Промислові об'єкти у надзвичайних ситуаціях: стійкість роботи

Основи стійкості роботи об’єктів

Стійкість роботи об'єкта – це здатність його в надзвичайних ситуаціях випускати продукцію у запланованому обсязі, необхідної номенклатури і відповідної якості, а у випадку впливу на об'єкт вражаючих факторів, стихійних лих та виробничих аварій – в мінімально короткі строки відновити своє виробництво.

Залежить вона від таких основних факторів:

розміщення об'єкту відносно великих міст, об'єктів атомної енергетики, хімічної промисловості, великих гідротехнічних споруд, воєнних об'єктів та ін.;
природно-кліматичних умов, технології виробництва;
надійності захисту працюючих, населення від впливу вражаючих факторів, наслідків стихійних лих і виробничих аварій, катастроф;
надійності системи постачання об'єкту всім необхідним для виробництва продукції (паливом, мастилами, електроенергією, газом, водою, хімічними засобами захисту рослин, ветеринарними засобами, мінеральними добривами, запасними частинами, технікою та ін.), здатності інженерно-технічного комплексу протистояти надзвичайним ситуаціям;
стійкості управління виробництвом і ЦО, психологічної підготовленості керівного складу, спеціалістів і населення до дій в екстремальних умовах;
навченості командно-керівного складу ЦО об'єкту і населення правильно виконувати комплекс заходів цивільної оборони;
масштабів і ступеня вражаючої дії стихійного лиха, виробничої аварії, катастрофи чи зброї і підготовленість об'єкту до ведення рятувальних та інших невідкладних робіт для відновлення порушеного виробництва.
Дані фактори визначають і основні вимоги стійкості роботи об'єктів у надзвичайних ситуаціях та шляхи її підвищення.

Більш підготовленими до стійкої роботи будуть ті об'єкти, які реально оцінять фактори, їх несприятливий вплив на виробництво і розроблять відповідні заходи. Завчасне проведення організаційних, агрохімічних, агротехнічних, інженерно-технічних, ветеринарно-санітарних, лісотехнічних, лісогосподарських, меліоративних та інших заходів максимально знизить результати впливу вражаючих факторів мирного і воєнного часу на людей, сільськогосподарських тварин і створить сприятливі умови для швидкої ліквідації наслідків надзвичайної ситуації.

Оцінка стійкості об’єкта проти впливу вражаючих факторів

Для розробки заходів підвищення і забезпечення стійкості роботи об'єктів у надзвичайних ситуаціях необхідно оцінити стійкість об'єкту проти випливу вражаючих факторів.

Вихідними даними для проведення розрахунків стійкості об'єкта до ураження є:

максимальні значення параметрів можливих вражаючих факторів,
характеристики елементів об'єкта.
Параметри вражаючих факторів можна одержати у штабі ЦО або визначити розрахунковим способом.

Руйнування житлових будинків, виробничих приміщень, тваринницьких комплексів, споруд різного виробничого призначення може бути у воєнний час від вибухової хвилі, в мирний час від аварій різного характеру, ураганів і землетрусів.

Дія ударної хвилі на об'єкт характеризується складним комплексом навантажень:

надмірним тиском,
тиском відбивання,
тиском швидкісного напору,
тиском затікання,
навантаженим від сейсмовибухових хвиль.
Все це буде залежати від виду і потужності вибуху, відстані до об'єкта, конструкції й розмірів елементів об'єкта, орієнтації відносно вибуху, розміщення будівель і споруд, рельєфу місцевості, характеру аварії, сили землетрусу чи бурі.

Врахувати їх разом для кожного об'єкта неможливо. Тому опір конструкцій дії вибухової хвилі прийнято характеризувати надмірним тиском у фронті ударної хвилі який призводить до слабких, середніх і сильних руйнувань.

Осередки ураження при землетрусах за характером руйнувань будівель і споруд можна порівняти з осередками ядерного ураження. Тому оцінку можливих руйнувань при землетрусах можна проводити аналогічно оцінці руйнувань при ядерному вибуху. Як критерій необхідно брати не максимальний надмірний тиск у фронті ударної хвилі а максимальну силу землетрусу в балах за шкалою Ріхтера

Вихідними даними для оцінки фізичної стійкості є конструктивні особливості елементів, їх форма, габарити (довжина, ширина, висота, діаметр та ін.), характеристики міцності та інші.

