Введение к работе
Актуальность работы
Гидротехнические сооружения накопители жидких промышленных отходов относятся к категории опасных объектов, имеющих широкое распространение. Только в лесообрабатывающей промышленности - на целлюлозно-бумажном комбинате - имеются золоотвалы, отстойники, шламонакопители. Аналогичные гидротехнические сооружения эксплуатируются и в других отраслях промышленности: металлургической, горнодобывающей, химической, энергетической и др. Аварии на подобных сооружениях могут привести к загрязнению окружающей среды, затоплению близлежащей территории, что повлечет огромные убытки для предприятия и региона. Поэтому обеспечение безопасности таких объектов имеет существенное значение.
Анализ статистических данных по гидротехническим сооружениям накопителям жидких промышленных отходов позволил сделать следующие выводы. Аварийность гидротехнических сооружений в России в 2,5 раза превышает среднемировые показатели. Основными причинами аварий являются: ошибки при проектировании, дефекты при строительстве, неудовлетворительное техническое состояние сооружений и низкий уровень эксплуатации, неправильная оценка размеров паводков. Нередко причиной аварий становится пренебрежение владельцами сооружений принципом приоритетного финансирования мероприятий, направленных на обеспечение их эксплуатационной безопасности. Согласно статистике инцидентов на подобных объектах, с каждым годом увеличивается количество незначительных поломок или случаев разрушения оборудования и сооружений. Подводя итоги за последние несколько лет, можно сделать вывод, что уровень риска возникновеиия аварийной ситуации для таких объектов возрастает с каждым годом и давно превысил средний риск по России - 2,4-10"* 1/год. Уменьшение риска возникновения аварий на гидротехнических сооружениях стало актуальной проблемой для любого предприятия - владельца гидротехнического сооружения.
Поэтому для рационального развития гидротехнических сооружений накопителей промышленных отходов требуется создание научно обоснованных подходов к опенке безопасности и выбору альтернатив развития в течение всего жизненного цикла таких объектов. Автоматизация решения задач оценки н прогнозирования безопасности с помощью информационных моделей поддержки управления - актуальный метод повышения эффективности управления промышленно-экологической безопасностью гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов.
Гидротехнические сооружения являются пространственно-распределенными промышленными объектами, то есть представляют собой комплекс промышленных и природных объектов, которые взаимодействуют на любом этапе жизненного цикла. Поэтому при мониторинге и анализе безопасности необходимо рассматривать подобное сооружение и
как единый опасный объект, и как комплекс его составляющих. Характеристики пространственно распределенных промышленных объектов изменяются во времени, но в настоящее время для них практически отсутствует оперативный комплексный анализ с вариантами дальнейшего развитии внешних и внутренних факторов риска при наличии предаварийкой ситуации в текущий момент времени.
Автоматизация решения этих задач и интеграция их в еджгую систему сбора и обработки данных и оперативного управления позволит повысить и эффективность функционирования гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов.
Цель диссертационной работы
Разработка модели и метода оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов на всех этапах жизненного цикла для обоснованного выбора планово-предупредительных мер по предотвращению предаварийных и аварийных ситуаций.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.
Основные задачи исследования
-
Анализ существующих систем и методов оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов.
-
Разработка требований к системе обеспечения безопасности функционирования гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов.
-
Разработка и параметризация модели безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов на основе ситуационной концептуальной модели.
-
Разработка метода оценки безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов на различных этапах жизненного цикла.
-
Создание инструментальной среды оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов.
Методы исследования
Для решения поставленных в работе задач используются методы концептуального моделирования, теории графов, теории вероятностей и математической логики, элементы тс: рин множеств, методы оценки опасностей и рисков.
В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором в ходе исследований, проводимых по планам научно-исследовательских работ Института информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра РАН в период с 2000 по 2006 гг.: «Методы и модели управления безопасностью природно-промы шлейных систем», гос. per. № 01.99.0010 289; «Информационные технологии ситуационного управления технологическими процессами и
безопасностью в промытленно-природных комплексах», гос. per. J& 01,2.003 03819. На базе этих результатов разработано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для создания систем оценки и прогнозирования гидротехнических сооружений накопителей промышленных отходов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА определяется тем, что сформулирована и решена проблема автоматизации оценки и прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений накопителей промышленных отходов на различных этапах жизненного цикла с целью экономического и технологического обоснований комплекса мер по предупреждению нештатных и чрезвычайных ситуаций, что обеспечивает повышение уровня промышленное экологической безопасности предприятий. Основные аспекты научной новизны следующие:
-
Разработано расширение ситуационной концептуальной модели промышленно-природного комплекса иа задачи промышл єні го-экологической безопасности. Выполнена параметризация концептуальной модели безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов применительно к условиям конкретного предприятия. Отличие модели состоит в реализации ситуационного подхода к оценке показателей безопасности.
-
Разработан метод оценки безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов, отличающийся тем, что а кем учитываются пространственно-временные характеристики объекта, при этом повышена детальность моделирования.
-
Разработана модель безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов. Отличие модели состоит в ее адаптации для различных этапов жизненного цикла с целью прогнозирования рационального развития.
Положения, выносимые на защиту, сформулированы в конце автореферата в качестве основных результатов работы.
Актуальность и научная новизна работы подтверждены включением результатов работы в перечень важнейших результатов Российской Академии Наук за 2002 год в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук.
Практическая ценность
Внедрение единой инструментальной среды оценки и прогнозирования позволяет повысить уровень лромышленно-экологической безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов иа различных этапах жизненного цикла.
Практическая реализация осуществлена в рамках завершенных хозяйственных договоров:
-
Комплексная оценка устойчивости ОАО "Апатит" к воздействию чрезвычайных ситуаций техногенного, природного, социального характера и к воздействию первичных и яторичных факторов поражения в военное время. Договор № 2000/2401 от 01.02.2000г.
-
Расчет вероятного вреда при авариях на гидротехнических сооружениях ОАО "Апатит. Договор №2003/2401 от 1.01-2003 г.
-
Разработка паспортов безопасности опасных объектов ОАО "Апатит". Договор Jfe 200э72404от01.10.2005г.
Научная апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на X международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2002г.), V Всероссийской школе-семинаре «Прикладные проблемы управления макросистемами» (Апатиты, 2004 г).
Материалы диссертации использованы при выполнении работ по гранту РФФИ № 05-01-97500, тема «Разработка моделей оценки техногенно-при родной безопасности градообразующих предприятий европейского Севера (на примере ОАО «Апатит»)».
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе: 1 - в центральных изданиях, 2 материалы международных конференций, 4 - статьи в сборниках научных трудов Институте информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра РАН. Полученные результаты изложены в отчетах по НИР в ИИ ММ КІЩ РАН.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (52 наименования), имеет общий объем 133 машинописных страниц, содержит 24 рисунка, 10 таблиц.
