CHAPITRE VI- MODéLISATION DES EFFETS
THErMIQUES D'UN BLEVE SUr LA SPHERE DE
STOCKAGE DE GPL
75
Chapitre IV- modélisation des effets
thermiques d'un BLEVE sur La sphere de stockage de GPL
IV -1-effet thermique
Les effets de BLEVE sont principalement des effets thermiques
(boule de feu), des effets de pression et des projections. Les zones
étudiées seront celles qui correspondent :
- au rayon de la boule de feu,
- à une mortalité de 1% par brûlures,
- à des brûlures significatives,
- aux premiers dégâts et blessures notables dus
à l'onde de choc (50 mbar), - aux premiers effets de mortalité
consécutifs à l'onde de choc (140 mbar), - à la projection
de fragments du réservoir.
C'est l'impact de la boule de feu qui est le plus important
vis-à-vis de l'environnement. Celle-ci, alimentée par la
totalité du GPL initialement stocké, rayonne à une
très haute intensité. Néanmoins l'effet de souffle et la
projection de fragments de réservoir (peu nombreux et de grande taille)
ont également un impact sur une zone de grand périmètre
tout autour du lieu de l'accident.
IV -1-1 Caractéristiques de la boule de feu
Dans le cas d'un BLEVE mettant en jeu un produit inflammable,
la boule de feu peut être le phénomène ayant les
conséquences les plus importantes, notamment du fait de ses effets
radiatifs.
Plusieurs théories ont été
développées pour déterminer les effets des boules de feu.
Elles procèdent toutes selon une démarche similaire et
s'articulent autours des étapes suivantes :
- détermination du diamètre de la boule,
- détermination de la durée de combustion de la
boule, - estimation de l'élévation de la boule de feu,
76
- calcul de la densité de flux thermique radiatif
reçu par une personne exposée au rayonnement,
- détermination des effets sur l'homme.
IV -1-2- Démarche de détermination des effets
d'un flux thermique sur l'homme par les différentes approches [15]
Les effets thermiques radiatifs d'une boule de feu sur une
population donnée dépendent de l'intensité des radiations
ainsi que de la durée d'exposition à ces radiations.
Il est clair que L'estimation des effets sur l'homme en cas
d'une exposition à un flux thermique est complexe car dépendant
de très nombreux facteurs, dont notamment :
- La nature
- L'importance des surfaces brûlées
- L'âge des personnes exposées
- Les obstacles au rayonnement pouvant constituer autant
d'abris
- Et évidemment, la rapidité d'accès
à des soins est également d'importance.
- Les effets thermiques radiatifs d'une boule de feu
formée lors d'un BLEVE.
Lorsqu'une personne est exposée à une
densité de flux thermique, les effets sont définis comme
étant l'apparition (à faible probabilité) de la
létalité, des brûlures significatives, de la douleur
Ces effets sont directement fonction de la densité de
flux thermique p et du temps t pendant lequel
le sujet est exposé à cette densité de flux thermique. Les
effets varient bien évidemment selon l'âge de la personne, ainsi
qu'en fonction de son état de santé ou de ses facultés
d'accoutumance.
Ainsi, pour des expositions qui perdurent, les seuils
d'effets, en termes de flux thermique, ne dépendent pratiquement plus du
temps.
|
Effets sur l'homme
|
Onde de
surpression (mbar)
|
Flux
thermique
|
|
Seuils des effets irréversibles correspondant à
la zone des effets indirects par bris de vitre sur l'homme.
|
20
|
|
77
Seuils des effets irréversibles correspondant la
|
zone des dangers significatifs pour la vie
humaine.
|
50
|
3 kW/m2 ou
600 [(kW/m2)4/3].s
|
|
Seuil des premiers effets létaux correspondant à
la zone des dangers graves pour la vie humaine.
|
140
|
5 kW/m2 ou
1 000 [(kW/m2) 4/3].s
|
|
Seuil des effets létaux significatifs correspondant
à la zone des dangers très graves pour la vie humaine.
