книги / Разработка специальных разделов проектной документации, основанных на методологии анализа риска

Особенности моделирования поля риска токсического поражения

Смертельное поражение человека, находящегося в районе источни­ ка токсической опасности, зависит от многих факторов: от общих объе­ мов и продолжительности выброса токсического вещества при аварии; от состояния атмосферы, скорости и направления ветра во время выброса и распространения вещества в атмосфере; от типа (специфики воздейст­ вия) самого вредного вещества; от места нахождения человека по отно­ шению к источнику в момент аварии; наконец, от состояния здоровья са­ мого человека и от его поведения во время аварии [35].

Все эти факторы можно разделить на две группы:

♦технологические и климатические факторы, не зависящие от человека, подвергающегося негативному воздействию;

♦факторы, которые в той или иной степени определяются или зависят от человекафакторы жизнедеятельности, местонахождения, поведения, состояния здоровья и т.д.

На факторы 1-й группы (интенсивность и продолжительность вы­ броса, а также тип токсического вещества, состояние атмосферы, на­

правление и сила ветра, время существования вещества в атмосфере и т.д.) человек, находящийся в районе аварии, повлиять не может. С точки зрения абстрактного человека, попавшего в зону аварии, такие факторы являются независимыми от него, т.е. объективными.

Реализация того или иного объективного фактора (из общей груп­ пы) носит случайный характер. Мерой случайности является частота или вероятность его появления.

Вероятность поражения (риск), определенная с учетом только объективных факторов, будет являться потенциальным риском.

Поле потенциального риска позволяет оценить общую картину опас­ ности или поражения при возникновении аварии, и его можно рассматривать как некоторый фон опасности вокруг объекта с токсическим веществом.

Таким образом, для вычисления потенциального риска необходи­ мо знать частоты или вероятности возникновения и существования сле-

дующих объективных факторов, влияющих на токсическое поражение человека:

1.Частота возникновения аварии с выбросом токсичного вещест­ ва в атмосферу - X(1/год).

2.Объемы (интенсивность) выброса токсичного вещества, кото­ рые могут изменяться в зависимости от сценария аварии в некотором диапазоне: Gmjn ^ G < GinaxПредполагается, что выделен набор харак­ терных объемов выброса токсичного вещества для данного источника

опасности Gmin < Gk < Gmax (к = 1...ЛГ). Каждый из этих объемов может

К

реализоваться со своей частотой gk, причем ^ g k = 1.

к = 1

3. Данные о розе ветров и состоянии атмосферы в районе источ­ ника опасности:

♦ набор характерных для данной местности скоростей ветра

О<C//<C/max (/=1...L);

♦набор характерных состояний атмосферы - А, В, С, D, Е, F (по Паскуиллу);

♦общее число румбов, из которых состоит роза ветров - М

Известно, что каждая из скоростей ветра (У/ реализуется в любом из географических направлений, т.е. внутри каждого из румбов с поряд­ ковым номером - т (т = 1 ...М) с частотой Р,пт, где п - номер временно­ го интервала в разрезе года (сезона или месяца), требующего дифферен­ циации по сочетанию метеорологических параметров для данной мест­ ности; п = 1 ...N.

Набор этих частот:

N	М	L
I	I Z	C = 1.	(103)
п =1 т = \		/=1

Учет состояний атмосферы проводится согласно известной ин­ формации о частоте/вероятности того или иного класса устойчивости атмосферы в зависимости от скорости ветра (см. рис. 20) для рассматри­ ваемой местности и для каждого временного интервала Р"а, I = 1...L,

а= 1...6, п = 1...W, где aj - определяет класс устойчивости атмосферы:

l c = i -

0 = 1

Для выделения класса устойчивости атмосферы в условиях влия­ ния других факторов необходимо определить условную частоту, напри­ мер, повторяемости скорости ветра при классе устойчивости атмосфе­ ры ц. Условная частота для скорости ветра будет иметь вид

Г 1 ,т /а	~	i,m	’ Г 1,а		'	( е		\
						Z u Г 1		(104)
р п	_	Р п		р п	/	Х "*	р п
						Vо=1		J
Очевидно, что
	П	IVi	L*	U				(105)
	л=1	т = 1	/=1	а = 1

Приведенные выше частоты полностью описывают основные (наиболее общие) «объективные» факторы, влияющие на величину по­ тенциального риска.

