Расчет параметров поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Расчет параметров поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций

1. Оценка поражающих факторов ядерного взрыва

Исходные данные по табл. 1.21:

Вариант 9	q, кт	Видимость до … км	Скорость ветра, км/ч	R1, км	№ объекта из табл. 1.5	R2, км	У, км	Косл	dT, сут	V1, км/ч	V2, км/ч	Тип местности
	10000	20	100	3.5	9,26,42	200	4	500	4	6	53	Холмистая без леса

q - мощность наземного ядерного взрыва; R1 - расстояние до объекта; R2 - расстояние по оси следа радиоактивных осадков; У - удаление от оси следа радиоактивных осадков; Косл - коэффициент ослабления внешней радиации в защитном сооружении; dT - продолжительность нахождения в защитном сооружении; V1 - скорость движения пешей колонны; V2 - скорость движения автомобильного транспорта. Объекты изучения (таб. 1.5): - Деревянные дома; - Кабельные подземные линии; - Металлические мосты с длиной пролёта30-45 м, 100 м и более;

1.1 Определить расстояния от центра взрыва, на которых открыто находящийся человек может получить легкую, средней тяжести, тяжелую степень поражения от действия воздушной ударной волны

Из табл. 1.3 берем характер поражения и соответствующее избыточное давление, а по табл. 1.4 определяем радиусы зон поражения, в которых будет такое избыточное давление при взрыве мощностью 10000 кт с учетом защитных свойств холмистой без леса местности (k = 0,9).

Открыто находящийся человек, получает поражения от ВУВ:



Характер поражения	Рф, кПа	Радиусы зон поражения, км
Легкие травмы (ушибы, вывихи, общая контузия)	20-30	(15,3-11,6)*0,9 = 13,77 - 10,44 км
Травмы средней тяжести (контузия, повреждение органов слуха, кровотечения).	30-50	(11,6-8,5)*0,9 = 10,44 - 7,65 км
Тяжелые травмы (переломы, сильные кровотечения)	50-80	(<8,5)*0,9 = <7,65 км

1.2 Определить зону поражения людей световым импульсом

ядерный взрыв авария опасный

По табл. 1.6 определяем расстояние, на котором будет световой импульс 85 кДж/м² при взрыве мощностью 10000 кт - 37 км.

Радиус зоны поражения людей световым импульсом составляет (для видимости до 20 км и поправочного коэффициента K = 1.2):

37*1,2 = 44,4 км.

С учетом защитных свойств местности (k = 0,9):

44,4*0,9 = 39,96 км.

1.3 Определить расстояния, на которых открыто находящийся человек, может получить ожоги 1, 2 или 3-й степени

з табл. 1.8 берем характер поражения и соответствующий световой импульс, а по табл. 1.6 определяем радиусы зон поражения, в которых будет такой световой импульс при взрыве мощностью 10000 кт с учетом защитных свойств холмистой без леса местности (k = 0,9) и поправочного коэффициента K = 1.2.

Степень ожога открытых участков кожи	Световой импульс, кДж/м2	Радиусы зон поражения, км
1-й степени (покраснение кожи)	100-200	(35 - 27.8)*1.2*0.9 = 37.8 - 30.024 км
2-й степени (пузыри)	200-400	(27.8 - 19)*1.2*0.9 = 30.024 - 20.52 км
3-й степени (омертвление кожи)	400-600	(19 - 16.5)*1.2*0.9 = 20.52 - 17.82 км

1.4 Определить зону поражения проникающей радиацией

По табл. 1.10 определяем расстояние до центра взрыва, на котором будет соответствующая доза проникающей радиации при взрыве мощностью 10000 кт.

Радиус зоны поражения проникающей радиацией составляет:

4.5 км при безопасной в мирное время дозе (для -излучения) 5 рад;

3,95 км при безопасной в военное время дозе (для -излучения) 50 рад.

1.5 Определить расстояние, на котором открыто находящийся человек, получит дозу облучения, вызывающую лучевую болезнь 2-й степени

Из табл. 1.9 берем характер лучевого поражения и соответствующую дозу облучения, а по табл. 1.10 определяем радиусы зон поражения, в которых будет такая доза облучения при взрыве мощностью 10000 кт с учетом защитных свойств холмистой без леса местности (k = 0,9) и поправочного коэффициента K = 1.2.

Лучевая болезнь	Доза, рад	Радиусы зоны поражения, км
2-й степени	250-400	(3.47 - 3.32)*1.2*0.9 = 3.75 - 3.59 км

Примечание: для получения расстояния до эпицентра (3.47 и 3.32 км), где будет доза проникающей радиации в 250 и 400 рад соответственно, использовалась линейная интерполяция ближайших значений.

