Моделювання зони хімічного ураження в умовах локалізації надзвичайної ситуації

Кустов Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-6960-6399

Басманов Олексій Євгенович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-6434-6575

Мельниченко Андрій Сергійович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-7229-6926

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4400185

Ключові слова: викид речовин, небезпечні хімічні речовини, зона забруднення, осадження небезпечної речовини, інтенсивність розпиленого струменю

Анотація

Розроблено математичну модель розповсюдження газоподібних небезпечних хімічних речовин з врахуванням факторів їх активного осадження на шляху розповсюдження. Проаналізовано умови розповсюдження газоподібної небезпечної речовини при розгерметизації технологічного обладнання під час проведення локалізації аварії шляхом осадження небезпечної хімічної речовини розпиленими струменями. Для спрощення моделювання прийнято ряд припущень стосовно параметрів вітру, умов викиду та осадження, які дозволяють спростити процес прогнозування та входять до допустимих меж похибки. На основі гаусівського закону та з врахуванням па-раметрів джерела викиду небезпечної хімічної речовини та її осадження отримане диференційне рівняння розповсюдження небезпечної хімічної речовини за умов локалізації надзвичайної ситуації. Шляхом вирішення диференційного рівняння дифузії отримана математична модель розподілу газоподібної небезпечної речовини по зоні надзвичайної ситуації з урахуванням активного її осадження оперативно-рятувальними підрозділами. При моделюванні процес осадження небезпечних хімічних речовин дрібнодисперсним рідинним потоком розглядався як процес сорбції газу сферичними краплями потоку з урахуванням, як фізико-хімічної взаємодії газу та рідини, так і інтенсивності дрібнодисперсного потоку. Розроблена математична модель дозволяє проводити розрахунок розмірів зон хімічного забруднення з визначенням граничних умов безпеки з урахуванням напрямку та швидкості вітру, температури повітря, ступеня вертикальної стійкості повітря, ширини зони активного осадження та хімічних властивостей як газу так і рідини. Врахування процесу локалізації зони аварії при прогнозування розвитку надзвичайної ситуації дозво-ляє прийняти керівнику ліквідації надзвичайної ситуації правильне управлінське рішення, забезпечити безпечні умови роботі рятувальників та оптимізувати роботу по евакуації із зони ураження населення та матеріальних цінностей.

Посилання

1. Global Hazards Weekly Bulletin. Public Health England. London. (2020). Available at: http://www.met.reading.ac.uk/~sgs02rpa/extreme.html
2. Malmén, Y., Nissila, M., Virolainen, K. and Repola, P. (2010). Process chemicals – An ever present concern during plant shutdowns’, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 23, 249–252.
3. Analytical review of the state of technogenic and natural security in Ukraine for 2018. Available at: http://cn.dsns.gov.ua
4. Andronov, V.A., Divizinyuk, М. М., Kalugin, V. D., Tiutiunik, V. V. (2016). Scientific and design bases of creation of complex system of monitoring of emergency situations in Ukraine: Monograph, Kharkiv, 319.
5. Ernst, S., LaDue, D., and Gerard, A. (2018). Understanding emergency manager forecast use in severe weather events. J. Operational Meteor., 6 (9), 95–105,
6. Leelossy, A., Jr F.M., Izsak, F., Havasi, A., Lagzi, I., Meszaros, R. (2014). Dispersion modeling of air pollutants in the atmosphere: a review. Central European Journal of Geosciences, 6, 257–278.
7. Dahia, A., Merrouche, D., Merouani, D.R. et al. (2019). Numerical Study of Long-Term Radioactivity Impact on Foodstuff for Accidental Release Using Atmospheric Dispersion Model. Arab J Sci Eng., 44, 5233–5244.
8. Hoinaski, L., Franco, D., Lisboa, H. (2016). Comparison of plume lateral dispersion coefficients schemes: Effect of averaging time. Atmospheric Pollution Research, 7, 134–141.
9. Govalenkov, S. S., Basmanov, A. E. (2010). Estimation of the intensity of leakage of hazardous chemicals from the emission source. Problems of emergencies. Kharkiv, 11, 39–44.
10. Shiraiwa, M., Pfrang, C., Koop, T., P schl, U. (2012). Kinetic multi-layer model of gas-particle interactions in aerosols and clouds (KM-GAP): linking condensation, evaporation and chemical reactions of organics, oxidants and water. Atmos. Chem. Phys., 12, 2777–2794.
11. Hollingsworth, S. A., Dror, R. O. (2018). Molecular Dynamics Simulation for All Neuron, 99, 1129–1143.
12. Julin, J., Shiraiwa, M., Miles, R., Reid, J.P., P schl, U., Riipinen, I. (2013). Mass Accommodation of Water: Bridging the Gap Between Molecular Dynamics Simulations and Kinetic Condensation Models. J. Phys. Chem. A., 117, 410−420.
13. Kustov, M., Kalugin, V., Levterov, A. (2016). Rain scavenging of a radioactive aerosol atmospheric precipitation. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, Vienne, 3–4, 73–76.