Приложение 3. "Методические рекомендации по оценке опасности подводных потенциально опасных объектов во внутренних водах и территориальном море РФ" (утв. МЧС России 02.12.2021 N ДЗ-17-802-5172-ВЯ)

Пример 1. Расчет параметров процесса распространения ОВ из ППОО с ОХВ при залповом выбросе в условиях "глубокое море"

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с размещением ППОО. Рассмотренный пример показывает работу математического аппарата для условий "глубокое море" и не привязан к конкретному объекту.

В качестве источника заражения рассматривается гипотетический затопленный объект в виде бочки с ипритом.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид ОВ согласно приложению N 1 приказа МЧС России от 27 февраля 2003 г. N 98 - высокотоксичное вещество, загрязняющее вещество. Согласно Реестру ППОО вид опасности - химическая.

Затопленный объект представляет из себя сферическую емкость, в которой содержится 100 кг иприта. Глубина залегания ППОО - 650 м.

Разделение объекта на составные части не требуется.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим залповый выброс ОВ ППОО при условии полного разрушения его ЗО, распространение ОВ по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

В качестве объекта воздействия определяем акваторию размещения ППОО и акваторию моря вокруг ППОО, в границах которой происходит распространение ОХВ. Акватория Карского моря является Западно-Сибирским рыбопромысловым бассейном и наступление опасного сценария может повлечь за собой ущерб рыбопромысловой отрасли. В настоящий момент не известны границы зон нефтегазодобычи, на которые может оказать влияние реализация опасного сценария на ППОО.

Критерием опасности ППОО будем считать возможность создания в акватории размещения ППОО ситуации, когда концентрация ОВ будет превышать значение его ПДК в морской воде в 100 и в 5 раз, а зоны акваторий с такими значениями концентраций ОВ пересекаются с зонами хозяйственной деятельности человека в рассматриваемой акватории.

Значение ПДК согласно ГН 2.1.5.2561-09 для 2,2"-дихлордитиосульфида (иприта) и ипритно-люизитной смеси в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования районов размещения объектов хранения и уничтожения химического оружия составляет 2 x 10-7 кг/м3.

Распространение иприта будет происходить в акватории по модели диффузионного переноса, влияние течений не учитывается.

Для оценки площади поверхности раздела сред (Sпi в законе А. Фика), через которую осуществляется диффузионный массоперенос, оценим общий объем иприта в захоронении из массы (100 кг) и плотности иприта, равной 1280 кг/м3.

V = m / p = 100 / 1280 = 0,08 м3.

Затем рассчитаем радиус сферы, в которой размещен иприт:

.

Далее найдем площадь поверхности сферы: .

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 1.

Для выбора модели распространения иприта рассчитаем коэффициент Нh.

.

Получаем Нh < 1, поэтому применяем алгоритм расчета распространения опасных веществ для условия "глубокое море".

По формуле (2) подраздела 8.1 Методических рекомендаций определяем радиус полусферы Rк, внутри которой за время tк сформировалась равновесная концентрация иприта, равная ПДК.

.

Таблица 1. Исходные данные для расчета

Аналогично определяем расстояния от ППОО, на которых формируются значения концентраций иприта в размере 5 и 50 ПДК. Результат расчета помещен в таблицу 2.

Площадь акватории, загрязненной ипритом, согласно выражению (5) подраздела 8.1 Методических рекомендаций, составит:

Время установления равновесного состояния по концентрации иприта в объеме воды, ограниченном полусферой с радиусом Rк, в условиях "глубокое море" определяем по выражению (3) подраздела 8.1 Методических рекомендаций:

Таблица 2. Результаты расчета параметров зон заражения с превышением ПДК иприта при залповом выбросе

Для наглядности нанесем результаты расчетов на схему, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1. Изображение расчетных зон распространения иприта

На рисунке 1 представлены зоны заражения ипритом акватории в районе захоронения ППОО. Для 50-кратного превышения ПДК (красный) - 266,8 м, для 5-ти кратного превышения ПДК (фиолетовый) - 362 м и в момент достижения концентрации значений ПДК в воде (зеленый) - 266,8 м.

Этап: Установление опасности ППОО

Оценка масштабов ЧС:

Согласно таблице 2-1 Методических рекомендаций, аварии с боевыми отравляющими веществами являются чрезвычайной ситуацией.

Из представленных в таблице 2 расчетов гипотетического залпового выброса 100 кг иприта на глубине 650 м понятно, что зоной ЧС можно считать акваторию с превышением ПДК в 50 и в 5 раз с радиусом 362 и 266,8 метра, соответственно. Однако зоны с таким превышением ПДК не достигнут поверхности моря. На поверхности моря значения концентраций опасных веществ не превысят ПДК, что не будет представлять опасности воздействия на какие-либо объекты, которые могут появиться в акватории. Масштаб ЧС определить невозможно.

Пример 2. Расчет параметров процесса распространения ОВ из взрывоопасного ППОО с ОХВ при залповом выбросе в условиях "глубокое море" при наличии морских течений

Проведем оценку опасности ППОО для объекта БП-2 (Регистрационный номер в Реестре ППОО N 0002.00001. Белое море. Архангельская область)

Пример оценки опасности комплексного захоронения боеприпасов БП-2

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с комплексным захоронением боеприпасов БП-2 в Белом море.

