Реферат: Методика расчета зон затопления при гидродинамических авариях на хранилищах производственных отходов химических предприятий (рд 09-391-00)

#G0

Утверждена

постановлением Госгортехнадзора

России от 04.11.00 N65

Введена в действие 04.11.00

Методика расчета зон затопления при гидродинамических авариях на хранилищах производственных отходов химических предприятий

(РД 09-391-00)


Введение


Методика предназначена для расчета зон затопления и количественной оценки уровня безопасности при гидродинамической аварии на эксплуатируемых и проектируемых хранилищах шламов, жидких производственных отходов, стоков и технических вод (далее - хранилища).


При разработке Методики расчета зон затопления при гидродинамических авариях на хранилищах производственных отходов химических предприятий (далее - Методика) учтены требования следующих документов:


Федерального закона Российской Федерации от 21.07.97 N117 "О безопасности гидротехнических сооружений *1";

_____

*1. Далее - ГТС.


Постановления Правительства Российской Федерации от 06.11.98 N1303 "Об утверждении положения о декларировании безопасности гидротехнических сооруженй".


В Методике учтены особенности хранилищ отходов химического промышленного комплекса, в том числе:


наличие в хранилищах высокотоксичных и токсичных веществ, веществ, представляющих опасность для окружающей природной среды (далее - вредные вещества);


размещение хранилищ на местности с относительно плавными формами рельефа недалеко от поверхностных водоемов, на промплощадках предприятий, в непосредственной близости от населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий;


устройство ограждающих дамб из песчаных, супесчаных и суглинистых грунтов.


Методика может быть использована для расчета зон затопления и количественной оценки уровня безопасности при авариях на хранилищах предприятий других отраслей промышленности.


1. Общие положения


1.1. При аварии на хранилищах отходов и стоков происходит разрушение ограждающих дамб и разлив содержимого хранилищ, вызывающий:


затопление окружающих территорий, в том числе мест временного или постоянного присутствия человека, зданий и сооружений;


распространение волной прорыва вредных веществ, которое приводит к загрязнению почв и земель, грунтовых вод, поверхностных водоемов, источников питьевого водоснабжения.


1.2. Опасность аварий определяется последствиями возникающих чрезвычайных ситуаций (ЧС).


1.3. При разработке Методики использованы традиционные положения теории русловых процессов, безнапорного гидротранспорта грунтов, а также Рекомендации по расчету охранных зон хвостохранилищ, выпущенные ВНИИПИ механической обработки полезных ископаемых (МЕХАНОБР) в 1984 году [1-7].


1.4. Методика позволяет определить показатели, характеризующие аварию и ее последствия:


границы зоны затопления;


время образования прорана (время от начала до полного истечения жидкости из хранилища);


размеры прорана;


расходы и объемы жидких отходов, выливающихся по мере развития прорана;


высота, скорость и гидродинамическое давление волны прорыва по пути движения;


параметры загрязнения вредными веществами почвы, грунтовых и поверхностных вод;


показатели последствий аварий по воздействию волны прорыва на человека, здания и сооружения;


показатели последствий аварий по воздействию на окружающую природную среду.


1.5. Методика предназначена для использования:


предприятиями и организациями, эксплуатирующими хранилища;


проектными и экспертными организациями;


другими организациями, по роду своей деятельности связанными с обеспечением безопасности хранилищ;


при декларировании безопасности ГТС;


при определении возможности дальнейшей эксплуатации хранилищ и других работах, в которых требуется количественная оценка уровня безопасности.


1.6. Полученные показатели последствий аварии могут быть использованы при оценке ущерба окружающей природной среде, материальных потерь, границ зон поражающих факторов и классификации ЧС.


1.7. Основные термины и определения, используемые в методике.


Затопление - повышение уровня воды водотока, водоема или подземных вод, приводящее к образованию свободной поверхности воды на участке территории [8, 9].


Катастрофическое затопление - территория, на которой затопление имеет глубину 1,5 м и более и может повлечь за собой разрушения зданий и сооружений, гибель людей, вывод из строя оборудования предприятий [10].


