Научная статья на тему 'Методические аспекты оценки ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах'

Методические аспекты оценки ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
970
159
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫЕ ОБЪЕКТЫ / УЩЕРБ / АПРИОРНАЯ ОЦЕНКА / АПОСТЕРИОРНАЯ ОЦЕНКА

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Фалеев Михаил Иванович, Измалков Владимир Иванович

В статье приведена постановка и путь решения задачи по оценке ущерба при авариях на критически важных, стратегически важных и потенциально опасных объектах, изложена предлагаемая методология априорной прогнозной и апостериорной прогнозной оценки этого ущерба, проводимой с получением первых данных о возникновении аварии, а также при наличии информации о ее характере, сценарии возникновения и развития. Показаны подходы к о оценке факторов и критериев техногенного воздействия, учитываемых при определении ущерба от аварий на критически важных и потенциально опасных объектах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Фалеев Михаил Иванович, Измалков Владимир Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Методические аспекты оценки ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах»

УДК 614.8

М.И. Фалеев, В.И. Измалков

Методические аспекты оценки ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах

Аннотация

В статье приведена постановка и путь решения задачи по оценке ущерба при авариях на критически важных, стратегически важных и потенциально опасных объектах, изложена предлагаемая методология априорной прогнозной и апостериорной прогнозной оценки этого ущерба, проводимой с получением первых данных о возникновении аварии, а также при наличии информации о ее характере, сценарии возникновения и развития. Показаны подходы к о оценке факторов и критериев техногенного воздействия, учитываемых при определении ущерба от аварий на критически важных и потенциально опасных объектах.

Ключевые слова: критически важные и потенциально опасные объекты; ущерб; априорная оценка; апостериорная оценка.

Содержание

Введение

1. Апостериорная и априорная прогнозная оценка ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах

2. Методология оценки вероятности негативных воздействий при авариях на взрыво-, пожаро-, химически- и радиационноопасных объектах

3. Пути оценки факторов и критериев техногенного воздействия, учитываемых при определении ущерба от аварий на критически важных и потенциально опасных объектах

Заключение

Литература

Введение

Критически важные и потенциально опасные объекты (КВО и ПОО) играют существенно значимую роль в обеспечении национальной безопасности и устойчивого развития государства. Поэтому принимаются все возможные меры для того, чтобы обеспечить их функциональную устойчивость и снизить риск возникновения аварий.

Вместе с тем хорошо известно, что нулевого риска аварий достичь невозможно, всегда остается определенная (пусть сведенная до минимума) угроза их возникновения на объектах техносферы, в том числе на КВО и ПОО. Это подтверждается статистическими данными, размещаемыми в ежегодных докладах МЧС России Правительству.

В связи с этим актуальной и важной в практическом отношении является задача по оценке ущерба при авариях на КВО и ПОО.

Исходя из сложившихся представлений в процессе научно-практической деятельности в сфере обеспечения безопасности авторы считают, что оценку ущерба при техногенных авариях целесообразно проводить путем прогнозирования и по фактическим данным, получаемым при выявлении и оценки обстановки. При этом процесс оцен-

ки ущерба должен начинаться заблаговременно, а с появлением предпосылок возникновения аварии иметь непрерывный характер. С учетом этих соображений следует предусматривать три основных этапа оценки интегрального ущерба при авариях: заблаговременная априорная оценка, проводимая в системе мониторинга техногенных опасностей и угроз методом прогнозирования;

апостериорная прогнозная оценка, проводимая с получением первых данных о возникновении аварии, не содержащем необходимых сведений о характере, источнике и сценарии развития аварии, а также апостериорная прогнозная оценка ущерба, когда точно известен сценарий возникновения и развития аварии;

оценка ущерба по фактическим данным, полученным в результате выявления и оценки последствий аварии.

Заблаговременная прогнозная оценка основывается на анализе и оценке процессов формирования факторов техногенного воздействия при авариях и их критериальных уровней. При этой оценке учитываются возможные сценарии возникновения и развития аварий, типовые для района расположения объекта метеорологические и иные усло-

вия обстановки, а также схема расположения на территории объекта и за его пределами возможных реципиентов деструктивных воздействий. Методология и процедурные основы такого рода оценки нашли отражение в ряде изданий, в частности, в работах [1, 2].

Оценка по фактическим данным строится на основе принятой на объекте организации обеспечения его безопасности и выполнения мероприятий по ликвидации последствий аварий и возникающих при них чрезвычайных ситуаций. В данной работе рассмотрение методологии и порядка проведения этой оценки не имеет большого смысла.

