Содержание к диссертации
Введение
1. Существующие методы оценки риска и основные положения предлагаемого интегрального метода оценки риска 7
1.1 Методы оценки риска при авариях и ЧС различного типа 7
1.2 Методы оценки риска при решении проблем гидротехнического строительства 16
1.3 Основные положения интегрального метода оценки риска аварийных ситуаций 43
2. Оценка риска аварий гидротехнических сооружений (ГТС) 53
2.1 Определение полей поражающих факторов ГТС 53
2.2 Расчёты доз негативного воздействия на ГТС 60
2.3 Алгоритмы расчётов вероятности и риска аварий ГТС по данным декларирования их безопасности 78
3. Оценка риска при затоплении территорий 86
3.1 Определение полей поражающих факторов при затоплении территорий 88
3.2 Оценка доз негативного воздействия при угрозе затопления территории 102
3.3 Расчёты вероятности поражения территорий при угрозе их затопления 103
3.4 Алгоритмы расчёта рисков поражения территорий при их затоплении 106
4. Оценка косвенных рисков и вопросы страхования рисков 116
4.1 Оценка риска поражения воздушной ударной волной интегральным методом 116
4.2 Оценка риска поражения тепловым излучением интегральным методом 126
4.3 Оценка риска поражения отравляющими химическими веществами интегральным методом 134
4.4 Анализ риска и страхование 144
Заключение 151
Литература 156
- Методы оценки риска при решении проблем гидротехнического строительства
- Алгоритмы расчётов вероятности и риска аварий ГТС по данным декларирования их безопасности
- Оценка доз негативного воздействия при угрозе затопления территории
- Оценка риска поражения тепловым излучением интегральным методом
Введение к работе
Актуальность работы ;
К настоящему времени разработаны научно-методические основы оценки риска в различных областях деятельности человека. Наибольшие успехи в области оценки риска достигнуты в области задач обеспечения промышленной безопасности - в первую очередь для аварийных ситуаций, связанных с пожарами, взрывами, выбросами отравляющих химических веществ и т.п. В значительной мере разработана методология оценки риска для здоровья и безопасности человека при загрязнении различных элементов окружающей природной среды.
В последнее десятилетие активно проводятся исследования в области «управления рисками» для обеспечения геологической безопасности территорий и в области гидротехнического строительства.
Чрезвычайная важность задач обеспечения безаварийного функционирования гидротехнических сооружений связана с масштабами ущербов, к которым приводят аварии на этих сооружениях.
Годовой ущерб для территорий РФ (данные 2006 г.) от негативного воздействия подземных и поверхностных вод оценивается общей суммой 108.6 млрд.руб., в том числе от паводков, наводнений и затоплений 30 млрд.руб., от водной эрозии и обрушений берегов 23.5 млрд.руб., от водной эрозии почв (с/х угодья, лесное хозяйство, пашни) - 10 млрд.руб. в год. Согласно выполненным исследованиям повреждения различного рода имели место на 7 % зарегистрированных плотин из грунтовых материалов. Аварии на гидротехнических сооружениях, в ряде случаев, имеют катастрофические последствия, связанные с гибелью значительного числа людей, огромным материальным ущербом, негативным социально-политическим резонансом.
Важность обеспечения безопасности функционирования гидротехнических сооружений получила отражение в ряде законодательных актов, прежде всего в законах: «О ЗАЩИТЕ НАСЕЛЕНИЯ И ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА», «О БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ», « О ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ».
Повышение безопасности функционирования гидротехнических сооружений напрямую связано с оценкой текущего состояния сооружений, повышением надежности методов оценки вероятности возникновения аварийных ситуаций, достоверностью прогнозирования сценариев развития и учета социальных, экономических последствий аварийных ситуаций.
Это определяет высокую актуальность выполненных исследований, посвященных разработке методов оценки вероятности возникновения аварий, величины риска и ущерба в зависимости от критериев, определяющих надежность и безопасность функционирования гидротехнических сооружений.
Целью диссертационной работы являлась разработка методов интегральной вероятностной оценки риска аварий на гидротехнических сооружениях и связанных с ними прямых и косвенных рисков и ущербов.