Зона затопления - зона, в пределах которой происходит движение потока, образующегося при разрушении дамбы (плотины) [8, 11].


Почва - природное образование, слагающее поверхностный слой земной коры и обладающее плодородием [12, 13].


Плотность сухого грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к его первоначальному объему [14].


Плотность частиц грунта - масса единицы объема грунта без учета пор или масса единицы объема твердых частиц грунта [14].


Вода грунтовая - гравитационная вода первого от поверхности земли постоянно действующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое [13].


Коэффициент фильтрации - скорость фильтрации воды при градиенте напора, равном единице, и линейном законе фильтрации [14].


Градиент напора - отношение разности напора воды к длине пути фильтрации [14].


Инфильтрация - проникновение атмосферной или поверхностной воды в породы и почвы [14].


Авария - опасное техногенное происшествие, создающее угрозу жизни и здоровью людей, приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного и транспортного процесса, нанесению ущерба окружающей природной среде [8, 15, 16].


Гидродинамическая авария - авария на ГТС, связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения чрезвычайной техногенной ситуации [8, 15, 16].


Чрезвычайная ситуация - обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии на ГТС, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей [8, 16].


Предельно допустимая концентрация - максимальная концентрация, при которой вещество не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает гигиенические условия водопользования [8].


Опасные отходы - отходы, которые в силу их реакционной способности или токсичности представляют непосредственную или потенциальную опасность для здоровья человека или состояния окружающей среды самостоятельно или при вступлении в контакт с другими отходами и окружающей средой [8].


Загрязняющие вещества - химические соединения, повышенное содержание которых в биосфере и ее компонентах вызывает негативную токсико-экологическую ситуацию [8].


Прудок-отстойник - водоем, в котором происходит осветление в процессе намыва [8].


^ 2. Расчет распространения отходов*, содержащихся в хранилище, в случае разрушения ограждающей дамбы


2.1. Основные положения, принимаемые при расчете

_____

*1 Отходы - жидкие производственные отходы, стоки и технические воды.


2.1.1. Процесс разрушения хранилища, образования прорана и движения образующегося при этом потока отходов является сложным. Неравномерный и неустановившийся характер движения потока по всей трассе растекания обусловливают переменные значения его гидродинамических параметров [1-7], поэтому для упрощения расчетов рассматриваемый процесс разделяется в расчетном отношении на два этапа:


1) расчет образования прорана и расчет параметров потока в сечении у подошвы откоса дамбы;


2) расчет максимальных параметров потока по трассе растекания.


2.1.2. В Методике приняты следующие допущения:


расчет производится для глубины слоя жидкости и несконсолидированных отходов не менее 25 см;


отходы в хранилище могут представлять собой однородный или неоднородный состав;


поперечное сечение прорана принимается прямоугольным и постоянным по всей длине прорана;


после образования прорана жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон;


гидравлический прыжок, возникающий на переходе потока с участка с уклоном дна больше критического на участок, где уклон меньше критического, - не рассматривается [17, 18].


^ 2.2. Расчет образования прорана (процесса разрушения дамбы)


2.2.1. В расчетах приняты следующие основные обозначения:


H- максимальная глубина вытекающего из прудка слоя жидкости и несконсолидированных отходов, м;


F - площадь хранилища по максимальной отметке гребня дамбы, м;


V - полный объем отходов в хранилище, м;


l - ширина гребня дамбы, м;


m - заложение внутреннего откоса дамбы *1, м/м;

_____

*1 Отношение длины горизонтальной проекции откоса к высоте откоса.


n - заложение внешнего откоса дамбы, м/м;


- плотность частиц грунта, т/м;


- плотность жидкости в поверхностном слое, т/м;


- плотность жидкости в слое, расположенном на глубине, равной 1/2 толщины слоя жидкости и несконсолидированных отходов, т/м;


- плотность жидкости в придонном слое, т/м;


- средняя плотность сухого грунта тела дамбы, т/м [7];


- кинематический коэффициент вязкости жидкости в поверхностном слое, см/с;


- кинематический коэффициент вязкости жидкости в слое, расположенном на глубине, равной 1/2 толщины слоя жидкости и несконсолидированных отходов, см/с;


- кинематический коэффициент вязкости жидкости в придонном слое, см/с (для воды кинематический коэффициент вязкости равен 0,0101 см/с);


d - средневзвешенный размер частиц грунта, мм.


