Лекция 9. Основные направления и методы моделирования чрезвычайных ситуаций

Цель: Дать основные понятия направлений и методов моделирования ЧС

Учебные вопросы:

1. Определение вероятных сценариев развития аварийных ситуаций. Стадии развития техногенных ЧС.

2. Требования к информации и методам, необходимым для проведения анализа риска

Время 2 часа.

Литература: Защита окружающей среды в ЧС. /В.Ф. Мартынюк, Б.Е. Прусенко/

7.1. Определение вероятных сценариев развития аварийных ситуаций. Стадии развития техногенных чрезвычайных ситуаций

Ранее было показано, что при всем многообразии аварийных процессов количество поражающих факторов ограничено. Однако желательно не только конечные эффекты, но и сценарии аварии описывать конечным числом физико-химических процессов, комбинации которых могут охватывать всю совокупность чрезвычайных ситуаций. Тогда сценарий чрезвычайной ситуации представляет собой последовательность физических явлений, происходящих одно за другим в результате аварийной ситуации. В принципе каждому физическому явлению должна соответствовать своя модель и своя методика расчета — элемент системы методик. Например, после образования отверстия в емкости с горючей жидкостью происходит истечение последней с образованием бассейна пролитого вещества. Затем, при соответствующих условиях, жидкость испаряется и образуется облако воспламеняемого газа. Это облако переносится ветром и рассеивается. При наличии источника поджигания может произойти взрыв неограниченного облака газа, который повлечет за собой фугасное и тепловое поражение близлежащих объектов. С другой стороны, если воспламенение вещества происходит сразу после пролива или жидкость недостаточно летуча, то произойдет пожар в бассейне пролитого вещества. Это вызовет уже только тепловое поражение. Рассматривая всевозможные пути, сценарии развития аварии, мы видим, что возможны разветвления путей и их пересечения. Таким образом, возникает понятие «деревьев событий». Модель чрезвычайной ситуации должна давать воз­можность рассчитывать последствия аварий при реализации того или другого варианта событий на основе одного или нескольких корневых процессов.

Количество возможных сценариев аварии определяет число необходимых моделей и элементов системы методик. В частности, в вышеприведенном примере можно выделить семь таких элементов: истечение жидкости, испарение, рассеяние облака, взрыв облака, горение бассейна, тепловое и фугасное поражение. Деление сценария на структурные элементы должно происходить на основе следующих принципов:

4. Каждый элемент должен содержать в себе конкретное физическое явление, которое можно описать математической или эмпирической моделью.

5. Элемент должен быть изолированным, готовым к использованию в других сценариях развития аварии. Например, элемент — тепловое поражение является следствием как газовоговзрыва, так и горения бассейна. Поэтому имеет смысл не включать оценки теплового поражения в элементы для каждого из этих явлений, а выделить его в отдельный элемент. Этим же требованием обеспечивается взаимозаменяемость элементов. К примеру, в зависимости от типа жидкости может происходить как образование облака газа с нейтральной плавучестью, так и облако тяжелого газа. В обоих случаях для оценки рассеяния облака используются различные физические и математические модели. В то же время основные входные и выходные параметры этих моделей одинаковы. Поэтому оценка последствий может проводиться по одному и тому же сценарию, с использованием одних и тех же элементов (методик), за исключением методик, описывающих рассеяние, которые для каждого случая будут свои.

6. Возможность использования нескольких методик, описывающих один и тот же процесс. Например, процесс рассеяния тяжелых газов можно рассчитать как по сложным трехмерным кодам, требующим несколько часов работы, так и по упрощенным эмпирическим моделям. В то же время входные параметры для этих моделей одинаковы. В зависимости от целей оценки, оперативности и точности в системе можно воспользоваться тем или иным видом элемента. Кроме этого, существует возможность замены устаревшей методики новой, что не потребует переработки всей системы методик.

Таким образом, количество элементов должно быть не слишком большим, чтобы обеспечить целостность описания физических процессов, но и не слишком малым, чтобы обеспечить необходимую гибкость системы. Пример модели развития аварийного процесса, содержащей не слишком большое число физических явлений, показан на рис. 7.1.

При анализе конкретный выбор пути развития аварии зависит, от типа вещества и условий его хранения и эксплуатации. При этом можно использовать несколько сценариев. Например, при выбросе углеводородов возможно как оксическое поражение, так и тепловое и фугасное. При оценке опасности в таких случаях определяются опасные зоны для каждого из этих сценариев, а затем определяется максимальный ущерб. Аналогичная ситуация возникает при рассмотрении смеси веществ. В этом случае оценка производится по свойствам основного компонента смеси или по свойствам наиболее опасного компонента смеси.

Отдельным вопросом в модель должны входить критерии поражения.

Дата добавления: 2014-01-06