На что в 1 очередь влияет вертикальная устойчивость атмосферы

Степень вертикальной устойчивости воздуха

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Расчет ПАРАМЕТРОВ зоны ХИМИЧЕСКОГО заражения при аварии на химически опасном объекте

Цель работы:рассчитать параметры зоны химического заражения при разливе аварийно химически опасного вещества на химически опасном объекте.

Общие сведения

Химически опасный ОЭ – это объект, при аварии и разрушении которого могут произойти массовые поражения людей и животных от АХОВ.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это химическое вещество, применяемое в народнохозяйственных целях, которое при разливе или выбросе может приводить к заражению воздуха с поражающими концентрациями.

Химически опасными объектами являются районные и городские водопроводные станции, на которых имеются ёмкости с жидким хлором (для обеззараживания воды), пищевые предприятия (молокозаводы), где имеются ёмкости с аммиаком для холодильных установок.

К химически опасным объектам относятся производства, использующие в технологическом процессе кислоты, и т. д.

Зона заражения АХОВ – территория, зараженная АХОВ в опасных для жизни людей пределах.

Под прогнозированием масштаба заражения АХОВ понимается определение глубины и площади зоны заражения АХОВ.

Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве: повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок и т. п., приводящие к выбросу АХОВ в атмосферу в количествах, представляющих опасность массового поражения людей и животных. Под разрушением химически опасного объекта следует понимать его состояние в результате катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех ёмкостей и нарушению технологических коммуникаций.

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин) перехода в атмосферу части содержимого ёмкости АХОВ при её разрушении.

Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Пороговая токсодоза – ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Под эквивалентным количеством сильнодействующего ядовитого вещества понимается такое количество хлора, масштаб поражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данной степени вертикальной устойчивости воздуха количеством данного вещества, попадающим в первичное (вторичное) облако.

Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах.

Площадь зоны возможного заражения АХОВ – площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения ветра может перемещаться облако АХОВ.

Объекты, использующие, производящие и хранящие АХОВ: предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности; предприятия, имеющие хладагенты и использующие аммиак.

Исходными данными для выявления химической обстановки в зоне аварии являются тип и количество АХОВ, район и время выброса (вылива) ядовитых веществ, степень защищенности людей.

Различают три степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ): инверсию, изотермию и конвекцию. Каждая из них характеризуется типичным распределением температуры воздуха в нижнем слое, а также интенсивностью вертикального перемещения воздуха.

Инверсия – возникает обычно в вечерние часы, примерно за 1 час до захода солнца и разрушается в течении часа после его восхода. При инверсии нижние слои воздуха холоднее верхних, что препятствует рассеиванию его по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения высоких концентраций зараженного воздуха.

Изотермия – характеризуется стабильным равновесием воздуха. Она наиболее характерна для пасмурной погоды, но может возникать также в утренние и вечерние часы как переходное состояние от инверсии к конвекции (утром) и наоборот (вечером).

Конвекция – возникает обычно через 2 часа после восхода солнца и разрушается примерно за 2-2,5 часа до его захода. Она наблюдается обычно в летние ясные дни (табл. 3.1).

Степень вертикальной устойчивости воздуха

Глубина распространения зараженного воздуха с поражающей концентрацией:

, км,

где Г₁ – глубина распространения зараженного воздуха при скорости ветра 1 м/с (табл. 3.2); k_свув – поправочный коэффициент на ветер, принимается k_свув=0,5.

Источник

13.5. Условия вертикальной устойчивости сухого воздуха

Состояние атмосферы (или стратификация), при котором небольшие вертикальные движения в атмосфере развиваются далее, захватывая следующие слои воздуха, называется неустойчивым.

Наоборот, если начавшиеся вертикальные движения не развиваются, а затухают, говорят об устойчивой стратификации. Получить количественные критерии устойчивости стратификации атмосферы можно, используя метод частицы.