Представляется, что наибольший интерес имеет апостериорная прогнозная оценка, по результатам которой могут приниматься достаточно конкретные меры и действия. Тем самым будет вноситься реальный вклад в обеспечение техногенной безопасности КВО и ПОО. Что же касается априорной прогнозной оценки, которая проводится заблаговременно, то ей также принадлежит важная роль в процессе управления безопасностью рассматриваемых объектов.

С учетом этих соображений в ходе исследований разработана и предложена для использования методология прогнозной апостериорной и априорной оценки ущерба при авариях на КВО и ПОО.

1. Апостериорная и априорная прогнозная оценка ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах

1.1. Постановка и путь решения задачи

В рамках рассматриваемого апостериорного прогнозного подхода целесообразно проводить оценку интегрального ущерба, включающего все его основные виды: людские потери (утрата жизни и здоровья людей), материальные, финансовые потери, ухудшение экологической обстановки и др.

При проведении исследований методического характера по оценке ущерба КВО и ПОО при авариях принималось, что эти объекты по структуре и содержанию являются организационно-техническими и представляют собой некую организационно и функционально в едино связанную совокупность призводственно-технологических, коммуникационных и иных структур, органов управления, координации и контроля.

В качестве исходных положений, которые необходимо было учитывать в процессе проводимых разработок, приняты также следующие условия.

Разрабатываемая методика должна обладать универсальностью и быть приемлема для оценки ущерба в расчете на техногенную аварию на любом из КВО и СВО, в том числе обладающем взры-во-, пожаро-, ядерной, радиационной и биологической опасностью.

Предполагается, что процесс возникновения и развития аварии происходит по одному из не-

скольких возможных сценариев, каждый из которых характеризуется определенной гипотезой.

В качестве обобщенных внутренних источников аварии при возможных сценариях их возникновения и развития рассматриваются: утрата надежности технологических узлов, связанных с выполнением функций по целевому назначению объекта, и другого оборудования, технических систем и средств коммуникационного назначения, а также иных элементов объекта, выход из строя которых может инициировать аварию; человеческий фактор во всех негативных проявлениях (неадекватная оценка проблемной ситуации, ошибочное решение и т.п.).

Принимаемые во внимание внешние источники аварийной ситуации:

террористические акты;

опасные природные явления, которые могут быть причиной нарушения тех или иных опасных в техногенном отношении узлов (элементов) объекта.

Априорная прогнозная оценка интегрального ущерба проводится путем определения и анализа величины математического ожидания этого ущерба.

Перейдем непосредственно к методологии определения математического ожидания ущерба.

Основываясь на теории вероятностей и учитывая изложенные выше соображения, общую формулу для оценки искомой величины математического ожидания можно представить в виде:

М(У) = Х РУа,

(1)

где Рб — вероятность реализации Б-сценария возникновения и развития аварии;

Уб — интегральный ущерб от аварии при Б-сценарии ее возникновения и развития;

п — количество возможных сценариев возникновения и развития аварии.

При этом выполняется условие:

X Рб = 1.

(2)

Определение каждой из компонент, стоящих в правой части формулы (1), составляет самостоятельную задачу.

Интегральный ущерб выражается в относительных единицах. Он определяется как сумма учитываемых при данном сценарии ущербов, выраженных в относительных единицах, и умноженных на соответствующий весовой коэффициент.

По поводу структуры интегрального ущерба необходимо отметить следующее.

При оценке интегрального ущерба в соответствии с Методическими указаниями по оценке ущерба от аварий на опасных производственных объектах (РД 03-496-02) предусматривается учитывать: прямые потери в результате уничтожения и повреждения основных фондов (производственных и непроизводственных);

затраты на локализацию и ликвидацию аварии;

Б = 1

Б =1

социально-экономические потери (затраты, понесенные вследствие гибели и травматизма людей);

косвенный ущерб (недополученные доходы, убытки, вызванные уплатой неустоек и т.п.); экологический ущерб.

Для иллюстрации подхода к оценке математического ожидания интегрального ущерба с помощью формулы (1) представляется целесообразным рассмотреть возможные сценарии возникновения и развития аварий на объектах с ядерными реакторами типа ВВР, в которых в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов используется вода высокой чистоты, и с помощью взятых для примера исходных данных определелить математическое ожидание этого ущерба.

Возможные сценарии возникновения и развития аварии, вероятности их реализации и ожидаемый интегральный ущерб, выраженный в относительных единицах, при этих сценариях представлен в табл. 1.

Основываясь на данных, приведенных в табл. 1, находим:

М(У) = Х Р*У* = 0,49.