2.2.2. Подготовка исходных данных для расчета на первом этапе


2.2.2.1. Исходными данными для расчета являются:


максимальная глубина вытекающего из прудка слоя жидкости и несконсолидированных отходов;


площадь хранилища по максимальной отметке гребня дамбы;


ширина гребня дамбы;


заложение внутреннего откоса дамбы;


заложение внешнего откоса дамбы;


плотность частиц грунта;


средневзвешенный размер частиц грунта.


2.2.2.2. Вычисление средневзвешенного размера частиц грунта. Для этого производятся замеры размера частиц грунта:


для наливных хранилищ - на дамбе;


для комбинированных (наливных + намывных) и намывных - на первичной насыпной и на намывной дамбах.


Определяются среднее значение диаметра частиц грунта d и стандартное отклонение измерений :


(1)


(2)


где d - диаметр i й выделенной фракции частиц грунта, определяемый по гранулометрическому анализу, мм;


n - количество измерений.


Из формул (1) и (2) получаем выражение для определения средневзвешенного размера частиц грунта


(3)


где t - квантиль распределения Стьюдента с доверительной вероятностью 0,95 [19].


2.2.2.3. Плотность жидкости в j-м слое для отходов с неоднородным составом определяется по следующей формуле:


(4)


где x - расстояние от поверхности жидких отходов до рассматриваемого j го слоя, м;


(5)


H - высота слоя жидкости и несконсолидированных отходов, м.


Для отходов с однородным составом j =1.


2.2.2.4. Кинематический коэффициент вязкости жидкости в j-м слое для отходов с неоднородным составом определяется по следующей формуле:


(6)


где


(7)


Для отходов с однородным составом j =1.


Вывод формул (4)-(7) приведен в приложении 1.


За начальные условия расчета размыва элементарного прорана принимается равенство


y = b = h = 0,1H, (8)


где у - начальная глубина прорана;


b - начальная ширина прорана;


h - начальная глубина потока.


На рис. 1 представлена схема расчета размыва гребня и пляжной зоны хвостохранилища.




Рис.1. Схема расчета размыва прорана


Задавая приращение глубины прорана на каждом расчетном шаге постоянным и равным y < y, определяется приращение ширины прорана


(9)


2.2.3. Задавая приращения размеров прорана (у и b), определяем уменьшение глубины вытекающего из прудка слоя H. Расчет ведется методом итераций.


Определение параметров размыва прорана и потока производится в расчетный i-й промежуток времени:


глубина прорана (10)


ширина прорана (11)


длина прорана, м, (12)


При достижении у = Н принимается, что увеличение прорана осуществляется только за счет его расширения:


(13)


(14)


Глубина потока в проране, м, (15)

где H определяется по формуле (37).


Расход потока в проране, м/с [4]: (16)


где m - коэффициент водослива, принимаемый равным 0,31.


Удельный расход потока в проране, м/с, (17)


Скорость потока в проране, м/с, (18)


Неразмывающая скорость u, м/с, определяется для заданного значения d и гидравлических параметров потока производится по зависимостям В.С. Кнороза [20]:


для 0,1 мм < d < 0,25 мм (19)


для 0,25 мм < d < 1,5 мм


(20)


для d > 1,5 мм (21)


где k = 0,785 d ;


g - ускорение силы тяжести (g = 981 см/с);


R - гидравлический радиус потока для прямоугольного сечения прорана, определяемый по формуле:


(22)


- относительная плотность жидких отходов j-го слоя, которая определяется как


(23)


Для частиц грунтов с d < 0,1 мм при определении значения не размывающей скорости необходимо учитывать силы сцепления между частицами грунта. Значение u рекомендуется определять по нормативно-справочной литературе [17].