Послідовність проведення оцінки:

визначення максимального надмірного тиску ударної хвилі, сейсмічної хвилі чи сили бурі, яка очікується на об'єкті;
виділення основних елементів на об'єкті (тваринницькі ферми, склади, майстерні, комбікормовий цех, цехи переробки та ін.), від яких залежатиме функціонування об'єкта і виробництво продукції;
оцінка стійкості кожного елемента об'єкта;
порівняння розрахованої межі стійкості об'єкта з очікуваним максимальним надмірним тиском ударної хвилі сейсмічної хвилі чи сили бурі.
визначення ступеня можливих руйнувань за таблицею результатів оцінки для елементів об'єкта при можливому і максимальному значенні надмірного тиску, тиску сейсмічної хвилі чи сили бурі і можливі при цьому втрати (відсотки).
На основі результатів оцінки стійкості об'єкта роблять висновки і пропозиції по кожному елементу і об'єкту в цілому: межа стійкості об'єкта, найбільш вразливі його елементи, характер і ступінь руйнувань при максимальному надмірному тиску, сильному землетрусі і урагані, можливі збитки; межа доцільного підвищення стійкості найбільш вразливих елементів об'єкта і пропозиції (заходи) для підвищення межі стійкості об'єкта.

Оцінка можливості виникнення пожеж на об'єкті. Можливість виникнення пожеж встановлюють за займистістю матеріалів від світлового імпульсу ядерного вибуху, руйнування печей, газопроводів, пошкодження електромережі, які можуть виникнути при аваріях, землетрусах, бурях та ін.

Світловий імпульс можна розрахувати за температурою загорання або нагрівання матеріалів і виробів:

При оцінці стійкості об'єкта проти світлового випромінювання ядерного вибуху необхідно визначити максимальне значення світлового імпульсу яке може бути на об'єкті.

Для оцінки стійкості об'єкта проти світлового випромінювання необхідні такі вихідні дані: характеристика будівель і споруд, характер виробництва, які горючі матеріали застосовуються у виробництві; вид готової продукції та місце її зберігання.

Оцінку стійкості сільськогосподарського об'єкта до світлового випромінювання доцільно проводити у такій послідовності: визначити ступінь вогнетривкості будівель і споруд, виявити горючі матеріали, елементи конструкцій і речовини; розрахувати світлові імпульси, при яких відбудеться спалахування елементів із займистих матеріалів; визначити категорію виробництва за пожежною небезпекою.

Щільність забудови на об'єкті визначають за формулою:

П = Sп / Sт х 100,

де П - площа забудови;

Sп - сумарна площа всіх будівель і споруд;

Sт - площа території об'єкта.

Розрахункові дані зводять у таблицю результатів оцінки і роблять висновки, в яких вказують: межу стійкості об'єкта проти світлового імпульсу; очікуваний максимальний світловий імпульс; найбільш пожежонебезпечні елементи об'єкта і можлива обстановка на об'єкті.

На основі висновків розробляють конкретні заходи підвищення пожежної стійкості об'єкта.

Оцінка уразливості об'єкта від радіоактивного забруднення і проникаючої радіації починається з визначення максимальних очікуваних значень рівня радіації і дози проникаючої радіації.

За показник стійкості об'єкта приймається допустима доза радіації, яку можуть одержати люди за час робочої зміни.

Стійкість об'єкта проти радіаційного ураження можна оцінювати у такій послідовності. Визначити: граничні рівні радіації (Р/год.) на об'єкті, за яких можлива виробнича діяльність у звичайному режимі або в режимах радіаційного захисту; ступінь захищеності працюючих; дози радіації, які може одержати виробничий персонал; втрати сільськогосподарських тварин і зниження їх продуктивності ( wacko

; втрати сільськогосподарських рослин та їх урожайність ( wacko

; втрати і ураження лісових насаджень і в результаті цього зниження господарської діяльності лісогосподарських об'єктів; стійкість роботи сільськогосподарських і лісогосподарських об'єктів.

Після аналізу зробити висновки про очікувані максимальні рівні радіоактивного забруднення території об'єкта і дози проникаючої радіації; ступінь забезпечення захисту працюючих, тварин і обладнання, техніки, урожаю, кормів, води; можливість безперервної стійкої роботи об'єкта за умови, що сумарна доза опромінення працюючих не перевищуватиме допустимої дози; можливість виробництва запланованої, доброякісної продукції тваринництва, рослинництва і лісового господарства та заходи підвищення стійкості роботи об'єкта, підвищення рівня захисту працюючих, сільськогосподарських тварин і продукції тваринництва, рослин і врожаю, води і вододжерел.

