ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ

В . Т . Ал ымов Н . П . Тарасова

 

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА

Допущено Учебно-методическим объединением по образованию

в области химической технологии и биотехнологии в качестве

учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности «Охрана окружающей среды

и рациональное использование природных ресурсов»

направления подготовки дипломированных специалистов

«Защита окружающей среды»

 

МОСКВА

ИКЦ «АКАДЕМКНИГА» 2004

УДК 502/504 ББК20 18

А 45

Рецензенты-

доктор технических наук, профессор М.Г. Беренгартен,

доктор технических наук, профессор

АН. Проценко

Алымов В.Т., Тарасова Н.П.

Техногенный риск: Анализ и оценка: Учебное пособие для вузов. —

М." ИКЦ «Академкнига», 2004. - 118 с: ил.

ISBN 5-94628-144-5

Рассмотрены проблема безопасности в концепции устойчивого развития и понятие риска как меры опасности Изложены основные методы анализа и оценок техногенного риска, рассматриваемого как сочетание вероятности не­благоприятного события (аварии, катастрофы) и последствий этого события. Приведены классификация и определения рисков (индивидуальный, коллек­тивный, потенциальный территориальный, социальный) и их количествен­ные показатели. Даются понятия и описания техногенного, природно-техно-генного и экологического рисков, приведены примеры расчетов потенциаль­ного территориального риска На основе обобщения отечественных и зару­бежных подходов изложены современные методы управления рисками

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведе­ний, обучающихся по специальности «Охрана окружающей среды и рацио­нальное использование природных ресурсов», и может быть использовано при подготовке специалистов в области технологии обеспечения безопасности продукции, производства, объектов.

ISBN 5-94628-144-5

© В.Т. Алымов, Н.П. Тарасова, 2004 © ИКЦ «Академкнига», 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

Развитие общества на современном этапе все в большей ме­ре сталкивается с проблемами обеспечения безопасности и защиты че­ловека и окружающей среды. Устойчивое развитие и безопасность — две взаимосвязанные концепции, имеющие важное значение при вы­боре целей и путей перехода к коэволюции природы и общества

До недавнего времени в России в основу концепции безопасности был положен принцип «нулевого риска». Как показывает практика (многочисленные аварии и катастрофы последних десятилетий), такая концепция неадекватна законам техносферы Эти законы имеют вероят­ностный характер, и возможность аварий и катастроф всегда существует. Нулевая вероятность аварии достигается лишь в системах, лишенных за­пасенной энергии, химически и биологически активных компонентов. Исходя из этого, в нашем государстве, как и в большинстве стран миро­вого сообщества, в настоящее время принята концепция «приемлемого риска», позволяющая использовать принцип «предвидеть и предупре­дить» В соответствии с законами РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (1997 г.) и «О техническом регули­ровании» (2002 г.) данная концепция становится доминирующей в регу­лировании отношений в сфере промышленной безопасности. Появи­лись директивные документы, регламентирующие проведение анализа и оценок риска и декларирование промышленной безопасности опасных промышленных объектов с учетом опасностей и рисков потерь, связан­ных со спецификой явлений природы и деятельности человека [1].

В развитие данного подхода в учебном пособии приведены класси­фикация и определения рисков (индивидуальный, коллективный, по­тенциальный территориальный, социальный) и их количественные по­казатели В соответствии с современной практикой даются понятия и описания техногенного, природно-техногенного и экологического рис­ков. На основе обобщения отечественных и зарубежных подходов и раз­работок в области анализа и управления риском изложены современные методы риск-анализа как процесса идентификации опасностей и оцен­ки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окру­жающей среды. Основная задача идентификации опасностей - выявле­ние и четкое описание всех присущих технической системе опасностей.

Предисловие

Оценки вероятности критических отказов и аварий базируются на теории надежности и безопасности технических систем с привлечени­ем методов теории вероятностей, математической статистики и совре­менных вычислительных средств. Оценка последствий отказа пред­ставляет сложную задачу ввиду значительного их разнообразия, слож­ности их математического описания, а также отсутствия необходимых исходных данных.

Аварии, природные и техногенные катастрофы, как правило, вызыва­ют последствия различного характера. По этой причине требуется при­влечение единой меры ущерба последствий (например, стоимостной) или критериев, которые сводят различные последствия к единому базису

«Интегральный риск» можно определить как интеграл (или сумму) по всем последствиям неблагоприятного события Несмотря на относи­тельный характер таких оценок, исследования по оценке риска необхо­димы прежде всего для того, чтобы сравнить риск от новых технических систем (технологий или конструкторских решений) с риском от сущест­вующих систем (соответственно технологий или конструкторских реше­ний) или риском от природных катастроф (экологическим риском).

