Федеральное агентство по образованию Рф
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Кафедра автоматизации обработки информации
Методические указания
по выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Безопасность жизнедеятельности»
для студентов специальностей
Утверждаю: зав. каф АОИ профессор ___________ Ю.П. Ехлаков «____» ______________2006 г. | ||
Разработчик: доцент каф. АОИ ______________ Т.А. Ципилева «____» _______________ 2006 г. |
Томск - 2006
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………….. | |
Лабораторная работа № 1 «Моделирование аварийной ситуации на предприятии» ………………………………………. | |
Лабораторная работа № 2 «Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов» | |
Лабораторная работа № 3 «Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов»……………………………………………………….…. | |
Лабораторная работа №4 «Световой режим в помещении» | |
Приложение 1 ……………………………………………………. | |
Приложение 2 ……………………………………………………. Рекомендуемая литература ………………………………………. |
Лабораторная работа № 1 «Моделирование аварийной
ситуации на предприятии»
Методика, изложенная ниже, позволяет осуществлять прогнозирование масштабов зон заражения при авариях на предприятиях и рассчитана на случаи выброса в атмосферу веществ в газообразном, парообразном или аэрозольном состоянии.
При моделировании размеров зон заражения используются следующие понятия.
Эквивалентное количество загрязняющего вещества (ЗВ) – это такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества.
Первичное облако – это облако ЗВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 мин) перехода в атмосферу содержимого емкости при ее разрушении. Вторичное облако ЗВ - облако ЗВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.
Пороговая токсодоза - доза ЗВ, вызывающая начальные симптомы поражения.
Масштабы зон заражения ЗВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются по образовавшимся первичному и (или) вторичному облакам.
Если проводится заблаговременное прогнозирование возможных аварийных ситуаций, то принимаются следующие исходные данные:
- емкость с опасным веществом разрушена полностью;
- разлив опасного вещества свободный (на грунт);
- толщина слоя жидкости при разливе равна h =0,05 м по всей площади разлива;
- ветер дует в сторону населенного пункта или экологически опасного объекта, его скорость равна 1 м/с;
- состояние атмосферы – инверсия.
Если емкость с ЗВ обнесена земляным валом высотой Н, либо имеет поддон высотой Н, то h = H -0,2 (м).
Прогнозирование глубины зоны заражения
Расчет глубины зоны заражения на территории при аварийном выбросе, разливе ЗВ или разрушении емкости с ЗВ проводится в зависимости от количественных характеристик выбрасываемых веществ, от условий выброса (разлива) и от метеорологических факторов во время аварии. Количественные характеристики масштабов зоны заражения определяются через эквивалентные значения (по отношению к хорошо изученному веществу хлору).
1. Определение характеристик эквивалентного первичного облака. Эквивалентное количество вещества в первичном облаке (в тоннах) определяется по формуле
,
где: K 1 - коэффициент, зависящий от условий хранения выброшенного вещества, определяется по таблице 1.1 (для сжатых газов К 1 = 1);
К 3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодзы хлора к пороговой токсодозе выброшенного ЗВ (для наиболее распространенных веществ приведен в табл. 1.1);
К 5 - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха, который определяется с помощью таблицы 1.2 следующим образом:
- для инверсии (ин) К 5=1;
- для изотермии (из) К 5=0,23;
- для конверсии (кон) К 5=0,08.
К 7 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха во время аварии (см. табл.1. 1). Для сжатых газов К 7=1.
Q - количество выброшенного (пролитого) в процессе аварии ЗВ (т).
2. Определение характеристик эквивалентного вторичного облака. Эквивалентное количество вещества, из которого формируется вторичное облако, определяется по формуле
,
где: а – плотность вещества; K 2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств вещества, который определяется по табл.1.1.
К 6 - коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего с начала аварии. Если авария прогнозируется, то величина N принимается равной четырем часам. Значения коэффициента К6 определяются после расчета продолжительности испарения вещества Т.