Б = 1

Напомним, что интегральный ущерб выражается в относительных единицах. Это удобно при учете различных видов ущерба, каждый из которых имеет свою меру измерения. Для каждого сценария он определяется как сумма учитываемых ущербов, выраженных в относительных единицах и умноженных на соответствующий весовой коэффициент.

1.2. Апостериорная прогнозная оценка, проводимая с получением первой информации о возникновении аварии

Определение вероятности реализации учитываемых сценариев возникновения и развития аварии

При анализе сценариев возникновения и развития аварии и определении вероятности их реализа-

ции, на наш взгляд, целесообразно использование широко известных из теории вероятности формул Байеса [3]. С их помощью могут быть определены апостериорные вероятности реализации возможных гипотез возникновения и развития аварийного процесса по тому или иному сценарию.

Формула для определения вероятности реализации ЯБ-гипотезы (сценария) возникновения и развития аварии может быть записана в виде:

Р (Я, )Р (л\и5)

(3)

Р (Я» =

X р Я )Р (л\як)

где Р (Я, А) — искомая апостериорная, условная вероятность, то есть вероятность реализации Б-гипотезы (сценария) (б = 1,2,..., п), в соответствии с которой возникает и получает развитие авария, характеризующаяся определенными параметрами и интегральным ущербом, то есть вероятность того, что событие А (авария) произошло вместе с событием Н, (реализация гипотезы);

А — случайное событие возникновения

аварии;

Р(Нб), — априорные безусловные вероятно-

Р(Нк) сти реализации сценариев (гипотез) НБ и Нь (безотносительно к характеру и последствиям возникающих при них аварий);

Р(Ая ) — априорные вероятности возникно-, Б вения аварии по сценариям (гипо-Р(АЯь) тезам) Н, и Яь Если число принимаемых во внимание сценариев возникновения и развития аварии (гипотез) равно п, то должны соблюдаться условия:

X Р (Як) = 1;

к=1

X Р (НА) = 1.

Характеристика сценариев возможных аварий

(4)

(5)

Таблица 1

Б = 1

Характер аварии и ее сценария возникновения и развития Вероятность реализации Интегральный ущерб

Разрушение большей части активной зоны ядерного реактора, вызванное механическим воздействием или оплавлением в результате повреждения тепловыделяющих элементов, которое приводит к выбросу в окружающую среду продуктов деления ядерного горючего и распространение их за пределы промплощадки 0,1 0,5

Частичное оплавление активной зоны и выброс теплоносителя, приводящий к опасному радиоактивному загрязнению объекта в границах промплощадки, а также определенной площади внешней среды за ее пределами. 0,2 0,7

Нарушение герметичности первого контура с выбросом теплоносителя в рабочие помещения ЯЭу 0,3 0,4

Межконтурная разгерметизация парогенератора и радиоактивное загрязнение второго контура ЯЭу 0,2 0,3

Разрыв паропровода, идущего на турбину 0,1 0,4

Отказ в системе борного регулирования, приводящее к изменению реактивности активной зоны ядерного реактора и нарушению режима его работы 0,1 0,3

Необходимо сделать следующие замечания. При применении формулы Байеса (3) считается, что случайное событие А состоит в возникновении аварии. При этом характер аварии и наносимый при ней ущерб формально не уточняются. Однако имеется в виду, что каждому сценарию соответствует вполне определенная по характеру, параметрам зоны воздействия деструктивных факторов и возникающему ущербу авария.

При определении перечня принимаемых во внимание сценариев и безусловных вероятностей их реализации в качестве источников возникновения аварий могут рассматриваться:

утрата надежности технологических узлов, связанных с выполнением функций по целевому назначению объекта и другого оборудования, технических систем и средств коммуникационного назначения, а также иных элементов объекта, выход из строя которых может инициировать аварию;

человеческий фактор во всех негативных проявлениях (неадекватная оценка проблемной ситуации, ошибочное решение и т.п.), а также иные события и факторы. Принимаемые во внимание внешние источники аварийной ситуации: террористические акты;

опасные природные явления, которые могут быть причиной нарушения тех или иных опасных в техногенном отношении узлов (элементов) объекта.

К числу заблаговременно вырабатываемых исходных данных для проведения расчетно-аналитических операций по определению с помощью формулы Байеса апостериорных условных вероятностей возникновения аварий вместе с реализацией соответствующих сценариев относятся:

априорные безусловные вероятности реализации сценариев возникновения и развития аварии Р(Нб) (б = 1, 2,., п);

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

априорные вероятности возникновения аварии (события А) при условии, что произошла реализация сценария в соответствии с гипотезой р(а|я, )

(б = 1, 2, ..., п).

