Оцінка стійкості роботи підприємства в надзвичайних ситуаціях

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Чернігівський державний технологічний університет

Кафедра хімії і конструкційних матеріалів

РОЗРАХУНКОВО – ГРАФІЧНА РОБОТА

з дисципліни "Цивільна оборона"

на тему : Оцінка стійкості роботи підприємства в надзвичайних ситуаціях

Виконав:

ст. гр. ЗФКВ

Перевірив:

ст. викладач Авер’янов Ф. І.

Чернігів 2009
Вступ

Бурхливий науково-технічний прогрес, особливо в другій половині XIX сторіччя сприяв не тільки підвищенню виробництва, росту матеріального добробуту та інтелектуального потенціалу суспільства, але й значно підвищив можливість аварій великих технічних систем. Разом з тим економічні, духовні, релігійні, етнічні та інші суперечки спричинили в цей період до великої кількості війн та збройних конфліктів.

Зростання кількості і розширення масштабів надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру, які викликають значні матеріальні та людські втрати, роблять вкрай актуальною проблему забезпечення безпеки в природно-техногенній та екологічній сфері.

За останні ЗО років в природних катастрофах загинуло більше 4 млн. осіб, а кількість постраждалих перевищила 3 млрд. осіб. Прямі економічні збитки склали більш, як 400 млрд., доларів.

Згідно з Законом України "Про цивільну оборону України", запобігання надзвичайним ситуаціям природного і техногенного характеру, ліквідація їх наслідків, максимальне зниження масштабів втрат та збитків є загальнодержавною проблемою і одним з найважливіших завдань органів виконавчої влади і управління всіх рівнів.

Постановою Кабінету Міністрів України №1099 від 15 липня 1998 року "Про порядок класифікації надзвичайних ситуацій" затверджено "Положення про класифікацію надзвичайних ситуацій".

Величезне народногосподарське значення має своєчасна ліквідація наслідків великих виробничих аварій і стихійних лих, яка включає в себе значну кількість організаційних та інженерних заходів: їх прогнозування, а при можливості і відвернення (запобігання), локалізація, інженерно-рятувальні та аварійно-відновлювальні роботи, включаючи доставку одягу, продуктів, забезпечення тимчасовим житлом та медичною допомогою потерпілому населенню.

Окрім цього, необхідно проводити комплекс інженерно-технічних заходів щодо підвищення стійкості роботи підприємств та надійності їх споруд на випадок повторної дії руйнівних катастроф або профілактичні роботи для відвернення (недопущення) їх руйнування у подальшому, включаючи посилення (зміцнення) існуючих конструкцій, підготовку до негайної евакуації обладнання, технічної документації і т. ін.

Під стійкістю роботи підприємства розуміють його спроможність в умовах надзвичайної ситуації випускати продукцію в запланованому обсязі та номенклатурі, а при отриманні середніх руйнувань або порушенні зв'язків з кооперації та поставок відновлювати виробництво у мінімальні терміни.

Під стійкістю роботи об'єктів, які безпосередньо не виробляють матеріальні цінності розуміють їх спроможність виконувати свої функції в умовах НС.

Завдання 1. Визначення рівня надзвичайної ситуації

За даними про масштаби територіального поширення, кількістю постраждалих, загиблих та тих, у кого суттєво погіршились умови життєдіяльності, за розміром економічних збитків, до яких призвела НС, визначити рівень надзвичайної ситуації.

Таблиця 1.1 - Вихідні дані для визначення рівня надзвичайної ситуації

Параметр	Значення
Територія, яку охопила НС	2 області
Кількість загиблих, чол.	5
Кількість постраждалих, чол..	98
Кількість тих, у кого погіршились умови життєдіяльності, чол..	4500
Економічні збитки від НС	20 тис. мінімальних розмірів заробітної плати

Розв’язання

За територіальною ознакою ситуація відноситься до державного рівня [2, стор. 5]. По кількості постраждалих – регіональний рівень; по числу загиблих –також регіональний рівень; по кількості тих, у кого погіршились умови життєдіяльності – регіональний рівень, за економічним збитком – також регіональний рівень [2, стор. 5]. У разі коли внаслідок надзвичайної ситуації для відповідних порогових значень рівнів людських втрат або кількості осіб, які постраждали чи зазнали порушення умов життєдіяльності, обсяг збитків не досягає визначеного у цьому порядку, рівень надзвичайної ситуації визначається на ступінь менше. Таким чином, остаточно визначаємо, що рівень надзвичайної ситуації – державний.

