Методы прогноза вероятности причинения ущерба

Рис. 3.2. Графики параметрических законов поражения

Рис. 3.1. Диаграмма причинения техногенного ущерба объектам и ресурсам региона

Принципы априорной оценки техногенного ущерба

Диаграмма, иллюстрирующая способы и формы причинения техногенного ущерба одновременно несколькими производственными объектами, приведена на рис. 3.1. На ней в различных сочетаниях показаны людские, материальные и природные ресурсы конкретного региона, подвергнутые разрушительному воздействию их вредных выбросов и получившие определенные степени повреждения.

Общая модель. Следуя логике диаграммы, априорная оценка риска (математического ожидания суммарного ущерба) какому-либо региону за время t может проводиться в общем случае по формуле:

R_tр = M_t[Y] =C_ш ^в Q^в(1-Q)^ш-в× (Q_фн Р_фн Y_фн), (3.1)

где в=1...ш -соответственно число предприятий региона с имевшими место аварийными или систематическими вредными выбросами и общее количество расположенных в нем предприятий;

C_ш ^в -число сочетаний из ш по в;

Q -вероятность появления происшествий (аварийных выбросов) на одном предприятии за время t;

ф=1...я -число форм причинения ущерба ресурсам региона, вызванного вредными материальными и энергетическими выбросами;

Q_фн -условные вероятности воздействия таких выбросов на людские, материальные и природные ресурсы региона;

Р_фн -условные вероятности причинения ущерба определенной степени соответствующим объектам;

Y_фн -размеры такого ущерба от каждого вредного выброса.

Изучение только что перечисленных параметров общей модели прогноза техногенного риска показывает, что рассмотренные ранее подходы пока не позволяют определить формы и размеры ущерба от аварийных происшествий и непрерывных вредных выбросов - Y_фн. Для этого требуется дополнительная информация о закономерностях, связанных с их поглощением и разрушительным воздействием на людские, материальные и природные ресурсы.

Закономерности появления ущерба. Для априорной оценки техногенного ущерба удобно пользоваться зависимостями между вероятностями вывода из строя учитываемых нами ресурсов и полученной ими мощностью дозы вредных факторов - DР. Такие зависимости, называемые " доза-эффект " - R(DР), могут иметь различный характер: как простой (линейно-беспороговый), так и более сложный (нелинейно-ступенчатый) - см. рис. 3.2а (линии 1 и 2 на графиках).

Например, с помощью кривой 2 можно выделить четыре способа влияния дозы поглощенного поражающего фактора: 1)при малых ее значениях, принадлежащих отрезку [ 0...DР₁ [, иногда наблюдается так называемый гормезис - благотворное влияние вредных факторов на живые организмы при незначительных дозах и вредное - при больших; б)в диапазоне [ DР₁... DР₂ [ может существовать область безразличия или нейтральной реакции живых организмов; 3)при достижении дозой значений [ DР₂...DР₃ [, имеет место нелинейное, монотонное возрастание разрушительного эффекта; 4)после превышения ею величины DР₃, наблюдается гибель всех объектов, подвергшихся столь интенсивному воздействию каких-либо поражающих факторов.

Иллюстрацией подобного характера биологической реакции организма человека, например, на радиоактивное облучение могут служить приведенные в табл. П4.1 пороговые мощности поглощенных им доз DР, соответствующих конкретным разрушительным эффектам.

Зеркальным отображением функций "доза-эффект" - точнее отрезка кривой 2, соответствующего дозам ] DР_1…DР₂ ], является зависимость между риском (вероятностью) причинения конкретного ущерба - R и удаленностью поражаемых ресурсов от места разрушительного выброса энергии или вредного вещества - Х (см. рис. 3.2б). Например, для взрыва облака углеводородного газа массой 32 т, эта зависимость проявляется между радиусом смертельного поражения (<140 м) и радиусом безопасных удалений (³250 м).

а)Зависимости "доза-эффект" б)Кривая "риск-удаленность"

Чаще всего мы будем пользоваться нелинейно-ступенчатым представлением функции R(DР) и монотонным - R(Х). При этом, на отрезках значений мощности дозы поражающего фактора, меньших DР₂ и больших DР₃, следует исходить из предположения соответственно о полной безвредности и абсолютной губительности соответствующих мощностей доз для рассматриваемых нами ресурсов. Внутри интервала [ DР₂...DР₃ ] будет подразумеваться вероятностный характер причинения им ущерба конкретной степени тяжести.

Частные модели. Анализ приведенных выше сведений свидетельствует о сложности и громоздкости априорной оценки техногенного техногенного ущерба, даже при допущении о равенстве в формуле (3.1) как вероятностей случайных и систематических вредных выбросов на всех предприятиях региона, так и условных вероятностей их воздействия и причинения ущерба различным ресурсам. Выходом из создавшегося положения может быть введение понятия "средний ущерб" от одного вредного выброса конкретного типа, возможного при проведении данного производственного или транспортного процесса, а также оперирование вероятностью появления хотя бы одного (любого) такого разрушительного выброса.

