Выявление и оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях

Вероятность возникновения ЧС, анализ и оценка рисков

Во введении к параграфу 4.5 отмечалось, что риски и аварии в техносфере практически исключить невозможно. Поэтому в конце XX в. в связи с постоянным усложнением промышленного оборудования возникла и начала развиваться новая научная дисциплина - теория безопасности или иначе - теория риска, предшественницей которой является теория надежности.

Под риском (в данном учебном пособии) понимается частота и вероятность возникновения нежелательного события или вероятность реализации негативного воздействия в зоне пребывания человека. Однако в некоторых случаях риск понимается как деятельность, совершаемая в расчете на удачный исход.

Риски аварий можно снижать, но нельзя забывать о том, сколько за это придется заплатить. Вкладывая средства в технические системы предотвращения аварий, вынуждены урезать финансирование социальных программ (жилищную, медицинскую и др.), а это влечет за собой сокращение средней продолжительности жизни человека и снижение ее качества.

Затраты на снижение риска аварий осуществляются: первое - в технические системы безопасности, второе - в подготовку персонала, третье - в совершенствование управления при чрезвычайных ситуациях. Если в первых двух случаях средства расходуются на снижение вероятности аварии, то в третьем - на уменьшение последствий ЧС. Анализ эффективности затрат показывает, что во многих случаях можно сильней снизить риск для населения, вложив больше средств в третью компоненту.

При измерении риска существуют четыре подхода - инженерный, модельный, экспертный и социологический. Многокритериальный выбор определения риска описывается теорией принятия решения. Рассмотрение проблемы с разных сторон позволяет выработать общее согласованное решение.

На стадии проектирования объекта решение нужно принимать исходя из ситуации в конкретной местности: находящиеся рядом объекты не должны влиять друг на друга, создавая дополнительный риск. АЭС неразумно располагать вблизи ТЭС. Вокруг АЭС повышается влажность воздуха, а выбросы окиси серы на ТЭС при взаимодействии с водой образуют серную кислоту и, соответственно, кислотные дожди.

При определении степени ПОО по риску возникновения аварии на объекте критериями служат совокупность факторов риска возникновения ЧС.

Техногенные аварии, как выше отмечалось, можно предупредить и предотвратить. Уменьшение технического риска требует определенных экономических затрат. Вследствие того, что экономические затраты как на стадии проектирования, так и в ходе эксплуатации (на профилактические работы) бывают недостаточными, возникают условия для совершения аварий. Таким образом, техногенные ЧС одолимы человеком.

При проектировании объекта проводится анализ возможных рисков и прогнозируется вероятность возникновения как одолимых (управляемых), так и неодолимых (неуправляемых) факторов риска.

Анализ рисков включает процесс определения опасности и оценки воздействия рисков для людей, имущества и окружающей среды. Он является одним из элементов обеспечения промышленной безопасности в стране. Основными этапами анализа рисков являются: планирование и организация работ, идентификация опасностей, непосредственная оценка риска, разработка рекомендаций по уменьшению риска.

Оценка риска включает анализ частоты опасных ситуаций, последствий, неопределенностей; сравнение результатов с критериями приемлемого риска; обобщение данных.

В том случае, когда величина потерь известна, но не может быть выражена количественно, например цена человеческой жизни, риск можно оценивать вероятностной составляющей.

Риск (степень риска) можно оценивать, используя в ряде случаев статистические данные по вероятности нежелательного события. Некоторые примеры усредненного индивидуального риска со смертельным исходом от различных причин приведены в табл. 3.30.

Основой расчета усредненного индивидуального риска смертельного исхода является коллективный риск (R), который рассчитывается по формуле:

где P_АВ - частота (вероятность) аварий;

P_СМ - частота (вероятность) смертей.

Индивидуальный риск (r) определяется по формуле:

(3.39)

где N - количество людей, население.

