Козлитин А.М.
Попов А.И.
Козлитин П.А.
Теоретические основы и практика анализа техногенных
рисков.
Вероятностные методы количественной оценки опасностей
техносферы.
    Анализ и оценка опасностей возможных аварий на потенциально опасных производственных объектах
техносферы является одной из ключевых проблем промышленной безопасности. Для решения данной
проблемы авторами книги рассмотрены теоретические основы и практика анализа техногенных рисков,
обоснованы вероятностные методы количественной оценки опасностей объектов техносферы.
    В основу книги положены работы авторов, обобщающие опыт декларирования промышленной безопасности более 30 высокорисковых объектов в Поволжском и других регионах Российской Федерации.
    В числе объектов, для которых разработаны декларации безопасности с использованием предлагаемых авторами методов анализа опасностей и риска: ОАО «Саратовский НПЗ», ОАО «Орскнефтеоргсинтез», ОАО «Балаковские химические волокна»,
ООО «Балаковские минеральные удобрения», ОАО «Казаньоргсинтез», Саратовская ГЭС, ОАО «Трансаммиак», ТЭЦ «Волгоградэнерго» и «Саратовэнерго», ОАО «Азот» (Кемерово), ОАО «Химпром» (Кемерово), а также трансконтинентальный аммиакопровод Тольятти-Одесса, магистральные продуктопроводы и нефтегазопроводы различных регионов России, в том числе эксплуатируемые в условиях Крайнего Севера - ОАО «Норильскгазпром».
    Данная книга адресована инженерам и экологам, экономистам и менеджерам, работникам государственных органов власти, специалистам в области промышленной безопасности, студентам и аспирантам технических и экономических вузов.
  
______________________________________________________________________________________________________________________
   Главы 1, 3, 4, 5 написаны А.М. Козлитиным. Глава 2 написана А.М. Козлитиным и П.А. Козлитиным.         Общая редакция всех разделов книги выполнена А.И. Поповым.  
     ______________________________________________________________________________________________________________________
 
    Глава 1. Теоретические основы количественной оценки риска техногенных аварий на потенциально опасных объектах техносферы
    1.1. Математические модели техногенных рисков
    1.2. Математические модели и методы анализа риска социального ущерба от аварий на химически опасных объектах
    1.3. Математические модели и методы анализа экологических рисков аварий на магистральных трубопроводах
 
    В данной главе рассмотрены теоретические основы количественной оценки риска техногенных аварий на потенциально опасных объектах техносферы. Получен комплекс математических моделей и разработаны аналитические методы квантификации и анализа риска промышленных предприятий различного назначения, как части управления промышленной безопасностью. Предложен достаточно универсальный инструмент количественной оценки индивидуального и социального риска и картирования на топографической карте прилагающих селитебных территорий потенциального и коллективного риска гибели людей при авариях на химически опасных объектах. Описанные методы количественного анализа риска позволяют получить объективную информацию о степени опасности объекта, ранжировать прилегающую территорию по уровню коллективного и потенциального риска, выявить зоны и территории, где уровни риска достигают или превышают значения, при которых необходимо ужесточение контроля или принятия определенных мер по обеспечению безопасности производственного персонала и населения. Приведена оригинальная методика расчета потенциального риска токсического поражения человека. Разработана и описана процедура построения регрессионной модели f(M) - плотности распределения вероятности реализации аварийных выбросов на объекте.
Функция f(M) является ключевой величиной модели потенциального риска. Для построения регрессионной модели аварийных выбросов на химически опасных объектах разработана методика на основе метода статистических испытаний Монте-Карло, позволяющего генерировать значительную по объему (более миллиона) выборку случайных величин, определяющих распределение масс аварийных выбросов на объекте. Такой подход, основанный на классических методах теории вероятности, позволяет в условиях объективно ограниченной исходной информации получить регрессионную модель, адекватную пораженному состоянию объекта.
  Выполнен сравнительный анализ параметрических законов токсического поражения человека, аппроксимированных распределением Гаусса-Лапласа и распределением Вейбулла. Обоснован и предложен для практических расчетов координатный закон токсического поражения человека Р(Г/М). Рассмотрены критерии приемлемого риска. Приведена методика построения F/N-диаграмм, описывающих зависимость частоты реализации неблагоприятных событий F, в результате которых погибло не менее N человек, от этого количества человек. Однако график функции распределения потерь для лица, принимающего решения в области промышленной безопасности, не дает наглядной картины масштаба и тяжести социальных последствий аварии. Большую информативность, на наш взгляд, имеет социальный риск R(N), представленный графиком закона распределения потерь, устанавливающего связь между возможными потерями N в рассматриваемых точках территории и соответствующими им вероятностями реализации опасности R(Е) и построенные на этой же плоскости кривые приемлемого и неприемлемого риска летальных исходов. Рассмотрены критерии социального риска и приведены математические зависимости, устанавливающие функциональную связь предельного риска R
lim, вероятности реализации опасности R и нанесенного данной опасностью ущерба Y.
    Разработана методология анализа и практика снижения экологических рисков аварий на магистральных нефтепроводах и на этой основе разработана методика определения экологических рисков магистрального транспорта нефти, в которой предложен достаточно универсальный и приемлемый инструмент оценки последствий аварий на магистральных нефтепроводах - экологический риск. Впервые предложена и реализована математическая модель расчета риска развития аварии на прилегающей к объекту территории с возможным загрязнением экосистем с учетом параметрического закона их поражения. На основании разработанной методики проведен анализ безопасности и расчет экологического риска функционирования линейной части магистрального нефтепровода в реальных конкретных условиях эксплуатации с учетом программы диагностирования, профилактических мероприятий, рельефа местности. Результаты анализа позволили обосновать инженерные мероприятия по охране окружающей среды на наиболее опасных участках, в том числе водном переходе через крупную реку, заключающиеся в установке дополнительных запирающих устройств, дополнительных амбарах для сборки нефти, обваловке территории, камерах сбора нефти при запуске диагностических снарядов.
 