С учетом сделанных допущений, величина риска R_tВ (среднего социально-экономического ущерба людским, материальным и природным ресурсам, оказавшимся под воздействием случайных и непрерывных вредных выбросов отдельного предприятия), может быть рассчитана по такой формуле:

R_tВ = M_t [Y] =Q_kс Y_kc+ (Q_lн =1)Y_lн, (3.2)

где k=1...m -число типов происшествий (аварийных вредных выбросов), возможных при функционировании данного предприятия;

Q_kс,Y_kc -вероятности возникновения происшествия каждого типа за время t и размеры обусловленного ими среднего ущерба;

l =1...n -число типов непрерывных энергетических (шум, вибрации, тепло...) и материальных (дым, шлаки...) вредных выбросов;

Q_lн=1,Y_lн - вероятности появления за время t выбросов каждого типа и размеры обусловленного ими среднего ущерба.

В последующем будем также использовать термин " зона поражения ", понимая под ним объем пространства или площадь поверхности, в пределах которых располагаются людские, материальные и природные ресурсы, подвергнутые воздействию вредных выбросов предприятия и получившие дозы большие, чем DР₂. В этом случае априорную оценку величины риска (среднего ущерба таким ресурсам) удобно рассчитывать по следующей формуле:

R_tY = M_t [Y] =(Q_kq×S_kq×F_k×C_k)+(S_kd×F_k×C_k), (3.3)

где Q_kq -вероятность причинения людским, материальным и природным ресурсам ущерба заданной степени тяжести за время t;

S_kq,S_kd -соответственно площади зон вероятного и достоверного уничтожения рассматриваемых ресурсов поражающими факторами;

F_k,C_k - средние плотность и стоимость единицы каждого ресурса в зонах вероятного и достоверного поражения.

Статистика современных аварий и катастроф свидетельствует: наибольший техногенный ущерб людским, материальным и природным ресурсам (60%) ныне связан с пожарами и разрушениями зданий (транспортных средств)[7]. При этом основными поражающими факторами являются: тепловой - 56%, фугасный - 16%, осколочный - 13% и токсический - 7%. Большинство техногенных происшествий обусловлено неконтролируемым высвобождением энергии, которая накоплена в взрывчатых веществах (ВВ), топливовоздушных смесях (ТВС) или в сосудах, находящихся под давлением сжатых газов.

Классификация условий среды. Для определения возможного характера (мгновенного, постепенного) разрушительного высвобождения энергии ТВС, обусловленного их чувствительностью к взрыву и степенью загазованности соответствующих объемов, в настоящее время рекомендуется[14]: а)все ТВС делить на 4 подгруппы (см. табл. 3.1): 1 -особо чувствительные, 2 -чувствительные, 3 -умеренно чувствительные и 4 -слабо чувствительные; б)заполненные ими пространства также классифицировать по 4 типам: 1 - сильно загроможденные, с замкнутыми полостями, 2 - загроможденные, с полузамкнутыми объемами, 3 - частично загроможденные отдельно стоящими сооружениями и 4 - слабо загроможденные.

Таблица 3.1.

Вещества и коэффициенты удельного энерговыделения (b)

Подгруппа 1	Подгруппа 2	Подгруппа 3	Подгруппа 4
Ацетилен - 1,1	Бутан - 1,04	Ацетон- 0,56	Аммиак- 0,42
Виниацетилен - 1,03	Бутилен - 1,0	Бензин - 1,0	Диз. топливо- 1,0
Водород - 2,73	Бутадиен - 1,0	Гексан - 1,0	Керосин - 1,0
Гидразин - 0,44	Пропан - 1,05	Метиламин- 0,7	Метан- 1,0
Изопропилнитрат-0,4	Пропилен - 1,04	Метилацетат-0,5	Метилбензол- 1,0
Метилацетилен -1,05	Этан - 1,08	Октан- 1,0	Окись углерода-.2
Нитрометан - 0,25	Этилен - 1,07	Сероводород-0,3	Хлор бензол - 0,5
Окись этилена - 0,62	Эфиры - 0,7	Спирт этил.- 0,62	Фенол - 0,92
Этилнитрат - 0,3	ШФЛУ - 1,0	Прир. сж. газ- 1,0	Этилбензол - 1,0

Примечания: 1. Поправочный коэффициент b уточняет теплоемкость горючего

относительно ее стандартной величины, равной 44МДж/кг.

2. ШФЛУ - широкая фракция легких углеводородов.

Способы трансформации энергии. Исходя из особенностей ситуации - подгруппы аварийно опасного вещества и класса заполненного им объема, может быть определен вероятный режим разрушительного высвобождения энергии ТВС (см. табл. 3.2). В качестве режимов подразумеваются следующие: 1- детонация (взрывное горение со скоростью более 500 м/с), 2 - дефлаграция при 300-500 м/с, 3 - дефлаграция со скоростью 200-300 м/с, 4 - дефлаграция при 100-200 м/с, 5 - дефлаграция со скоростью, равной 40 × М^1/6 (М - масса облака, т) и 6 -медленная дефлаграция со скоростью, равной 21 М^1/6.

Таблица 3.2.

Дата добавления: 2013-12-12