В условиях сложившейся в настоящее время в России ситуации проблема техногенной опасности приобретает особое значение для промышленных районов, где сосредоточен огромный потенциал опас­ных производств (которых насчитывается около 30 тыс.) в сочетании со значительным износом основного оборудования и сложной соци­ально-экономической обстановкой При этом должен оцениваться риск не только для нормальных условий эксплуатации, но и для случа­ев реализации аварий с разрушением систем защитных оболочек, со­судов, резервуаров, сопровождающимся выходом опасных веществ в окружающую среду.

Количественные методы анализа и оценки риска, изложенные в пособии, создают базу для эффективного применения соответству­ющих методов и приемов управления риском, среди которых важное место занимает правовое и экономическое регулирование, включая обязательное страхование и страхование ответственности.

Информационное обеспечение управления рисками включает со­циальные и психологические аспекты, затрагивает проблемы норми­рования и приемлемости риска

Авторы благодарят NASA за предоставленные снимки из космоса «Глобальное альбедо Земли» и «Ночная планета», фрагменты которых помещены на обложке книги.

Глава I

риск и устойчивое

РАЗВИТИЕ ОБЩЕСТВА

■         1.1. ПОНЯТИЕ РИСКА **

Слово риск обозначает возможную опасность либо действие наугад в надежде на удачный исход [2].

В настоящее время в большинстве случаев под риском понимается возможная опасность потерь, связанных со спецификой тех или иных явлений природы и видов деятельности человеческого общества.

Человек разумный стал, по-видимому, оценивать риск еще на низ­ших ступенях развития, с осознанием чувства страха перед смертью и природными катастрофическими явлениями. С появлением товарно-денежных отношений риск становится экономической категорией и приобретает большое значение (соответственно совершенствуются и методы его оценки) в вопросах финансов и страхования. Риском стали управлять, т.е. прогнозировать развитие рисковых событий и прини­мать меры к снижению степени риска.

Анализируя различные определения риска, следует отметить, что они включают множество других понятий, ключевыми из которых яв­ляются опасность и ущерб, которые, в свою очередь, включают сово­купность дополнительных понятий и сопутствующих им определений. Таким образом, риск, являясь наиболее емким интегрирующим поня­тием, фактически служит мерой осознаваемой человеком опасности в его жизни и деятельности.

Опасность, являясь основной посылкой при рассмотрении про­блем безопасности, обычно рассматривается как объективно сущест­вующая возможность негативного воздействия на общество, личность, природную среду, в результате которого им может быть причинен ка­кой-либо ущерб, вред, ухудшающий состояние, придающий их разви-^ тию нежелательные динамику или параметры (темпы, формы и т.д ). Опасность техногенного характера имеет несколько другое толкова­ние и рассматривается как состояние, внутренне присущее техничес­кой системе, промышленному или транспортному объекту, реализуе­мое в виде поражающих воздействий источника техногенной чрезвы-

Глава 1. Риск и устойчивое развитие общества

чайной ситуации на человека и окружающую среду при его возникно­вении либо в виде прямого или косвенного ущерба для человека и ок­ружающей среды в процессе нормальной эксплуатации этих объектов. В общем случае последствия чрезвычайных ситуаций и аварий можно разделить на три группы ущерба:

• причинение ущерба жизни и здоровью людей;

• экономические ущербы:

 

— из-за повреждения сооружения или конструкции;

— косвенные убытки из-за выхода их из эксплуатации и остановки
производства;

• ущерб и неблагоприятные последствия для окружающей среды и
культурных ценностей.

⁶ При рассмотрении социальных, экономических и экологических сторон тяжелой аварии или катастрофы целесообразно оперировать Итонятиями прямого, косвенного и полного ущерба.

■         1.2. РИСК И ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ

Постановка проблемы устойчивого развития имеет исто-' рию, восходящую к Конференции ООН по окружающей среде (Сток^ гольм, 1972 г.) и документам Римского клуба, в частности к докладу «Пределы роста», подготовленному под руководством Д. Медоуза [3], когда была констатирована связь между проблемами окружающей среды и экономическим и социальным развитием.

Впервые определение устойчивого развития дано в докладе «Наше общее будущее» [4], опубликованном Комиссией ООН по окружаю­щей среде и развитию (иногда по имени ее председателя называемой комиссией X. Брундтланд): «Человечество способно придать развитию устойчивый и долговременный характер, с тем чтобы оно отвечало по­требностям ныне живущих людей, не лишая будущие поколения воз­можности удовлетворять свои потребности».

