CC BY
17
Scientific journal PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видаеться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
Мельник О.В., Стельникович М.О. О^нка xiMi4H0i обстановки пкля аварИ на об'ектах xiMi4H0i промисловост'1 з використанням комп'ютерних теxнологiй // Ф'вико-математична освта : науковий журнал. - 2017. - Випуск 2(12). -С. 106-110.
Melnyk Olekesandr, Stelnykovych Maksym. The Valuation Of Chemical Situation After The Chemical Industry Accidents With The Usage Of Computer Technology // Physical and Mathematical Education : scientific journal. - 2017. - Issue 2(12). -Р. 106-110.
УДК 355.58 (075.8)
О.В. Мельник, М.О. Стельникович
Уманський державный педагог'чний унверситет ¡мен1 Павла Тичини, УкраУна
aleksandr.melnik.99@mail. ru
ОЦ1НКА Х1М1ЧНО1 ОБСТАНОВКИ П1СЛЯ АВАРП НА ОБ'СКТАХ Х1М1ЧНО1 ПРОМИСЛОВОСТ1 З ВИКОРИСТАННЯМ КОМП'ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГ1Й
Анота^я. У статт1 описано техногенну та еколог1чну небезпеку, яка може виникнути внасл1док авар1й на об'ектах мм'мно'У промисловост'1, призвести до забруднення довк1лля, значних матер1альних втрат та загибел'} людей. Показаний алгоритм проведення розрахунюв оц1нки мм'мно'У обстановки пкля авар1йного розливу або викиду сильнодючих отруйних речовин (СДОР) у навколишне природне середовище. Кр1м того розроблена комп'ютерна програма для розрахунку i оц1нки мм'мно'У обстановки при аварiяx на об'ектах мм'мно'Упромисловостi. Проведено порiвняльний аналiз чисельних розрахунюв без програмного забезпечення та з його використанням, який св'}дчить про достов'рнкть розробленоУ програми в Microsoft Visual Studio (Visual с#). Описана практична значим>сть щодо запропонованоУ методики розрахунку i о^нки мм'мно'У обстановки тсля аварiй на об'ектах мм'мно'У промисловост'1 з використанням програмного забезпечення, яка дасть змогу фах'вцям цивльного захисту оператившше проводити розрахунки з питань: глибини розповсюдження мм 'мно'Ухмари, часу досягнення до населеного пункту, втрат як працюючого персоналу так i населення в мирний час та особливий пер'юд.
Зроблен висновки стосовно проведених розрахунюв та отриманих результат '¡в при розв'язуванш задач з о^нки мм 'мно'У обстановки.
Ключовi слова: надзвичайна ситуа^я, мм 'мна обстановка, сильнод '1ючi отруйнi речовини, глибина розповсюдження мм 'мно'Ухмари, втрати населення, програмне забезпечення, комп'ютерна програма.
Постановка проблеми. Розвиток xiiwi4HoT промисловосл, pi3HOMaHiTHi аномальш природы явища спричинили техногенну та еколопчну небезпеку для довктля i людини. Переважна частина мешканщв рiзних репошв держави пщпадае шд вплив небезпечних природних явищ, техногенних аварш, зокрема пщ вплив можливого небезпечного хiмiчного отруення. В особливий перюд функцюнування держави об'екти, як збер^ають СДОР можуть бути навмисно зруйноваш. У мирний час при виникненш аварш, катастроф або шших стихшних лих СДОР можуть потрапити в навколишне середовище, завдати йому шкоди та стати причиною ураження людей, тварин, рослин, зокрема 3i смертельними випадками.
Захист населення, територш, навколишнього природного середовища, об'еклв хiмiчноT промисловосл е найважлившою функщею держави. Тому е зрозумтим, що оцшка хiмiчноT обстановки при аварiях на об'ектах хiмiчноT промисловосл е досить актуальним завданням, яке необхщно вивчати та дослщжувати.
Аналiз актуальних дослщжень. Вивченням отруйних речовин (ОР) та оцшкою хiмiчноT обстановки в рiзний час займалися вiдомi науковцк В. Г. Атаманюк [1], Г. Г. Мiговiч [2], П. Т. Егоров [3], I. М. Миценко [5], М. I. Стеблюк [6], В. М. Шоботов [7] та шшк В |'хшх працях розкритт загальш поняття та визначення отруйних речовин, розкрит |'хш токсичш, фiзико-хiмiчнi властивосл, наведена методика оцшки хiмiчноT обстановки, зокрема приведет загальш анал^ичш та чисельш формули розрахунку окремих складових, проте алгоритм чисельного розрахунку без використання програмного забезпечення та з його використанням вщсутнш.