Основные задачи диссертационной работы включали:
-обобщение процедур и алгоритмов вероятностной оценки риска возникновений аварийных ситуаций, связанных с эксплуатацией опасных промышленных объектов;
разработка математической модели оценки вероятностей возникновения аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях;
разработка методики интегральной вероятностной оценки риска и ущерба при авариях на гидротехнических сооружениях с учетом основных значимых параметров (превышением допустимых нагрузок и воздействий, проектных решения, условий эксплуатации сооружения, вероятных последствий и др.);
разработка методики интегральной вероятностной оценки риска и ущерба при затоплении территорий;
разработка методики вероятностной оценки косвенных рисков и ущербов, связанных с авариями на гидротехнических сооружениях;
параметрическое обеспечение задач оценки рисков и ущербов в области гидротехнического строительства;
адаптация разработанных методик оценки риска и ущерба к требованиям руководящих документов по декларированию безопасности гидротехнических сооружений;
адаптацияразработанных алгоритмов оценки риска к задачам страхования;
апробация и внедрение разработанных методик и моделей в задачах оценки риска на объектах народного хозяйства.
Научная новизна полученных результатов
В представленной диссертационной работе получены следующие результаты, имеющие научную новизну:
разработана математическая модель оценки вероятности возникновения аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях;
выполнено теоретическое обоснование и предложена методика вероятностной оценки риска аварий в зависимости от интегральной характеристики состояния гидротехнических сооружений;
разработаны алгоритмы для определения интегрального состояния гидротехнических сооружений на основе сочетания основных значимых критериев, характеризующих уязвимость сооружения и опасность при аварии;
разработана методика вероятностной оценки риска и ущерба при затоплении в зависимости от основных значимых критериев, характеризующих уязвимость и опасность для рассматриваемых территорий при затоплении;
разработаны алгоритмы комплексной оценки риска и ущербы для аварий на гидротехнических сооружениях с учетом косвенных рисков.
Личный вклад соискателя и методический уровень проведенных исследований
Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Ордена Трудового Красного Знамени комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический инсти-
тут водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии «НИИ ВОДГЕО» (ОАО «НИИ ВОДГЕО»). Автором была осуществлена постановка проблемы и определены пути ее решения:
выполнено теоретическое обобщение процедур оценки риска аварий на опасных промышленных объектах, разработан аппарат оценки вероятности возникновения аварийных ситуаций в зависимости от значимых критериев, интегрально характеризующих состояние сооружения;
разработаны методики и алгоритмы вероятностной оценки риска и ущерба при авариях на гидротехнических сооружениях, затоплении территорий, оценки косвенных рисков;
выполнена апробация и внедрение разработанных методик и моделей в практику решения задач по оценке безопасности промышленных объектов и гидротехнических сооружений.
Все результаты, приведенные в диссертации и имеющие научную новизну, получены лично автором.
При выполнении исследований автором использовалась современная методология оценки риска аварий на опасных объектах, современные методы численного моделирования, современные экспертные базы данных.
Практическая значимость исследований
Полученные результаты являются научно- методической базой при выполнении широкого круга задач в области гидротехнического строительства:
оценке состояния гидротехнических сооружений;
оценке рисков и ущербов, связанных с авариями на существующих (проектируемых) гидротехнических сооружений;
ранжировании территорий по степени их безопасности;
разработке инженерных мероприятий и принятии управленческих решений по достижению допустимой величины риска.
Результаты исследований были использованы при решении задач, связанных с оценкой безопасности объектов ООО «Астраханьгазпром», Южного филиала ООО «Газпром энерго», МУП «Астрводоканал», 000 «Локомотив» (г.Астрахань), ОАО «Саратовский нефтеперерабатывающий завод», 000 «Саратоворгсинтез», Морской торговый порт Оля Астраханской области и др.