Продолжительность поражающего действия ЗВ (час) определяется временем его испарения с площади разлива
,
где h - толщина слоя ЗВ(м);
К6 принимается равным:
При , K 6 определяется как для Т =1
Таблица 1.1 – Основные коэффициенты для определения глубины зоны заражения
Наименование ЗВ | Плотность | К 1 | К 2 | К 3 | К 7 | |||||
Температура ОС, град. С | ||||||||||
газ | жид. | -40 | -20 | |||||||
Акролеин | 0.003 | 0.84 | 0.01 | 0.013 | 0.75 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 2.2 | |
Аммиак | 0.0008 | 0.681 | 0.16 | 0.025 | 0.04 | 0.9 | 0.3 | 0.6 | 1.4 | |
Окись азота | 0.0003 | 1.49 | 0.18 | 0.04 | 0.4 | 0.1 | 0.3 | 0.7 | ||
Формальдегид | 0.0009 | 0.815 | 0.1 | 0.034 | 0.1 | 0.1 | 0.8 | 1.5 | ||
Фенол | 0.0007 | 0.778 | 0.1 | 0.046 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | |||
Хлор | 0.0032 | 1.556 | 0.18 | 0.052 | 0.9 | 0.3 | 0.6 | 1.4 | ||
Ацетон | 0.0006 | 1.176 | 0.12 | 0.034 | 1.1 | 0.2 0.7 | 0.5 0.9 | 0.9 | 2.3 1.3 | |
Окислы углерода | 0.0009 | 1.122 | 0.57 | 0.044 | 1.1 | 1.4 | 0.4 1.6 | 1.2 1.6 | 1.6 1.7 | |
Соляная кислота | 1.198 | 0.01 | 0.021 | 0.03 | 0.1 | 0.3 | 2.1 |
Примечание. Верхнее значение коэффициента К7 приведено для первичного облака, нижнее - для вторичного.
К 4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл.1.3).
Таблица 1.2 - Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы
Скорость ветра | ночь | утро | день | вечер | ||||
ясно | облачно | ясно | облачно | ясно | облачно | ясно | облачно | |
Меньше 2 | инв | из | из(ин) | из | кон(ин) | из | инв | из |
2-3.9 | инв | из | из(ин) | из | из | из | из(ин) | инв |
Больше 4 | из | из | из | из | из | из | из | из |
В таблице 1.2 обозначено: «инв» – инверсия; «из» – изометрия; «кон» – конвекция; буквы в скобках - при снежном покрове
Таблица 1.3- Значения коэффициента K4 в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/с | ||||||||||
K4 | 1.0 | 1.33 | 1.67 | 2.0 | 2.34 | 2.67 | 3.0 | 3.34 | 3.67 | 4.0 |
Скорость ветра, м/с | Эквивалентное количество ЗВ, т | ||||||||
0.1 | 0.5 | ||||||||
0.38 | 3.16 | 4.75 | 12.53 | 19.2 | 29.56 | 52.67 | 81.91 | ||
0.84 | 1.81 | 2.17 | 7.2 | 10.83 | 16.44 | 28.73 | 44.09 | ||
0.68 | 1.53 | 2.0 | 5.34 | 7.96 | 11.94 | 20.59 | 31.30 | 84.50 | |
0.59 | 1.33 | 1.88 | 4.34 | 6.46 | 9.62 | 16.43 | 24.80 | 65.92 | |
0.53 | 1.19 | 1.68 | 3.75 | 5.53 | 8.19 | 10.88 | 20.82 | 54.67 | |
0.48 | 1.09 | 1.53 | 3.43 | 4.88 | 7.20 | 12.14 | 18.13 | 47.09 | |
0.45 | 1.00 | 1.42 | 3.17 | 4.49 | 6.48 | 10.67 | 16.17 | 41.63 | |
0.42 | 0.94 | 1.33 | 2.7 | 4.20 | 5.92 | 9.90 | 14.08 | 37.49 | |
0.40 | 0.88 | 1.25 | 2.66 | 3.76 | 5.31 | 8.50 | 12.54 | 31.61 | |
0.38 | 0.84 | 1.19 | 2.53 | 3.58 | 5.06 | 8.01 | 11.06 | 27.61 |
Примечание: при скорости ветра менее 1 м/с считать К4=1.0; при скорости ветра более 10 м/с считать К4=5.68.
