Розрахунок зони хімічного зараження.

Варіант 1. За розрахункову глибину зараження приймається менша із гранично можливої глибинипереносу повітряних мас та повної глибини зони зараження [28, 29].

Гранично можлива глибина переносу повітряних мас залежть від стану атмосфери (інверсія, ізотермія чи конвекція), швидкості вітру та часу, який пройшов після аварії і розраховується за формулою:

де – гранично можлива глибина переносу повітряних мас, км;

k₀ – константа (для інверсії 5,4; для ізотермії 5,86; для конвекції 7);

ϑ – швидкість вітру від 1 до 10 м/с;

Г₀ – константа (для інверсії «-» 0,5; для ізотермії «+» 0,21; для конвекції 0);

t – час від початку аварії, годин.

Повна глибина зони зараження Г (км), що залежить від розмірів первинної та вторинної хмари СДОР, визначають за формулою:

де – максимальна (Max) та мінімальна (min) глибина зони зараження первинною (1) або вторинною (2) хмарою СДОР, км;

Розрахунок максимальної та мінімальної глибини зараження СДОР залежить від еквівалентної кількості речовини та швидкості повітря і має залежність:

де – максимальна та мінімальна глибина зони зараження первинною або вторинною хмарою СДОР, км;

ϑ – швидкість вітру в діапазоні від ≤ 1 до ≥ 15 м/с;

a, b – коефіцієнти, які залежать від еквівалентної кількості речовини у первинній та вторинній хмарах:

Q_e1,2 – еквівалентна кількість речовини у первинній або вторинній хмарах у діапазоні від 0,01 до 1000 т.

Визначення еквівалентної кількості речовини в первинній хмарі (Q_e1, т) розраховується за формулою:

де К₁ – коефіцієнт який залежить від умов зберігання СДОР (довідкова величина, для стиснутих газів К₁ = 1), для зріджених газів можна розрахувати за формулою:

де C_p – питома теплоємність зрідженого газу, кДж/кг·ºС;

ΔT – різниця температур зрідженого газу до та після руйнування ємності, ºС;

ΔH – питома теплота випаровування зрідженого газу при температурі випаровування, кДж/кг.

К₃ – коефіцієнт, який дорівнює відношенню порогової токсодози хлору до порогової токсодози іншого СДОР (довідкова речовина);

К₅ – коефіцієнт, який враховує ступінь вертикальної стійкості атмосфери (для інверсії К₅ = 1, для ізотермії К₅ = 0,23, для конвекції К₅ = 0,08);

К₇ – коефіцієнт, який враховує вплив температури (довідкова величина для зріджених чи стиснутих газів К₇ = 1);

Q₀ – кількість викиду СДОР, т.

Визначення еквівалентної кількості речовини у вторинній хмарі (Q_e2, т) визначається за формулою:

де К₂ – коефіцієнт який залежить від фізико-хімічних властивостей СДОР (довідкова величина), також його можна розрахувати за формулою:

Р – тиск насиченої пари речовини при заданій температурі, мм рт.ст.;

Мr – молекулярна маса речовини, г/моль.

К₄ – коефіцієнт, який залежить від швидкості вітру, розраховується за формулою:

де ϑ – швидкість вітру в діапазоні від 1 до 15 м/с.

К₆ – коефіцієнт, який залежить від часу, що минув з моменту аварії (t, годин) або часу випаровування СДОР з площі розливу (T, годин) і розраховується за формулами:

К₇ – коефіцієнт, який враховує вплив температури (довідкова величина для зріджених чи стиснутих газів К₇ = 1);

F – площа поверхні, розлитої речивини, м².

Площу поверхні, розлитої речивини можна обрахувати за формулою:

де F – площа поверхні, розлитої речивини, м²;

Q₀ – кількість розлитої рідини СДОР, кг;

h – висота шару розлитої рідини, приймається – 0,05 м;

ρ – густина рідини, кг/м³.

Час підходу хмари СДОР до заданого об’єкту залежить від швидкості переносу хмари повітряним потом і визначається за формулою:

де t – час підходу хмари СДОР до заданого об’єкту, годин;

– відстань від зони аварії до об’єкта, км;

k₀ – константа (для інверсії 5,4; для ізотермії 5,86; для конвекції 7);

ϑ – швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря від 1 до 15 м/с;

Г₀ – константа (для інверсії «-» 0,5; для ізотермії «+» 0,21; для конвекції 0);

Нижче в таблиці 4.1 наведені допоміжні коефіцієнти (К₁, К₂, К₃, К₇), які використовуються при розрахунках еквівалентної кількості речовини.

* число для К₇, у числівнику обирається для первинної хмари, а у знаменнику для вторинної хмари.

Варіант 2. Глибину зони хімічного зараження можна визначити аналітично за формулою [5]:

де – глибина зони хімічного зараження, км;

К_м – константа, яка враховує вплив рельєфу місцевості (див. нижче в таблиці 4.2);

К_атм – константа, яка враховує ступіть вертикальної стійкості атмосфери (для інверсії 1,0; для ізотермії 1,5; для конвекції 2,0);

v – швидкість повітря (на висоті 1 м), м/с;

D_пор – порогова токсодоза СДОР, (мг·хв)/л;

Q₀ – кількість СДОР, кг;

а – коефіцієнт, який враховує частку СДОР, що перейшло у первинну хмару (для стиснутих газів – 1; для зріджених – 0,2; для сірководню та хлористого водню – 0,3; для рідин з t_кип < 20⁰С – 0,07; для рідин t_кип > 20⁰С - 0);

b – коефіцієнт, який враховує частку СДОР, що перейшло у вторинну хмару (для зріджених – 0,15; для рідин з t_кип < 20⁰С – 0,15; для рідин t_кип > 20⁰С – 0,03).

Необхідні фізико-хімічні та токсичні властивості деяких СДОР та ОР наведені в таблиці 1 у додатку 2.

Ширину та висоту зони хімічного зараження (В) залежно від ступіня вертикальної стійкості повітря наведено нижче у таблиці 4.3 [5, 10].

* - у місті висота підйому хмари СДОР буде у 2 рази менша.

Для орієнтовних розрахунків довжини зон смертельних, важких, середніх та легких уражень, можна підставляти замість порогової токсодози, наступні відношення смертельної токсодози: для смертельних уражень – D_пор ≈ 1,0·LD₅₀ ; для важких уражень D_пор ≈ 0,5·LD₅₀; для середніх уражень D_пор ≈ 0,2·LD₅₀; для легких уражень D_пор ≈ 0,1·LD₅₀.

Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря може бути визначений за даними навединими нижче у таблиці 4.4 [32].