Груздева С.Е., Хомутова Ю.В., Гебрашвили Г.В. (сост.) Методические указания. Защита территории и населения от чрезвычайных ситуаций - файл n1.doc

приобрести
Груздева С.Е., Хомутова Ю.В., Гебрашвили Г.В. (сост.) Методические указания. Защита территории и населения от чрезвычайных ситуаций
скачать (1650.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1651kb.11.06.2012 05:38скачать

n1.doc

  1   2   3   4


Министерство образования Российской Федерации

Красноярский государственный технический университет

ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИЙ И НАСЕЛЕНИЯ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Методические указания по выполнению расчетно-графического задания по курсу «Защита территорий и населения от чрезвычайных ситуаций» для студентов всех специальностей

Красноярск 2003 г.

УДК

Рецензент: Калинин А.А., к.т.н., профессор, академик МАН экологии и безопасности.

Защита территорий и населения от чрезвычайных ситуаций. Методические указания по выполнению расчетно-графического задания для студентов всех специальностей/ составили Груздева С.Е., Хомутова Ю.В., Гебрашвили Г.В., Красноярск, 2003.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Красноярского государственного технического университета.


© КГТУ, 2003

Печатается в авторской редакции

Подп. в печать … . Формат 60х84/16. Бумага тип №, Офсетная печать. Усл. печ. л.1. Уч.-изд. л.1. Тираж 100 экз.

Заказ …. Бесплатно.

Отпечатано на ротапринте КрПИ

660074, Красноярск, ул. Киренского, 26

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Методические указания к выполнению расчетно-графического задания по курсу «Защита территорий и населения от чрезвычайных ситуаций».

В методических указаниях представлены примеры расчетов, справочные данные, рисунки.

Изложены методики оценки устойчивости промышленного объекта и его элементов к воздействию ударной волны, проникающей радиации, электромагнитного импульса, радиоактивного заражения, определения масштабов зон химического заражения, определение радиусов зон и величин избыточных давлений при взрыве газовоздушной смеси.
ЦЕЛЬ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Цель расчетно-графического задания состоит в том, чтобы обучить студентов способам расчетов поражающих факторов техногенного или ядерного взрыва и дать предложения по защите от его последствий населения, объектов народного хозяйства.

Будущие инженеры должны знать и уметь разрабатывать средства защиты человека путем снижения поражающих факторов до приемлемых значений.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Для успешного выполнения работы необходимо изучить курс «Защита территорий и населения от чрезвычайных ситуаций». Рекомендуется последовательное изучение курса и выполнение расчетно-графического задания

Все ответы на вопросы следует сопровождать ссылками на использованные литературные источники, нормативные документы и законодательные акты. Желательно текст дополнять эскизами и схемами.

Текстовая часть выполняется на компьютере или в рукописи чернилами, четким почерком, позволяющим без затруднения прочитать содержание. На каждой странице оставляются поля для замечаний рецензента. В конце расчетно-графического задания ставится подпись студента и указывается дата выполнения работы.

Варианты расчетно-графического задания для студентов очников задается преподавателем, для студентов заочников выбирается путем суммирования последних двух цифр номера зачетной книжки.

Расчетно-графическое задание состоит из двух частей:

  1. Теоретическая часть;

  2. Расчетно-графическая часть.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ


  1. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения. Основные причины возникновения техногенных ЧС.

Средства защиты населения в ЧС: системы оповещения, индивидуальной защиты, противорадиационная и противохимическая защита.

  1. Биолого-социальные чрезвычайные ситуации. Термины и определения. Классификация чрезвычайных ситуаций по типу ЧС, масштабу и скорости распространения.

  2. Характеристика аварии, виды аварий, основные стадии жизненного цикла развития аварии. Примеры.

  3. Характеристика основных видов ЧС природного характера, максимально вероятных для Красноярского края. Примеры.

  4. Основные причины пожаров на производстве, виды пожаров, зоны пожара, их характеристика. Основные параметры пожара, опасные факторы пожара.

  5. Основные виды взрывов на производстве. Поражающие факторы взрыва. Определение избыточного давления взрыва во фронте ударной волны. Понятие тротилового эквивалента.

  6. Характеристики и примеры химического и физического взрыва. Оценка характера разрушений при взрыве на производстве.

  7. Краткий анализ аварий на химически опасных объектах (ХОО). Примеры аварий на ХОО.

