Методика комплексного прогноза техногенного риска

При формулировании методики, мы исходили из неизбежности ущерба от производственной деятельности, а его природу увязывали со случайными и неизбежными непрерывными выбросами энергии и вещества. Вредное же воздействие таких выбросов на сами произ­водственные или транспортные системы и окружающую их среду увязывали с объемами высвободившихся энергии и веществ, их аг­рессивностью и токсичностью, а также с количеством и степенью уязвимости тех ресурсов, которые подвержены их воздействию.

Следовательно, можно утверждать о целесообразности вклю­чения в методику следующих основных этапов-шагов:

а) выявление запасов энергии и вредных веществ, способных к нежелательному высвобождению,

б) прогнозирование предпосылок и сценариев таких происшествий,

в) оценка частоты и объемов неконтролируемых уте­чек вещества и энергии, определение размеров зон их разрушительного действия и насыщенности этих зон людскими, материаль­ными и природными ресурсами,

д) сопоставление сопутствующих вредным выбросам поражающих факторов со стойкостью указанных ресурсов,

е) прогноз характера разрушительных для них эффектов,

ж) оценка связанного с этим ущерба стоимостными или иными соци­ально-экономическими категориями.

Охарактеризуем кратко основные этапы предложенной нами методики, конкретизируя особенности прогноза ущерба в практиче­ских целях - при экспертизе конкретных проектов или составлении деклараций о безопасности, а также в ходе дипломного и курсового проектирования либо выполнения курсовых и домашних заданий.

1. При определении цели и уточнении области применимости ме­тодики, следует исходить из следующего. Целью априорной количе­ственной оценки техногенного риска служит обычно не точный коли­чественный прогноз соответствующей случайной величины, который невозможен в принципе для таких сложных систем, как человекомашинные, а сравнительная количественная оценка опасности не­скольких однотипных производственных или транспортных объектов и оценка эффективности альтернативных мероприятий по снижению возможного техногенного риска.

Естественно, что результаты такой оценки будут тем достовер­нее, чем проще исследуемый объект и надежнее исходные данные об источниках опасности и факторах, способствующих ее реализа­ции. Следовательно, областью предпочтительного использования рассматриваемой методики будут сравнительно простые производ­ственные и транспортные объекты, эксплуатация которых декомпо­зируется на отдельные технологические операции - функционирова­ние простейших человекомашинных систем.

Другим применением методики может стать предварительная количественная оценка опасности разрабатываемых объектов и

процессов. В этом случае приступать к прогнозу техногенного риска целесообразно не ранее, чем будет составлен их рабочий проект, т.е. после четкого определения структуры и параметров соответст­вующих человекомашинных систем, а также учета особенностей функционирования и взаимодействия с окружением всех их компо­нентов.

2. В качестве основного показателя опасности исследуемых объектов должна использоваться величина связанного с их функ­ционированием техногенного риска, рассчитываемая по формулам (3.2-3.3) - как математическое ожидание случайной в общем случае величины ущерба. При наличии в составе объекта источников не­прерывных выбросов, соответствующей ущерб от них учитывается вторым слагаемым выражения (3.2), а размеры соответствующих выплат предприятий определяются по формулам (3.37-3.38) за кон­кретный период времени, с учетом токсичности вредных веществ.

Состав исходных данных, необходимых для оценки возможного ущерба, зависит от ее цели и выбранного метода. При декларирова­нии безопасности и выполнении дипломной работы (проекта), реко­мендуется моделировать сценарии возникновения и распростране­ния вредных энергетических и материальных выбросов. Учитывае­мыми в этом случае параметрами служат интенсивности отказов технологического оборудования, ошибок эксплуатирующего его пер­сонала и опасных воздействий на них извне, а также гидрометеоро­логические условия и средняя плотность ресурсов в районе дисло­кации исследуемого объекта.

