Практическое занятие №9. Вероятностная оценка угрозы риска.

Учебные вопросы

1 Пространственный и временной факторы угрозы.

2 Оценка вероятности перерастания аварийных ситуаций в аварию.

1. Угроза причинения ущерба (т.е. инициирования стихийного бедствия или природно-техногенной катастрофы) зависит от относительного положения источника опасности; характеристик источника опасности; защищенности и стойкости объектов; распределения направлений ветра в течение года и других факторов. Она реализуется, если объекты во время возникновения опасности окажутся в зоне действия ее поражающих факторов.

Степень угрозы для жизнедеятельности населения на рассматриваемой территории зависит от следующих факторов:

– степени опасности территории;

– пространственного фактора размещения населенных пунктов и объектов хозяйственной деятельности по отношению к источникам природной и техногенной опасности;

– временного фактора.

Таким образом,

Степень угрозы = степень опасности · пространственно-временной фактор.

Если объект вывести за пределы опасной территории, то угрозы для него не будет, хотя опасность для территории останется. Угроза для жизнедеятельности изменяется во времени: она может возникать, усиливаться, снижаться и исчезать.

Пространственный и временной факторы связаны с тем, что как опасные природные и техногенные явления, так и объекты воздействия некоторым образом распределены во времени и пространстве.

Пространственный фактор связан с локальным характером проявления опасностей, случайным местоположением многих источников в случае реализации, ослаблением уровней воздействующих факторов с удалением от очага возникновения опасности. Чем ближе объекты и люди располагаются к источнику опасности (известному или предполагаемому), тем больше угроза (реальная или предполагаемая).

Взаимное положение источников опасности и объектов воздействия, их негативных факторов может быть различным. Объект воздействия может с определенной вероятностью попасть в зону поражения или оказаться вне ее. Возможность (угроза) для объекта, размещенного на некоторой территории, подвергнуться воздействию негативных факторов опасного явления зависит от относительного положения областей возможного возникновения опасного явления S_оя, их частоты и площади зоны действия негативных факторов S_m.

Степень угрозы для жизнедеятельности от природных и техногенных опасностей в процессе приспособления к ним населения меняется. Из общих соображений пространственный фактор техногенной угрозы выше, чем природной. Действительно, в процессе освоения новых земель, выбора мест для расселения выбираются менее опасные территории. Техногенная же опасность напрямую связана с жизнедеятельностью населения и потому географически максимально приближена к нему.

В целом степень приспособленности городов к фоновому и локальному природному риску прямо пропорциональна их возрасту и обратно пропорциональна скорости их роста в последнем столетии [22]. Источником локального риска являются опасности с площадью возможного возникновения S_оя < S_m (S_оя S_m) (например, наводнения), а фонового – в остальных случаях. Например, ураганы возможны на всей территории Европейской части страны, а полоса ветра при ураганах может полностью накрыть территорию целой области.

Известные техногенные угрозы постепенно снижаются по мере совершенствования технологий, принятия мер защиты, перемещения опасных производств за пределы населенных пунктов или даже в другие (из развитых в развивающиеся) страны. Одновременно возникают новые. Одной из причин большого числа жертв самой крупной аварии на химическом производстве в Бхопале (Индия, 1984 г.) за всю историю развития мировой промышленности являлась перенаселенность окрестностей предприятия, точнее, размещение опасного химического производства в густонаселенной местности.

Рассмотрим область возможного возникновения опасного явления площадью S_оя, в пределах которого возможно, например, опасное природное явление или авария перемещающегося потенциально опасного объекта со случайным моментом возникновения и местоположения, конечным размером зоны действия поражающих факторов (площадь зоны поражения равна S_n, S_n S_оя).

Координаты очага возникновения опасного явления являются случайными величинами Х_оя и У_оя и описываются совместной плотностью распределения вероятности f_оя(х,y). Если закон распределения координат очага возникновения опасного явления можно принять равномерным в пределах области S_оя, то тогда следует дополнительно использовать характеристики повторяемости опасного явления в пределах области возможного возникновения.