Величина гидравлической крупности W, м/с, для размываемых грунтов в проране определяется в зависимости от диаметра частиц грунта по формулам [20]:


при d < 0,1 мм (24)


при 0,1 мм < d < 0,6 мм (25)


при 0,6 мм < d < 2,0 мм (26)


при d > 2,0 мм (27)


где g - ускорение силы тяжести (g = 981 см/с).


Время размыва элементарного объема прорана, с:


(28)


где - транспортирующая (размывающая) способность потока;


W - увеличение объема размытого прорана, м:


(29)


В зависимости от гидравлических параметров потока и диаметра частиц размываемого грунта они могут переноситься потоком либо во взвешенном, либо в донном состоянии.


Если скорость потока u > 2,7u и все частицы d < 0,15 мм (переносятся во взвешенном состоянии), то величина может быть определена как [1]:


(30)


где u - критическая скорость потока, м/с, определяется:


при y < H (31)


при y = H (32)


Если u < 2,7 u и все частицы d > 0,15 мм (движутся в донном режиме), то величина определяется по формуле [1]:


(33)


где g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с).


Объем жидкости, вытекающей из прудка за время t:


(34)


Общий объем, вытекший за время Т = t:


(35)


Понижение уровня в прудке


(36)


Глубина слоя, вытекающего из прудка:


(37)


При i = 1 принимаем, что Н = y и Н = 0.


Расчет ведется до того момента, когда V достигает значения V или величина транспортирующей способности становится меньше 0,003.


Для удобства все результаты расчетов представляются в табличной форме.


^ 2.3. Определение параметров потока в сечении у подошвы откоса дамбы


Для определения значений скорости U и глубины h потока по внешнему откосу дамбы из результатов расчетов, полученных в п. 2.2.3, выбираются:


максимальное значение полного расхода Q и соответствующие ему значения ширины b и глубины h (вариант 1);


максимальное значение удельного расхода q и соответствующие ему значения ширины b и глубины h (вариант 2);


максимальное значение ширины прорана b.


Расчет по выбранным параметрам производится одновременно для Q и q.


2.3.1. Для определения формы свободной поверхности потока [4] необходимо сравнить величину нормальной глубины h с критической глубиной h и значение уклона внешнего откоса дамбы i со значением критического уклона i .


Определение критической глубины потока, м,


*1 (38)

_____

*1 Здесь и далее по тексту формулы в левой колонке относятся к первому варианту расчета, в правой - ко второму.


где - коэффициент кинетической энергии, принимается равным 1,1;


g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с).


Нормальная глубина h потока вычисляется в процессе итерационной процедуры (подбором) по значению модуля расхода K:


вычисляется модуль расхода [4]:


(39)


где


Задавая различные значения h (h) *1, определяем характеристики потока:

_____

*1 Здесь и далее по тексту значения параметров, указанных в скобках, относятся ко второму варианту.


площадь сечения, м,


(40)


смоченный периметр потока


(41)


гидравлический радиус


(42)


коэффициент Шези


(43)


где n - коэффициент шероховатости, принимаемый равным 0,025 [4];


значение расчетного модуля расхода К:


(44)


Подставляя значения параметров, определяемых по уравнениям (40)-(43), в выражения (44), получим


(45)


Результаты расчетов и значения h (h) заносятся в таблицу. Значение h (h), при котором расчетный модуль расхода К К (К К), и будет значением нормальной глубины потока h (h).


Величина критического уклона определяется по формуле [4]:


(46)


Подставляя значения параметров, определяемых по уравнениям (40)-(43) при условии h = h, в выражения (46), получим


(47)


где b = b, b = b.


В зависимости от глубины потока в начале откоса h (h) и со отношения i i (i i ) и h h (h h) определяется форма свободной поверхности потока [4, 17, 18].