Определение математического ожидания интегрального ущерба с учетом возможности возникновения и развития аварий по рассматриваемым сценариям Для определения искомого значения математического ожидания может быть использована следующая формула, учитывающая ряд вероятностных величин, в том числе апостериорную, условную вероятность реализации той или иной гипотезы (сценария возникновения и развития аварии), и ущербы различного вида, наносимые реципиентам деструктивного воздействия при авариях, развивающихся по рассматриваемым сценариям:

где Р(Нб\А) — апостериорная, условная вероятность, то есть вероятность реализации Б-гипотезы (сценария возникновения и развития аварии), при условии получения первого сообщения о возникновении аварии на объекте, не содержащем необходимых сведений о характере, источнике и сценарии ее развития;

Р1б — вероятность того, что определенная

доля структур объекта, его персонала и населения, ущерб нанесения которым подлежит оценке, попадает в зоны деструктивного воздействия при аварии, возникающей и разви-ваюшейся по б-сценарию;

Р2б. — вероятность поражения реципиен-

тов деструктивного воздействия, обусловленного аварией, развивающейся по б-сценарию, и возникновения ущерба ]-го вида;

— ущерб]-го вида, наносимый реципиентам деструктивного воздействия при аварии, развивающейся по б-сценарию; п — количество возможных сценариев

возникновения и развития аварии; т — количество видов ущерба, учитывае-

мых при определении его интегрального значения.

При этом выполняется условие:

К

Б

(7)

1.3. Методология апостериорной прогнозной оценка ущерба при определенном сценарии возникновения и развития аварии на критически важных и потенциально опасных объектах

В том случае, когда совершенно точно известно по какому сценарию возникла авария и происходит ее развитие, расчетно-аналитические операции по определению интегрального ущерба несколько упрощаются.

При указанном условии искомая величина интегрального ущерба может быть определена по формуле:

т

М, =Х р15р2 у

(8)

где Ръ

М = ХХ Р (Яб\А)РьР2 ііУц,

(6)

вероятность того, что І-ая доля структур объекта, его персонала и населения, ущерб нанесения которым подлежит оценке, попадает в зоны деструктивного воздействия при аварии, возникающей и развивающейся по Б-сценарию;

=1

Б =1 І = 1

Р 2,] — вероятность поражения реципиентов деструктивного воздействия, обусловленного аварией, развивающейся по Б-сценарию, и возникновения ущерба ]-го вида;

Уб] — ущерб ]-го вида, наносимый реципиентам деструктивного воздействия;

т — в прежнем обозначении.

При этом выполняется условие:

т

£ Р2 , = 1 (9)

I=1

1.4. Методология априорной прогнозной оценки ущерба при авариях на критически важных и потенциально опасных объектах

Априорная прогнозная оценка по своей сути отличается от апостериорного подхода тем, что в данном случае отсутствуют какие либо данные об аварии, кроме возможных сценариев ее возникновения и развития.

При этой оценке есть необходимость в проведении расчетно-аналитических операций по определению вероятности возникновения аварий по каждому из возможных сценариев. Подходы к определению этой величины могут быть разными. Как известно, существуют вероятностный, логико-вероятностный и другие подходы. Они не отличаются простотой и требуют отдельного рассмотрения.

В рамках проводимого исследования нас интересуют не столько вероятности возникновения аварий, как таковые, сколько вероятности реализации принимаемых во внимание сценариев их возникновения и развития. Вместе с тем, понятно, что вероятность реализации сценария связана с вероятностью возникновения аварии.

При определении вероятностей реализации сценариев непременным условием является равенство единице их суммы.

С учетом приведенных соображений формула для определения математического ожидания интегрального ущерба при аварии на КВО или СВО может быть записана в виде:

M = ZZ PsP1sP2 цУц

s =1 j = 1

(10)

где Рб — вероятность реализации Б-сценария возникновения аварии; р1з — вероятность того, что і-ая доля структур объекта, его персонала и населения, ущерб нанесения которым подлежит оценке, попадает в зоны деструктивного воздействия при аварии, возникающей и развивающейся по Б-сценарию; рІ5- — вероятность поражения реципиентов деструктивного воздействия, обусловленного аварией, развивающейся по Б-сценарию, и возникновения ущерба І-го вида;

Уі — ущерб і-го вида, наносимый реципиентам деструктивного воздействия; п — количество возможных сценариев возникновения и развития аварии; т — количество видов ущерба, учитываемых при определении его интегрального значения.