1.6 Определить зону радиоактивного заражения местности

По табл. 1.12 при взрыве мощностью 10000 кт и скорости ветра 100 км/ч, зона радиоактивного заражения имеет размеры:

Длина - 1543 км, ширина - 84 км.

1.7 Определить действие поражающих факторов на объекты, находящиеся на расстоянии R₁= 3.5 км (табл. 1.5)

По табл. 1.3 находим избыточное давление на расстоянии 3.5 км при взрыве мощностью 10000 кт (используем линейную интерполяцию ближайших значений): Р_ф = 423 кПа, с учетом защитных свойств холмистой без леса местности (k = 0,9): Р_ф = 423*0,9 = 380.32 кПа =>

1. Деревянные дома будут полностью уничтожены;

2. Кабельные подземные линии получат средние по тяжести повреждения;

3. Металлические мосты с длиной пролёта равной:

а) 30-45 м получат будут полностью уничтожены;

б) 100 м и более будут полностью уничтожены.

1.8 Определить дозу облучения от проникающей радиации, которую получит человек, находящийся в защитном сооружении с заданным К_осл= 500 на расстоянии R₁= 3.5 км

На расстоянии 3,5 км от взрыва по табл. 1.10 (используем линейную интерполяцию ближайших значений) Д_пр = 233 рад, с учетом коэффициента ослабления К_осл=500, Д_пр = 233*0.9/500 = 0.42 рад.

1.9 Определить время начала выпадения (t_н) радиоактивных осадков на местности, продолжительность выпадения (t_в), время, за которое сформируется радиационная обстановка от момента взрыва (t_ф = t_н + t_в) в точке, заданной координатами R₂ = 200 км и У = 4 км

По табл. 1.11, учитывая скорость ветра 100 км/ч, находим время начала (t_н) выпадения осадков на объекте 1.6 ч и продолжительность выпадения (t_вып) 0.8 ч. Таким образом, основная масса осадков выпадет через t_ф = 2.4 ч после взрыва.

1.10 Определить уровень радиации (мощность дозы) на местности и в защитном сооружении на момент формирования радиационной обстановки (t_ф) в точке с координатами R₂ и У

Определим ожидаемую мощность дозы на местности после выпадения радиоактивных осадков.

По табл. 1.15 находим, что мощность дозы через 1 ч после взрыва мощностью 10000 кт на оси зоны РЗ на данном расстоянии 200 км P₀ = 1120 рад/ч.

Мощность дозы после выпадения радиоактивных осадков определяем по формуле:

,

где Р₀ и P(t) - уровень радиации на время взрыва и после него.

Мощность дозы после выпадения радиоактивных осадков (через 2,4 ч) будет: P_2.4 = P₀*2.4^-1.2 = 1120*2,4^-1.2 = 391.71 рад/ч.

По табл. 1.16 находим коэффициент, учитывающий снижение радиации при отклонении от оси зоны РЗ на 4 км, К = 0,86.

Мощность дозы на объекте после выпадения РО составит:

P_2.4 = 391.71*0,86 = 336.87 рад/ч

В защитном сооружении мощность дозы с учётом К_осл на момент сформирования радиационной обстановки составит:

P = 336.87 / 500 = 0.67 рад/ч.

1.11 Определить поглощенную дозу, которая может быть получена людьми за время нахождения в защитном сооружении (dТ) в той же точке при -облучении

Определим дозу облучения при нахождении в ПРУ от конца выпадения РО до конца пребывания в ПРУ с учетом того, что люди укрылись в ПРУ через 1,5 часа после взрыва (Т_к = 1.5 ч + 96 ч = 97.5 ч).

Поглощенную дозу (рад) в зараженном районе определяют по формуле:

Д_пру= Д_пру1+ Д_пру2;

Д_пру1=(5Р₀Т₀^1.2(Т_н^-0.2-Т_к^-0.2))/К_осл; Д_пру2 = 0.5 (Р_н + P_2.4) Т_обл /К_осл;

где Р_н, Р₀ - уровни радиации начальный и на данное время соответственно (Р_н = 0); Т₀; Т_K и T_H - соответственно время конца и начала облучения (отсчет ведется от времени взрыва), Т_обл - время облучения.

Д_ПРУ1 = (5*336.87 *2.4^1.2*(2.4^-0.2 - 97.5^-0.2))/500 = 4.23 рад.