Метод частицы. Для оценки устойчивости атмосферы судят о перемещении отдельной воздушной частицы. Пусть имеется частица объема V и температуры Т’ на высоте z, где воздух имеет давление p и температуру T. Мы считаем, что частица перемещается достаточно медленно, чтобы давление в ней совпадало с давлением окружающей среды. Тогда на нее действует выталкивающая сила f = Vg (r-r’), где r’ – плотность воздуха в частице. Относя силу к единице массы, находим ускорение:

,

где мы воспользовались соотношением , которое следует из уравнения состояния и условия равенства давлений в частице и окружающей среде. Из этого равенства следует , и правая часть вышеприведенного равенства.

Предполагая адиабатичность процесса перемещения[14], найдем высоту , на которой произойдет выравнивание температур, и движение прекратится (вернее, обратится в нуль ускорение). Для небольших интервалов изменения высоты температуру окружающего воздуха можно определить с использованием геометрического градиента температуры. Изменение температуры адиабатически поднимающейся частицы определяется адиабатическим градиентом:

Приравнивая левые части, находим искомую высоту, на которой температура частицы сравнивается с температурой окружающего воздуха:

.

Таким образом, высота подъема зависит от начальной разности температур и величины вертикального градиента температуры g в окружающем воздухе.

Если g = g_а – движение формально не прекращается.

Если g > g_а – движение происходит вниз.

Эти оценки сделаны в предположении, что перемещение воздушной частицы происходит адиабатически. На самом деле всегда имеет место некоторый теплообмен с окружающей средой. Однако качественная картина сохраняется.

Вертикальные движения более интенсивны при больших градиентах g и быстро затухают в слоях изотермии и инверсии.

Предположим, что разность DТ = 0, однако частица получила некоторый импульс в вертикальном направлении. Тогда при g g_а воздушная частица будет становиться все теплее и будет продолжать свое движение. Это говорит о неустойчивом состоянии атмосферы. При g = g_а – состояние атмосферы – безразличное, поскольку разность температур не меняется с высотой[16].

При безразличном состоянии атмосферы потенциальная температура воздуха не меняется с высотой, как это следует из формулы для градиента потенциальной температуры, приведенной ранее. При устойчивом состоянии потенциальная температура растет с высотой, при неустойчивом – падает[17].

Из проведенного обсуждения видно, что устойчивость атмосферы количественно определяется разностью адиабатического и геометрического градиентов температуры. Поэтому величину называют параметром статической устойчивости[18]. Действительно, чем больше величина s, тем устойчивее атмосфера. Когда же параметр устойчивости снижается до нуля или становится отрицательным, вместе с ним понижается и устойчивость атмосферы.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРТИКАЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АТМОСФЕРЫ

ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫЕ ОБЪЕКТЫ

Химически опасным объектом называется объект, при аварии на котором происходят массовые поражения людей, животных, растений СДЯВ.

Под аварией на химически опасном обьекте понимают его состояние в результате катастрофы соответствующее полной разгерметизации всех емкостей и нарушению технологических коммуникаций.

Авария может произойти в процессе производства, транспортировки и хранения СДЯВ.

К первой степени опасности химического объекта относят объект, при аварии на котором в зону поражения могут попасть более 75 тысяч человек.

К третей степени опасности химического объекта относят объект, при аварии на котором в зону поражения могут попасть до 40 тысяч человек.

К первой степени химической опасности относятся города и районы, в которых при аварии на химически опасном обьекте в зону химического заражения попадает 50% населения.

К химически опасным объектам относятся:

— предприятия химической, нефтеперерабатывающей промышленности;

— предприятия пищевой, мясомолочной промышленности,;

— водоочистные и другие очистные станции, использующие хлор,;

— железнодорожные станции выгрузки и погрузки сильно действующих ядовитых веществ.

Причины химических аварий на производстве:

— нарушение правил техники безопасности;

— нарушение правил транспортировки;

-выход из строя агрегатов, механизмов, трубопроводов;

— неисправность средств транспортировки;

-разгерметизация емкостей хранения;

— превышение нормативных запасов.

Вредные вещества это вещества, при воздействии которых на организм человека, возникают травмы, заболевания, отклонения в состоянии здоровья

В зависимости от практического использования, химические вещества делятся на промышленные яды, ядохимикаты, лекарственные средства, бытовые химикаты, биологические животные и растительные яды, отравляющие вещества.

Промышленные яды могут быть в жидком, твердом и газообразном состоянии.