  8. Перечень параметров (критериев) поражающего действия при химической аварии, их характеристика.

  9. Классификации аварийно химически опасных веществ (АХОВ), характеристика, примеры.

  10. Характеристика зоны загрязнения при аварии на химически опасных объектах (первичное, вторичное облако). Показатель опасности, классы опасности химического производства.

  11. Источники радиационной опасности. Причины аварий. Классификация.

  12. Поражающие факторы ядерного взрыва.

  13. Характеристика показателей радиационной обстановки при аварии на АЭС. Характеристика радиоактивного загрязнения местности и зон радиоактивного заражения.

  14. Коллективные средства защиты населения от ЧС. Эвакуация, как один из основных методов защиты.

  15. Характеристика и особенности транспортных аварий. Причины транспортных аварий.

  16. Принципы и способы повышения устойчивости функционирования объектов экономики в ЧС. Устойчивость систем электроснабжения, водоснабжения, коммуникаций, транспортных средств, хранилищ токсичных и пожароопасных веществ.

  17. Характеристика ущерба от реализации ЧС.

  18. Организация и проведение аварийно-спасательных и других неотложных мероприятий по обеспечению безопасности в условиях ЧС.

  19. Организация РСЧС. Государственный надзор и контроль в области защиты населения и территорий в ЧС.


ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ


ЗАДАЧА 1
Определить избыточное давление, ожидаемое в районе при взрыве емкости, в которой содержится 120 т сжиженного бутан-пропана. Расстояние от емкости до района 200-1200 м. Коэффициент перехода жидкого продукта в ГВС Кн=0,6ч1. Сделать оценку характера разрушений объектов при взрыве газовоздушной смеси; оценить возможную тяжесть поражения людей при взрыве газовоздушной смеси (№ варианта см. табл. 1, прил. 1).

Решение

При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва, ударная волна которого способна вызвать весьма большие разрушения на объекте. В наземном взрыве газовоздушной смеси принято выделять три полусферические зоны (см. рис.1.).



Рис. 1. Зоны очага взрыва газовоздушной смеси:

– радиусы внешних границ соответствующих зон:

1 - зона детонационной волны;

2 - действия продуктов взрыва;

3 - воздушной ударной волны.

Зона детонационной волны (зона 1) находится в пределах облака взрыва.

1. Определим радиус зоны детонационной волны (зоны 1), м,





2. Рассчитаем радиус зоны действия продуктов взрыва (зона 2), м,





Сравнивая расстояние от центра взрыва до промышленного объекта (200 до 1200 м) с найденными радиусами зоны 1 (86,31 м) и зоны 2 (146,73 м), делаем вывод, что промышленный объект находится за пределами этих зон, следовательно, может оказаться в зоне воздушной ударной волны (зона 3).

Чтобы определить избыточное давление на расстоянии 200-1200 м, используя расчетные формулы для зоны 3. Принимаем r3=200-1200 м.

3. Определим относительную величину y:








4. Определим избыточное давление, кПа

при
при

Так как y<2, то





5. Сделаем оценку степени разрушения.

При взрыве 120 т сжиженного бутан-пропана промышленный объект окажется в зоне воздействия воздушной ударной волны с избыточным давлением от 161,93 кПа до 8 кПа. В соответствии с табл. 1, 2 (прил. 2) делаем оценку степени разрушения: на расстоянии 200 м – полное разрушение, на расстоянии 1200 м – разрушений нет.

6. Сделаем оценку степени поражения людей.

Тяжесть поражения людей при открытом расположении зависит от величины избыточного давления и принимается по данным табл. 3. (прил. 2).

В соответствии с табл. 3 (прил. 2) степень разрушения основных объектов при величине ударной волны более 161,93 кПа будет полной. Ущерб от аварии 100 - 90 %. В данном случае возможны крайне тяжелые и тяжелые травмы людей, 50-60 % пораженных нуждаются в медицинской помощи.

ЗАДАЧА 2
Произошел физический взрыв баллона с кислородом. Рассчитать энергию взрыва баллона, тротиловый эквивалент, избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 5 м от эпицентра взрыва и скоростной напор воздуха (№ варианта см. табл. 2, прил. 1).

Решение

  1. Определим энергию взрыва баллона, кДж,



где Р – давление в сосуде перед разрушением (определяется при испытаниях), принимаем согласно табл. 4, прил. 2;

- атмосферное давление, =101 кПа;

V – объем баллона (табл. 4, прил. 2), ;

- показатель адиабаты (табл. 4, прил. 2).