Термин был окончательно введен в международный обиход на Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жа­нейро, 1992 г.). Итоговый документ конференции «Повестка дня на XXI век» обращает внимание на тот факт, что «комплексный подход к проблемам окружающей среды и развития и уделение им большего внимания будут способствовать удовлетворению основных потребно­стей, повышению уровня жизни всего населения, способствовать бо­лее эффективной охране и рациональному использованию экосистем и обеспечению более безопасного и благополучного будущего» [5]. При этом обеспечение безопасности должно включать, прежде всего,

1.2. Риск и проблемы устойчивого развития

анализ последствий тех мероприятий нынешнего поколения, которые подвергают риску способность окружающей среды обеспечить безо­пасность человека будущего поколения. Устойчивое развитие общест­ва и безопасность - два взаимосвязанных понятия, имеющих важное значение при выборе целей и путей достижения высокого материаль­ного и духовного уровня людей.

На основе рекомендаций Конференции ООН по окружающей сре­де и развитию, определяющих принципы согласованной политики ус­тойчивого развития мирового сообщества и сохранения биосферы, в Российской Федерации были разработаны:

• Основные положения государственной стратегии РФ по охране ок­
ружающей среды и обеспечению устойчивого развития (Указ Пре­
зидента РФ от 4.02.1994 г. № 236);

•< Концепция перехода РФ к устойчивому развитию (Указ Президен­та РФ от 1.04.1996 г. № 440);

• Концепция национальной безопасности РФ (Указ Президента РФ
от 17.12.1997 г. № 1300);

• »Государственная стратегия устойчивого развития РФ (в основном
одобренная Правительством РФ в декабре 1997 г.);

• Национальный план действий по охране окружающей среды Рос-
-"сийской Федерации на 1999-2001 гг. (НПДООС);

• ' Экологическая доктрина Российской Федерации (одобренная рас-

поряжением Правительства РФ от 31 августа 2002 г.).

В Экологической доктрине Российской Федерации подчеркивает­ся, что переход на стратегию устойчивого развития должен быть со­пряжен с обеспечением безопасности в любой сфере деятельности об­щества и государства.

В 2002 г. на Всемирном саммите по устойчивому развитию (Йохан­несбург) были приняты «Политическая декларация» и «План дейст­вий», являющиеся основой для реализации принципов устойчивого развития. В последнем документе особо отмечено, что «существенно важное значение для достижения устойчивого развития и обеспечения того, чтобы устойчивое развитие отвечало интересам всех, имеют мир, безопасность, стабильность и уважение прав человека и основных сво­бод, включая право на развитие, а также уважение культурного разно­образия».

Применительно к анализу уровня безопасности разработано не­сколько концепций безопасности, опирающихся на следующие прин­ципы (или их сочетания):

• принцип безусловного приоритета безопасности и сохранения здо­
ровья над любыми другими элементами условий и качества жизни
членов общества;

Глава 1 Риск и устойчивое развитие общества

• принцип приемлемых опасности и риска, в соответствии с кото­
рым устанавливаются нижний (допустимый) и верхний (желаемый)
уровни безопасности и в этом интервале — приемлемый уровень бе­
зопасности и риска с учетом социально-экономических факторов,

• принцип минимальной опасности, в соответствии с которым уро­
вень риска устанавливается настолько низким, насколько это ре­
ально достижимо;

• принцип последовательного приближения к абсолютной безопас­
ности

В большинстве стран мирового сообщества в настоящее время при­нята концепция «приемлемого риска» (ALARA — as low as risk accept­able), позволяющая использовать принцип «предвидеть и предупре­дить». Эта общепризнанная концепция нашла отражение в четырех основных принципах, сформулированных Объединенным комитетом по управлению риском в рамках Государственной научно-технической программы [6]

Первый принцип — оправданность деятельности по управлению ри­ском, которая должна согласовываться со стратегической целью уп­равления риском, формулируемой как стремление к обеспечению ма­териальных и духовных благ при обязательном условии: практическая деятельность не может быть оправданна, если выгода от этой деятель­ности в целом не превышает вызываемого ею ущерба.

Второй принцип — оптимизация защиты по критерию среднестати­стической ожидаемой продолжительности предстоящей жизни в об­ществе. Оптимальным считается вариант сбалансированных затрат на продление жизни за счет снижения уровня риска и за счет выгоды, по­лучаемой от хозяйственной деятельности.

Третий принцип — необходимость учета всего спектра существу­ющих опасностей; вся информация о принимаемых решениях по уп­равлению риском должна быть доступна широким слоям населения.

Четвертый принцип — учет требований о непревышении предельно допустимых экологических нагрузок на экосистемы. По существу, он состоит в том, что обеспечение безопасности человека, живущего се­годня, следует достигать путем реализации таких решений, которые не подвергают риску способность природы обеспечить безопасность и потребности человека будущего поколения

В соответствии с изложенными выше принципами может быть сформулирована общая методология анализа риска, направленная на оценку уровня опасности для населения и окружающей среды.