Д_ПРУ2 = 0.5*391.71*0.8/500 = 0.3134 рад.

Д_ПРУ = 4.23 + 0.3134 = 4.5434 рад.

1.12 Определить уровень радиации на местности к концу пребывания в защитном сооружении в точке с координатами R₂ и У

Время конца пребывания в ПРУ - 97.5 ч после взрыва. За это время мощность дозы на местности будет:

P_97.5 = P_2.4*(97.5/2.4)^-1.2 = 336.87 *(97.5/2.4)^-1.2 = 3.95 рад/ч.

1.13 Определить маршрут эвакуации людей из зараженной зоны автотранспортом и пешими колоннами, время движения. Составить план-схему местности

Пешие колонны преодолеют расстояние 38 км при скорости движения 6 км/ч за t = 6,33 ч., автомобили при скорости движения 53 км/ч за t = 0.72 ч.

1.14 Определить уровень радиации в точке выхода на момент выхода из зараженной зоны

По табл. 1.12 на границах зоны заражения через 1 ч после взрыва уровень радиации равен 8 Р/ч. Время выхода из зараженной зоны - 103.83 ч после взрыва, выезда - 98,22 ч.

За это время уровень радиации в точке выхода из зараженной дозы составит:

P_103,83 = P₁*((103.83)/1)^-1.2 = 8*(103.83)^-1.2 = 0,0304 Р/ч.

P_98,22 = P₁*((98,22)/1)^-1.2 = 8*(98,22)^-1.2 = 0,0325 Р/ч

1.15 Определить поглощенную дозу, которая может быть получена людьми за время эвакуации

Д_ЭВ = 0.5*Р₇₃*T_ЭВ = 0,5*3.95 *6,33 =12,502 рад,

А с учетом ослабления в автотранспорте в 2 раза

Д_ЭВ = 0,5*3.95 *0.72 /2 = 0,711 рад

1.16 Определить суммарную дозу, которая может быть получена людьми за время нахождения на зараженной территории

Общая доза внешнего облучения будет складываться из дозы за время выпадения РО (Д_РО), дозы за время от конца выпадения РО и до конца пребывания в ПРУ (Д_ПРУ), дозы за время эвакуации из заражённой зоны - Д_ЭВ.

На местности в районе объекта:

Д_РОм = 0.5* P_2.4*t_вып = 0,5*336.87*0.8 = 134,748 рад

При нахождении в ПРУ

Д_РО =Д_РОм / К_осл = 134,748 / 500 = 0,269 рад.

При эвакуации пешими колоннами:

Д= Д_РО + Д_ПРУ + Д_ЭВ = 0,269 + 4.5434 + 12,502 = 17,3144 рад.

При эвакуации на транспорте:

Д= Д_РО + Д_ПРУ + Д_ЭВ = 0,269 + 4.5434 + 0,711 = 5,5234 рад.

Приняв величину погрешности ориентировочного расчета до 50%, видим, что в данных условиях люди получат дозу внешнего облучения менее 26 рад, т.е. эта доза не вызывает радиационных поражений. Большую опасность в данных условиях будет представлять вероятное внутреннее радиационное заражение (главным образом ингаляционным путем) и внешнее заражение одежды, обуви и кожных покровов радиоактивной пылью.

2. Оценка химической обстановки при аварии на химически опасном объекте

Исходные данные по табл. 2.10:

Вариант 9

Q, т	АХОВ	Скорость ветра, м/с	t,0C	Вертикальная устойчивость воздуха	Вид разлива АХОВ	Расстояние до объекта R, км
50	сероводород	4	0,0	Конвекция	Свободный	2.0

2.1 Определить размеры и форму очага заражения (глубину и ширину распространения зараженного воздуха)

Такие расчеты производятся при прогнозировании химической обстановки в результате аварий на химически опасных объектах с выбросом в окружающую среду сильно действующих ядовитых веществ (АХОВ).

2.1.1 Последовательность расчета методом коэффициентов

Метеорологическую обстановку определяют по прогнозу или фактически уточняют на момент аварии. Параметры метеорологической обстановки включают:

· Направление и скорость ветра на высоте 10 м: 4 м/с;

· Температуру воздуха и почвы в районе аварии: 0 ^oC;

· Степень вертикальной устойчивости атмосферы: конвекция;

Т.к. сероводород - низкокипящее жидкое АХОВ: T_кип= - 60.3 ^oC (табл. 2.6), то для него возможная величина радиуса района аварии 0,5 км.

Определение времени испарения АХОВ.