  1. Определим тротиловый эквивалент, кг,





  1. Найдем избыточное давление во фронте ударной волны, кПа,



где R – расстояние от эпицентра взрыва, R=5 м.

Для свободно распространяющейся в атмосфере ударной волны воздушного взрыва:





4. Найдем скоростной напор воздуха, кПа,





  1. При взрыве баллона с кислородом объект окажется в зоне воздействия ударной волны с избыточным давлением 22,19 кПа. В соответствии с табл. 2,3 (прил. 2) сделаем оценку степени разрушения объекта и степени тяжести поражения людей.

Объект находится в области среднего разрушения. Ущерб от аварии 30-60%. Тяжесть поражения людей – травмы средней тяжести (10-12% из числа пораженных нуждаются в медицинской помощи).
ЗАДАЧА 3
В результате аварии на объекте разрушилась не обвалованная емкость, содержащая 25 т хлора. Промышленный объект расположен в 300 м от места аварии. Местность открытая. Численность работающих на промышленном объекте 152 чел., противогазами не обеспечены. Метеоусловия: ясный день, ветер восточный 2 м/с. Оценить химическую обстановку и наметить меры по защите персонала объекта (№ варианта см. табл. 3, прил. 1).

Решение

  1. Определим степень вертикальной устойчивости воздуха по табл. 5, (прил. 2) – конвекция.

  2. Определим глубину распространения зараженного воздуха с поражающей концентрацией, км,



где 1,96 – глубина распространения зараженного воздуха при скорости ветра 1 м/с (табл. 7,8, прил. 2);

0,7 – поправочный коэффициент на ветер при конвекции (табл. 6, прил. 2).

Для обвалованных емкостей глубина распространения облака зараженного воздуха уменьшается в 1,5 раза.

  1. Найдем ширину зоны химического заражения, км,

Ширина зоны химического заражения определяется так: - при инверсии; - при изотермии; - при конвекции.





  1. Площадь зоны химического заражения, км2,





  1. Определим время подхода зараженного облака к промышленному объекту, мин,



где R – расстояние от места разлива АХОВ до данного объекта, м;

W – средняя скорость переноса облака воздушным потоком, м/с (табл. 9, прил. 2).



  1. Вычислим время поражающего действия АХОВ, час,



где 1,3 – время испарения АХОВ (ч) при скорости ветра 1 м/с (табл. 10, прил. 2);

0,7 – поправочный коэффициент на скорость ветра (табл. 6, прил. 2).

  1. Определим площадь разлива АХОВ, м2,



где В – объем разлившейся жидкости, т;

0,05 – толщина слоя, м.



  1. Найдем возможные потери людей в очаге химического заражения (табл. 11, прил. 2).



В соответствии с примечанием табл. 11 структура потерь рабочих и служащих на объекте будет:

со смертельным исходом -

средней и тяжелой степени -

легкой степени -

Всего со смертельным исходом и потерявших работоспособность 103 человека. Результаты расчетов сводим в табл. 1.

Рис. 2. Распространение ядовитого облака при разливе АХОВ.

Таблица 1

Результаты оценки химической обстановки


Источник заражения

Тип АХОВ

Количество АХОВ, т

Глубина заражения, км

Общая площадь зоны заражения, км2

Потери от АХОВ, чел

Приме-чание

Разрушенная емкость

хлор

25

1,37

0,75

48

-


ЗАДАЧА 4
Определить допустимое время начала преодоления на автобусе со скоростью 65 км/ч участка радиоактивного заражения протяженностью 50 км. Измеренные через 3 ч после ядерного взрыва уровни радиации на маршруте движения составляли: 2 Р/ч; 9 Р/ч; 15 Р/ч; 35 Р/ч; 20 Р/ч; 12 Р/ч; 5 Р/ч. Доза облучения (Дуст) не должна превышать 3 Р. (№ варианта см. табл. 4, прил. 1).

Решение

  1. Определим средний (условно постоянный) уровень радиации на маршруте через 3 часа, Р/ч,



где Р – измеренные уровни радиации, Р/ч,

N – количество измерений.



  1. Время движения на маршруте, мин,



где R – протяженность участка радиоактивного заражения, км,

V – скорость движения объекта, км/ч.



