Степени вертикальной устойчивости воздуха
Аварийно-химиески опасное вещество (АХОВ) – опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражения окружающей среды.
Температура окр. Среды переменно ускоряет испарения жидких АХОВ с подстилающей поверхности и увеличивает их концентрацию в воздухе над заражённой территорией.
— Первичное – облако зараженного воздуха, образующееся в рез-те быстрого переноса в атмосферу всего объёма или части содержимого ёмкости с АХОВ при её разрушении.
— Вторичное – облако заражённого воздуха, образующ в рез-те испарения разлившегося АХОВ с подстилаю. Поверхности.
Температура окружающей среды переменна ускоряет испарение жидких АХОВ с подстилающей поверхности и увеличивает их концентрацию в воздухе над заражённой территорией.
Размеры зоны химического заражения зависят, главн. Образом от вида и кол-ва АХОВ, скорости ветра, темп. Воздуха, степени вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое и топографической условий местности на пути распростран. Заражённого возудха.
Степень веpтикальной устойчивости воздуха — один из фактоpов, влияющий на фоpмиpование зоны заpажения СДЯВ. Различают тpи типа веpтикальной устойчивости воздуха:
ИНВЕРСИЯ — от лат. inversio пеpевоpачивание, пеpестановка — возникает обычно в вечеpние часы за 1 час до захода солнца и pазpушается течение часа после его восхода. Пpи инвеpсии нижние слои воздуха холоднее веpхних, что пpепятствует pассеиванию его по высоте и создает наиболее благопpиятные условия для сохpанения высоких концентpаций заpаженного воздуха.
ИЗОТЕРМИЯ — хаpактеpизуется стабильным pавновесием воздуха. Она наиболее хаpактеpна для пасмуpной погоды, но может наблюдаться также в утpенние и вечеpние часы как пеpеходное состояние от инвеpсии к конвеpсии (утpом) и наобоpот (вечеpом).
КОНВЕРСИЯ — возникает обычно чеpез 2 часа после восхода солнца и pазpушается пpимеpно за 2-2,5 часа до его захода. Она обычно наблюдается в летние ясные дни. Пpи конвеpсии нижние слои воздуха нагpеты сильнее веpхних, что способствует быстpому pассеиванию заpаженного облака и уменьшению его поpажающего действия.
Гpафик для оценки степени веpтикальной устойчивости воздуха по данным пpогноза погоды.
(Источник: «Гpажданская обоpона» Под pед. Е.П.Шубина. М., Пpосвещение. 1991 г.)
Что представляют собой конвекция, инверсия, изотермия
Количество вылившейся жидкости определяйся по площади разлива и толщине слоя жидкости. Площадь разлива при наличии обваловки хранилища равна площади обвалованной территории. При отсутствии обваловки можно сделать приближенный расчет с учетом того, что разлившаяся жидкость покрыла землю слоем не более 0,05м. Произведение площади разлива на толщину слоя жидкости даст приблизительный объем вылившейся жидкости.
На глубину распространения СДЯВ и величину концентрации в воздухе в значительной степени влияют вертикальные потоки воздуха. Их направление характеризуется степенью вертикальной устойчивости атмосферы. Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы:
- 1. инверсию
- 2. изотермию
- 3. конвекцию.
Инверсия в атмосфере — это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Инверсии встречаются и у земной поверхности. Приземные инверсии чаше всего образуются в безветренные ночи к pen. штате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как самой поверхности, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных инверсий составляет десятки-сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20°С и более. Инверсионный слой является задерживающим слоем в атмосфере: он препятствует развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ним накапливается водяной пар, пыль, образуются слои дыма, тумана, облаков. Инверсия препятствует рассеиванию по высоте воздуха и создает неблагоприятные условия для сохранения высоких концентраций СДЯВ. Инверсия возникает при ясной погоде, малых скоростях (до 4м/с) ветра, примерно за час до захода солнца и разрушается в течении часа после восхода солнца.
Изотермия характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее типична для пасмурной погоды и при снежном покрове, а также возникает в утренние и вечерние часы в пределах 20-30 м от земной поверхности. Изотермия, так же как и инверсия, способствует длительном) застою паров СДЯВ на местности, в жилых кварталах городов и населенных пунктов.