На защиту выносятся:
методика интегральной вероятностной оценки риска и ущерба при авариях на гидротехнических сооружениях;
методика интегральной вероятностной оценки риска и ущерба при затоплении территорий;
модель оценки вероятности возникновения аварийных ситуаций на основе учета основных значимых критериев безопасности гидротехнических сооружений;
алгоритмы определения интегральных характеристик уязвимости и опасности аварий на гидротехнических сооружениях;
алгоритмы определения интегральных характеристик уязвимости и опасности для территорий при их затоплении.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на семинарах «Гидротехника, инженерная гидрогеология и гидравлика» во ФГУП НИИ ВОДГЕО (2004, 2005 г.г.), Международном конгрессе ЭКВАТЭК- 2008, первой Всероссийской конференции гидрогеологов (2008г.), пятой Международной выставке и конгрессе по управлению отходами и природоохранными технологиями ВэйстТэк — 2007.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 2 статьи опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале, входящем в список, определенный Высшей Аттестационной Комиссией (ВАК).
Структура и объем работы
Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения. Общий объем работы 163 страницы, включая 59 таблиц, 26 рисунков. Список литературы включает 109 наименований отечественных и зарубежных авторов.
Методы оценки риска при решении проблем гидротехнического строительства
Ежегодно в мире происходят повреждения, отказы и аварии примерно на 4-5% плотин всех типов [104]. Порядка 70-75% этих событий связано с грунтовыми плотинами и основаниями. Широко известны крупные аварии национального масштаба таких плотин с человеческими жертвами, большим экономическим, социальным и экологическим ущербом: в 1960 году грунтовая плотина Оруш (Бразилия) высотой 54м была разрушена в результате перелива воды через гребень из-за отказа водосброса, погибло 1 000 человек; в 1967 году грунтовая плотина Семпор (Индонезия) высотой 54 м была разрушена в результате перелива воды через гребень из-за отказа водосброса, погибло 200 человек; в 1972 году грунтовая плотина Буфело Крик (США) высотой 32 м была разрушена в результате перелива воды через гребень из-за катастрофического паводка, погибло 125 человек; в 1976 году грунтовая плотина Титон (США) высотой 93м была разрушена в результате контактной суффозии из-за грубых ошибок проекта, погибло 11 человек; в 1979 году грунтовая плотина Мачху-2 (Индия) высотой 26м была разрушена в результате перелива воды через гребень из-за отказа затворов водосброса, погибло 2 000 человек. В СССР и России также имели место повреждения, отказы и аварии грунтовых плотин. Среди разрушившихся сооружений во время эксплуатации отметим: плотину высотой 14 м хранилища отходов Стебниковского калийного завода, где в 1983 г. в результате просадок гребня, образования трещин и возникновения ходов сосредоточенной фильтрации из хранилища вытекло 5 млн.м3 токсичных жидких отходов калийного производства, нанеся большой ущерб окружающей среде. плотину Киселевского водохранилища, где в 1993 г., после 15 лет эксплуатации, в результате перелива через гребень в связи с отказом подъемных механизмов затворов плотина оказалась разрушенной, что привело к гибели 15 человек и значительным материальным убыткам; плотину Тирляндского водохранилища, где в 1994 г., после 30 лет эксплуатации, также в результате перелива через гребень плотина была разрушена, при этом погибло 28 человек, и был нанесен значительный материальный ущерб. 23 августа 1989 г. вблизи правобережного примыкания плотины Мингечаурской ГЭС в верхнем бьефе через 35 лет после начала эксплуатации произошел оползень объемом при-мерно 10 млн.м . Причинами оползня явились: изменение напряженного состояния склона вследствие переработки берегов водохранилища; подрезка склона, выполненная для устройства автодороги; разуплотнение грунтов и воздействие гидродинамических сил при резких снижениях уровней воды в водохранилище; изменение прочностных свойств грунтов в связи с их водонасыщением за счет инфильтрации атмосферных осадков.