1.3. Мв*МЯ»ческое определение риска

■ . ₀ „ 1.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИСКА

Для оценки степени опасности важны не только частота (или вероятность) ее появления, но и тяжесть последствий для инди­видуума, общества или окружающей среды.

Чтобы сделать эту оценку количественной, в настоящее время вво­дят понятие риска R, определяемого как произведение вероятности Р неблагоприятного события (аварии, катастрофы и т.д.) и ожидаемого ущерба У в результате этого события:

R = PV                                                                   (1.1)

Или

если могут иметь место несколько (/) неблагоприятных событий с раз­личными вероятностями P_t и соответствующими им ущербами У_г

Следуя логике определения риска по формуле (1.2), можно запи­сать выражение для риска в виде интеграла:   <• »э-

К = \ЯУ)Р(У)С1У,                          ^mi                      (13)

где Р{У) — весовая функция потерь, с помощью которой последствия различной природы приводятся к единой (например, стоимостной) оценке ущерба; /?(У) — плотность распределения случайной величины У (в общем случае векторной). В такой формулировке риск — мера опасности, фактически он оп­ределяется как математическое ожидание ущерба или потерь. Так, в методиках оценки комплексного риска для населения от чрезвычай­ных ситуаций природного и техногенного характера риск как матема­тическое ожидание потерь пюдейЩМ] в пределах некоторой террито­рии (например, города) определяется по формуле

где /(У) — весовая функция потерь, с помощью которой последствия различной природы приводятся к единой (например, стоимостной) оценке ущерба;

/?(У) — плотность распределения случайной величины У (в общем случае векторной).

В такой формулировке риск — мера опасности, фактически он оп­ределяется как математическое ожидание ущерба или потерь. Так, в методиках оценки комплексного риска для населения от чрезвычай­ных ситуаций природного и техногенного характера риск как матема­тическое ожидание потерь пюдейЩМ] в пределах некоторой террито­рии (например, города) определяется по формуле

 P(<t>)y(x,y)f{x,y,<t»dtotufy_t   (1.4)

где Р — вероятность аварии или чрезвычайной ситуации (ЧС), в ре­зультате которой возникает поражающий фактор, характеризуемый параметром Ф (например, интенсивность землетрясения, избыточное давление на фронте ударной волны, токсодоза и т.д.);

S_r — область интегрирования (например, территория города);

10

Глава 1 Риск и устойчивое развитие общества

Ф_тш,Ф_тах — соответственно минимально и максимально возмож­ное значение параметра поражающего фактора;

ДФ) — вероятность поражения людей в зависимости от Ф как па­раметра (часто задается в виде функции нормального распределения от пробит-функции параметра Ф);

\ц{х, у) — плотность населения в пределах рассматриваемой пло­щадки;

f(x, у, Ф) — плотность распределения интенсивности параметра Ф в пределах площадки с координатами (х, у).

В общем случае при учете фактора времени риск в соответствии с (1.3) является функционалом, зависящим от реализации случайного процесса, описывающего течение или сценарий неблагоприятного со­бытия.

Таким образом, один и тот же риск может быть вызван или высокой вероятностью отказа с незначительными последствиями (отказ какой-либо системы автомобиля), или ограниченной вероятностью отказа с высоким уровнем ущерба (отказ системы на АЭС).

При анализе опасностей для населения и окружающей среды ис­пользуют риск, отнесенный к единице времени, при этом за единицу времени чаще всего принимают 1 год.

Сделанные выше математические определения риска, хотя в основ­ном согласуются с интуитивным понятием риска, теряют элемент слу­чайности (математическое ожидание случайной величины - величина не случайная, а детерминированная) и обладают всеми недостатками, характерными для точечных оценок случайных величин. Поэтому учет факторов неопределенности при таком рассмотрении риска имеет принципиальное значение.

Несмотря на отмеченную ограниченность процедуры определения риска по соотношениям (1.1) и (1.2), такая мультипликативная и адди­тивная комбинация двух величин, характеризующих риск, в одну весь­ма продуктивна, так как позволяет упростить процедуру оценки риска, разделив ее на два этапа, имеющих во многих случаях самостоятельное значение:

• определение вероятностей (или интенсивностей) неблагоприятных
исходов Р-,

• определение ущербов У, при соответствующих неблагоприятных
исходах.

