Зоны ущерба, потенциальной опасности и риска

После выбора или расчета характерных «-мерных полей фи­зических параметров (концентраций, температур, давления, по­токов энергии и т.п.) можно определить размеры зон негатив­ного воздействия, т.е. перевести физические параметры или их интегральные значения в последствия с использованием гранич­ных критериев воздействия. Построение таких зон целесообраз­но проводить на картографической основе (например, на генп­лане предприятия, района, города), что позволит оконтурить зоны, в пределах которых будет иметь место та или иная степень поражения, вплоть до летального исхода. Величина и геометрия площади потенциального поражения могут не только служить показателем опасности того или иного сценария развития ава­рии, но и быть основанием для разработки плана уменьшения степени поражения и ликвидации последствий чрезвычайной ситуации.

Все сценарии развития аварий в техносфере по их поражающе­му потенциалу можно условно разделить на первичные и вторич­ные. К первичным относятся сценарии аварий, связанные с вы­бросом токсичных веществ, пожарами, взрывами, огненными ша­рами, т.е. аварий «прямого действия», возникновение которых само по себе может привести к физическому поражению. К вторичным относятся аварии, поражающее действие которых проявляется только при наличии дополнительных условий. К их числу отно­сятся взрывы паровых облаков, которые наступают только в том случае, если на пути дрейфа облака имеются источники зажига­ния определенного типа и при условии, что эти источники фун­кционируют постоянно или в момент подхода к ним облака, или исходные вещества в результате определенных физико-химиче­ских процессов трансформируются в другие, обладающие выра­женной токсичностью или взрывоопасностью и т.д.

В зависимости от конечных целей построения зон поражения различают зоны (поля) ущерба, потенциальной опасности и риска.

Зоной ущерба называют площадь, ограниченную линией, в каж­дой точке которой с вероятностью, равной единице, имеет место

Рис. 6.1. Геометрические формы зон термического поражения:

а — огненный шар, взрыв, пожар; б — струевое пламя; — 100%-е пораже­ние; ----50%-е поражение; -----1%-е поражение

поражение с заданной степенью (пороговое поражение, леталь­ное поражение, средняя степень разрушения и т. п.) при вероят­ности возникновения аварии данного типа, равной единице.

В изотропной атмосфере зона ущерба от термического, бариче­ского или радиационного (ионизирующих излучений) пораже­ния может быть в первом приближении представлена в виде сфе­ры с радиусом, зависящим от степени поражения и условий про­текания аварии.

На рис. 6.1, а в процентах указана степень летального пораже­ния, причем окружность со степенью летального поражения 1 % соответствует зоне ущерба порогового поражения. Для струевого пламени при частичной разгерметизации резервуара или трубо­провода высокого давления с последующим воспламенением вы­текающего газа форма зоны ущерба соответствует угловому секто­ру с длиной факела, зависящей от специфики горения (свойств газа, давления и диаметра газопровода) и с примерным «углом раскрытия» факела для углеводородного топлива метанового ряда 15...20° (рис. 6.1, б). Следует также учитывать, что за счет началь­ного импульса высокоскоростной струи в месте разрыва возмож­но возникновение колебаний трубопровода и его фрагментарное разрушение, что может значительно расширить сектор возможно­го поражения.

В неизотропной атмосфере при оценке масштаба и геометрии зон ущерба аварий, сопровождающихся выбросом токсических, взрывоопасных или радиоактивных веществ необходимо учиты­вать процессы дрейфа облака под действием ветра, разности плот­ностей, температур и т.д.

Для токсических выбросов, например, токсическая нагрузка за время т определяется для каждой точки пространства с полярными координатами гиб относительно источника опасности в виде:

Определив величину токсидозы D(r, 0), несложно по формуле (2.1) найти вероятность поражения Р_пор субъектов (в случае их нахождения в указанной точке в течение заданного периода вре­мени), используя в качестве аргумента пробит-функцию (форму­ла (2.2)).

На рис. 6.2 представлено пространственно-временное распре­деление концентраций токсиканта при выбросе газа с постоян­ной интенсивностью в течение определенного интервала времени т. На рис. 6.2, а схематически показаны сечения 1, 2и 3 дрейфую­щего облака газа с убывающими вдоль оси X (по направлению ветра) концентрациями токсиканта. В сечениях 2 и 3 выбраны осевые точки А и Б, для которых на рис. 6.2, б показан рост концентрации токсиканта за время т, в течение которого дрей­фующее облако воздействует на субъекты (время экспозиции), условно помещенные в эти точки.