При этом выполняется условие:

Z P2 j= 1

(11)

Следует заметить, что произведение Pisj Pis выражает собой вероятность негативных воздействий при авариях на КВО и СВО. Методологию оценки величины этой вероятности представляется целесообразным далее рассмотреть в более широком аспекте: применительно как к апостериорной, так и к априорной прогнозной оценке ущерба, возникающего при авриях.

2. Методология оценки вероятности негативных воздействий при авариях на взрыво-, пожаро- химически- и радиационноопасных объектах

В соответствии с рассмотренной выше методологией, величина вероятности негативных воздействий при происходящих на КВО и СВО по тому или иному сценарию авариях в общем случае выражается в виде произведения двух компонент

P = р • р2, (12)

где Р — искомая величина вероятности;

р1 — вероятность формирования и действия вредных (поражающих) факторов в месте нахождения людей или объектов окружающей среды, риск поражения которых подлежит определению (в рассматриваемом случае эта компонента касается , главным образом, химически опасных объектов);

р2 — вероятность того, что действие техногенных и опасных экологических факторов приводит к определенному ущербу. Обратимся к рассмотрению возможных подходов к определению вероятности формирования и действия вредных (поражающих) факторов.

Как уже отмечалось, при оценке техногенного воздействия при авариях необходимо моделировать и учитывать:

1) Формирование, распространение и воздействие ударных волн и поля разлетающихся осколков при взрывах, тепловых потоков при пожарах, а также электромагнитных и звуковых полей, образующихся при авариях;

2) Формирование, распространение и воздействие аварийных выбросов, а также истечение радиоактивных, опасных химических и биологических веществ в окружающую среду.

Обе группы факторов, обуславливающих вредное (поражающее) воздействие, в той или иной сте-

пени имеют вероятностный характер. Однако формирование и действие деструктивных факторов, указанных в первом пункте, практически мало зависит от метеорологических условий, всегда складывающихся по вероятностным законам. Метеоусловия вносят основной вклад в формирование вероятностных параметров зон поражающего воздействия при аварийных выбросах радиоактивных, опасных химических и биологических веществ в окружающую среду.

С учетом отмеченных обстоятельств представляется возможным при оценке формирования и действия в месте нахождения реципиентов ударных волн, полей разлетающихся осколков при взрывах, тепловых потоков при пожарах, а также электромагнитных и звуковых полей, образующихся при авариях, в место вероятностного использовать детерминированный показатель, сохранив его обозначение Р1. При этом физический смысл показателя интерпретируется как доля реципиентов того или иного вида, попадающих в зоны поражения ударной волны и разлетающихся осколков при взрыве, тепловым излучением при пожарах, а также электромагнитными излучениями и звуковыми колебаниями.

Для определения показателя Р1 в этом случае на карте или планшете с нанесенным объектом из центра аварийной зоны в виде концентрических окружностей изображаются границы зон воздействия (поражения) учитываемых видов реципиентов и оцениваются доли реципиентов, накрываемых этими эонами. Расчет радиусов этих зон производится по ранее приводившимся формулам.

Определение вероятностного показателя Р1 при формировании и распространении аварийных выбросов радиоактивных, опасных химических и биологических веществ в окружающую среду проводится с учетом случайных факторов, в частности, изменчивости метеообстановки.

В этом случае осуществляется построение на карте или плане вероятностных полей опасных концентраций вредных веществ и (или) их возможных дозовых нагрузок за определенное время. Смысл построения и картирования вероятностных полей потенциальной опасности техногенных аварий состоит в определении расчетным путем вероятности формирования определенных концентраций и дозовых нагрузок радиоактивных, вредных химических веществ или иных субстанций, для всех точек на рассматриваемой территории.

В обоих случаях на нанесенные на карту или план поля поражающего действия накладываются зоны размещения населения, персонала структурных элемегнтов объекта и других возможных реципиентов.

С учетом полученной на карте (плане) картины, для рассматриваемых категорий реципиентов определяется величина показателя Р1. При этом в случае оценки формирования и действия в месте нахождения реципиентов ударных волн, полей

разлетающихся осколков при взрывах, тепловых потоков при пожарах, а также электромагнитных и звуковых полей, образующихся при авариях, указанный показатель может иметь детерминированный характер, если не появляются какие либо дополнительные факторы, имеющие случайную природу. Во втором случае (формирование и распространение аварийных выбросов радиоактивных, опасных химических и биологических веществ в окружающую среду) показатель всегда имеет вероятностный характер. Здесь при проведении расчетов необходимо опираться на определенные заранее с учетом законов турбулентной диффузии в атмосфере зоны поражения для различных ее состояний устойчивости и скорости ветра, исходить из вероятностной природы параметров ветра и обусловленной этим вероятностной картины формирования зон загрязнения территории.