Аварии, природные и техногенные катастрофы, как правило, вы­зывают последствия различного характера. По этой причине требуется привлечение единой меры ущерба последствий (например, стоимост­ной) или подходящих весовых функций, которые сводят различные последствия к единому базису. При более сложных структурах собы-

1 3 Математическое определение риска                                                                   11

тий и ущербов приведенные выше формулы для вычисления риска мо­гут усложняться. Так, авторы [7] предлагают рассчитывать годовой риск R(f) как сумму (соответственно иногда его называют суммарным риском) всех последствий неблагоприятного события:

R(t) = Ум(0 + Уч(/),                                               (1.5)

где Ум(О — суммарный ежегодный имущественный ущерб (руб./год) вследствие воздействия поражающих факторов, возникающих в ре­зультате штатного функционирования опасных объектов и при авари­ях, а также в чрезвычайных ситуациях и при катастрофах;

Уч(/) — суммарный ежегодный ущерб (руб./год), обусловленный потерей здоровья (включая и смертельные случаи) вследствие воздей­ствия поражающих факторов, возникающих в результате штатного функционирования и при авариях, а также в чрезвычайных ситуациях и при катастрофах;

/ — время, лет. В свою очередь:

где М It) — вероятность (частота) возникновенияу-го имущественного ущерба от /-го поражающего фактора, 1/год;

Y(t) — величина./-го имущественного ущерба от /-го поражающего фактора, руб.;

R (f) — вероятность (частота) возникновения у-го типа поражения человека от /-го поражающего фактора, 1/год;

XJJ) — величина потерь, обусловленныху-м типом поражения чело­века от /-го поражающего фактора, руб.

При этом предполагается, что М (f) и Y(t) включают как вероят­ность возникновения самого поражающего фактора, так и вероят­ность наступления соответствующего ущерба.

Следует отметить, что применение вероятностных и статистиче­ских подходов к проблеме технического риска встречает серьезные технические и социально-психологические препятствия. Трудности и сложности заключаются в получении достоверных статистических данных, необходимых для расчетных моделей. Все это становится про-

12

Глава 1 Риск и устойчивое развитие общества

блемой, когда проводится анализ безопасности высоконадежных сис­тем и оценки риска требуют применения методов экстраполяции ре­зультатов в область маловероятных значений

К этому добавляется определенное предубеждение некоторых представителей руководящих и контролирующих органов и даже ин­женерно-технических работников против оценок безопасности с по­зиций допустимого или приемлемого риска Это предубеждение осно­вано на следующих как объективных, так и субъективных факторах

• неприятие специалистами и ответственными лицами, принимаю­
щими решения, факторов неопределенности и отсутствие желания
рисковать в условиях плановой экономики,

• недостаточно глубокие знания инженерами теории вероятностей и
математической статистики

Риск — категория рыночной экономики, и необходимость учета случайностей и неопределенностей при анализе безопасности призна­ется в настоящее время не только специалистами в этой области, но и работниками государственных структур Примером тому служат мно­гочисленные публикации на данную тему и нормативные документы по промышленной безопасности и риску [6—14].

Глава 2_

КЛАССИФИКАЦИЯ РИСКОВ

■         2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РИСКОВ

Понятие риска является многоплановым, поэтому в науч­ной литературе используются различные производные этого понятия в зависимости от области применения, стадии анализа опасности

Излагаемая ниже классификация рисков не претендует на полноту и строгость и приведена для того, чтобы сосредоточить в дальнейшем внимание на подходах и методах оценки рисков, связанных с оценкой опасности, управлением безопасностью технических систем и объектов.

Начальную классификацию рисков можно провести в зависимости от основной причины возникновения рисков

природные риски — риски, связанные с проявлением стихийных сил природы землетрясениями, наводнениями, подтоплениями, бурями и тп,

техногенные риски — риски, связанные с опасностями, исходящими от технических объектов,

экологические риски — риски, связанные с загрязнением окружаю­щей среды,

коммерческие риски — риски, связанные с опасностью потерь в ре­зультате финансово-хозяйственной деятельности

С точки зрения применения понятия риска при его анализе и управ­лении техногенной безопасностью важными категориями являются

индивидуальный риск - риск, которому подвергается индивидуум в результате воздействия исследуемых факторов опасности,

потенциальный территориальный риск - пространственное распре­деление частоты реализации негативного воздействия определенного уровня,

социальный риск — зависимость частоты событий, в которых постра­дало на том или ином уровне число людей больше определенного, от этого определенного числа людей,

коллективный риск - ожидаемое число смертельно травмирован­ных в результате возможных аварий за определенный период времени;

14

Глава 2 Классификация рисков

приемлемый риск — уровень риска, с которым общество в целом го­тово мириться ради получения определенных благ или выгод в резуль­тате своей деятельности.

Классификации рисков в других областях и соответственно катего­рии для их описания, например в страховой деятельности, могут, есте­ственно, отличаться от классификации, приведенной выше.

■ 2.2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ И КОЛЛЕКТИВНЫЙ РИСКИ

Одной из наиболее часто употребляемых характеристик опасности является индивидуальный риск — вероятность (или частота) поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследу­емых факторов опасности при реализации неблагоприятного случай­ного события.