В качестве примеров повреждения эксплуатируемых плотин и их береговых примыканий можно привести: Широковскую плотину высотой 42 м, где в 1976 г. из-за продолжающихся осадок каменной низовой упорной призмы возникла опасность повреждения верхового экрана; стабилизация осадок призмы была осуществлена за счет омоноличивания низовой упорной призмы цементно-песчаным раствором;
Чир-Юртскую плотину высотой 38 м, где в 1970 г. в результате 8-балльного землетрясения (плотина была рассчитана на 7 баллов) вдоль гребня образовались продольные трещины и были обнаружены вертикальные смещения гребня до 0,2 м; грунт верховой призмы разуплотнился в результате имевших место мелких оползней; плотину Братской ГЭС, где на левобережном грунтовом участке и в ее береговом сопряжении возникла увеличенная фильтрация и на 1,5 м против расчетной поднялась кривая депрессии, а на правом берегу имел место вынос грунта из тела плотины в дренажную галерею.
В качестве примеров повреждений и аварий грунтовых плотин в процессе их строительства можно привести следующие случаи.
В 1972 г. перед наполнением водохранилища произошел оползень низового откоса 62-х метровой Мармарикской плотины, распространившийся на длине 350 м с осадкой в пределах гребня на 8 - 13 м. Авария произошла в результате возникновения высокого избыточного порового давления в переувлажненном ядре вследствие высоких темпов возведения сооружения без какого-либо контроля за его состоянием.
Также во время строительства обрушился низовой откос ограждающей дамбы Каховского водохранилища проектной высотой 17 м, когда она была возведена на высоту 14 м. Причиной обрушения явилось снижение несущей способности водонасыщенных суглинков основания в результате развития высокого порового давления из-за быстрого нагружения.
В период строительства Загорской ГАЭС вблизи трассы турбинных водоводов про-изошли два оползня. В первом случае ополз глинистый склон объемом 200 тыс.м из-за нарушения последовательности разработки котлована, когда последний был заглублен без предварительного снижения уровня грунтовых вод. Второй оползень представлял непос-редственную опасность для опор турбинных водоводов. Его объем составил 900 тыс.м . Причиной явилась дестабилизация древнего оползневого массива, находившегося в состоянии предельного равновесия.
Среди других примеров повреждения строившихся плотин отметим также Колымскую плотину, где в 1982 г. в ядре верховой перемычки высотой 57 м возник сосредоточенный ход фильтрации с выносом мелких фракций грунта до 2,2 г/л. Причиной явилась механическая суффозия, возникшая в результате только частичного выполнения предусмотренной проектом противофильтрационной завесы, и отсутствие в основании ядра площадной цементации, не предусмотренной проектом. Повреждения, отказы и аварии указанных плотин происходили по следующим основным причинам: в результате нарушений фильтрационной прочности грунтов с образованием ходов сосредоточенной фильтрации; в связи с оползнями, возникшими из-за динамических воздействий в ходе строительства и просчетов в оценке инженерно-геологических условий оснований в створе сооружений; из-за ошибок при определении прочностных характеристик грунтов, а также ошибок, допущенных в процессе проектирования и строительства, в частности, связанных с вопросами технологии возведения сооружений и т.д.
Осуществленные ремонтные работы на указанных выше объектах позволили завершить строительство недостроенных плотин и продолжить нормальную эксплуатацию уже работавших сооружений.
Обеспечение безопасности, защиты населения и объектов народного хозяйства, в том числе от негативных воздействий опасных техноприродных процессов, связанных с гидротехническим строительством является одной из основных функций любого правового государства. До недавнего времени практическая деятельность по реализации этой функции базировалась на концепции абсолютной надежности (безопасности), оказавшейся на деле недостижимой. Более того, отчетливо проявилась присущая данной концепции внутренняя опасность психологического характера, обусловившая во многих случаях неготовность к эффективным действиям по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, особенно при крупномасштабных катастрофах. Следствием данной технологической концепции, требующей огромных материальных затрат, стало недостаточное внима ниє многих ведомств и специалистов к другим возможностям обеспечения безопасности, в частности, к превентивным гидротехническим мероприятиям по инженерной защите от опасных процессов. Их финансирование производилось в нашей стране в основном по остаточному принципу в весьма ограниченных объемах. Это во многом происходит из-за недопонимания очевидной с экономической точки зрения истины о нерентабельности объектов хозяйства, подверженных частым авариям из-за воздействия опасных процессов. На ликвидацию негативных последствий природных процессов обычно требуются усилия и средства, значительно превышающие первоначально необходимые для осуществления профилактических мер.
