PRACOWANIA PROGNOZOWANIA SYTUACJI KRYZYSOWYCH
Pozdrawiam i zapraszam,
st.kpt. dr inż. Paweł Kępka
Pracownia Prognozowania Sytuacji Kryzysowych (PPSK) funkcjonuje w ramach
Zakładu Zarządzania Kryzysowego, gdzie prowadzone są prace naukowo - badawcze przy wykorzystaniu
najnowszego,
specjalistycznego oprogramowania typu Effects 7.6, RizEx-2, FaultTree, Aloha, Aloha PL, ArcView
9.2, Marplot, Marplot PL, itp.st.kpt. dr inż. Paweł Kępka
W PPSK studenci nabywają umiejętności obsługi i intuicyjnego wykorzystania edukacyjnych, komercyjnych i darmowych programów komputerowych. Dodatkowo przeprowadzane są specjalistyczne analizy odnoszące się do wybranych zagrożeń, takie jak:
- budowa scenariuszy rozwoju sytuacji niekorzystnej (scenariusze awaryjne),
- budowa drzew zdarzeń i drzew błędów (bow-tie) oraz drzew połączonych,
- prognozowanie zasięgów stref toksycznych wraz z graficznym ich przedstawieniem,
- przenoszenie wyników analiz na mapy cyfrowe
- przenoszenie wyników analiz na mapy rastrowe wymagające kalibracji,
- określanie stref niebezpiecznych w zależności od różnych parametrów i własności (ERPG, TEEL, IDLH, AEGL, LC, itp.),
- obliczanie fal nadciśnienia dla zadanych wartościach progowych,
- obliczanie promieniowania cieplnego dla zadanych wartościach progowych,
- określanie potencjalnych efektów kaskadowych (efekt domino),
- analiza danych pod względem obliczeń statystycznych,
- itp.
Warto w tym miejscu zaznaczyć, że niektóre programy w wersji edukacyjnej lub czasowej mogą "przekłamywać" wyniki obliczeń, dlatego należy z uwagą interpretować wyniki.
Zajęcia prowadzone są w ramach przedmiotów obowiązkowych na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych I i II stopnia.
W ramach Zakładu Zarządzania Kryzysowego funkcjonuje koło naukowe. Pierwszym wynikiem pracy tej grupy studentów jest "spolszczenie" programu ALOHA i MARPLOT oraz opracowanie krótkiej instrukcji obsługi programów.
Program Effects 7.6 służy do prognozowania rozwoju sytuacji niekorzystnej z udziałem środków chemicznych i stanowi bardzo zaawansowane, dające wiele możliwości narzędzie, którego cechą charakterystyczną jest intuicyjność użytkowania i prosty interfejs użytkownika końcowego.
Możliwości wykorzystania tego oprogramowania są bardzo duże, czego odzwierciedleniem jest szczegółowy opis modeli w części technicznej, a o jego właściwościach merytorycznych mogą stanowić liczne odwoływania w literaturze polskiej i zagranicznej. Jednak głównym zastosowaniem programu Effects jest:
- modelowanie efektów fizycznych (Effect models),
- szacowania skutków (Consequence models).
W PPSK dostępna jest pełna wersja tego programu, jak również wersja demo.
Modelowanie efektów fizycznych
W zależności od typu zdarzenia można wykorzystać kilka modeli efektów fizycznych. Pierwszy z nich to model wyciek/uwolnienia (Release model), który został dodatkowo podzielony na uwolnienie gazu, cieczy i dwufazowy, a polega na modelowaniu przebiegu ulatniania się gazu i/lub cieczy ze zbiornika lub rurociągu o różnych kształtach i parametrach. Istnieje także możliwość obliczania ilości płynów palnych, wybuchowych i toksycznych.
Drugi model to model parowania (pool evaporation) polegający na modelowaniu przebiegu odparowania cieczy w różnych warunkach temperaturowych i meteorologicznych. Służy także do obliczania masy par cieczy w wyniku natychmiastowego odparowania, natężenia parowania, średniej wartości parowania, temperatura ciecz podczas parowania.
