Pri resení kazdého výzkumného projektu jsou testy provádené v terénu, tedy za reálných podmínek, vzdy nejnárocnejsí cástí projektu. Jejich úspesné provedení je totiz ovlivnováno radou faktoru, které vsak ne vzdy mohou lidé ovlivnit. Zejména pak pri provádení testu v atmosfére se muzeme setkávat s velkou variabilitou rady meteorologických prvku, coz muze výraznou merou ovlivnovat výsledky provádeného merení. Pri kazdých testech ovsem hraje významnou roli také casové hledisko a pozadavky na personální a materiálne technické zajistení. Tento clánek, který navazuje na cást 1, je proto zameren na prezentaci poznatku nacerpaných pri provádení experimentu provádených v rámci resení projektu SPREAD, jehoz cílem je overit model rozptylu oblaku aerosolu vzniklého výbuchem.

Klícová slova: modelování, rozptyl, terénní testy, atmosféra

Abstract

Field tests under the real conditions are the most exacting parts of every research project. Their realization is influenced by many factors which could not be always affected by man. Especially the field tests are affected by meteorologic elements with great variability which could influence the results of measurement. Time aspect and personal and technical resources are also of importance. This article which connects part 1 is focused on the presentation of field tests pertaining to the SPREAD project, the aim of which is to verify a dispersion model of aerosol cloud originated by explosion.

Keywords: modelling, dispersion, field tests, atmosphere

Úvod

V prvním díle tohoto clánku byl predstaven výzkumný projekt c. 1H-PK2/35 „Overení modelu sírení ohrozujících událostí - SPREAD“ a podány informace o príprave terénních testu, které byly jejich soucástí. Jelikoz je projekt zameren na overení matematického modelu a vývoj softwarového nástroje urceného k vyhodnocování dosahu nebezpecných koncentrací oblaku aerosolu vzniklého pri havárii nebo teroristickém útoku, bylo provedení zkousek za reálných podmínek nezbytné. Jejich úcelem bylo nejen studium chování disperze pevných cástic (aerosolu) v ovzdusí po jejich emisi, ale také distribuce koncentrací v prostoru a case, coz jsou informace dulezité z hlediska mozného havarijního zásahu nebo evakuace ohrozených osob.

Z hlediska provádených výzkumných aktivit byly terénní testy nejnárocnejsí cástí projektu. Jejich úspesné provedení bylo ovlivneno radou faktoru, které vsak ne vzdy lze ovlivnit. Mezi ty hlavní patrily zejména sledované meteorologické veliciny, ale významnou roli hrálo také casové hledisko a pozadavky na personální a materiálne technické zajistení. Je potreba pripomenout, ze testy probíhaly na velké plose, kde perfektní príprava a sladení práce vsech clenu pracovního týmu bylo nezbytným predpokladem pro dosazení pozadovaných výsledku a jejich kvality.

Návrh a konstrukce systému sberu dat

Pro detekci mikromletého kremene, který byl uváden do vznosu, byly zvoleny dve metody. Aktivní metoda, která vyuzívala merení pomocí série sesti laserových fotometru DustTrak, a pasivní metoda, zalozená na záchytu cástic na plastových destickách opatrených grafitovými stítky kruhového profilu o plose 1 cm² (viz obrázek 11). Pro merení pomocí grafitových tercíku byla zkonstruována pravoúhlá sít o celkovém poctu 63 detekcních bodu, címz byla pokryta celá pozadovaná plocha o rozloze 150 x 450 metru. Detekcní body byly rozmísteny v radách ve vzdálenostech 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 a 450 metru od epicentra a v kazdé rade se nacházelo celkem 7 detekcních bodu ve vzájemném rozestupu 25 metru (viz obrázek 12). Pouzitý typ síte umoznoval pomerne velkou flexibilitu k aktuální povetrnostní situaci, kde urcujícím faktorem byl smer vetru. Sít tedy byla stacionární a podle potreby se menilo pouze umístení epicentra. Kontinuální detektory DustTrak byly umísteny uvnitr této síte v ruzných konfiguracích (viz obrázek 13). Vsechny detektory byly umísteny ve výsce 170 cm nad zemí.