2.3.2. Определение глубины потока в сечении у подошвы откоса


Из полученных значений h, h, h (h, h, h) выбирается наибольшее и наименьшее значение глубины потока [h, h (h, h)] и вычисляется среднее значение:


(48)


Определяем длину откоса L, на которой устанавливается нормальная глубина h (h) [6]:


(49)


(50)


где b =b, b =b;


- относительная глубина (для каждого из вариантов) определяется:


(51а)


(51б)


По величинам гидравлических показателей русла X (X) и относительным глубинам находятся функции относительной глубины и (см. приложение 2). Гидравлический показатель русла определяется по формулам [6]:


(52)


Полученные в уравнении (49) величины L и L сравниваются с длиной внешнего откоса дамбы L. Если полученное значение L < L (L < L), то считается, что глубина потока у подошвы от коса равна нормальной глубине h = h и h = h. Если же значение L > L (L > L), тогда, задавая L = L (L = L), из уравнения (49) определяем глубину потока у подошвы откоса:


(53)


2.3.3. Определение скорости потока в сечении у подошвы откоса дамбы


Скорость u определяется по известному расходу и глубине потока в сечении у подошвы откоса:


(54)


Из полученных расчетов из двух случаев выбираем максимальные начения параметров потока в сечении у подошвы откоса: глубины h и скорости u. Ширина потока в этом сечении принимается равной максимальной ширине прорана b. Эти величины являются исходными для расчета движения потока по прилегающей к хранилищу местности.


^ 2.4. Расчет максимальных параметров потока по трассе растекания


В зависимости от характера рельефа вытекающий из хранилища поток может быть ограничен боковыми склонами долины, либо растекание может происходить нестесненным образом, если хранилище расположено на плоской местности или в широкой долине.


Учитывая, что хранилища предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности в основном относятся к овражным, овражно-пойменным и (или) равнинным типам и имеют емкость до нескольких млн м, принимаем, что вытекающий поток ограничен постоянным значением боковых склонов ложбин, лога или слабонаклоненных поверхностей поймы или равнины.


В расчете принято допущение о том, что лог по всей длине трассы растекания имеет треугольное сечение.


Для определения параметров потока по трассе растекания руслопотока разбивается на участки с постоянными уклонами дна и формой поперечного сечения. На границах участков принимается условие равенства расходов. За расчетное принимается максимальное значение расхода потока Q = Q, полученное в результате расчета на первом этапе.


Для расчета площади сечения лога на концах выбранных участков задаются характерные абсолютные отметки бортов А и дна А лога (см. рис. 2).


Для определения формул расчета скорости u, глубины h и ширины b потока [4] вычисляются уклоны i-x участков лога Iл





где Lл - длина выбранного i-го участка лога.




Рис. 2. Поперечное сечение лога


Для уклонов I < 0,01 параметры потока определяются:


скорость потока (55)


глубина потока (56)


ширина потока (57)


где - относительное расстояние; (58)





здесь и (см. рис. 2).


При i = 0: b = b,


l = 0,





где и - заложения левого и правого откосов лога у подошвы откоса дамбы соответственно.


Гидродинамическое давление Р на сооружения, расположенные на пути потока на расстоянии l от подошвы дамбы, вычисляется по формуле


Па, (59)


где - средняя плотность потока.


Для защиты объектов, попадающих в зону затопления, можно отвести поток через какое-либо пропускное сооружение (водоотводной канал), находящееся на расстоянии l от подошвы дамбы, расчет которого ведется по условию пропуска максимального расхода потока Q. Поперечное сечение S , обеспечивающее отвод потока, рассчитывается по значению скорости u в этом месте и по максимальному расходу:


(60)


Приведенные выше формулы позволяют рассчитать параметры потока по длине выбранной расчетной трассы движения на прилегающей к хранилищу местности, нанести их на соответствующий план или карту и определить границы зоны затопления.


Ввиду сложности расчетов и большого числа итераций в ЗАО "Экоцентр Агрохимбезопасность "разработан комплекс компьютерных программ "PRORAN".


2.5. Определение параметров загрязнения почвы, грунтовых вод и поверхностных водоемов вредными веществами, содержащимися в отходах


2.5.1. Для проведения расчетов приняты следующие допущения:


инфильтрация жидкой фазы на площади затопления через почву и грунт - свободная, т.е. фильтрация происходит без подпора со стороны грунтовых вод;


не учитывается вода, остающаяся в почвенно-растительном слое и в естественных впадинах и понижениях по трассе потока;


не учитывается дифференциация загрязнения по мощности и площади почв, грунтового потока, акватории водоемов.