Kolejne możliwości to modelowanie dyspersji gazów (także ciężkich) (atmospheric dispersion) pod względem stężenia, wybuchowości i toksyczności dla całej strefy dyspersji, jak i dla każdego punktu przestrzeni z uwzględnieniem warunków meteorologicznych, ukształtowania terenu, szybkości i kierunku wiatru, a przy gazach palnych szacowanie zagrożenia poprzez wyznaczenie stref wybuchowości pomiędzy DGW (Dolna Granica Wybuchowości), a GGW (Górna Granica Wybuchowości).
Kolejny model służy do obliczeń efektów fizycznych wybuchu (explosion model) włączając rozchodzenie się fali nadciśnienia zarówno dla pękniętego zbiornika, wybuchu chmury par, jaki i modelu TNT.
Ostatni w grupie modelowania efektów fizycznych jest model promieniowania cieplnego i spalania (heat radiation and combustion model) dla pożarów typu „pool fire”, BLEVE i „jet fire” służący do obliczania gęstości promieniowania cieplnego i oddziaływania promieniowania cieplnego w dowolnym punkcie przestrzeni, włączając określanie stref obrażeń i śmierci dla ludzi.
Szacowanie skutków
Kolejna główna grupa to modele szacowania skutków.
W modelu promieniowania cielnego (heat radiation) istnieje możliwość obliczenia skutków śmierci oraz poparzeń różnego stopnia dla pojedynczych osób, jak i grupy osób, na podstawie gęstości zaludnienia. Dodatkowo można uzyskać wyniki co do czasu osiągnięcia temperatury krytycznej dla szkła i stali.
W drugim modelu poświęconym skutkom od eksplozji (explosions) można dokonać obliczeń odnoście uszkodzeń konstrukcji budynków, jak i dla osób znajdujących się w strefie zagrożenia. Te ostanie można podzielić dodatkowo na skutki bezpośrednie (uszkodzenie płuc, uszu, przemieszczenie ciała, uderzenie o obiekt, itp.) oraz pośrednie, głównie od elementów konstrukcyjnych i szkła.
W trzecim, a zarazem ostatnim modelu do szacowania skutków można dokonywać obliczeń co do toksyczności (toxic) z podziałem na skutki dla poszczególnych osób, przeliczeniem skutków dla ludzi z eksperymentów na zwierzętach oraz określeniu ilości substancji niebezpiecznych przy spalaniu się określonego środka chemicznego.
Możliwości techniczne
Przy pomocy oprogramowania Effects można przeprowadzić więcej niż jedną analizę (sesję) dla tego samego modelu. Wyniki tych obliczeń pojawią się na jednym wykresie, co jest użyteczne, gdy trzeba wykonać obliczenie dla kilku klas stałości bądź różnych ilości środka chemicznego lub też innych zmiennych parametrów. Przykładem może być porównanie wielkości BLEVE dla następujących ilości propanu: 10000 kg, 20000 kg, 50000 kg, 100000 kg, 200000 kg.
)
)
Kolejną, a zarazem ważną cechą tego oprogramowania jest możliwość łączenia ze sobą poszczególnych modeli. Tzn. model parowania można połączyć (pobrać parametry wejściowe) z modelem dyspersji co znacznie skraca czas wykonywania symulacji i gwarantuje pracę na tych samych danych. Schematycznie obliczenia programu Effects można przedstawić następująco:
)
)
Program Aloha to darmowe, proste i intuicyjne narzędzie służące do prognozowania stref rozprzestrzeniania się substancji chemicznych. Przy wykonaniu kilku analiz, wprawny użytkownik będzie w stanie "wyrysować" strefy w ciągu 1 - 2 minut. Przykładowe wyniki prezentują się następująco:
)
)
UWAGA (do programu ALOHA 5.4.1):
Krok 1:
Zainstalować jako pierwsza wersję anglojęzyczną ALOHA 5.4.1(wtedy do systemu wgrywają się bazy danych).
plik: alohainstaller.exe
Krok 2:
Uruchamiaj wersję polską ALOHA 5.4.1 na dwa sposoby:
Plik: alohapolska.exe
Sposób 1:
Można umieścić plik na pulpicie i bezpośrednio „klikać”, wtedy program uruchamia się w wersji polskiej. Jedyne co trzeba zrobić to wskazać biblioteki dla miast (CityLib) i substancji chemicznych (ChemLib) znajdujące się z katalogu: C:Program Files/ALOHA/AlohaLib. Natomiast jeśli chcemy pracować na wersji anglojęzycznej uruchamiamy program ALOHA 5.4.1 poprzez Start > Wszystkie programy > ALOHA.
