Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Академия государственной противопожарной службы
Кафедра: «Гражданской защиты»
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Организация и ведение аварийно-спасательных и других неотложных работ»
На тему: «Расчет сил и средств для спасания людей при пожаре в здании»
Введение
Задание на курсовую работу
Спасание людей при помощи эластичного рукава, коленчатого подъемника, автолестницы
1 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи эластичного рукава на коленчатом подъемнике
2 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи коленчатого подъемника
3 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи автолестницы
Спасание людей способом выноса на руках
Спасание людей при помощи спасательных веревок
Скорости спуска людей, спасаемых при помощи спасательной веревки с балконов
Максимальное усилие натяжения спасательной веревки для безопасного спуска спасаемого человека
Вероятность возникновения пожаров
Заключение
Список литературы
Введение
Особенность пожарной опасности для людей, находящихся в высотных зданиях, заключается в том, что по сравнению с малоэтажными домами здесь значительно затрудняется эвакуация людей, а также возрастают трудности по борьбе с пожаром. Возможность спасания людей в таких зданиях затруднена тем, что единственными путями эвакуации являются лестничные клетки, в которых с увеличением числа этажей здания растет опасность задымления. Возможность эвакуации из высотных зданий ограничена также недостаточным числом имеющихся лифтов, которые, как показывает опыт пожаров в различных странах, вскоре после их начала выходят из строя.
Эти ограничения возможностей эвакуации усугубляются дополнительными трудностями для пожарных, занятых спасанием людей в высотных зданиях. Поскольку пожарные с недоверием относятся к лифтам при пожарах, им приходится прокладывать дорогу с тяжелым оборудованием и вооружением по пожарным лестницам до самых верхних этажей против потока устремляющихся вниз людей. Спасательные работы и пожаротушение в высотных зданиях осложняются еще и тем, что они должны выполняться исключительно во внутренних помещениях, а при сильном задымлении - с применением тяжелого противогазового снаряжения.
Пожарные лестницы на автомобильном ходу достигают максимальной высоты 55-60 метров, однако они не имеют широкого практического применения, поскольку проведение спасательной операции даже на высоте 20-25 метров на практике оказывается проблематичным. Примыкающие к высотным зданиям различные пристройки также ограничивают возможность применения автолестниц, даже при спасании людей с нижних этажей.
К уже упомянутым опасностям можно добавить одну, заключающуюся в наличии множества электротехнических устройств, каналов систем вентиляции и кондиционирования, лифтов, различного рода подъемников и т.п., которые не только увеличивают опасность возникновения пожара, но и способствуют задымлению и переносу огня на другие этажи. Эта опасность особенно велика при пожарах на верхних этажах, так огонь здесь нельзя ликвидировать так же быстро, как на уровне земли или в нижних этажах.
В России в высотных зданиях катастрофических пожаров с числом жертв в сотни человек, к счастью еще не было. Однако из этого следует, что такая опасность здесь меньше, а возможности проведения спасательных работ обеспечены полностью. Отсутствие подобных катастроф, скорее всего, объясняется небольшим числом построенных в России высотных зданий по сравнению с другими странами. Трагедии меньшего масштаба имели место и в России (1977 г., Москва, гостиница «Россия», погибло 50 человек; 1991 г., Ленинград, гостиница, погибло 18 человек, в том числе 9 пожарных).
Задание на курсовую работу
В результате пожара в 12 - ти этажном жилом доме люди оказались блокированными огнем и дымом на балконах А, Б, В.
Х1 Х2
Вариант 16: Балкон А - 10 этаж, 12 человек; балкон Б - 9 этаж, 13 человек; балкон В - 6 этаж, 2 человека. Х1 = 32 м; Х2 = 8 м. Высота этажа - 3 м. По внешним признакам и данным разведки опасность угрожает всем людям в равной мере. Вычислить время спасания людей со всех балконов при помощи: а) эластичного рукава на коленчатом подъемнике; б) коленчатого подъемника; в) автолестницы. Начертить графики зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции для каждого средства спасания. Выявить наиболее эффективное в данной ситуации средство спасания. Вычислить необходимое количество каждого из указанных средств спасания, если требуемое время спасания людей из всех мест сосредоточения составляет не более 30 минут. Распределить имеющихся в наличии 36 человек пожарных для спасания людей с балконов А, Б, В способом выноса на руках так, чтобы время спасания всех людей было минимальным. Пожарные работают в СИЗОД. Вычислить необходимое число пожарных для проведения спасательной операции, если требуемое в данной ситуации время спасания всех людей составляет не более 30 минут. Начертить графики зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции. Распределить имеющихся в наличии 15 человек пожарных для спасания людей с балконов А, Б, В при помощи спасательных веревок так, чтобы время спасания всех людей было минимальным. Пожарные работают в СИЗОД, количество спасательных веревок не ограничено. Вычислить требуемое количество пожарных, если время спасания всех людей в данной ситуации не превышает 20 минут. Начертить графики зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции. Вычислить оптимальные скорости спуска людей, спасаемых при помощи спасательной веревки с балконов А, Б, В при концентрации дыма на фасаде здания равной 50% и 100% от концентрации, наблюдаемой в горящем помещении, а также вероятности их гибели при спуске с этими скоростями. Вычислить максимальное усилие натяжения спасательной веревки для безопасного спуска, спасаемого человека весом 66 кг, если спасательная веревка дважды охвачена вокруг карабина пожарного. Трением веревки по перилам балкона пренебречь. Вычислить вероятность возникновения пожаров типа Nж0+, Nж1+, Nж5+, Nж10+, Nж26+ в 12 - ти этажном жилом доме, указанном в задании, при условии, что число проживающих в доме людей равно 1728 человек. Интерпретировать полученные вероятности.
1. Спасание людей при помощи эластичного рукава, коленчатого подъемника, автолестницы
Суммарное время Тс спасательной операции по спасанию всех людей из всех мест сосредоточения при помощи одного средства спасания:
Тс = ∑t1 + ∑t2 + ∑Tф + ∑t4 + ∑t5 + ∑t6 (1) Время приведения средства спасания в рабочее состояние в необходимом месте (в среднем 120 с);- время подъема, поворота и выдвигания средства спасания к месту сосредоточения спасаемых людей: Высота выдвигания, м;в - скорость выдвигания (в среднем 0,3 м/с);ф - фактическое время спуска на землю всех спасаемых людей из одного места сосредоточения с помощью эластичного рукава или коленчатого подъемника: ф = Пnhk (3)
П - пропускная способность средства спасания (табл. 3 );- число людей, терпящих бедствие при пожаре в одном месте сосредоточения на высоте h метров;- коэффициент задержки, учитывающий увеличение времени спуска на землю за счет потерь времени при входе спасаемых людей в средство спасания (табл. 3 ); Фактическое время спуска Тф1 спуска на землю первого человека, спасаемого при помощи автолестницы: ф1 = 6Пh1К (4)
Фактическое время спуска Тфn спуска на землю n - го человека, спасаемого при помощи автолестницы:
Тфn = Tф1 + 6Пh1(n-1)К (5) 3 м - расстояние по вертикали между людьми, спускающимися по лестнице;- время сдвигания, поворота и опускания средства спасания (t4 = t2);- время привидения средства спасания в транспортабельное состояние (t5 = t1) Время передислокации средства спасания с одной позиции на другую: Расстояние передислокации, м;п - скорость передислокации (0,5 м/с); К1 - число мест сосредоточения спасаемых людей; К2 - число передислокаций средства спасания с одной позиции на другую (К2 = К1-1) Количество Nсп средств спасания при требуемом времени tтр проведения спасательной операции по спасанию всех людей из всех мест сосредоточения: сп = Тс/ tтр (7) 1.1 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи эластичного рукава на коленчатом подъемнике
) Балкон А:= 120с Тф = 0,2х12х30х6 = 432 с = 7,2 мин. Тс = 120+100+432 = 652 с ) Балкон Б:= t1 = 120c по формуле (3) находим время Тф: Тф = 0,2х13х27х6 = 421,2с=7мин. по формуле (1) находим время Тс: Тс = 120+90+421,2 = 631,2с ) Передислокация АКП к следующему месту сосредоточения спасаемых людей: t8 = t7 = 90c; t9 = t6 = 120c по формуле (6) находим время t10:= 8/0,5 = 16с ) Балкон В: t11 = t9 = 120c по формуле (3) находим время Тф: Тф = 0,2х2х18х6 =43,2с по формуле (1) находим время Тс: Тс = 120+60+43,2 = 223,2с Тс = 652+100+120+64+631,2+90+120+16+223,2 = 2016,4с = 33,6 мин. ) По формуле (7) находим Nсп:сп = 33,6/30 = 1,12 принимаем 2 автомобиля. число спасенных 1.2 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи коленчатого подъемника
