РАСЧЕТ ЗОН ЗАТОПЛЕНИЯ ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ

АВАРИЯХ НА ХРАНИЛИЩАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОТХОДОВ

ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Работы 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:
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 (ЧC).

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.
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 () определяется количеством людей постоянно (N₁) или временно (N₂) находящихся в зоне воздействия волны прорыва, значения параметров которой равны или превышают критические значения для жизни и здоровья человека:

, чел,                                                     (67)

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

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

В качестве критического значения параметра волны прорыва может быть принята, например, глубина потока в зоне растекания 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  на здания и сооружения определяется прочностными характеристиками зданий и сооружений, а также параметрами волны прорыва (гидродинамическое давление, скорость и глубина потока):

.                                                   (68)

Если , то = 1. Если , то = 0,

где  - значение параметра гидродинамической волны прорыва;

 - 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  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 ().

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

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 В.С. Безнапорный гидротранспорт и его расчет // Известия ВНИИГ. 1951. Т.44.

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

5. Исследование и расчет волны прорыва 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 эксплуатации хвостовых, 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 В.С. 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. Методы лабораторного определения физических характеристик.

28. Мальцев В.А. Методики оценки обстановки на промышленном предприятии при чрезвычайных ситуациях. М.: ИПК Госслужбы. 1993.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Предельно-допустимые концентрации в почве (ПДК)

некоторых химических веществ, характерных для хранилищ жидких отходов

предприятий химического комплекса [21]

№ п/п	Наименование вещества	ПДК, мг/кг	Лимитирующий признак вредности***
1	Бензол	0,3	воздушно-миграционный
2	Мышьяк	2,0	транслокационный
3	Нитраты	130	воздушно-миграционный
4	Ртуть	2,1	транслокационный
5	Свинец	32,0	общесанитарный
6	Серная кислота а	160	общесанитарный
7	Толуол	0,3	воздушно-миграционный
8	Формальдегид	7,0	воздушно-миграционный
9	Хлористый калий б	560	водно-миграционный
10	Медь	3,0*	общесанитарный
11	Цинк	23,0*	транслокационный
12	Хром	6,0*	общесанитарный
13	Никель	4,0*	общесанитарный
14	Сероводород	0,4	воздушно-миграционный
15	Фтор	2,8*	транслокационный
16	Сероводород	0,4	воздушно-миграционный
17	Фтор	10,0**	транслокационный
18	Бензин в	0,1	воздушно-миграционный

___________________

^а ПДК серной кислоты может быть использована для оценки загрязнения почвы сульфат-ионом;

^б ПДК хлористого калия может быть использована для оценки загрязнения почвы хлорид-ионом;

^в ПДК бензина может быть использована для ориентировочной оценки загрязнения почвы нефтепродуктами с низкой температурой кипения (до 200°С).

* Подвижная форма элемента, извлекаемая из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором pH 4,8.

** Водорастворимая форма.

*** Лимитирующий признак вредности - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества (при использовании различных тестов).

Лимитирующие признаки вредности в почве:

воздушно-миграционный - характеризует переход вещества из почвы в атмосферу;

транслокационный - характеризует переход вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

общесанитарный - показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Предельно-допустимые концентрации в воде (ПДК)

некоторых химических веществ, характерных для хранилищ жидких отходов

предприятий химического комплекса [22,23]

№	Наименование	ПДК в воде, мг/л
п/п	вещества	водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования	водоемов рыбохозяйственного назначения
1	2	3	4
1	Аммиак (по азоту)	2,0 (с.-т.)*	0,05 (токс.)
2	Бензол	0,5 (с.-т.)	0,5 (токс.)
3	Железо	0,3а (орг.-окр.)	0,1 (токс.)
4	Метанол	3,0 (с.-т.)	0,1 (с.-т.)
5	Мышьяк	0,05а (с.-т.)	0,05 (токс.)
6	Натрий	200 (с.-т.)	120 (с.-т.)
7	Нитриты	3,3 (с.-т.)	0,08 (токс.)
8	Нитраты	45 (с.-т.)	40 (с.-т.)
9	Ртуть	0,0005а	Отсутствие
10	Свинец	0,03 (с.-т.)	0,1(токс.)
11	Сульфаты	500 (орг.-привк.)	100 (токс.)
12	Толуол	0,5 (орг.-зап.)	0,5 (орг.)
13	Фенол	0,001б (орг.-зап.)	0,001 (рыб. хоз.)
14	Формальдегид	0,05 (с.-т.)	0,1 (токс.)
15	Хлориды	350 (орг.-привк.)	300 (с.-т.)
16	ХПК**	15; 30з	-
17	Цинк	1,0 (общ.)	0,01 (токс.)
18	Нефтепродукты	0,3 (орг.-пленка)	0,05 (рыб. хоз.)
19	Полифосфаты	3,5в (орг.)	2,0г (токс.)
20	Цианид-ион	0,035д (с.-т.)	0,05 (токс.)
21	Фторид-ион	0,7-1,5ж (с.-т.)	0,05е (токс.)

^а с учетом валового содержания всех форм;

^б эта ПДК для суммы летучих фенолов при условии применения хлора для обеззараживания воды, в иных случаях ПДК=0,1 мг/л;

^в по РО₄;

^г по Р;

^д цианиды простые и комплексные (за исключением цианоферратов) в расчете на цианидион;

^е в дополнение к фоновому, но не выше их суммарного содержания 0,75 мг/л;

^ж для климатических районов                 I-II - 1,5 мг/л;

III - 1,2 мг/л;

IV - 0,7 мг/л;

^з для хозяйственно-питьевого водоснабжения 15 мг О₂/л; для культурно-бытового - 30 мг О₂/л.

* В скобках приведен лимитирующий признак вредности [признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества (при использовании различных тестов)]:

с.-т. - санитарно-токсикологический (характеризует влияние химического вещества в воде на здоровье человека);

общ. - общесанитарный [характеризует влияние химического вещества на самоочищение воды в водоемах (процессы биохимического окисления, сапрофитную микрофлору и т.п.)];

орг. - органолептический (привкус, запах, окраска);

токс. - токсикологический.

** Химическая потребность в кислороде (ХПК) - интегральный показатель загрязнения органическими веществами (количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимое для восстановления всех восстановителей, содержащихся в воде).