Sposób 2:
Można podmienić plik w katalogu C:Program Files/ALOHA zmieniając wcześniej nazwę z alohapolska.exe na Aloha.exe. Przy pytaniu czy zastąpić istniejący plik należy wskazać odpowiedź: „tak”.
Krok 3:
Życzę miłej pracy. Mam nadzieję, że instrukcja nie będzie potrzebna. Program jest bardzo prosty w obsłudze.
Program MARPLOT to ciekawe narzędzie służące do wizualizacji wyników z programu Aloha na mapie wektorowej lub rastrowej (cyfrowej i w formie zdjęcia w bitmapie). Mapy wektorowe (zazwyczaj dostępne w wydziałach geodezji i kartografii) nie muszą być kalibrowane, gdyż są już wpisane w układ współrzędnych. Jeśli nie ma takich map to potrzebne jest posiadanie mapy w wersji rastrowej (koniecznie w rozszerzeniu: bmp). Mapę interesującego nas terenu można pozyskać z którejś z przeglądarek np.: zumi, google, itp. Potem trzeba mapę skalibrować znając bardzo dokładnie długości i szerokości geograficzne dwóch punktów. Raz skalibrowana mapa pozostaje w systemie i można ją wykorzystać przy prognozie innych zdarzeń niekorzystnych z udziałem substancji chemicznych.
)
Zainstaluj wersję anglojęzyczną MARPLOT 3.3.3
plik: marplotinstaller.exe
Sposób 2:
Zainstaluj wersję polską MARPLOT 3.3.3 (wersja testowa)
Plik: marplotpl.exe
Sposób 3:
Zainstaluj wersję anglojęzyczną MARPLOT 4.1
plik: marplot41installer.exe
Opis stref:
Wskaźnik AEGL określa wartość stężenia, przy którym większość ludzi w przypadku określonego czasu ekspozycji na działanie substancji niebezpiecznej zacznie odczuwać określone skutki zdrowotne. Istnieją trzy poziomy AEGL:
- AEGL 1 – określa wartość stężenia powodującego zauważalny dyskomfort, podenerwowanie, jak również inne bezobjawowe skutki. Oddziaływanie jest krótkotrwałe, a skutki odwracalne po zakończeniu ekspozycji.
- AEGL 2 – określa wartość stężenia powodującego negatywne, długotrwałe lub nieodwracalne skutki zdrowotne lub ograniczenie zdolności do ucieczki ze strefy skażonej.
- AEGL 3 – określa wartość stężenia powodującego poważny uszczerbek na zdrowiu lub śmierć.
Wskaźnik ERPG określa wartość stężenia, przy którym większość ludzi w przypadku ekspozycji na działanie substancji niebezpiecznej przez okres 1 godziny, będzie odczuwać określone skutki zdrowotne. Istnieją trzy poziomy ERPG:
- ERPG 1 – określa wartość stężenia powodującego niegroźne, krótkotrwałe negatywne skutki zdrowotne lub wywołującego jedynie nieprzyjemny zapach.
- ERPG 2 – określa wartość stężenia powodującego i pogłębiającego nieodwracalne skutki zdrowotne lub ograniczenie indywidualnej możliwości ochrony przed zagrożeniem.
- ERPG 3 – określa wartość stężenia powodującego poważny uszczerbek na zdrowiu, a w konsekwencji zagrożenie życia.
- TEEL 1 - gdzie występują stężenia wywołujące działania drażniące lub inne, których wpływ na efekty zdrowotne możemy pominąć (nieistotne), stężenia te mierzymy w częściach na milion (ppm),
- TEEL 2 – są to stężenia wywołujące działanie drażniące i inne odwracalne skutki,
- TEEL 3 – są to stężenia wywołujące poważne zagrożenie dla życia i zdrowia, w indywidualnych przypadkach mogą doprowadzić nawet do śmierci.
PS. Oto kilka zdjęć wykonanych w czasie zajęć...
)
)
)
)
)
)
)
© copyright by PK
Ostatnia zmiana:
pkepka @ sgsp edu pl
2010-05-11