Например, для целей радиационной безопасности при облучении в течение года индивидуальный риск RI сокращения длительности пе­риода полноценной жизни в результате возникновения тяжелых по­следствий от детерминированных эффектов консервативно принима­ется равным:

 

где P_t{D > Д} — вероятность для /-го индивидуума быть облученным до­зой D > Д при обращении с источником в течение года;

Д - пороговая доза для детерминированного эффекта.

В общем случае индивидуальный риск на рассматриваемой терри­тории от некоторой опасности или угрозы характеризуется вероятнос­тью смерти произвольного лица из населения за интервал времени, равный 1 году. Риск определяется статистическим либо вероятност­ным (с помощью математических моделей) методом. Так, если имеет­ся достаточная статистика, то точечная статистическая оценка инди­видуального риска (1/год) может быть получена по формуле

RI=n/N,

 (2.1)

где п — число смертей в год по рассматриваемой причине;

N — численность населения на рассматриваемой территории в оце­ниваемом году.

Этот вид риска рассматривается в качестве первичного и основно­го понятия, во-первых, в связи с приоритетом человеческой жизни как высшей ценности и, во-вторых, в связи с тем, что именно индивиду­альный риск может быть оценен по большим выборкам с достаточной степенью достоверности, что позволяет определять другие важные ка­тегории риска (например, потенциальный территориальный) при ана-'

2 2 Индивидуальный и коллективный риски_______________________________ 15

лизе техногенных опасностей и осуществлять установление приемле­мого и неприемлемого уровней риска.

Обычно индивидуальный риск измеряется вероятностью гибели в исчислении на одного человека в год. В случае, если оценивается риск для какой-либо группы людей определенной профессии или специ­ального рода деятельности, связанных с повышенной опасностью, це­лесообразно их риск относить к одному часу работы или одному тех­нологическому циклу.

Аналогично могут быть определены индивидуальные риски уве­чий, заболеваний, потери трудоспособности и т.п. Если говорится, что индивидуальный риск для пассажиров гражданской авиации состав­ляет 10~⁴ 1/год, то в статистическом плане это означает, что следует ожидать один смертельный исход в результате несчастного случая, связанного с отказом на самолете, на 10 тыс. пассажиров в год.

Индивидуальный риск при техногенных опасностях в основном определяется потенциальным территориальным риском и вероятнос­тью нахождения человека в районе возможного действия опасных факторов. При этом индивидуальный риск во многом определяется квалификацией и обученностью индивидуума действиям в опасной ситуации, его защищенностью. При анализе техногенного риска обычно не проводится расчет индивидуального риска для каждого че­ловека, а оценивается индивидуальный риск для групп людей, находя­щихся в течение более или менее одинакового времени в опасных зо­нах и использующих одинаковые средства защиты. Обычно речь идет об индивидуальном риске для работающих и для населения окружаю­щих районов или для более узких групп, например для рабочих раз­личных специальностей.

В большинстве промышленно развитых стран статистические дан­ные об индивидуальном фатальном риске систематически собираются и публикуются в печати. На рис. 2.1 показаны оцененные по статисти­ческим данным промышленно развитых стран (США, Канада, Вели­кобритания, Норвегия) ориентировочные значения индивидуального риска, разбитого на три категории: общегражданский риск (риск, ко­торому подвергается каждый житель страны независимо от профессии и образа жизни), профессиональный риск (риск, связанный с выбо­ром профессии) и риск — «плата за удовольствие и комфорт» [1]. Мож­но заметить, что главенство в первой категории принадлежит несчаст­ным случаям в быту (если исключить болезни), во второй - работе на морских платформах при разработке месторождений континентально­го шельфа, в третьей — занятию альпинизмом.

В любом регионе, независимо от наличия или отсутствия каких-ли­бо техногенных объектов, всегда существует некоторая вероятность того, что человек погибнет в результате несчастного случая, преступ-

16

Глава 2 Классификация рискдф

Рис. 2 1. Категории индивидуального риска и его ориентировочные *щюшщ

а/год)                                                                                "7

ления или иного «неестественного события». Очевидно, что вероят­ность смерти возрастает, если в районе проживания человека имеют место некоторые (фоновые) факторы, тем или иным путем негативно воздействующие на здоровье человека. Поэтому индивидуальный среднестатистический риск от техногенной деятельности сравнивает­ся именно с этой категорией риска.

На основании того, что индивидуальный риск характеризуется од­ним числовым значением и является универсальной характеристикой опасности для человека, на практике имеют место многочисленные попытки нормирования уровня приемлемого индивидуального риска. Однако опыты анализов риска различных производств показывают, что оценки индивидуального риска имеют существенный разброс, что связано с неопределенностью исходных данных (место расположения, профессия, состояние обученности и защищенности и т.д.). Поэтому уровень приемлемого индивидуального риска нормативно или зако­нодательно закреплен лишь в некоторых странах (например, в Голлан­дии - 10~⁶ 1/год; в России, согласно некоторым нормативным доку­ментам, - от 10~⁴ до 10~⁶ 1/год) [2, 3].

