Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и методы предотвращения чрезвычайных техногенных ситуаций
1.1. Методы анализа состояния техногенных и экологических ситуаций в регионе 11
1.2. Методы управления и структура системы жизнеобеспечения 18
1.3. Цель и задачи исследования 27
2. Анализ, визуализация и прогнозирование техногенных, природных и биолого-социальных чрезвычайных ситуаций в территориально распределенной системе региона 29
2.1. Анализ состояния чрезвычайных ситуаций в регионе на основе визуализации и трансформации информации
2.2. Оценка динамики и прогнозирование возникновения чрезвычайных ситуаций в территориально распределенной системе региона 54
2.3. Классификация административно-территориальных единиц региона по риску возникновения чрезвычайных ситуаций 72
Выводы второй главы 81
3. Методы анализа, оценки и моделирования объектов техносферы 82
3.1. Анализ техногенных источников и методы оценки безопасности объектов техносферы 82
3.2. Оценка последствий и анализ риска возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера 93
3.3. Методы прогнозирования и моделирования аварийных ситуаций на химически опасных объектах
3.4. Анализ экологических характеристик пожаров 120
Выводы третьей главы 123
4. Методы оценки риска возникновения чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях
4.1. Факторы, влияющие на возникновение чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях
4.2. Прогнозирование геоэкологических последствий и анализ риска чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях
4.3. Зонирование административных районов по геоэкологическому риску возникновения чрезвычайных ситуаций
Выводы четвертой главы 163
5. Методика и информационное обеспечение анализа антропогенного состояния и оценки ущерба в экологической системе региона
5.1. Классификация экономического и экологического ущерба от возникновения техногенных источников
5.2. Методические основы управления безопасной эксплуатацией предприятий с учетом экономических оценок
5.3. Оценка социально — экономического риска и экономического ущерба при авариях на гидротехнических сооружениях 199
5.4. Принципы и алгоритмы, организации, информационного обеспечения экологического мониторинга и оценка комфортности среды проживания населения региона 211
Выводы пятой главы 226
6. Автоматизированная система управления ГОЧС и результаты внедрения 228
6.1. Структура, информационное, методическое и алгоритмическое обеспечение автоматизированного управления ГОЧС 228
6.2. Анализ результатов управления региональной системой ГОЧС 251
Заключение 279
Список литературы 282
Приложение 299
- Методы управления и структура системы жизнеобеспечения
- Оценка динамики и прогнозирование возникновения чрезвычайных ситуаций в территориально распределенной системе региона
- Оценка последствий и анализ риска возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера
- Прогнозирование геоэкологических последствий и анализ риска чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях
Введение к работе
Актуальность проблемы. Неуправляемые антропогенное и техногенное воздействия приводят к существенному загрязнению окружающей среды (ОС), неблагоприятно влияя на здоровье населения. Формирование и поддержание высокого качества сред обитания являются основным принципом природоохранной деятельности в соответствии с законом «Об охране природной среды».
Разработка целенаправленных управленческих решений по оптимизации экологической ситуации, оценка риска здоровью человека на современном этапе требуют внедрения информационных технологий управления, включающих методы оценки и прогнозирования состояния окружающей среды, жизнеобеспечения и здоровья населения на основе мониторинговых подходов.
В связи с этим возникает проблема рационализации принятия управленческих решений в социально-экологической сфере региона по выбору и планированию профилактических и природоохранных мероприятий на основе построения комплексной системы автоматизированного контроля и управления экологической ситуацией, что определяет состояние среды обитания, заболеваемости населения региона и требует новых подходов в управлении системой жизнеобеспечения региона.
Реализация возможностей геоинформационных технологий позволяет проводить анализ пространственно-распределенной информации и отслеживать данные с учетом временного аспекта, а также разрабатывать подсистемы принятия решений, использующие результаты моделирования. Слежение за экологической обстановкой региона дает возможность осуществлять контроль за уровнем жизнеобеспечения в регионе. Методы геоинформационных технологий могут быть использованы для разработки информационно-справочных систем различного назначения, что обеспечивает принципиально новые возможности экологической экспертизы, систематизации и быстрой выдачи пространственно-распределенной информации для мониторинга и задач управления экологическим состоянием различных территорий.