Конвекция в атмосфере — это вертикальные перемещения объемов воздуха с одних высот на другие за счет того, что более теплый и, следовательно, менее плотный, чем окружающая среда перемещается вверх, а воздух более холодный и более плотный вниз. При слабом развитии конвекция имеет беспорядочный турбулентный характер. При развитой конвекции над отдельными участками земной поверхности возникают восходящие и нисходящие потоки воздуха, пронизывающие атмосферу иногда до высоты стратосферы. Вертикальная скорость выходящих потоков составляет м/с но иногда может превышать 20-30 м/с. При конвекции восходящие потоки воздуха создают условия для рассевания зараженного облака и снижения его концентрации в атмосфере.
Конвекция возникает при ясной погоде, малых скоростях ветра (до 4 м/с), примерно через два часа после восхода солнца и исчезает примерно за 2-2,5 часа до захода солнца.
Топографический рельеф местности, растительность, плотность засройки влияют на длительность заражения.
Рельеф местности может быть равным (поля, луга, долины) и пересеченным (овраги, холмы и др.).
Растительный покров (густая трава, лес) и пересеченный рельеф местности способствует застою зараженного воздуха и увеличению длительности заражения.
В населенных пунктах, а также между ними характер местности может быть открытым и закрытым различными строениями, зелеными насаждениями, коммуникациями и др.
Зараженный воздух дальше застаивается в кварталах плотной застройки.
В начальной стадии оценки химической обстановку уточняется состояние гражданской защиты и степень защищенности людей. Здесь имеется в виду обеспеченность индивидуальными защитными средствами и средствами коллективной защиты, т.е. защитными сооружениями используемые в гражданской защите населения.
Дальнейшая оценка химической обстановки заключается в определении глубины распространения облаков зараженного воздуха с поражающими концентрациями. Это расстояние зависит от типа хранилища и количества выливающихся СДЯВ, скорости и направления ветра, рельефа местности и вертикальной устойчивости воздуха. Для этого существуют специальные таблицы, где даны ориентировочные расчеты глубины распространения облаков с поражающими концентрациями для не обвалованных емкостей и скорости ветра 1 -м/с известно, что при увеличении скорости ветра более 1 м/с глубина заражения с поражающими концентрациями уменьшается, для этого существуют поправочные коэффициенты. Кроме этого, для обвалованных емкостей с СДЯВ глубина распространения зараженного воздуха уменьшается в 1,5 раз.
Важной характеристикой СДЯВ и образуемого им очага химического заражения является стойкость заражения, которая определяет время самодегазации СДЯВ и продолжительность существования химического очага. Стойкость заражения зависит от физико-химических свойств СДЯВ, его количества, метеорологических условий и свойств подстилающей поверхности. На скорость обеззараживания местности влияет, прежде всего, испарение впитывание в почву и химическое разложение СДЯВ. Скорость испарения СДЯВ зависит от таких факторов, как температура воздуха, вид почвы, скорость ветра, степень вертикальной устойчивости атмосферы.
С увеличением температуры и скорости ветра, ускоряется испарение СДЯВ.Осадки уменьшают стойкость СДЯВ. Так, дождь способствует проникновению СДЯВ в глубь почвы и ускоряет его химическое разложение.
На стойкость очага химического заражения, возникшего на территории населенного пункта, воздействует ряд особых факторов. Ветер здесь играет меньшую роль, чем на открытой местности. ‘Здания и сооружения городской застройки нагреваются солнечными лучами быстрее, чем расположенные в сельской местности.
Поэтому в городе наблюдается интенсивное движение: воздуха от периферии к центру по магистральным улицам. Это способствует проникновению СДЯВ во дворы, тупики, подвальные помещения и. повышенную опасности поражения населения. В целом можно считать, что стойкость СДЯВ в населенном пункте выше, чем на открытой местности.
Стойкость СДЯВ или время поражающего действия в очаге химического поражения определяется временем испарения СДЯВ которое зависит от скорости ветра и вида хранилища (обвалованное или не обвалованное).
Задаваясь временем испарения любого СДЯВ при скорости ветра 1 м/с вводят поправочные коэффициенты, уменьшающие время испарения при скорости ветра не более 1 м/с.
На завершающем этапе оценки химической обстановки определяют возможные потери людей в очаге поражения. Потери рабочих и служащих будут зависеть от их количества оказавшихся на площади очага заражения, степени защищенности и своевременного использования средств индивидуальной зашиты (СИЗ).
