Тема Человек и среда обитания

• Название: Тема Человек и среда обитания
• Дата: 19.01.2021
• Размер: 335.47 Kb.
• Имя файла: BZh.docx
• Тип: Документы; #169618
• страница: 11 из 12

Задание. На водоочистной станции города с населением 750 тыс. человек и плотностью населения 3 000 чел./км² в 06 ч 30 мин разрушилась ёмкость с 30 т хлора, хранившегося под давлением. Ёмкость имела поддон высотой 3 м. Метеоусловия: степень вертикальной устойчивости атмосферы — инверсия, скорость ветра на высоте 10 м — 2 м/с, температура воздуха — плюс 15 С. Население города об аварии не оповещено. Оценить последствия химической аварии через 2 ч.

 

Решение.

1.      Глубина слоя разлившегося хлора:

 

h = H – 0,2 = 3–0,2 = 2,8 м

 

Плотность жидкого хлора ρ_Ж = 1,558 т/м³, значения коэффициентов:

     учёта условий хранения аварийно химически опасного вещества — k₁ = 0,18;

     учёта физико-химических свойств аварийно химически опасного вещества — k₂ = 0,052;

     учёта отношений пороговых токсодоз — k₃ = 1;

     учёта скорости ветра на высоте 10 м — k₄ = 1,33;

     учёта степени вертикальной устойчивости атмосферы — k₅ = 1;

     учёта времени, прошедшего с начала аварии — k₆ = ^0,8 = 2^0,8  1,74;

     учёта температуры воздуха — k₇ = 0,9;

     учёта влияния степени вертикальной устойчивости атмосферы на ширину зоны заражения — k₈ = 0,081.

 

Продолжительность поражающего действия:

 

τ_ЗАР = (h ρ) / (k₂ k₄ k₇) = (2,81,558) / (0,0521,330,9)  4,4 / 0,06  73,3 ч

 

2.      Эквивалентное количество хлора в первичном облаке:

 

Q_Э1 = k₁ k₃ k₅k₇ Q = 0,18110,930 = 4,86 т

 

3.      Эквивалентное количество хлора во вторичном облаке:

 

Q_Э2 = (1 – k₁) k₂ k₃ k₄ k₅ k₆ k₇ Q / (h ρ) =

= (1 – 0,18)0,05211,3311,740,9 30 / (2,81,558)  2,67 / 4,36  0,6 т

 

4.      Глубина зон заражения:

     первичным облаком Г₁  7,2 км;

     вторичным облаком Г₂  2 км.

 

Полная глубина заражения:

 

Г_ЗАР = Г₁ + 0,5 Г₂ = 7,2 + 0,52 = 8,2 км

 

Предельно возможная глубина переноса зараженного воздуха:

 

Г_ПРЕД = u τ = 102 = 20 км

 

Истинная глубина зоны заражения:

 

Г = min {Г_ЗАР; Г_ПРЕД} = min {8,2; 20} = 8,2 км

 

5.      Площадь зоны фактического заражения:

 

S_ЗАР = k₈ Г² τ^0,2 = 0,0818,2²2^0,2  9,48  9,48 км²

 

Площадь зоны заражения первичным облаком:

 

S_ЗАР = k₈ Г₁² τ^0,2  0,0817,2²2^0,2  7,31 км²

 

6.      Количество людей, попавших в зону фактического заражения:

 

N  30009,48  28 440 чел.

 

Количество людей, попавших в зону заражения от первичного облака:

 

N₁  30007,31  21 930 чел.

 

Количество людей, попавших в зону заражения от вторичного облака

 

N₂  N – N₁  28440–21930  6510 чел.

 

7.      Размещение и защищённость людей на момент аварии:

 

Место пребывания	Количество людей, %	Коэффициент защищённости в течение 2 ч
в жилых и общественных помещениях	74	0,38
в производственных зданиях	6	0,09
в транспорте и открыто	20	0

 

Среднее значение коэффициента защищённости:

 

К_{ЗАЩ. СР.} = 0,740,38 + 0,060,09 + 0,20  0,29

 

8.      Количество поражённых людей:

     в зоне фактического заражения:

 

N_ПОР.  N (1 – К_{ЗАЩ. СР.})  28440(1–0,29)  20 193 чел.