Відповідь: регіональний.

Завдання 2. Прогнозування радіаційної обстановки

За вихідними даними по варіанту розрахувати прогнозовану дозу опромінення, яку може отримати виробничний персонал підприємства при аварії на АЕС. При здійсненні розрахунків умовно прийняти, що напрямок вітру спрямований від міста аварії до об’єкту. Прийняти кількість зруйнованих реакторів рівним одному. Виробничий персонал на час аварії знаходиться на підприємстві. Тривалість перебування людей на об’єкті прийняти рівним 6 годинам.

Таблиця 2.1 - Вихідні дані для прогнозування радіаційної обстановки

Параметр	Значення
Тип ядерної енергетичної установки	РБМК
Потужність зруйнованого реактора, МВт	1000
Вихід активності з реактора, %	30
Швидкість вітру, м/с	4
Стан хмарного покрову	середня
Відстань від об’єкту до міста аварії, км	17,6
Умови перебування людей на об’єкті	У житлових цегляних 2-х поверхових будинках
Час аварії	день

Розв’язання

1. При швидкості вітру 4 м/с, середній хмарності і часі аварії „день”, категорія стійкості атмосфери – ізотермія [1, стор. 44, табл. 2.8].

2. При швидкості вітру 4 м/с, стані атмосфери „ізотермія” швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря дорівнює 5 м/с [1, стор. 45, табл. 2.10].

3. При швидкості переносу переднього фронту хмари зараженого повітря 5 м/с, відстані від об’єкту до місця аварії 17,6 км, і при ізотермії час формування сліду на об’єкті – 1,0 година [1, стор. 44, табл. 2.9].

4. При типі реактора РБМК, виході активності 30%, ізотермії і швидкості переносу хмари 5 м/с визначаємо розміри зон забруднення [1, стор. 46, табл. 2.12]. Результати наведено в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 – Розміри зон забруднення

Розміри зон	Зони забруднення
	М	А	Б	В	Г
Довжина, км	418	145	33,7	17,6	—
Ширина, км	31,5	8,42	1,73	0,69	—
Площа, км2	10300	959	45,8	9,63	—

5. Визначаємо положення об’єкта відносно зон забруднення. При відстані від місця аварії 17,6 км, об’єкт розташований в зоні В на зовнішній межі.

6. Оскільки час формування сліду радіоактивної хмари на об’єкті – 1,0 година, виробничий персонал на час аварії знаходився на об’єкті, то час початку опромінення – 1,0 година після аварії.

7. Тривалість перебування людини у зоні забруднення 6 годин, час початку опромінення 1,0 година. Тоді доза опромінення, яку отримує людина при відкритому розташуванні на зовнішній межі зони забруднення В, (Д_зони) становить 10,44 рад [1, стор.52, табл. 2.19].

8. Визначаємо дозу опромінення:

де:

К_пос – коефіцієнт послаблення, який залежить від умов перебування людей в зоні; в даному випадку К_пос = 15;

К_зони – коефіцієнт зони, який залежить від наближеності об’єкта до меж зони; в даному випадку К_зони = 1,7 [1, стор.42, табл. 2.5].

Отже, в результаті розрахунків встановлена прогнозована доза опромінення, яку може отримати виробничний персонал підприємства при аварії на АЕС, становить 1,18 рад.

Відповідь: 1,18 рад.

Завдання 3. Довгострокове (оперативне) прогнозування хімічної обстановки

За вихідними даними провести довгострокове прогнозування хімічної обстановки з розрахунками глибини, ширини і площі прогнозованої зони хімічного зараження. Розрахувати кількість населення, яке може опинитися у ПЗХЗ, можливі втрати і їх розподілення по важкості. Прийняти що щільність населення складає 1 тис. чол. на км2 При визначенні глибини зони хімічного зараження обов’язково враховувати дію перешкод на шляху розповсюдження хмари отруйної речовини.