Vymerení síte v terénu bylo provedeno za pomocí GPS, takze presnost lokace jednotlivých bodu cinila 0,5 metru.

Obrázek 11: Pohled na pasivní detektor (detektor je po sejmutí plastového vícka pripraven k expozici); Autor: Tomás Vítek.

Obrázek 12: Vizualizace tvaru detekcní síte a rozmístení jednotlivých tercíku, meteorologických stanic a epicentra výbuchu; Autor: Slavoj Zemánek.

Obrázek 13: Rozmístení aktivních detektoru DustTrak; Autor: Petr Skrehot.

Operativní analýzy povetrnostní situace

Operativní analýzy aktuální povetrnostní situace byly provádeny kazdý den pred zahájením prací na polygonu. Analýza sestávala z proverení situace na letisti, provedení záznamu základních meteorologických informací, vcetne pozorování stavu pocasí s následnou diskuzí s profesionálním meteorologem z CHMÚ. Pro operativní analýzu byly krome místních dat vyuzívány také aktuální informace z meteorologického serveru nemecké meteorologické sluzby Wetterzentralle. Analýza prízemní synoptické mapy a predpovední mapy pro vetrné pole vsak byla urcena pouze pro prognózu vývoje pocasí v rádech hodin (napr. za úcelem úpravy polohy epicentra pro testy v dalsích dnech, výskyt nezádoucích povetrnostních jevu – napr. bourky, deste, nárazu vetru apod.). Pro lokální predpoved urcenou pro charakterizaci místních podmínek a urcení optimálního casu pro provádení testu v daném dni, vsak byly podstatné informace z místního pracoviste CHMÚ.

Pri operativních analýzách byl zjisten také denní chod lokální cirkulace vzduchu, coz byla informace dulezitá pro správné nacasování výbuchu. Dle místních podmínek i charakteru pocasí v jednotlivých termínech (duben, cerven a zárí) bylo mozné testy provádet v dopoledních hodinách (cca od 8 do 13 hod) nebo v podvecer (cca po 18 hod). Snahou bylo vyhnout se pusobení výraznejsí termické konvekce, která je pro merení prízemních koncentrací oblaku aerosolu nezádoucí.

Meteorologická merení

Behem testu bylo provádeno merení vybraných meteorologických velicin, které rozptyl oblaku ovlivnují. Pro merení byly pouzity tri mobilní automatické meteorologické stanice (viz obrázek 14) a jeden merící vuz chemického vojska znacky Rover. Merení pomocí automatických stanic probíhalo ve trísekundových casových intervalech, merení pomocí vozu Rover ve tricetisekundových intervalech. Nejdulezitejsími velicinami byla rychlost vetru, smer vetru a teplota vzduchu.

Pro urcení smeru vetru na celé plose polygonu byly pouzívány výstrazné fábory, které byly umísteny na vsech tycích hlavní (stredové) linie (viz obrázek 15) a na okrajových tycích v kazdé rade. Tyto smerové ukazatele slouzily predevsím pro stanovení okamziku výbuchu, který bylo nutné stanovit ad hoc podle aktuální povetrnostní situace. Bylo-li vetrné pole na celé plose polygonu ustálené, pak bylo mozno vydat pokyn k odpalu.

Obrázek 14: Mobilní automatická meteorologická stanice; Autor: Tomás Vítek.

Obrázek 15: Pohled na hlavní linii s rozmístenými tycemi s fábory a automatickou meteorologickou stanicí; Autor: David Sátek.

Snímání obrazu

Pri dubnových i cervnových testech byly pouzity tri videokamery, které byly rozmísteny tak, aby bylo mozno snímat postup oblaku z ruzných smeru. Následným vyhodnocením získaných výstupu lze urcit velikost oblaku ve vsech trech osách a dále pak pudorys dráhy jeho postupu.