 

     в зоне заражения от первичного облака:

 

N_{ПОР. 1}  N₁ (1 – К_{ЗАЩ. СР.})  21930(1–0,29)  15 571 чел.

 

     в зоне заражения от вторичного облака:

 

N_{ПОР. 2}  N_ПОР. – N_ПОР. 1  20193–15571  4 622 чел.

 

9.      Распределение пострадавшего населения по степеням тяжести поражения:

     смертельные поражения:

 

N_СМ = 0,1 N  0,128440  2 844 чел.

 

     тяжёлые и средние поражения:

 

N_Т., СР. = 0,15 N  0,1528440  4 266 чел.

 

     лёгкие поражения:

 

N_Л. = 0,2 N  0,228440  5 688 чел.

 

     пороговые поражения:

 

N_ПОР. = 0,55 N  0,5528440  15 642 чел.

 

10.  Глубины зон поражения различной степени тяжести:

     смертельного поражения:

 

Г_СМ. = 0,3 Г  0,38,2  2,46 км

 

     тяжёлого и среднего поражения:

 

Г_{Т. СР.} = 0,5 Г  0,58,2  4,1 км

 

     не ниже лёгкого поражения:

 

Г_Л. = 0,7 Г  0,78,2  5,74 км

 

Непосредственная протяжённость зон поражения различной степени тяжести:

     тяжёлого и среднего поражения:

 

L_Т. СР. = Г_Т. СР. – Г_СМ  4,1–2,46  1,64 км

 

     лёгкого поражения:

 

L_Л. = Г_Л. – Г_Т. СР.  5,74–4,1  1,64 км

 

     порогового поражения:

 

L_ПОР. = Г – Г_Л.  8,2–5,74  2,46 км

 

8.  В 02.00 на атомной электростанции произошла запроектная авария ядерного энергетического реактора типа РБМК‑1000 с выбросом радиоактивных веществ в атмосферу. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м — 1 м/с, облачность отсутствует. Определите размеры зон проведения защитных мероприятий по йодной профилактике населения, его укрытия и эвакуации.

 

Методика расчёта.

 

Определяются:

1)      размеры зон укрытия и эвакуации населения.

2)      размеры зон проведения йодной профилактики детей и взрослого населения.

 

Исходные данные:

     тип реактора;

     скорость ветра на высоте 10 м, u₁₀, м/с;

     время суток;

     состояние облачности.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить степень вертикальной устойчивости атмосферы (таблица 1).

2.  Определить глубины L, км, зон проведения защитных мероприятий (таблица 2).

3.  Рассчитать максимальные (на половине длины) ширины зон проведения защитных мероприятий,B, км:

 

B = A L ,                (1)

 

где

А — коэффициент, равный при конвекции 0,20, изотермии — 0,06, инверсии — 0,03.

 

4.  Рассчитать площади зон проведения защитных мероприятий, S, км²:

 

S = 0,8 L B ,                    (2)

 

При разрушении реактора типа ВВЭР‑440 глубины зон рассчитываются с умножением данных таблицы 1 для реактора ВВЭР‑1000 на коэффициент 0,663.

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Степень вертикальной устойчивости атмосферы

 

u10, м/с	Ночь			Утро			День			Вечер
	ясно, перем. обл.	сплош. обл.	ясно, перем. обл.		сплош. обл.	ясно, перем. обл.		сплош. обл.	ясно, перем. обл.		сплош. обл.
менее 2	инв.	изот.	изот.		изот.	конвекция		изот.	изот.		изот.
2,0–3,9	инв.	изот.	изот.		изот.	изот.		изот.	изот.		изот.
более 4	инв.	изот.	изот.		изот.	изот.		изот.	изот.		изот.

 

Таблица 2.

 

Глубины (L, км) зон для принятия неотложных решений по защите населения в начальном периоде аварии для реакторов РБМК‑1000 и ВВЭР‑1000 в километрах

 