Таблиця 3.1 - Вихідні дані для здійснення довгострокового прогнозування хімічної обстановки.

Параметр	Значення
Тип НХР	Метиламін
Кількість НХР в ємності зберігання, т	75
Висота обвалування, м	2,3
Глибина і ширина населеного пункту ( км×км)	4×4
Проживає осіб, тис. чол.	13
Площа населеного пункту, км2	12
Відстань від міста аварії до населеного пункту, км	0,6

Розв'язок

Для довгострокового (оперативного) планування приймаємо такі метеоумови – інверсія, швидкість вітру – 1 м/с., температура повітря + 20⁰ С. Напрямок вітру не враховуємо, а розповсюдження хмари забрудненого повітря приймаємо у колі 360⁰. Розрахунки виконуємо за максимальним об’ємом одиничної ємності.

1)  1) Для метиламіну Кнхр=0,24. Знайдемо глибину зони зараження НХР. Для цього спочатку знайдемо глибину зони зараження для хлору – Гх. Згідно [1. стор.143, табл.. 5.15] для кількості 75 тон, температурі +20°С і швидкості вітру 1 м/с Гх=65,6км. Для метиламіну Гф=Гх*Кнур=65,6*0,24=15,74 км. Тоді:

Г=Гса/Кп,

оскільки обвалування має висоту 2,3м, то Кп=2,43

Г =15,74/2,43=6,447 км.

2) Ширина зони прогнозування хімічного забруднення

 км.

3) Площа зони прогнозування хімічного забруднення, що проходить через населений пункт становить

S км²

4) Площа населеного пункту складає 12км ². Частка площі населеного пункту, яка опиняється у ПЗХЗ, становить 3,31*100 / 12= 27 %

5) Кількість населення, яке проживає у населеному пункті і опиняється у ПЗХЗ, дорівнює: 13000* 27 / 100 = 3510 особи.

6) Можливі втрати населення у випадку аварії розподіляються:

легкі – до (3510*25 / 100) = 878 осіб.

середньої важкості – до (3510*40 / 100) = 1404осіб.

зі смертельними наслідками – до (3510*35 / 100) = 1229осіб.

7) Термін підходу хмари забрудненого повітря до населеного пункту при швидкості вітру 1 м/с.( швидкість переносу хмари за [1, стор. 136, табл.5.7] – 5 км/год.) становить t = 0,6 / 5 = 0,12годин.

8) Для оперативного прогнозування приймається j = 360

9)Площа ЗМХЗ для оперативного прогнозування:

S_ЗМХЗ = 3.14 * 5,447² = 93,16 км²

10) Площа ПЗХЗ для оперативного прогнозування:

S_ПЗХЗ = 0,11 * 5,447² = 3,26км²

Завдання 4. Оцінка ступеня руйнування будинків, споруд, обладнання на вибухонебезпечному підприємстві при вибуху горючої суміші всередині приміщення

За вихідними даними треба розрахувати ступень руйнування виробничого приміщення при вибуху горючої речовини всередині приміщення. Вільний об’єм приміщення прийняти як загальний об’єм помножений на коефіцієнт 0.8, тобто: V _ВІЛЬ. = 0.8 * V_ЗАГ.

Таблиця 4.1 - Вихідні дані для визначення ступеня руйнування

Параметр	Значення
Тип виробничого приміщення	Цегляні малоповерхові будинки (1-2 поверхи)
Розміри приміщення	18*6*4
Тип горючої речовини	мазут
Маса речовини, кг	6

Розв’язання

Надлишковий тиск вибуху для горючих речовин, крім зазначених вище, а також сумішей, можна розраховувати наступним чином :

DР = (m * Н_Т *z* Рo) / (V_{с в.} * Т ₀ * С _р*k _н*r _в), де

 Рo – початковий тиск (приймається рівним 101 кПа);

Н_Т -теплота згоряння, Дж / кг.

r _В - густина повітря до вибуху , кг/ м ³ ;

С _р - теплоємність повітря (приймається рівною 1.01 * 10 ³ Дж / кг * К);

Т ⁰ – початкова температура повітря , К.

Вільний об’єм приміщення V_СВ. = V_ПР. * 0.8 = 18*6*4 * 0.8 = 345,6м³

DР = (6 * 41900 *0,3* 101) / (345,6 * 20 * 1,01*3*3,2)=113,6 кПа

5) При надлишковому тиску Р = 113,6 кПа дані приміщення згідно [1, стор. 64, табл. 3.3] отримують повні руйнування.

Відповідь: повні руйнування.

Завдання 5. Оцінка ступеня руйнування будинків, споруд, обладнання на вибухонебезпечному підприємстві при вибуху горючої РЕЧОВИНИ У ВЫДКРИТОМУ ПРОСТОРІ

За вихідними даними треба розрахувати ступень руйнування виробничого приміщення при вибуху горючої речовини у відкритому просторі при аварії ємності (її руйнуванні). Треба визначити розміри зон сильних, середніх і слабких руйнувань, а також за типом виробничого приміщення визначити ступень його руйнування при даному вибуху.

Таблиця 5.1 - Вихідні дані для визначення ступеня руйнування

Параметр	Значення
Тип виробничого приміщення	Масивні промислові будинки з металевим каркасом і крановим обладнанням вантажністю 25-50 т.
Відстань виробничого приміщення від сховища для зберігання горючої речовини, м	250
Тип горючої речовини	водень
Маса речовини, т	20

Розв’язання

1) Знаходимо радіус зони детонації

де Qн – кількість речовини, яка вилилася або розтеклася з розгерметизованої ємності, Qн = 20 тон;

k – коефіцієнт, який характеризує об’єм газів або парів речовини, що перейшли в стехіометричну суміш; приймаємо k = 0,5.

2) Визначаємо відношення:

де r₁₁ – відстань виробничого приміщення до центру вибуху, r₁₁ = 250 м.

Оскільки 1,8 < 2, то надмірний тиск на відстані 250 метрів:

3) При надмірному тиску ΔР₁₁ = 19,09 кПа дане приміщення згідно [1, стор. 63, табл. 3.6] зазнає слабких руйнувань.

4) Приймемо, що на межі сильних руйнувань величина надмірного тиску – 50 кПа, середніх – 30 кПа, слабких – 10 кПа.

5) Максимальний тиск вибуху для водню приймаємо рівним 739кПа

6) За [1, стор. 62, табл. 3.1] використовуючи інтерполяцію найдемо, що тиск в 50 кПа буде при відношенні r₁ / r₀ = 2,88, тиск в 30 кПа – при r₁ / r₀ =3,78 тиск в 10 кПа – при r₁ / r₀ = 7,6.

7) Отримаємо радіус зони слабких руйнувань

радіус зони середніх руйнувань

радіус зони сильних руйнувань

Завдання 6. Оцінка ступеня руйнування будинків, споруд, виробничих приміщень при землетрусах

За вихідними даними треба визначити ступень руйнування виробничого приміщення при землетрусі зазначеної інтенсивності.

Таблиця 6.1 - Вихідні дані для визначення ступеня руйнування виробничого приміщення при землетрусі

Параметр	Значення
Тип виробничого приміщення	Адміністративні багатоповерхові будинки з металевим або залізобетонним каркасом
Магнітуда землетрусу	VIII
Глибина гіпоцентру, км	35
Відстань від гіпоцентру до об'єкту	45

Розв’язання

Адміністративні багатоповерхові будинки з металевим або залізобетонним каркасом згідно [1, стор. 75, табл. 3.6] при землетрусі інтенсивністю VIII зазнають середніх руйнувань.

  Завдання 7. Оцінка обстановки при повенях

В цьому завданні треба по вихідних даних провести прогнозування параметрів хвилі прориву, можливу ступень руйнування будівель на об’єкті і можливість загибелі людей.

Таблиця 7.1 - Вихідні дані для прогнозування обстановки при повенях

Параметр	Значення
Відстань об’єкту від греблі, км	5
Перевищення місцевості над рівнем води в річці, м	0,2
Об’єм водосховища, км3	2,6
Глибина прорану, м	4
Можлива ширина прорану, м	2
Вид промислової будівлі	З важким залізобетонним каркасом

Розв’язання

1) Згідно [1, стор. 78, табл. 3.2] визначаємо максимальну швидкість хвилі пропуску Vmax і максимальну витрату води на один метр ширини прорану N в залежності від глибини прорану Н:

при Н = 4 м Vmax = 1,6 м / с; N = 8 м³ / с · м;

2) Визначаємо час спорожнення водосховища

де W – об’єм водосховища;

В – ширина прорану.