ППОО - Комплексное захоронение боеприпасов БП-2. Затоплено в Белом море в 1954 - 1961 гг.

Согласно информации, приведенной на сайте [1], можно взять направление течения в акватории размещения объекта с севера на юг (юг - юго-запад). Скорость подводных течений в районе затопления ППОО составляет от 0,2 до 0,6 уз. (0,1 - 0,3 м/с).

Количество опасных веществ, содержащихся на ППОО (взрывоопасные вещества и боевые отравляющие вещества), не является достоверным и подтвержденным, а применяется только для проверки методики.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности согласно Реестру ППОО - химическая, взрывоопасность.

Очевидно, что исходных данных для расчета опасности ППОО, указанных в реестровой книге для ППОО за номером N 0002.00001, недостаточно. Для расчетов параметров распространения отравляющих веществ в акватории затопления ППОО необходим минимум исходных данных: количество ОВ, глубина затопления, расстояние до береговой линии и параметры подводных течений (скорость, направление).

Из открытых источников (в основном, из Internet) известно, что в СССР в послевоенные годы (после Великой Отечественной войны) проводили затопление трофейного химического оружия как в Балтийском, так и в Белом море. Достоверно известно, что основное боевое отравляющее вещество (БОВ), затопленное в Балтике, - иприт. Это стойкое БОВ кожно-нарывного и общетоксического действия. В серном иприте (дихлордиэтилсульфиде) в присутствии влаги, наряду с гидролизом, происходит образование димеров и более сложных продуктов. Один из обычных продуктов этой смеси вдвое, а другой (полуторный иприт, так называемый, агент Q) - впятеро токсичнее самого иприта. Очень плохо гидролизуется. Способен к кумулированию. Ферментный яд. Обладает канцерогенным и мутагенным действием. Противоядий нет [2].

Одно из соединений, образующееся в результате гидролизации - тиодигликоль - является сильным токсикантом, хорошо растворим в воде, и характеризуется значительной скоростью миграции в объектах окружающей среды.

Азотистые иприты при взаимодействии с водой образуют промежуточные вещества, не уступающие по токсичности исходным.

Иприт может сохранять свои токсические свойства несколько десятилетий.

Известно [2], что в Балтийском море химическое оружие доставлялось в следующие выбранные районы затопления с глубинами 100 - 105 м:

в районе Борнхольмской впадины;

район в 65 - 70 милях юго-западнее Лиепаи (56°13', 18°54'), где было затоплено 0,958 тыс. т ОВ (примерно 5 тыс. т боеприпасов);

в районе в 14 милях к востоку от о. Христиансе (недалеко от о. Борнхольм, 55°20', 15°37'), где было затоплено 11,077 тыс. т ОВ (около 30 тыс. т боеприпасов).

Для проведения расчетов можно допустить, что комплексное захоронение боеприпасов БП-2 содержит химические авиационные бомбы типа ХАБ-500 ДД, которые начинялись ипритно-люизитными смесями [3]. Оснащали авиабомбы ХАБ-500 разрывными зарядами летнего и зимнего типа. Последний был более мощным и увеличенным на 1 шашку. Следовательно, принимаем количество ВВ в бомбе равной m = 2 кг в тротиловом эквиваленте. Количество иритно-люизитной смеси в авиабомбе для расчетов примем равным 100 кг, согласно [3]. Количество авиабомб ФАБ-500 примем равным 2000 шт. Глубина захоронения определяется как среднее между значениями глубин, указанных в Реестре ППОО и равно 225 м.

Ввиду того, что на ППОО присутствует как тротил, так и ипритно-люизитная смесь, целесообразно рассматривать действие каждого ОВ отдельно, в соответствии с подразделом 6.4 Методических рекомендаций.

Исходя из приведенной выше информации, можно предположить возможность реализации следующего опасного сценария развития ситуации на анализируемом ППОО. В результате инициирующего явления произошел взрыв всей массы ВВ в составе авиабомб ХАБ-500 на комплексном захоронении в Белом море (район N 120 стр. 60 Реестра ППОО, 2019 г.) и распространение ударной волны в акватории с дальнейшим высвобождением ипритно-люизитной смеси и распространением химических веществ. Примем последовательность событий как Сценарий-1 и следующий за ним - Сценарий-2. Дальнейшие расчеты будут производиться исходя из допущения, что Сценарий-2 является только следствием Сценария-1, но один сценарий никак не влияет на другой, и рассматриваются последовательно и независимо друг от друга.

Сценарий-1

Взрыв всего ВВ на ППОО с распространением ударной волны от взрыва и воздействие на человека, суда и объекты инфраструктуры.

Сценарий-2

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим залповый выброс ОВ ППОО при условии полного разрушения его ЗО в результате мгновенного взрыва всего количества ВВ на рассматриваемом ППОО и распространение ОВ по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

На этапе оценки опасности будем рассматривать каждый сценарий отдельно при условии, что сценарий-2 происходит после реализации сценария-1.