2.5.1.1. При определении степени загрязнения почвы принимается, что вся масса вредных веществ из профильтровавшейся с поверхности жидкости остается в почвенном слое и распределяется равномерно по глубине слоя и площади затопления.


При расчете не учитывается, что часть вредных веществ из профильтровавшихся стоков, не задерживаясь в почвенном слое, попадает в грунтовые воды.


2.5.1.2. При определении степени загрязнения грунтовых вод принимается, что вся масса вредных веществ из профильтровавшейся с поверхности жидкости попадает в грунтовые воды и распределяется равномерно по мощности грунтового потока и площади затопления.


При расчете не учитывается, что часть вредных веществ из профильтровавшихся стоков останется в почве.


2.5.1.3. При определении параметров загрязнения поверхностных водоемов принимается, что вся масса вредных веществ, содержащихся в вытекшей из хранилища жидкости, распределяется равномерно:


для замкнутых поверхностных водоемов - по всему объему водоема;


для проточных поверхностных водоемов - по сечению водоема.


При расчете не учитывается, что часть вредных веществ из профильтровавшихся в грунтовые воды стоков останется в почве и водоносных грунтах.


2.5.2. Расчет параметров загрязнения почвы [21-27]


Объем профильтровавшейся с поверхности почвы жидкости V, м, определяется по формуле


(61)


где К - коэффициент фильтрации почвенного слоя, м/сут, определяется по данным изысканий;


J - градиент инфильтрационного потока;


F - площадь фильтрации, м, F = F, здесь F - площадь затопления при максимальных значениях параметров волны от хранилища до водной преграды (реки, озера, водоотводящего канала);


Т - время фильтрации жидкости, сут, которое определяется:


(62)


здесь - коэффициент, характеризующий время, при котором расход потока в проране больше 0,7Q, и определяемый по зависимости Q = f/(T), полученной по результатам расчетов в п. 2.2.3 (для расчетов рекомендуется принимать = 0,3);


Т - время образования прорана, сут (см. п. 2.2.3);


и - средние рассчитанные значения скоростей потока в проране (см. п. 2.2.3) и по трассе растекания (см. п. 2.4).


Значение V не должно превышать общего объема V, вытекшего из хранилища жидкости [см. формулу (35)].


Для каждого i-го вредного вещества, содержащегося в жидких отходах, вычисляется концентрация вредного вещества в почве , мг/кг, на площади F:


(63)


где С - концентрация i-го вредного вещества в жидких отходах, мг/л;


М - мощность почвенного слоя, м;


- плотность сухого почвенно грунтового слоя, т/м;


- фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг.


Параметры М и определяются по данным изысканий.


Полученная концентрация сравнивается с ПДК данного вещества в почве (см. приложение 3).


При отсутствии конкретных исходных данных для ориентировочных оценок рекомендуется пользоваться следующими значениями параметров:





2.5.3. Расчет параметров загрязнения грунтовых вод [21-27]


Объем профильтровавшейся с поверхности жидкости определяется по формуле (61). Для каждого i-го вредного вещества, содержащегося в жидких отходах, вычисляется концентрация вещества в грунтовых водах , мг/л, в зоне затопления:


(64).


где - концентрация вещества в грунтовых водах до гидродинамической аварии (фоновая концентрация), мг/л;


m - мощность грунтового потока, м;


n - пористость водоносных грунтов.


Параметры , m и n определяются по данным изысканий.


Полученная концентрация сравнивается с ПДК данного вещества в воде (см. приложение 4).


2.5.4. Расчет степени загрязнения поверхностных водоемов. Следует различать два случая:


1. Непроточная водная преграда (замкнутый водоем).


2. Проточная водная преграда.


Объем жидких отходов V, попадающих в замкнутый водоем, принимаем равным объему жидкости, вылившейся из хранилища [см. п. 2.2.3, формула (35)]:


V =V.


Для каждого из вредных веществ, содержащихся в жидких отходах, вычисляется концентрация в воде замкнутого водоема , мг/л:


(65)


где V - объем замкнутого водоема, м.