На рис. 6.2, в представлено изменение концентрации токси­канта в сечениях 1, 2 и 3 облака, соответственно.

Форма и площадь зоны ущерба зависят от метеоклиматических условий (скорости и направления ветра, класса устойчивости ат­мосферы, времени года и суток и т.п.), состояния подстилающей поверхности и т.д. (см. подразд. 4.3 и 4.4).

При аварии с выбросом в атмосферу взрывоопасных газов с последующим образованием и распространением в окружающем пространстве облака газовоздушной смеси (ГВС) основным фак-

тором опасности является воспламенение облака от каких-либо внешних источников и его интенсивное (взрывное) горение.

Достижение облаком ГВС конкретной точки пространства еще не означает возникновения взрывных процессов, т.е. поражения. Сценарий развития аварийного процесса будет определяться при прочих равных условиях характером распределения по террито­рии потенциальных источников зажигания и их параметрами (мощ­ность, время действия).

Для простейшего случая линейного расположения источников зажигания вдоль направления движения облака истинная вероят­ность Р_ист воспламенения облака от источника п определяется (в случае достижения этого источника облаком) вероятностью Р* «сраба­тывания» «-го источника к моменту встречи с облаком и вероят­ностью отсутствия загорания предыдущих источников

где Pj*— заданная (исходная) вероятность зажигания облака от у-го источника (вероятность «срабатывания» источника зажига­ния в течение времени существования взрывоопасной концентра­ции паров в данной точке); j — номер источника зажигания по ходу движения облака.

Результаты расчетов по формуле (6.2) представлены в табл. 6.1.

Исходная вероятность зажигания облака от энергетического источника определяется экспертами. Так, открытые источники огня (печи, факелы, сварка и т.п.) имеют вероятность зажигания, рав­ную 1. Для облака «тяжелого» газа, характерная высота которого обычно не превышает 3...5 м, речь должна идти о наземных или относительно невысоких источниках, а не о факельных установ­ках. В остальных случаях (искровой электроразряд, искры из вы­хлопных труб, тлеющие и сильно нагретые предметы и т.п.) ве­роятность зажигания облака от источника принимается, как пра­вило, значительно ниже единицы и зависит как от соответствую­щих характеристик горючего газа, так и от мощности источника, специфики формирования облака и других факторов.

Поскольку время и условия возникновения той или иной ава­рии обычно неизвестны, при прогнозировании последствий воз-

Таблица 6.1 Результаты расчетов вероятности воспламенения облака ГВС

j	Рп*	Рп	j	Рп	Рj*
				0, 5	0, 5
				0, 5	0, 25
				0, 5	0, 125

можных аварий с целью разработки мер по их предупреждению, смягчению и ликвидации последствий приходится учитывать все возможные метеоклиматические условия при усреднении их в сред­негодовом разрезе. В этом случае определяют зону (поле) потенци­альной опасности — площадь, ограниченную линией, в каждой точке которой с вероятностью, равной единице, имеет место по­ражение с заданной степенью (пороговое поражение, летальное поражение, средняя степень разрушения и т.п.) при вероятности возникновения аварии данного типа, равной единице, и усред­ненных в среднегодовом разрезе метеоклиматических условиях.

Для ЧС, вызванных взрывами типа BLEVE, пожарами разли­тии в пределах обвалований или огненными шарами, форма поля потенциальной опасности совпадает с возможной зоной ущерба в силу симметричности физических эффектов относительно исход­ной точки.

Для сценариев аварий, форма и площадь зоны ущерба от кото­рых зависит от параметров окружающей среды, необходимо учи­тывать весь спектр ее возможных состояний в пределах характер­ного периода их изменений (обычно в разрезе года).

Метеорологическая информация, используемая при расчете дисперсии в моделях переноса, как правило, состоит из данных по частоте повторяемости (P_v, %) скоростей ветра (U, м/с) по географическим направлениям (по М-румбовой схеме) в годовом разрезе (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Относительная повторяемость P_v, (%) скоростей ветра

по географическим направлениям в годовом разрезе

(на примере г. Москвы)

