Системный анализ и моделирование в промышленной безопасности

Москва 2023

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра техносферной безопасности

О.М. Зиновьева
А.М. Меркулова
Н.А. Смирнова

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ 
И МОДЕЛИРОВАНИЕ 
В ПРОМЫШЛЕННОЙ 
БЕЗОПАСНОСТИ

Методические указания 
к выполнению курсовой работы

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4419

УДК  614.8
З-63

Р е ц е н з е н т
канд. техн. наук, доц. И.А. Левицкий

Зиновьева, Ольга Михайловна.
З-63  
Системный анализ и моделирование в промышленной 
безопасности : метод. указания к выполнению 
курсовой работы / О.М. Зиновьева, А.М. Меркулова, 
Н.А. Смирнова. – Москва : Издательский Дом 
НИТУ МИСИС, 2023. – 48 с.

В методических указаниях содержатся рекомендации по порядку 
выполнения курсовой работы по дисциплине «Системный 
анализ и моделирование в промышленной безопасности». Приводятся 
цели и задачи, задание, содержание и порядок работы, 
описание методик для выполнения экспериментальной (расчетной) 
части курсовой работы. Сформулированы требования, 
предъявляемые к оформлению пояснительной записки и процедуре 
защиты курсовой работы, приведены бланки отчетных документов.

Предназначены для обучающихся в магистратуре по направлению 
подготовки 20.04.01 «Техносферная безопасность».

УДК 614.8

 О.М. Зиновьева, 
А.М. Меркулова, 
Н.А. Смирнова, 2023
 НИТУ МИСИС, 2023

Содержание

Предисловие  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Цели и задачи курсовой работы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Задание на курсовую работу  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Порядок выполнения курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Содержание курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Требования к оформлению пояснительной записки 
и защите курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Приложение А. Титульный лист курсовой работы . . . . . . . . . 20

Приложение Б. Бланк индивидуального задания 
на курсовую работу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Приложение В. Методика построения «дерева событий»  . . . 23

Приложение Г. Методика прогнозирования масштабов 
возможного химического заражения аварийно химически 
опасными веществами при авариях на химически 
опасных объектах и транспорте  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Приложение Д. Порядок нанесения зон возможного 
химического заражения на топографические 
карты (схемы) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Приложение Е. Методика расчета концентрации аварийно 
химически опасных веществ по оси зоны заражения . . . . . . . 42

Приложение Ж. Оценка индивидуального риска 
и прогнозирование количества пострадавшего персонала, 
оказавшегося в зоне заражения  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебная дисциплина «Системный анализ и моделирование 
в промышленной безопасности» способствует формированию 
у обучающихся знаний о неразрывном единстве 
эффективной профессиональной деятельности и требований 
к защищенности жизненно важных интересов личности и общества 
от аварий на опасных производственных объектах и 
последствий указанных аварий. Реализация этих требований 
гарантирует сохранение работоспособности и здоровья человека, 
готовит его к действиям в экстремальных условиях.
В рамках освоения дисциплины предусматривается 
выполнение курсовой работы, в результате чего у обучающихся 
формируются компетенции в области прогнозирования 
и оценки последствий аварий, связанных с выбросом 
аварийно химически опасных веществ (АХОВ) на объектах 
экономики.
В процессе выполнения курсовой работы обучающийся 
знакомится с физико-химическими и токсикологическими 
свойствами АХОВ, составляет «дерево событий» для 
случая полного разрушения емкости с АХОВ, изучает методику 
расчета размеров зон заражения при поступлении 
АХОВ в окружающую среду, определяет количество пострадавшего 
при аварии персонала, оценивает индивидуальный 
риск.
Курсовая работа по дисциплине «Системный анализ и 
моделирование в промышленной безопасности» представляет 
собой законченную научно-практическую разработку.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью курсовой работы является закрепление и 
дальнейшее углубление теоретических знаний и практических 
навыков, получаемых при изучении дисциплины 
«Системный анализ и моделирование в промышленной безопасности», 
а также развитие у обучающихся навыков аналитической 
и научно-исследовательской работы. Курсовая 
работа является важнейшим элементом самостоятельной работы 
обучающихся.
Основной задачей курсовой работы является оценка 
последствий техногенной аварии на объекте экономики.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Формулировка ситуационной задачи
Предприятие имеет территорию квадратной формы 
со стороной 2 км (рисунок 1). На расстоянии X, м, от центра 
территории предприятия расположена емкость с АХОВ, 
массой Q0, т, с заданными условиями хранения. В результате 
аварии произошел разлив АХОВ – в поддон/обвалов-
ку (высота поддона/обваловки H, м) или свободно. Авария 
произошла в заданное время суток (утро, день, вечер) при 
следующих метеорологических условиях – ясная погода, 
переменная или сплошная облачность, температура воздуха 
в момент аварии tв, С, скорость ветра wв, м/с, направление 
ветра показано на рисунке 1. Плотность персонала на территории 
предприятия Р, чел/км2. При расчетах принять время, 
прошедшее после аварии, равным 1 ч.

