SA von H. Munzinger, 2006

Titel

3D-Simulation einer Chlorgasfreisetzung als Hilfsmittel für die Risikoanalytik

(SA: D-BAUG)

Betreuung

Dr. R. Mock

Abgabe

Februar 2006

Abstract

Die Arbeit befasst sich mit einer dreidimensionalen Simulation einer Chlorgasfreisetzung mit dem Simulationsstool CARVA3D. das Gasausbreitungen mit Hilfe zellulärer Automaten simuliert. Sie basiert auf einer Diplomarbeit, die eine Risikoanalyse für das Schwimmbad Oberdorf in Dübendorf beinhaltet, inklusive einer zweidimensionalen Ausbreitungsrechnung mit anschliessender Konsequenzenschätzung. Das Schwimmbad Oberdorf verwendet zur Wasseraufbereitung Chlorgas, ein hochtoxisches Gas, das dem Menschen bereits in kleinen Mengen Schäden zufügt. Die Verordnung über den Schutz vor Störfällen (Störfallverordnung, StFV), deren Zweck der Schutz der Umwelt und der Bevölkerung vor Schäden infolge von Störfällen ist, sieht für Chlor eine Mengenschwellen von 200 kg vor. Sie hat also Gültigkeit für Betriebe, die mehr als 200 kg Chlorgas lagern. Im Schwimmbad Oberdorf lagern maximal 720 kg Chlorgas lagern, der Betrieb somit unter die StFV fällt. Alle Betriebe, die unter die StFV fallen, werden im Chemierisikokataster des Kantons Zürich erfasst. Es wird einerseits der Standort und Art und Menge des gefährlichen Stoffes dokumentiert, andererseits werden Berechnungen zur Ermittlung des Risikos und der möglichen Konsequenzen gemacht. Für die Ermittlung des Risikos werden zweidimensionale Ausbreitungsberechnungen durchgeführt. Der Chemierisikokataster wird unter anderem bei der Genehmigung von Nutzungsplänen konsultiert.

In der Arbeit wird eine dreidimensionale Simulation einer (unfallbedingten) Chlorgasausbreitung durchgeführt. Dabei sind die Gebäude auf dem Schwimmbadareal, zwei längliche Gebäude im Eingangsbereich, die parallel zur hauptwindrichtungausgerichtet sind, und das Restaurant, berücksichtigt. Es werden drei Windrichtungen angenommen: 20 Grad, d.h., der Wind weht die Chlorgaswolke direkt auf die Gebäude am Eingang zu; 270 Grad, d.h. die Wolke dreht gegen das Restaurant; 315 Grad, d.h. die Hauptwindrichtung in Längsrichtung des Areals. Die berechneten Resultate erscheinen bezüglich Dimension und Form der Wolke plausibel. Sie gleichen den Resultaten aus der zweidimensionalen Berechnung. Die Resultate zeigen generell, dass eine dreidimensionale Berechnung vor allem in dicht bebautem Gebiet mit hohen Gebäuden sinnvoll ist. Entspricht die Situation dem Schwimmbad Oberdorf - die Gebäude sind maximal vier Meter hoch und liegen in etwa fünfzig bis hundert Meter auseinander - übern die Gebäude in der Hauptwindrichtung nur einen geringen Einfluss aus. Es ist fast keine kanalisierende Wirkung zu erkennen. Bei Windrichtungen von 20 Grad bzw. 270 Grad wird die Wolke erwartungsgemäss am Gebäude gestaut und abgelenkt. Über die Gaskonzentrationen kann leider keine Aussage gemacht werden, weil das Programm keine numerischen Konzentrationen liefert. Es liefert nur grafische Ergebnisse, der dabei verwendete Farbcode ist bis zur Fertigstellung der Arbeit unbekannt geblieben.