В настоящее время в связи с быстрым развитием и внедрением компьютерной сети Internet и региональных сетей в различные сферы деятельности можно использовать данные виды связи для передачи и представления информации специалистам на расстоянии. Именно при помощи дистанционного обслуживания можно предоставить широкому кругу специалистов МЧС информационно-справочную информацию в различных областях применения.
Помимо экономических и социальным проблем функционирования предприятий возникает задача поддержания, улучшения и постоянного совершенствования системы управления охраной окружающей среды. Экономически эта задача связана с необходимостью затрат на поддержание заданного, допустимого уровня окружающей среды при эксплуатации предприятий, ликвидацию последствий аварий и компенсацию за природопользование. Поэтому необходима сбалансированность между затратами на экологическую безопасность и ущербом от воздействия на окружающую среду при ликвидации аварий за счет компенсации последствий аварий, штрафных санкций, а также выплат за ущерб, наносимый в процессе эксплуатации предприятий.
При определении ущерба от техногенных и экологических факторов в современных условиях возникает необходимость минимизации экономических затрат при ликвидации техногенных воздействий, жизнеобеспечения региона и финансового обеспечения безопасной работы предприятий.
Одним из путей повышения эффективности работы системы ГОЧС является переход к автоматизированному анализу состояния и принятия управленческих решений как для улучшения условий жизнеобеспечения, так и в экстремальных условиях, что требует разработки информационного и программного обеспечения автоматизированной системы ГОЧС.
Таким образом, актуальность диссертационного исследования обусловлена необходимостью многовариантного моделирования ситуаций в регионе с учетом прогнозных оценок на базе ГИС-технологий, разработки методов экономической оценки ущерба от экологических и техногенных воздействий и системы автоматизированного анализа, прогнозирования и принятия управленческих решений.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010» и в рамках одного из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Проблемно-ориентированные системы управления».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методов анализа и прогнозирования техногенных и экологических ситуаций на основе информационного мониторинга и формирование системы автоматизированного принятия решений в территориально распределенной системе жизнеобеспечения региона.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
осуществить выбор методов анализа состояния и прогнозирования системы жизнеобеспечения территориально распределенного региона;
сформировать информационный мониторинг экологического и техногенного воздействия и разработать прогностические модели развития ситуации в регионе;
разработать процедуру классификации экономического и экологического ущерба от воздействия техногенных источников на основе оценки комфортности проживания;
сформулировать и разработать принципы и алгоритмы организации и информационного обеспечения экологического мониторинга;
разработать методические основы управления безопасной эксплуатацией предприятий с учетом экономической оценки;
разработать структуру и информационное обеспечение автоматизированной системы управления ГОЧС.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе используются методы теории управления, принципы и основные положения теории вероятностей и математической статистики, методы экономической теории и геоинформационных технологий.
Научная новизна результатов исследования. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
методика анализа состояния и прогнозирования развития территориально распределенной системы жизнеобеспечения региона, позволяющая оценивать во времени техногенные и экологические ситуации и их влияние на среду проживания населения;
информационный мониторинг показателей жизнеобеспечения и экстремальных условий, позволяющий оценивать состояние и прогнозировать развитие ситуаций пожарной безопасности и техногенных воздействий;
метод классификации экономического и экологического ущерба от воздействия техногенных источников, позволяющий на основе комфортности среды проживания и риска техногенного развития минимизировать финансовые затраты при профилактических мероприятиях по территориальным единицам и по региону в целом, формировать программу экологической безопасности и распределения экономического ресурсного обеспечения;
региональная методика оценки аварийного состояния геоэкологического риска, ущерба и воздействия на окружающую среду от аварий на гидротехнических сооружениях, позволяющая осуществлять меры по снижению чрезвычайных ситуаций, последствий аварий и принятию управленческих решений по управлению геоэкологическими рисками;
информационное обеспечение, алгоритмы и программное обеспечение принятия решений, обеспечивающих целенаправленное рациональное принятие решений в системе жизнеобеспечения региона;
функциональная и логическая схема системы оценки безопасности объектов техносферы и программно-информационное обеспечение СППР, позволяющие рационально формировать комплекс мер по ликвидации последствий аварии и снижению риска для здоровья населения, попавшего в зону заражения;
система автоматизированного прогнозирования и принятия решений в системе управления ГОЧС, обеспечивающая возможность принятия опережающих профилактических мероприятий на территориях риска техногенных воздействий.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанные в диссертации подходы и методы являются основой рациональной организации эколого-информационного мониторинга. Разработанные методы и алгоритмы являются основой создания территориальных систем контроля и управления системой жизнеобеспечения региона для определения эффективной стратегии проведения природоохранных и профилактических мероприятий, оценки состояния условий проживания и окружающей среды по прогнозным показателям жизнеобеспечения и среды проживания населения региона.