Эффект токсического воздействия различных веществ зависит от количества вещества, его физических свойств, длительности поступления, пола, возраста, индивидуальной чувствительности.

Изучение потенциальной опасности вредного воздействия химических веществ на живые организмы является предметом химико-биологической науки токсикологии.

Токсическое воздействие вредных веществ характеризуется показателями токсикометрии.

Характеристика вертикальной устойчивости воздуха может быть конвекцией, изотермией или инверсией.

Конвекция возникает обычно через два часа после восхода солнца и разрушается примерно за 2 – 2,5 часа до его захода. Обычно наблюдается в летние ясные дни. Нижние слои воздуха нагреты сильнее верхних, что способствует быстрому рассеиванию зараженного облака и уменьшению его поражающего действия.

Инверсия возникает обычно в вечерние часы примерно за час до захода солнца и разрушается в течение часа после его восхода. Нижние слои воздуха холоднее верхних, что препятствует рассеиванию его по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения высоких концентраций зараженного воздуха.

Вертикальная устойчивость воздуха зависит от скорости ветра, погоды, время суток.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Атмосфера и климат

Сайт об атмосфере, климате и метеорологии

Устойчивость воздуха

Если же плотность данного объема воздуха больше, чем плотность окружающей среды, объем опускается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. При этом ранее устойчивый воздух становится „безразличным», т. е. перестает подниматься, но и не опускается.

Особое положение возникает, когда образуется инверсия. Инверсией называют возрастание температуры воздуха с высотой. Инверсия образуется, например, при быстром охлаждении почвы путем излучения радиации. Прилегающие к ней слои атмосферы выхолаживаются путем теплопроводности, причем самые нижние слои сильнее, чем вышележащие. В конечном счете непосредственно над земной поверхностью лежит слой холодного воздуха, а над ним более теплый. То есть температура воздуха вместо того, чтобы падать с высотой на 0,6°С/100 м, оказывается наверху выше, чем непосредственно вблизи поверхности. Это делает воздух очень устойчивым, в нем с большим трудом могут возникнуть вертикальные перемещения.

Инверсионное состояние атмосферы очень устойчиво. Вообще же устойчивое состояние атмосферы имеет место во всех случаях, когда вертикальный градиент температуры менее 1°С/100 м, т. е. когда он меньше сухоадиабатического градиента. Если при этом воздух поднимается, то он быстро охлаждается, становится тяжелым и вскоре снова опускается к земной поверхности. Если же воздух, расположенный выше, получает импульс, направленный вниз, то при адиабатическом опускании он быстро нагревается, становится легче окружающего воздуха и сразу же снова поднимается на свой исходный уровень. Таким образом, конвективные движения в устойчивом воздухе стремятся установить равновесное состояние.

Воздух с ненасыщенным водяным паром устойчив в том случае, когда вертикальный градиент его температуры меньше сухоадиабатического. Воздух же с насыщенным паром устойчив тогда, когда вертикальный градиент его температуры меньше влажноадиабатического градиента. В устойчивых воздушных массах конвекция не развивается.

Вертикальные градиенты температуры, создающие неустойчивое состояние воздуха, способствуют развитию в нем турбулентного перемешивания. Турбулентность в свою очередь сопровождается вертикальным перемешиванием объемов воздуха, иногда достигающим значительной интенсивности.

Роль восходящих движений воздуха может заметить каждый, кто проследит за парящим полетом птиц, когда птицы перемещаются, не двигая крыльями. Время от времени их внезапно подбрасывает вверх какая-то таинственная сила. Это делают восходящие струи теплого воздуха, которые называются термиками. Планеристы тоже, умело используя термики, могут перемещаться на сотни метров по вертикали без видимого участия каких-либо внешних сил.

Движения воздуха, которые приводят атмосферу в устойчивое состояние, оказывают значительное влияние на местные условия погоды. Поскольку устойчивые массы воздуха, вообще говоря, малоподвижны, их физические свойства, а следовательно и погода, подолгу остаются неизменными.