Алгоритмы расчётов вероятности и риска аварий ГТС по данным декларирования их безопасности
При анализе результатов воздействия поражающих факторов на ГТС примем гипотезу Пуассоновского закона распределения вероятности событий для оценки риска аварий [6, 10, 13, 17, 26, 53, 54], считая дозу негативного воздействия в соответствии с изложенным в п. 2.2. Тогда вычисление условной вероятности аварии ГТС можно производить следующим образом [57]. где Ра(ГТС) - условная вероятность аварии ГТС; При этом верхний предел интегрирования в формуле (2.11), представляющий собой «пробит-функцию» ГТС рассчитывается по формуле (2.7) или (2.6). Правая часть формулы (2.11) является интегралом вероятности или функцией ошибок [25]. Эту же функцию в другом виде можно записать следующим образом [94]: где erfcx=l-erfx. График Ра(ГТС) + Рг(ГТС) представлен на рис. 1.6, а значения функции erf х в таблице 1.11. Значение функции erfc х - в таблице 2.13 \е 2 dx В соответствии с теорией риска, максимальное значение коэффициента риска аварии ГТС RL=RKP-1 приводит к вероятности аварии Ра(ГТС)=0,5. В то же время допустимые зачения вероятности аварии РД0П(ГТС) должны возникать при допустимом (пороговом) значении коэффициента риска Rtl(rTC). В соответствии с рекомендациями [45, 99] принимаем Кдоп=Яп(ГТС)=0,15. Тогда, на основании формулы (2.7) при RflOn==Rn(rTC)=0,15 Рг(ГТС)=-5 вероятность аварии по формуле (2.12) Ра=РДШ(ГТС) получаем формулу для определения параметра 5. функция y=arc erfc х является обратной функцией erfc х , т.е. x=erfc у. Величину р назовем коэффициентом вероятности, она зависит от класса ГТС. Тогда подставляя формулы (2.14) и (2.7) в (2.12) получим формулу для вычисления вероятности аварии ГТС через значения коэффициента риска В таблице 2.14 кроме значений коэффициента вероятности р приведены допустимые значения вероятностей возникновения аварий на напорных гидротехнических сооружениях в соответствии со СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения». В соответствии с формулой (2.15) и таблицей 1.2 главы 1, определяющей уровень безопасности ГТС (по значению коэффициента риска аварии га), в таблице 2.15 дана классификация уровня риска аварии ГТС по значению вероятности аварии.
Оценка риска аварии ГТС, как мера опасности в виде возможных потерь в экономической, социальной и экологической сферах может быть выполнена по формуле где Ra — риск, выраженный в удельном (годовом) экономическом ущербе от аварии ГТС на момент обследования сооружения (млн.руб./год); Y - суммарный ущерб, который вызывается аварией ГТС. На основе формулы (2.15), данных таблицы 2.15 и расчётов суммарного ущерба может быть дана классификация уровня риска аварии по величине удельного ущерба от аварии ГТС. На основе полученных результатов уровень риска аварии ГТС может быть сопоставлен с нормативными документами МЧС [54, 55], представленными в таблицах 1.1-4.4 главы 1. Для каждого из возможных сценариев развития аварии на ГТС указанными выше способами вычисляется коэффициент риска (доза негативного воздействия D), вероятность (частота) максимального ущерба Ра(ГТС), риск причинения максимального ущерба і?а(ГТС) и выбираются (при необходимости) наиболее тяжелый (с максимальными потерями) и наиболее вероятный сценарии развития аварии на ГТС. Такая классификация сценариев развития возможных аварий одновременно показывает степень влияния (или зону влияния) опасных факторов, присущих данному сооружению и развитие аварийной ситуации. Рассмотрим некоторые примеры расчёта риска аварии ГТС. По материалам декларирования безопасности плотины из грунтовых материалов I класса капитальности изучены вопросы, связанные со степенью опасности поражающих факторов и уязвимостью этой плотины. Материалы декларирования (по одному из сценариев развития аварии) представлены в виде таблиц 2.16 и 2.17. Отсюда следует, что интегральный код показателей опасности 3112, для которого коэффициент опасности в соответствии с таблицей 2.6 и=0,5625. Интегральный код показателе уязвимости ГТС 1113, что по таблице 2.12 приводит к значению коэффициента уязвимости vy=0.4667, а на основании формулы (2.3) коэффициента риска аварии R=D=0.5625-0,4667=0,2625. По этим данным рассчитывается вероятность возникновения аварии по формуле (2.15), таблицы 2.14 для ГТС I класса и таблицы 2.13 Pa(TTC)=0,5erfc [2,751n(0,2625/l)/ln(0,15/l)]=0,15 erfc [1,94]=0,003=3-10 3 На основании таблицы 2.15 получаем «повышенный уровень риска». Используя полученные значения вероятности аварии и данные таблицы 2.16, рассчитывается значение риска аварии по формуле (2.16) для Уа(ГТС)=5млн.