    Глава 2. Анализ промышленных и экологических рисков теплоэлектроцентралей
    2.1. Анализ условий возникновения и развития аварий на ТЭЦ
    2.2.
Определение типовых сценариев возможных аварий
    2.3. Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии
    2.4. Расчет вероятных зон действия поражающих факторов
    2.5. Оценка возможного числа пострадавших
    2.6. Оценка риска аварий
 
    В данной главе рассмотрена последовательность анализа и количественной оценки промышленных и экологических рисков теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). Как правило, ТЭЦ размещены в непосредственной близости от потребителей тепла и электроэнергии - в промышленных зонах или пригородах практически всех областных центров России. Данный факт, а в большинстве случаев и отсутствие санитарно-защитных зон, определяют быстроту воздействия поражающих факторов при авариях на потенциально опасных составляющих ТЭЦ, что ведет к увеличению социального и индивидуального рисков для населения. На основе анализа условий возникновения и развития аварий на ТЭЦ, выделены основные составляющие, определяющие риск поражающего воздействия на персонал, население и прилегающую селитебную территорию, к которым отнесены мазутное хозяйство (система мазутоснабжения) ТЭЦ, цех химводообработки (ХВО) с баками химреагентов, система маслоснабжения ТЭЦ.
Разработана и описана методика анализа риска аварий с формированием гидродинамической волны прорыва на мазутных резервуарах ТЭЦ. (
Козлитин А.М., Попов А.И., Козлитин П.А. Анализ риска аварий с формированием гидродинамической волны прорыва на мазутных резервуарах ТЭЦ // Безопасность труда в промышленности. 2003. №1. С. 26-32) .
    Обоснованы подходы к зонированию территории по глубине распространения дисперсного аэрозоля серной кислоты. Выделены две характерные зоны поражения человека при аварийных выбросах серной кислоты. Зона капельно-жидкого воздействия разбрызгиваемых капель серной кислоты. В этой зоне можно ожидать тяжелые химические ожоги кожных покровов и глаз с возможным смертельным исходом среди персонала. Зона ингаляционно-капельного поражения человека. В этой зоне возможны химические ожоги кожных покровов и глаз, прижигание слизистой верхних дыхательных путей у персонала.    
    Выполнен анализ характера изменения токсоэффекта для различных концентраций HCl в различных точках территории, удаленных от места аварии на рассматриваемое расстояние. Получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитывать зоны поражения с учетом концентрацией хлористого водорода в водном растворе. Показано, что эффект токсического поражения при авариях с выбросом соляной кислоты в значительной степени определяется концентрацией хлористого водорода в водном растворе. Однако в ряде методик для оценки масштабов заражения HCl, расчетные параметры приведены только для концентрированной соляной кислоты (38% - 40% HCl). В отличие от концентрированной соляной кислоты, 24%-я соляная кислота, которая используется в цехе ХВО ТЭЦ, при авариях представляет опасность токсического поражения в пределах промплощадки объекта, не затрагивая селитебных территорий.
В этой связи выполненный анализ и полученные аналитические зависимости позволяют более адекватно оценивать возможные последствия аварий на складах соляной кислоты, не завышая степени опасности последней.
 