Полученная концентрация сравнивается с ПДК данного вещества в воде (см. приложение 4).


Для проточного водоема удельное содержание вредного вещества в воде проточного водоема , мг/л, составит:


(66)


где Q - расход проточного водоема, м/сут;


Q - максимальный расход изливающегося из хранилища потока, м/сут (см. п. 2.3.1).


Полученная концентрация сравнивается с ПДК данного вещества в воде.


2.5.5. При наличии соответствующих исходных данных возможно районирование площади фильтрации стоков по значениям К, J, Т, М, , n. В этих случаях при определении параметров загрязнения почвы и грунтовых вод для каждого выделенного района (r) рассчитывают величины V(r), (r).


2.5.6. Учет сорбции, ионного обмена, окислительно-восстановительных, других физико-химических и биохимических процессов, которые происходят с вредными веществами при фильтрации стоков через почвенный слой и грунты, может привести к снижению параметров загрязнения.


^ 2.6. Показатели последствий гидродинамических аварий на хранилищах отходов предприятий химического комплекса


2.6.1. Показатели последствий гидродинамической аварии характеризуются следующими видами опасных явлений: гибелью людей, нанесением ущерба здоровью и нарушением условий жизнедеятельности людей, разрушением и повреждением зданий и сооружений, загрязнением окружающей природной среды.


Величина показателя последствий является количественной оценкой уровня безопасности.


Исследования показали устойчивость результатов расчета показателей последствий аварии к вариации параметров, принимаемых в соответствии с допущениями, принятыми в пп. 2.2.2.2-2.2.2.4.


Определяемые в методике величины показателей последствий являются количественной оценкой уровня безопасности гидродинамической аварии и могут использоваться при оценке количества пострадавших людей, материальных потерь, ущерба окружающей среде, определении класса чрезвычайных ситуаций.


2.6.2. Показатели последствий силового воздействия волны прорыва на человека, здания и сооружения (гибель, нанесение ущерба здоровью и нарушение условий жизнедеятельности людей, разрушение и повреждение зданий и сооружений) определяются для территории в пределах зоны затопления, в границах которой воздействие волны опасно для жизни или здоровья человека, может вызвать разрушение и повреждение зданий и сооружений.


2.6.2.1. Показатель последствий силового воздействия волны прорыва на человека (Z) определяется количеством людей, постоянно (N) или временно (N) находящихся в зоне воздействия волны прорыва, значения параметров которой равны или превышают критические значения для жизни и здоровья человека:


чел, (67)


где Р - вероятность пребывания человека в зоне силового воздействия волны прорыва в течение суток.


Например, если в зоне затопления люди присутствуют круглосуточно, Р = 1; если в зоне затопления люди присутствуют неполные сутки, например одну смену (8 ч), - Р = 0,33.


В качестве критического значения параметра волны прорыва может быть принята, например, глубина потока в зоне растекания h> 1,5 м или параметры потока, приводящие к разрушению зданий и сооружений, в которых находятся люди.


2.6.2.2. Показатель силового воздействия волны прорыва Z на здания и сооружения определяется прочностными характеристиками зданий и сооружений, а также параметрами волны прорыва (гидродинамическое давление, скорость и глубина потока):


(68)


1. Если то . Если то ,


где - значение параметра гидродинамической волныпрорыва;


- предельное значение параметра волны прорыва для данного вида i-го здания или сооружения (см. приложение 5);


n - количество зданий и сооружений, оказавшихся в зоне затопления.


Показатель Z численно равен количеству зданий и сооружений, подвергшихся повреждению или разрушению.


2.6.2.3. Показатель последствий гидродинамической аварии по воздействию на окружающую среду определяется соотношением концентраций загрязняющих веществ в почве (), грунтовых водах (), в водоемах () и соответствующих предельно допустимых концентраций (С ПДК).


Рассчитав показатель для отдельных вредных веществ как , выбирают несколько веществ, имеющих наибольшее значение Zi, и определяют суммарный показатель последствий (Z).


Показатели определяются по каждому элементу окружающей среды - почва, грунтовые воды [24]:


(69а)


(69б)


(69в)


где k - количество суммируемых вредных веществ.