2 км

2 км

wв

Место 
аварии

X
R

Рисунок 1 – Схема взаимного расположения 
емкости с АХОВ (место аварии), цеха и работника 
на территории предприятия

Последовательность действий при выполнении курсовой 
работы:
1 Привести основные сведения об АХОВ.
2 Построить «дерево событий» для случая полного разрушения 
резервуара с АХОВ, определить вероятности реализации 
сценариев аварии, связанной с токсическим воздействием 
АХОВ на персонал предприятия.
3 Рассчитать количественные характеристики выброса 
АХОВ.
4 Определить расчетную глубину зоны возможного 
химического заражения.
5 Установить площадь зоны возможного химического 
заражения АХОВ и время подхода облака к населенному 
пункту, расположенному в 200 м от границы предприятия 
с подветренной стороны.
6 Построить 
распределение 
концентрации 
АХОВ 
по оси потока зараженного воздуха.
7 Рассчитать индивидуальный риск гибели работника 
предприятия, находящегося на расстоянии R, м, от центра 
территории предприятия в противоположном направлении 
от места аварии (см. рисунок 1). Время экспозиции принять 
равным 15 мин, вероятность присутствия человека в этой 
точке на территории предприятия принять равной 0,8.
8 Спрогнозировать количество пострадавшего от аварии 
персонала на территории предприятия.
При выполнении курсовой работы необходимо руководствоваться 
индивидуальными данными, представленными 
в таблице 1 по вариантам (вариант соответствует порядковому 
номеру обучающегося по учебному журналу).

Таблица 1 – Индивидуальные исходные данные для выполнения курсовой работы

Номер
 варианта

X, м

R, м

Q0, т

Вид АХОВ
Условия 
хранения
Тип резервуара


Вид 
разлива 
АХОВ

H, м

wв, м/с

Время 
суток, 
когда произошла 

авария

Метеорологические 
условия

tв, C

Р, чел/км2

1
60
30
50
Хлористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Полной герметизации

В поддон 1,0 2,75
Утро
Ясно
–13 410

2
80
45 200
Аммиак
Изотермическое 
хранение
С двойной 
оболочкой
В обва-
ловку
2,5 1,0
Ночь
Переменная облачность
+
20 350

3
45
25 500
Окись этилена


Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В обва-
ловку
3,2 2,5
Вечер
Переменная облачность
+
15 200

4
100
60 100
Фтористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
Свободно
–
1,6
Ночь
Ясно
+1
440

5
250
40
52
Фосген
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Полной герметизации

В обва-
ловку
1,5 1,8
День
Ясно
+40 390

6
310
35
10
Хлор
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С двойной 
оболочкой
Свободно
–
3,0
Ночь
Переменная облачность
+
2
380

7
200
32 400 Сероводород
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В обва-
ловку
2,7 3,7
Ночь
Переменная облачность
–
1
370