U, м/с	С	СВ	В	юв	Ю	ЮЗ		сз	Сумма
Штиль
1...2	0, 79	0, 83	0, 95	1, 06	0, 60	0, 73	0, 78	0, 61	6, 35
2...3	2, 68	3, 08	3, 57	3, 98	2, 32	2, 71	2, 79	2, 13	23, 26
4...5	3, 18	3, 65	4, 23	4, 71	2, 75	3, 20	3, 30	2, 52	27, 54
6...7	2, 41	2, 61	3, 00	3, 28	1, 90	2, 28	2, 40	1, 87	19, 75
8...9	1, 86	1, 77	2, 00	2, 12	1, 21	1, 54	1, 71	1, 38	13, 59
10...11	0, 80	0, 66	0, 73	0, 73	0, 41	0, 57	0, 67	0, 56	5, 13
12...13	0, 50	0, 38	0, 41	0, 40	0, 22	0, 32	0, 39	0, 34	2, 96
14...15	0, 18	0, 12	0, 12	0, 11	0, 06	0, 10	0, 13	0, 12	0, 94
16...17	0, 06	0, 04	0, 04	0, 03	0, 02	0, 03	0, 04	0, 04	0, 30
18...20	0, 03	0, 02	0, 02	0, 02	0, 01	0, 01	0, 02	0, 02	0, 15
21...24	0, 01	0, 00	0, 01	0, 00	0, 00	0, 00	0, 00	0, 01	0, 03
Сумма	12, 50	13, 16	15, 08	16, 44	9, 50	11, 49	12, 23	9, 60	100, 0

Повторяемость классов устойчивости атмосферы при заданной скорости ветра U на высоте 10 м от поверхности, %

 

 

и, м/с

Апрель—Сентябрь

Октябрь—Март

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

I

II

III

А

В

С

D

Е

F

А

в

с

D

Е

F

0...1 2...3 4...5 6...7 8...10

1, 4 3, 2 2, 2 4, 3 4, 3

7, 0 10, 5 12, 4 11, 9 12, 2

29, 8 36, 5 39, 6 39, 4 40, 4

23, 7 28, 7 31, 0 31, 5 32, 8

4, 0 3, 8 3, 7 3, 4 3, 7

34, 1 17, 3 11, 1 9, 5 6, 6

0, 0 0, 0 0, 0 0, 1 0, 0

0, 1 0, 0 0, 1 0, 2 0, 2

5, 5 5, 8 6, 4 6, 7 5, 9

17, 2 23, 0 26, 0 27, 3 26, 0

20, 8 26, 0 28, 1 29, 0 27, 2

56, 6 45, 2 39, 4 36, 7 49, 7

Примечание. А, В, С, D, E, F — класс устойчивости.

Каждая градация скорости ветра характеризуется, в свою оче­редь, некоторой вероятностью реализации каждого из шести воз­можных классов устойчивости атмосферы Р_к при [/(табл. 6.3), завися­щей, согласно Пасквиллу, от вертикального градиента температуры.

Градиент температуры Класс устойчивости

AT/AZ, град/м

> -1, 9.......................................................А — сильная конвекция

-(1, 9— 1).................................................В — конвекция

-(1, 7— 1, 5)..............................................С— умеренная конвекция

-(1, 5 — 0, 5)..............................................D — нейтральный

+(0, 5—1, 5)..............................................Е— инверсия

+(1, 5 — 4, 0) и более...............................F — сильная инверсия

После систематизации метеопараметров по диапазонам скоро­сти L ветра и 6 классам устойчивости атмосферы (к) далее можно

рассчитать с помощью соответ­ствующих моделей для 6 х L ва­риантов распределения концен­траций по характерным геогра­фическим направлениям (8 рум­бов). Задав критерий негативного воздействия (токсидоза, нижний предел воспламенения облака, импульс давления при взрыве облака и т.п.), можно осуще­ствить далее переход от получен­ных полей физических параметров к зонам потенциальной опасности для субъекта.

Вероятность появления ущерба в некоторой точке с поляр­ными координатами (г, 0) в v-м секторе М-румбовой сетки оп­ределяется не только формой «собственной» зоны ущерба, но и возможным влиянием полей других секторов. В общем случае ве­роятность появления ущерба для всех точек пространства при единичной вероятности исходного события рассматривается как сумма вероятностей реализации различных вариантов зон ущер­ба Л Q_A, U, к), т. е.

м

£ /> 2 Р_киФ[Н0л, U, к)]М /(2л)

L=\ \k=\

(6.3)

где < & [F(Q_A, U, к)] — ширина зоны ущерба в i> -m секторе для М градаций по направлениям сторон света на расстоянии г от источ­ника опасности и при угле © в полярных координатах (рис. 6.3).

Суммирование проводится первоначально по классам устой­чивости атмосферы при заданной скорости ветра, затем по града­циям ветра и в конце — по секторам.