Список литературы


1. Леви И.И. Динамика русловых процессов. Л.: Госэнергоиздат, 1957.


2. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1962.


3. Кнороз B.C. Безнапорный гидротранспорт и его расчет //Известия ВНИИГ. 1951. Т. 44.


4. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.: Энергоиздат, 1982. С. 573, табл. П 4.


5. Исследование и расчет волны прорыва из хвостохранилища Михайловского ГОКа. М.:ВНИИВОДГЕО, 1978.


6. Временные методические рекомендации по расчету зон при внезапном прорыве ограждающих дамб хвостохранилищ. Белгород: ВИОГЕМ, 1981.


7. Рекомендации по расчету охранных зон хвостохранилищ. Л.: Механобр, 1984.


8. РД 09 255-99. Методические рекомендации по оценке технического состояния и безопасности хранилищ производственных отходов и стоков предприятий химического комплекса.


9. ГОСТ 19185-73. Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.


10. СНиП II 89-80. Генеральные планы промышленных предприятий. М., 1990.


11. ПБ 06 123-96. Правила безопасности при эксплуатациихвостовых, шламовых и гидроотвальных хозяйств.


12. ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация.


13. ГОСТ 25584-90. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации.


14. Геологический словарь. М.: Недра, 1978. Т. 1.


15. ГОСТ Р 22.0.05-94. Термины и определения.


16. РД 03 268-99. Порядок разработки и дополнительные требования к содержанию декларации безопасности гидротехнических сооружений на подконтрольных Госгортехнадзору России предприятиях (организациях).


17. Гидротехнические сооружения: Справочник проектировщика /Под ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.


18. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений. М.: Транспорт, 1992. 408 с.


19. Закс Л. Статистические оценивания. М.: Статистика, 1976. С. 130-131.


20. Кнороз B.C. Неразмывающие скорости для несвязных грунтов и факторы, их определяющие //Известия ВНИИГ. 1958. Т.59.


21. Перечень ПДК и ОДК химических веществ в почве. М., 1993.


22. ГН 2.1.5.689-98. ПДК химических веществ водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водопользования.


23. Перечень ПДК вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М., 1995.


24. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территорий от затопления и подтопления. М., 1990.


25. СНиП 1.02.07-87. Инженерные изыскания для строительства. М., 1988.


26. СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. М., 1988.


27. ГОСТ 5180-84. Грунты. Метода лабораторного определения физических характеристик.


28. Мальцев В.А. Методики оценки обстановки на промышленном предприятии при чрезвычайных ситуациях. М.: ИПК Госслужбы, 1993.


Приложение 1


Вывод формул расчета плотности и вязкости жидкости для отходов с неоднородным составом


Для оценки изменения плотности по глубине слоя жидкости и неконсолидированных отходов делаются допущения о нелинейной закономерности, описывающей это явление.


Предполагается, что закономерность, описывающая изменение плотности отходов по глубине слоя, имеет вид


(п. 1.1)


где - плотность j-го слоя;


- глубина до j-го слоя;


а, b и k - параметры используемой закономерности.


Для определения параметров необходимы измерения плотности отходов на трех уровнях: верхнем , среднем и нижнем .


В качестве параметра b используется величина плотности жидких отходов в верхнем слое, т.е.


(п. 1.2)


Подставляя значение в уравнение (п. 1.1) и логарифмируя, получим


(п. 1.3)


Для нижнего слоя формула (п. 1.3) будет иметь вид


(п. 1.4)


Для среднего слоя формула (п. 1.3) будет иметь вид


(п. 1.5)


Решая совместно уравнения (п. 1.4) и (п. 1.5), получим


(п. 1.6)


Преобразуя уравнение (п. 1.6), окончательно получаем


(п. 1.7)


Для определения а подставляем в выражение для k формулу (п. 1.4). После преобразования окончательно имеем


(п. 1.8)


Подставляя значения k и a в уравнение (п. 1.1), получим


(п. 1.9)


Для оценки изменения вязкости по глубине слоя жидкости и неконсолидированны