Количественной интегральной мерой опасности является коллек­ тивный риск, определяющий масштаб ожидаемых последствий для

2 3 Потенциальный территориальный и социальный риски                                   17

людей от потенциальных аварий или других негативных воздействий:
RN=RIN,                                                                (2.2)

где N — общее число людей, подвергающихся потенциальному нега­тивному воздействию.

Фактически коллективный риск определяет ожидаемое число смертельных исходов в результате аварий на рассматриваемой терри­тории за определенный период времени. Наиболее удобно пользовать­ся этим понятием для сравнения различных территорий хозяйствен­ной деятельности, однако для разработки мер безопасности примене­ние коллективного риска неэффективно, так как основной ущерб от несчастных случаев как результатов неблагоприятных событий зачас­тую не рассматривается.

Индивидуальный и коллективный риски могут быть переведены в сферу экономических и финансовых категорий, если установить стои­мость человеческой жизни и использовать математическое определе­ние риска (см. формулу 1.1). Такой подход широко обсуждается, вызы­вая возражения определенного круга ученых, которые считают челове­ческую жизнь бесценной и все финансовые дискуссии на этой почве недопустимыми. Однако на практике неизбежно возникает необходи­мость стоимостной оценки человеческой жизни именно с целью обес­печения безопасности людей. В большинстве промышленно развитых стран этот вопрос решается путем страхования индивидуальных рис­ков, в том числе смертельных. Уместность использования категории «цена человеческой жизни» и методы оптимизации затрат на обеспе­чение безопасности были рассмотрены в работе [4].

Исходя из того, что при использовании понятий «индивидуальный риск» и «коллективный риск» возникают значительные неопределен­ности, в настоящее время на практике стали применять другие катего­рии риска (территориальный и социальный) как меры опасности, ха­рактеризующие риск не единственным числовым значением, а набо­рами чисел или функциональными зависимостями.

Ш        2.3. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ

И СОЦИАЛЬНЫЙ РИСКИ

Комплексной мерой риска, характеризующей опасный объ­ект (территорию), является потенциальный территориальный риск — пространственное распределение вероятности (или частоты) реализа­ции негативного воздействия определенного уровня. Например, при моделировании опасных техногенных процессов по схеме «авария — механизм воздействия — реализация воздействия» для оценки риска, связанного с выбросами вредных веществ, потенциальный территори-

18

Глава 2

альный риск в точке (х, у) оценивается по формуле

где Р{А)₁ - вероятность аварии по сценарию /,

Р_у{^х> У) — вероятность реализации механизма воздействия у в точке (х, у) для сценария выброса /,

F\L) — вероятность летального исхода (или заболевания) при реа­лизации механизма воздействия у

Потенциальный территориальный риск, в соответствии с названи­ем, представляет собой потенциал максимально возможного риска для конкретных объектов воздействия, находящихся в данной точке про­странства Данная мера риска не зависит от факта нахождения объек­та воздействия (например, человека) в данном месте пространства Предполагается, что вероятность нахождения объекта воздействия равна 1 Потенциальный риск не зависит от того, находится ли опас­ный объект в многолюдном или пустынном месте, и может меняться в широком интервале На практике важно знать распределение потен­циального риска для отдельных источников опасности и для отдель­ных сценариев аварий При этом часто полагают вероятность иниции­рующего события также равной 1, те Р(А)₍ — 1 Таким образом, потен­циальный территориальный риск принимает характер территориаль­ного условного индивидуального риска и равен вероятности (или час­тоте) негативного исхода в результате реализации механизма воздействия в точке с координатами рассматриваемой территории (рис 2 2, вклейка)

В работе [5] при разработке Декларации безопасности предприятия с холодильными установками, содержащими 148 т аммиака, было по­строено поле потенциального риска для людей на открытой местнос­ти (рис 2 3) В зоне радиусом 200 м риск смерти составляет 10~², в зо­не до 400 м - 10~³, а при удалении на 1 км он падает до 10~⁵ и вне этой зоны - до 10~⁶ 1/год Авторы отмечают, что аналогичные значения были получены при рассмотрении случая нахождения людей в поме­щении

Как правило, потенциальный риск оказывается промежуточной мерой опасности, используемой для оценки индивидуального и соци­ального рисков (табл 2 1)

Социальный риск характеризует масштаб возможных аварий и опре­деляется функцией, у которой есть установившееся название — F—N-кривая В зависимости от задач анализа под N можно понимать общее число пострадавших, число смертельно травмированных или другой показатель тяжести последствий Знание распределения потенциаль-

^{1 и} °°^{циальнь1й} р^иски

19

Щ

i              /

Рис 2 3 Поля рисков смерти для людей на открытой мест­ности (1/год)