Пример

В РФ в год происходит примерно 14,0 млн дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Одно из 400 ДТП заканчивается смертью. Численность населения Российской Федерации равна 142 млн человек. Определить коллективный риск (см/год) и индивидуальный риск (см/(чел·год) при эксплуатации автотранспорта, а также к какой степени потенциальной опасности по классификации объектов по риску возникновения аварии (ПО4) относится автотранспорт.

R = Р_АВ x Р_СМ = 14,0 x 10⁶x 1/400 = 35 000 чел/год.

R = 35 000/142 x 10⁶ = 2,46 x 10-4 см/чел x год.

Вывод: автотранспорт относится к очень опасным объектам.

Виды рисков и их показатели:

• потенциальный (территориальный) - пространственное распределение частоты реализации конкретной ЧС;
• индивидуальный - частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия конкретной ЧС; иногда называют профессиональным или смертельным;
• коллективный - ожидаемое количество смертельных исходов в результате возможных ЧС за определенное время;
• социальный - зависимость частоты возникновения событий, вызывающих поражение определенного числа людей от этого числа людей;
• приемлемый и неприемлемый.

В настоящее время сложились представления о величинах приемлемого (допустимого) и неприемлемого риска. Неприемлемый риск имеет вероятность реализации негативного воздействия более 1 x 10-3, приемлемый менее 1 x 10-6. При значениях риска от 1 x 10-3 до 1 x 10-6 принято различать переходную область значения риска.

Известно, что каждая авария в своем развитии проходит несколько стадий. На рисунке 3.5 эти стадии показаны - А, Б, В и Г.

Рис. 3.5. Стадии развития аварии

Стадия А - нормального функционирования системы в режиме повседневной деятельности и проведения предупредительных мероприятий(выявление предвестников рисков и заблаговременное принятиемер по их ограничению. Она характеризуется тем, что все процессы в последней, как правило, протекают в режиме установленных регламентов, поэтому она не приближается к аварийному состоянию. На этой стадии вероятность реализации негативного воздействия меньше 1 x 10^-6, а вероятность прибыли на уровне плановой.

Стадия Б - это стадия неустойчивой работы системы - начальная фаза нарастания технологического риска, предаварийного состояния. Вероятность реализации негативного воздействия будет в пределах от 1 x 10^-6 до 1 x 10^-3. В этих условиях органы управления объекта могут переводиться в режим "повышенной готовности" и опасные параметры технологического риска могут быть возвращены в регламентные границы специальными управляющими воздействиями, т.е. на уровень стадии А. Но наступает очередной цикл проявления причин аварии и вновь управляющими воздействиями система возвращается на уровень стадии А. Так может быть несколько раз. Таким образом, эту стадию на рисунке 3.5 можно изобразить в виде волнистой линии. Система подходит к границе устойчивости. Если эффективность управляющих воздействий оказывается недостаточной, то на границе устойчивости (точке бифуркации, неприемлемого риска более 1 x10^-3) ситуация становится аварийной (неуправляемой) и наступает стадия В. На стадии Б прибыль может быть больше, чем на стадии А, в основном, за счет уменьшения экономических средств на совершенствование технических и управляющих систем, а также их профилактики. Это мы видим на примере катастрофы на Саяно-Шушенской ГЭС.

Стадия В - эта стадия развития аварии характеризуется неуправляемым лавинообразным процессом ("обвалом") концентрации дестабилизирующих факторов. На этой стадии вводится "режим ЧС", срочно информируются руководители вышестоящих органов, оповещается персонал объекта о факте аварии и порядке его действий.

И наконец стадия Г - стадия "пораженного" состояния системы, затухания аварии (от локализации до полной ликвидации прямых и косвенных последствий аварии). Авария считается закончившейся тогда, когда прекратилось воздействие ее опасных факторов, ликвидирована непосредственная угроза для жизни и здоровья людей и начинается период восстановления.