Для приближенной оценки риска техногенного ущерба в ходе вы­полнения курсовых проектов и домашних заданий, можно использо­вать статистические данные об опасности аналогичного оборудова­ния - размеры зон поражения, частоты и объемы случайных вредных выбросов, закономерности их истечения, распространения, транс­формации и разрушительного воздействия на ресурсы региона в пределах зон поражения. Эти сведения можно найти в специальной литературе, а частично - в главе 3 или приложениях к данной работе.

3. Непосредственными источниками опасности исследуемых нами производственных и транспортных объектов следует считать генераторы или аккумуляторы энергии и вредных веществ - цистер­ны и сосуды с токсичными жидкостями, резервуары и трубопроводы со сжатыми газами, пожароопасные и взрывчатые вещества, под­вижные энергоблоки.

В аварийных ситуациях, обусловленных разрушительным вы­свобождением накопленного в этих элементах энергозапаса, могут проявляться все перечисленные в главе 3 первичные поражающие факторы, а также наведенные ими - вторичные, связанные с так на­зываемым "эффектом домино".

Особо отметим, что вероятность появления таких ситуаций и размеры соответствующего ущерба возрастают по мере старения оборудования, повышения его энергетических потенциалов и плот­ности ресурсов вблизи рассматриваемых нами объектов.

4-9. При идентификации конкретных источников опасности, нуж­но руководствоваться величиной накопленной в них энергии, а при принятии решения о необходимости дополнительных мер по обеспе­чению безопасности или составлению предусмотренной [18] декла­рации безопасности - предельно допустимыми запасами энергии и вредных веществ (см. табл. П3.1). В качестве критерия в первом случае следует использовать размеры вероятных зон поражения, образуемых при их аварийных выбросах: если они незначительны, то соответствующие устройства исследуемых объектов могут счи­таться безопасными и исключаться из последующего рассмотрения.

Для принятия решения о необходимости учета непрерывных вредных выбросов рассматриваемых объектов, следует исходить как из установленных для них предельно допустимых норм, так и из "техноемкости" окружающей природной среды. В последнем случае речь идет о необходимости обеспечения безопасности людей, фау­ны и флоры с учетом того, что вокруг рассматриваемых объектов сами вредные выбросы не будут накапливаться, а их разрушитель­ный эффект в последующем может постепенно нейтрализоваться.

10. Для выявления сценариев нежелательного высвобождения энергозапаса должны использоваться как эмпирические данные (преимущественно - в ходе выполнения домашних и курсовых работ), так и результаты моделирования - при оценке и декларировании безопасности производственных и транспортных объектов, а также в процессе дипломного проектирования.

В двух последних случаях в качестве моделей лучше всего применять дерево происшествия и дерево событий - его возможных исходов, а построение сценариев аварийного высвобождения, трансформации и распространения энергозапаса (истечения и рас­сеяния вредных веществ) следует проводить в соответствии с вы­шеприведенными рекомендациями (см. главы 2 и 3).

11. Оценку вероятности или частоты сценариев разрушительно­го воздействия вредных веществ и энергии нужно осуществлять по Результатам моделирования, полученным на предыдущем шаге, или с помощью статистических данных об аналогичных происшествиях. Наиболее приемлемы для декларирования безопасности и дипломных работ - точные аналитические выражения (2.5-2.6 и 2.9-2.10), а для курсовых и домашних работ - их приближенные аналоги типа формулы (4.4), увязывающей вероятность головного события с подобными параметрами исходных предпосылок. При наличии ис­ходных данных о значениях последних, оценка вероятности или час­тоты каждого сценария сводится к проведению несложных вычисле­ний по указанным формулам.

12. Определение количества аварийно высвободившейся энер­гии или объема вредных веществ также следует проводить с помо­щью моделей соответствующих истечений (см. формулы (2.13-2.15) или методики[14,15]) и имеющихся статистических данных.

