Обеспечение безопасности прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации 2 (стр. 12 из 33)
Количество нефти (масса Мвп или объем Vвп), впитавшейся в грунт, определяется по соотношениям [62]:
Мвп=Кн· Vгр· ρ, (2.7)
Vвп=Кн· Vгр , (2.8)
где ρ - плотность нефти, 0,86 т/м3[20];
Vгр - объем нефтенасыщенного грунта, м3;
Кн - нефтеемкость грунта, 0,16 % [52].
Объем нефтенасыщенного грунта вычисляется по формуле:
Vгр=Fгр·hср , (2.9)
где Fгр - площадь нефтенасыщенного грунта, равная площади пролива нефти, т.е 5024 м2;
hср - средняя глубина пропитки грунта по всей площади, принимается равной 0,15 м.
Объем Vгр нефтенасыщенного грунта составляет:
Vгр=5024×0,15=754 м3.
Масса нефти, впитавшейся в грунт, составляет:
Мвп=0,16 ×754×0,86=104 т.
Объем нефти, впитавшейся в грунт, составляет:
Vвп=0,16· 754 = 121м3.
Таким образом, объем нефтенасыщенного грунта составляет 754 м3, объем нефти, впитавшейся в грунт равен 121 м3, количество нефти, впитавшейся в грунт, равно 104 т.
2.4.6 Определение зоны образования взрывоопасных концентраций паров нефти в приземном слое атмосферы
Зоны взрывоопасных концентраций при испарении нефти с поверхности разлива определяют для наиболее неблагоприятного варианта – при подвижности воздуха, равной нулю (штиль), и температуре нефти, равной среднемесячной температуре самого жаркого месяца.
Среднемесячная температура июля для нефтепровода, проходящего по территории Республики Башкортостан, принята по нормативным данным равной 19 °С.
Время испарения нефти принято равным одному часу, т.е. количеству времени до момента появления источника зажигания. Глубина взрывоопасной зоны определяется по формуле:
, (2.10)где Хзвк– расстояние от источника испарения, м;
А– константа, равная 0,17 [62];
i – интенсивность испарения, кг/с;
τ – продолжительность испарения, с, τ=3600 с;
φнп – нижний концентрационный предел распространения пламени для нефти, кг/м3.
Интенсивность испарения нефти определяется по формуле:
, (2.11)где Мп – молярная масса нефти (т.к. при разлитии нефти испаряются легкие углеводороды то, в расчетах используется молярная масса бензина, равная 61,525 кг/кмоль);
РS– давление насыщенных паров нефти, кПа;
Fзр– площадь зоны разлива нефти, м2;
Давление насыщенных паров нефти определяется по формуле:
, (2.12)где tн – температура нефти, ˚С;
tвсп– температура вспышки нефти в закрытом тигле, равная минус 31˚С.
Расчетная температура при испарении нефти принята равной среднемесячной температуре ОПС для июля 19˚С.
Тогда давление насыщенных паров нефти составляет:
кПа.Интенсивность испарения нефти, подставив известные данные в (2.11), составляет:
=0,42 кг/сГлубина взрывоопасной зоны по формуле (2.10) составляет:
м.Взрывоопасная зона отражена на карте расположения объекта на рисунке 1В в приложении В.
2.4.7 Определение массы паров нефти, поступившей в окружающее пространство при ЧС
Масса паров нефти, поступившей в окружающее пространство при ЧС рассчитано по формулам, приведенным в [62].
Масса паров нефти, поступивших в окружающее пространство:
, (2.13)где w— интенсивность испарения, кг/(с·м2);
Fи — площадь испарения, принимается равной площади разлива нефти 5024 м2;
T – время испарения нефти, принято равным одному часу, т.е. количеству времени до момента появления источника зажигания.
Интенсивность испарения рассчитывается по формуле:
, (2.14)где
- безразмерный коэффициент (принимается равным 1),М – молярная масса нефти (т.к. при разлитии нефти испаряются легкие углеводороды то, в расчетах используется молярная масса бензина, равная 61,525 кг/кмоль);
Рн– давление насыщенных паров нефти, равное 13,3 кПа.
Интенсивность испарения по формуле 2.14 составляет:
кг/(с·м2)Масса паров нефти, поступивших в окружающее пространство, равна:
кг.2.4.8 Определение зоны опасных давлений ударной волны
Зоны опасных давлений ударной волны взрыва определены для чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом нефти и ее испарением.