    Глава 3. Математические модели и методы количественной оценки экологического и интегрированного риска аварий гидротехнических сооружений
  3.1. Детерминированные методы количественной оценки экологической опасности аварий на гидротехнических сооружениях
    3.2. Математические модели и методы количественной оценки экологического и интегрированного риска
 
    В данной главе разработаны математические модели и методы количественной оценки интегрированного риска аварий на гидротехнических сооружениях. В качестве интегрированного риска рассматривается взвешенный по вероятности наступления негативных событий комплексный показатель прогнозируемого полного ущерба (социального, материального, экологического), от возможного катастрофического затопления территории нижнего бьефа при прорыве плотины ГЭС. Впервые предложена и реализована математическая модель расчета социального риска в зонах катастрофического затопления с возможными безвозвратными и санитарными потерями среди населения. При этом человеческая жизнь оценивается в стоимостном эквиваленте. В модель социального риска  введен параметрический закон поражения человека, позволяющий оценивать вероятность нанесения человеку k-й степени поражения в зависимости от скорости потока и высоты волны прорыва с учетом времени суток, времени года, а также функции, характеризующей степень неадекватности действий людей при чрезвычайных ситуациях в момент прихода фронта волны прорыва в населенный пункт. На основании разработанной методики проведен анализ безопасности и расчет экологического и интегрированного риска аварий в реальных конкретных условиях функционирования плотины ГЭС. Результаты анализа позволили обосновать и внедрить инженерные мероприятия по снижению интегрированного риска и охране окружающей среды на наиболее опасных участках левого берега Волгоградского водохранилища.
 
    Глава 4. Математические модели и методы количественной оценки риска аварий на магистральных газопроводах
    4.1. Детерминированная оценка последствий аварий на магистральном надземном трубопроводном транспорте в условиях Заполярья
    4.2. Стохастические модели и результаты количественной оценки интегрированного риска аварий на магистральном трубопроводном транспорте в условиях Заполярья
 
    В данной главе рассмотрены математические модели и методы количественной оценки риска аварий на магистральных газопроводах, эксплуатируемых в экстремальных природно-климатических условиях Крайнего Севера. Методология квантификации техногенных рисков магистральных газопроводов структурно объединяет три основных блока аналитических методов: идентификация опасностей и разработка всего множества возможных сценариев возникновения и развития аварий; оценка количества опасного вещества, участвующего в аварии и расчет вероятных зон действия поражающих факторов; количественная оценка интегрированного риска аварий и разработка адекватных решений. Исходной базой квантификации рисков являются детерминированные методы количественной оценки опасностей рассматриваемого объекта. В этой связи подробно рассмотрены математические модели формирования факторов техногенного воздействия на человека и окружающую среду, приемлемые для оценки интегрированного риска аварий на магистральных газопроводах. Для количественной оценки интегрированного риска газопровода важно предварительно идентифицировать, какие риски (социальный, материальный или экологический) превалируют на линейной части магистрали. На основании проведенного стохастического анализа было показано, что в условиях Крайнего Севера преобладает риск материального ущерба от потерь газа, труб, арматуры и затрат на проведение ремонтно-восстановительных работ, а риск социальных последствий от аварий незначителен и ниже фоновых уровней для условий Крайнего Севера. Риски линейной части в газопроводных системах - материальный, экологический, социальный в условиях Заполярья, соотносятся, как 29000 : 50 : 1 соответственно.
 
        Глава 5. Анализ методик оценки последствий взрывов на потенциально опасных объектах техносферы
  5.1. Определение режима взрывного превращения облака ГПВС по экспертной таблице Института химической физики РАН
    5.2. Анализ методик оценки последствий детонационных взрывов
    5.3. Анализ методик оценки последствий дефлаграционных взрывов
 
    В данной главе выполнен подробный анализ методик оценки последствий взрывов на потенциально опасных объектах техносферы. Существование в настоящее время большого количества разнообразных методик, существенно различающихся по точности, сложности и глубине проработки процессов формирования полей поражающих факторов и использование их исследователями при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов определило необходимость их сравнения и всестороннего анализа. Рассмотрены два основных типа взрыва газопаровоздушных смесей - детонационный и дефлаграционный. Выполнен сравнительный анализ методик и аналитических зависимостей:
- для детонационных взрывов: уравнение М.А. Садовского, уравнение Б.Е. Гельфанда, методики ПБ 09-540-03 и РД 03-409-01, методики, описанные М.П. Цивилевым, Г.П. Демиденко и А.Н. Бирбраером.
- для дефлаграционных взрывов: аналитические зависимости, предложенные Д.З. Хуснутдиновым и в рекомендациях МАГАТЭ, инженерная методика, применяемая в Саратовском региональном отделении РЭА и методика оценки последствий дефлаграционных взрывов НТЦ «Промышленная безопасность» (РД 03-409-01).
   
Подробнее о результатах сравнения смотри
здесь
______________________________________________________________________________
Copyright © 2005 - 2015. Сайт А.М. Козлитина
Все права защищены. При перепечатке и использовании материалов на страницах в Интернет обязательна активная ссылка на сайт http://risk-2005.narod.ru/. При перепечатке в неэлектронном виде обязательна текстовая ссылка на источник информации - «сайт http://risk-2005.narod.ru/».
Ни один из материалов, авторские права на которые принадлежат их авторам, издательствам и редакциям журналов, опубликовавшим указанные монографии и статьи, не может быть использован полностью или частично без ссылки на первоисточник. Использование материалов сайта в коммерческих целях возможно только с письменного разрешения автора.
Hosted by uCoz