Далее рассмотрим единый методический подход к определению второй компоненты в общем выражении вероятности поражения реципиентов, т.е. Р2. Следует заметить, что в оценке величины именно этой компоненты зачастую возникают большие трудности, особенно в части касающейся аварий на взрыво- и пожароопасных объектах.

Анализ поражающих факторов, возникающих при авариях на взрыво-, пожаро-, и химически опасных объектах, которые ранее нами рассмотрены, показывает, что негативное воздействие на человека при этих авариях и катастрофах обусловлено:

барическими эффектами (избыточным давлением, импульсом давления);

тепловыми эффектами (тепловым излучением) и высокотемпературным полем;

механическими воздействиями при разрушениях конструкций от взрывных или иных явлений;

токсическими воздействиями вредных веществ, образующихся при пожарах или распространяющихся в окружающей среде при авариях и катастрофах на химически опасных объектах;

воздействиями радиационных факторов , возникающих при авариях и катастрофах на радиационноопасных объектах.

Конкретные параметры, характеризующие указанные воздействия, а также возникающие при них физиологические эффекты и патологические проявления поражения людей, имеют вероятностный характер. Поэтому и степень поражения человека или число пораженных людей той или иной рассматриваемой группы, является случайной функцией, зависящей от случайных параметров. Сказанное также относится и к другим объектам живой природы и окружающей среды. При рассмотрении барического, теплового и механического воздействия в число объектов окружающей среды могут быть включены здания, сооружения, конструкции, различные материалы и т.д.

В общем случае, включающем все рассматриваемые виды воздействия поражающих факторов на человека при авариях на взрыво-, пожаро-, химиче-

ски- и радиационно опасных объектах, риск поражения людей той или иной степени, а также и объектов окружающей среды может быть выражен одной и той же функцией. Это важное суждение вытекает из анализа и рассмотрения под определенным углом зрения материалов, изложенных в Руководстве [4] , а также в монографии по системному анализу моделированию опасных процессов в техносфере, разработанной П.Г. Беловым [5].

Функция для оценки вероятности может быть представлена в виде определенного интеграла, известного под названием функции Гаусса (функции ошибок):

Рг (2

Кпор л/2л

'-йЬ,

(13)

где Ипор — риск поражения.

Верхний предел интегрирования отражает связь между количественной мерой вредного воздействия, например, поглощенной дозой вредного вещества, количеством тепловой энергии, дозой радиоактивного излучения, оказавшим воздействие на человека, и вероятностью поражения объекта.

Эта связь выражается в виде, так называемой, пробит-функции [3].

Рг = а + Ь • 1п(В), (14)

где а и Ь — константы, характеризующие специфику и меру опасности воздействия того или иного поражающего фактора, вредного вещества или процесса;

В — количественная мера негативного воздействия воспринятая субъектом количество или дозу негативного воздействия.

Наряду с формулой (13) для определения вероятности поражения, может использоваться и другое соотношение, а именно:

Рг -5 I2

_1_

Кп°р = 2П

41.

(15)

Формула применяется рядом западных исследователей для вероятной оценки поражений.

Обычно по формулам вида (13) и (15) составляются таблицы вероятностей поражения при определенных значениях пробит-функции, позволяющие с применением метода интерполяции достаточно точно находить искомую величину. Приведенная ниже табл. 2 является тому примером. Ее содержание заимствовано из источника [3].

В настоящее время определение вероятности поражения людей с использованием пробит-функции наиболее полно изучено применительно к токсическому ингаляционному воздействию опасных химических веществ.

В этом случае достаточно просто определяется доза вредного воздействия, которая имеет характер токсической нагрузки на организм.

Расчет этой нагрузки ведется исходя из концентрации токсиканта во вдыхаемом воздухе, объема

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 2

Вероятность поражения при негативных воздействиях в зависимости от значения про бит-функции

Р пор(%) Значения функции в ^Рг-5)

0 2 4 6 8

0 — 2,95 3,25 3,45 3,59

10 3,72 3,82 3,92 4,01 4,08

20 4,16 4,23 4,29 4,36 4,42

30 4,48 4,53 4,59 4,64 4,69

40 4,75 4,80 4,85 4,90 4,95

50 5,00 5,05 5,10 5,15 5,20

60 5,25 5,31 5,36 5,41 5,47

70 5,52 5,58 5,64 5,71 5,77

80 5,84 5,92 5,99 6,08 6,18

90 6,28 6,41 6,55 6,75 7,05

99 7,33 7,41 7,46 7,65 7,88

легочной вентиляции, природы токсиканта и механизма его воздействия на организм. Обычно влияние указанных факторов отражается через коэффициент, вводимый в расчетную формулу как показатель степени величины концентрации.