Зона	Конвекция				Изотермия				Инверсия
	 2	3	4	 2		5	 7	 2		3	4
Укрытие (уровень А)	240 > 300	200 > 240	190 > 220	> 280 > 260		> 300 > 200	> 260 > 300	250 275		> 280 210	> 300 > 250
Укрытие (уровень Б	55 110	40 110	35 80	140 200		163 300	160 295	140 140		185 130	220 180
Эвакуация (уровень Б)	10 21	8 5	6 11	45 70		20 44	25 53	60 57		60 50	50 50
Йодная профилактика
взрослые:
уровень А	20 140	62 125	51 98	160 180		185 235	125 240	160 185		122 220	205 270
уровень Б	48 28	11 20	2 14	60 90		48 90	40 78	77 105		85 120	87 130
дети:
Уровень А	255 278	227 275	128 270	277 260		287 > 300	227 > 300	243 257		280 290	290 > 300
Уровень Б,	21 141	80 124	54 101	157 178		179 230	120 232	161 181		184 218	122 265
Примечание. В числителе приведены значения для РБМК‑1000, в знаменателе — для ВВЭР‑1000.

 

Пример решения.

 

Задание. В 04.00 на атомной электростанции произошла запроектная авария ядерного энергетического реактора типа РБМК‑1000 с выбросом радиоактивных веществ в атмосферу. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м — 5 м/с, сплошная облачность. Определить размеры зон проведения защитных мероприятий по йодной профилактике населения, его укрытия и эвакуации.

 

Решение.

1.  Степень вертикальной устойчивости атмосферы — изотермия.

2.  Глубины зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие L_УК. = 163 км;

2)      йодная профилактика:

     взрослых L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 48 км;

     детей L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 179 км;

 

3)      эвакуация L_ЭВ. = 20 км.

 

3.  Значение коэффициента учёта степени вертикальной устойчивости атмосферы — А = 0,06.

Максимальные ширины зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие:

 

B_УК. = A L_УК. = 0,06163 = 9,78 км

 

2)      йодная профилактика:

     взрослых:

 

B_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = A L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,0648 = 2,88 км

 

     детей:

 

B_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = A L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,06179 = 10,74 км

 

3)      эвакуация:

 

B_ЭВ. = A L_ЭВ. = 0,0620 = 1,2 км

 

4.  Площади зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие:

 

S_УК. = 0,8 L_УК. B_УК. = 0,8*163*9,78  1275,312 км²

 

2)      йодная профилактика:

     взрослых:

 

S_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,8 L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} B_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,8482,88   110,592 км²

 

     детей:

 

S_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,8 L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} B_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,817910,74   1537,968 км²

 

3)      эвакуация:

 

S_ЭВ. = 0,8 L_ЭВ. B_ЭВ. = 0,8201,2  19,2 км²

 

9.  Объект экономики расположен на расстоянии 10 км от плотины вниз по течению реки, высота месторасположения объекта 4 м. Высота уровня воды перед плотиной 20 м, гидравлический уклон реки 110^‑3 м/км, глубина реки непосредственно за плотиной 2 м. Оцените состояние кирпичных малоэтажных зданий объекта экономики после разрушения плотины с образованием прорана с относительной шириной 0,5.

 

Методика расчёта.

 

Определяются:

1)      время прихода к объекту фронта и гребня волны прорыва;

2)      продолжительность затопления территории объекта;

3)      степень разрушения зданий.

 

Исходные данные:

     высота уровня воды водохранилища Н₀, м;

     средняя глубина реки в нижнем бьефе h₀, м;

     высота месторасположения объектаh_М, м;

     параметр прорана В;

     гидравлический уклон рекиi;

     удалённость объекта от гидротехнического сооружения L, км;

     тип зданий.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Рассчитать высоту гребня h_ГР,м, и скорость v_ГР, м/с, волны прорыва по формулам:

 

h_ГР = A_h / (B_h + 1)^0,5 ,                (1)

 

v_ГР = A_v / (B_v + 1)^0,5 ,                 (2)

 

где

A_h, B_h, A_v, B_v — коэффициенты (таблица 1).

 

2.  Определить время прихода гребня τ_ГР, ч, и фронта τ_Ф, ч, волны прорыва к объекту (таблица 2).

3.  Рассчитать продолжительность затопления территории объекта τ_ЗАТ, ч, по формуле:

 

τ_ЗАТ = β (τ_ГР – τ_Ф) (1 – h_М / h_ГР) ,                  (3)

 

где

β — коэффициент, зависящий от высоты плотины Н₀, м, гидравлического уклона реки i и расстояния до объекта L, км, (таблица 3).