Прежде чем перейти к процедуре вычисления количественных показателей потенциального риска, необходимо оценить размер области (территории), в каждой точке которой риск возможен, т.е. имеет ненуле­ вое значение. Для этого необходимо знать максимальное расстояние от источника аварии, на которое может распространиться вредное вещест­ во (с определенным уровнем концентрации) в атмосфере, т.е.

Л ^ т а х (/^ //а)Д = 1 ...^,/ = 1...1,д = 1...6 ,А2 = 1...У,

(106)

где rfJ/a - расстояние, на которое распространяется опасное облако, при

сценарии аварии к (т.е. соответствующей интенсивности выброса), ско­ рости ветра С//, классе устойчивости атмосферы ду, во временном интер­ вале (в разрезе года) п.

Эти расстояния определяются по результатам численного интег­ рирования дифференциальных уравнений, описывающих закономерно­ сти истечения и рассеяния (распространения) в атмосфере опасного ве­ щества и учитывающих характерные диапазоны изменения объективных факторов (к, /, д, л).

Таким образом, поле риска будет ограничиваться кругом радиуса R* с центром в источнике аварии.

При расчете потенциального риска необходимо учесть еще один фактор, определяющий уровень токсичности самого вещества. Этот фактор носит название «пробита» - Рг, учитывает специфические осо­ бенности физиологического воздействия и количество поглощенного вещества (дозу), которое может смертельно воздействовать на «абст­ рактного» человека, находящегося в зоне аварии, и имеет вид

Р к . и , ( * .J 0 = <* + Р • > ( 1 0 7 )

где Dnkla (х,у) - токсодоза вредного вещества - интегральная величина

Тк
К и Л * ’У ) = \ с : , и М ’У № ,	(108)
о

где C*kla(x,y,t) - функция концентрации токсичного вещества в точке

(.х,у), 7*- время экспозиции; а, |3, v - константы, характеризующие как специфику токсиканта, так и выделенную группу людей (группу риска); (х,у)~ координаты предполагаемого места нахождения абстрактного человека внутри круга радиуса R*.

Знание функции пробита в точке Рг(х,у) позволяет определить ве­

роятность (степень) поражения в	точке через интеграл Гаусса:
Л.<и.Д*’.У) = ^	= f	e (z~b)l2dz.	(109)
Представленное выше выражение		Лпк1а{х,у) учитывает количе­

ственные характеристики всех «объективных» факторов (п, к, /, а), влияющих на величину поражения, кроме частотных характеристик этих факторов и направления ветра, характеризующегося случайной величи­ ной 0 < ср < 2л (ср = 0 принимается за восточное направление).

Поскольку токсическая опасность в виде облака (шлейфа) вредно­ го вещества распространяется в атмосфере в основном по ветру, кото­ рый изменяет свое направление независимо от параметров источника

и случайным образом, то значение доли поражения Апк1а в конкретной точке (х,у) будет лишь одним из возможных значений поражения.

Для того чтобы учесть при вычислении Апк1а(х,у) направление ветра, необходимо найти зависимость Апк1а от полярного угла ф, т.е. определить функцию поражения как функцию от случайной величины ф. Эта зависимость устанавливается с помощью процедуры интерпо­ ляции функции Ank la(JC,у ) , которая определена численным решением в прямоугольной сетке (х/,уД, на полярную сетку (р115фц). Таким обра­ зом, функция поражения Апк1а(р,ф) определена как функция случайной величины ф.