На основе обработки статических данных определены возможные потери рабочих, служащих и населения от СДЯВ в очаге поражения в зависимости от обеспеченности людей противогазами и условиями нахождения людей на открытой местности или в простейших укрытиях и зданиях.
Так, например, при обеспеченности противогазами 60% для открытой местности потери составят — 40%,а в простейших укрытиях или зданиях — 22%.
При этом ориентировочная структура потерь людей в очаге поражения составит: легкой степени — 25%; средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее чем на 2-3 недели и нуждающимся в госпитализации) — 40%; со смертельным исходом — 35%.
Зоны химического заражения в рабочих документах наносятся в определенном масштабе. При планировании защитных мероприятий от СДЯВ очаг заражения наносят на план объекта с учетом направления господствующего ветра в приземном слое атмосферы, того на этом же плане в виде пунктирных концентрических областей синим цветом обозначают границы зон возможного распространении СДЯВ с поражающими и смертельными концентрациями.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Степень вертикальной устойчивости воздуха определяют по справочным данным, зная скорость ветра в приземном слое воздуха, характеристику облачности, а также время возникновения аварии ( чрезвычайной ситуации), в результате которой произошел разлив или выброс вредного вещества. [2]
Степень вертикальной устойчивости воздуха существенно влияет на параметры зон заражения. Это происходит из-за характерных для каждой степени температурных режимов в приземном слое воздуха: при конвекции температура воздуха в приземном слое с высотой понижается, при инверсии возрастает, а при изотермии остается постоянной. Ввиду этого при конвекции происходит интенсивное перемешивание слоев воздуха и как следствие быстрое рассеивание зараженного облака, а при инверсии эти процессы протекают значительно медленнее. [3]
Определение степени вертикальной устойчивости воздуха в конкретных условиях производится по специальным метеотаблицам в зависимости от времени года, времени суток, облачного покрова, снежного или травяного покрова и других факторов. [4]
Состояние атмосферы в приземном слое воздуха оценивают тремя степенями вертикальной устойчивости воздуха в приземном слое атмосферы: инверсией, изотермией и конвекцией. Зона химического заражения наибольших размеров возникает при максимальной устойчивости воздуха в нижних слоях атмосферы, когда нижние слои воздуха холоднее верхних и практически отсутствует перемешивание воздуха, что приводит к распространению паров вредного вещества на большие расстояния. Такое состояние воздуха в нижних слоях атмосферы называется инверсией. Таким образом, глубина распространения вредных паров и газов от источника химического заражения при всех прочих равных условиях минимальна при конвекции, имеет промежуточное значение при изотермии и максимальна при инверсии. [5]
Для оценки химической обстановки необходимо знать метеоданные — скорость и направление приземного ветра, температуру воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости воздуха . Эти данные штаб гражданской обороны объекта Получает от метеостанций или постов радиационного и химического наблюдения каждые 4 часа. [6]
Глубина распространения первичного облака зараженной атмосферы зависит от многих факторов, из которых основными являются первоначальная концентрация ОВ, степень вертикальной устойчивости воздуха , скорость ветра, топография местности. Глубина распространения облака ОВ практически прямо пропорциональна начальной концентрации ОВ и скорости ветра. [7]
Глубина распространения первичного облака зара-женной атмосферы зависит от многих факторов, аз которых основными являются первоначальная концентра ция ОВ, степень вертикальной устойчивости воздуха , скорость ветра, топография местности. Глубина распространения облака ОВ практически прямо пропорциональна начальной концентрации ОВ и скорости ветра. [8]
Метеорологические данные в штаб ГО объекта поступают от постов радиационного и химического наблюдения, которые сообщают сюрость и направление приземного ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха . Ориентировочные метеоданные могут быть получены также на основе прогноза погоды. [9]
Метеорологические данные в штаб ГО объекта поступают от постов радиационного и химического наблюдения, которые сообщают скорость и направление приземного ветра и степень вертикальной устойчивости воздуха . Ориентировочные метеоданные могут быть получены также на основе прогноза погоды. [10]
Заблаговременное прогнозирование масштабов и последствий химического заражения осуществляют до возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом и выбросом вредных веществ, причем используется вышеописанная методика, а количество разлитого вещества принимают равным максимальному, степень вертикальной устойчивости воздуха и другие данные определяются на самый неблагоприятный случай развития обстановки. [11]
При времени после начала аварии т 4 ч полученную по табл. 11.6 глубину сравнивают с предельно возможным переносом воздушных масс Гп tvn, где vn, км / ч, — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха . [12]
Для прогнозирования масштабов заражения СДЯВ необходимо иметь данные по их физико-химическим свойствам, общему количеству на предприятии и размещению в технологическом оборудовании и складских емкостях, количеству СДЯВ, выброшенных в атмосферу и разлитых по подстилающей поверхности ( свободно, в поддон или обваловку), высоте поддона или обва-ловки складских емкостей. Требуются также данные по метеорологическим условиям в районе аварий: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м ( высота флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха . [13]
Глубина распространения вторичного облака зараженной атмосферы также обусловлена рядом факторов. Чем больше участок и плотность заражения, тем дальше по направлению ветра распространяется вторичное облако. Влияние скорости ветра, степени вертикальной устойчивости воздуха и топографических особенностей местности на глубину распространения вторичного облака аналогично влиянию этих факторов на поведение первичного облака. [14]
При наличии утечки СДЯВ в первую очередь необходимо оценить химическую обстановку на объекте, обычно на основании данных химической разведки. В некоторых случаях оценка носит характер прогнозирования. Для оценки химической обстановки необходимо знать скорость и направление ветра, температуру воздуха и почвы, степень вертикальной устойчивости воздуха , рельеф местности и плотность застройки. Температура и ветер оказывают существенное влияние на скорость испарения СДЯВ. [15]
Выявление и оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях
Прогнозирование масштабов заражения опасными химическими веществами при авариях (разрушениях) на ХОО производится по «Методике прогнозирования масштабов заражения OXВ (СДЯВ) при авариях (разрушениях) на ХОО и транспорте» (М., 1990), а при применении противником ХО — по специальным методикам и таблицам.
По результатам прогнозирования масштабов заражения АХОВ (ОВ) производится оценка химической обстановки, т. е. оценка влияния химического заражения на жизнедеятельность персонала объектов экономики и населения с учетом обеспеченности средствами индивидуальной и коллективной защиты, а также уточняются задачи органам разведки.
Прогнозирование химической обстановки при аварии (разрушении) на ХОО
Общие положения и понятия
Руководящим документом по прогнозированию масштабов зон заражения на случай пролива или выброса АХОВ в системе МЧС в настоящее время являются «Методические рекомендации по прогнозированию масштабов заражения АХОВ при авариях (разрушениях) на ХОО и транспорте» РД 52.04.253-90, М., 1991 (далее Методика). Она позволяет, в зависимости от физико-химических свойств и агрегатного состояния, прогнозировать:
- продолжительность поражающего действия (время испарения) АХОВ;
- глубину зоны заражения АХОВ;
- время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу (объекту, населенному пункту);
- площади зон возможного и фактического заражения (рис. 3.2);
- возможные потери персонала объекта и насе.
Площадь зоны возможного заражения — площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ. Зона возможного заражения наносится в виде сектора. Данный сектор характеризует территорию, на которой должны приниматься меры по обеспечению безопасности персонала ХОО и населения, т. к. в этом секторе с большой вероятностью (до 100%) будет располагаться зона фактического заражения.
Площадь зоны фактического заражения — площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни концентрациях.
Прогнозирование масштабов заражения АХОВ может производиться заблаговременно и непосредственно после аварии на ХОО или его разрушения.
При заблаговременном прогнозировании расчеты проводятся на случаи производственной аварии (пролива-выброса АХОВ из максимальной емкости) и катастрофы (разрушения всех емкостей и коммуникаций с АХОВ на объекте). В этих случаях принимается: разлив АХОВ — свободный; метеоусловия: скорость ветра 1 м/с, степень вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ) — инверсия . Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ): инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия возникает обычно в вечерние часы примерно за 1 час до захода солнца и разрушается в течение часа после его восхода. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних, что создает условия для распространения зараженного воздуха в приземных слоях и сохранения высоких концентраций АХОВ.
Изотермия характеризуется равновесным состоянием воздуха и температуры по вертикалям. Она наиболее характерна для пасмурной погоды, но может возникать также и в утренние, и в вечерние часы как переходное состояние между инверсией и конвекцией.
Конвекция возникает обычно через 2 часа после восхода солнца и разрушается примерно за 2-2,5 часа до его захода. Она обычно наблюдается в летние ясные дни. При конвекции нижние слои воздуха нагреты сильнее и возникают восходящие потоки воздуха, которые способствуют быстрому рассеиванию зараженного воздуха.