­ком концентрированный, чтобы гореть, слой паров, при рассеянии которого возможно возникновение смеси с возду­хом, способной гореть. Пример- - охлажденные или криогенные воспла- меняющиеся газы, такие, как метан, этилен, этан.	Пожар разлития, при больших раз­литиях - огневой шар
6	Сжиженные газы, выделяющиеся при разгерметизации оборудования в виде пара. Этот пар содержит капли жид­кocти вместе с аэрозолем. Пример - сжиженний пропан	Пожар разлития при наличии жид- кой базы, огневой шар, взрыв парово- го облака
7	Сжатые газы. В случае, если они тя­желее воздуха, пожар разлития не на­ступает. Пример - атилен	Пожар разлития, огневой шар, взрыв парового oблака

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дебабов С.А. Сертифицированный каталог основных понятий Рос­сийской системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях /проект/ - М., 1992

2. Маршалл В. Основные опасности химических производств - М., 1989, "Мир"

3. Ширенко А.П., Максимов Г.К. Основы теории оценивания комплекс­ной поражаемости личного состава - М., 1972, Ч. 1,2, МО СССР

4. В.С.Рошнов и др. Прогнозирование поражения людей осколками ос­текления при случайных взрывах - М., 1990

5. Е.Батчер, А.Парнэлл. Опасность дыма и дымозащита. Пер. с англ.

- М., 1983, Стройиздат

6. У.Бэйр. Основы пожарной безопасности. Пер.с англ. - М., 1979, Стройиздат

7. В.И.Хоботько, Р.Я.Эстрин, М.М.Сулейманов. Противопожарная бе­зопасность и защита на предприятиях нефтяной промышленности.- М., 1982, Недра

8. Системный анализ и проблемы пожарной безопасности народного хозяйства. Под ред.проф. Н.Н.Брушлинского - М., 1988, Стройиздат

9. В.П.Иванников, П.П.Клюс. Справочник руководителя тушения пожа­ра - М., 1987, Стройиздат

10. М.С. Аксенов, В.С.Филатов, Противопожарная защита производс­твенных объектов на нефтеперерабатывающем заводе /по опыту ПО "Кириши­нефтеоргсинтез"/-М., 1987, ЦНИИТЗнефтохим

11. Развитие пожара в помещении и его математическое моделирова­ние. Под общ. ред. И.Г.Романенкова - М.,1982, Госстрой СССР

12. Козлов В.А. Разработка методики прогнозирования обстановки при пожарах в помещениях. Автореферат дисс. на соиск. ктн - М., 1987, ВИПТН МВД СССР

13. Технические средства и способы тушения пожаров. Под общ. ред.

Б.П.Иванова - М., 1981, Энергоиздат

14. Д.Драйздейл. Введение в динамику пожаров. - М., 1990, Стро­йиздат

15. Безопасность людей при пожарах. Сб. науч. тр. Вып. 2 - М., 1980, ВНИИПО МВД СССР

16. Иванов Е.Н. Расчет систем противопожарной защиты - М., 1990, Химия

17. Бейкер У. и др. Взрывные явления, Оценка и последствия. Пер. с англ. Т 1 и 2 - М., 1986, "Мир"