8
130
42 300
Фтористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

В обва-
ловку
2,2 1,9
День
Ясно
+18 420

Номер
 варианта

X, м

R, м

Q0, т

Вид АХОВ
Условия 
хранения
Тип резервуара


Вид 
разлива 
АХОВ

H, м

wв, м/с

Время 
суток, 
когда произошла 

авария

Метеорологические 
условия

tв, C

Р, чел/км2

9
180
75
2
Цианистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
В поддон 1,0 2,0
Ночь
Ясно
+25 290

10
190
54
5
Мышьяковистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Полной герметизации

Свободно
–
5,0
Утро
Сплошная облачность
+
18 260

11
240
66
25
Бромистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

Свободно
–
3,8
Ночь
Переменная облачность
–
2
250

12
500 150 370
Фосген
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
Свободно
–
4,2
Вечер
Сплошная облачность
–
4
400

13
140
46 250 Сероводород
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

В поддон 1,5 2,75
Ночь
Ясно
–22 410

14
370 145 35
Бромистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В поддон 1,0 1,0
День
Ясно
+37 350

15
480 130 144
Хлор
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

В обва-
ловку
2,0 2,7
Утро
Переменная облачность
–
18 200

16
550 250 180
Цианистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Полной герметизации

В обва-
ловку
2,4 1,6
День
Сплошная облачность
+
35 440

Продолжение таблицы 1

Номер
 варианта

X, м

R, м

Q0, т

Вид АХОВ
Условия 
хранения
Тип резервуара


Вид 
разлива 
АХОВ

H, м

wв, м/с

Время 
суток, 
когда произошла 

авария

Метеорологические 
условия

tв, C

Р, чел/км2

17
300
35 120
Хлористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С двойной 
оболочкой
Свободно
–
1,8
День
Ясно
–3
390

18
95
40 150
Аммиак
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В поддон 1,5 3,0
Ночь
Переменная облачность
+
22 380

19
160
55 160
Фтористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

Свободно
–
3,7
Ночь
Переменная облачность
–
2
370

20
40
20 300
Окись этилена


Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В обва-
ловку
3,0 4,1
День
Сплошная облачность
+
38 420

21
450 120 30
Фосген
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С двойной 
оболочкой
В поддон 1,0 2,0
Вечер
Ясно
+19 290

22
370
90
65
Хлор
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
В поддон 1,0 5,0
Ночь
Сплошная облачность
+
23 265

23
88
37 500 Сероводород
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Мембранный

В обва-
ловку
3,6 5,8
День
Переменная облачность
+
16 425

24
140 110 450
Фтористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
В поддон 1,2 2,9
Вечер
Сплошная облачность
+
22 230

Продолжение таблицы 1

Номер
 варианта

X, м

R, м

Q0, т

Вид АХОВ
Условия 
хранения
Тип резервуара


Вид 
разлива 
АХОВ

H, м

wв, м/с

Время 
суток, 
когда произошла 

авария

Метеорологические 
условия

tв, C

Р, чел/км2

25
460 190 30
Цианистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С двойной 
оболочкой
Свободно
–
3,3
Ночь
Ясно
+1
340

26
110
34 360
Аммиак
Изотермическое 
хранение
Полной герметизации

В поддон 1,3 3,9
Ночь
Переменная облачность
–
20 500

27
70
25
10 Мышьяковистый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Одностен-
ный
В обва-
ловку
2,6 3,8
День
Переменная облачность
+
2
430

28
230
38 160
Аммиак
Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С внешней 
защитной 
оболочкой
Свободно
–
1,7
Ночь
Ясно
–1
210

29
420
70
70
Хлористый 
водород

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

С двойной 
оболочкой
В обва-
ловку
3,2 2,0
Ночь
Переменная облачность
+
18 325

30
37
22 250
Окись 
этилена

Под давлением 
в сжиженном 
состоянии

Полной герметизации

В поддон 2,8 1,9
День
Переменная облачность
+
21 275

Окончание таблицы 1