3) Інтерполюванням згідно [1, стор. 78, табл. 3.3] визначаємо висоту хвилі пропуску на відстані 5 км:

h = 0,248*4 =0,99 м.

4) Знаходимо час підходу хвилі пропуску

t_пр= R / V ,

де R – відстань об’єкту від греблі, м.

5) Можлива висота хвилі прориву на об’єкті 0,99 – 0,2=0,79 (м).

Можлива висота хвилі прориву на об’єкті 0,79 м більше висоти розміщення місцевості над рівнем води 0,79 м, тому будинки отримають слабкі руйнування, люди, які в цей час будуть знаходитися на відкритій місцевості можуть отримати поранення.

Завдання 8. Оцінка стійкості роботи цеху при надзвичайних ситуаціях

За типом зазначеної надзвичайної ситуації треба провести аналіз стійкості роботи виробничого цеху і при необхідності запропонувати інженерно – технічні та організаційні заходи по підвищенню стійкості його функціонування в умовах надзвичайних ситуацій. За вражаючий фактор, по якому треба проводити оцінку стійкості цеху, прийняти максимальне значення надмірного тиску, що виникає при даній надзвичайної ситуації.

Таблиця 9 - Вихідні дані для оцінки стійкості роботи виробничого цеху в умовах виникнення надзвичайної ситуації

	Значення
Вид надзвичайної ситуації і її параметри	Вибух в середині приміщення. Речовина –бензол, кількість 14 кг. Розмір приміщення 12* 6 *4
Характеристики цеху
Тип будинку	Цегляні багатоповерхові будинки (3 поверхи)
Обладнання цеху
Верстати	легкі
Трансформатори	блочні
Електродвигуни потужністю до, квт	10 і більш, герметичні
Комунально – енергетичні мережі:
Повітряні мережі електропостачання	Низької напруги на дерев’яних опорах
Резервуари	залізобетонні
Трубопроводи	Підземні сварні

Рішення

Стехіометричній коефіцієнт кисню в реакції згоряння (формула бензолу - С ₆ Н₆):

β = n_C + (n_Н + n_Х) / 4 - n_О = 6 + 6/4 = 7.5

2. Стехіометрична концентрація:

C _стех. = 100 /(1 +4.84β) = 100/ (1+ 4.84 * 7.5) = 2.68

3. Вільний об’єм приміщення V_СВ. = V_ПР. * 0.8 = 12*6*4 * 0.8 = 230,4 м³

Надлишковий тиск:

Р = (Р_max - Рo) * (100* m *z) / (V_{с в.} * C _стех. k _н r) =

= (909 – 101) (100 * 14 *0.3) / (230,4* 2.68 * 3 * 3.32) = 55,18 кПа.

5. Отже, при надлишковому тиску 55,18 кПа цех отримає повні руйнування, обладнання – великі, крім підземних сварних трубопроводів які майже не постраждають, тому тут необхідно провести укріплення будівель і споруд, збільшити їх стійкість шляхом перероблення або заміни, збудувати захисні споруди, які б зменшили наслідки вибуху.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Оцінка обстановки в надзвичайних ситуаціях в прикладах і завданнях. Методичні рекомендації для вивчення Цивільної оборони студентами усіх спеціальностей. Ф.І. Авер'янов, - Чернігів, 2003

2. Практичні заняття з цивільної оборони. Методичні рекомендації для студентів усіх спеціальностей. / Укл. Авер’янов Ф. І. –Чернігів: ЧДТУ, 2004.- 107 с.

3. Атаманюк В.Г. Гражданская оборона: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1086.-207с.

4. Губський А.І. Цивільна оборона. - К., 1995.

5. Демиденко Г.П., Кузьменко Е.П. і інш. Цивільна оборона. Навчальний посібник. Видання друге. -Львів.: Афіша, 2001.