Плотность распределения случайной величины ф можно предста­ вить на основании метеорологической информации в виде гистограм­ мы - ступенчатой функции (см. рис. 20, п. 4.7.2.10):

( 110)

Фактически Ч* есть дискретная плотность распределения совокуп­ ности случайных, независимых временных и погодных факторов: п, / при условии а и ф, результатом интегрирования (суммирования) которой по всем этим факторам в соответствии с законами вероятности является 1, т.е.

N L 6 2л N L 6 Л/

III J'p;/<,(cpW(p=IIII^m/a=i.

Математическое ожидание токсического поражения в произволь­ ной точке полярной сетки (р115фц) для условий (л, к, /, а,) будет опреде­ ляться как

Здесь под интегралом аргумент |срй - ф| означает, что функция

а (Х>У) симметрична относительно оси ср = ср^ , поскольку предпола­

гается, что токсическая опасность (токсическое облако) также симмет­ рична относительно этой же оси.

Полное математическое ожидание в точках полярной сетки (рл,фц) учитывает частотные характеристики остальных объективных факторов и имеет вид

^(p4.4>M) = ^ - S S f t	1 1 4 а . / . > п ’Фи)-	(113)
п = \ к =1	/=1 а = \

Таким образом, определено поле потенциального риска. Изолинии

^(рп,срц) =c°nst есть уровни равного риска.

Если при определении поражения в точке (р,(р) учесть еще и «субъ­ ективные» факторы, т.е. факторы, определяющие присутствие, жизнедея­ тельность и поведение человека, характерные для данной точки, в частот­ ном или вероятностном выражении, то можно получить значение уже ре­ ального (индивидуального, коллективного) риска.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Определение возможного материального ущерба при аварии

Расчет материального ущерба при различных сценариях аварий­ ных ситуаций на рассматриваемом объекте проводится в соответствии с [36], а также усредненными данными по оценке стоимости затрат, свя­ занных с гибелью и поражением людей.

При оценке возможного ущерба от аварий учитываются потери, связанные с уничтожением или повреждением основных фондов пред­ приятия, сырья и продукции, а также социально-экономические потери, понесенные вследствие гибели или травматизма персонала.

В основу оценок возможного ущерба при авариях, сопровождаю­ щихся взрывами и пожарами, закладывается стоимость зданий и обору­ дования, приведенная в сметной документации.

Кроме того, необходимо провести количественную оценку соци­ ально-экономического ущерба, который может быть нанесен крупной аварией на промышленном объекте физическим лицам.

Вероятный ущерб от аварий на опасном производственном объек­

те рассчитывается следующем образом:
		Побщ —Пп.п “Ь Плл+ П ,э “Ь Пн в + Пэкол + Пв>>р,	(114)
где	П п.п	- прямые потери предприятия;
	Пл а	- затраты на локализацию и ликвидацию аварии;
	Пс.э	-социально-экономические потери (затраты вследствие гибе­
		ли и травматизма людей);
	П н.в	- косвенный ущерб;
	Пэколэкологический ущерб;
	Пв.т.р- потери от выбытия трудовых ресурсов в результате гибели
		людей или потери ими трудоспособности.
	Прямые потери:
		Пп.п = П0.ф + Птм.ц + Пим,	(115)
где	П0.ф - потери предприятия в результате уничтожения		основных
		фондов;

Птм.ц - потери предприятия в результате уничтожения товарно­ материальных ценностей;

Пим -потери предприятия в результате уничтожения имущества

третьих лиц.
Затраты на локализацию:
Пл.а ~ Пл + Пр,	(^16)

где Пл - расходы, связанные с локализацией и ликвидацией последствий аварий;

Пр - расходы на расследование аварии.

Социально-экономические потери

В общем случае социально-экономические потери складываются из ущерба, нанесенного персоналу рассматриваемого объекта, близлежащих организаций и населению в случае его гибели или травмирования. Это выплаты на содержание детей, пенсий по случаю утери кормильца, погре­ бение - в случае гибели людей, расходы на лечение, профессиональное переобучение, выплаты компенсаций - в случае травмирования в резуль­ тате аварий.