руб. адТС)= 3-10 3-5-10б=1,5-104 руб. в год = 15 тыс.руб. в год По таблице 1.2 главы 1 [54] получаем зону повышенного риска аварий ГТС в координатах «частота ЧС - материальный ущерб». По таблице 1.1 главы 1 [54] получаем зону повышенного риска аварий в координатах «частота ЧС — число пострадавших». Возможна дальнейшая безопасная эксплуатация сооружения в проектном режиме при обязательном выполнении в согласованные (установленные) органами государственного надзора сроки мероприятий по повышению уровня безопасности. В качестве таких мероприятий необходимо: о Провести поверочные расчёты устойчивости с учётом возможного сейсмического воздействия силой 9 баллов (по шкале MSK); о По результатам расчётов, при необходимости, разработать проект усиления плотины и произвести соответствующие строительно-монтажные работы; о Выполнить плановые работы по устранению нарушения бетонного крепления верхового откоса; о Разработать и установить систему локального оповещения; о Довести до необходимых (расчётных) показателей объёмы аварийного запаса строительных материалов. Пример 2 По материалам декларирования безопасности бетонного водосброса грунтовой плотины изучены вопросы, связанные со степенью опасности поражающихфакторов и уязвимостью этого водосброса. Материалы декларирования по одному из сценариев развития аварии представлены в виде таблиц 2.18 и 2.19.
Оценка доз негативного воздействия при угрозе затопления территории
В качестве дозы негативного воздействия воды при затоплении территорий будем рассма фивать величину, характеризующую совокупное вредное воздействие всех показателей опасности и уязвимости затапливаемой территории, а именно где D(3am) - доза вредного воздействия воды при затоплении территории; Хо(зат) — коэффициент опасности затопления; Vy (зат) - коэффициент уязвимости территории для процессов затопления. Введенная величина дозы негативного воздействия воды при затоплении территорий может быть положена в основу дифференциации затопленной территории по степени разрушений на этой территории: Незначительные разрушения: D 0,1 Слабые разрушения: 0,1 D 0,25 Средние разрушения: 0,25 D 0,40 Сильные разрушения: 0,40 D 0,60 Очень сильные разрушения: D 0,6 В соответствии с теорией риска в качестве критической («летальной») дозы может быть принята максимальная доза, при которой вероятность очень сильных разрушений (ущерба) равна 50%, т.е. Вфат) = 1,0, а в качестве «пороговой» Эп(зат) = 0,1. В этом случае для расчета «пробит»-функции затопления следует принять: 5 - параметр, определяемый из условия допустимого риска (ущерба) при затоплении, определим позже. Вычисляя «пробит-функцию» затопления территории для соответствующих аварийных ситуаций, характеризующих коэффициентами опасности затопления Хо(зат) и уязвимости vy(3am), можно будет перейти к вычислению вероятностей возникновения максимальных ущербов (аварий) при затоплении территории. Анализ воздействия поражающих факторов, выполненный в п.п. 3.1, 3.2 позволяет вычислять дозу негативного воздействия и «пробит-функцию» затопления территорий. Если принять справедливой гипотезу Пуассоновского закона распределения вероятности событий для оценки риска негативных воздействий, то вероятность аварийной ситуации при затоплении территории (вероятность причинения максимального ущерба) может определяться так же, как в разделе 2. используем нормативную величину допустимости частоты (вероятности) возникновения максимального ущерба при инженерной защите территории [107] Рн(зат)=0,02, которая отражает срок службы сооружений инженерной защиты - 50 лет. Очевидно, что Р„(зат)-0,02 должна соответствовать пороговой дозе поражения Dn=0,l. Тогда, подставляя (3.14) в (3.15) получим Тогда, окончательно получим формулу для вычисления вероятности (частоты) зато пления территории (или вероятности максимального ущерба при затоплении территории) Таким образом, если выполнена оценка опасности затопления территории с определением коэффициентов опасности Хо(зат), и также оценка уязвимости территории для прогноза затопления с определением коэффициента уязвимости vy(3am), то по формуле (3.17) легко рассчитывается вероятность возникновения аварии Ра(зат) при затоплении (или вероятность возникновения максимального ущерба). Если оценка негативных процессов при затоплении территорий проводится с использованием картографического материала, на котором выделяются границы области «летальных» и «пороговых» доз, т.