содержание   ..  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  .. 

18.8.4.

УДЕЛЬНАЯ СМЕРТНОСТЬ И РАДИУС ПОРАЖЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВАХ ПАРОВЫХ ОБЛАКОВ И ОГНЕВЫХ ШАРОВ

В работе [Marshall,1976a] предложено выражение для радиуса R той части парового облака массой Q, которая способна на быстрое превращение (т. е. по сути радиуса той части парового облака, где концентрация паров лежит между пределами воспламенения. - Ред.):

R(Q) = 30 -Q0,333

где - R выражено в метрах, Q - в тоннах. Это соотношение использовалось в заключении Комитета советников по основным опасностям [АСМН,1979].** Площадь S, охватываемая этой частью облака, составляет тогда

S(Q) = π ∙ R(Q)2

S(l) = 2827 м2 ≈ 3 ∙ 103 м2

Если обозначить через Р плотность населения (в тыс. чел./км2), то тогда на этой площади в каждый момент времени будет находиться в среднем N человек:

N(Q) = P ∙ S(Q) ≈ 3 ∙ P ∙ Q0.666

N(l) = 3 ∙ P

____________________________________________________________________________________

*Анализ статистики аварий с образованием паровых облаков подтверждает сказанное. Примерно для трети известных нам аварий задержка воспламенения парового облака была более 5 мин. Это обстоятельство не следует упускать из виду. - Прим. ред.

**По-видимому, это единственный аргумент автора в пользу справедливости приводимого им соотношения. - Прим. ред.

Если принять сформулированную в разд. 18.8.2 гипотезу о характере поражения при взрывном превращении парового облака, в соответствии с которой N (Q) является одновременно и числом погибших, получаем выражение для удельной смертности M1 (Q) (в чел./т):

Mi(Q) = 3 ∙ P ∙ Q-0.333

При характерной для настоящего времени средней плотности городского населения, равной 4000 чел./км2, получаем M1(l) ≈ 12. Для случая аварии в Фликсборо, считая плотность населения именно такой, а полную массу

Рис. 18.6. Зависимость числа погибших N в авариях с превращением парового облака от массы облака Q (аварии без человеческих жертв отмечены точками на горизонтальной оси).

образовавшегося парового облака равной 40 т, получаем оценку радиуса той части облака, которая испытала взрывное превращение:

R(40) = 30 ∙ 400,333 ≈ 30-3,42 ≈ 102

и число ожидаемых несчастных случаев со смертельным исходом в круге этого радиуса:

N(40) = 3 ∙ 4 ∙ 400,666 ≈ 12 ∙ 11,8 ≈ 142

Действительная картина поражения при аварии в Фликсборо не противоречит гипотезе (разд. 18.8.2): погибли все в радиусе 105 м от эпицентра взрыва и вне этого круга все выжили, но число погибших в Фликсборо - 28 чел. - отличается от предсказываемого числа погибших (142).

Необходимо, следовательно, более тщательно подойти к определению плотности находящихся (работающих или проживающих) в опасной зоне. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что площадь промышленного предприятия в Фликсборо была расположена так, что в рабочее время в зоне смертельного поражения взрыва могло оказаться еще не менее 200 чел. (к счастью, авария пришлась не на эти часы).

Чаллис [Challis,1977] дает следующие сведения о промышленном предприятии фирмы ICI в Уилтоне : в нерабочее время на промышленной площадке площадью 4 км2 плотность составляет 312 чел./км2, в рабочее время - 2500 чел./км2. Общая численность предприятия, таким образом, составляет около 16 тыс. чел., из них 4 ∙ 1250 = 6000 - дежурный персонал; 10000 -1250 = 8750 - рабочая смена. На промышленном предприятии фирмы BASF в Людвигсхафене всего занято 52 тыс. чел., работающих на промышленной площадке площадью 6,5 км2 [Holland.1980]. Считая, что пропорция между дежурным персоналом и рабочей сменой здесь такая же, как и на предприятии фирмы ICI, получаем плотность в нерабочее время - 680 чел./км2 и в рабочее время - 5500 чел./км2. Автору настоящей книги удалось побывать на обоих предприятиях и убедиться, что в Людвигсхафене более "тесно". Следует, по-видимому, отметить, что промышленное предприятие в Уилтоне целиком построено уже после второй мировой войны, тогда как промышленное предприятие в Людвигсхафене занимает ту территорию, которую оно занимало еще в XIX в.