В общем случае, когда концентрация вредного химического вещества за время воздействия не остается постоянной, а изменяется по определенному закону, токсическая нагрузка выражается соотношением:

(16)

При условии, что произошел разовый аварийный выброс вредного химического вещества, сформировалось определенное поле концентрации и затем происходит снижение концентрации за счет вентилирования помещения, или самораспада вещества, очистки воздуха, формуле (16) может быть придан более конкретный вид:

1

В = 1 Се -

' )1И,

(17)

где Хе, Х0, Хс — константы вентилирования, очистки и самораспада вещества, соответственно.

В простейшем случае, когда величину концентрации можно принять постоянной:

Рг=а + Ь • 1п(СпТ). (18)

Для определения а, Ь, и п для каждого опасного химического вещества требуется проведение специальных медико-биологических исследований. В работе [4] приведены значения этих величин для целого ряда веществ по данным Центра изучения безопасности химических процессов Американского института инженеров-химиков.

В табл. 3 приведены константы для вычисления пробит-функции для некоторых веществ.

При определении пробит-функции для населения необходимо учитывать его возрастные катего-

0

0

Таблица 3

Константы для вычисления пробит-функции летального поражения персонала опасных объектов

Опасное химическое воздействие Значения констант

а Ь п

Хлор -8,29 0,92 2

Аммиак -35,90 1,85 2

Угарный газ -37,98 3,7 1

Толуол -6,794 0,408 2,5

Метилизоцианат -5,642 1,637 0,653

Бензол -109,78 5,3 2

Четыреххлористый углерод -6,29 0,408 2,5

рии, состояние здоровья отдельных групп и другие факторы.

В работе [4] по данным зарубежной печати приводятся пробит-функции для случая воздействия паров хлора на различные группы населения. Формулы этих функций имеют вид: для взрослых и подростков

Рг =-8,29+0,92 • 1п(С2 Т); (19)

для детей и стариков

Рг =-6,61 + 0,92 • 1п(С2 Т). (20)

Существуют и другие конкретные формулы для определения пробит-функции для оценки степени поражения хлором, а также сероводородом и двуокисью серы.

Получены выражения пробит-функций и для других видов воздействий при авариях [4].

Например, для определения вероятности летального исхода от прямого воздействия на людей избыточного давления и импульса давления может быть использована формула:

(21)

,7380 91,9 • 109 Рг =-2,44 •1п1^^+-

{АРФ АРФ • !р )

где АРф — избыточное давление, н/м2;

1р — импульс давления, н/м2с.

Вероятность разрушения зданий при барическом воздействии оценивается с помощью пробит-функции:

Гг ^

Рг =-0,22 •іП

40

Ґ \ И,3 1

'460' 1

|ЛЛРФ)

V І? )

(22)

Формула для пробит-функции при оценке вероятности смертельных поражений людей при термическом воздействии имеет вид:

Рг =-14,5 + 2,56 • 1п| 13 • і• 10

(23)

где І0 — интенсивность воздействующего на человека теплового потока;

і — время воздействия.

К сожалению, в доступной авторам литературе не содержится информации о пробит-функциях для оценки вероятности радиационных поражений. Это снижает возможности заблаговременного

прогнозирования радиационного ущерба до того, как произойдет авария. Вместе с тем необходимо отметить, что разработано немало формул, позволяющих оценить частоту раковых заболеваний или их форм, характерных для тех или иных органов, при различных дозах облучения. Эти формулы имеют вид линейно-квадратичных или других более сложных зависимостей.

Таким образом, на основе рассмотренного методического подхода представляется возможным проводить оценку риска различных негативных воздействий, обусловленных барическими, тепловыми, химическими и механическими факторами.

В заключении следует отметить, что при прогнозировании возможной аварийной обстановки может возникнуть необходимость оценки вероятности поражения людей и объектов окружающей среды с учетом совместного воздействия нескольких поражающих факторов.

В случае, когда эти виды воздействия могут считаться независимыми и накопление ущерба не принимается во внимание, риск поражения от совместного воздействия барического, осколочного, теплового и др. Факторов может быть определен по формуле:

к? = 1 -П (1 - к,?),

(24)

где — вероятность поражения от воздействия г-го фактора; п — число принимаемых во внимание факторов.