Оценка опасности по сценарию 1

Объектами воздействия определяются люди, находящиеся в воде, а также суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 60 км. Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры - населенный пункт Рабочеостровск 107 км.

В качестве критерия возникновения ЧС в результате взрыва в акватории принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение ущерба здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве показателей поражения человека, согласно подразделу 9.2 Методических рекомендаций, принимаем давление во фронте ударной волны - для смертельного поражения, и - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для проведения расчетов в таблицу 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчетов

Рассчитаем зоны действия поражающих факторов для Сценария-1

По формуле (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r1 = 60000 м (до ближайшего берега):

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методики такие избыточные давления не опасны для здоровья человека, находящегося в воде .

Без расчетов становится ясно, что ударная волна от взрыва затухнет до достижения населенного пункта Рабочеостровск.

Аналогично рассчитаем зоны действия избыточного давления во фронте ударной волны для нанесения вреда здоровью и смерти человека ( - для смертельного поражения, для нанесения вреда здоровью, соответственно).

Для радиус воздействия поражающего фактора ударной волны будет равен 374 метров. Для радиус воздействия поражающего фактора ударной волны будет равен 2870 метров.

Рассчитаем по выражениям таблицы 9.6 раздела 9 Методически рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ.

Повреждения днищ судов возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 76,68 м;

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 34.5 м.

Из расчетов зон поражения от ударной волны становится ясно, что при глубине залегания в суда не получат значительных повреждений.

Оценка опасности по сценарию 2

В качестве объекта воздействия определяем акваторию размещения ППОО и акваторию Белого моря, в границах которой происходит распространение иприта. Акватория Белого моря является Западно-Сибирским рыбопромысловым бассейном и наступление опасного сценария может повлечь за собой ущерб рыбопромысловой отрасли.

Критерием воздействия ОВ является превышение ПДК в соответствии с таблицей 2-1 приложения 2 к Методическим рекомендациям. Необходимо рассчитать зоны с превышением ПДК в 5 раз (5 ПДК и в 50 раз (50 ПДК) для разового превышения.

Значение ПДК, согласно ГН 2.1.5.2561-09, 2,2-дихлордиэтилсульфида (иприта) и ипритно-люизитной смеси в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования районов размещения объектов хранения и уничтожения химического оружия составляет 2 x 10-7 кг/м3.

При наличии течений оценку параметров процесса распространения ОВ из ППОО при залповом выбросе необходимо проводить по выражениям 15 - 17 подраздела 8.5 Методических рекомендаций для условий распространения иприта из химических авиабомб, лишенных своих ЗО в условиях наличия течений.

При распространении иприта в воде происходит его гидролиз, в результате образуется хорошо растворимый тиодигликоль, характеризующийся значительной скоростью миграции. Коэффициент диффузии данного вещества в морской воде согласно результатам исследований, приведенным в работе [4] на странице 93 в таблице 2.1, значения горизонтальных коэффициентов диффузии по данным опытов в Балтийском море составляют Dх = 2.68 м2/с; вертикальной - Dу = 0.106 м2/с.

Скорость подводного течения в районе затопления ППОО составляет от 0.2 до 0.6 уз. (0.1 - 0.3 м/с).

Для оценки площади поверхности раздела сред (Sпi в законе А. Фика), через которую осуществляется диффузионный массоперенос, оценим общий объем иприта в захоронении из массы (2 x 105 кг) и плотности иприта, равной 1280 кг/м3.

.

Затем рассчитаем радиус сферы, в которой размещен иприт.

Площадь поверхности иприта вычислим из объема сферы:

, выразим радиус: .

Далее найдем площадь поверхности сферы: .

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 2.

Таблица 2. Исходные данные для расчета распространения ОХВ

N п/п	Объект (регистрационный номер в Реестре ППОО)	Комплексное захоронение боеприпасов БП-2 (регистрационный номер в Реестре ППОО N 0002.00001)	Обозначения
1	2	3	4
1.	Вид опасности	Химическая
2.	Место затопления, год затопления	Белое море, 1954 - 1961 гг.
3.	Глубина затопления, м	225	h*
4.	Количество ОХВ, кг	2 x 105 (иприт)	M0ij
5.	Объем ОХВ в захоронении, м3	~ 156,25
6.	Площадь поверхности, м2	145	Sпi
7.	Концентрация иприта, кг/м3	1282,05	Cj0
8.	ПДК иприта в морской воде, кг/м3	2 x 10-7	ПДКj
9.	Коэффициент молекулярной диффузии иприта в морской воде, м2/с	2.86 x 10-3	Kj
10.	Скорость течения, м/с	0,3

В соответствии с подразделом 8.5 Методических рекомендаций рассчитаем расстояние, на которое иприт распространится по акватории при условии залпового его выброса из химических авиабомб и распространения с течением, и при условии, что удельная концентрация в месте нахождения контейнеров снизится до значений ПДК для иприта в воде.

Площадь дна акватории, загрязненной j-ым опасным веществом из i-ого ППОО, составляет величину:

.