При разработке декларации о безопасности и выполнении ди­пломных работ (проектов), нужно рассматривать несколько сценари­ев нежелательного выброса энергозапаса, каждый со своими веро­ятностями и исходами. Затем, с помощью соответствующего дерева, можно оценить ожидаемый объем утечки - как сумму произведений вероятностей конкретных ее вариантов на сопутствующие им разме­ры выбросов вредных веществ и энергии.

В ходе выполнения курсовых работ и заданий, можно ограни­читься грубыми (пессимистическими) оценками. Например, объем пролитого топлива - считать равным той его величине, которая до аварии находилась в разгерметизированной части емкости или уча­стка трубопровода между запорной арматурой.

Доминирующие по опасности факторы нужно определять с уче­том специфики высвобождающихся энергии и вредных веществ: при взрывах - фугасный и тепловой; при пожарах и проливах ядовитых веществ - термический и токсичный: при рассеивании радиоактивных веществ - ионизирующий, а иногда и токсический; при коротких за­мыканиях в электросетях - тепловой и электромагнитный.

13. Оценку частоты или вероятности причинения непосредст­венного (прямого) ущерба следует проводить в соответствии с ре­комендациями главы 2 - исходя из частоты воздействия поражающих факторов на не защищенные от них ресурсы и полученной ими мощ­ности дозы поражающего фактора. Вероятности и степени повреж­дения конкретных ресурсов можно определять также с помощью пробит-функций и зависимостей "доза-эффект" - после сравнения полученных ими доз с их пороговыми значениями.

Учитывая большое число факторов, влияющих на степень по­вреждения конкретных ресурсов, при определении частоты причине­ния прямого ущерба рекомендуется:

а) при декларировании безопас­ности и дипломном проектировании - рассмотреть два-три основных опасных фактора и две-три степени поражения каждого ресурса,

б) в ходе выполнения курсовых и домашних работ достаточно ограни­читься одним (доминирующим) поражающим фактором и одним (летальным) исходом поражения людей или полным разрушением зданий (транспортных средств).

14. Величина зон поражения людских, материальных и природ­ных ресурсов, а также уровни наблюдаемых в них опасных факторов (концентраций вредных веществ) должны рассчитываться следую­щим образом:

а) при составлении деклараций безопасности и ди­пломном проектировании - по соответствующим формулам глав 2, 3, табл. П3.3 и П3.4 или методикам [14,15], с учетом своевременности оповещения и подготовленности населения к действиям в возмож­ных чрезвычайных ситуациях;

б) в других случаях - приближенно, пу­тем представления зон достоверного поражения кругом или шаром с радиусами, оцененными по статистическим данным.

15. Оценка частоты или вероятности причинения вторичного (косвенного) ущерба, вообще говоря, всегда крайне желательна, по­скольку тяжесть таких косвенных издержек обычно превышает пря­мой ущерб в 3-4 раза. Однако, для прогноза подобных издержек от происшествий требуются дополнительные исследования. Именно это и затрудняет оценку косвенного ущерба, например, при выпол­нении курсовых и домашних заданий, поскольку там такие исследо­вания совсем не предусматриваются.

Для априорного расчета меры возможности причинения кос­венного ущерба различным ресурсам при декларировании безопас­ности и дипломном проектировании, потребуется информация о це­почках снабжения, накопленных запасах и новых источниках их по­лучения, а также о своевременности мер по нейтрализации повреждений, полученных конкретными объектами.

Рекомендуются следующие способы получения таких сведений: а)для материальных ресурсов - изучением взаимосвязей между про­изводственными объектами; б)для природных - прогнозом последствий нарушения естественных геобиохимических циклов; в)для люд­ских - учетом вынужденной миграции населения, ухудшения его здоровья и психологического климата в регионах с повышенной опасно­стью.

Для редко встречающихся происшествий можно считать одина­ковыми частоты возникновения первичного и вторичного ущерба. Однако, по мере роста повторяемости таких аварийных выбросов, вероятность и тяжесть вторичного ущерба будут постепенно сни­жаться, вследствие постепенной адаптации производственной или природной системы - разрыва ненадежных связей и принятия ими заблаговременных мер по созданию резервов.