Таблица 1.4 - Глубина зон возможного заражения ЗВ, км
3. Расчет глубины зоны заражения при аварии на производстве.
Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) облаком ЗВ при аварии определяется по таблице 1.4. В таблице приведены максимальные значения глубины зоны заражения Г1 (или Г2) в зависимости от эквивалентного количества вещества в первичном или вторичном облаках и скорости ветра. При этом значения Г даны для дискретного набора значений Qэ. Для определения промежуточных значений необходимо воспользоваться формулами линейной интерполяции.
Примечание: при скорости ветра более 10 м/с необходимо проводить расчеты по данным для скорости ветра 10 м/с. При скорости ветра менее 1 м/с расчеты проводить как для скорости 1 м/с.
Полная глубина зоны заражения Г (км) определяется по формуле:
,
где - наибольший и - наименьший из рассчитанных размеров Г1 и Г2.
Полученное значение Г необходимо сравнить с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс , которое определяется по формуле:
,
где N – время от начала аварии (час), V – скорость переноса переднего фронта загрязненного воздуха при данной скорости ветра и существующей степени вертикальной устойчивости (км/час) (см. таблицу 1.5).
4. Расчет времени подхода зараженного облака к заданному объекту.
Время подхода облака к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется пол формуле:
,
где X – расстояние от источника заражения до заданного объекта (км); V - скорость переноса переднего фронта облака (км/час), определяемая по табл. 5.
5. Определение формы и площади зоны заражения при аварии. Площадь зоны возможного заражения облаком ЗВ определяется по формуле:
,
где S - площадь зоны возможного заражения (кв. км); Г – глубина зоны заражения (км); j - угловые размеры возможной зоны заражения (в градусах). Угловые размеры зоны зависят от скорости ветра во время аварии (Табл. 1.6).
Площадь зоны фактического заражения в квадратных километрах рассчитывается по формуле:
,
гд е К8 – коэффициент, зависящий от вертикальной устойчивости воздуха и равен:
- при инверсии – К8 = 0.081
- при изотермии – К8 = 0.133
- при конверсии – К8 = 0.295.
N – время, прошедшее с начала аварии.
Зона возможного заражения ЗВ на картах ограничена окружностью, полуокружностью или сектором, имеющими угловые размеры j и радиус, равный глубине зоны заражения Г. Центр окружности, полуокружности и сектора совпадает с местоположением источника заражения.
На картах зона возможного заражения будет иметь следующий вид:
- при скорости ветра по прогнозу меньше 0.5 м/с – зоной заражения будет окружность с радиусом Г;
- при скорости ветра по прогнозу от 0.6 до 1 м/с – зона имеет вид полуокружности с радиусом Г, биссектриса полуокружности совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра;
- при скорости ветра по прогнозу более 1 м/с, зона заражения имеет вид сектора с угловыми размерами:
Радиус сектора равен Г; биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по направлению ветра;
- если скорость ветра от 1.1 до 2 м/с, то j равен 90°;
- если скорость ветра превышает 2 м/с, то j равен 45°.
Таблица 1.5 - Скорость переноса переднего фронта зараженного облака
Скорость ветра | |||||||||||||||
Скорость переноса фронта | инверсия | ||||||||||||||
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
изотермия | |||||||||||||||
конвекция | |||||||||||||||
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
При скорости, равной 0 м/с – скорость переноса переднего фронта облака равна 0; при скорости большей, чем 0, но меньшей 1, рассчитывать, как для 1 м/с.
Таблица 1.6 – Угловые размеры зоны заражения
Скорость ветра, м/с | <0.5 | 0.6-1 | 1.1-2 | 2 и больше |
j,г радусы |