ПОПЕРЕДЖЕННЯ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ НА ОБ’ЄКТАХ ХІМІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ В УМОВАХ НАДЛИШКОВОГО ТЕХНОГЕННОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Abstract

Вовчук Т.С. Попередження надзвичайних ситуацій на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 263 – Цивільна безпека. – Національний університет цивільного захисту України, Харків, 2024. Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого наукового завдання у сфері цивільного захисту – розробці інформаційних та математичних моделей, застосування яких дозволить підвищити ефективність попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження за рахунок впровадження QR – технології зберігання та відновлення інформації щодо ідентифікації небезпеки у ґрунті та ґрунтових водах. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні наукові завдання. Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі необхідно розв'язати наступні задачі: 1. Проаналізувати стан попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. 2. Розробити інформаційну модель попередження надзвичайних ситуацій на небезпечних об’єктах хімічної промисловості за рахунок впровадження QR-технології зберігання та відновлення інформації. 3. Розробити математичну модель попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтах. 4. Розробити математичну модель попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтових водах. 5. Перевірити достовірність розроблених моделей. 6. Розробити варіанти впровадження розроблених моделей попередження надзвичайної ситуації на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Об'єкт дослідження: процес попередження надзвичайної ситуації техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Предмет дослідження: чинники небезпеки забруднюючих продуктів в ґрунтах та ґрунтових води, які супроводжують процес розвитку, поширення та попередження надзвичайної ситуації техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Для розв’язання поставлених наукових задач в дисертаційному дослідженні використовувалися методи функціонального та факторного аналізу, теорії імовірності та математичної статистики, теорії алгоритмів, математичного моделювання, теорії управління і проведення наукових досліджень, теорії електропровідності та гідродинаміки. У процесі виконання роботи вперше отримані наступні наукові результати. 1. Вперше розроблена інформаційна модель попередження надзвичайних ситуацій на небезпечних об’єктах хімічної промисловості з надлишковим техногенним навантаженням за рахунок впровадження QR – технології зберігання та відновлення інформації, яка складається з двох контурів управління загального контуру (традиційного) і оперативного контуру, який функціонує при загрозі настання надзвичайної ситуації. 2. Вперше розроблена математична модель попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтах яка являє собою систему з п’яти аналітичних залежностей. Перша аналітична залежність описує процес трансформації гідрохімічного складу води в елементах ґрунту від часу та концентрації хімічно-небезпечної речовини зі складу забруднюючих продуктів. Друга – встановлює залежність руху води в ґрунті на території поширення небезпеки від часу катастрофічної події. Третя – визначає залежність розповсюдження хімічно-небезпечних речовин зі складу забруднюючих продуктів в елементах ґрунту в залежності від часу та інтенсивності впливу забруднюючих продуктів на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Четверта та п’ята залежності дозволяють визначити зміни коефіцієнту електропровідності проби ґрунту на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження в залежності від вмісту забруднюючих продуктів. 3. Вперше розроблена математична модель попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтових водах являє собою систему з п’яти аналітичних залежностей. Перша аналітична залежність описує процес руху ґрунтових вод в зоні поширення надзвичайної ситуації на об’єкті хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження в залежності від гідравлічного напору та коефіцієнту водовіддачі. Друга – встановлює залежність процесу поширення забруднюючих продуктів в ґрунтових водах від коефіцієнту гідродинамічної дисперсії та швидкості ґрунтових вод. Третя – визначає залежність конвективної дифузії небезпечних речовин з урахуванням ентальпії процесу витоку забруднюючої речовини на територію об’єкту хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Четверта - визначає ентальпію витоку забруднюючої речовини від щільності та потужності внутрішніх джерел тепла. П’ята - дозволяє визначити зміни коефіцієнту електропровідності проби ґрунтової води на території об’єкту хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження від вмісту забруднюючих продуктів. У вступі обґрунтована актуальність напрямку досліджень за обраною темою; зазначено зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; сформульована мета і завдання наукового дослідження; розкрита наукова новизна отриманих результатів і практична цінність роботи; наведені дані про особистий внесок здобувача і апробацію результатів дисертації. У першому розділі проведено аналіз стану попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Визначено, що у провідних країнах світу дії рятувальних підрозділів із запобігання техногенним надзвичайним ситуаціям на об’єктах підвищеної небезпеки характеризуються своєчасним прибуттям та застосуванням сучасних засобів для ліквідації наслідків. Однак інертність адміністративних органів, відсутність варіативності в інструкціях і процедурах, а також відсутність методів швидкого виявлення зони поширення небезпек призводять до затримок в оповіщенні про існуючі небезпеки, затримок в евакуації, і як наслідок, до людських жертв. У другому розділі вирішено друге завдання наукового дослідження щодо розробки інформаційної моделі попередження надзвичайних ситуацій на небезпечних об’єктах хімічної промисловості за рахунок впровадження QR – технології зберігання та відновлення інформації, яке здійснено наступним чином. Спочатку розглянуто особливості процесу QR - управління надзвичайною ситуацією техногенного характеру на небезпечних об’єктах хімічної промисловості. Після чого розроблено інформаційну модель попередження надзвичайних ситуацій на небезпечних об’єктах хімічної промисловості за рахунок впровадження QR – технології зберігання та відновлення інформації. У третьому розділі вирішено третє наукове завдання з розробки математичної моделі попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтах, яке здійснено наступним чином. В першу чергу, розглянуто основні фізико-хімічні процеси, що мають місце в ґрунтах на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження в процесі поширення надзвичайної ситуації; по-друге, розглянуто основні підходи до рішення задачі та сформульовано граничні та початкові умови забезпечення процесу попередження надзвичайної ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Після чого дано опис формального рішення задачі попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтах, яке і є шуканою математичною моделлю. У четвертому розділі вирішено четверте наукове завдання з розробки математичної моделі попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтових водах, яке здійснено наступним чином. В першу чергу, розглянуто основні фізико-хімічні процеси, що мають місце в ґрунтових водах на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження в процесі поширення надзвичайної ситуації техногенного характеру унаслідок потрапляння небезпечних речовин зі складу забруднюючих продуктів у ґрунтові води. По-друге, розглянуто та сформульовано граничні та початкові умови забезпечення процесу попередження надзвичайної ситуацій техногенного характеру у наслідок попадання небезпечних речовин у ґрунтові води. Після чого дано опис формального рішення задачі попередження надзвичайної ситуації техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації забруднюючих продуктів у ґрунтових водах, яке і є шуканою математичною моделлю. У п’ятому розділі вирішено п’яте завдання наукового дослідження з перевірки достовірності розроблених моделей. Спочатку дано опис лабораторної установки з проведення експериментальних досліджень з попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Наступним кроком опрацьовано результати чисельних експериментів з перевірки достовірності математичних моделей попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. У шостому розділі запропоновано варіанти впровадження розроблених моделей в підрозділи ДСНС. Практичне значення отриманих результатів полягає у подальшому розвитку сучасних підходів до розв’язання задач підвищення ефективності попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки забруднюючих продуктів в ґрунтах та ґрунтових водах. Отриманні інструментальні засоби з розв’язання задач попередження надзвичайних ситуацій техногенного характеру на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження є підґрунтям для подальшого переходу та впровадженню інформаційно-аналітичного комплексу QR - управління надзвичайною ситуацією на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження шляхом ідентифікації небезпеки у ґрунтах та ґрунтових водах в єдиному європейському інформаційному просторі. Результати роботи можуть використовуватися в системі інформаційної підтримки під час організації дій аварійно-рятувальних підрозділів ДСНС з ліквідації надзвичайних ситуацій на об’єктах хімічної промисловості в умовах надлишкового техногенного навантаження. Інформаційно-аналітичний комплекс може також використовуватися у вигляді інформаційного забезпечення персональних комп’ютерів у допоміжних аварійних службах різного ієрархічного рівня підпорядкування.