Устойчивые воздушные массы обычно создают довольно хорошую погоду в занятых ими районах, хотя при этом возможны туманы, а также значительное загрязнение атмосферы. Наоборот, неустойчивые воздушные массы, находясь в движении, постоянно меняют свои свойства. При этом нередко усиливается ветер, возникает турбулентность, водяной пар интенсивно конденсируется и развиваются дождевые облака.

Источник

Исходные данные для выявления химической обстановки. Степени вертикальной устойчивости атмосферы

Исходными данными для оценки химической обстановки являются:

— положение и характер действий войск, защищенность личного состава;

— виды химического нападения противника;

— тип примененного ОВ;

— районы и время применения химического оружия;

Вид химического нападения определяется по данным наблюдения и разведки, по сведениям службы оповещения части и сведениям старшего медицинского начальника.

Тип примененного ОВ определяется с помощью приборов химической разведки, а также по сведениям раненых и пораженных, поступающих из очага, по клиническим симптомам отравления, эффективности антидотной терапии.

Сведения о метеорологической обстановке дают штабы 4 – 6 раз в сутки. Необходимо знать скорость и направление ветра в приземном слое воздуха, облачность, температуру воздуха и почвы.

Производится определение степени вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха. Облачность определяется в баллах: ясно – 0-2 балла; практически ясно – 3-7 баллов; пасмурно – 8-10 баллов.

В нормальных погодных условиях вертикальную устойчивость атмосферы характеризует состояние конвекции. Для конвекции свойственно понижение температуры воздуха на 0,64 0 C с подъёмом на каждые 100 м высоты. Конвенция возникает примерно через 2 часа после восхода и исчезает за 2-2,5 часа до захода солнца.

При смене времени суток (восход и заход солнца), а также в пасмурную погоду возможно более или менее равномерное перемешивание тёплых и холодных слоёв воздуха, что свойственно для изотермии. Температура верхних слоёв воздуха может оказаться более высокой, чем температура почвы. Такое состояние вертикальной устойчивости воздуха называется инверсией. Инверсия возникает за I час до захода солнца и исчезает через I час после восхода. Изотермия и инверсия способствуют более продолжительному заражению местности.

В условиях конвекции глубина распространения заражённого воздуха по сравнению с изотермией уменьшается в 2 раза, а в условиях инверсии глубина распространения токсического облака по сравнению с изотермией увеличивается в 1,5-2 раза.

Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы в зависимости от вертикальных потоков воздуха: инверсию, изотермию и конвекцию.

Инверсия в атмосфере– это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты (верхние слои воздуха теплее нижних). Она чаще всего образуется при ясной погоде, малой (до 4 м/с) скорости ветра за час до захода солнца и разрушается утром в течение часа после восхода солнца. В безветренные ночи она возникает в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как самой поверхности, так и прилегающего слоя воздуха.

Инверсионный слой является задерживающим в атмосфере, препятствует движению воздуха по вертикали, вследствие чего под ним накапливается водяной пар, пыль, а это способствует образованию дыма и тумана. Инверсия препятствует рассеиванию воздуха по высоте и создает наиболее благоприятные условия для сохранения высоких концентраций АХОВ. Глубина зоны химического заражения при инверсии будет максимальной.

Изотермия– характеризуется стабильным равновесием воздуха (температура слоев воздуха высотой до 20–30 м постоянна). Она наиболее типична для пасмурной погоды, но может возникнуть и в утренние, и в вечерние часы. При снежном покрове чаще наблюдается изотермия и реже инверсия. Изотермия, так же как и инверсия, способствует длительному застою паров АХОВ на местности, в лесу, в жилых кварталах городов и населенных пунктов.

Конвекция– это вертикальное перемещение воздуха с одних высот на другие. При конвекции нижние слои воздуха теплее верхних. Воздух более теплый перемещается вверх, и более холодный и плотный – вниз. Конвекция возникает при ясной погоде и слабом ветре утром через 2 ч после восхода солнца и разрушается вечером за 2 ч до захода солнца. При конвекции наблюдаются восходящие потоки воздуха, рассеивающие зараженное облако, что создает неблагоприятные условия для распространения АХОВ, поэтому глубина зоны химического заражения будет минимальной.

Степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха может быть определена по данным прогноза погоды с помощью табл. 3.1.

Источник