Вероятность аварии (РАВ) связана с возможностью отказов и сбоев в работе отдельных элементов производства, т. е. с ненадежностью этих элементов.

где k_AB - коэффициент аварийности (k_AB = N_AB/N_отк);

Р_отк - вероятность отказа элемента (Р_отк = 1 - P(t), где P(t) - вероятность безотказной работы элемента системы в течение времени t характеризует его надежность).

Для экспоненциального закона распределения потока отказов

,

(3.41)

где - интенсивность отказов за время t.

Интенсивность отказов - это плотность вероятности отказа элемента за следующую малую единицу времени . Следовательно, вероятность безотказной работы до момента () при условии, что он уже проработал без отказов до момента t, можно определить в виде:

,

(3.42)

а вероятность аварии рассчитать по формуле:

).

(3.43)

Рассмотренный способ дает лишь приближенное значение вероятности возникновения реальной аварии соответствующего риска.

Оценка потенциальной опасности любой ЧС заключается в определении возможных последствий аварий:

• масштабов действия основных поражающих факторов при различных сценариях аварий;
• числа пострадавших и структуры поражения;
• материального ущерба.

В качестве меры опасности для человека используется понятие "удельной смертности" (индекс смертности М), т. е. отношение числа погибших N к количеству вещества Q:

Cредние величины удельной смертности представлены в табл. 3.31.

По количеству опасного вещества и его удельной смертности можно оценивать потенциальную опасность объекта. Критериями опасности являются:

• превышение порогового уровня смертности, обычно принимаемого равным 10 человекам;
• выход границы зоны поражения за пределы объекта и его санитарно-защитной зоны (СЗЗ). (I кл. - 1000 м, II кл. - 500 м, III кл. - 300 м, IV кл. - 100 м, V кл. - 50 м).

Из формулы М = N/Q по пороговому уровню смертности (N_пр = 10 человек) и средней величине индекса смертности (М) можно определить предельное количество опасного вещества (Q_пред) на предприятии, которое требует разработки Декларации безопасности ОПО.

Определить Q_пред для хлора при М = 0,5.

Q_пред = N_пор / М = 10 / 0,5 = 20 т.

Исходя из критериев опасности, можно рассчитать и соответствующее пороговое количество опасного вещества, определить потенциальную опасность и класс опасности предприятия. Удельная смертность может быть использована и при оценке опасности ЧС природного характера. Так, при оценке землетрясений в формулу удельной смертности вместо количества вещества Q подставляют значение интенсивности землетрясения. Расчет радиуса поражения при взрывах производят, исходя из давления во фронте воздушной ударной волны, приводящего к гибели человека. А радиус токсического поражения равен глубине зоны заражения с поражающими концентрациями ОХВ.

При наложении зон действия нескольких поражающих факторов, расчет числа погибших производят по наиболее опасному фактору.

Расчет числа погибших при взрыве взрывчатого вещества производится по формуле:

где P - плотность населения (персонала объекта экономики), чел/км²;

Q - масса взрывчатого вещества, т.

Радиус смертельного поражения определяется по формуле:

При взрыве топливо- или газовоздушной смеси число погибших примерно в 3 раза больше, чем при взрыве взрывчатого вещества, а радиус смертельного поражения - больше в 1,6 раза.

При химической аварии по формуле удельной смертности можно определить число погибших:

N = M x Q.

Радиус поражения ОХВ численно равен глубине зоны заражения с поражающими концентрациями.

В качестве выводов по данному вопросу следует заметить, что при взаимодействии человека с техникой аварии и катастрофы возникают, в основном, по вине человека. Это связано с недостаточными экономическими затратами, неграмотной эксплуатацией техники (ДТП) и другими причинами.

Для более полной характеристики ОПО необходимо провести их классификацию по различным степеням потенциальной опасности. Такая классификация особенно необходима для химически опасных объектов, как наиболее сложных производств.