 

4.  Рассчитать глубину затопления по формуле:

 

h_З = h_ГР – h_М                   (4)

 

5.  Определить степень повреждения зданий объекта (таблица 4).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Значения коэффициентов А_jи В_j

 

Н0, м	В	i= 10-4				i= 10-3
		Ah	Bh	Av	Bv	Ah	Bh	Av	Bv
20	1	100	90	9	7	40	10	16	21
40		280	150	20	9	110	30	32	24
80		720	286	39	12	300	60	62	29
20	0,5	128	204	11	11	56	51	18	38
40		340	332	19	14	124	89	32	44
80		844	588	34	17	310	166	61	52
20	0,25	140	192	8	21	40	38	15	43
40		220	388	13	21	108	74	30	50
80		880	780	23	21	316	146	61	65

 

Таблица 2.

 

Время прихода гребня τ_ГР, и фронта τ_Ф, волны прорыва в часах

 

L, км	Н0 = 20				Н0 = 40				Н0 = 80
	i = 10-4		i = 10-3		i = 10-4		i = 10-3		i = 10-4			i = 10-3
	τФ	τГР	τФ	τГР	τФ	τГР	τФ	τГР		τФ	τГР		τФ	τГР
5	0,2	1,8	0,2	1,2	0,1	2	0,1	1,2		0,1	1,1		0,1	0,2
10	0,5	4	0,6	2,4	0,3	3	0,3	2		0,2	1,7		0,1	0,4
20	1,6	7	2	5	1,0	6	1	4		0,5	3		0,4	1
40	5	14	4	10	3	10	2	7		1,2	5		1	2
80	13	30	11	21	8	21	6	14		3	9		3	4

 

Таблица 3.

 

Значения коэффициента β

 

iL/H0	Высота уровня воды в водохранилище Н0 в долях от средней глубины реки в нижнем бьефе (h0)
	Н0 = 10 h0	Н0 = 20 h0
0,05	15,5	18,0
0,1	14,0	16,0
0,2	12,5	14,0
0,4	11,0	12,0
0,8	9,5	10,8
1,6	8,3	9,9

 

Таблица 4.

 

Степень разрушения объектов в зависимости от параметров волны прорыва

 

Объект	Степень разрушения
	сильная			средняя			слабая
	hЗ, м	vГР, м/с	hЗ, м		vГР, м/с	hЗ, м		vГР, м/с
Здания кирпичные	4	2,5	3		2	2		1
Здания каркасные панельные	7,5	4	6		3	3		1,5

 

Пример решения.

 

Задание.

Объект экономики расположен на расстоянии 20 км от плотины вниз по течению реки, высота месторасположения объекта 2 м. Высота уровня воды перед плотиной 40 м, гидравлический уклон реки 110^–4 м/км, глубина реки непосредственно за плотиной 4 м. Оценить состояние кирпичных зданий объекта экономики после разрушения плотины с образованием прорана с относительной шириной 0,5.

 

Решение.

1.  Значения коэффициентов учёта высоты уровня воды в верхнем бьефе плотины, гидравлического уклона реки и относительной ширины прорана: A_h = 340, B_h = 332, A_v = 19, B_v = 14.

Высота гребня h_ГР, м, и скорость v_ГР, м/с, волны прорыва:

 

h_ГР = A_h / (B_h + 1)^0,5 = 340 / (332+1)^0,5  18,6 м ,

 

v_ГР = A_v / (B_v + 1)^0,5 = 19 / (14+1)^0,5  4,9 м/с

 

2.  Время прихода гребня τ_ГР, ч, и фронта τ_Ф, ч, волны прорыва к объекту:

 

τ_ГР = 6 ч, τ_Ф = 1 ч.

 

3.  Значение отношения высоты уровня водохранилища к глубине реки в нижнем бьефе:

 

Н₀ / h₀ = 40 / 4 = 10

 

Значение коэффициента учёта высоты плотины, гидравлического уклона реки и расстояния до объекта экономики — β = 15,5.

Продолжительность затопления территории объекта τ_ЗАТ, ч:

 

τ_ЗАТ = β (τ_ГР – τ_Ф) (1 – h_М / h_ГР) = 15,5(6–1)(1 – 2 / 18,6) 

 15,55(1–0,11)  77,50,89  68,975  69 ч.

 

4.  Глубина затопления:

 

h_З = h_ГР – h_М = 18,6 – 2 = 16,6 м

 

5.  Степень повреждения кирпичных зданий — полное разрушение.