Oproti videozáznamu poskytuje digitální fotografie výraznejsí detaily, avsak pro stanovení výsky oblaku v case je vyuzít nelze. V tomto ohledu poslouzily predevsím záznamy z kamer. Fotodokumentace byla také vyuzita pro vzájemné srovnání ruzných tvaru oblaku bezprostredne po výbuchu (cca 1 az 2 sekundy). Jelikoz je tvar oblaku závislý na pocátecních energetických podmínkách, lze tuto informaci vyuzít pro orientacní urcení typu pouzité výbusniny. Napríklad na obrázku 16 jsou znázorneny dva prevazující typy oblaku: a) „(polo)kulovitý“ a b) „kónický“. V prvém prípade se jedná o oblak vzniklý pri pouzití výbusniny Semtex 30 (2,5 kg) s nizsí detonacní rychlostí, v druhém prípade pri pouzití výbusniny Permon 10 (3 kg) se strední detonacní rychlostí.

Obrázek 16a, 16b: Tvary oblaku cca 1 sekundu po výbuchu pri pouzití ruzných výbusnin; Autor: Petr Skrehot.

Odhad velikosti a tvaru oblaku

Odhad velikosti oblaku lze v praxi provádet rozborem videozáznamu a urcením výsky srovnávacím stanovením. Pro tento úcel byla vyuzita kamera, pred kterou byla umístena sít z dostatecne tenkého, ale zároven dostatecne reflexního materiálu. Výska oblaku pak byla urcena pomocí jednoduchého trigonometrického výpoctu. Takto lze získat informaci i o sírce oblaku ve smeru kolmém na dráhu jeho postupu.

Merící sít je mozno vyrobit z motouzu napnutých mezi dve zafixované tyce. V nasem prípade byl pouzit motouz oranzové barvy, který byl proti zelenému pozadí dostatecne viditelný. Dulezité je, aby byla sít zkonstruována tak, aby kamera, snímala celé zorné pole, kde se oblak pohyboval. Podoba zamerovací síte je znázornena na obrázcích 17 a 18.

Obrázek 17: Merící sít pro urcování výsky oblaku.

Obrázek 18: Reálná podoba zamerovací síte na výstupu z videozáznamu; Autor: Slavoj Zemánek.

Organizace pracovních aktivit

Jak jiz bylo uvedeno výse, úspesné provedení testu záviselo na dokonalé príprave a organizaci. Nedílnou soucástí této fáze proto byla podrobná instruktáz vsech úcastníku testu, rozdelení funkcí a úkolu, smluvení signálu a zpusobu komunikace a v neposlední rade také proskolení z bezpecnosti práce (viz obrázek 19).

Obrázek 19: Pracovní porada clenu týmu pred zahájením testu; Autor: Tomás Vítek.

Obrázek 20: Pohled na rídící stanoviste; Autor: David Sátek.

Kazdý test byl zakoncen uzavrením pasivních detektoru, které muselo probehnout rychle, aby byla minimalizována kontaminace detektoru pozadovým prachem. K uzavírání vsak mohlo být pristoupeno az v okamziku, kdy oblak aerosolu vzniklý výbuchem presel pres celý polygon, anebo pokud doslo k jeho výstupu. Tento okamzik bylo nutné stanovit vizuálním pozorováním z rídící veze (viz obrázek 20) odkud byl postup oblaku monitorován. Pomocí smluveného signálu byl následne vydán pokyn k uzavírání detektoru plastovými vícky (viz obrázek 21). Po vyklizení polygonu byly exponované detektory sejmuty z tycí, roztrídeny a odeslány k vyhodnocení (viz obrázek 22).

Obrázek 21: Plosné uzavírání pasivních detektoru; Autor: David Sátek.

Obrázek 22: Inventarizace a trídení sebraných pasivních detektoru; Autor: Michaela Havlová.

Pokracování v prístím císle casopisu JOSRA.

TISKNOUT | POSLAT MAILEM

Výzkumný ústav bezpecnosti práce, v.v.i. - provozovatel portálu

Kontakty na redakci BOZPinfo.cz | Informace o portálu BOZPinfo.cz | Právní výhrada portálu BOZPinfo.cz
RSS kanál | Mapa webu