Размеры компенсации за ущерб жизни и здоровью персонала предприятия в случае аварии в настоящее время законодательно не за­ креплены (официально установленная «цена жизни» отсутствует). Ана­ лиз статистических данных, наблюдающихся в России размеров ком­ пенсационных выплат (табл. 29), показывает, что в среднем семьям по­ гибших выплачивается 10 284 долл. США (308 520 руб.).

Для определения косвенного ущерба и его составляющих (недо­ полученная прибыль за период простоя объекта, убытки, вызванные уплатой различных неустоек, штрафов, пени, убытки третьих лиц из-за недополученной прибыли и т.д.) необходимо производить достаточно сложный и глубокий анализ объекта, его финансовой и юридической деятельности, что на этапе оценки риска нецелесообразно ввиду незна­ чительной доли этого вида ущерба в общей структуре суммарного ма­ териального ущерба.

Размеры компенсационных выплат в России

			Число	Размер
	Событие	Дата	погиб­	компенсации,
			ших	долл. США
	Гибель подлодки «Курск»	12.08.2000	118	28 600-47 600
	Гибель ТУ-154 авиакомпании «Сибирь»,	04.10.2001	78	20 000
	сбитого над Черным морем
	Взрыв метана на шахтах «Зыряновская»,	01.12.1997	67	И 800-15 200
	«Баренцбург»	18.09.1997	23	15 000
	Гибель ТУ-154М авиакомпании	03.07.2001	145	2 000-10 200
	«Владивосток-Авиа» под Иркутском
	Теракт на Дубровке	23-26.10.2002	129	Около 3 300
	Теракты в жилых домах в Москве	09.09.1999	Около	3 290
		13.09.1999	300
	Гибель Ил-18 авиакомпании	19.11.2001	25	1 700
	«Ирс-Аэро» под Калягином
	Теракт на Пушкинской площади	08.08.2000	13	1 000
	в Москве
	Ураган в Москве	24.07.2001	5	850

Экологический ущерб

При авариях на декларируемом объекте, связанных с загрязнени­ ем атмосферного воздуха, аварийные выбросы загрязняющих веществ приняты как выбросы свыше установленных предприятию лимитов

инормативов.

Всоответствии с «Инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды» плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ определяется сле­ дующим образом:

ПЭКол=5-1н,. К, М„	(117)
1=1

где 5 - повышающий коэффициент за аварийный выброс в атмосферу; i - вид загрязняющего вещества (/ = 1 , 2 , Н - базовый норматив платы за выброс /-го загрязняющего вещества, руб/т; К3- коэффициент

экологической ситуации и экологической значимости атмосферы в ре­ гионе; М - масса выброса /-го загрязняющего вещества, т.

Базовые нормативы платы за выброс в атмосферный воздух 1 тон­ ны загрязняющих веществ приняты в соответствии с «Нормативами пла­ ты за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационар­ ными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов про­ изводства и потребления». Некоторые значения базовых нормативов вы­ плат за выбросы в атмосферный воздух приведены в табл. 30.

		Т а б л и ц а 30
	Базовые нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух
	Название опасного вещества	Размер выплаты,
		руб/т
	Азота диоксид	260
	Азота оксид	175
	Азотная кислота	68,5
	Амины алифатические	3415
	Аммиак	260
	Аммиачная селитра	37,5
	Динил (смесь 25 % дифенила и 75 % дифенилоксида)	1025
	Кислота серная	105
	Метан	250
	Натр едкий	1025
	Пыль катализатора	205
	Формальдегид	3415

Плата за выброс загрязняющих веществ (ПЭКОл) при горении неф­

тепродуктов рассчитывается следующим образом [44]:
ПЗК0Л=Ю-3	(118)

где ^/-удельный выброс /-го загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего вещества, т/т (в соответствии с [44] базовый норматив платы приведен в табл. 30);

тън - скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2ч); Si - площадь горящей поверхности, м2;