|
200
|
8 kW/m2 ou
1 800 [(kW/m2) 4/3].s
|
Tableau 15 : Valeurs de référence relatives
aux seuils d'effets de surpression et thermiques sur l'homme
? effets sur les structures
|
Effets sur les structures
|
Flux thermique (kW/m2)
|
|
Seuil des destructions significatives de vitres
|
5
|
|
Seuil des effets dominos et correspondant au seuil de
dégâts graves sur les structures
|
8
|
|
Seuil d'exposition prolongée des structures et
correspondant au seuil des dégâts très graves sur les
structures, hors structures béton
|
16
|
|
Seuil de tenue du béton pendant plusieurs heures et
correspondant au seuil des dégâts très graves sur les
structures béton
|
20
|
|
Seuil de ruine du béton en quelques dizaines de minutes
|
200
|
Tableau 16 : valeurs de référence relatives
aux seuils d'effets thermiques sur les structures (constructions)
IV 1-2- 1 approche d'eisenberg[15]
Eisenberg (Eisenberg, 1975) a développé une
estimation des effets létaux associés aux flux thermiques
radiatifs à partir d'observations consécutives à des
explosions nucléaires. La probabilité de décès est
reliée à la grandeur ö4/3.t.
Elle présente la probabilité de décès
(en %) en fonction des couples (ö, t)
|
Probabilité de décès
|
Durée d'exposition
|
Intensité de flux thermique
|
ö4/3.t[s (kW/m2)4/3]
|
|
(%)
|
(s)
|
(kW/m2)
|
|
78
1
|
1.43
|
146.0
|
1099
|
|
1
|
10.1
|
33.1
|
1073
|
|
1
|
45.2
|
10.2
|
1000
|
|
50
|
1.43
|
263.6
|
2417
|
|
50
|
10.1
|
57.9
|
2264
|
|
50
|
45.2
|
18.5
|
2210
|
|
99
|
1.43
|
586.0
|
7008
|
|
99
|
10.1
|
128.0
|
6546
|
|
99
|
45.2
|
39.8
|
6149
|
Tableau 17 : approche d'eisenberg
Eisenberg propose une équation de probit permettant
d'évaluer statistiquement les effets d'une charge thermique
donnée sur une population exposée à une densité de
flux thermique.
D'après l'équation de probit d'Eisenberg, qui se
réfère aux effets létaux, le décès de 1 % de
la population exposée correspond à une valeur de la fonction
probit de 2,67.
On vérifie que ces données correspondent, en ordre
de grandeur, à l'équation de probit
d'eisenberg reportée par (Lees, 1994 ; Hymes, 1983) :
Le probit d'Eisenberg :
Pr = -14,9 + 2,56 ln (q 4/3.t)
Avec ö, flux thermique radiatif en kW/m2,
t, temps d'exposition en secondes.
|
Probabilité de
|
Durée
|
Intensité de flux
|
ö4/3.t[s
|
Pr (probit
|
|
décès (%)
|
d'exposition (s)
|
thermique
|
(kW/m2)4/3]
|
d'Eisenberg)
|
79
|
|
(kW/m2)
|
|
|
|
1
|
1.43
|
146.0
|
1099
|
3.02
|
|
1
|
10.1
|
33.1
|
1073
|
2.96
|
|
1
|
45.2
|
10.2
|
1000
|
2.78
|
|
50
|
1.43
|
263.6
|
2417
|
5.04
|
|
50
|
10.1
|
57.9
|
2264
|
4.87
|
|
50
|
45.2
|
18.5
|
2210
|
4.81
|
|
99
|
1.43
|
586.0
|
7008
|
7.76
|
|
99
|
10.1
|
128.0
|
6546
|
7.59
|
|
99
|
45.2
|
39.8
|
6149
|
7.43
|
|
la charge thermique
|
|
|
|
La probabilité de décès
|
|
|
Fig12 : la relation entre la charge thermique et la
probabilité de décès
L'équation précédente conduit en effet
à calculer une « charge thermique » ö4/3.t au
seuil de létalité à 1 % de 956
(kW/m2)4/3.s, soit une valeur inférieure à
la valeur minimale rapportée pour le même seuil dans le tableau
précédent. C'est donc qu'elle conduit, aux faibles
probabilités, à des calculs majorants (en termes de distances
d'effets) par rapport aux données
80
| 