Предложенная технология обработки данных позволяет реализовать информационную поддержку принятия управленческих решений в задачах практического управления жизнеобеспечения и представить дополнительную визуальную информацию.
Разработанный модифицированный алгоритм принятия управленческих решений позволяет уменьшить дефицит исходной информации при рассмотрении многокомпонентной ситуации в регионе.
Материалы исследования состояния и прогнозирования развития техногенных воздействий по территориальным административным единицам позволяют формировать целевые комплексные программы в системе ГОЧС и минимизировать экономические затраты при их реализации.
Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры «Технология и обеспечение гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях» ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» при обучении студентов специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».
Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: научно-практической конференции «Современные проблемы тушения пожаров» (Москва, 1999); I Межвузовской конференции «Проблемы совершенствования учебно-воспитательного процесса в высших военно-учебных заведениях МО РФ» (Воронеж, 1999); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2002, 2003); Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2004, 2005); совещаниях и коллегиях МЧС (Москва, 2001-2004); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях» (Воронеж, 2006); Международной конференции «Обеспечение экологической безопасности в чрезвычайных ситуациях» (Воронеж, 2006, 2007); научных семинарах кафедры «Технология и обеспечение гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях» (Воронеж, 2002-2008); научно-тематическом семинаре ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Проблемно-ориентированные системы управления» (Воронеж, 2004, 2005, 2007, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 научных работ, в том числе 13 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 2 монографии.
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем обоснован выбор методов анализа состояния и прогнозирования системы жизнеобеспечения региона [7, 24, 26]; сформирован банк данных и дана интерпретация результатов информационного мониторинга экономического и экологического воздействия [10, 20, 29]; разработана классификация экономического и экологического ущерба от воздействия техногенных источников на основе оценки комфортности среды проживания и риска техногенного воздействия [3, 4, 15, 16, 21, 22, 23, 30, 31, 35, 36, 54, 55]; разработаны основы управления безопасной эксплуатацией предприятием с учетом экономической оценки [17, 27, 29, 37]; разработана и реализована структура автоматизированной системы ГОЧС [5, 18, 19]; сформулирована методология и принципы организации и управления рациональным жизнеобеспечением в территориально распределенной системе региона, предложены методы оценки безопасности и риска и ущерба от техногенных геоэкологических воздействий при чрезвычайных ситуациях по экономическим и социальным показателям [1, 8, 9, 10, 11, 12, 32, 34, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения, списка литературы из 153 наименований. Основная часть работы изложена на 281 странице и содержит 80 рисунков и 37 таблиц.
Методы управления и структура системы жизнеобеспечения
Выделены следующие функциональные блоки: блок данных о техногенных потоках, основу которых составляют результаты анализа источников загрязнения, блок сведений о природном потенциале территории, на которой расположено производство, блок нормативов, содержащих совокупность экологических, технологических, санитарно-гигиенических норм; блок моделей и прикладных программ, обеспечивающих оценку экологической безопасности производств, и выбор варианта коррекции производственного объекта.
Если для данного производства определена предельно-допустимая технологическая нагрузка, то главная обратная связь для принятия решений определяется оценкой эмиссии. Если же используются временно согласованные нормативы, то для принятия решений главное значение приобретает оценка экономического ущерба [88]. В целом, формирование управленческих решений по обеспечению экологической безопасности производств можно представить в виде схемы (рис. 1.6).