Значение tк - времени установления концентрации j-ого вещества в размере ПДКj в месте расположения аварийного i-ого ППОО можно представить следующим образом:

Аналогично рассчитаем площадь зон, максимальное расстояние и время, в течение которого иприт распространятся по акватории при залповом выбросе и при условии, что концентрация в месте нахождения ППОО снизится с течением времени до значений 5 ПДК и 50 ПДК в морской воде соответственно. Результаты расчета представим в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета параметров зон заражения с превышением ПДК иприта при залповом выбросе

Нанесем рассчитанные зоны превышения ПДК на схему без привязки к местности. Результаты представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Изображение расчетных зон распространения иприта

На рисунке 1 представлены зоны заражения ипритом акватории Белого моря в районе комплексного захоронения боеприпасов БП-2. Для 50-кратного превышения ПДК (красный) - 36 км, для 5-ти кратного превышения ПДК (фиолетовый) - 16,9 км и в момент достижения концентрации значений ПДК в воде (зеленый) - 62,5 км.

Зоны действия поражающих факторов ударной волны от взрыва на схему не наносились, так как не достигают поверхности моря.

Этап: Установление опасности ППОО

Расчеты показывают, что действие ударной волны от взрыва ВВ, содержащихся в химических авиабомбах, не представляет опасность для судов ввиду большой глубины нахождения ППОО. Ударная волна значительно ослабнет до момента достижения поверхности воды и сможет нанести только ущерб человеку, находящемуся в воде, однако в открытом море это крайне маловероятный случай.

Что касается распространения заражения, можно сделать вывод, что зона, в которой превышение ПДК достигает 5-кратного значения, не пересекается с зоной активной деятельности человека в рассматриваемой акватории и каких-либо объектов морской инфраструктуры.

Оценка масштабов ЧС

Зоной ЧС можно считать зоны превышения ПДК в 5 и в 50 раз в течение 33,8 и 15,7 часа, соответственно. Эти зоны не пересекаются с зонами хозяйственной деятельности человека. Масштаб ЧС неизвестен, так как нельзя установить количество пострадавшего населения.

Список используемых источников

1. URL:http://barenzevo.arktikfish.com/index.php/karty-belogo-morya/336-karta-techenij

2. https://forums.vif2.ru/showthread.php?t=2620

3. URL: http://www.russianarms.ru/forum/index.php?topic=5458.0

4. Озмидова Р.В. Диффузия примесей в океане. Ленинград. Гидрометеоиздат. 1986 г.

Пример 3. Расчет избыточного давления во фронте ударной волны для взрывоопасных ППОО, находящихся во внутренних водах

Проведем расчет для комплексного захоронения ВВ в районе Дудинки.

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с комплексным захоронением ВВ в реке Енисей в районе Дудинки. ППОО - Комплексное захоронение ВВ (Регистрационный номер в Реестре ППОО N 0200.00001) затоплено возле Дудинского морского порта (Красноярский край), правый берег реки Енисей в 230 милях от устья, 1998 г. (69°24' с.ш. 86°07' в.д.)

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности согласно Реестру ППОО - взрывоопасность.

По данным Реестра ППОО на объекте находится 10 контейнеров с ВВ массой 42,9 т. Состав ВВ - граммонит, гранулит, гранулотол. Основные энергетические показатели в области применения гранулированных неводоустойчивых ВВ предназначены для взрывания горных пород средней крепости и в крепких горных породах в сухих и во влажных условиях. Согласно ГОСТ 21987-76. "Вещества взрывчатые промышленные. Гранулиты. Технические условия" к ним относятся: Граммониты 79/21 и 82/18; Гранулиты АС-4, АС-8, С-2 и Игданиты.

Основные характеристики гранулированных неводоустойчивых ВВ приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные характеристики гранулированных неводоустойчивых ВВ

Гранулотол - гранулированное водоустойчивое промышленное ВВ, состоящее из тринитротолуола промышленных сортов, в зависимости от примесей и влажности выпускается различных марок. В СССР выпускался до 1983 г. I и II сорта, а в соответствии с ГОСТ 25857-83 выпускаются марки А и Б.

Основные характеристики гранулированного водоустойчивого ВВ Гранулотол приведены в табл. 2.

Таблица 2. Основные характеристики гранулированных водоустойчивых ВВ

Марка А - для изготовления граммонитов и водосодержащих ВВ, для проведения взрывных работ во всех климатических районах России и для поставки на экспорт;

Марка Б - для изготовления водосодержащих ВВ и для проведения взрывных работ во всех климатических районах России, кроме районов Крайнего Севера и местностей, приравненных к ним.

Основное отличие марки Б от марки А по составу - содержание воды (2% и 1% соответственно).

Цвет светло-желтый. Насыпная плотность около 1,0 г/см3. Гранулы сферические, обычный размер гранул 2 - 4 мм, допускается до 15% гранул менее 2 мм и до 10% больше 4 мм. Обладают низкой слеживаемостью, хорошей сыпучестью в сухом и мокром состоянии, практически не пылят при заряжании. Во влажном состоянии не электризуются. Гранулы хорошо тонут и распределяются в воде, что обеспечивает стабильность заряжания в обводненных условиях. Негигроскопичны, морозоустойчивы. При повышенном содержании влаги могут смерзаться на морозе.

