Расчет основных характеристик зоны аварийного загрязнения водотока

1. Расчет полного времени истечения ахов через пробоину

Согласно п. 3.2.5. руководства «По определению зон воздействия опасных факторов аварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и аварийно химически опасными веществами на объектах железнодорожного транспорта» расход нефти, средняя скорость и полное время истечения при частичной аварийной разгерметизации сливного устройства определяются следующим образом.

Масса всего количества пролитого вещества (М, кг) равна полному объему цистерны с учетом степени заполнения и определяется по формуле

, (1)

где _ж – плотность АХОВ, кг/м³;

V_ж – полная емкость цистерны, м³;

е – степень заполнения цистерны.

При разгерметизации запорной арматуры или образовании пробоин в нижней части цистерны масса пролитого АХОВ зависит от расхода жидкости через сливной прибор или образовавшуюся пробоину и времени истечения.

Расход АХОВ (G, кг/мин) определяют по формуле

(2)

где S₀ – площадь сечения универсального сливного прибора или пробоины, м²;

_ср – средняя скорость истечения АХОВ, м/с. Она рассчитывается по следующей формуле

, (3)

где  – коэффициент расхода жидкости, учитывающий сужение струи и трение (принимается равным 0,3 для легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ));

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

Н – высота столба жидкости в цистерне (диаметр цистерны), м.

Полное время истечения АХОВ из цистерны (_ист, мин) согласно формулам (1) и (2) равно

. (4)

2. Определение времени подхода зоны загрязнения с максимальной концентрацией химически опасного вещества (хов) к заданному створу

Прогноз времени подхода зоны загрязнения с максимальной концентрацией АХОВ к заданному створу водотока (t_max, ч) определяют по формуле

, (5)

где t_Д – время добегания речной воды от места аварии до заданного створа, ч;

t_о – продолжительность сброса АХОВ в реку, ч.

Расчет t_Д выполняют по формуле

, (6)

где L – длина расчетного участка реки, км;

ν_Т – средняя скорость течения реки на участке, м/с.

3. Расчет максимального значения концентрации химически опасного вещества в зоне загрязнения водотока

Ориентировочные максимальные концентрации АХОВ в заданном створе водотока (С_max, мг/дм³) рекомендуется рассчитывать по формуле

, (7)

где С_а – концентрация ХОВ в аварийном сбросе, мг/дм³;

 – безразмерный коэффициент, учитывающий поперечную дисперсию загрязняющего вещества в водотоке;

 – безразмерный коэффициент, учитывающий продольную дисперсию загрязняющего вещества в водотоке;

 – безразмерный коэффициент, учитывающий неконсервативность загрязняющего вещества.

Если концентрация АХОВ в аварийном сбросе не задана, например, в случае поступления в реку чистого (неразбавленного) вещества, расчет С_а, мг/дм³ выполняется по соотношению

(8)

где р – плотность загрязняющего вещества, кг/м³.

Расчет коэффициента  производят по формуле

(9)

где Q – расход воды в водотоке выше места сброса АХОВ на расчетном участке, м³/с;

q – расход АХОВ, м³/с;

j – коэффициент, учитывающий смешение АХОВ в массе водного потока.

Расход поступающего в реку загрязняющего вещества (q, м³/с) определяют по формуле

, (10)

где W – объем АХОВ, поступившего в реку, м³;

t_o – продолжительность поступления АХОВ в реку, ч;

Y – безразмерный коэффициент, учитывающий испарение ХОВ в начальный период развития аварии, (используется только для ХОВ, кипящих ниже 0⁰С, в остальных случаях принимается равным единице).

Расчет безразмерного коэффициента , учитывающего продольную дисперсию загрязняющего вещества в водотоке, производят по формулам

при и , (11)

при и , (12)

где Z – безразмерный параметр, определяемый по соотношению:

(13)

Здесь D – коэффициент продольной дисперсии, м³/с.

при и

= 0,540

Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества () определяют по формуле

(15)

где К – суммарный коэффициент скорости самоочищения загрязняющего вещества (1/сут).

t_Д – определенное по формуле (6) – время добегания речной воды от места аварии до заданного створа, ч.