С развитием общества возникает необходимость изучения социальных условий жизни людей в конкретных исторических условиях, которые определяют социальное устройство общества, численность и состав населения, уровень образования, культуры, здравоохранения, социально-экономические условия проживания. К социальным системам, образующим определенную целостность, относятся системы образования, здравоохранения, экономики, жизнеобеспечения для исследования и управления которыми требуется системный подход и системный анализ, применение интеллектуальных методов управления. Эти системы характеризуются динамическим развитием, стохас-тичностью, сложностью, многокомпонентностью.
Необходимость анализа социальных систем как динамических объектов управления рассматривается с первых этапов применения интеллектуальных методов для этих классов сложных систем [51, 128]. Оценка соответствия методов моделирования и оптимизации, учитывающих динамику, реальным условиям функционирования социальных систем показывает, что они требуют, с одной стороны, своего совершенствования, с другой - ком-плексирования в едином цикле автоматизированного принятия решений при оптимальном управлении.
В настоящее время особую актуальность приобретают системы, предназначенные для поддержки процессов принятия решений, в частности, информационные. С этой целью наиболее перспективным является применение математических методов и автоматизированных систем прогнозирования, классификации и принятия управленческих решений.
Большинство задач, для которых требуется информационная поддержка принятия решений, являются многокритериальными, где по каждому критерию существуют ограничения, накладываемые внешней средой (ресурсные и временные ограничения, экологические требования, социально-экономическая обстановка и т.п.), поэтому сложность задач по принятию рациональных управленческих решений при распределении ресурсов, выбору и корректировке стратегии различных мероприятий с учетом большого числа независимых и коррелируемых показателей обусловливают необходимость применения компьютерных систем информационной поддержки принятия решений (СИППР).
Принятие решения в большинстве случаев заключается в выборе лучшей альтернативы, который осложняется противоречивыми требованиями, неоднозначностью оценок, ошибками в выборе приоритетов и неопределен 23 ностью. Неопределенность в процессах принятия решений связана со следующими факторами[51, 128]: 1) неполнотой знаний о проблеме, по которой принимается решение; 2) невозможностью точного учета реакции окружающей среды на предполагаемые действия; 3) неточностью понимания целей лицом, принимающим решения (ЛПР). Поэтому эксперт (или ЛПР) основывается на своих субъективных предпочтениях и представлениях. Эта субъективная оценка порой оказывается единственно возможной основой при объединении неоднородных параметров решаемой проблемы в единую модель. Сложность решаемых задач при увеличивающемся объеме поступающей в органы управления информации, необходимость учета большого числа независимых и коррелируемых факторов, влияющих на исследуемую ситуацию, обусловливают создание компьютерных систем информационной поддержки принятия решений (СИППР). Условия, в которой ЛПР принимает решения с помощью СИППР, могут быть стабильные и экстремальные, могут отличаться дефицитом времени и уникальностью возникновения задачи. Компьютерный анализ в СИППР может быть статическим и учитывающим динамику развития ситуации (моделирование ситуации при принятии некоторого решения). Заметим, что стабильная ситуация позволяет проводить повторный компьютерный анализ данных [51]. Нарис. 1.7 представлено место СИППР в процессе управления. В данном случае объектом исследования может выступать любая социальная система региона (медицинская, образовательная, социально-экономическая, жизнеобеспечения).
Оценка динамики и прогнозирование возникновения чрезвычайных ситуаций в территориально распределенной системе региона
Для классификации административно-территориальных единиц Воронежской области по различным видам чрезвычайных ситуаций использовался кластерный анализ [82].
Кластерный анализ представляет собой специфическую методологию проведения классификации неоднородных статистических совокупностей. Основная цель анализа - выделить в исходных многомерных данных такие однородные подмножества, чтобы объекты внутри групп были похожи в известном смысле друг на друга, а объекты из разных групп - не похожи. Под "похожестью" понимается близость объектов в многомерном пространстве признаков, и тогда задача сводится к выделению в этом пространстве естественных скоплений объектов, которые и считаются однородными группами.