В сухом виде химически устойчив, в кислой среде устойчивость снижается незначительно, а в щелочной - заметное снижение. В щелочной среде гранулы и раствор окрашиваются в темно-красный цвет. Под воздействием ультрафиолетового излучения гранулы буреют.

Поскольку в исходных данных неизвестен точный количественный состав затонувшего ВВ (по весу каждого ВВ в общей массе ВВ), поэтому расчет ведем по наиболее энергонасыщенному ВВ - Гранулиту АС-8. Его теплота взрыва - 1248 ккал/кг (5225 кДж/кг). Принимаем, что все ВВ состоят из Гранулита АС-8 в количестве 42.9 т. В тротиловом эквиваленте - 48.7 x 103 кг.

Глубина в месте затопления составляет 25 м.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим мгновенный взрыв всей массы ВВ на ППОО и распространение ударной волны от взрыва по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

Объектами воздействия определяются люди, находящиеся в воде, суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 400 м. Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры порта г. Дудинка - составляет 1600 м. Также на космоснимках (рисунок 1.4) видно, что в месте затопления находятся суда на рейдовой стоянке.

В качестве критерия возникновения ЧС принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение вреда здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве критерия опасности подводного взрыва для человека согласно подпункту 9.2 Методических рекомендаций принимаем избыточное давление во фронте ударной волны - для смертельного поражения и - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 3.

Таблица 3. Исходные данные для расчетов

По формуле (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r1 = 400 м (до ближайшего берега Енисея):

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как .

Рассчитаем избыточное давление в акватории порта "Норникель", расположенного на расстоянии от затопленных ВВ r2 = 1600 м.

Согласно данных таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такое избыточное давление воздействует на людей, находящихся в воде в акватории порта в обычной одежде, и наносит вред их здоровью

Рассчитаем границы зон действия избыточного давления во фронте ударной волны для нанесения вреда здоровью и смерти человека. Результаты расчетов представлены на рисунке 1.

Рассчитаем по выражениям Таблицы 9.6 раздела 9 Методических рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ.

Повреждения днищ судов возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 213.6 м;

пробоина в первом днище на расстоянии от ВВ до 175,6 м;

пробоина во втором днище на расстоянии от ВВ до 81,5 м;

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 81,5 м;

пробоина в борту на расстоянии от ВВ до 99,1 м;

пробоина в первой переборке на расстоянии от ВВ до 29 м.

Рисунок 1. Зоны действия поражающих факторов
ударной волны для человека

Расчеты показывают, что взрыв затопленных ВВ представляет опасность повреждения для судов в случае их нахождения от центра взрыва на расстоянии, начиная с 213 метров и менее.

На рисунке 1 показаны зоны действия поражающих факторов ударной волны для человека. Красным показана зона действия , с радиусом поражения 1039,29 м - смертельная для человека, лиловым показана зона действия , с радиусом поражения 7833,05 м - опасные для здоровья человека.

Опасность для судов представлена на рисунке 2. Согласно таблице 9.6 Методических рекомендаций в бежевой зоне действия радиусом поражения 84,34 м - пробоина в борту, в оранжевой зоне действия радиусом поражения 213,6 м - вмятины и водотечность первого днища судов.

Рисунок 2. Зоны действия поражающих факторов
ударной волны для судов

Оценка сейсмического воздействия подводного взрыва на здания и сооружения, расположенные в береговой зоне

Исходными данными для расчета являются координаты эпицентра очага взрыва, количество ВВ в эпицентре, тип грунтов в возможной области сейсмического воздействия, координаты и типы зданий в береговой зоне и их текущее техническое состояние.

Определить безопасное расстояние по Rs сейсмическому воздействию по формуле:

,

Ks - коэффициент, учитывающий тип грунтов, для водонасыщенных грунтов Ks = 25;

Kz - коэффициент, учитывающий тип зданий принимаем 1,5 для 2 - 3-этажных кирпичных зданий;

m - вес заряда в кг.

.

Безопасное расстояние не превышает расстояния до зданий и сооружений, расчет сейсмического воздействия не требуется.

Этап: Установление опасности ППОО

Из рисунка видно, что зоны действия поражающих факторов ударной волны при наиболее опасном сценарии затрагивают зоны, в которых потенциально могут находиться люди в воде, объекты береговой и прибрежной инфраструктуры, в дополнение к этому эпицентр взрыва (полученный по координатам в Реестре ППОО) находится в акватории рейдовой стоянки судов и может нанести значительные повреждения бортам и днищу судов.

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена зонами воздействия ударной волны от взрыва на человека и суда. ЧС возникнет в случае нахождения людей в воде, а также повреждения судов, в границах соответствующих рассчитанных зон действия давления ударной волны. Масштаб ЧС неизвестен, так как нельзя однозначно установить количество потенциально пострадавшего населения.

Пример 4. Расчет избыточного давления во фронте ударной волны для взрывоопасного ППОО, находящегося в территориальном море

Проведем расчет для затонувшего теплохода "Жан-Жорес".

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории нахождения затонувшего теплохода "Жан-Жорес".