  1. Возможная доза облучения на маршруте при движении через 3 часа, Р,



где - коэффициент ослабления радиации (табл. 12, прил. 2).

>

  1. Приводим уровень радиации на Р1, Р/ч,



где - коэффициент пересчета уровня радиации на любое время суток (табл. 13, прил. 2).



  1. Возможная доза облучения на 1 ч, Р,





  1. Вычислим коэффициент пересчета уровня радиации (Кt)





  1. По табл. 13 это соответствует 24 часам – середине времени движения по маршруту. Таким образом, начало движения группы (через 23 часа 14 минут после взрыва), т.е. после измеренных уровней радиации на 3 ч надо переждать 20 ч 14 мин, чтобы уменьшилась радиация.


ЗАДАЧА 5
Оценить устойчивость работы энергоблока ГРЭС к воздействию электромагнитного импульса (ЭМИ). ГРЭС расположена на расстоянии R=5,2 км от вероятного центра взрыва. Ожидаемая мощность ядерного боеприпаса q=1000 кт, взрыв наземный.

Элементы системы:

  1. Питание электродвигателей энергоблока (запитаны от распредустройства собственных нужд) напряжением 380 В и 6000 В по подземным неэкранированным кабелям длиной l=100 м. Кабели имеют вертикальное отклонение к электродвигателям высотой 1,5 м. Допустимые колебания напряжения ±15%, коэффициент экранирования кабелей ?=2.

  2. Система автоматического управления энергоблоком состоит из устройства ввода, ЭВМ, блока управления исполнительными органами, разводящей сети управления исполнительными агрегатами.

  3. Устройства ввода, ЭВМ, блока управления выполнены на микросхемах, имеющих токопроводящие элементы высотой 0,05 м. Рабочее напряжение микросхем 5 В. Питание – от общей сети напряжением 220 В через трансформатор.

  4. Допустимые колебания напряжения ±15%. Разводящая сеть управления имеет горизонтальную линию l=50 м и вертикальные ответвления высотой 2 м к блокам управления. Рабочее напряжение 220 В. Допустимые колебания напряжения ±15%. Коэффициент экранирования разводящей сети ?=2 (№ варианта см. табл. 5, прил. 1).

Решение

  1. Рассчитаем ожидаемые на ГРЭС максимальные значения вертикальной Ев и горизонтальной Ег составляющих напряженности электрического поля, В/м,









где R – расстояние от центра взрыва до объекта, км;

q – мощность ядерного боеприпаса, кт.

2. Определим максимальные ожидаемые напряжения наводок, В,





где l – расстояние по горизонтали или по вертикали, м;

? – коэффициент экранирования кабелей.











  1. Определим допустимые максимальные напряжения сети UA, В,

    • в кабелях питания электродвигателей.











  1. Рассчитаем коэффициент безопасности для каждого элемента системы, дБ,











  1. Полученные данные сведем в табл. 2.


Таблица 2
Результаты оценки устойчивости энергоблока ГРЭС к воздействию ЭМИ


Элементы системы

Допус-тимые напря-жения сети , В

Напряжен-ность электрических полей, В/м

Наводимые напряжения в токопрово-дящих элементах, В

Результаты воздействия









Электроснабжение электродвигателей
Устройство ввода, ЭВМ, блок управления Разводящая сеть управления исполнительными агрегатами

437

6900
5,75


253

1686

1686
1686


1686

3,4

3,4
3,4


3,4

1264

1264
42,2


1686

170

170
-


85

Может выйти из строя

Может выйти из строя

Может выйти из строя


Примечание: Результаты воздействия – возможен выход из строя от вертикальной составляющей электрического поля.

6. Сделаем вывод:

  1. Наиболее уязвимые элементы энергоблока – устройство ввода, ЭВМ, блок управления.

  2. Энергоблок неустойчив к воздействию ЭМИ:

Предложения по повышению устойчивости энергоблока:

- кабели питания электродвигателей на 380 В поместить в металлические трубы, на вводах к двигателям установить разрядники;

- разводящую сеть управления и кабели ввода информации от датчиков проложить в стальных заземленных трубах;

- устройство ввода, ЭВМ, блок управления разместить в металлических пассивных экранах с коэффициентом безопасности >40 дБ;

- на вводах ЭВМ, блока управления установить быстродействующие отключающие электронные устройства.

  1   2   3   4


Министерство образования Российской Федерации
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации