Учебно-методическое пособие С.А. Ковалев по выполнению расчетно-графической работы №3

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности и
гражданская оборона»
С.А. Ковалев
Учебно-методическое пособие
по выполнению расчетно-графической работы №3
«Оценка последствий аварии на пожаровзрывоопасном объекте»
Омск-2007
Оглавление
Список принятых сокращений и аббревиатур……………………………...............….3
Введение………………………………………………………………………….............4
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы №3………..........5
Блок-схема выполнения расчетов по оценке последствий
аварий на пожаровзрывоопасном объекте………………………………………..........6
Последовательность выполнения расчетов по оценке последствий
аварий на пожаровзырывоопасном объекте……………………………………...........7
1. Определение массы вещества, участвующего в реакции……………….............…7
2. Определение режима взрывного превращения облака
топливовоздушной смеси…………………………………….........................................7
3. Оценка воздействия воздушной ударной волны
Определение радиусов зон разрушений зданий и сооружений………………........7
Определение числа пострадавших людей от воздушной ударной волны…...........9
Определение числа пострадавших людей на открытой местности………..............9
Определение числа пострадавших людей в здании………………………….........10
4. Оценка теплового воздействия
Определение параметров огненного шара……………………………………........12
Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия
Определение числа пострадавших людей на территории, покрываемой
огненным шаром………………………….................................................................13
Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия вне
огненного шара
1). Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия
в зонах действия воздушной ударной волны………................................................14
2). Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия
вне зон действия воздушной ударной волны………................................................16
5. Определение количества пострадавших людей от совместного
действия поражающих факторов аварии ………………………..................................18
5.1. Определение суммарной вероятности поражения людей ………………........18
5.2. Определение числа пострадавших людей в зонах совместного действия
факторов аварии …………………………………………………………..................18
5.3. Определение общего количества пострадавших людей в результате
аварии ……………………………………………………………………...................20
6. Оценка степени повреждения зданий, пострадавших в результате аварии
6.1. Определение степени повреждения отдельных конструктивных
элементов здания…………………………………………......................................…20
6.2. Определение степени повреждения здания, пострадавшего
в результате аварии………………………………………......................................…22
6.3. Расчет стоимости восстановления здания………………………….................22
7. Ситуационный план аварии……………………………………………………….....25
Заключение………………………………………………………………………...…26
Приложение 1. Таблицы для оценки последствий аварий
на пожаровзрывоопасных объектах.
Приложение 2. Акт визуального обследования объекта, пострадавшего
в результате чрезвычайной ситуации.
2
Список принятых сокращений и аббревиатур
ПВОО – пожаровзрывоопасный объект.
СУГ - сжиженный углеводородный газ.
ТВС – топливовоздушная смесь.
ВУВ – воздушная ударная волна.
ОМ – открытая местность.
Зд. – здания.
Ж – жилое или административное здание.
П – промышленное здание.
ОШ – огненный шар.
ТП – тепловой поток.
3
Введение
Аварии на пожаровзрывоопасных объектах приводят к значительным
социальным, экономическим и экологическим последствиям.
Согласно данных страховых компаний за последнее столетие наблюдается рост
количества промышленных аварий. По статистике Международного Центра
Исследований Эпидемиологии Катастроф, с 1901 года по 2005 год в мире
произошло около тысячи промышленных аварий, в результате которых погибло
44503 человека и пострадало около 3,5 млн. человек. Азиатский регион занимает
первое место по количеству крупных промышленных аварий, а также по размерам
социальных последствий от этих аварий.
Потенциальными объектами аварий, связанных со взрывом, являются опасные
производственные объекты – хранилища и склады взрыво- и пожароопасных
веществ.
Степень опасности объектов зависит от количества энергии, способной
реализоваться в виде взрывов и/или пожаров.
Основными поражающими факторами взрыва являются:
 воздушная ударная волна (при дефлаграционном взрыве – волна сжатия);
 бризантное действие продуктов взрыва;
 давление скоростного напора воздуха;
 осколки, обломки оборудования;
 тепловое воздействие;
 сейсмическое воздействие.
Опасными факторами пожара, воздействующими на людей и материальные
ценности, являются:
 пламя и искры;
 повышенная температура окружающей среды;
 токсичные продукты горения и термического разложения;
 дым;
 пониженная концентрация кислорода.
К вторичным проявлениям опасных и поражающих факторов пожара и взрыва
относятся:
 осколки, обломки зданий, сооружений агрегатов и т.д.;
 химическое, радиоактивное и биологическое загрязнение окружающей
среды;
 электрический ток на токопроводящих частях конструкций аппаратов и
агрегатов.
В данном учебно-методическом пособии изложена «Методика оценки
последствий аварийных взрывов топливовоздушных смесей» (РД 03-409-01),
которая позволяет провести приближенную оценку воздействия воздушной
ударной волны и теплового потока и определить вероятное поражение людей и
степени повреждения зданий.
Основные расчеты выполнены в доступной форме, с примерами, а также для
лучшего понимания, хода решения задач все данные, определенные по сложным
формулам, приведены в табличной форме.
4
Настоящее учебно-методическое пособие в основном предназначена для
внеаудиторной самостоятельной работы студентов, выполняющих расчетнографическую работу, а также может быть использована для решения задач при
подготовки к текущему контролю и промежуточной аттестации по дисциплине
«Безопасность жизнедеятельности».
Исходные данные
для выполнения расчетно-графической работы №3
На пожаровзрывоопасном объекте произошел взрыв резервуара со сжиженным
углеводородным газом - пропаном. Масса пропана в резервуаре 50т (Мр=50т).
Резервуар окружен технологическим оборудованием, размещенным с высокой
плотностью. На территории объекта имеется одно промышленное здание, площадь
- 100м2 (S п = 100м2) и одно административное здание, площадь - 100м2 (Sж =
100м2). Здания от места взрыва удалены
на следующих расстояниях:
промышленное - 600м (Ln=600м); административное - 700м (Lж=700м). Плотность
размещения персонала на объекте: на открытой местности - 0,00015 человек на
один квадратный метр (ρом=0,00015 чел/м2); в промышленном здании - 0,1 чел/м2
(ρn=0,1 чел/м2); в административном здании - 0,2 чел/м2 (ρж=0,2 чел/м2).
Характеристика основных конструктивных элементов
промышленного здания №1, пострадавшего в результате
чрезвычайной ситуации
Констр.
элемент
%,износ
%, разр.
Фундамент
Стены
Перегородки
Перекрытия
Крыша
21
20
31
30
23
40
25
35
41
25
Полы
Окна и
двери
Отдел.
работы
Отопление
Эл.
освещ.
Прочие
37
50
19
60
51
70
15
50
5
10
29
25
Ценовые коэффициенты на дату определения стоимости восстановления
промышленного здания №1
Ценовые коэффициенты
Фундамент
Стены
Перегородки
Перекрытия
Крыша
1,3
1,5
1,8
1,4
1,6
Полы
Окна и
двери
Отдел.
работы
Отопление
Эл.
освещ.
Прочие
СМР
2,0
1,2
1,0
1,4
0,8
1,4
1,4
Стоимость 1м2 площади здания – 10 тыс. руб.
5
Блок-схема выполнения расчетов по оценке
последствий аварий на пожаровзрывоопасном объекте
Определение массы
взрывоопасного вещества,
участвующего в реакции (М)
Определение режима взрывного
превращения облака ТВС
Оценка воздействия воздушной ударной волны
Определение числа
пострадавших людей от
воздушной ударной волны
Определение числа
пострадавших людей на
открытой местности
Определение радиусов зон
разрушения зданий и
сооружений
Определение числа пострадавших
людей в зданиях (промышленных
и административных)
Оценка теплового воздействия
Определение параметров
огненного шара
Определение числа пострадавших
людей от теплового воздействия
Определение числа
пострадавших на
площади, покрываемой
огненным шаром
Определение числа
пострадавших людей,
находящихся в зонах
действия ВУВ
Определение числа
пострадавших вне
зоны действия ВУВ
Оценка совместного действия поражающих факторов аварии
Определение общего
количества пострадавших в аварии
Определение пострадавших
людей в зонах совместного
действия факторов аварии
Определение суммарной вероятности поражения людей от
факторов аварии
Определение степени повреждения здания, пострадавшего в результате аварии
Определение степени
повреждения отдельных конструктивных
элементов
Определение степени
повреждения здания в
целом
Ситуационный план
аварии на пожаровзрывоопасном
объекте
Оформление «Акта
визуального обследования объекта,
пострадавшего в ЧС»
Определение стоимости
восстановления здания
6
Последовательность выполнения расчетов по оценке
последствий аварии на пожаровзрывоопасном объекте
1. Определение массы вещества, участвующего в реакции
Произошел взрыв резервуара с пропаном (т.е. мгновенное его разрушение),
принимаем, что в реакции горения и взрыва будет участвовать вся масса пропана т.е.
50т.
М = Мр = 50т =50000 кг
2. Определение режима взрывного превращения облака топливо-воздушной
смеси
Режим взрывного превращения облака ТВС определяется в следующей
последовательности:
1) по табл.1 определяется класс взрывоопасного вещества – 2 класс;
2) по табл.2 определяется класс пространства, окружающего место
2 класс;
3) по табл.3 определяется режим взрывного превращения -
аварии –
2 режим
Примечание: таблицы для оценки последствий аварий на пожаро-взрывоопасных
объектах приведены в Приложении 1, в дальнейшем ссылки будут производиться
только на номера таблиц.
3. Оценка воздействия воздушной ударной волны
Оценка воздействия ВУВ производится в следующей последовательности:
1) определяются радиусы зон разрушений зданий и сооружений от ВУВ;
2) определяется число пострадавших людей от ВУВ.
3.1 Определение радиусов зон разрушений зданий и сооружений
ВУВ может вызвать следующие степени разрушения зданий и сооружений:
полная, сильная, средняя, слабая, легкая (характеристика степеней разрушений
зданий даны в табл. 21). Чтобы определить степень разрушения здания или
сооружения, расположенного на территории пожаровзрывоопасного объекта,
необходимо установить радиусы зон, где будет наблюдаться та или другая степень
разрушения здания или сооружения.
Радиусы зон разрушений определяются по табл. 9-14, необходимую таблицу
выбирают в зависимости от режима взрывного превращения облака ТВС. Для нашей
задачи используем табл. 10 и данные записываем в табличной форме (табл.3.1)
7
Таблица 3.1
Радиусы зон разрушений зданий
Тип
здания
Степень разрушения и радиус зоны, м
сильная
средняя (3)
слабая (4)
(2)
полная (1)
легкая
Промышл.
160
319
567
1008
2012
Администр.
231
401
783
1958
2012
Таким образом, промышленное здание получит слабую степень
разрушения, а административное – среднюю степень разрушения.
На рис 1. показаны схематично радиусы зон разрушений для промышленных
зданий.
5
1
1
2
4
3
6
R1=160
R2=319
R3=567
R4=1008
R5=2012
Рис.1. Схема зон разрушений,
где 1,2,3,4,5 – условные обозначения зон полных, сильных, средних, слабых и легких
(расстекления) разрушений, соответственно; R1, R2, R3, R4, R5 – радиусы зон
разрушений, м; 6 – промышленное здание.
Характеристика степени разрушений зданий дана в табл. (21)
8
3.2 Определение числа пострадавших людей от воздушной ударной волны
Возможное количество пострадавших людей от ВУВ определяется:
NВУВ=NОМ+NЗД,
где NОМ - общее число пострадавших людей на открытой местности;
NЗД - число пострадавших людей в зданиях.
3.2.1. Определение числа пострадавших людей на открытой местности
Для определения числа пострадавших людей на открытой местности, территория
объекта разбивается на 6-ть зон в зависимости от вероятности поражения людей от
ВУВ. Границы зон соответствуют следующим вероятностям поражения людей от
ВУВ: Р6м=99%; Р5м=90%; : Р4м=50%; Р3м=10%; : Р2м=1%; Р1м=0% (порог поражения).
Схема расположения зон поражения людей от ВУВ на открытой местности
показался на рис.2.
Р6м=99%
R6м=98м
Р5м=90% Р4м=50%
R5м=105м
R4м=120м
Р3м=10%
R3м=152м
Р2м= 1%
R2м=182м
Р1м= 0%
R1м=219м
1
6
5
4
3
2
1
Рис.2 Схема зон поражения людей на открытой местности
где 6,5,4,3,2,1 – номер зоны поражения людей на открытой местности;
Р6м, Р5м, Р4м, Р3м, Р2м, Р1м – вероятность поражения людей на границах зон;
R6м, R5м, R4м, R3м, R2м, R1м – радиусы соответствующих зон поражения людей, м;
Р6м, Р5м, Р4м, Р3м, Р2м, Р1м – вероятности поражения людей на границах зон.
Радиусы зон поражения людей на открытой местности определяются по табл.
15 – 20, для нашего примера табл. 16 ( 2-ой режим взрывного превращения облака
ТВС). Данные из табл. 16 указаны на рис. 2.
Общее количество пострадавших людей на открытой местности от ВУВ будет
определяться
1
N oм   N iм  N 6 м  N 5 м  N 4 м  N 3 м  N 2 м  N1м ,
i 6
где i- номер зоны поражения людей на открытой местности от ВУВ.
Количество пострадавших людей в отдельной зоне определяется
N iм  Si  Pi ВУВ   oм ,
где Si – площадь i-ой зоны, м2;
Pi ВУВ – вероятность поражения людей от ВУВ в i-той зоне;
9
Ρом – плотность персонала на открытой местности на территории ПВОО, чел/м2.
Вероятность поражения людей в i-той зоне определяется:
Pi ВУВ 
Piм  P( i 1) м
2100
,
где Piм – вероятность поражения людей на границе i-той зоны; ρ для P6 принимаем
P(6+1) = 1.
Для нашего примера определяем число пострадавших людей в отдельных зонах:
число пострадавших людей в 6-й зоне:
N 6 м  S 6  P6 ВУВ   oм  R62м
P6 м  1
0.99  1
 oм    982 
 0.00015  4,5  5чел;
2
2
число пострадавших людей в 5-ой зоне:
N 5 м  S 5  P5ВУВ   oм   ( R52м  R62м ) 
P5 м  P6 м
0.9  0.99
 oм    (105 2  98 2 ) 
 0.00015  0,6  1чел;
2
2
Аналогично определяем число пострадавших людей в 4-й, 3-й, 2-й и 1-й зонах,
N4м= 0; N3м= 0; N2м= 0; N1м= 0.
Таким образом, на открытой местности количество пострадавших людей
будет равно:
Nом = N6м + N5м= 5+1 = 6 чел.
3.2.2. Определение числа пострадавших людей в зданиях
Количество пострадавших людей в зданиях определяется
Nзд = Nж + Nп,
где Nж – число пострадавших людей в административных зданиях, чел;
Nп – число пострадавших людей в промышленных зданиях.
1). Определение количества пострадавших людей в административных зданиях.
Количество пострадавших людей в административных зданиях определяется по
формуле
4
N ж   Пiж 1  Piж
100 ,
i 1
где Nж – количество пострадавших людей в административных зданиях;
Пiж – число людей в административных зданиях, попавших в i-ю зону
разрушения, чел;
Piж – вероятность выживания людей в административных зданиях, попавших в
i-ю зону разрушения;
i – номер зоны разрушений административных зданий.
Вероятность выживания людей в административных зданиях равна:
10
Р4ж = 98%;
Р3ж = 94%;
Р2ж = 85%;
рассматривается, т.к. Р5ж = 100%).
Р1ж = 30%; (пятая зона не
Для нашего примера число пострадавших в административном здании
(средняя степень разрушения) будет равно:
N ж  П зж 1  Рзж 100 ,
Где Пзж =Sж· ρж = 100 · 0,2 = 20 человек; Рзж = 94%, таким образом
Nж = 20 (1- 0,94) = 1,2 = 1 человек.
2). Определение количества пострадавших людей в промышленных зданиях.
Количество пострадавших людей в промышленных зданиях определяется по
формуле:
4
P
,
N п   Пiп 1  iп

100


i 3
где Nп – количество пострадавших людей в промышленных зданиях, попавших
в i-ю зону разрушения, чел;
Рiп – вероятность выживания людей в промышленных зданиях, попавших в i-ю
зону разрушения;
i – номер зоны разрушения промышленных зданий.
Вероятность выживания людей в промышленных зданиях равна: Р4п = 90%;
Рзп = 40%.
Для нашего примера число пострадавших в промышленном здании (слабая
степень разрушения) будет равно:
Nп = П4п (1 – Р4п/100),
где П4п = Sп · ρп = 100 · 0,1 = 10 чел.; Р4п = 90%, таким образом
Nп = 10(1- 0,9) = 1 чел.
В административном и промышленном здании пострадают от ВУВ
N39 = Nж + Nп = 1 = 1 = 2 человека
Всего от ВУВ на ПВОО пострадает 8 человек:
Nвув = Nом + N39 = 6 + 2 = 8 человек.
4.
Оценка теплового воздействия
Оценка теплового воздействия заключается в
определении количества
пострадавших людей на ПВОО и определении возможности возникновения пожара в
зданиях, сооружениях и других объектах, расположенных на территории ПВОО.
Оценку теплового воздействия производят в следующей последовательности:
1) определяют параметры огненного шара;
2) определяют число пострадавших людей на площади, покрываемой огненным
шаром;
3) определяют число пострадавших людей, находящихся вне огненного шара,
т.е. в различных зонах теплового воздействия;
11
4) определяют возможность возгорания зданий, сооружений и других объектов
от теплового воздействия.
4.1. Определение параметров огненного шара
К параметрам огненного шара относятся:
1) масса топлива, сгорающая в огненном шаре;
2) радиус огненного шара;
3) время существования огненного шара;
4) тепловой поток на поверхности огненного шара.
1) Масса топлива, сгорающая в огненном шаре
Принято считать, что масса топлива, сгорающего в огненном шаре, равна 60%
первоначальной массы топлива, т.е.
m = 0,6 М, кг
где m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг;
М – масса топлива, участвующая в реакции, кг.
Для нашего примера: m = 0,6 · 50000 = 30000 кг.
2) Радиус огненного шара
Радиус огненного шара определяется по эмпирической формуле
Rош = 3,2 · m0,325, м
где Rош – радиус огненного шара, м;
m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг.
Радиус огненного шара можно определить по табл. 22.
Для нашего примера:
Rош = 3,2 · 500000,325 = 91,245 м, или по табл.22 Rош = 91,25м.
3) Время существования огненного шара
Время существования огненного шара определяется по формле:
tош = 0,85· m0,26, с
где tош – время существования огненного шара, с;
m – масса топлива, сгорающая в огненном шаре, кг.
Время существования огненного шара можно определить по табл. 23.
Для нашего примера:
tош= 0,85 · 300000,26 = 12,401 с, или по табл. 23 tош = 12,4 с.
4) Тепловой поток на поверхности огненного шара
Тепловой поток на поверхности огненного шара (Qo) определяется по табл. 4,
если топливо не вошло в перечень веществ в табл. 4 и по условиям задачи не дан
тепловой поток (Qo), тогда принимают Qo = 200 кВт/м2.
Для нашего примера: Qo = 195 кВт/м2.
12
4.2.
Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия
Число пострадавших людей от теплового воздействия определяется:
NТВ = NОШ + NТП , чел
где NТВ – число пострадавших людей от теплового воздействия, чел;
NОШ – число пострадавших людей на территории, покрываемой огненным шаром, чел;
NТП – число пострадавших людей от теплового потока на открытой местности, вне
огненного шара, чел.
4.2.1. Определение числа пострадавших людей на территории,
покрываемой огненным шаром
Число пострадавших людей на территории, покрываемой огненным шаром,
определяется по формуле:
NОШ = SОШ · ρОМ · РОШ , чел
где SОШ – площадь, покрываемая огненным шаром, м2;
рОМ – плотность людей на открытой местности ПВВ, чел;
РОШ – вероятность того, что люди пострадают, РОШ = 1.
Для нашего примера:
SОШ = π R2 ОШ = 3,14 · 91,252 = 26159 м2; ρОШ = 0,00015 чел/м2;
NОШ = 26159 · 0,00015 · 1 = 3,92 = 4 чел.
4.2.2. Определение числа пострадавших людей от теплового
воздействия вне огненного шара
Вероятность поражения людей от теплового воздействия вне огненного шара
будет зависеть от расстояния человека от поверхности огненного шара, величины
теплового потока на поверхности огненного шара, времени воздействия
теплового потока на человека и других факторов.
Чтобы учесть время теплового воздействия, величину теплового потока на
поверхности огненного шара и расстояние человека от огненного шара, вводится
показатель – индекс дозы теплового излучения, который определяется по
формуле:


R2
J  tош  Qo  ош 2 
X 

4
3
,
(4.1)
где J – индекс дозы теплового излучения (величина безразмерная);
Qo – тепловой поток на поверхности огненного шара, кВт/м2;
Rош – радиус огненного шара, м;
Х – расстояние от центра огненного шара до объекта (человека)
(формула справедлива при Х > Rош), м.
Для решения некоторых типов задач необходимо знать расстояние до
центра огненного шара при известном индексе дозы теплового излучения, это
расстояние определяется по формуле:
X
t
Rош  Qo0,5  ош


J 
0,375
,м
(4.2)
Чтобы определить число пострадавших вне огненного шара, необходимо
учесть такой фактор, как воздействие воздушной ударной волны. В некоторых
13
случаях она будет воздействовать на людей, когда тепловой поток серьезное
воздействие не оказывает, в других случаях дело может обстоять наоборот.
Поэтому число пострадавших людей от теплового воздействия вне огненного
шара определяют в следующей последовательности:
1) определяют число пострадавших людей от теплового потока в зонах
действия ВУВ;
2) определяют число пострадавших людей от теплового потока вне зон
действия ВУВ.
Общее количество пострадавших людей от теплового
огненного шара равно:
1  N 2  , чел.
N ТП  N ТП
ТП
где NТП – общее число пострадавших людей от теплового
огненного шара, чел.;
(1)
NТП – число пострадавших людей от теплового потока
ВУВ, чел.;
(2)
NТП – число пострадавших людей от теплового потока
ВУВ, чел.
воздействия вне
воздействия вне
в зонах действия
вне зон действия
1) Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия в
зонах действия воздушной ударной волны
На рис.2 изображена схема зон поражения людей от ВУВ. Очевидно, чтобы
определить число пострадавших людей от теплового потока в зонах действия
ВУВ, необходимо знать индексы доз теплового излучения на границах действия
ВУВ. Вычислив индексы доз теплового излучения на границах зон действия
ВУВ, по табл. 8 определим вероятность поражения людей от теплового потока,
соответствующую величинам доз теплового излучения. Зная вероятности
поражения людей от теплового потока, вычисляют количество пострадавших.
Для нашего примера:
Индексы доз теплового излучения на границах зон действия ВУВ: (см. рис.2
и формулу 4.1)
2


6-я зона, J 6  12,4195  91,25 2 
98 

4
3
 11592 ;
(в данном случае Х = R6м = 98).
2


5-я зона, J 5  12,4195  91,25
2
105 

4
3
 9644 ;
Аналогично для остальных зон – J4 = 6755; J3 = 3596; J2= 2224; J1= 1358.
По тал. 8 определяем вероятности поражения людей от теплового потока
на границах зон действия ВУВ:
Р6ТП = 100%; Р5ТП = 100%; Р4ТП = 100%; Р3ТП = 95%; Р2ТП = 86%; Р1ТП = 57%.
Схема поражения людей от теплового потока на открытой местности в
зонах действия ВУВ показана на рис.3
14
Р6ТП =100%
Р5ТП=100% Р4ТП=100% Р3ТП=95%
R5м=105м
R6м=98м
R4м=120м
R3м=152м
Р2ТП= 86%
R2м=182м
Р1ТП= 57%
R1м=219м
1
6
5
4
3
2
1
Рис. 3.Схема действия зон поражения людей от теплового потока на открытой
местности в зонах действия ВУВ,
где 6,5,4,3,2,1 – номер зоны поражения людей на открытой местности тепловым
потоком;
R6м, R5м, R4м, R3м, R2м, R1м, - радиусы зон поражения людей, м;
Р6ТП, Р5ТП, Р4ТП, Р3ТП, Р2ТП, Р1ТП, - вероятности поражения людей тепловым потоком на
границах зон.
Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия на открытой
местности вне огневого шара будет определяться:
1 
NТП
1
 N i ТП  N 6ТП  N 5ТП  N 4ТП  N 3ТП  N 2ТП  N1ТП
, чел.
i 6
где i – номер зоны поражения людей на открытой местности от теплового потока;
NiТП – количество пострадавших людей в i-той зоне, чел.
При определении количества пострадавших людей от теплового воздействия
необходимо учитывать радиус огненного шара. Он может быть больше или меньше
радиуса зоны поражения людей от ВУВ.
Количество пострадавших людей от теплового потока в зонах определяется по
такому же методу, что и для ВУВ, т.е.
NiТП = Si · PiТВ · ρом ,
где Si – площадь i-ой зоны, м2;
PiТВ – вероятность поражения людей от теплового воздействия в i-ой зоне;
ρом – плотность персонала на открытой местности, чел/м2.
Вероятность поражения людей от теплового воздействия в i- ой зоне
определяется:
Рi ТВ 
Рi ТП  Р(i 1)ТП
2  100
,
где РiТП - вероятность поражения людей тепловым потоком на границе i-ой зоны.
Для нашего примера определяем число пострадавших людей в отдельных
зонах:
15
число пострадавших людей в 6-й, 5-й и 4-й зонах (определяем в трех зонах, т.к. Р6,5,4ТВ
= Р6ТП = Р5ТП = Р4ТП = 100%).




2
N 6,5, 4ТП  S 6,5, 4  P6ТП   ом   R42м  Rош
 P6ТВ   ом   120 2  91,25 2  1  0,00015  2,86  3чел;
число пострадавших в 3-й зоне:

P
N 3ТП  S 3  P3ТП   ом   R32м  R42м 
3ТП
число пострадавших во 2-й зоне:



N 2ТП   R22м  R32м   ом   182 2  152 2


 P4ТП
0,95  1
  ом   152 2  120 2 
 0,00015  4чел;
2
2
 0,86 2 0,95  0,00015  4чел;
число пострадавших в 1-й зоне:

N1ТП   219 2  182 2
 0,57 2 0,86  0,00015  5чел.
Таким образом, общее количество пострадавших от теплового воздействия вне
огненного шара в зонах действия воздушной ударной волны равно:
(1)
N ТП
 N 6,5, 4ТП  N 3ТП  N 2ТП  N1ТП  3  4  4  5  16человек.
2) Определение числа пострадавших людей от теплового воздействия вне
зон действия воздушной ударной волны
Чтобы определить количество пострадавших людей от теплового воздействия
вне зон действия ВУВ, необходимо территорию объекта «разбить» на
дополнительные зоны. Зоны разбивать следует в зависимости от величины
вероятности поражения людей от теплового потока. Для установления единого
подхода к разбивке зон рекомендуется воспользоваться табл.8 (верхняя строчка).
Из табл. 8 видно, что зоны разбивают по следующим вероятностям поражения
людей от теплового потока: 80%; 60%; 40%; 20%; 0%.
Для нашего примера:
1) разбиваем зоны с вероятностями поражения людей: 40%; 20%; 0% с
величины вероятности 40% начинается разбивка, т.к. вероятность
поражения от теплового потока в 1-й зоне действия ВУВ равна 57%;
2) обозначим новые зоны номерами 7,8 и 9, тогда на границах зон
вероятности поражения людей тепловыми потоками будут равны: Р7ТП=
0,4; Р8ТП= 0,2; Р9ТП= 0.
На рис. 4 показаны зоны действия теплового потока вне зон действия
ВУВ.
3) по табл. 8 определим индексы доз теплового излучения,
соответствующие вероятности поражения людей от теплового потока на
границах зон: J7 = 1000; J8 = 713; J9 = 450.
4) по формуле (4.2) определяем радиусы зон, где наблюдаются данные
индексы теплового излучения:
7-я зона, Х7 = 91,25 · 1950,5 (12,4/1000)0,375 = 246м;
8-я зона, Х8 = 91,25 · 1950,5 (12,4/713)0,375 = 279м;
9-я зона, Х9 = 91,25 · 1950,5 (12,4/450)0,375 = 331м.
5) определяем количество пострадавших людей в 7-й, 8-й и 9-й зонах:

P
N 7ТП   X 72  R12м 
7ТП


 P1ТП
0,4  0,57
  ом   246 2  219 2 
 0,00015  3чел;
2
2
16

  331


 0,2 2 0,4  0,00015  2чел;
N 8ТП   Х 82  Х 72  P8ТВ   ом   279 2  246 2 
N 9ТП
2
 0 20,2  0,00015  1чел.
 279 2 
Р1ТП =57%
Р7ТП=40%
R1м=219м
Р8ТП=20%
Х7=246м
Х8=279м
Р9ТП=0%
Х9=331м
1
1
7
8
9
Рис. 4. Схема зон поражения людей от теплового воздействия на открытой
местности вне зон действия ВУВ
где 7,8,9 – номер зоны поражения людей на открытой местности тепловым
потоком;
Х7, Х8, Х9 – радиусы зон поражения людей, м;
Р7ТП, Р8ТП, Р9ТП – вероятности поражения людей тепловым потоком на границах
зон; ( Р1ТП; R1м и 1 – см. рис.3).
Общее число пострадавших людей от теплового воздействия вне зон
действия ВУВ равно:
n
2  
N ТП
 N i ТП ;
чел.
i 7
Для нашего примера:
2   N
N ТП
7ТП  N 8ТП  N 9ТП  3  2  1  6чел.
Таким образом, общее количество
воздействия вне огненного шара равно:
пострадавших
от
теплового
1  N 2   16  6  22чел.
N ТП  N ТП
ТП
Общее количество пострадавших людей от теплового воздействия равно:
NТВ  N ОШ  NТП  4  22  26чел.
5. Определение количества пострадавших людей
от совместного действия поражающих факторов аварии
5.1. Определение суммарной вероятности поражения людей
Для определения количества пострадавших людей от совместного действия
поражающих факторов необходимо рассмотреть схему действия этих факторов на
17
территории объекта. На рис.5 дана схема зон совместного действия поражающих
факторов аварии. Количество пострадавших определяется на основе сложения
вероятностей поражения людей от каждого поражающего фактора. Сложение
вероятностей необходимо производить по законам совместного действия
поражающих факторов аварии.
В общем случае вероятность поражения людей в зоне действия двух
поражающих факторов определяется:
Р∑ = РВУВ + РТВ - РВУВ· РРТВ,
где Р∑ – суммарная вероятность поражения людей (в данном случае от ВУВ и
теплового воздействия);
РВУВ – вероятность поражения людей от ВУВ;
РТВ – вероятность поражения людей от теплового воздействия.
Определив суммарную вероятность поражения людей от совместного действия
поражающих факторов в зоне действия этих факторов, общее количество
пострадавших определяют по той же методике, что и для ВУВ и для теплового
воздействия.
5.2. Определение числа пострадавших людей в зонах совместного
действия факторов аварии людей
Рассмотрим порядок определения количества пострадавших от совместного
действия поражающих факторов для нашего примера.
По рис.5 определяем зоны совместного действия поражающих факторов аварии
– это зоны 6,5,4,3,2,1.
Р6ТП=100%
Р6м=99%
Р5м=90%
Р4м= 50%
Р3м= 10%
Р2м= 1%
Р1м= 0%
R6м
R5м
R4м
R3м
R2м
R1м
Х7
Х8
Х9
6
5
4
3
2
1
7
8
9
Р3ТП=95%
Р2ТП=86%
Р1ТП=57%
Р7ТП=40%
Р8ТП=20%
Р5ТП=100%
Р4ТП=100%
Р9ТП=0%
Рис.5 Схема зон совместного действия поражающих факторов аварии
(ВУВ и теплового воздействия)
где Р6м, Р5м, Р4м, Р3м, Р2м, Р1м – вероятности поражения людей на границах зон
воздушной ударной волной;
Р6ТП, Р5ТП, Р4ТП, Р3ТП, Р2ТП, Р1ТП, Р7ТП, Р8ТП – вероятности поражения людей на границах
зон действия от теплового воздействия;
Riм, Хi – радиусы зон поражения, м;
1…9 – номера зон поражения людей.
Вероятность поражения людей в зонах 6,5 и 4 от теплового воздействия равна
единице, Р6ТВ = Р5ТВ = Р4ТВ = 1.
Определяем число пострадавших людей от совместного действия поражающих
факторов в 6-й, 5-й и 4-й зонах:
18
 6,5,4    R4 м   ом  P6,5,4ТВ    120  0,00015  1  7чел.
Определяем число пострадавших людей от совместного действия поражающих
факторов в 3-й зоне:
1) суммарная вероятность поражения людей в 3-й зоне
Р∑3 = Р3 ВУВ + Р3 ТВ – Р3 ВУВ·Р3ТВ , но
2
N
Р3ВУВ 
2
Р3 м  Р4 м 0,1  0,5

 0,3
2
2
Р3ТВ 
Р3ТП  Р4ТП 0,95  1

 0,975 , тогда
2
2
Р∑3 = 0,3 + 0,975 – 0,3·0,975 = 0,9825;
2) число пострадавших людей в 3-й зоне
N




2
2
2
2
 3   R3 м  R4 м  Р 3   ом   152  120  0,9825  0,00015  4чел.
Определяем число пострадавших людей от совместного действия поражающих
факторов во 2-й зоне:
1) суммарная вероятность поражения людей во 2-й зоне
Р∑2 = Р2 ВУВ + Р2 ТВ – Р2 ВУВ·Р2ТВ , но
Р2 ВУВ 
Р2 м  Р3 м 0,01  0,1
0,86  0,95
 0,905 , тогда

 0,055 ; Р2ТВ 
2
2
2
Р∑2 = 0,055 + 0,905 – 0,055·0,905 = 0,910225.
2) число пострадавших людей
N

2


  182 2  152 2  0,910225  0,00015  4чел.
Определяем число пострадавших людей от совместного действия поражающих
факторов в 1-й зоне:
1) суммарная вероятность поражения людей в 1-й зоне
Р∑1 = 0,005 + 0,715 – 0,005 ·0,715 = 0,716425;
2) число пострадавших в 1-й зоне
N


2
2
1   219  182  0,716425  0,00015  5чел.
Дальнейшие расчеты по зонам 7,8 и 9 не ведем, т.к. в этих зонах действует
только один поражающий фактор. Количество пострадавших на территории,
покрываемой огненным шаром, входит в число пострадавших 6-й, 5-й и 4-й зон, т.к.
вероятности поражения в этих зонах равны единице, а радиус огненного шара меньше
радиуса 4-й зоны (Rош< R4м).
5.3. Определение общего количества пострадавших
людей в результате аварии
Общее количество пострадавших людей определяется
n
N   N i  N зд ,
i 1
где N – общее количество пострадавших людей в результате аварии, чел;
Ni – количество пострадавших людей в зонах действия поражающих факторов,
чел;
19
Nзд – число пострадавших людей в промышленных и административных
зданиях.
Для нашего примера:
Общее количество пострадавших равно:
N = N∑6,5,4 + N∑3 + N∑2 + N∑1 + N7 + N8 + N9 + Nж + Nп = 7 + 4 + 4 + 5 + 3 + 2 +
1+ 1 + 1= 28 человек.
По степени поражения пострадавшие люди распределятся:
NI = 28·0,05 = 1 чел;
NII = 28·0,15 = 4 чел; NIII = 6 чел; NIV = 17 чел.
(I степень – безвозвратные потери;
II cтепень – тяжелые поражения;
III степень – поражения средней тяжести;
IV степень – легкопораженные.
6. Оценка степени повреждения зданий, пострадавших
в результате аварии.
Под степенью (процентом) повреждения пострадавшего здания и его конструктивных
элементов следует понимать утрату им первоначальных технико-эксплутационных
качеств (прочности, устойчивости, надежности и т. д) в результате воздействия
факторов аварии.
Степень повреждения конструктивных элементов здания указывается в акте его
визуального обследования специалистами федеральной системы технической
инвентаризации. Образец «Акта визуального обследования объекта» дан в
приложении
.
Расчет степени повреждения здания проводится в следующей
последовательности:
1. определяют степень повреждения отдельных конструктивных элементов
здания;
2. определяют степень повреждения здания в целом с учетом удельного веса
каждого конструктивного элемента здания;
3. рассчитывают стоимость восстановления поврежденного здания.
6.1 Определение степени повреждения отдельных конструктивных
элементов здания
Степень повреждения конструктивных элементов здания определяется в
совокупности двух факторов:
 наличие разрушений, повреждений от негативных факторов аварии;
 наличие физического износа сохранившихся частей конструктивных элементов
здания.
Степень повреждения конструктивных элементов здания определяется по
формуле:
20
Пi  Р2 
(100  Р2 )  И э
,%
100
(6.1)
где Пi-cтепень повреждения i-го конструктивного элемента здания, %; Р2-часть
поврежденного и частично разрушенного конструктивного элемента, %; Иэ- процент
физического износа сохранившейся части конструктивного элемента.
Для нашего примера.
В исходных данных здания дана характеристика основных конструктивных
элементов, поврежденных в результате аварии, они приведены в табл. 6.1
Таблица 6.1
Констр.
элемент
%, износ
%, разруш
Фунд.
Стены
21
20
31
30
Перегор.
23
40
Перекр.
Крыша
25
35
Пол
41
25
29
25
Окна,
двери
37
50
Отделоч.
матер.
19
60
Отопл
51
70
Эл.
освещ
15
50
Прочее
5
10
Определяем степень повреждения отдельных конструктивных элементов здания
по формуле (6.1) степень повреждения фундамента:
П функц  Рфунд 
(100  Рфунд )  И фунд
100
 20 
(100  20)  21
 36,8%;
100
(Степень повреждения конструктивных элементов здания можно определить по
табл.27).
Определяем степени повреждения остальных конструктивных элементов
здания:
Пстен=51,7 %; Ппереч=53,8 %; Пперек=51,25 %;
Ппол=46,75 %; Покна=68,5 %; Потдел=67,6 %;
Потоп=85,3 %; Пэлектр=57,5 %; Ппрочее=51,25 %.
Пкрыш=55,75 %;
Результаты расчета повреждения конструктивных элементов здания заносим в
графу №5 «Акта визуального обследования объекта, пострадавшего в результате
чрезвычайной ситуации».
6.2 Определение степени повреждения здания, пострадавшего в результате аварии
Степень повреждения здания определяется по формуле:
n
П
(П
i 1
n
i
 Вi )
 Bi
(6.2)
,
i 1
где П -степень повреждения здания, % ;
21
Пi -степень повреждения i-го конструктивного элемента здания, %;
Вi –удельный вес i-го конструктивного элемента.
Удельный вес конструктивных элементов здания (фундамент, стены, полы, и т.д)
указаны в сборниках укрупненных показателей восстановительной стоимости далее
УПВС). Удельный вес конструктивных элементов здания даны в табл. 29. Сумма
удельного веса конструктивных элементов здания в целом составляет 100%, т.е.
n

Вi=100%.
i 1
Здания могут признаваться не подлежащими восстановлению, если техническое
состояние несущих конструктивных элементов и основание аварийное, дальнейшая
эксплуатация здания представляет непосредственную опасность для жизни людей ;
разрушение строительных конструкций и инженерного оборудования составляет:
Для полносборных, кирпичных и каменных зданий – свыше 70 %; для деревянных
зданий и зданий со стенами из местных материалов – свыше 65%; здания, имеющие
историческую ценность, восстанавливаются всегда.
Для нашего примера степень повреждения здания определяется по формуле (6.2):
36,8  12  51,7  22  53,8  6  51,25  12  55,75  8  46,75  10  68,5  12  67,6  5

100
85,3  4,2  57,5  2,2  14,5  6,6

 51,7076  52%.
100
П
Таким образом, здание получило степень повреждения – 52%. Следует отметить, что
расчет производился при условии сохранения на дату определения степени
повреждения здания весовых коэффициентов, которые даны в сборниках УПВС.
6.3 Расчет стоимости восстановления здания
Стоимость восстановления пострадавших зданий в результате аварии определяется с
учетом их объема и степени повреждения.
Cв = Cn∙ O ∙ Иц ∙ Kс,
(6.3)
где Cв - стоимость восстановления здания, тыс. руб; Cn – полная восстановительная
стоимость измерителя по сборникам УПВС, тыс. руб; О – строительный объем
объекта из акта обследования, м2; Иц – индекс изменения цен строительно –
монтажных работ на дату определения стоимости по отношению к ценам ,
используемым в УПВС; Kс – коэффициент перерасчета стоимостного выражения
повреждения здания в стоимость его восстановления, соответствующий
определенному проценту повреждения здания.
Рассмотрим порядок расчета стоимости восстановления здания на нашем примере.
Был сделан расчет степени повреждения здания при условии, что на дату определения
степени повреждения здания, цены на строительные материалы останутся такими же,
22
как и на момент составления сборника УПВС. На самом деле цены будут меняться и
поэтому есть необходимость реально определить стоимость восстановления здания.
В задании даны ценовые коэффициенты на строительные материалы на дату
составления «Акта визуального обследования объекта, пострадавшего в результате
чрезвычайной ситуации». Эти данные представлены в табл. 6.2
Таблица 6.2
Ценовые коэффициенты на дату определения стоимости восстановления здания по
отношению к ценам, используемым в УПВС.
Ценовые коэффициенты
Фунд.
1,3
Стены
1,5
Перегор.
1,8
Перекр.
Крыша
1,4
1,6
Пол
Окна
1,4
2,0
Отдел.
работы
1,2
Отопл
1,0
Эл.
освещ
1,4
Прочее
0,8
Расчет стоимости восстановления здания будем вести в следующей
последовательности:
1. определяем удельный вес конструктивных элементов здания с учетом ценовых
коэффициентов для этого:
 умножим ценовые коэффициенты на удельный вес конструктивных элементов,
определенных по сборникам УПВС:
фундамент - Кфунд =1,3∙12=15,6;
перегородки - Кперег = 1,8∙6=10,8;
крыша - Пкрыш= 1,6∙8=12,8;
окна, двери - Кокна = 2∙12=24;
отопление - Котоп=1 ∙5=5;
прочее - Кпрочее=0,8∙6,6=5,28.
стены - Кстен = 1,5∙22=33;
перекрытия - Кперек=1,4∙12=16,8;
пол - Кпол=1,4∙10 =14;
отдел. работы - Котд.раб =1,2∙5=6;
эл. освещение - Кэлектр=1,4∙2,2=3,08
 полученные значения просуммируем, получаем:
n
К=  Кi=146,36
i 1
 определяем удельный вес конструктивных элементов с учетом ценовых
коэффициентов:
фундаменты В*фунд= 15.6  100  10,7%; стены В*стен= 33  100  22,5% ;
перегородки В*перег=
146.36
146,36
10.8  100
 7,4%; перекрытия В*перек= 11,5%;
146.36
крыша В*крыша= 8,7%;
полы В*пол= 9,6%;
окна В*окна= 16,4%;
отделоч. работы В*отд.раб= 4,1%;
отопление В*отопл=3,4%; эл. освещение В*эл.освещ= 2,1%; прочее В*пр= 3,6%.
2. Определяем степень повреждения здания:
23
степень повреждения здания определяем по формуле (6.2) и заполняем графу 9 «Акта
визуального обследования объекта, пострадавшего в результате чрезвычайной
ситуации».
36,8  10,7  51,7  22,5  53,8  7,4  51,25  11,5  55,75  8,7  46,75  9,6  68,5  16,4 
100
 67,6  4,1  85,3  3,4  57,5  2,1  14,5  3,6
 53,4  53%
100
П
3. Определяем техническое состояние здания:
оценка технического состояния здания зависит от его степени повреждения и
определяется по табл. 28.
Для нашего примера:
Техническое состояние здания – неудовлетворительное, т.е. эксплуатация
конструктивных элементов возможна лишь при условии значительного капитального
ремонта.
Коэффициент пересчета стоимостного выражения повреждения здания в стоимость
его восстановления равен Кс= 0,705.
4. Определяем стоимость восстановления здания:
стоимость восстановления пострадавшего здания определяется по формуле (6.3).
Строительный объем здания принимаем равный для строительного здания №1, как
правило, строительный объем равен площади здания, т.е. для нашего примера
Sn=100м2. Индекс изменения цен строительно - монтажных работ на дату
определения стоимости по отношению к ценам, используемым в УПВС дан в
исходных данных для расчетно-графической работы №3. Например – Иц=1.4. Полная
восстановительная стоимость измерителя (чаще всего в качестве измерителя берется
площадь здания, стоимость 1м2) дана в исходных данных Сn=10 тыс.руб.
Таким образом, стоимость восстановления пострадавшего здания равна:
Св=10000∙100∙1,4∙ 0,705=987 000 руб.
24
Ситуационный план аварии на пожаро-взрывоопасном объекте
6
99%
98м
5
90%
105м
4
50%
120м
3
10%
152м
2
1%
182м
1
0%
219м
(1)
160м
231м
(2)
319м
401м
(3)
567м
783м
(4)
1008м
1958м
(5)
2012м
2012м
П
ош
6
5
4
3
2
1
7
8
9
1
(1)
6
100%
98м
5
100%
105м
4
100%
120м
3
95%
152м
2
86%
182м
(2)
1
57%
219м
7
40%
246м
8
20%
279м
(3)
9
0%
331м
А
(4)
(5)
Заключение
Ежегодно в докладе на Всероссийском сборе по подведению итогов
деятельности единой государственной системы предупреждения и ликвидации
чрезвычайных ситуаций отмечается, что в России происходит более 220 тыс.
пожаров, при которых гибнут более 18 тыс. человек, уничтожается более 60 тыс.
строений и 8 тыс. единиц техники. Ежегодные материальные потери составляют
более 120 миллиардов рублей.
Немалый вклад в эту печальную статистику вносят аварии на опасных
производственных объектах, которые в большинстве своем отнесены к критически
важным для национальной безопасности объектам.
Президентом Российской Федерации утверждены «Основы государственной
политики в области обеспечения безопасности населения Российской Федерации и
защищенности критически важных и потенциально опасных объектов от угроз
техногенного, природного характера и террористических актов».
Важнейшими
составляющими
обеспечения
безопасности
опасных
производственных объектов является разработка декларации промышленной
безопасности и паспорта безопасности. В этих документах отражается
всесторонняя оценка риска аварии, анализ достаточности принятых мер по
предупреждению аварий и др.
Оценка последствий аварий на пожаро-взрывоопасном объекте является одной
из самых трудоемких работ при разработке «Декларации» и «Паспорта»,
требующей определенных научных знаний во многих областях науки.
Учебно-методическая разработка не только предлагается для оказания
помощи студентам в выполнении расчетно-графической работы, но и дать
современные представления научного обеспечения безопасности объектов.
И еще, профессионалы в области управления рисками утверждают, что
подавляющего большинства пожаров и взрывов, особенно на производстве, можно
было избежать: вовремя сменить электропроводку, оборудовать помещение
противопожарной сигнализацией и средствами пожаротушения, содержать все
противопожарное оборудование в работоспособном состоянии, обучить персонал
действиям во время чрезвычайных ситуаций. Все очень просто, но требует
постоянного, ежедневного контроля и внимания. Всегда есть дела, которые на
данный момент кажутся более важными и неотложными. Поэтому необходимо
формировать, начиная от простого работника до руководителя организации,
культуру безопасности.