Рассмотренный методический подход может быть применен при оценке риска не только любых видов поражений, но и любой их степени.

В частности, при барических воздействиях на человека может рассматриваться наряду с риском смертельных поражений, риск получения травм разной степени тяжести органов дыхания, барабанных перепонок органа слуха, при термических воздействиях может оцениваться риск получения людьми ожогов той или иной степени, а также возникновение болевого (ожогового) шока.

В связи с этим представляется целесообразным остановиться на критериях допустимого воздействия на человека и объекты окружающей среды, возникающего за счет барических, тепловых и токсических эффектах при авариях и катастрофах.

3. Пути оценки факторов и критериев техногенного воздействия, учитываемых при определении ущерба от аварий на критически важных и потенциально опасных объектах

Для априорной и апостериорной оценки ущерба при авариях на КВО и ПОО необходимо определение исходных данных, касающихся закономерностей формирования деструктивных факторов, а

і=1

+

также критериев их воздействий на реципиенты, которые вызывают тот или иной ущерб.

Закономерности формирования деструктивных факторов, обычно, выражаются с помощью математических моделей.

Моделирование процессов формирования при авариях опасных факторов техногенного воздействия и нагрузок на человека и окружающую среду строится на основе анализа характера аварий, динамики и поражающего действия возникающих при авариях физических полей, путей распространения радиоактивных, опасных химических и биологических веществ, формирования до-зовых нагрузок на человека, другие популяции и экосистемы.

Считается, что при оценке опасных факторов и техногенного воздействия при авариях необходимо моделировать и учитывать:

формирование, распространение и воздействие ударных волн и поля разлетающихся осколков при взрывах, тепловых потоков при пожарах, а также электромагнитных и звуковых полей, образующихся при авариях;

формирование, распространение и воздействие аварийных выбросов, а также истечение радиоактивных, опасных химических и биологических веществ в окружающую среду.

Процессы формирования, распространения и воздействия деструктивных факторов, а также модели распространения вредных веществ, загрязнение окружающей среды аварийно опасными химическими веществами и прогнозирование радиационной обстановки рассмотрены в монографии [2]. В контексте темы данного исследования для оценки факторов и показателей техногенного воздействия при определении ущерба от аварий на критически важных и стратегически важных объектах важное значение имеют исходные данные по критериальным уровням этих воздействий на человека и объекты окружающей среды. В частности, при проведении расчетов, связанных с деструктивными воздействиями, возникает необходимость в данных, включающих:

критериальные уровни барического воздействия;

критериальные уровни теплового воздействия на человека и объекты окружающей среды;

критериальные уровни токсического воздействия аварийно опасных химических веществ;

критериальные уровни радиационного воздействия на человека и объекты окружающей среды.

Методологические аспекты оценки критериальных уровней техногенного воздействия, которыми можно было бы воспользоваться при определении ущерба от аварий на критически важных и стратегически важных объектах, приведены в монографии [1].

Заключение

В результате проведенного исследования разработана методология апостериорной и априорной прогнозной оценки ущерба при авариях на КВО и ПОО. Вероятности реализации сценариев возникновения и развития аварий при апостериорной оценке, когда известен лишь факт возникновения аварии, предложено определять с помощью известной из теории вероятностей формулы Байеса.

Изложена методология оценки вероятности негативных воздействий при авариях на взрыво-, пожаро- химически- и радиационноопасных объектах, являющимися представителями КВО и ПОО.

Показаны пути оценки факторов и критериев техногенного воздействия, учитываемых при определении ущерба от аварий на критически важных и потенциально опасных объектах. Предложенная методология безусловно нуждается в определенной детализации с целью трансформирование ее в инженерные расчетные методики.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Владимиров В.А., Измалков В.И., Измалков А.В. Оценка риска и управление техногенной безопасностью. М.: «Деловой экспресс», 2002.

2. Измалкоб В.И., Измалкоб А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. М.: СПб НИЦЭБ РАН, МЧС России, 1998.

3. Вентцелъ Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964.

4. Сафронов В.С., Одишария Г.Э., Шбыряеб А.А. Руководство по анализу и управлению риском. М.: РАО «Газпром», 1996.

5. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере. М.: Издательский центр «Академия», 2003.

14.12.2012

Сведения об авторах:

Фалеев Михаил Иванович: к.п.н.; начальник центра, Измалкоб Владимир Иванович: д.т.н.; профессор; заслуженный деятель науки Российской Федерации; главный специалист;

ФКу ЦСИ ГЗ МЧС России; e-mail: [email protected]; 121352, Москва, ул. Давыдковская, д. 7.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.