Время испарения АХОВ с площади его разлива определяется по формуле:

Т_и = r*h / (К₂?К₄ К₇) (2.1),

где

	-	удельный вес АХОВ (табл. 2.6), = 0.964 т/м3;
h	-	толщина слоя жидкости (АХОВ), h = 0,05
K2	-	зависит от физико-химических свойств АХОВ (табл. 2.5), K2 =0,042;
K4	-	учитывает скорость ветра (табл. 2.3), K4 = 2;
K7	-	учитывает влияние температуры воздуха (табл. 2.5) K7 = 0,8/1,0 (первичное облако / вторичное облако);

Т_и=(0.964 *0,05)/(0,042*2*1) = 0,574 ч

Рассчитываем ожидаемую глубину зоны заражения с пороговой концентрацией. Определяем эквивалентные количества хлора в первичном () и вторичном () облаках:

Q₁ = K₁*K₃*K₅*K₇*Q₀, (2.2)

где

K1	-	зависит от условий хранения АХОВ (табл. 2.5), K1 = 0,27;
K3	-	отношение пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе данного АХОВ (табл. 2.5), K3 = 0,036;
K5	-	учитывает степень вертикальной устойчивости атмосферы, при конвекции: K5 = 0,08.

Q₁ = 0,27*0,036*0,08*0,8*50 = 0,0311 т;

Q₂ = ((1 - K₁)*K₂*K₃*K₄*K₅*K₆*K₇* Q₀)/(*h), (2.3)

где K₆= 1, (Т_и=0.574 ч, что меньше 1 часа).

Q₂ = ((1 - 0,27)*0,042*0,036*2*0,08*1*1*50)/(0.964 *0.05) = 0.1832 т;

По табл. 2.4 находим глубины заражения Г₁ и Г₂ (ветер 4 м/с), используя линейную интерполяцию ближайших значений:

Для Q₁ = 0,0311 т Г₁ = 0,311 км,

Для Q₂ = 0.1832 т Г₂ = 0.74392 км

Исходя из этих глубин полная глубина заражения

Г_п = Г_макс +0.5 * Г_мин (2.4)

Г_п = 0.74392 + 0,5 * 0,311 = 0.8994 км;

Предельно возможную глубину переноса воздушных масс рассчитывают по формуле:

Г_в = _п* Т_и, (2.5)

где _п = 28 км/ч - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха (табл. 2.1), Т_и= 0,574 ч

Г_в = 28*0,574 = 16,072 км

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимаем меньшее из значений Г_п и Г_в. Следовательно, Г = Г_п = 0.8994 км.

Расчет величины площади возможного и фактического заражения

возможное: S_в = 8,72*10^-3*Г²* (2.6)

где - угловой размер зоны заражения (табл. 2.2), ;

S_в = 8,72*10^-3*0.8994²*45 = 0,3174 км²,

фактическое: S_ф = К_в*Г²* Т_и ^0.2, (2.7)

где

Kв	-	Зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха, при изотермии Kв=0,235

S_ф =0,235*0.8994²*0,574^0.2 = 0,0626 км².

Примерная форма зараженной площади

2.2 Определить время подхода зараженного воздуха к объекту

Время подхода переднего фронта зараженного воздуха к объекту определяется скоростью переноса переднего фронта зараженного воздуха (табл. 2.1) - _п (в км/ч) при имеющейся степени вертикальной устойчивости атмосферы:

Т_п = R/_п (2.9)

Т_п = 2/28 = 0,071 ч = 42 мин 50.4c;

3. Прогнозирование и оценка степени опасности в очаге поражения взрывов твердых взрывчатых веществ (ВВ) и газопаровоздушных смесей (ГПВС)

Исходные данные по табл. 3.11:

Вариант 9

Взрывчатое вещество	Масса ВВ, кг	Расстояние до объекта по табл. 3.4, R, м	Горючий компонент (ГПВС)	Емкость, Q, т	Расстояние, R, м
аммоний	100	100	Угарный газ	150	100

Объект изучения: Мягкие перегородки и кровля зданий Р_пр = 15.4 кПа;

3.1 Определить радиус зоны детонации

Характеристики взрыва

Параметры ВУВ определяются формулами, в которых вид ВВ учитывается тротиловым эквивалентом по ударной волне. Тротиловый эквивалент показывает, сколько тротила необходимо, чтобы работа его взрыва была равна работе рассматриваемого взрыва.

При расчете параметров ВУВ при взрывах различных химических ВВ с энергией взрыва Q (кДж/кг) величину массы ВВ следует умножить на коэффициент, равный отношению энергии взрыва Q данного ВВ к энергии взрыва тротила Q_т =4240 кДж/кг (табл. 3.1)

В расчетные формулы введено обозначение R_п - «приведенное» расстояние (м/кг^1/3):

, (3.1)

где R - расстояние, м; М_эт - тротиловый эквивалент, кг.

При взрыве ВВ аммонита расчёт ведётся по его тротиловому эквиваленту:

М_эт=М`5684/4240=100`5684/4240 = 134.057 кг.

Принимаем форму заряда сферической и исходя из этого определяют объем V:

V = М_эт /_T, (3.2)

V =134.057 /1600 = 0.0838 м³,

где _T = 1600 кг/м³ - плотность тротила.

Радиус сферы определяем из формулы объема шара:

(3.3)

Продукты взрыва, вызывающие бризантное действие, действуют на расстоянии примерно до 20 R₀.

Для расстояния R = 100 м, при М_эт = 134.057 кг вычисляем приведенное расстояние:

По формуле (3.1):

Следовательно, на этом расстоянии давление ВУВ будет:

P_ф=0.084/19.54 + 0.27/19.54² + 0.7/19.54³ = 0.0051 МПа = 5,1 кПа

Т.о. при такой величине давления ВУВ, мягкие перегородки и кровля зданий не пострадают.

Радиус зоны детонации

Исходя из количества вещества и степени перехода его в стехиометрическую смесь с учетом коэффициента К условный (расчетный) радиус зоны детонационной волны R_о (м) определяется по формуле:

(3.4)

где K=0.5-0.6;

М - масса, т

3.2 Определить радиус зоны действия продуктов взрыва

Продукты взрыва, вызывающие бризантное действие действуют на расстоянии примерно до 20*R₀ (20*0.2715 = 5,43 м), поэтому бризантное действие взрыва 100 кг аммонита будет проявляться на расстоянии до 5,43 м.

3.3 Определить степень поражения объектов, находящихся на заданном расстоянии от центра взрыва

Произошел взрыв облака ГПВС, образовавшегося при разрушении резервуара, содержащего 150 т угарного газа. Объект находится на расстоянии 100 м.

Исходные данные (табл. 3.2):

V=1840 м/c; _стх=1.280 кг/м³; Q_м.стх= 2,930 МДж/кг; Q_т.стх=3,750МДж/кг; ; С_стх = 29,59% или 0.2959; .

Приближенная формула для определения объема облака (в м³):

 (3.5), где

К	- коэффициент, принимаемый в зависимости от способа хранения продуктов (принимаем К = 0.5 - для газов сжиженных под давлением);
М	- масса ГПВС в кг;
r	- молекулярная масса горючего вещества;
Сстх	- объемная концентрация стехиометрической смеси.

Начальный радиус R₀ (в м) полусферического облака ГПВС в зависимости от объема V₀ (в м³) определяем следующим образом:

(3.6)

Расчёт максимума избыточного давления взрыва (в кг) на соответствующих расстояниях ведется с применением «приведенных» расстояний и давлений по тротиловому эквиваленту наземного взрыва полусферического облака М_Т:

(3.7)

где М = _стх*V₀ - масса горючего облака;

Q_Т - энергия взрыва тротила (Q_Т = 4184 кДж/кг);

При этом «приведенное» расстояние, м/кг^1/3:



Максимальное избыточное давление ударной волны:

Р_Т = Р_о*, (3.8)

где Р₀ =101.3 кПа - атмосферное давление

определяется из выражения:

, (3.9)

Следовательно

Р_Т =101.3*2.197 = 222.6 кПа.

Из приведённых выше расчетов видно, что мягкие перегородки и кровля зданий будут полностью разрушены.

3.4 Определить влияние взрыва на человека, открыто находящегося в районе указанного в п. 3.3 объекта

По формулам и значениям из пункта 3.3 видно, что человек, находящийся в момент взрыва ГПВС возле указанного объекта на расстоянии 100 м, будет уничтожен (табл. 1.4).

Список используемой литературы

1. Расчет параметров поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций: Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», Мурманск, 2001

2. Атаманюк В.Г. и др. Гражданская оборона: Учеб. для вузов.- М.: Высш. шк., 1986.

3. Защита от оружия массового поражения: Справочник / А.Н. Калитаев и др. - М.: Воениздат, 1984.

4. Котляревский В.А. и др. Убежища гражданской обороны. Конструкции и расчеты: Учеб. пособие. - М.: стройиздат, 1989.

Размещено на Allbest.ru