ППОО - грузовой теплоход "Жан-Жорес" (регистрационный номер в Реестре ППОО N 0011.00011), затонул в Черном море, Феодосийская буха, г. Феодосия в 1942 г.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности, согласно Реестру ППОО - взрывоопасность.

В 1942 г. теплоход обеспечивал Керченско-Феодосийскую десантную операцию в Крыму.

В таблице 1 представлены основные характеристики теплохода Жан Жорес.

Таблица 1. Технические характеристики теплохода "Жан-Жорес"

16 января 1942 г. теплоход "Жан Жорес" затонул в точке 45°02.121'N 35°23.611'E в 400 м от набережной Десантников Феодосийской бухты на глубине 20 м. Расстояние до входа в порт - 100 м. На рисунках 1 и 2 представлена схема расположения теплохода в Феодосийской бухте.

Рисунок 1. Расположение затонувшего корабля
в Феодосийской бухте

Рисунок 2. Расположение корабля на дне, вид на правый борт

Данные о грузе, оставшемся на борту корабля.

Осенью 2007 г. специальный Керченский морской отряд МЧС России провел работы по водолазному обследованию судна, в ходе которого подтвердилось наличие военного груза, а именно - артиллерийских орудий, снарядов и военной техники. В частности, на борту "Жан-Жореса" находятся минимум 3 гусеничных тягача, 4 артиллерийских орудия с боезапасом, оборудование и боеприпасы для авиации, а также большое количество боеприпасов для стрелкового оружия.

С 2015 года ведутся работы по подъему взрывоопасных предметов (ВОП) и патронов с борта теплохода. С начала работ на сегодняшний день поднято порядка 5% ВОП. По оценкам, сделанным по количеству поднятых взрывоопасных предметов и по количеству содержащегося в них ВВ, на борту теплохода остается порядка 30 т ВВ.

Разделение на составные части не требуется.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим мгновенный взрыв всей массы ВВ на ППОО и распространение ударной волны от взрыва по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

В качестве объектов воздействия определяются люди, находящиеся в воде, суда и объекты инфраструктуры, находящиеся в воде. Расстояние до ближайшего берега от места затопления (согласно Реестру ППОО) составляет 800 м (городской пляж г. Феодосия). Расстояние до ближайшего объекта инфраструктуры, порта г. Феодосии, составляет 500 м.

В качестве критерия возникновения ЧС принимаем показатели, характеризующие смертельные поражения людей, причинение вреда здоровью, а также разрушение и повреждение конструкций и судов.

В качестве критериев поражения человека, согласно подразделу 9.2 Методических рекомендаций, принимаем избыточное давление во фронте ударной волны для смертельного поражения, и - для нанесения вреда здоровью.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 2.

Исходя из имеющихся исходных данных, на основе формулы (22) раздела 9 Методических рекомендаций рассчитаем избыточное давление во фронте ударной волны подводного взрыва на расстоянии r1 = 800 м (до ближайшего пляжа на берегу Феодосийской бухты):

Таблица 2. Исходные данные для расчетов

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как .

Рассчитаем избыточное давление в акватории входа в порт, расположенного на расстоянии от затопленных ВВ - r2 - 500 м.

Согласно данным таблицы 9.4 раздела 9 Методических рекомендаций такие избыточные давления опасны для жизни человека, находящегося в воде в обычной одежде во время взрыва, так как .

Аналогично рассчитаем границы зон действия избыточного давления во фронте ударной волны способного нанести вред здоровью и вызвать смерть человека. Данные расчетов представлены на рисунке 3.

Рисунок 3. Зоны действия поражающих факторов
ударной волны для человека

Рассчитаем по выражениям Таблицы 9.6 раздела 9 Методических рекомендаций размер повреждений судов при донном взрыве затопленных ВВ:

Повреждения днищ кораблей возможны следующие:

вмятины и водотечность первого днища на расстоянии от ВВ до 181,7 м;

пробоина в первом днище на расстоянии от ВВ до 149,4 м;

пробоина во втором днище на расстоянии от ВВ до 69,3 м.

Повреждения бортов и переборок:

водотечность борта на расстоянии от ВВ до 69,3 м;

пробоина в борту на расстоянии от ВВ до 84,3 м;

пробоина в первой переборке на расстоянии от ВВ до 24,7 м.

Расчеты показывают, что взрыв затопленных ВВ представляет существенную опасность для надводных транспортных средств в случае их нахождения от ВВ на расстоянии, начиная со 181,7 м и менее.

На рисунке 3 показаны зоны действия поражающих факторов ударной волны при наиболее опасном сценарии. Красным показана зона действия с радиусом поражения 922,48 м - смертельная для человека, лиловым показана зона действия , с радиусом поражения 7078,1 м - опасная для человека, когда он начинает ощущать болевое воздействие, особенно в брюшной полости.

Опасность для судов представлена на рисунке 4. Согласно таблице 9.6 Методических рекомендаций, в оранжевой зоне действия , с радиусом поражения 84,34 м - пробоина в борту, в бежевой зоне действия , с радиусом поражения 181,7 м - вмятины и водотечность первого днища судов.