Оцінка стійкості об'єкта проти впливу хімічних і біологічних засобів. При оцінці стійкості об'єкта до впливу ОР і СДОР необхідно визначити: тип ОР чи СДОР, межі осередку хімічного зараження і ураження, площу зони зараження; глибину поширення зараженого повітря; стійкість хімічних речовин на місцевості; час можливого перебування людей у засобах захисту органів дихання і шкіри; час можливого утримання сільськогосподарських тварин у захисних спорудах; кількість заражених людей, тварин; площі заражених рослин; зараження техніки; можливі втрати людей, тварин, загибель сільськогосподарських культур і лісових насаджень.

Основним критерієм стійкості роботи об'єкта в умовах хімічного зараження є втрати людей, тварин і рослин.

Оцінку стійкості об'єкта до впливу біологічних засобів необхідно починати з таких вихідних даних:

встановити вид біологічних засобів, які можуть бути загрозою для господарства,
ступінь небезпеки для людей, тварин і рослин;
ступінь захищеності людей, тварин, рослин, продукції тваринництва і рослинництва, води та ін.
При оцінці стійкості об'єкта до впливу біологічних засобів необхідно визначити: вид збудника, ступінь його небезпечності, межі зараження, можливість і швидкість поширення інфекційних захворювань людей, тварин та небезпечних хвороб рослин; можливі втрати людей, тварин, посівів сільськогосподарських культур; необхідність введення карантину і обсервації.

На основі оцінки стійкості зробити висновки і розробити заходи щодо підвищення стійкості об'єкта до можливого ураження біологічними засобами та ліквідації осередку біологічного ураження і відновлення стійкості виробничої діяльності об'єкта. Робота об'єкта в цілому складається із роботи окремих галузей виробництва. Тому необхідно розглянути стійкість роботи в надзвичайних умовах окремих основних галузей сільськогосподарського виробництва.

Оцінка стійкості роботи рослинництва. Найбільш небезпечними для ведення рослинництва в надзвичайних умовах є радіаційне, хімічне і біологічне ураження, які можуть бути в мирний і воєнний час. Тому ці вражаючі фактори і повинні бути вихідними для оцінки обстановки.

Крім цього, необхідні такі дані:

забезпеченість технікою, запасними частинами, паливно-мастильними матеріалами, хімічними і біологічними засобами захисту рослин, мінеральними і органічними добривами,
забезпеченість спеціалістами,
забрудненість РР чи зараженість хімічними речовинами і біологічними засобами посівів,
площі сільськогосподарських угідь, які можуть бути перепрофільовані або виключені із сівозміни,
можливі втрати працюючих у рослинництві у зв'язку з мобілізацією чи ураженням РР, хімічними речовинами чи біологічними засобами,
програмований обсяг виробництва продукції рослинництва,
середня програмована урожайність основних сільськогосподарських культур та площі цих культур.
Основний показник стійкості роботи рослинництва - це рівень виробництва валової продукції в натурі.

Для оцінки стійкості роботи рослинництва можна використати формулу:

С рос = ЗВП/ВП х 100%

Срос – стійкість роботи рослинництва,%;

ЗВП – залишкова валова продукція.

Валову продукцію розраховують за формулою:

ЗВП = ВП – (ПП + ПТ),

де ВП – програмована планова продукція в натурі;

ПП – прямі втрати продукції рослинництва;

ПТ – втрати продукції рослинництва від зміни технології виробництва.

При розрахунках втрат необхідно користуватися спеціальними таблицями втрат врожаю при ураженні радіоактивними речовинами, небезпечними хімічними сполуками, хворобами і шкідниками сільськогосподарських культур як біологічними засобами ураження.

Оцінка стійкості роботи тваринництва. Розрахунки стійкості роботи тваринництва необхідно проводити на фоні можливого радіаційного забруднення, хімічного і біологічного зараження.

До вихідних даних обстановки ще необхідні дані:

забезпеченість технікою і паливно-мастильними матеріалами, електроенергією, вакцинами, сироватками та іншими ветеринарними препаратами,
забезпеченість технологічного переробного процесу тваринницької продукції,
умови утримання тварин,
забезпеченість тварин кормами, водою та можливість укриття тварин,
можливі втрати спеціалістів та інших працівників тваринництва,
запланований обсяг виробництва продукції тваринництва.
Розрахунки проводити за календарний час за тими ж формулами, що й для оцінки стійкості роботи рослинництва.