Проблема измерения близости объектов возникает при любых трактовках кластеров и различных методов классификации. Основные трудности, возникающие при этом: неоднозначность выбора способа нормировки и определения расстояния между объектами [82, 133]. Расстоянием (метрикой) между объектами в пространстве параметров называется такая величина dah, которая удовлетворяет аксиомам: Al.dab 0,da=0; А2. dab — dha; A3. dtlh+ dhi daL (неравенство треугольника). Мерой близости (сходства) обычно называется величина /iab имеющая предел и возрастающая с возрастанием близости объектов. Существует возможность простого перехода от расстояний к мерам близости: достаточно применить, например, преобразование Не вполне строго будем считать, что адекватной является статистика, либо не меняющаяся при допустимых преобразованиях шкал, либо меняющаяся контролируемым способом. Рассмотрим основные способы определения близости между объектами. В табл. 2.13 приведены некоторые употребительные расстояния и меры близости, используемые для признаков, измеренных в разных шкалах. Матрица расстояний или близости нередко задается непосредственно: либо как таблица экспертных оценок близости, либо как матрица прямых измерений сходства: межотраслевого баланса, степеней соседства географических регионов, взаимной цитируемости авторов и т. д. В таких случаях все поставленные выше проблемы адекватности расстояний и выбора мер сходства снимаются.
В настоящее время существует огромное количество алгоритмов кла-, стер-анализа. Они отражают разнообразие не только вычислительных приемов, но и концепций, стоящих за ними.
Наиболее естественный путь нахождения образов заключается в том, что дается точное определение образа и отыскивается скопление точек, обладающее соответствующими свойствами. Например, образ (кластер) можно определить как такое скопление точек, в котором среднее межточечное расстояние меньше среднего расстояния от данных точек до остальных. Поэтому будем считать, что основой первого направления решения задачи структурной классификации является формулировка понятия кластера и разбиение совокупности на части, каждая из которых представляет собой кластер в данном смысле. Такой подход часто называется эвристическим. Однако многие свойства этих процедур изучены достаточно хорошо, а некоторые из алгоритмов находят локальный экстремум определенному функционалу. Поэтому назовем группу алгоритмов, ориентированных на выделение кластеров с заранее заданными свойствами, процедурами прямой классификации.
Основной чертой таких процедур является использование ими только одного понятия кластера. Скажем, в группе методов -средних объекты попадают в тот класс, расстояния, до центра которого минимальны, т. е. реализуется одно из определений кластера. Это означает, что все классы разбиения будут удовлетворять именно этому определению. Если предположить, что некоторые исходные данные в самом деле имеют причудливый вид, то алгоритмы этого типа не смогут их разделить. Поэтому крайне интересно создать процедуры комбинированной прямой классификации, которые бы выделяли классы в смысле нескольких определений, т. е. подыскивали бы для каждого скопления свойственное ему определение кластера.
Оценка последствий и анализ риска возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера
Рассмотрим анализ причин высокого уровня аварийности и определение ущерба, наносимого окружающей природной среде в результате негативного воздействия чрезвычайных ситуаций техногенного характера [21, 96,112].
Основными причинами высокого уровня аварийности, выявленного Госгортехнадзором России, по - прежнему являются неудовлетворительное техническое состояние оборудования (47 %), неудовлетворительные организации и проведение опасных видов работ (13 %), нарушение технологической дисциплины (21 %), нарушение при пуске установок после ремонта и длительного простоя (5 %), неработоспособность средств автоматики и природного обеспечения, нарушения производственной дисциплины (7 %).
Органы исполнительной власти Российской Федерации и органы исполнительной власти субъектов Федерации, оценив последствия этих техногенный аварий, заявили, что причиненный ими материальный ущерб составил около 2,05 млрд. рублей. \ Для реальной оценки чрезвычайных ситуаций техногенного характера необходимо подсчитать и человеческие жертвы, и ущерб здоровью людей, и ущерб, нанесенный окружающей природной среде, и материальный потери, и нарушение условий жизнедеятельности. На сегодняшний день это не простая задача. Подсчет величины ущерба - процесс трудоемкий, учитывающий различные причинно -следственные факторы не только во времени, но и в реальном пространстве многочисленных хозяйственных связей. Хотя известно, что полный ущерб складывается из прямого и косвенного, но надо учитывать экономическую, социальную и экологическую составляющие прямого и косвенного ущерба, что оценка ущерба является ключевым моментом в экономическом анализе чрезвычайных ситуаций, поскольку позволяет представить их последствия в денежном выражении. Оценка вреда и определение ущерба, наносимого окружающей природной среде в результате негативного воздействия чрезвычайных ситуаций техногенного характера, в настоящее время рассчитывается в соответствии с «Методическими указаниями по оценке и возмещению вреда, нанесенного окружающей природной среде в результате экологических правонарушений», утвержденными председателем Госкомэкологии России 6 сентября 1999г. Действие методики не распространяется на случаи причинения вреда окружающей природной среде в результате стихийных бедствий и при трансграничном воздействии на окружающую природную среду. Методика не регулирует порядок возмещения вреда, нанесенного здоровью людей в результате экологических правонарушений. В методике изложена процедура установления факта экологического правонарушения и определения величины вредного воздействия, которая предусматривает выяснение обстоятельств дела об экологическом правонарушении и выявление его последствий. Изложен порядок исчисления размеров убытков, причиненных экологическим правонарушением, исковое производство, формы возвращения вреда, правила оформления документов.