Рисунок 4. Зоны действия поражающих факторов
ударной волны для судов

Оценка сейсмического воздействия подводного взрыва на здания и сооружения, расположенные в береговой зоне

Исходными данными для расчета являются координаты эпицентра очага взрыва, количество ВВ в эпицентре, тип грунтов в возможной области сейсмического воздействия, координаты и типы зданий в береговой зоне и их текущее техническое состояние. Текущее техническое состояние зданий определяется по результатам обследования.

Определить безопасное расстояние Rs по сейсмическому воздействию по формуле:

,

Ks - коэффициент, учитывающий тип грунтов, для водонасыщенных грунтов Ks = 25;

Kz - коэффициент, учитывающий тип зданий принимаем 1,5 для 2 - 3-этажных кирпичных зданий;

m - вес заряда в кг.

.

Безопасное расстояние превышает расстояние до зданий и представлено на рисунке 5. Необходимо определить скорость грунтов Vs (см/с) в основании зданий и характер возможных повреждений, см. табл. 1.15.

, где

R - расстояние до объекта, м.

Соответственно, рассмотрим жилую застройку, подвергшуюся сейсмическому воздействию. Как видно на рисунке 5, в зону сейсмического воздействия попадает прибрежная жилая застройка на расстоянии от 800 м (ближайшее расстояние от эпицентра взрыва до зданий) до 1163 м.

Рисунок 5. Зоны сейсмического воздействия от взрыва ВВ
теплохода Жан-Жорес

Рассчитаем скорость грунтов на расстоянии 800 м.

Рассчитаем скорости грунтов для расстояний от эпицентра с шагом в 100 м. Расчеты представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты расчета скорости грунтов в зависимости от расстояния при взрыве ВВ на теплоходе "Жан-Жорес"

Как видно из результатов расчетов, влияние на прибрежную застройку подводного взрыва ВВ на теплоходе "Жан-Жорес" будет соответствовать повреждению побелки на зданиях и дребезжанию стекол (согласно таблице 9.9 Методических рекомендаций). В указанную зону сейсмического воздействия попадает порядка 500 жилых строений, из них 3 - школы, 1 - техникум и 1 - детский сад.

Этап: Установление опасности ППОО

По изображенным зонам поражения видно, что зона потенциального смертельного поражения ударной волной затрагивает зоны с возможным нахождением людей в воде - это центральный пляж "Камешки" г. Феодосии. Эпицентр взрыва (полученный по координатам в Реестре ППОО) находится в акватории активного движения судов в туристских и транспортных целях и взрыв может представлять для них потенциальную опасность. Повреждения зданий и сооружений от сейсмического воздействия подводного взрыва наблюдаться не будет, только повреждение штукатурки и дребезжание стекол.

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена зонами воздействия ударной волны от подводного взрыва на человека и суда.

Исходя из протяженности центрального пляжа г. Феодосии в 1200 м, ширина которого - 40 м, можно сделать вывод, что приблизительная площадь пляжа составляет 48000 м2 при пиковой наполненности, с соблюдением социальной дистанции, на пляже единовременно максимально может находиться до 12000 человек. Единовременно в воде все посетители пляжа находиться не могут, ввиду этого примем количество человек, находящихся в воде как 30% от максимального количества - 3600 человек. Пляж на всей своей протяженности попадает под действие давления во фронте ударной волны , которое характеризует смертельное поражение человека. Таким образом, максимальное количество человек, которое попадает в зону смертельного поражения, составляет 3600 человек. Согласно таблице 2-3 приложения 2 Методических рекомендаций это соответствует потенциальной ЧС федерального масштаба.

Пример 5. Расчет параметров разлива нефти и нефтепродуктов из ППОО

Проведем расчеты параметров процесса распространения нефтепродуктов из затонувшего теплохода "Адмирал Нахимов".

Этап: Планирование и организация оценки опасности ППОО

Оценка опасности проводится с целью установления зон действия поражающих факторов, в границах которых возможно возникновение ЧС в акватории с затопленным теплоходом "Адмирал Нахимов".

ППОО - теплоход "Адмирал Нахимов" (регистрационный номер в Реестре ППОО N 0011.00006), затонул в Черном море, Цемесская бухта в 1986 г.

Этап: Идентификация опасностей ППОО

Вид опасности - опасность разлива нефти и нефтепродуктов.

В соответствии с Реестром ППОО на затонувшем теплоходе находится 300 т мазута. Глубина затопления объекта - 45 м.

Разделение объекта на составные части не требуется.

В качестве наиболее опасного сценария рассмотрим залповый выброс ОВ ППОО при условии полного разрушения его ЗО, распространение ОВ по акватории размещения ППОО.

Этап: Оценка опасности ППОО

Объектом воздействия при разливе нефти и нефтепродуктов является окружающая среда и ее компоненты.

Критерием возникновения ЧС, согласно таблице 2-2 приложения 2 Методических рекомендаций, можно считать разлив нефти и нефтепродуктов от 20 т и выше.

При разрушении защитных барьеров и попадании нефтепродуктов в водную среду, поведение пятна нефтепродуктов будут зависеть от температуры воды. Под действием силы Архимеда мазут стремится к поверхности, приобретая температуру окружающей среды. Формируется пятно нефтепродуктов на поверхности моря, которое распространяется по направлению ветра.