е. с выделением RL и Rn, то желательно использование ГИС-программ с построением попя[Л0(зат)-уу(зат)), по которому для любого участка местности по формуле (3.17) можно определить вероятность аварийной ситуации при затоплении.
Для целей классификации зон риска от затопления из формулы (3.17) явно выразим дозу негативного воздействия (или коэффициент риска затопления) Формулы (3.17) и (3.18) определяют прямую и обратную связи между вероятностью возникновения максимального ущерба при затоплении и коэффициентом риска затопления, как дозой негативного воздействия при затоплении, и позволяют уточнить воздействия по зонам риска. При анализе риска опасностей природно-техногенного характера рекомендовано [54] выделять: зоны приемлемого риска - территории, на которых допускается любое строительство и размещение населения; зоны условно приемлемого риска - территории на которых допускается новое строительство, при условии обязательного выполнения комплекса дополнительных мероприятий по снижению риска (мероприятий инженерной защиты); 105 зоны повышенного риска - территории, на которых допускается временное пребывание ограниченного количества людей, связанное с выполнением служебных обязанностей. Новое строительство допускается в исключительных случаях по решению глав администраций субъектов РФ или Федеральных органов исполнительной власти при условии обязательного выполнения комплекса специальных мероприятий по снижению риска до приемлемого уровня, обязательному контролю риска и предупреждению ЧС. зона неприемлемого (недопустимого) риска - это территории, на которых не допускается нахождение людей, за исключением лиц, обеспечивающих проведение комплекса мероприятий, направленных на снижение риска до допустимого уровня. Новое строительство не разрешается, за исключением объектов обороны, охраны государственной границы или объектов, работающих в автоматическом режиме. В плановом порядке осуществляется переселение людей в безопасные районы. Принимая принцип выделения зон и используя его для анализа риска от затопления территорий, на основе вероятности возникновения ущерба вследствие негативных процессов, предлагаем классификацию зон риска на потенциально затопляемых территориях по вероятности ущерба от затопления и дозам негативного воздействия (таблица 3.12).
Оценка риска поражения тепловым излучением интегральным методом
Для определения границ зон возможных поражений ОХВ вначале по формулам работы [12] рассчитывают поля поражающих факторов )/ (х, у, z), D\ (х, у, 0) (след облака на поверхности земли), / (х, 0, 0) (максимальная токсодоза на середине облака), D; (х, 0, z) (токсодоза на середине облака в зависимости от высоты рассматриваемой точки) и т.д. Строим графики для максимальной токсодозы по оси облака при у=0, z=0, Dj=f(r), (r=x). Так же, как и прежде будем считать: RD - граница области пороговых поражений, на ней значение поражающего фактора D = Dn, при г RD D Dn, уровень воздействия поражающего фактора считается безопасным для объекта RD - граница области смертельных поражений, на ней значение поражающего фактора D = DL при г RD D DL, уровень воздействия поражающего фактора считается смертельным (крайне тяжёлым) для объекта. Область значения расстояний г RD r RD - область вероятных поражений объекта. Величина значений RD и RD вычисляется при построении (расчётах) полей поражающих факторов и зависит от величины поражающего фактора D. взяты из работы [12] и приведены в таблице 4.7. Вид зоны вероятных поражений для ОХВ - эллипс (при скорости ветра V 0) зависит от величины выброса (кг, тн), скорости ветра V, свойств ОХВ, атмосферы, застройки и т.д. Подробно расчёты полей поражающих факторов изложены в [12].