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
Як наслщок, чисельнi розрахунки оцшки хiмiчноí обстановки необхiдно вивчати, проводити та оцшювати достовiрнiсть отриманих результат.
Мета статт - навести приклад розрахунку оцшки хiмiчноí обстановки при аварiях на об'ектах хiмiчноí промисловост без використання програмного забезпечення та з його використанням, проаналiзувати отримаш результати.
Виклад основного матерiалу. Приведемо алгоритм розрахунку хiмiчноí обстановки [4] Вихщш данi:
Об'ект на якому сталася аварiя Населений пункт
1. Вид СДОР - амiак. 6. Вщстань вiд об'екта до н.п.- 3 км.
2. Кiлькiсть СДОР- 5 тон. 7. Кшьмсть мешканщв 200 осiб.
3. Вид емност - обвалована. 8. Забезпеченiсть протигазами - 30%
4. Кшьмсть пращвнимв - 100 осiб. 9. Характер мкцевосл - вiдкрита.
5. Забезпечешсть протигазами - 50%. 10. Метеоумови - Ув = 3 м/с, ДГС = - 0,1
Послщовшсть розрахунку:
1. Визначаемо ступiнь вертикально!' стiйкостi повiтря:
За швидкiстю виру Vв = 3 м/с та Д^С = - 0,1- iзотермiя (рис. 1).
К м/с №с
4} + + + ад * < Оч ад + ОО ад + ад 45 ад 1л ад + + ад ад + ад + ад «ч ад ад 7 43 ср- -0.7 ад 1 Оч СУ х— 1 - 1 1 Ч)
0.5
1
1.5 кг ч1 Р/ 'Ч Я ! ч1 Р/ Г/ Я
2
2.5
3
3.5
4
>4
Рис. 1. Визначення вертикально: стiйкостi повiтря за даними метеообстежень
2. Визначаемо глибину (Г) зони хiмiчного зараження (ЗХЗ). Враховуемо ступiнь вертикально': стiйкостi повiтря, вид СДОР та и кiлькiсть, що потрапила в довкiлля (табл. 1). Г = 0,7 км.
Враховуемо, що емшсть обвалована: Г = 0,7 км /1,5 = 467 м.
Таблиця 1
Глибина поширення хмари зараженого повггря з уражаючими концентрацтми СДОР, км швидмсть виру 1 м/с
К1льк1сть СДОР у резервуар! (на об'ект1), т
Назва СДОР при шверсм при 1зотермм при конвекцм
1 5 10 1 5 10 1 5 10
На в1дкрит1й м1сцевост1
Ам1ак 2 3,5 4,5 0,4 0,7 0,9 0,12 0,21 0,27
Примака: для обвалованих \ заглиблених резервуар1в ¡з СДОР глибина поширення хмари зараженого повпря
зменшуеться в 1,5 рази
Враховуемо поправочний коефiцiент швидкостi вiтру (табл. 2). Г = 467 м-0,55 = 257 м Г = 257 м.
Таблиця 2
Поправочний коефщ1ент для урахування впливу швидкост впру на глибину поширення зараженого повпря
Вертикальний стан шар1в Швидккть в1тру, м/с
повггря 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1зотерм1я 1 0,7 0,55 0,5 0,45 0,41 0,38 0,36 0,34 0,32
3. Визначаемо ширину (Ш) ЗХЗ:
Ш = 0,15-Г - iзотермiя. Ш = 0,15-257 м = 38,6 м. Ш = 38,6 м.
4. Визначаемо площу ЗХЗ: S = 1/2Т-Ш.
S = 1/2-257 м-38,6 м = 4960 м2.
5. Наносимо на карту прогнозоваш зони хiмiчного зараження.
6. Визначаемо ^ос зараженого повггря до населеного пункту.
^ос = 3000 м/(4,5 м/с 60) = 11,1 хвилин (табл. 3).
Таблиця3
_Середня швидккть перенесення хмари заражено!" СДОР, м/с_
1нверс1я 1зотерм1я Конвекц1я
Швидк1сть в1тру В1ддалення в1д мкця аварм, км
R<10 R>10 R<10 R>10 R<10 R>10
3 6 7 4,5 6 4,5 5
7. Визначаемо tураж СДОР (табл. 4, 5). 1ураж = 20 год-0,55 = 11 годин.
Таблиця 4
Час випаровування деяких СДОР годин (швидшсть виру 1 м/с)
СДОР Вид сховища СДОР Вид сховища
необваловане обваловане необваловане обваловане
Амiак 1,2 20 Орководень 1,0 19
Таблиця 5
Поправочний коефщент (Квип) часу випаровування СДОР при рiзних швидкостях виру
Швидккть в1тру м/с 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Поправочний коефщент 1,00 0,70 0,55 0,43 0,37 0,32 0,28 0,25 0,22 0,20
8. Розраховуемо можлив! втрати працюючих (табл. 6). 100-27%/100% = 27 oci6 (загальш втрати); 27-25%/100% = 7 oci6 (ураження легкого ступеню); 27-40%/100% = 11 oci6 (середнього i важкого ступеню); 27-35%/100% = 9 оаб ( 3i смертельними наслщками).
Таблиця 6
Можливi втрати людей вiд СДОР в осередку ураження, %
Умови знаходження людей Без протигаз1в Забезпечен1сть людей протигазами, %
20 30 40 50 60 70 80 90 100
У найпроспших укриттях, буа^влях 50 40 35 30 27 22 18 14 9 4
Примака: орieнтована втрата людей в осередку ураження становить: легкий стутнь - 25%, середнш i важкий - 40%, смертельш наслiдки - 35%
9. Розраховуемо можлив! втрати населення (табл. 6).
Не розраховуемо, так як глибина зони хiмiчного зараження СДОР - 257 м., менша за вщстань до населеного пункту - 3 км.
Отже, проведене дослщження дало можливiсть знайти розв'язок ршення задачi чисельного розрахунку оцшки хiмiчноT обстановки пiсля аварiй на об'ектах хiмiчноT промисловостi.
Рiшення розглянуто! задачi з використанням комп'ютерних технологiй:
- запускаемо програму та вводимо вщповщш вихiднi данi (рис. 2);
- отримуемо результат ршення (рис. 3);
1з проведених вище розрахунюв робимо висновок щодо достовiрностi запропонованих методик, а зокрема написання програми (табл. 7).
Таблиця 7
Порiвняння результатов рiшення задачi двома методами
Перелт завдань без використання програми З використанням програми
Визначення ступеню вертикальнот стшкосп повпря ¡зотерм1я ¡зотерм1я
Визначення глибини зони х1м1чного зараження 257 м. 256,67 м.
Визначення ширини зони х1м1чного зараження 38,6 м. 38,5 м.
Визначення площ1 зони х1м1чного зараження 4960 м2. 4941 м2.
Визначення часу досягнення зараженого повпря до населеного пункту 11,1 хв. 11,11 хв.
Визначення часу ураження СДОР 11 год. 11 год.
Розрахунок можливих втрат працюючих 27 оаб (загальн втрати) 7 оаб (легкий стутнь) 11 оаб (середшй стутнь) 9 оаб (смертельн наслщки) 27 оаб (загальн втрати) 7 оаб (легкий стутнь) 11 оаб (середый стутнь) 9 оаб (смертельн наслщки)
Рис. 2. BuxidHi daHi ощнки xiMi4HOÏ обстановки
о^ Результати
Резупыаги
0 Ступмь в ертикально! стгашсп повгтря : ¡зотериш [Т] Глибина зони хшнного зараження(3X3): 0:£32км |Т| Ширина 3X3: 0,125™ |Т| ПлощаЗХЗ: 0,052кмл2
["?] 1дос зараженого повгтря до насепеного пункту: Охвипин Q typaiK дц СДОР 1ураж 6:1 бгодин
[Т] Можпие! втрати працюючих: 181 £ ociS (загалып втрати)
454 ociS (ураження легкого ступеню)
727 ociS (середнього i еэжеого ступеню) 636 oci6 ( 3i смертельними наслщками) [У] Не розраховуемо: так як пгибина зони шмгшого зараження СДОР менша за вщстань
до населен ого пункту.
Зберегта результат у файл
Ьим
Рис. 3. Результат виконання програми
Висновки. За результатами дослiджень можна зробити HacrynHi висновки.
1. В po6oTi описано техногенну та еколопчну небезпеку, яка може виникнути внаслщок аварiй на об'ектах xiмiчноï промисловосп.
2. Приведений алгоритм розв'язку та показана послщовшсть рiшення задачi з конкретними вихщними даними чисельного розрахунку.
3. Розроблена програма в Microsoft Visual Studio (Visual с#), проведений чисельний розрахунок двома способами.
4. Отримаш результати свщчать про ïx дост^ршсть.
Список використаних джерел
1. Атаманюк В. Г. Гражданская оборона / В. Г. Атаманюк, Л. Г. Ширшев, Н. И. Екимов. - М. : Высшая школа, 1986. - 207 с.
2. Довщник з цивтьноТ оборони / Г. Г. Мiговiч. - К. : УкраТнська технолопчна група, 2001. - 328 с.
3. Егоров П. Т. Гражданская оборона / П. Т. Егоров, И. А. Шляхов, Н. И. Алабин. - М. : Высшая школа, 1977. -303 с.
4. Мельник, О. В. Методика оцшки радiацiйноТ та хiмiчноТ обстановки у мирний та военний час при виникненш надзвичайних ситуацш на об'ектах атомних електростанцш та хiмiчноТ промисловост / О. В. Мельник. - УДПУ : ФОП Жовтий О. О., 2013. - 54 с.
5. Миценко, I. М. Цивтьна оборона : навч. поабник : рек. МОН УкраТни / I. М. Миценко, О. М. Мизенцева.
- Чершвц : Книга - XXI, 2004. - 402 с.
6. Стеблюк, М. I. Цивтьна оборона / М. I. Стеблюк. - К. : Знання, 2006. - 487 с.
7. Шоботов, В. М. Цивтьна оборона : навч. поабник : рек. МОН УкраТни як навч. поаб. для студенев ВНЗ / В. М. Шоботов ; МОН УкраТни, Приазовський ДТУ. - Вид. 2-ге, перероб. - К. : Центр навчальноТ л^ератури, 2006. - 436 с.
References
1. Atamaniuk V. H. Hrazhdanskaia oborona / V. H. Atamaniuk, L. H. Shyrshev, N. Y. Ekymov. - M. : Vbisshaia shkola, 1986. - 207 s.
2. Dovidnyk z tsyvilnoi oborony / H. H. Mihovich. - K. : Ukrainska tekhnolohichna hrupa, 2001. - 328 s.
3. Ehorov P. T. Hrazhdanskaia oborona / P. T. Ehorov, Y. A. Shliakhov, N. Y. Alabyn. - M. : Vbisshaia shkola, 1977. -303 s.
4. Melnyk, O. V. Metodyka otsinky radiatsiinoi ta khimichnoi obstanovky u myrnyi ta voiennyi chas pry vynyknenni nadzvychainykh sytuatsii na obiektakh atomnykh elektrostantsii ta khimichnoi promyslovosti / O. V. Melnyk. -UDPU : FOP Zhovtyi O. O., 2013. - 54 s.
5. Mytsenko, I. M. Tsyvilna oborona : navch. posibnyk : rek. MON Ukrainy / I. M. Mytsenko, O. M. Myzentseva. -Chernivtsi : Knyha - KhKhl, 2004. - 402 s.
6. Stebliuk, M. I. Tsyvilna oborona / M. I. Stebliuk. - K. : Znannia, 2006. - 487 s.
7. Shobotov, V. M. Tsyvilna oborona : navch. posibnyk : rek. MON Ukrainy yak navch. posib. dlia studentiv VNZ / V. M. Shobotov ; MON Ukrainy, Pryazovskyi DTU. - Vyd. 2-he, pererob. - K. : Tsentr navchalnoi literatury, 2006.
- 436 s.
THE VALUATION OF CHEMICAL SITUATION AFTER THE CHEMICAL INDUSTRY ACCIDENTS WITH THE USAGE OF
COMPUTER TECHNOLOGY Olekesandr Melnyk, Maksym Stelnykovych
Tychyna Uman State Pedagogical University, Ukraine Abstract. The article describes technological and environmental danger that may occur as a result of accidents at chemical industry to cause pollution of the environment, considerable material losses and loss of life. The algorithm of calculations of the evaluation of chemical environment after an accidental spill or release of highly toxic substances (poisonous substances) into the environment. In addition, developed a computer program for the calculation and assessment of chemical situation during accidents in chemical industry. Comparative analysis of numerical calculations without software and with its use, indicating reliability of the developed program in Microsoft Visual Studio (Visual C #). Described practical significance for the methods of calculation and evaluation of chemical environment after the accidents at the chemical industry objects with the use of the software, which will allow the civil defense specialists to quickly carry out calculations: the depth distribution of chemical clouds, the time of achievements in the settlement of losses of the working personnel and of the population in peacetime and special period.
Conclusions concerning the performed calculations and the obtained results in solving tasks on the assessment of the chemical environment.
Key words: emergency, chemical environment, highly toxic substances, the depth distribution of the chemical cloud, population losses, software, computer program.