Для проведения расчетов радиуса зон опасных значений ударной волны взрыва при сгорании паровоздушных облаков используется следующее выражение:
при mП<5000 кг, (2.15)где Ri– радиус класса опасной зоны с заданным избыточным давлением на границе зоны, м;
Кi– коэффициент взаимосвязи величины избыточного давления с радиусом опасной зоны;
mП– масса испарившихся паров с поверхности разлива нефти, кг.
При этом определяем радиусы зон избыточного давления всех классов, в которых возможны малые, умеренные, средние, сильные и полные разрушения зданий и сооружений [72].
Классификация и характеристика зон разрушений в зависимости от значений избыточного давления во фронте ударной волны взрыва определялись по приведенной ниже таблице 2.4.
Определим радиусы зон избыточного давления всех классов. По формуле (2.15) рассчитаем радиус зоны полных разрушений зданий и сооружений:
м.Результаты проведенных расчетов отражены в таблице 2.5.
Таблица 2.4 – Классификация и характеристика зон разрушений в зависимости от значений избыточного давления во фронте ударной волны взрыва
| Класс зоны | Кi | Величина избыточного давления, кПа | Степень разрушения зданий и сооружений |
| 1 | 3,8 | >100 | Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здания и сооружения восстановлению не подлежат. |
| 2 | 5,6 | 53 | Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал [72]. |
| 3 | 9,6 | 28 | Среднее повреждение — разрушение зданий без обрушения. Разрушаются резервуары нефтехранилищ. |
| 4 | 28 | 12 | Умеренные разрушения, повреждения внутренних перегородок, рам, дверей. |
| 5 | 50 | 5 | Нормативное значение. |
Зоны избыточного давления всех классов отражены на карте района расположения объекта исследования на рисунке 2В в приложении В.
Таблица 2.5 – Результаты расчетов по определению размеров зон избыточного давления всех классов
| №п/п | Зоны избыточного давления всех классов | Радиус, м |
| 1 | Зона полного разрушения (> 100 кПа), К=3,8 | 23 |
| 2 | Зона 50%-го разрушения сооружений (53 кПа), К=5,6 | 34 |
| 3 | Зона разрушения без обрушений (28 кПа), К=9,6 | 58 |
| 4 | Зона умеренного разрушения сооружений (12 кПа), К=28 | 169 |
| 5 | Зона повреждения около 10 % остекления (5 кПа), К=50 | 302 |
2.4.9 Определение зоны опасного теплового воздействия для людей и зданий
В качестве критериев опасного теплового воздействия принимаются тепловые нагрузки для людей– ≥1400 Вт/м2, для зданий – ≥7500 Вт/м2 [72].
Плотность теплового потока при пожаре разлива нефти принимается равной 80 кВт/м2[72].
Глубина зоны опасного теплового излучения согласно "Методике оценки последствий аварий на пожаровзрывоопасных объектах МЧС России" определяется по формуле:
, (2.16)где х– глубина зоны опасного теплового излучения, м;
Qо – тепловой поток на поверхности факела пламени, кВт/м2;
q– тепловой поток, опасный для зданий, сооружений и людей, находящихся вне здании и укрытий, кВт/м2.
Глубина зоны опасного теплового излучения для людей составляет:
м.Глубина зоны опасного теплового излучения для зданий и сооружений составляет:
м.При пожаре разлива нефти тепловые зоны будут повторять форму зон разлива нефти [72].
Зоны опасного теплового излучения отражены на карте расположения объекта исследования на рисунке 3В в приложении В.
Результаты расчета параметров ЧС, вызванной аварией на магистральном нефтепроводе, приведены в таблице 2.6.
Таблица 2.6 - Результаты расчета параметров ЧС
| Параметры ЧС | Значения |
| Объем вытекшей нефти, м3 | 250 |
| Масса вытекшей нефти, т | 170 |
| Диаметр разлития нефти, м | 80 |
| Толщина слоя разлившейся нефти, м | 0,05 |
| Площадь загрязнения, м2 | 5024 |
| Объем нефтенасыщенного грунта, м3 | 754 |
| Объем впитавшейся в грунт нефти, м3 | 121 |
| Количество впитавшейся в грунт нефти, т | 104 |
| Приведенная масса паров нефти, поступившей в окружающее пространство, кг | 1881 |
| Глубина взрывоопасной зоны, м | 75 |
| Глубина зоны опасного теплового излучения:для людей, мдля зданий и сооружений, м | 141 85,5 |
Анализируя результаты расчета параметров ЧС, вызванной аварией на магистральном нефтепроводе, которые необходимы для обоснования пожаровзрывоопасности магистрального нефтепровода, а так же для определения количества сил и средств для ликвидации возможной ЧС, можно сделать вывод, что данная ЧС муниципального характера [48].