Таким образом, в случае влияния состояния окружающей сре­ды на механизм формирования последствий для каждого сцена­рия исходного выброса с мощностью или массой Q_A для построе­ния поля потенциальной опасности необходимо анализировать 6 х L вариантов зон ущерба с учетом их относительной вероятности реализации по различным направлениям сторон света.

Представление опасности в виде полей учитывает не только сценарий и специфику развития аварийных процессов, но и вли­яние всей совокупности природно-климатических объектов реги­она. Применительно к анализу конкретных технологических объек­тов такие поля являются необходимыми первичными элемента­ми, из которых «конструируется» поле риска для территории.

После выявления на каждом из принятых к рассмотрению объек­тов всех видов аварий (суммарное количество равно N), специ­фики их возникновения и развития, расчета полей потенциаль­ной опасности этих аварий [R_M, i(x, у); / = 1, ..., N] и определения вероятности реализации их негативного потенциала (w,; / = 1; ...; N — частота реализации сценария аварии) проводится построе­ние локальных R_noK (x, у) (для каждого сценария с конкретной привязкой к источнику опасности) и интегральных R_Hm (х, у) полей риска на масштабированной картографической основе

N N

R«_m(x, y) = %щЯмЛх> У) =5> < ^Л".'(^г»^в)- (⁶-⁴>

Получаемая карта Л_инт (х, у) (рис. 6.4) характеризует инте­гральную вероятность того или иного типа негативного воздей­ствия при условии, что субъект воздействия с вероятностью, рав-

 

Рис. 6.4. Поля риска на территории региона с источником опасности

в центре координат:

I—VIII — географические направления; 10, 100 — число субъектов воздействия

в точке на момент реализации опасности; 1—4 — поля риска с соответствующими

значениями индивидуального риска 10~²; 10~³; 10" ⁴; 10~⁵

ной 1, находится в конкретной точке пространства в момент реа­лизации аварийного процесса. Эту величину далее будем называть величиной индивидуального риска, под которой принято понимать вероятность (частоту возникновения) поражающих воздействий определенного вида (смерть, травма, заболевание) для индиви­дуума, возникающая при реализации определенных опасностей в определенной точке пространства.

Линии, оконтуривающие поле риска определенной величины, соответствуют потенциальному территориальному риску R_nj, под которым (согласно «Методическим указаниям по проведению рис­ка опасных производственных объектов» (РД 08-120 — 95 утверж­дены постановлением Госгортехнадзора России от 12 июля 1996 г. № 29) понимают пространственное распределение частоты реа­лизации негативного воздействия определенного уровня.

Если анализу подвергается не один объект, а система техноло­гических объектов (суммарное количество — /), распределенных по территории, то проводится суммирование полей потенциаль­ной опасности для каждого источника с учетом их взаимного рас­положения:

В силу независимости построения полей Л_инт (х, у) для каждого объекта можно получить оценку влияния аварий на одном объек­те на округляющие его объекты. Это особенно важно для сценари­ев с взрывами и пожарами, поскольку для этих случаев весьма вероятно развитие аварий по принципу «домино», т.е. каскадное развитие аварий.

Фигурирующая в формуле (6.4) частота реализации опасного события w_h год^-1 определяется методами теории риска (построе­нием дерева отказов, дерева событий и т.д.) по статистическим данным либо по экспертным оценкам.

Экспертные оценки частоты техногенных аварий проводятся с учетом деления их на пять уровней:

частый отказ — ожидаемая частота возникновения > 1 год^-1;

вероятный отказ — ожидаемая частота возникновения 1... 10~² год^-1;

возможный отказ — ожидаемая частота возникновения Ю^-2... 10" ⁴ год^-1;

редкий отказ — ожидаемая частота возникновения Ю^-4... Ю^-6 год^-1;

практически невероятный отказ — ожидаемая частота возник­новения < Ю^-6 год^-1.

Некоторые статистические данные по техногенным авариям приведены в табл. VIII. 1 прил. VIII.

Получаемые карты интегральных показателей потенциального риска Я_ИНТ (х, у) на территории региона по всем характерным сценариям и принятым к рассмотрению объектами используются (с учетом дополнительной информации о пространственно-вре­менных распределениях людей в данном районе) для определе­ния абсолютного риска для населения и дифференциации групп населения по уровням риска.