Оцінка стійкості роботи машинно-тракторного парку і паливно-енергетичного комплексу. Для оцінки стійкості роботи машинно-тракторного парку і паливно-енергетичного комплексу необхідно використати такі вихідні дані: прогноз можливої надзвичайної обстановки в мирний чи воєнний час; забезпеченість спеціалістами, механізаторами після проведення мобілізації; наявність техніки, мастил і палива в необхідній кількості для технологічного процесу; забезпечення електроенергією і автономними джерелами електроенергії.

Необхідно визначити коефіцієнт технічної готовності техніки, механізмів і паливно-енергетичної системи.

Коефіцієнт технічної готовності машинно-тракторного парку розраховують за формулою:

К = 1 – Дрем/ Дн,

де Дрем – дні перебування тракторів і автомобілів на ремонті і технічному обслуговуванні;

Дн – загальна кількість днів перебування тракторів і автомобілів на об'єкті.

Коефіцієнт використання машинно-тракторного парку визначають за формулою:

Кв = Др/Дн,

де Др – фактично відпрацьовані тракторо-дні;

Дн – загальна кількість днів перебування тракторів і автомобілів на об'єкті.

Так, для повітряної ударної хвилі встановлені сім послідовних значень величини надмірного тиску ДРф: 1,5; 10; 20; ЗО; 40; 50; 100 кПа (0,015; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 1,0 кгс/см2).

Для світлового випромінювання (при умові прозорості атмосфери) прийняті шість значень величин світлового імпульсу £/св: 12,4; 29,3; 54,4; 83,7; 113,0; 259,5 Дж/см2 (2,7, 13, 20, 27 і 62 кал/см2).

Для радіоактивного забруднений місцевості прийнято 12 значень величини гамма-радіації Д7: 40, 100, 200, 300, 400, 600, 800, 1200, 2000, 3000, 5000, 7000 Р.

У зв'язку з тим, що на практиці можуть бути різні проміжні вказаних величин, прийнято групувати сусідні градації значень в інтервали або діапазони. Послідовність діапазонів утворюють шкалу діапазонів.

Наприклад, для надмірного тиску одержимо шкалу із 8 діапазонів: менше 1,5; 1,5-10; 20-30; 30-40; 40-50; 50-100 і більше 100 кПа.

Для світлового імпульсу маємо 7 діапазонів: менше 12,4; 12,4-29,3; 29,3-54,4; 54,4-83,7; 83,7-113,0; 113,0-259,5 і більше 259,5 Дж/см2.

Для дози гамма-радіації на місцевості Ду- шкала із 13 діапазонів: менше 40; 40-100; 100-200; 200-300; 300-400; 400-600; 600-800; 800-1200; 1200-2000; 2000-3000; 3000-5000; 5000-7000 і більше 7000 Р.

Рис. 1. Схеми ізоліній і зон впливу між ними, які відповідають надмірному тиску:

а) у фронті повітряної ударної хвилі;
б) світлового імпульсу;
в) доз гама радіації наземного ядерного вибуху потужністю 0,2 Мт.
Графічне уявлення про діапазони радіоактивного забруднення місцевості можна скласти із рис. 1. Окремо для кожного з трьох вражаючих факторів ядерного вибуху проведені лінії, що з'єднують точки, які відповідають однаковим градаціям величини Такі лінії називаються ізолініями. Ізолінії для повітряної ударної хвилі і світлового випромінювання (рис. 1, а, б) - це правильні концентричні кола з центром, який збігається з епіцентром ядерного вибуху.

Для радіоактивного забруднення місцевості ізолінії називають ізодозними лініями і мають вони складну конструкцію. Еліптичні криві відповідають найбільш простому випадку - ідеальній формі радіоактивного сліду. Така форма можлива тільки при постійній швидкості і напрямку середнього вітру на висоті підйому хмари ядерного вибуху. На рис. 1, в нанесено радіоактивний слід, що відповідає швидкості середнього вітру 50 км/год.

У всіх випадках, для всіх вражаючих факторів проміжок між двома сусідніми ізолініями - це прийнятий діапазон значень фізичної величини, а площа між цими лініями означає зону впливу, що утворюється вражаючим фактором у межах прийнятого діапазону.