Устанавливается, что возмещает убытки от прямого и косвенного воздействия, а также от возможных последствий этого воздействия, субъект хозяйственной деятельности - природопользователь, в результате действия (бездействия) которого произошло негативное влияние на окружающую природную среду.
Согласно данному документу негативное воздействие на природную среду определяется как любые прямые или косвенные, немедленные или возникшие через какое - то время вредные последствия аварии, в частности для людей, флоры, фауны; почвы, воздуха, воды и ландшафта; нарушения взаимосвязи между природными объектами и природными средами.
Известно, что наиболее распространенными и экологически опасными являются аварии на магистральных и внутрипромысло-вых трубопроводах , а также на трубопроводах промышленных объектов.
Всего же на территории России находится 350 тыс. км внутри-промысловых трубопроводов, на которых ежегодно отмечается свыше 50 тыс. инцидентов, приводящих к опасным последствиям. В связи с тем, что загрязнение окружающей природной среды при аварийных разливах нефти не подлежит нормированию, вся масса происходящих при этом выбросов углеводорода в атмосферу, растворенной в воде и нефти, загрязнившей земли, должна учитываться как сверхлимитная.
Расчет ущерба и платы за загрязнение атмосферного воздуха и поверхностных вод вследствие разлива нефти при авариях на магистральных нефтепроводах проводится в соответствии с положением Постановления правительства Российской Федерации от 28.08.92 № 632 «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия».
Плата за загрязнение природной среды разлившейся нефтью на магистральных трубопроводах не освобождает эксплуатирующие их предприятия от своевременного проведения мероприятий по ликвидации последствий аварийных разливов нефти и соблюдения требований и правил, предусмотренных Законом РСФСР «Об охране окружающей природной среды».
Одним из последних нормативных актов, где значительное место занимает оценка ущерба окружающей среде при авариях на объектах систем нефтепродуктообеспечения, является «Временное методическое руководство по оценке экологического риска деятельности нефтебаз и автозаправочных станции», утвержденное Госкомэкологии России в декабре 1999г.
В общую сумму убытков обычно входят затраты на произведение работ по оценке вредного воздействия на окружающую природную среду, исчислению убытков и оформлению соответствующих документов и, естественно, убытки потерпевшей стороны, связанные с ликвидацией последствий экологического правонарушения. Убытки, связанные с ликвидацией последствий аварии, понесенные лицом, совершившим правонарушение, при определении общей суммы убытков не учитываются.
Величина ущерба, наносимого техногенными авариями, в ряде случаев бывает столь велика, что её виновник не в состоянии покрыть все убытки. Так, по предварительной оценке региональных центров МЧС России, проведенной в 1998г., потребность в финансировании только реабилитационных мероприятий по ликвидации последствий радиационных аварий на Чернобыльской АЭС и на ПО «Маяк» составит 5-8 млрд. руб.
Прогнозирование геоэкологических последствий и анализ риска чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях
Из результатов сравнения следует, что для залповых выбросов тяжелого газа использовать гауссовские модели рассеяния можно лишь для прогнозирования протяженности (по направлению ветра) зоны поражения в качестве очень консервативной оценки, понимая, что как концентрации на некотором расстоянии, так и протяженность зон поражения может оказаться завышенной в несколько раз. И конечно ни в коем случае нельзя использовать гауссовские модели для прогнозирования размеров зон поражения в поперечном направлении и против ветра. Здесь ошибка может достигать сотен и даже тысяч процентов [38].