Не все уязвимые объекты на рассматриваемой территории находятся в области возможного возникновения опасного явления и подвергаются угрозе воздействия поражающих факторов, а только объекты, расположенные на территории с площадью:

(18)

Из объектов, подвергающихся угрозе, не все объекты в случае реализации опасного явления попадают в зону действия его поражающих и вредных факторов. Показателем угрозы воздействия негативных факторов от i -го опасного явления на произвольный объект, является частота негативных воздействий на него:

(19)

Доля α_n объектов, подвергающихся в год воздействию негативных факторов в случае возникновения рассматриваемого опасного явления (угрозе разрушения), от их общего числа может быть определена расчетным методом.

При детерминированном расположении источников опасности для исключения угрозы производится управление пространственным фактором: регулируется проживание населения и хозяйственная деятельность вблизи источников опасности (в зоне действия негативных факторов или их возможного действия в случае реализации опасного явления). Например, ограничивается хозяйственная деятельность вблизи действующих вулканов, в поймах рек, на побережьях морей, подверженных нагонным наводнениям. Для вредных и потенциально опасных объектов создаются санитарно-защитные зоны, проводится отселение людей из загрязненных в результате техногенных аварий районов.

Временной фактор угрозы имеет место для перемещающихся объектов воздействия негативных факторов от источников опасности (например, транспортных средств с опасными грузами, людей).

Для постоянно действующих вредных факторов (зоны загрязнения, вредные объекты, области с неблагоприятными климатическими условиями) временной фактор учитывается как доля k_t = Δt₀ / Δt времени, в течение которого люди находятся в зоне их действия (Δt₀ Δt).

Для источников опасности, реализующихся в виде опасных явлений, временной фактор учитывается как вероятность того, что рассматриваемые объекты в момент реализации рассматриваемого явления будут находиться в зоне действия его негативных факторов. В предположении пуассоновского потока опасных явлений его реализация в любой момент времени равновероятна и зависит лишь от частоты a_в потока явлений и продолжительности интервала времени, в течение которого объект находится в зоне действия негативных факторов. Поэтому степень угрозы подвергнуться воздействию негативных факторов опасного явления равна математическому ожиданию их числа или вероятности их реализации в течение времени Δ t ₀. Для простейшего пуассо­новского потока опасных явлений:

(20)

где: Δ t _{0 –} продолжительность времени нахождения объекта в пределах области возможного действия поражающих факторов опасного явления; Q_в(Δ t ₀ / Δ t) – условная вероятность реализации опасного явления на интервале Δ t ₀.

Природные и техногенные опасности с точки зрения возникновения угрозы для людей делятся на две группы:

а) опасные природные или техногенные явления, создающие поражающие факторы для людей (люди уязвимы к первичным поражающим факторам);

б) опасные явления, создающие поражающие факторы для зданий и сооружений (для людей угрозу представляют вторичные поражающие факторы).

Техногенные угрозы. Техногенные угрозы для жизнедеятельности населения зависят от вида и характеристик опасности, задаваемых распределениями опасных явлений по силе, во времени и пространстве. Для техногенных источников опасности (в виде зон загрязнения или вредных объектов) техногенная угроза имеет место при условии нахождения людей в зонах загрязнения или действия вредных факторов. Степень угрозы в этом случае определяется временем нахождения людей в опасных зонах (коэффициентом k_t), а также уровнями p _mах (t) негативно действующих в рассматриваемых зонах факторов, т.е. дозой вредного фактора , получаемой за интервал времени Δ t, где Δ t=t₂-t_1.

Техногенная угроза для людей, в частност и персонала, от происходящих в случайные моменты времени аварий, имеет место в случае их нахождения в зоне возможного поражения в момент аварий и определяется по формуле (3). В дальнейшем риск определяется по модели зависимости «доза – эффект» с учетом уязвимости объекта воздействия.

Таблица 7 – Составляющие техногенного риска

Для аварий, проявляющихся в форме выброса вредных веществ в атмосферу, при определении зон возможного поражения людей, необходимо учитывать распределение направления ветра в течение года.

Место угрозы в структуре риска показано в табл. 7.

Покажем процесс анализа и оценки перерастания аварийной ситуации в аварию на примере авиационного происшествия с ВС.