Будем считать, что эти два предприятия представляют границы спектра плотности работающих на химических предприятиях. Тогда среднее значение плотности для нерабочих часов следует считать равным 500 чел./км2 и для рабочих часов - 1000 чел./км2, полагая, что в дневное время число работающих в наиболее опасных зонах увеличивается не более чем вдвое за счет ремонтного персонала.

На площадке промышленного предприятия площадью 0,2 км2 в Фликсборо в воскресный полдень (на момент аварии. - Перев.) находилось 70 чел., и, таким образом, плотность составляла 350 чел./км2. Однако существенная часть территории не использовалась и плотность работающих в месте взрыва была высока, поскольку 19 чел., или более 1/4 всего находящегося в это время на площадке персонала, собрались в операторной. Такая картина распределения работающих вообще типична для промышленного предприятия, когда персонал находится рядом с установками, и эта локальная плотность работающих вблизи объектов значительно выше средней плотности по предприятию.

Считая плотность работающих на предприятии в Фликсборо равной 840 чел./км2, получаем удовлетворительное согласие с ранее приводимыми значениями для числа погибших при аварии.

Таким образом, можно записать соотношения для поражающего действия при превращениях паровых облаков массой Q т:

R(Q) = 30 ∙ Q0,333; Mi(Q) = 3 ∙ P ∙ Q-0,333; N(Q) = 3 ∙ p ∙ Q0,666

где R - радиус смертельного поражения, м; Q - масса парового облака, т;

MI-удельная смертность, чел./т; Р - плотность населения, тыс. чел./км2;

N - число погибших, чел.

Для рекомендуемой плотности работающих на промышленном предприятии вблизи источников опасности, равной 850 чел./км2, соотношения приобретают вид

MI = 2,5 ∙ Q-0,333 и N = 2,5 ∙ Q0,666

Справедливость этих соотношений подтверждают данные действительных случаев аварий, представленные в табл. 18.3.

Остается, однако, нерешенной проблема оценки превращающейся массы парового облака. Для быстрых превращений паровых облаков эта масса, вероятно,

ТАБЛИЦА 18.3. Смертность при авариях со взрывами паровых облаков

является какой-то частью испарившейся жидкости (для сжиженных газов эта доля составляет, вероятно, не менее половины объема хранения), для огневых шаров - это все содержимое резервуара хранения. Последние рассуждения помогают понять, почему методология (разд. 18.8.3) оказалась несостоятельной: при анализе статистики необходимо было учитывать плотность людей в зоне поражения. Автор считает возможным рекомендовать к использованию приводимые им соотношения* и для паровых облаков массой свыше 100т.** На рис. 18.6 представлена соответствующая зависимость для плотности населения 850, 6000 и 85 000 чел./км2. Это значения плотности персонала, находящегося на площадке в нерабочие часы, плотности работающих в максимальную смену и высокой плотности городского населения.

*Приводимые автором соотношения по смертности при взрывах конденсированного ВВ (ТНТ) NТНТ = Р ∙ QТНТ0,666 (разд. 18.7.5.2) и при превращениях паровых облаков (ПО) Nпo = 3Р ∙ Qпо0,666 (разд. 18.8.4) позволяют оценить тротиловый эквивалент превращений паровых облаков по поражению. По определению (см. приложение I) превращение парового облака массой Qпо имеет тротиловый эквивалент Lтнт по поражению, если количество погибших при этом равно числу погибших при взрыве тротила массой Qтнт = Lтнт ∙ Qпо т.е. имеет место равенство Nпo = NТНТ. Из приводимых соотношений следует, что эквивалентность по поражению не зависит от плотности населения Р (что и следовало ожидать) и что Qтнт = 31/5 ∙ Qпо = 5 ∙ Qпо. Напомним также, что детонация крупных паровых облаков приводит к формированию воздушной ударной волны, характеризующейся в дальней зоне тротиловым эквивалентом по давлению 3 - 4 и тротиловым эквивалентом по импульсу положительной фазы 5 - 6. - Прим. ред.

**В работе нет ссылок на обоснование правомерности такого расширения области применимости полученного соотношения. Тем не менее для всех приводимых в книге аварий, где нам удалось оценить примерную плотность людей в зоне поражения, авторская рекомендация оправданна. С учетом предыдущего замечания, например, отсюда следует, что тротиловый эквивалент аварии 19 ноября 1984 г. в Сан-Хуан-Иксуатепек (Мексика) составляет около 30 кт ТНТ. - Прим. перев.

содержание   ..  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  ..