Согласно современным представлениям важнейшей частью системы научно-технического обеспечения безопасности химико-технологических объектов является подсистема анализа аварийного риска [118]. Анализ аварийного риска представляет собой сложную комплексную процедуру, включающую целый ряд этапов [27]. Одним из основных в процедуре анализа аварийного риска является этап анализа и оценки возможных последствий аварий. На данном этапе производится количественный анализ преинцидентных и постинцидентных сочетаний аварийных событий
Количественный анализ аварийных событий базируется на использовании методов математического моделирования с применением математических моделей разных классов. Основными среди них являются те, которые описывают поведение вредных примесей в окружающем пространстве. Среди них можно отметить модель распространения тяжелого газа, модели, построенные на численном решении системы уравнений сохранения в их оригинальном виде, методика «Токси-3» и др.
Конечной целью данного этапа анализа аварийного риска является количественный прогноз, сравнительная оценка возможного ущерба от аварий на химико-технологическом объекте. Это важно не только для разработки и реализации соответствующих рекомендаций по снижению возможного ущерба от аварии, но и для составления соответствующих планов реагирования на чрезвычайные ситуации, для разработки систем поддержки принятия решений при чрезвычайных ситуациях на химико-технологическом объекте.
На рис. 3.1 представлена структурная схема математического моделирования аварийных ситуаций. Первый этап (блок 1) состоит в математическом моделировании преинцидентных сочетаний аварийных событий. На данном этапе на моделях исследуются опасные инициирующие события. С помощью моделей можно проимитировать различные комбинации аварийных событий, то естк провести компьютерное моделирование. При выполнении подобного моделирования могут быть использованы подходы и методы, применяемые при разработке аппаратурно-технологического оформления химико-технологических процессов.
Наибольшие трудности возникают при моделировании сочетаний постинцидентных аварийных событий (блоки 2-4). Здесь необходимо описать множество связанных друг с другом событий для каждого инцидента, принятого для рассмотрения, начиная от событий, связанных с высвобождением токсического и/или энергетического потенциала и кончая поражением людей, фауны и флоры, заражением абиотических элементов окружающей природной среды, разрушением и повреждением материальных объектов антропогенного происхождения.
При формировании математических моделей проявления инцидентов (блок 2) большое значение придаётся правильному выбору моделей источников. К подобным моделям относятся, прежде всего, модели истечения вещества. Их форма зависит от ряда признаков: агрегатного , состояния вещества (газ, жидкость, газо-жидкостная смесь); распределение эмиссии вещества во времени (утечка мгновенная, непрерывная, полунепрерывная); распределение эмиссии вещества в пространстве (геометрическое место точек источника в виде точки, линии, поверхности, объемного тела).
Для математического описания инцидентов, связанных с выбросами перегретых жидкостей и сжиженных газов, важную роль играют модели вскипания и испарения жидкости с поверхности. Эти модели позволяют охарактеризовать источник, вызывающий образование облака паров опасных веществ. К моделям источников относят также и модели растекания жидких веществ по поверхности.
Имитационное моделирование возможных реализаций инцидентов (блок 3) опирается на использование моделей источников, моделей полей поражающих факторов, моделей описания реципиентов, моделей смягчающих факторов и моделей поражения реципиентов.
Модели полей поражающих факторов включают модели концентрационных полей токсичных веществ в разных средах; модели температурных полей, возникающих в случае пожаров и взрывов, модели распределения давления и осколков при взрывах. Для оценки последствий токсических аварий строят модели переноса токсикантов в воздушной среде (в атмосфере, в воздухе закрытых помещений); в поверхностных водах; в почве, включая грунтовые воды, и в биоте. Всё более важное значение придаётся моделям межсредного переноса поллютантов.
Под моделями описания реципиентов подразумеваются модели их распределения по видам и факторам уязвимости. К ним примыкают модели смягчающих факторов, в которых отражается защищённость реципиентов от воздействия поражающих факторов. К моделям поражения относят модели токсического поражения людей, биоты; модели термического поражения, а также модели барического и осколочного поражения.