Далее, можно рассчитать распространение и трансформацию пятна разлива с целью планирования мероприятий по ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов. Расчет не учитывает влияние нефтепродуктов на береговую полосу.

Для упрощения расчетов принимаем допущение, что нефтепродукты всплывают на поверхность в едином объеме и затем начинают растекаться.

При низкой температуре воды и воздуха увеличивается вязкость нефтепродуктов и медленнее происходит их растекание по водной поверхности.

Для проведения оценки опасности анализируемого ППОО занесем исходные данные для расчетов в таблицу 1.

Таблица 1. Исходные данные для расчетов

1.	Наименование объекта (регистрационный номер в Реестре ППОО)	Теплоход "Адмирал Нахимов" (N 0011.00006)	Обозначение
2.	Вид опасности	Опасность разлива нефти и нефтепродуктов
3.	Опасные вещества	Мазут, 300 т.
4.	Место затопления, дата затопления	Черное море, Цемесская бухта, 1986
6.	Глубина затопления, м	45	h*
7.	Плотность нефтепродуктов, кг/м3	0,9557
8.	Объем нефтепродуктов, м3	344827,59
9.	Расстояние до ближайшего берега, м	3500

Радиус пленки при гравитационно-вязком режиме растекания пятна определяется по формуле:

,

где K2 - константа, равная 1,45;

- относительная разность плотностей воды и нефти к плотности воды;

g - ускорение свободного падения - 9,81 м/с2;

Vн - объем нефти, м3;

t - время с момента пролива нефти, с;

v - кинематический коэффициент вязкости воды;

- плотность жидкого нефтепродукта, кг/м3.

В соответствии с разделом 10 Методических рекомендаций и рисунком 1 рассчитаем радиусы пятна растекания нефти и нефтепродуктов для температур от 5 °C до 22 °C.

Рисунок 1. Кинематические коэффициенты вязкости воды
при различных температурах (v x 106, м2/с)

Результаты расчетов радиуса гравитационно-вязкостного растекания нефтепродуктов и площади пятна в условиях различных температур моря в зависимости от продолжительности растекания приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Результаты расчета изменения радиуса разлива в зависимости от времени разлива и температуры воды

\   Т
 \   в
t \
 ч \

Для определения площади пятна принимаем условно, что площадь пятна будут стремиться к площади круга:

.

Таблица 3. Результаты расчета изменения площади пятна в зависимости от времени разлива и температуры воды

\   Т
 \   в
t \
 ч \

Таким образом, при допущении идеализированного растекания плавучего и нерастворимого химического соединения в спокойной воде, можно говорить о площади нефтяного пятна, исходя из полученного радиуса Rн.

Скорость перемещения нефтяного пятна по поверхности воды рассчитаем по формуле:

,

где - скорость ветра м/с.

Скорость и направление ветра взяты как наиболее часто повторяющиеся годовые значения из [1]. Роза ветров и скорости представлены на рисунке 2.

Примем направление ветра в момент аварии, согласно рисунку 1, ветер южный 3 м/с. Получим скорость ветра равную .

За 5 часов пятно переместится на расстояние 2700 м. По направлению ветра пятно достигнет берега (расстояние 10 км) через 18 часов.

Роза ветров в Новороссийске

Рисунок 2. Роза ветров в районе г. Новороссийска

Для расчета необходимого объема емкостей для собираемых нефтепродуктов необходимо учитывать процесс эмульгирования нефтепродуктов. Объем собираемой водонефтяной эмульсии будет больше, чем объем нефтепродуктов, участвующих в разливе. Объем эмульсии рекомендуется рассчитывать с допущением, что весь объем нефтепродуктов, участвующих в разливе, эмульгируется с содержанием воды - 80% в объеме нефтепродуктов. Общий объем нефтепродуктов для сбора составит 620688,6 м3 водонефтяной эмульсии.

Для наглядности нанесем на схему зоны распространения нефтепродуктов при разливе из теплохода "Адмирал Нахимов", изображение зон разлива нефтепродуктов и перемещения пятна представлены на рисунке 3.

По результатам расчета и изображенным зонам видно, что разлив нефтепродуктов способен добраться до берега.

Рисунок 3. Параметры разлива нефтепродуктов из теплохода
"Адмирал Нахимов" и перемещение его за 5 часов разлива

Этап: Установление опасности ППОО

Оценка масштабов ЧС

Опасность объекта обусловлена суммарным объемом потенциального разлива нефтепродуктов (300 т.), который, в соответствии с законодательством Российской Федерации классифицируется как ЧС (Н) (таблица 2-1 приложения 2 Методических рекомендаций).

Дополнительно рассчитаны зоны возможного распространения нефтяного загрязнения в целях планирования действий по ликвидации ЧС(Н). Расчеты показывают, что примерная площадь пятна через 5 часов после разлива равна 2,5 км и переместится от места разлива на 2,7 км. До береговой полосы пятно дойдет через 18 часов. Общий объем нефтепродуктов для сбора составит 620 688,6 м3 водонефтяной эмульсии.