Величины значений RD и RD получаются при расчетах по программе «Токси», редакция 2.2 для конкретного ОХВ при значениях поражающих факторов Dn и DL, указанных в таблице 4.7. Для этого, для конкретного сценария аварии с ОХВ, строится зависимость токсодозы D от расстояния г D = /(г) на оси зоны вероятного поражения и из неё получают значение RD = r(D = Dn) и RD = r(D = DL) . Рассмотрим примеры расчетов границ зон возможных поражений RD , RD ОХВ при авариях и ЧС на водных объектах. Основные типы возможных техногенных аварий и ЧС с ОХВ на водных объектах вероятны в следующих случаях: транспортировка водным транспортом (суда-сухогрузы) в контейнерах (цистернах) различных ОХВ в жидком, газообразном или смешанном состояниях; транспортировка водным транспортом сухих грузов, не относящихся к ОХВ, при воспламенении и горении которых образуется ОХВ; использование ОХВ (аммиак) в рефрижераторных холодильных установках на судах; использование ОХВ (хлор) при очистке и обеззараживании воды в системах водопровода и канализации. Пример расчета №1 Рассчитать границы зон вероятных поражений RD и RD и вероятность поражения людей при возможной аварии на Левобережных очистных сооружениях водопровода (ЛОСВ) МУП «Астрводоканал». Авария была рассчитана в рамках разработки паспорта безопасности ОПО. ЛОСВ расположены в северной части г.Астрахани, на левом берегу р.Волга, на стрелке рек Волга и Прямая Болда. Территория ЛОСВ вместе с водозабором примыкает к территории центрального стадиона (посещаемость до 30 тыс. людей) и еженедельной областной сельскохозяйственной ярмарки (3-5 тыс. людей). Объект предназначен для забора воды из р.Волга, переработки ее с целью очистки, транспортирования и распределения потребителям питьевой воды. Производительность водозаборных очистных сооружений составляет 272 тыс. м3/сутки -100 млн. м3/год. В системе очистки воды для обеззараживания используется хлор - опасное вещество, II класса опасности. На объекте одновременно может находится до 25 тн жидкого хлора. Хлор хранится в 2-х расходных складах, которые расположены в отдельно стоящих зданиях на площадке ЛОСВ. Метеоусловия г.Астрахани таковы, что наиболее опасный по последствиям (наиболее тяжелая авария) выброс хлора может произойти при ветре западно-северо-западного направления, при скорости 1-3 м/с (повторяемость такого ветра 5,78 % в год). При этом зона распространения облака ОХВ проходит через стадион (от 1-го расходного склада хлора) или через с/хоз. ярмарку (от 2-го расходного склада хлора) и далее на жилой сектор. Согласно РД 52.04.253-90 (Методика прогнозирования масштабов заражения СДЯВ при авариях (разрушениях) на химически-опасных объектах и транспорте) максимальное количество ОХВ, принимающего участие в аварии, равно массе одного контейнера с хлором - 1000 кг. Поражающим фактором рассматриваемой аварии является химическое поражение, количественной характеристикой - величина токсодозы D, мг-мин/л. Для иллюстрации предлагаемого метода рассматриваем только одну характеристику ЧС - условную вероятность поражения человека при аварии для наиболее опасного сценария развития аварии — разрыв контейнера с хлором массой 1000 кг, мгновенное испарение и распространение первичного облака ОХВ [12]. Расчеты поражающих факторов — концентрации, токсодозы и зоны распространения облака ОХВ проводим по методике «Токси». Редакция 2.2. [12], используя приведенные физические и химические свойства хлора и параметры его распространения в атмосфере.