16. Предварительную оценку ущерба от происшествий и систе­матических вредных выбросов удобно проводить по формуле (3.3) - перемножением найденных выше вероятностей (частот) их появле­ния, ожидаемых при этом зон поражения и плотностей расположен­ных в них ресурсов.

При составлении деклараций о безопасности и дипломном проектировании, следует учитывать изменение всех трех парамет­ров в зависимости от времени года или суток. Например, поголовье фауны и насыщенность зон поражения флорой будут различными зимой и летом, а численность населения в жилых и промышленных районах населенного пункта - днем и ночью. Для приближенной оценки ущерба в курсовых и домашних заданиях, эти отличия можно не учитывать.

17. Суммарная частота причинения ущерба людским, матери­альным и природным ресурсам в первом приближении - в ходе вы­полнения курсовых и домашних заданий может быть определена простым суммированием частот его первичного и вторичного появ­ления. Более точная оценка, желательная при дипломном проекти­ровании, предполагает введение соответствующих весов или веро­ятностей, позволяющих оперировать как бы средневзвешенными частотами возникновения прогнозируемого ущерба. Наконец, при декларировании безопасности, необходимо оговаривать временной лаг проявления ущерба с тем, чтобы учесть и возможную латентности его образования.

18-19. Определение частот и объемов случайных вредных вы­бросов следует проводить для всех источников опасности данного производственного или транспортного объекта. В итоге можно найти суммарные частоты и ущербы от аварийных выбросов каждого сце­нария, рассчитывая их как математические ожидания соответствующих случайных величин. Следовательно, риск причинения ущерба конкретному ресурсу может быть рассчитан стандартным способом -по формуле (3.2), при интерпретации ее параметров оценками веро­ятности и тяжести появления ущерба на данном интервале времени.

20-21. Количественная оценка интегрального техногенного риска, учитывающего ущерб от конкретного производственного или транс­портного объекта для всех видов ресурсов (людских, материальных и природных), должна проводится подобно предыдущим этапам рас­сматриваемой методики. Отличия могут быть в следующем:

а) рассматриваются не отдельные выбросы из источников, а все их сценарии и сочетания;

б) для людских и природных ресурсов учиты­вается возможность нелинейного роста суммарного ущерба в ре­зультате возможного синергетического эффекта и аккумуляции нако­пленных ранее повреждений.

Реальный учет последней особенности при декларировании безопасности и дипломном проектировании может быть обеспечен введением в выражения для протезирования риска (3.2-3.3) допол­нительных слагаемых - произведений вероятностей кумулятивного эффекта и размеров дополнительного ущерба от него.

Для проверки правдоподобности результатов, полученных при прогнозировании риска, а также при выполнении курсовых работ по отдельным аспектам моделирования опасных процессов, целесооб­разно руководствоваться имеющимися статистическими данными. Например, в работе [26] приведена следующая численность погиб­ших в США при одной катастрофе

а) на транспорте: авиационном -78, морском -61, железнодорожном -30;

б) в результате одного происше­ствия типа: взрыв -26, пожар -35 и землетрясение -2500 человек.

Имеются подобные данные и о последствиях тяжелых техногенных происшествий на производстве и транспорте России. В част­ности,

а) средняя стоимость издержек (млн. долл.) от каждой аварии на наших заводах ныне составляет [20]: нефтеперерабатывающий - 45, нефтехимический - 47, газоперерабатывающий - 55;

б) величина среднего ущерба от конкретного происшествия на них равна: пожар -36, взрыв -33, объемный взрыв парогазового облака -60;

в) разрушительные последствия одной разгерметизации оценивают­ся в среднем для: магистрального трубопровода - 47, стационарного резервуара - 42, реактора химического - 68, морского судна - 35, ком­прессора большой мощности - 29 и нагревательного котла - 18.