) Балкон А:= 120с по формуле (2) находим время t2:= 30/0,3 = 100с по формуле (3) находим время Тф: Тф = 0,4х12х30х6 = 864с по формуле (1) находим время Тс: Тс = 120+100+864 = 1084с = 18,07 мин. ) Передислокация АКП к следующему месту сосредоточения спасаемых людей:= t2 = 100c; t4 = t1 = 120c по формуле (5) находим время t5: t5 = 32/0,5 = 64с ) Балкон Б:= t1 = 120c по формуле (2) находим время t7:= 27/0,3 = 90с по формуле (3) находим время Тф: Тф = 0,4х13х27х6 = 842,4с по формуле (1) находим время Тс: Тс = 120+90+842,4 = 1052,4с = 17,54 мин. ) Передислокация АКП к следующему месту сосредоточения спасаемых людей:= t7 = 90c; t9 = t6 = 120c ) Балкон В:= t9 = 120c по формуле (2) находим время t12:= 18/0,3 = 60с по формуле (3) находим время Тф: Тф = 0,4х2х18х6 = 86,4с по формуле (1) находим время Тс: Тс = 120+60+86,4 = 266,4с = 4,44 мин. ) По формуле (1) находим суммарное время Тс: Тс = 1084+100+120+64+1062,4+90+120+16+266,4 = 2922,8с = 48,71 мин. ) По формуле (7) находим Nсп:сп = 48,71/30 = 1,62 принимаем 2 автомобиля. ) число спасенных время от начала спасательной операции, мин
1.3 Расчет времени спасания людей со всех балконов при помощи автолестницы
) Балкон А:= 120с по формуле (2) находим время t2:= 30/0,3 = 100с Тф1 = 6х1,4х30х1х3 = 756с по формуле (4) находим время Тф12: Тф12 = 756+6х1,4х3х11х3 = 1587,6 = 26,46 мин. Тс1 = 120+100+756 = 976с = 16,27 мин. по формуле (1) находим время Тс12: ) Передислокация АЛ к следующему месту сосредоточения спасаемых людей:= t2 = 100c; t4 = t1 = 120c по формуле (6) находим время t5: t5 = 32/0,5 = 64с ) Балкон Б:= t1 = 120c по формуле (2) находим время t7:= 27/0,3 = 90с по формуле (4) находим время Тф1: Тф1 = 6х1,4х27х1х3 = 680,4с по формуле (4) находим время Тф13: Тф13 = 680,4+6х1,4х3х12х3 = 1587,6с по формуле (1) находим время Тс1: Тс1 = 120+90+680,4 = 890,4с = 14,84 мин. по формуле (1) находим время Тс13: Тс13 = 120+90+1587,6 = 1797,6с = 29,96 мин. ) Передислокация АЛ к следующему месту сосредоточения спасаемых людей:= t7 = 90c; t9 = t6 = 120c по формуле (5) находим время t10:= 8/0,5 = 16с ) Балкон В:= t9 = 120c по формуле (2) находим время t12:= 18/0,3 = 60с по формуле (4) находим время Тф1: Тф1 = 6х1,4х18х1х3 = 453,6с по формуле (4) находим время Тф2: Тф2 = 453,6+6х1,4х3х1х3 = 529,2с по формуле (1) находим время Тс1: Тс1 = 120+60+453,4 = 633,4с = 10,56 мин. по формуле (1) находим время Тс2: Тс2 = 120+60+529,2 = 709,2с = 11,82 мин. ) По формуле (1) находим суммарное время Тс: Тс = 1807,6+100+120+64+1797,6+90+120+16+709,2 = 4824,4с = 80,41 мин. автолестница пожар спасательный веревка
6) По формуле (7) находим Nсп:сп = 80,41 /30 = 2,7 принимаем 3 автомобиля. ) График зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции
число спасенных 10 20 30 40 50 60 70 80 время от начала спасательной операции, мин
Вывод: В ходе расчетов вычислили время спасания людей со всех балконов при помощи эластичного рукава на коленчатом подъемнике, коленчатого подъемника, автолестницы. Из расчетов видно, что наиболее эффективным в данной ситуации средством спасания является эластичный рукав на коленчатом подъемнике.
2. Спасание людей способом выноса на руках
п = А1hNсК1/(tтр-Nсf) (8)
А1 = 1,2человек*минута/Человек*метр (9) Высота, м, от уровня земли, на которой находятся люди, терпящие бедствие при пожаре;с - число людей, нуждающихся в спасании способом выноса на руках;тр - требуемое время проведения спасательной операции (время выноса всех спасаемых людей из здания или сооружения);= 1мин/Чел. - коэффициент, учитывающий потери времени за счет образования очереди спасателей при их движении к месту и от места скопления спасаемых людей, а также при их снабжении СИЗОД; К1 = 1 - при работе пожарных без СИЗОД; К1 = 1,5 - при работе пожарных в СИЗОД; Физический смысл числа А1 выражает среднюю производительность одного пожарного (в числителе «человек»), который в течение 1,2 мин. Спускает одного спасаемого человека (в знаменателе «Человек») на 1 метр по вертикали. Суммарное время Тс проведения спасательной операции (время выноса всех спасаемых людей из здания или сооружения) при вовлечении в нее имеющихся в наличии Nпн пожарных:
Тс = (А1hNсК1/ Nпн)+ Nсf (10) Балкон А: 10х12 = 120 чел/эт. Балкон Б: 9х13 = 117 чел/эт. Балкон В: 6х2 = 18 чел./эт. Балкон А: 120/255 = 0,47 Балкон Б: 117/255 = 0,46 Балкон В: 18/255 = 0,07 Балкон А: 0,47х36 = 16,92 - принимаем 17 пожарных; Балкон Б: 0,46х36 = 16,56 - принимаем 17 пожарных; Балкон В: 0,07х36 = 2,52 - принимаем 2 пожарных Балкон А: По формуле (10) определяем Тс: Тс1 = (1,2х30х1х1,5/2)+1х1 = 28 мин. Тс12 = (1,2х30х12х1,5/17)+12х1 = 50 мин. Балкон Б: Тс1 = (1,2х27х1х1,5/2)+1х1 = 25,3 мин. Тс13 = (1,2х27х13х1,5/17)+13х1 = 50 мин. Балкон В: Тс1 = (1,2х18х1х1,5/2)+1х1 = 16,2 мин. Тс2 = (1,2х18х2х1,5/2)+2х1 = 34,4 мин. Балкон А: по формуле (8) определяем Nпп = 1,2х30х12х1,5/(30-12х1) = 36 принимаем 36 пожарных Балкон Б:п = 1,2х27х13х1,5/(30-13х1) = 37,2 принимаем 37 пожарных Балкон В:п = 1,2х18х2х1,5/(30-2х1) = 2,3 принимаем 3 пожарных Всего: 36+37+2 = 85 пожарных Время проведения спасания людей со всех балконов: Балкон А1 - при действии 36 пожарных: Тс1 = (1,2х30х1х1,5/3)+1х1 = 19 мин. Тс12 = (1,2х30х12х1,5/36)+12х1 = 30 мин. Балкон Б1- при действии 37 пожарных: Тс1 = (1,2х27х1х1,5/2)+1х1 = 17,2 мин. Тс13 = (1,2х27х13х1,5/37)+13х1 = 30 мин
График зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции
спасенных людей 37 пожарных 17 пожарных 10 Б1 А1- 36 пожарных Б А
В-2 пожарных 17 пожарных
10 15 20 25 30 35 40 45 50 время от начала спасательной операции, мин Вывод: в результате расчетов установлено, что для проведения спасательной операции людей со всех балконов за время не более 30 минут требуется 86 пожарных.
3. Спасание людей при помощи спасательных веревок
Число Nп пожарных, требуемых для проведения спасательной операции: п = А2hNсК1К2/(tтр-0,15hК1) (11)
А2 = 1,2человек*минута/Человек*метр (12) Высота, м, от уровня земли, на которой находятся люди, терпящие бедствие при пожаре;с - число людей, нуждающихся в спасании при помощи спасательной веревки;тр - требуемое время проведения спасательной операции (время спуска всех спасаемых людей на землю); 15 мин/метр - время подъема пожарных без СИЗОД на 1 м по вертикали; К2 = 2 - коэффициент, учитывающий время освобождения спасаемого человека от спасательной веревки, время подъема освободившейся веревки для повторного использования, время на непредвиденные обстоятельства. Фактический смысл числа А2 выражает среднюю производительность одного пожарного (в числителе «человек»), который в течение 0,1 мин. спускает одного спасаемого человека (в знаменателе «Человек») на один метр по вертикали. Суммарное время Тс проведения спасательной операции при вовлечении в нее имеющихся в наличии Nпн пожарных:
Тс = (А2hNсК1К2/ Nпн)+ 0,15h К1(13) Для распределения пожарных вычислим общую работу, которую им необходимо проделать: Балкон А: 30х12 = 360 чел/м Балкон Б: 27х13 = 351 чел/м Балкон В: 18х2 = 36 чел./м Балкон А: 360/747 = 0,48 Балкон Б: 351/747 = 0,47 Балкон В: 36/747 = 0,05 Методом интерполяции определяем необходимое число пожарных на каждый балкон: Балкон А: 0,48х15 = 7,2 - принимаем 7 пожарных; Балкон Б: 0,47х15 = 7,1 - принимаем 7 пожарных; Балкон В: 0,05х15 = 0,8 - принимаем 1-го пожарного Время проведения спасания людей со всех балконов: Балкон А: По формуле (13) определяем Тс: Тс1 = (0,1х30х1х1,5х2/2)+0,15х30х1,5 = 11,3 мин. Тс12 = (0,1х30х12х1,5х2/7)+0,15х30х1,5 = 22,5 мин. По формуле (11) требуемое число пожарных для спасания всех людей за время не более 20 минут: п = 0,1х30 х12х1,5х 2/(20-0,15х30х1,5)=8,2 принимаем 9 пожарных Балкон Б: Тс1 = (0,1х27х1х1,5х2/2)+0,15х27х1,5 = 10,1 мин. Тс13 = (0,1х27х13х1,5х2/7)+0,15х27х1,5 = 21,1 мин. По формуле (11) требуемое число пожарных для спасания всех людей за время не более 20 минут: п = 0,1х27 х13х1,5х 2/(20-0,15х27х1,5)=7,6 принимаем 8 пожарных Балкон В: Тс1 = (0,1х18х1х1,5х2/2)+0,15х18х1,5 = 6,8 мин. Тс2 = (0,1х18х2х1,5х2/1)+0,15х18х1,5 = 14,9 мин. принимаем 1-го пожарного Всего: 9+8+1 = 18 пожарных Балкон А1- при действии 9 пожарных: Тс1 = (0,1х30х1х1,5х2/3)+0,15х30х1,5 = 9,8 мин. Тс12 = (0,1х30х12х1,5х2/9)+0,15х30х1,5 = 18,8 мин Балкон Б1 - при действии 8 пожарных: Тс1 = (0,1х27х1х1,5х2/3)+0,15х27х1,5 = 8,8 мин. Тс13 = (0,1х27х13х1,5х2/8)+0,15х27х1,5 = 19,2 мин.
График зависимости числа спасенных людей от времени начала спасательной операции
число спасенных 10 8 пожарных - Б1 Б- 7 пожарных
9 пожарных - А1 А- 7 пожарных
В - 1 пожарный
510 15 20 25 30 3540
время от начала спасательной операции, мин
Вывод: в результате расчетов установлено, что для проведения спасательной операции людей со всех балконов за время не более 20 минут требуется 18 пожарных. 4. Скорости спуска людей, спасаемых при помощи спасательной веревки с балконов
Оптимальная скорость Vон спуска спасаемого человека с высоты Н, при которой риск его гибели минимизируется:
VОН = 4,0748+1,7913Н0,2(1-е-0,1Н) (14)
Скорость спуска, определяемая по формуле (14), является оптимальной при сплошном задымлении фасада горящего здания. Скорость Vон в этом случае является верхним пределом скорости, с которой необходимо спускать на землю спасаемого человека. Если концентрация С дыма на фасаде здания отличается от концентрации, наблюдаемой в горящем помещении, оптимальная скорость спуска определяется по формуле: ОНС = С(VОН -3)+3 (15) ОН - оптимальная скорость спуска спасаемого человека с высоты Н при концентрации С дыма на фасаде здания (С - выражена в долях от концентрации, наблюдаемой в горящем помещении и принятой за 1). Балкон А: По формуле (14) определяем VОН:ОН = 4,0748+1,7913х300,2(1-е-0,1х30) = 7 м/с По формуле (15) определяем VОНС:ОНС = 1х(7-3)+3 = 7 м/с Балкон Б:ОН = 4,0748+1,7913х270,2(1-е-0,1х27) = 7 м/сОНС = 1х(4,38-3)+3 = 7 м/с Балкон В:ОН = 4,0748+1,7913х180,2(1-е-0,1х18) = 6,7 м/сОНС = 1х(6,7-3)+3 = 6,7 м/с Вероятность гибели спасаемых людей при спуске с рассчитанными скоростями: Вероятность Рпг гибели спасаемого человека в результате вдыхания дыма или токсичных продуктов горения в процессе его спуска с высоты (здание окутано дымом и продуктами горения):
Рпг = Н/240V (16)
Н - высота от земли, на которой находится спасаемый человек (3≤Н≤240), м;- скорость спуска спасаемого человека (V≥1), м/с с - время, в течение которого спасаемый человек находится в дыму и по истечении которого он погибает с вероятностью, равной 1. Балкон А: По формуле (16) определяем Р (VОН) и Р (VОНС): Р (VОН) = 30/240х7 = 0,875 Р (VОНС) = 30/240х7 = 0,875 Балкон Б: Р (VОН) = 27/240х7 = 0,788 Р (VОНС) = 27/240х7 = 0,788 Балкон В: Р (VОН) = 18/240х6,7 = 0,503 Р (VОНС) = 18/240х6,7 = 0,503 Вывод: В результате расчетов определили скорости спуска спасаемых людей при помощи спасательной веревки, а также при различной концентрации дыма на фасаде здания. Установили, чем меньше концентрация дыма, тем меньше скорость спуска спасаемого человека. Определили вероятность гибели спасаемых людей, установили, чем больше скорость спуска, тем ниже вероятность гибели людей в результате вдыхания дыма или токсичных продуктов горения в процессе спуска с высоты.
5. Максимальное усилие натяжения спасательной веревки для безопасного спуска спасаемого человека
Максимальное требуемое усилие Р, кг, с которым пожарный должен тянуть спасательную веревку для безопасного спуска спасаемого человека:
Р = Р0е-αf (17)
Р0 - масса спасаемого человека, кг; α - угол охвата спасательной веревки вокруг карабина, рад;- коэффициент трения спасательной веревки по карабину (табл. 4 )
Необходимое число n оборотов спасательной веревки вокруг карабина:
n = α/2π (18)
Из формулы (18) определяем α:
α = 2х2х3,14 = 12,6 рад
По формуле (17) определяем Р: Р = 66хе-12,6х0,08 = 23,76 кг
6. Вероятность возникновения пожаров
Вероятность Р(Nж) возникновения пожара с числом одновременных жертв Nж до 5 человек включительно за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N:
Р(Nж) = 1-е-λNt (19)
λ - интенсивность потока пожаров определенного типа (табл. 2 )
Вероятность Р(Nж) возникновения пожара с числом одновременных жертв Nж более 5 человек за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N:
Р(Nж) = (1- е-λ5+Nt)ехр[-((Nж-с)/а)b] (20)
ж - число одновременных жертв на пожаре; λ 5+ - интенсивность потока пожаров с числом одновременных жертв 5 или более человек;
а, b, с - параметры распределения числа одновременных жертв на пожаре типа Nж5+ (а = 14,81; b = 0,58; с = 5) По формуле (19) определяем Р(Nж0+), Р(Nж1+), Р(Nж5+): Р(Nж0+) = 1-е-0,002210х1728х1 = 0,978 Р(Nж1+) = 1-е-0,000075х1728х1 = 0,12 Р(Nж5+) = 1-е-0,00000021х1728х1 = 0,01 По формуле (20) определяем Р(Nж10+), Р(Nж26+): Р(Nж10+) = (1-е-0,00000021х1728х1) ехр[-((10-5)/14,81)0,58] = 0,0059 Р(Nж26+) = (1-е-0,00000021х1728х1) ехр[-((26-5)/14,81)0,58] = 0,0029 Интерпретация полученных вероятностей: Первый способ. При Р(Nж) << 1полученные вероятности необходимо представить в виде дробей: Р(Nж1+) = 12/100; Р(Nж5+) = 1/100; Р(Nж10+) = 59/10000; Р(Nж26+) = 29/10000 Числитель этой дроби показывает среднее число объектов, на которых за время t возникнет пожар определенного типа, а знаменатель - общее число наблюдаемых объектов. Следовательно, если наблюдать в течение года 100 12-ти этажных домов, аналогичных указанному в задании, то в среднем в 13 из них произойдет пожар типа Nж1+. Второй способ. При Р(Nж) << 1 представляем, что объект эксплуатируется неограниченного долго. Тогда среднее время Тс между пожарами на объекте будет равно:
Тс = t/ Р(Nж) (21)
Для указанного дома: Пожар типа Nж1+ будет возникать в среднем один раз в Пожар типа Nж5+ будет возникать в среднем один раз в Тс = 1/0,01 = 100 лет; Пожар типа Nж10+ будет возникать в среднем один раз в Тс = 1/0,0059 = 169,49 лет; Пожар типа Nж26+ будет возникать в среднем один раз в Тс = 1/0,0029 = 344,83 лет; Заключение
«Из 36 способов избежать опасности - бегство от нее является лучшим», - гласит древнее китайское изречение. Как показывает практика, более надежного способа выжить человеку при пожаре не придумано до сих пор. Для реализации этого способа спасания людей направлены как штатные, так и аварийные пути эвакуации из зданий, сооружений, транспортных средств, а также различная пожарная спасательная техника. Но даже наличие достаточного количества путей эвакуации в многоэтажных зданиях не гарантирует безопасность людей при пожаре, так как эвакуация не может быть выполнена за короткое, безопасное для человека время. Успех же спасательной операции находится в прямой зависимости от продолжительности эвакуации людей, что подтверждается статистическими данными, в соответствии с которыми 75-80% людей погибло от отравления продуктами горения в первые минуты после возникновения пожара. Однако в многоэтажном здании безопасность людей при пожаре может быть обеспечена и другим путем. Эвакуация людей при помощи пожарных спасательных устройств может быть осуществлена намного быстрей, чем при использовании традиционных путей эвакуации. В ходе выполнения курсовой работы я вычислил время спасания людей с различных точек сосредоточения в 12-ти этажном жилом доме во время пожара, оказавшихся блокированными от путей эвакуации.Время спасания определялось при помощи эластичного рукава на коленчатом подъемнике, коленчатого подъемника, автолестницы, также способом выноса на руках и при помощи спасательных веревок. Из расчетов видно, что при достаточном количестве сил и средств, спасательные операции довольно эффективны.
Список литературы
1.Харисов Г.Х. Аварийно - спасательные работы. Курс лекций. - М.: АГПС МЧС России, 2005. - 110 с.
ПРИМЕРЫ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ ПРОГНОЗА ПОСЛЕДСТВИЙ ЧС
11.1. Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций
по статистическим данным на ближайший год
Понятие «чрезвычайный» – это исключительный, очень большой, превосходящий всё (С.И.Ожегов).
Чрезвычайная ситуация – это нарушение нормальных условий жизнедеятельности людей на определенной территории или экватории, вызванное вероятностным источником (различного происхождения) и приведшее или могущее привести к значительном человеческим и материальным потерям.
Природная чрезвычайная ситуация – это обстановка на определенной территории или акватории, сложившаяся в результате возникновения природного источника стихийного бедствия при котором нарушаются нормальные условия жизнедеятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.
Техногенная чрезвычайная ситуация – это обстановка на определенной территории или акватории, возникшая вследствие неумышленных действий человека, в результате которых на производстве, жилищно-бытовой сфере и транспорте происходят пожары, взрывы, разрушения, аварии и катастрофы, при которых нарушаются нормальные условия жизнедеятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наноситсяущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей среде.
Биолого-социальная чрезвычайная ситуация – этообстановка на определенной территории или акватории, при которой вследствии возникновения биолого-социального источника нарушаются нормальные условия: жизнедеятельности людей, существования диких и сельскохозяйственных животных и птиц и произрастания растений, возникает угроза: жизни и здоровью людей, широкого распространения инфекционных болезней, потерь диких и сельскохозяйственных животных, птиц и растений.
Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций по статистическим данным на ближайший год необходим для принятия решения об инвестициях в районы, подверженные различным опасностям, с целью разработки социально-организационных и инженерно-технических решений направленных на укрепление безопасности жизнедеятельности населения в этих районах.
Задание 1
Тема: Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций с помощью корреляционного метода оценки .
Прогноз чрезвычайных ситуаций на ближайший год с помощью корреляционного метода оценки заключается в решении системы уравнения прямой.
где п – число наблюдений;
Y – количествочрезвычайных ситуаций за год (в одном наблюдении);
t – коэффициент при а и в , равный порядковому номеру наблюдений;
в – значение расчетного прироста чрезвычайных ситуаций при всех наблюдениях;
а – значение расчетного базового количества чрезвычайных ситуаций.
Задача: На основании статистических данных ежегодного Государственного доклада МЧС РФ на территории Российской Федерации за 1993–2002 годы было следующее количество чрезвычайных ситуаций природного (стихийных бедствий) характера (табл. 11.1).
Таблица 11.1
Цель: Построить график прогноза возможной природной чрезвычайной ситуации в РФ и сделать вывод о тенденции количества стихийных бедствий на ближайший год.
Решение
1. Для удобства вычислений выполним расчетную табл. 11.2.
Таблица 11.2
| Годы (п ) | Число ЧC (Y ) | t | t 2 | Y ×t | ||
| 100 , | ||||||
| S 10 | ||||||
2. Подставим данные таблицы в уравнение и получаем
.
Решим эту систему уравнений методом последовательного исключения неизвестных (поделим на коэффициент при «а »).
3. В уравнение прямой у = а + в × t подставляем данные а и в для п числа наблюдений равного 1 и 10
у 1 = 229,5 + 9,9 × 1 = 239,45
у 10 = 229,5 + 9,9 × 10 = 328,5
4. Строим график прогноза природных чрезвычайных ситуаций (стихийных бедствий).
Вывод: На основании графика прогноза тенденции количества природных (стихийных бедствий) чрезвычайных ситуаций, видим, что ожидается увеличение количества ЧС природного характера в 2003 г. по сравнению с 2002 г. В действительности по статистическим данным Государственного доклада МЧС РФ на территории России в 2003 г. произошло 286 стихийных бедствий, что на 16 случаев больше чем в 2002 г.
Задание 2
Тема : Прогноз тенденции количества чрезвычайных ситуаций с помощью априорной оценки риска ЧС
Оценка риска пожара может быть априорной или апостериорной.
Априорная оценка риска – аналитическое пророчество или предвидение нежелательных событий. Выполняется на основе моделирования развития событий, приводящих к нежелательным последствиям, исходя из учета течения событий в прошлом и их состояния в настоящем.
Апостериорная оценка риска – выполняется по факту совершившихся нежелательных событий (пожаров) т.е. фактический риск.
Последовательность апостериорных оценок риска ЧС, выполненных для отдельных этапов прошлого служит исходными данными для выявления тенденции изменении фактического риска ЧС во времени, т.е. предсказывать с приемлемой надежностью риск ЧС на будущее (год). Иначе априорный риск ЧС вычисляем через ряд апостериорных оценок риска ЧС.
Задача: На основании статистических данных ежегодного Государственного доклада МЧС РФ на территории РФ за 1992–2002 года произошло следующее количество ЧС природного (стихийного бедствия) характера (табл. 11.3).
Определить : Оценку (прогноз) количества ЧС в 2002 году и риск ЧС (чел./год) в прогнозируемом году.
Таблица 11.3
Решение
1. Определим тенденцию изменения риска ЧС времени
где п – число ЧС в рассматриваемом периоде (году);
N – количество жителей в рассматриваемом периоде.
2. Оценим средний прирост DR риска ЧС за год (10 лет):
,
где R j – риск ЧС в j -том наблюдении;
R 1 –риск ЧС в первом наблюдении;
k – количество наблюдений.
3. Выполним оценку риска ЧС на 2003 год
R п = R k + DR ,
где R k – риск ЧС последнего наблюдения
R 2003 = R 2002 + DR = 0,0186×10 –5 + 0,031×10 –5 = 0,217×10 –5 .
4. Определяем (спрогнозируем) количество ЧС на 2003 г.
n 2003 = N 2003 · R 2003 = 144,2×10 +6 0,217××10 –5 = 312,9 » 313
Вывод: Можно с определенной вероятностью утверждать, что в 2003 г. на территории РФ следует ожидать тенденцию увеличения количества природных (стихийных бедствий) ЧС по сравнению с 2002 г. (286).
Задание 1
Цель: Расчет риска возникновения пожара и его уровня для твердых сгораемых материалов
Задача : На объекте находится склад разрыхленного льна. Здание склада II степени огнестойкости площадью 720 м 2 , имеет площадь проемов (окон и дверей) 60 м 2 . Коэффициент огнестойкости К о = 2. В нем находится общее количество сгораемых материалов 180 т. Стоимость здания, оборудования и сырья составляет 10000 тыс. руб. Склад оборудован автоматической системой пожаротушения и внутренним противопожарным водопроводом.
Лен разрыхленный имеет следующие пожароопасные показатели: Т воспл = 200°С; Т с.воспл = 230°С; энергия зажигания Е 0 = 20 мДж; Коэффициент неполноты сгорания b = 0,95; коэффициент изменения массовой скорости выгорания b с = 1,3; массовая скорость выгорания y = 0,0121 кг/м 2 ×с
Определить : Критическую и фактическую пожарную нагрузку в складе, риск возникновения пожара и его уровень при появлении конкретного источника зажигания.
Решение
1. Определяем критическую и фактическую пожарную нагрузку
,
П– предел огнестойкости строительных конструкций, мин.;
b – коэффициент неполноты сгорания (коэффициент химического недожога);
b с – коэффициент изменения массовой скорости выгорания;
y– массовая скорость выгорания, кг/(м 2 ·ч);
k 0 – коэффициент огнестойкости;
Принимаем для расчетов:
I СО – 150 мин
II СО – 120 мин
III СО – 90 мин
IV СО – 60 мин
V СО – 15 мин
М > М кр; 250 > 28,02
Р – общее количество сгораемых материалов, кг
2. Определяем вероятность появления конкретного источника зажигания.
t – время работы объекта за анализируемый период,
t = 365 × 24 = 8760 (ч);
t и.з. – среднее время работы объекта до появления любого источника зажигания, t и.з. = 3,03 × 10 4 · Е 1,2 0 ;
t и.з. = 3,03 × 10 4 · 20 1,2 =110,33×10 4
Е 0 – минимальная энергия зажигания горючей среды (пожарной нагрузки), Дж;
е – основание натурального логарифма, е =2,718;
Е 0 = 20 мДж – для разрыхленного льна.
3. Определяем риск возникновения пожара по формуле
R n = ,
У – ожидаемый материальный ущерб, тыс. руб.;
Р Мкр – вероятность появления критической пожарной нагрузки;
М, М кр – соответственно реальная и расчетная критическая пожарная нагрузка, при М ³ М кр, вероятность появления критической пожарной нагрузки Р Мкр =1;
– вероятность появления достаточного количества кислорода воздуха, в начальный период пожара (загорания) вероятность появления кислорода воздуха принимаем ;
4. Определяем уровень риска возникновения пожара по табл. 11.4
При P и.з << 0,05, уровень риска возникновения пожара «допустимости».
Вывод : Реальная пожарная нагрузка превышает критическую, степень риска возникновения пожара оценивается в 79 тыс. руб., вероятность появления любого источника зажигания составляет 0,0079, что определяет уровень риска возникновения пожара в складе как «допустимый».
Задание 2
Цель: Расчет риска возникновения пожара (взрыва) и его уровня для горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей .
Задача: В производственном помещении, геометрические размеры которого 20´20´5 метров в техпроцессе обращается легковоспламеняющаяся жидкость пропаналь. Химическая формула пропаналя С 3 Н 6 О; r = 817 кг/м 3 ; Т всп = 20°С; Т с.воспл = 227°С; Е = 0,47 мДж; Q н = 1816 кДж/моль; М = 58,08 кг/к моль.
Из-за нарушения технологического регламента произошел выброс в помещение пропаналя массой 20 кг. Температура в производственном помещении 26°С. Стоимость производственного помещения вместе с техоборудованием и сырьем оценивается в 1000 тыс.руб.
Определить: Фактическую и критическую концентрацию паров пропаналя при аварии, риск возникновения пожара (взрыва) и его уровень при появлении конкретного источника зажигания.
Решение 1. Определяем критическое значение концентрации пропаналя для производственного помещения , кг/м 3 .
а) для индивидуальных веществ, состоящих из атомов С; Н; О; N; C1; Вr; I и F.
б) для индивидуальных веществ, кроме упомянутых выше, а также для смесей.
,
где m – масса горючего газа (ГТ), легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), кг;
V – геометрический объем помещения, м 3 . Определяется как произведение геометрических размеров помещения: V = l × в × h (здесь l , в , h – соответственно длина, ширина и высота помещения);
DР
- избыточное давление взрыва (значения которого принимают в
зависимости от последствий возможного взрыва) DР
= 1 кПа; DР
=5кПа; DР
= 20 кПа; ;
К св – коэффициент свободного объема помещения (допускается принимать К св = 0,8);
Р m ах – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (При отсутствии данных допускается принимать Р m ах = 900 кПа);
Р 0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным Р 0 = 101 кПа);
Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения.
Допускается принимать Z = 0,5 для ГГ, Z = 0,3 для ЛВЖ и ГЖ.
r г.п – плотность газа или пара при расчётной температуре t p кг/м 3 , определяется по формуле:
М – молярная масса, кг/кмоль;
V 0 –молярный объем, равный 22,413 м 3 /кмоль;
t p – расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры принимается максимально возможная температура воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможная температура воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t p по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать её равной 61°С.
С ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ %(об), вычисляемая по формуле
b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, определяется по формуле
п с, п н, п 0 , п х – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего. Пропаналь – С 3 Н 6 О
Н т – удельная теплота сгорания, Дж/кг;
С р – теплоёмкость воздуха, Дж/(кг×к), допускается принимать С р = 1,01×10 3 Дж/(кг×к);
Т 0 – начальная температура воздуха, К, Т 0 = t в + 237, (t в – начальная температура воздуха, °С);
r в – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т 0 , кг/м 3 определяется по формуле:
К н – коэффициент, учитывающий не герметичность помещения и недиабатичность процесса горения. Допускается принимать К н = 3.
2. Определяем фактическое значение концентрации пропанами в помещении.
кг/м 3
3. Определяем вероятность появления конкретного источника зажигания для пропаналя.
Е 0 – минимальная энергия зажигания горючей среды, мДж.
4. Определяем риск возникновения пожара (взрыва) по формуле
У – ожидаемый материальный ущерб, тыс. руб.
– вероятность появления критической пожарной нагрузки;
– соответственно фактическая (реальная) и расчетная критическая концентрация паров пропана при 
, вероятностьпоявления критической концентрации .
– вероятность появления достаточного количества кислорода воздуха, в начальный период пожара (взрыва) вероятность появления кислорода воздуха принимается ;
Р и.з – вероятность появления конкретного источника зажигания
R n = (1 × 1 × 0,49) × 1000 = 490 тыс.руб.
Риск возникновения пожара (взрыва) оценивается в 490 тыс.рублей.
5. Определяем уровень риска возникновения пожара (взрыва).
и 1 > Р
и.з > 0,85 – чрезвычайно высокий
и 0,85 > Р
и.з > 0,50 – высокий
и 0,50>Р и.з. > 0,25 – существенный
и 0,25> Р
и.з > 0,05 – низкий
и Р
и.з < 0,05 – допустимый
и 0,50 > Р
и.з >
При условии и 0,50 > Р
и.з > 0,25 является «существенным».
Вывод: Реальная концентрация пропаналя в помещении превышает критическую, степень риска возникновения пожара (взрыва) оценивается в 490 тыс. руб. вероятность появления конкретного источника зажигания составляет 0,49, что определяет уровень возникновения пожара (взрыва) в помещении как «существенный».
11.3. Прогнозирование и оценка обстановки при горении и взрывах
топливно- газовоздушных смесей.
На основании ГОСТ Р 22.0.8-96 взрыв – это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу.
Взрывоопасность вещества в значительной степени зависит от того, в каком агрегатном состоянии оно находится, которое в свою очередь зависит от давления Р и температуры Т .
По типу взрывного процесса взрывы подразделяют на дефлаграционный и детонационный.
Дефлаграционный взрыв облаков газовоздушной смеси (ГВС) и топливо- воздушной смеси (ТВС) – это энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической, химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).
Детонационный взрыв облаков газо - и топливовоздушных смесей – энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции со сверхзвуковой скоростью.
На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:
– неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток под высоким времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);
– образование облаков топливовоздушных смесей или других газообразных, пылевоздушных веществ, вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объемный взрыв);
– взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся давлением или с перегретой жидкостью (физические взрывы).
Аварийный взрыв – чрезвычайная ситуация, возникающая на потенциально опасном объекте в любой момент времени в ограниченном пространстве спонтанно по стечению обстоятельств или в результате ошибочных действий работающего на нем персонала
Взрыв в твердой среде вызывает ее разрушение и дробление, в воздушной или водной – образует воздушную или гидравлическую ударную волну, которая и оказывает разрушающее воздействие на объекты.
Основными поражающими факторами взрыва являются:
– воздушная ударная волна;
– тепловое излучение и разлетающиеся осколки;
– пылевые, дымные и токсические газовые облака и аэрозоли, возникшие от веществ, применявшихся в техпроцессе или образовавшихся в ходе пожара;
– пламя и пожар.
Задача: На трубопроводе бытового газа, диаметром 200 мм, низкого давления Р г = 0,95 МПа произошел разрыв. Состав бытового газа: метан (СН 4) – 90 %; этан (С 2 Н 6) – 4 %; пропан (С 3 Н 8) – 2 %; Н – бутан (С 4 Н 10) – 2 %; изопентан (С 5 Н 12) – 2 %. Температура бытового газа t = 40°С. Скорость ветра W = 2 м/с. Коэффициент расхода из образовавшегося отверстия μ–0,8.
Определить границы зоны детонации образовавшегося газового облака и возможность нарушения жизнедеятельности в населенном пункте, расположенном на расстоянии 100 м от места аварии.
Решение
1. Определяется удельная газовая постоянная бытового газа
,
где g к – доля i -го компонента в бытовом газе;
т к – молекулярная газовая постоянная, кг/к×моль;
п – число компонентов;
8314 – универсальная газовая постоянная, Дж/кг×К;
2. Определяется удельный объем транспортируемого бытового газа
где Т – температура транспортируемого газа, К;
Р г – давление газа в газопроводе, Па.
м 3 /кг
3. Определяется массовый секундный расход бытового газа из газопровода
,
где y – коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения y = 0,7);
F – площадь отверстия истечения, принимается равной площади сечения трубопровода, м 2 .
μ–коэффициент расхода, учитывает форму отверстия, принимается μ = 0,7–0,9.
кг/с.
4. Определяется граница зоны детонации бытового газа на месте аварии
5. Оценивается зона опасности при аварии
Rg < L ; 58 м < 100 м/
Вывод: Населенный пункт не попадает в зону детонации бытового газа при аварии на газопроводе. В населенном пункте разрушения не прогнозируется.
11.4. Расчет и оценка очагов поражения при авариях
на производствах с АХОВ
В условиях производства и быта постоянно находятся вредные вещества, которые в атмосфере воздухе присутствуют в виде: газа, пыли, пара, тумана и аэрозоля, а также виде жидкостей сыпучих и твердых материалов.
Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать производственные и бытовые травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Особо опасными вредными веществами являются химические вещества.
Опасное химическое вещество (ОХВ) – химическое вещество, прямое или опосредовательное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель (ГОСТ Р 22.3.05-94.
Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).
В зависимости от вертикальных потоков воздуха различают три степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУ): инверсию, изотермию и конвекцию.
Инверсия (ИН) – это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних , что препятствует рассеиванию АХОВ;
Изотермия (ИЗ) – характеризуется стабильным равновесием между нижними иверхними слоями воздуха , что способствует длительному застою паров АХОВ.
Конвекция (К) – это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. При конвекции нижние слои воздуха нагреты сильнее верхних , что способствует быстрому рассеиванию АХОВ.
Химическая авария – это авария на ХОО, сопровождающаяся проливом или выбросом ОХВ, способная привести к гибели или химическому заражению людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также окружающей природной среды.
Под оценкой химической обстановки понимают определение масштаба и характеры заражения АХОВ, анализ их влияния на деятельность объектов и населения.
Исходными данными для оценки химической обстановки являются:
– тип и общее количество АХОВ на объекте;
– количество АХОВ, выброшенное (вылитое) в окружающую среду;
– район и время выброса (вылива) АХОВ;
– физико-химические и токсические свойства АХОВ;
– топографические условия местности и характер её застройки;
– метеорологические условия.
Зона химического заражения – территория или акватория, в пределах которой распространены или куда принесены ОХВ в концентрациях или количествах создающих опасность для жизни и здоровья людей, для сельскохозяйственных животных и растений в течение определенного времени.
При расчетах используются коэффициенты:
К1 – коэффициент условий хранений;
К2 – коэффициент физико-химических свойств;
КЗ – коэффициент соотношения токсодоз (хлора и АХОВ);
К4 – коэффициент скорости ветра;
К5 – коэффициент степени вертикальной устойчивости воздуха;
К6 – коэффициент времени сначала аварии;
К7 – коэффициент температуры воздуха.
Задача : В результате аварии на химически опасном объекте произошел выброс АХОВ при следующих исходных данных:
– тип АХОВ – хлорпикрин; плотностью 1,658 т/м 3 ;
– токсодоза – 0,2 мг × мин/л; Объем хранения 100 м 3 ;
– условия хранения АХОВ – жидкость под давлением;
– высота обвалования Н = 2 м; время после аварии N = 44;
– метеоусловия: изотермия; температура воздуха Т в = 10°С;
– скорость ветра U в = 2 м/с;
– скорость переноса облака W = 10 км/ч;
– расстояние от источника выброса АХОВ до населенных пунктов: 6; 12 км;
– вспомогательные коэффициенты: K
1 = 0; К
2 = 0,002; К
3 = 0,3;
К
4 = 1,337; К
5 = 0,23; К
6 = 3,03; К
7 = 1.
Определить: 1. Время подхода облака зараженного воздуха к каждому населенному пункту.
2. Величину выброса.
3. Время поражающего действия (испарения).
4. Эквивалентное количество АХОВ в первичном и вторичном облаках.
5. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс АХОВ.
6. Размеры зоны химического заражения.
7. Нанести зону химического заражения на схему.
Решение
1. Время подхода, ч, зараженного воздуха к определенному рубежу определяется по формуле:
W – средняя скорость переноса переднего фронта облака воздушным потоком, км/ч;
L – расстояние от источника заражения до заданного рубежа, км;
ч;
ч.
2. Величина количества выброшенного (разлившегося) при аварии на хранилищах вещества (Q ) рассчитывается по формуле:
Q 0 = r × V ,
где V – объем хранилища, м 3 ;
r – плотность газообразованного АХОВ, т/м 3 .
Q 0 = 1,658 × 100 = 165,8 (Т)
3. Продолжительность Т, ч, поражающего действия АХОВ определяется временем его испарения с площади разлива и находится по формуле:
,
где h – толщина слоя жидкости, разлившейся в самостоятельный поддон (обвалование), определяется по формуле: h = Н – 0,2; Н – высота поддона (обвалования), м;
ч.
4. Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (Q э1) определяется по формуле
Q э1 = K 1 × К 3 × K 5 × К 7 × Q 0
Q э1 = 0 × 0,3 × 0,23 × 1 × 165,8 = 0, т.е первичное облако не образуется.
5. Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку (Q э2) определяется по формуле:
6. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс АХОВ (км) определяется по формуле:
Г пред = W × t,
где t – время от начала аварии, ч;
Г пред = 10 × 4 = 40 км.
7. При скоростях ветра более 1 м/с нахождения глубины зоны заражения ведется с использованием формул интерполирования с использованием таблицы «Глубина зон заражения АХОВ», км;
,
Г б; Г м; Г х – соответственно большее, меньшее и искомое значение глубины распространения зараженного воздуха, км;
Q э(б) ; Q э(м) ; Q э(х) – соответственно большее, меньшее и непосредственно перешедшее в первичное (вторичное) облако эквивалентное количество АХОВ, (т). Так как Q э1 = 0, то расчет ведется по Q э2 , Q э(х) = Q э2 .
По таблице интерполирования для скорости ветра в 2 м/с и для Q э2 = 1,1 (+) выбираем Q э между 3 и 1 (т) находим соответствующие значения глубины рас-прстранения АХОВ, км: 5,35; 2,84 (км);
8. Полная глубина зоны заражения Г, обусловленная совместным воздействием первичного и вторичного облаков АХОВ, определяется соотношением:
Г = Г 1 + 0,5×Г 2 ; при Г 2 < Г 1 или Г + Г 2 + 0,5× Г 1 при Г 1 < Г 2 .
Полученное значения глубины зоны заражения Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса воздушных масс Г пред. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из 2-х сравниваемых между собой значений Г и Г пред.
Г = Г 2 + 0,5×Г 1 ; Г = 2,96+ 0,5×0 = 2,96 км
Г пред = 40 км. Выбираем Г = 2,96 км
9. Ширина зоны химического заражения АХОВ определяется в зависимости от степени вертикальной устойчивости (СВУ) приземистых слоем атмосферы и колебаний направления ветра.
– при инверсии: Ш = 0,03 Г
– при изотермии: Ш = 0,15 Г
– при конвекции: Ш = 0,2 Г
Ш = 0,15 × Г = 0,15 × 2,96 = 0,45 км.
10. Высота подъема облака АХОВ (Н об) зависит от глубины
распространения и степени вертикальной устойчивости (СВУ):
– при инверсии: Н об = 0,005 Г
– при изотермии: Н об = 0,015 Г
– для открытой местности Н об увеличивается в 2 раза
Н об = 0,015 × Г × 2 = 0,015 × 2,96 × 2 = 0,089 км.
11. Площадь зоны возможного химического заражения (ВХЗ) первичным (вторичным) облаком АХОВ – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра перемещается облако АХОВ рассчитывается по формуле
S в = 8,75 × 10 –3 × Г 2 × j
S в – площадь зоны, км 2 ;
Г – глубина зоны, км;
j – угловые размеры зоны, град, для скорости ветра м/с:
< 0,5 – 360° ; 0,6 – 1 – 180°; 1,1 – 2,0 – 90° ; > 2 – 45°
S в = 8,75 × 10 –3 × (2,96) 2 × 90 = 6,90 км 2
12. Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь территории, зараженной АХОВ в опасных пределах, рассчитывается по формуле:
S ф = К в × Г 2 × N 0,2 ,
К в – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, который принимают равным:
– при инверсии – 0,081
– при изотермии – 0,133
– при конвекции – 0,235
N – время, прошедшее после аварии, ч.
S ф = 0,133 × 2,96 2 × 4 0,2 = 1,165 × 4 0,2 = 2,065 × 1,32 = 1,54 км 2 .
Зона фактического заражения имеет форму эллипса, входит в зону возможного химического заражения и обычно не наносится на карты (схемы) ввиду возможного перемещения облака АХОВ.
13. Нанесение зоны химического заражения на карту, план, схему:
– точкой синего цвета отмечается место аварии и проводится ось в направлении распространения облака;
– на оси следа откладывают величину глубины возможного заражения АХОВ;
– синим цветом наносится зона возможного заражения АХОВ (в виде окружности, полуокружности или сектора в зависимости от скорости ветра в зависимости от скорости ветра в приземном слое воздуха);
– зона возможного химического заражения штрихуется желтым цветом.
– возле места аварии синим цветом делается поясняющая надпись.
В числителе – тип и количество выброшенного АХОВ (т), в знаменателе – время и дата аварии.
Вывод: Полная глубина зоны химического заражения составляет 2,96 км, а расстояние от ХОО до нанесенных пунктов соответственно равно 6 и 12 км, то химическое заражение данным населенным пунктом не угрожает.
Задание 1
Тема: Расчет очагов поражения при авариях на РОО
Радиационная обстановка – это обстановка, которая складывается на территории административного района, населенного пункта или объекта жизнедеятельности человека в результате радиоактивного заражения местности и которая требует принятия определенных мер защиты.
Радиационная обстановка характеризуется масштабом (размером территории заражения) и степенью (мощностью дозы – уровнем радиации) радиоактивного заражения, а также влиянием этого заражения на действия формирований РСЧС, работу объектов народного хозяйства (ОНХ) и жизнедеятельности населения.
Радиационная обстановка создается при авариях на радиационно-опасных объектах (РОО), а также в военное время при применении противником ядерного оружия. ,
При авариях на РОО с выбросами радиоактивных веществ образуются зоны радиоактивного заражения, характеризующиеся уровнем радиации, дозой облучения и площадью зоны заражения. Зоны подразделяются на:
А 1 – слабого заражения; А – умеренного; Б – сильного; В – опасного; Г – чрезвычайно опасного заражения.
А 1 – зона радиоактивной опасности. Границы зоны на карты наносятся красным цветом.
А – зона проживания с льготно - экономическим статусом. Границы зоны «А»
Вопрос, для чего необходим расчет пожарного риска, всегда стоит перед руководителями объектов защиты (предприятий и организаций). Не все понимают этот показатель определяет. Поэтому дадим ему точное определение. Пожарный риск – это возможность появления пожарной опасности как для людей, так и для материальных ценностей. Получается, что производимый расчет – это не что иное, как оценка воздействия на людей опасностей, подстерегающих их во время пожара. Кстати, пожарные риски узаконены ФЗ РФ №123 в статье 6, где четко написано, что расчеты необходимы для тех объектов, где есть отступления от нормативных актов, связанных с противопожарной безопасностью.
Начнем с вопроса, для чего нужен расчет пожарного риска. Здесь несколько позиций, которые обосновывают те или иные параметры:
- площади объекта в целом или его отсеки и секции;
- решения, которые применяются в плане планировки зданий и сооружений;
- устанавливаются оптимальные расстояния между объектами;
- параметры путей эвакуации, а также пожарных выходов;
- место установки : стационарных и мобильных;
- размещение средств тушения пожаров, определение их количества;
- технические решения средств сигнализации и оповещения;
- проектирование и монтаж автоматических систем пожаротушения.
Вообще, надо говорить о том, что противопожарная безопасность – это комплекс мер, которые определяют риски. И факторов, влияющих на противопожарную безопасность немало. К примеру, этажность зданий, их планировка, назначение сего сооружения или каждого этажа. Есть ли в строении системы оповещения и прочее. То есть получается так, что уровень безопасности определяется оценками пожарных рисков.
А расчет рисков по пожарной безопасности – это мероприятие, а точнее процесс, при котором производится анализ негативного воздействия на людей. Цель расчета показать, как сильно будет влиять пожар на людей. А соответственно и, как можно сократить (уменьшить) эти факторы.
При этом, проведя расчет пожарных рисков, руководитель объекта может точно обосновать параметры объекта из вышеописанного списка. Сам же расчет проводится для двух видов объектов: общественных и производственных. Добавим, что все нормативы точно указаны в ФЗ №123: для производственных в статье 93, для общественных в статье 79.
Для производственных
Что указано в законе. Обозначим главные позиции:
- Показатель пожарного риска (индивидуального) не должно превышать одну миллионную долю в год. Это касается производственных зданий.
- Если люди находятся в зданиях управления, столовых и прочих, то есть не на самом производстве, то риск составляет не более одной стомиллионной доли.
Сразу обозначим, что существует два вида рисков: индивидуальный и допустимый. Первый – это пожарный риск, который приводит к гибели человека в процессе пожаров. Допустимый пожарный риск – это обоснованные и допустимые значения, взятые из социально-экономических условий.
Для общественных
В статье 79 два пункта:
- Определяет индивидуальный пожарный риск с учетом, что человек при пожаре будет находиться в дальней точке от очага возгорания. Здесь параметр одна миллионная доля.
- Риск гибели человека должен определяться с учетом функционирования системы пожаротушения, сигнализации и оповещения.
Добавим, что существует еще один вид риска – социальный. Он касается людей, которые проживают в жилых домах рядом с производственными или общественными объектами. Им также угрожает опасность, если горят здания и сооружения. Здесь риски пожарной опасности не превышают одной стомиллионной доли. То есть на сто миллионов людей может погибнуть один человек. Именно это и определяет пожарный риск.
Необходимо обозначить, что допустимые пожарные риски – величина гипотетическая. По сути, это равновесие между затратами на обеспечение противопожарной безопасности с ущербом от пожара.
Пример расчета
Какие параметры необходимо собрать для определения оценки пожарного риска зданий и сооружений:
- объем постройки, ее площадь и планировочные решения;
- показатели теплового сопротивления материалов, из которых собраны несущие и ограждающие конструкции строений;
- количество оборудования с теплотехническими характеристиками, план их размещения;
- характеристики вспомогательных помещений, основное внимание складам, где хранятся горючие и взрывоопасные вещества;
- как установлены автоматические системы пожаротушения, соответствуют ли они нормативным актам;
- есть ли в наличии система противодымной защиты, сигнализации и оповещения.
Все эти данные помогут определить реальную противопожарную обстановку. Но она не будет на все сто процентов реальной, если не учесть и внешние факторы:
- как будет развиваться пожар, в какую сторону он будет перемещаться;
- как быстро сработают защитные противопожарные системы;
- как отреагируют на сигнализацию люди, отнесутся они к этому ответственно, грамотно пройдя эвакуацию и участвуя в тушении начальной стадии возгорания.
К определению пожарного риска надо подходить с позиции разработки вероятных сценариев развития пожара. К примеру, точное определение очага возгорания. Как огонь себя поведет, выявить высокую вероятность, в каком направлении он будет развиваться. Это важно. Определив направление, можно с высокой вероятностью утверждать, что распространяющийся огонь можно встретить на определенном участке, потушив его на корню. А для этого нужно знать планировку строений, место расположения и количество узких проходов и прочих архитектурных конструкций.
Ведь огонь распространяется по определенным законам. Просто так в какую-то сторону он не движется. Чем меньше препятствий, тем выше вероятность, что пожар будет развиваться в эту сторону. Конечно, надо учитывать тип материалов, из которых в каждом направлении возведены ограждающие и несущие конструкции зданий.
Не забываем и о том, что у каждой строительной конструкции свой температурный предел. Если к этому критерию добавить направление распространения огня, то можно с высокой степенью точности говорить о том, где лучше всего расположить средства пожаротушения. Кстати, расчет риска этот параметр обязательно учитывает, как один из основных показателей.
И последний этап. После расчета проводится оценка. Она должна выявить – соответствует ли поступивший проект с реальными условиями и нормами .
Нюансы расчета
Необходимо обозначить, что теплотехнические параметры оградительных конструкций – один из главных критериев правильного расчета пожарных рисков. Неспециалисту в этом не разобраться. Если определяют риски проектируемому зданию, то се эти показатели есть в проекте. Если расчет рисков проводится для эксплуатируемого здания, то придется искать некоторые показатели в ГОСТах СНиПах. Хотя сегодня многие характеристики строительных материалов есть в свободном доступе в интернете. Обозначим некоторые из них в таблице.
Сразу оговоримся, что источники появления пожаров в расчетах пожарного риска не учитываются . Без разницы – подожгли объект, или он загорелся сам от какой-то техногенной причины. Единственное, что надо обозначить, это сценарий развития пожара. Здесь приходится рассматривать факты, которые непосредственно связаны с функционированием зданий или сооружения. К примеру, если это завод, то велика вероятность, что пожар начнется от короткого замыкания или воспламенения горючих жидкостей или газов.
дежурное время
Рис.4. Зависимость вероятности К неработоспособного состояния ТСЗЛ от дежурного времени τ; τ0 - оптимальное значение τ, при котором достигается минимально возможная вероятность неработоспособного состояния ТСЗЛ.
Из рис.4 следует, что одно и то же значение К * реализуется при различных значениях τ. Экономически выгодным оказывается большее значение, так как техническое обслуживание необходимо проводить значительно реже.
4. Вычисляют интенсивность требований λт на выполнение ТСЗЛ требуемых функций (интенсивность требований предотвращать воздействие ОФП на людей). В каждом случае это число обосновывают с учетом конкретной обстановки, в общем случае вычисляют по формуле (10):
где ΣN пс – суммарное число погибших и травмированных при пожарах людей в однотипных объектах за предыдущий год (или усреднѐнное годовое число за последние два-три года);
ΣN – суммарное номинальное число людей в однотипных объектах.
5. Вычисляют вероятность Р н того, что ТСЗЛ за время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на людей будут воздействовать ОФП (пожарный риск).
Если ТСЗЛ предназначено для спасания только одного человека (например, индивидуальное пожарное канатно-спускное устройство), Р н вычисляют по формуле:
Р н = λт Т (К с + К я + К то ) ; |
|
К с = ωc τ / 2 ; |
|
К я = ωя / μ ; |
|
К то = t то / τ . |
Вычисленное по формуле (11) Р н сравнивают с нормативным (допустимым) значением 10-6 (ФЗ № 123 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», статьи 79, 93).
Если Р н ≤ 10-6 , требования Технического регламента соблюдаются, если Р н > 10-6 , данное ТСЗЛ надо менять на ТСЗЛ другого типа – более надежное, если же Р н << 10-6 , надежность ТСЗЛ намного превышает надежность, требуемую данной ситуацией, а достижение этой надежности требует излишних капитальных и эксплуатационных расходов.
Чтобы снизить эксплуатационные расходы, необходимо увеличить дежурное время τ (чем больше τ, тем реже проводят техническое обслуживание). Для этой цели по формуле (12) определяют два значения τ, которые обеспечат Р н = 10- 6 . Большее значение τ позволяет обеспечить требуемую Техническим регламентом безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах:
6. Если нерезервированное ТСЗЛ предназначено для одновременной защиты от ОФП в среднем N человек круглосуточно в течение года находящихся на объекте (например, автоматическая установка пожаротушения в медицинской барокамере), расчет производят по неравенству:
Если ТСЗЛ дублировано (резервирование общее, резерв нагруженный), расчет производят по неравенству (14), которое выведено для случая, когда технические обслуживания резервного и резервируемого ТСЗЛ смещены по времени так, что при техническом обслуживании одного ТСЗЛ другое обязательно находится в режиме дежурства:
Соблюдение неравенств (13) и (14) означает, что уровень обеспечения безопасности людей не ниже требуемого Техническим регламентом . Однако, если левые части неравенств значительно меньше правых, надежность ТСЗЛ в данной ситуации чрезмерна и на поддержание этой надежности тратятся излишние эксплуатационные расходы. Эти расходы можно сократить до минимума следующим образом.
Для нерезервированного ТСЗЛ, как описано в п.5, по формуле (12) вычисляют два значения τ. Большее значение позволит обеспечить требуемую Техническим регламентом безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах.
Для дублированного ТСЗЛ (резервирование общее, резерв нагруженный) в неравенство (14) подставляют различные значения τ и методом последовательного приближения левой части неравенства к правой вычисляют предельное значение τ, при котором левая часть не будет превышать правую.
При необходимости проведения расчетов с перебором большого числа вариантов ТСЗЛ при различных исходных данных (например, при проектировании ТСЗЛ), предельное значение τ можно вычислить из уравнения (15):
где 
;
Это уравнение решается с помощью ПЭВМ с применением стандартной программы.
7. При защите людей на объекте двумя, тремя или четырьмя ТСЗЛ различного типа, например, автоматической установкой пожаротушения (АУП), системой противодымной защиты (ПДЗ), системой пожарной сигнализации (СПС), системой оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ), расчет производят следующим образом.
7.1. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально скомпонованы как единая система противопожарной защиты (СПЗ) объекта так, что срабатывание (от-
каз) одного ТСЗЛ, например, АУП, приводит к срабатыванию (отказу) других ТСЗЛ, по формулам (1-6) вычисляют ωc , ωя каждого типа ТСЗЛ.
7.2 Вычисляют ωc (СПЗ) и ωя (СПЗ) единой системы противопожарной защи-
где t в (i ) - среднее время восстановления ТСЗЛ i- го типа; l - число типов ТСЗЛ.
В частности, если объект снабжен четырьмя ТСЗЛ различного типа, как указано в п.7:
7.5. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально представляют собой автономные, полностью независимые друг от друга технические средства так, что отказ одного ТСЗЛ не влияет на работоспособность других ТСЗЛ, по формулам (1-8,
11.1-11.3, 12) вычисляют К с , К я , К то каждого ТСЗЛ в отдельности и полученные значения суммируют для определения К (АУП), К (ПДЗ), К (СОУЭ), К (СПС):
К (АУП) = К с (АУП) + К я (АУП) + К то (АУП); |
|
К (ПДЗ) = К с (ПДЗ) + К я (ПДЗ) + К то (ПДЗ); |
|
К (СОУЭ) = К с (СОУЭ) + К я (СОУЭ) + К то (СОУЭ); |
|
К (СПС) = К с (СПС) + К я (СПС) + К то (СПС). |
|
7.6. Вычисляют вероятность того, что все четыре типа ТСЗЛ окажутся нерабо- |
|
тоспособными: |
|
К (4) = К (АУП) · К (ПДЗ) · К (СОУЭ) · К (СПС). |
|
7.7. Полученное значение К (4) сравнивают, как описано в п.6, с правой частью |
|
неравенства (13): |
|
Расчет радиационного риска для личного состава аварийно-спасательных формирований
Допустимое время Т работы в поле с мощностью эффективной дозы излучения Р , при которой не будет превышена допустимая для человека эффективная доза Д (Д ≤ 0,2Зв ):
Т = Д / Р . |
Минимальное безопасное расстояние L от локального источника излучения, на котором личный состав может работать в течение времени Т :
L = l , (27)
где l – расстояние, на котором локальный источник излучения создает мощность дозы Р l.
Толщина экрана d из любого материала, который необходимо поставить между локальным источником излучения и людьми, чтобы мощность дозы на
где 1,3 – толщина слоя половинного ослабления излучения для свинца, см; m – число слоев половинного ослабления излучения для материала
ρc , ρ – плотность свинца и материала экрана.
где P 0 – мощность дозы излучения на рабочем месте до установки экрана; P 1 – допустимая мощность дозы излучения на рабочем месте после
установки экрана.
Среднее число N 1 людей из N человек облучѐнных, которые заболеют неизлечимой болезнью и умрут от неѐ в среднем через 15 лет после облучения:
где 0,0134 1/год – средний риск смерти человека за 1 год (Россия, 2010 г., городское население, мужской пол, возраст 30-59 лет).
Расчет вероятности возникновения пожаров (Прогнозирование пожаров)
Вероятность Р(N ж ) возникновения пожара с числом одновременных жертв N ж до 5 человек включительно за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N вычисляют по формуле:
где λ – интенсивность потока пожаров определенного типа (табл. 1).
Таблица 1 Интенсивности потоков пожаров в России, усредненные по статистическим данным за
2009-2010 г.г.
Поток пожаров с числом |
Интенсивность потока пожаров |
||||
одновременных жертв N ж |
λ, 1/чел. · год |
||||
(все пожары) 0 или > |
N ж0+ |
· 10 -6 |
λ 0+ |
||
N ж1+ |
· 10 -6 |
λ 1+ |
|||
N ж2+ |
· 10 -6 |
λ 2+ |
|||
N ж3+ |
2,3 · 10-6 |
λ 3+ |
|||
N ж4+ |
0,6 · 10-6 |
λ 4+ |
|||
N ж5+ |
0,2 · 10-6 |
λ 5+ |
|||
Вероятность возникновения пожара Р(N ж ) с числом одновременных жертв N ж более 5 человек за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с номинальной численностью населения N :
где N ж - число одновременных жертв при пожаре; λ 5+ - интенсивность потока пожаров с числом одновременных жертв 5 или более человек; a, b, c - параметры распределения числа одновременных жертв при пожаре типа N ж5+ (a
14,81; b = 0,58; c = 5).
Усредненные по всей стране и по всем объектам интенсивности потока пожаров λ, указанные в табл. 1, следует применять в случае, когда нет более
точных данных. В приложении 6 представлены уточненные интенсивности потока пожаров, которые проходят под названием «частота возникновения пожара». Частота возникновения пожара в расчете на одно учреждение означает (λ·N) формуле (33). Частота возникновения пожара в расчете на одного человека означает λ в формуле (33).
Вычисление экономического эквивалента человеческой жизни
Экономический эквивалент Э (Т ж ) жизни среднестатистического человека без различия пола в среднем возрасте Т ж :
Э (Т ж ) = Д с 2 / Р у , |
где Д с 2 – среднедушевой располагаемый денежный годовой доход (среднедушевой денежный доход за вычетом обязательных платежей: налогов, квартплаты, коммунальных услуг и других финансовых обязательств); Р у – фоновый риск смерти людей (коэффициент смертности с учетом всех причин смерти); Т ж – средний возраст живущих людей (в России на 2010 г. – 38,5 лет);
Экономический эквивалент Э о жизни новорожденного:
где а, b, с – параметры плотности распределения вероятностей возраста жи-
вущих людей: на 2010 г. а = 43,31; b = 1,86; с = 0.
Экономический эквивалент Э (t ж ) среднестатистического человека в возрасте t ж :
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расчет надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара
Задача 1. Планируется укомплектовать 16 этажную гостиницу на N = 500 мест со второго этажа и выше индивидуальными пожарными спасательными устройствами канатно-спускного типа. Средства, выделяемые на эксплуатационные расходы, позволяют назначить такую стратегию технического обслуживания, которая включает техническое обслуживание устройств с периодичностью не менее τ = 0,5 года (дежурное время) при средней продолжительности технического обслуживания t то = 8 часов = 0,000913 года. Ранее m
= 100 устройств этого типа прошли эксплуатационные испытания в течение t i
= 2 лет каждое, причем за это время на 100 устройств было обнаружено Σ n c = 12 скрытых и Σn я = 4 явных отказов. Среднее время восстановления работоспособности (время устранения неисправности) устройства составило t в = 3 часа = 0,000342 года, среднее время неработоспособного состояния по при-
чине явных отказов t я = 6 часов = 0,000685 года.
Вычислить: 1. Индивидуальный пожарный риск Р н в гостинице при назначенной стратегии технического обслуживания спасательных устройств;
2. Оптимальное значение (дежурное время), при котором индивидуальный пожарный риск в гостинице достигает минимально возможное значение Р нм ;
3. Минимальное и максимальное значения τ (дежурное время), при которых индивидуальный пожарный риск не превышает допустимого Техническим регламентом значения;
4. Результаты вычислений представить в графической и в табличной форме;
5. Сделать заключение о возможности снижения индивидуального пожарного риска в гостинице до допустимого уровня путем снабжения каждого постояльца гостиницы индивидуальным пожарным спасательным устройством, а также о возможности снижения эксплуатационных расходов за счет увеличения дежурного времени τ сверх указанного в условии задачи.
Решение. 1. По формулам (1) и (2) вычислим параметры потоков скрытых и явных отказов спасательного устройства:
ω c = 12 / 100 · 2 = 0,06 1/год; ω я = 4 / 100 · 2 = 0,02 1/год.
2. По формуле (7) вычислим интенсивность восстановления работоспособности устройства (к восстановлению работоспособного состояния устройства
приступают после некоторого времени задержки, обусловленной административными, логистическими и техническими причинами):
μ = 1 / 0,000685 = 1460 1/год.
3. Вычислим интенсивность требований λ т предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой функции). Для этой цели воспользуемся приложением 6. Частота возникновения пожара в гостиницах составляет λ = 3,255 · 10- 4 в расчете на одно место. С учетом того, что в гостинице N = 500 мест, вычислим по формуле (33) вероятность Р возникновения пожара в гостинице за t = 1 год:
Не каждый пожар сопровождается гибелью людей. По статистическим данным за 2010 г. в Российской Федерации только 6 % пожаров сопровождалось гибелью людей (в большинстве случаев одного человека). Тогда вероятность Р г гибели людей в гостинице за 1 год равна:
Р г = 0,150196 · 0,06 = 0,009012,
а вероятность Рг1 гибели одного отдельно взятого человека (индивидуальный пожарный риск):
Р г1 = Р г / N = 0,009012 / 500 = 0,000018.
Вероятность Р г1 и есть интенсивность требований λт предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой функции):
λт = Р г1 = 0,000018.
4. По формуле (11) вычислим индивидуальный пожарный риск Р н для человека, снабженного спасательным устройством (вероятность того, что спасательное устройство за время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на человека будут воздействовать ОФП):
Р н = 0,000018 · 1· (0,06 · 0,5 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,5) = 0,3 · 10- 6 .
5. По формуле (8) вычислим оптимальное время (дежурное время), при ко-
тором вероятность нахождения спасательного устройства в неработоспособном состоянии будет минимально возможной при данных условиях:
= (2 · 0,000913 / 0,06)0,5 = 0,174 года.
6. По формуле (11) вычислим минимально возможный при данных условиях индивидуальный пожарный риск Р нм , подставляя полученное значение вместо τ :
Р нм = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,174 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,174) = 0,1 · 10- 6
7. По формуле (12) вычислим два значения τ, при которых индивидуальный пожарный риск не превышает допустимого Техническим регламентом значения:
τ1 = (81,09 – 79,64) / 87,6 = 0,017 года; τ2 = (81,09 + 79,64) / 87,6 = 1,83 года.
8. Подставим полученные значения τ 1 , τ 2 в формулу (11) и вычислим Р н :
Р н (τ1 ) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,017 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,017) = 10- 6 ;
Р н (τ2 ) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 1,83 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 1,83) = 10- 6 ;
9. Результаты решения представляем в табл.2 и на рис. 5
Таблица 2 |
||
Результаты решения задачи 1 |
||
Эксплуатационные расходы |
||
дежурное время |
Пожарный риск Рн (10- 6 ) |
(за 1 приняты расходы при |
τ = 1,83 года) |
||
Заключение: 1. Индивидуальный пожарный риск в гостинице при ее снабжении индивидуальными пожарными спасательными устройствами в расчете на каждого человека и при стратегии их технического обслуживания, предусматривающей дежурное время τ = 0,5 года, при средней продолжительности технического обслуживания t то = 8 часов, составляет 0,3 · 10-6 (п.4 решения задачи).
2. Оптимальное дежурное время, при котором индивидуальный пожарный риск в гостинице достигает минимально возможного значения Р нм = 0,1 · 10-6 , составляет = 0,174 года (п.п.5,6 решения).