Так, заштриховане коло - це зона впливу, утворена повітряною ударною хвилею із значенням надмірного тиску АРф у діапазоні 20-З0 кПа. Аналогічно на рис. 7.1, в зона впливу радіоактивного забруднення в діапазоні доз гамма-радіації ДV 300-400 Р. Зони впливу радіоактивного забруднення (в даному діапазоні доз гамма-радіації на місцевості) надалі будуть називатись скорочено "дозові зони".

Графічні відображення легко перенести на реальну місцевість, маючи карту (схему) відповідного масштабу.

Збитки сільського господарства від дії вражаючих факторів ядерного вибуху складаються із втрат, нанесених його основним виробничим силам. Виробничі сили сільського (лісового) господарства до ураження можна розділити на об'єкти біологічного походження: трудові ресурси (сільське працездатне населення); сільськогосподарські тварини; посіви сільськогосподарських культур (чи лісові насадження) і на об'єкти не біологічної природи, які становлять матеріально-технічну базу сільського (лісового) господарства - будівлі і споруди; сільськогосподарські машини; системи енергопостачання.

Оцінка можливих збитків від ядерного вибуху проводиться на основі характеристики впливу кожного із вражаючих факторів. У зв'язку з тим, що найбільш небезпечним (за територією і тривалістю ураження) для сільського (лісового) господарства є радіоактивне забруднення місцевості, розглянемо приклад розрахунку збитків від впливу цього вражаючого фактора.

Для оцінки наслідків впливу радіоактивного забруднення необхідні такі дані:

радіаційна обстановка в населених пунктах, на відкритій місцевості - місцях знаходження людей, на полях і пасовищах, на фермах і ділянках, де знаходиться худоба поза приміщеннями, можливі втрати людей, поголів'я сільськогосподарських тварин, продуктивності тварин, урожаю сільськогосподарських культур;
чисельність працездатного населення і- характеристика його розміщення (на відкритій місцевості, в будинках, протирадіаційних укриттях) з урахуванням ступеня захищеності від впливу радіації;
поголів'я сільськогосподарських тварин у громадському і особистому господарствах за видами і віковими категоріями, характеристика їх розміщення на період випадання радіоактивних продуктів;
планова продуктивність сільськогосподарських тварин;
площі посівів сільськогосподарських культур;
планові урожайності і валові збори урожаю, фази розвитку рослин на календарний час випадання радіоактивних речовин.
Порядок розрахунків

У результаті радіоактивного забруднення територія окремого господарства може опинитися в одній або кількох лозових зонах. Виходячи з цього, встановлюється чисельність людей, поголів'я сільськогосподарських тварин, розміри площ посівів різних сільськогосподарських культур, лісових насаджень, які потрапили в ту або іншу дозову зону. Розрахунок втрат людей проводиться з урахуванням розміщення їх в ПРУ, а розрахунок втрат тварин – окремо для кожного виду і вікової групи з урахуванням утримання (пасовище, стійлове, загінне).

Втрати в рослинництві від впливу радіації обумовлені головним чином зниженням урожайності сільськогосподарських культур. Розрахунки втрат урожаю проводяться окремо для кожної культури з урахуванням фази розвитку на період випадання радіоактивних речовин.

М'ясна продуктивність у худоби і птиці, які одержали дози зовнішнього гамма-опромінення, що не призвели до загибелі (менше 600 Р), практично не знижується. Тварини, які не перебували на пасовищах і, крім зовнішнього гамма-опромінення, одержали і внутрішнє бета-гамма-опромінення за рахунок надходження радіоактивних речовин з кормами, знижують м'ясну продуктивність в середньому на 15-20%.

Сільськогосподарські культури. Для оцінки стійкості вирощування сільськогосподарських культур в умовах радіоактивного забруднення необхідні такі дані: посівні площі культур, урожайність, заплановані валові збори урожаю, фази розвитку культур при випаданні радіоактивних речовин, зони радіоактивного забруднення.

Розглянемо послідовність проведення розрахунків на прикладі озимої пшениці.

Вихідні дані. Планова урожайність озимої пшениці /п0=19 ц/га, посіви озимої пшениці попали у три дозові зони, їх площа розподілилася по зонах так:

у зоні 400–600 Р – 5, = 280 га;
у зоні 600–800 Р – 52=150 га;
у зоні 800- 1200 р - 53=70 га.
Імовірність втрат врожаю при випаданні радіоактивних речовин на посіви в фазу колосіння рослин буде дорівнювати:

для зони 400 – 600 Р – /СІ = 30%;
для зони 600–800 Р – /С; = 40%;
для зони 800–1200 Р – Яз = 60%.