Зная функцию плотности распределения населения N(x, у) для данного региона, можно определить величину коллективного рис­ка, определяемого как суммарное количество смертей в год от данного вида хозяйственной деятельности в пределах данной тер­ритории Я_кол, чел./год

Величина R_K0Jl представляет собой количественную оценку опас­ности, которая используется далее для сравнения рисков и при принятии решений по увеличению уровня безопасности по реги­ону в целом. Так, в отмеченных на рис. 6.4 точках с количеством субъектов 10 и 100 величины индивидуального риска будут равны соответственно Ю^-3 и 10" ⁴, но величины коллективных рисков в них будут одинаковы.

Если на объекте (территории) реализуются планы действий в условиях ЧС, включающие заблаговременное оповещение насе ления, эвакуацию населения из прогнозируемых по метеоуслови­ям зон поражения (населенных пунктов), с населением была про­ведена разъяснительная работа по действиям в условиях ЧС, то необходимо учитывать определенную вероятность избежания опас­ности при ее проявлении. При расчете полей риска необходимо вводить поправочные коэффициенты, учитывающие вероятность избежания опасности (адекватные действия) или, наоборот, ве­роятность неадекватных действий к{%). В этом случае уравнения (6.4) следует представлять в виде

По своей сути величина к(х) характеризует динамику средне­статистического поведения субъекта. В случае отсутствия какого-либо конкретного плана действий в условиях ЧС и неподготов­ленности населения можно предположить, что к{х) - 1. При на­личии плана такого рода системы оповещения об аварии и подго­товленности населения к действиям в условиях ЧС к(%) < 1.

Опыт учений на Астраханском газоконденсатном комплексе показывает, что первые 5... 10 мин уходят на принятие людьми решения по избежанию опасности (например, выход в заданную точку сбора и т.п.), поэтому этот период можно отнести к перио­ду неадекватных действий. В интервале 10...30 мин после опове­щения имеют место целенаправленные действия по избежанию опасности.

В случае продолжительного дрейфа токсичного облака (более получаса) все, кто был заранее оповещен от опасности, уже смо­гут предпринять необходимые действия. Следует учитывать, что несмотря на наличие всех необходимых систем и средств, опреде­ленный контингент населения будет реагировать неадекватно. Учет динамики поведения субъектов при ЧС приводит к существенно­му изменению распределения полей риска. В частности, риск ток­сического поражения на значительном удалении от источника выброса уменьшается несколько раз, в то время как вблизи него практически не изменяется.

Наиболее важным в принятии решения является вопрос об уровне приемлемого риска, под которым понимают величину рис­ка, приемлемую с точки зрения безопасности для здоровья чело­века, но вынужденную с точки зрения социально-экономическо­го развития общества. Концепция приемлемого риска была пред­ложена Международной комиссией по радиологической защите в 1981 г. Следует подчеркнуть, что выбор значения приемлемого риска во многом зависит от экономического состояния государ­ства. Так, в Нидерландах в 1985 г. концепция «приемлемого риска» была принята в качестве государственного закона, по которому вероятность смертности для населения от опасностей, связанных с техносферой, считается недопустимой, если составляет в год более 10^_6 год^-1. В других странах использование концепции «при­емлемого риска» в законодательстве более ограничено, но во всех промышленно развитых странах уже существует понимание необ­ходимости более полного применения такого подхода, как одно­го из наиболее эффективных механизмов управления промыш­ленной безопасностью.

Если в результате анализа потенциального риска установлено, что уровень риска для ряда районов (секторов) региона превыша­ет допустимые значения, то следует провести оценку социальной значимости риска для населения в терминах суммарного эконо­мического ущерба от гибели и травмирования людей и матери­альных потерь в результате ЧС.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМЫ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА, В ОБЛАСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ПРОПАГАНДЫ И ОБУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ МЕРАМ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
2. II. 2. ОБ ОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ,
3. IV. Проверка знаний правил пожарной безопасности
4. PSI/шкала PORT широко используется при оценке риска летального исхода у пациентов с ВП в странах Северной Америки.
5. Авторское видение роли специалиста по ОРМ в обеспечении социальной безопасности молодежи: итоги авторских исследований, проектов, модели.
6. Администрирование средств безопасности
7. Аксиома о потенциальной опасности
8. Алкоголь, как фактор риска для здоровья
9. Анализ пожарной опасности применяемых в технологических процессах веществ и материалов
10. Безопасность работы при монтаже конструкций. Опасные зоны при подъеме грузов. Определение габаритов опасных зон.
11. БЖД как наука о безопасности. Предмет, цель, задача БЖД.
12. Блок I. Опасности контактов с незнакомыми людьми.