Прямоугольники - промышлен­ные и гражданские объекты

ного риска и распределения населения в исследуемом районе позволя­ет получить количественную оценку социального риска для населе­ния Для этого нужно определить число пораженных при каждом сце­нарии от каждого источника опасности, затем определить зависимость частоты событий (/), в которых пострадало на том или ином уровне

Таблица 2 1 Уравнения для вычисления некоторых показателей риска при авариях, связанных с выбросами вредных веществ

N(x, у) — численность людей в ячейке (единичной площадке)

с координатами (х, у),

F, — вероятность негативных последствий при реализации аварийного

сценария /,

N, — число смертельных исходов при реализации аварийного сценария /

20

Глава 2 Классификация рисков

Число погибших, не менее N человек

Рис. 2.4. F— TV -кривые для природных (а) и техногенных (б) рисков

а 1 — суммарная кривая, 2 - торнадо, 3 — ураганы, 4 - землетрясения, 5— мет 6 1 — суммарная кривая, 2 - аварии самолетов, 3 — пожары, 4 - взрывы, 5 — выбробы, б- 100 ядерных реакторов

число людей больше определенного (N), от этого определенного числа людей. Соответственно критерий приемлемой степени риска будет оп­ределяться для отдельного события уже не числом, а кривой, постро­енной для различных сценариев аварии.

На рис. 2.4 приведены ориентировочные оценки опасностей раз­личных производств, аварий технических объектов и катастрофиче­ских природных явлений с помощью F—N-кривых [6].

Комплексная оценка техногенных и природных рисков на террито­рии Новгородской области на основе F— TV-кривых приведена в работе [7] для аварий на пожаровзрывоопасных, химически опасных объек­тах, аварий на транспорте, а также для стихийных бедствий, связанных с наводнениями, лесными пожарами, бурями и ураганами. Приведен­ные на рис. 2.5 F-Л^-кривые гибели людей показывают, что число смертельных случаев на территории Новгородской области может со­ставлять от нескольких человек до нескольких тысяч человек. При этом гибель трех—четырех человек ожидается ежегодно и может быть вызвана мелкими авариями на промышленных объектах (промышлен­ный травматизм) и авариями на транспорте, связанными с перевозка­ми опасных веществ. Одновременная гибель нескольких тысяч чело­век - весьма редкое событие на рассматриваемой территории. Оно

2 3 Потенциальный территориальный и социальный риски

21

Число погибших, не менее N человек

Рис. 2.5. Социальный риск от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на территории Новгородской области

/ - пожаровзрывоопасные объекты, 2 - химически опасные объекты, 3 - транспорт; 4— бури и ураганы, 5— суммарная оценка

может произойти в связи с крупной аварией на промышленном объек­те. Такими авариями могут быть, например, разгерметизация резерву­ара, содержащего 10 тыс. т аммиака, на АО «Акрон» с выбросом всей массы аммиака в окружающее пространство при неблагоприятных по­годных условиях или мгновенная разгерметизация резервуаров, содер­жащих 4000 м³ сжиженного пропана, на ПО «Волна» с последующим детонационным взрывом. При этом следует отметить, что частота этих событий составляет от 10~⁷ до 10~⁸ 1/год и соответствует требованиям к промышленному риску, предъявляемому в промышленно развитых странах (например, в Нидерландах).

В настоящее время общераспространенным подходом для опреде­ления приемлемости риска является использование двух кривых, ког­да в логарифмических координатах определены F— TV-кривые прием­лемого и неприемлемого социального риска смертельного травмиро­вания, а область между этими кривыми определяет промежуточную степень риска, вопрос о снижении которой следует решать, исходя из специфики производства и местных условий, путем согласования с органами надзора и местного самоуправления.

Следует отметить, что аналогично в качестве переменной jV можно принять материальный и/или экологический ущербы, для которых могут быть построены свои F— TV-кривые, служащие мерой страхового или экологического риска соответственно.

2.4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК

Для оценки негативных экологических воздействий самых разнородных факторов (аварийные ситуации, загрязнение химически­ми веществами или радионуклидами, нерациональная хозяйственная деятельность, природные катастрофы и т.д.) в последние годы стали активно применять подход, основанный на оценке риска неблагопри­ятных последствий. Спецификой экологического риска является, как правило, неравномерное его распределение по территории, подверг­шейся воздействию вредного фактора. Распределение риска зависит от распределения неблагоприятного фактора (концентрации токси­канта, интенсивности радиоактивного излучения, шума и т.д.), которое может быть статичным или переменным. Так, загрязнение почвы какого-либо региона вредными веществами может быть стабильным во времени и не зависеть от ежедневно меняющихся погодных условий.

На рис. 2.6 (вклейка) представлено распределение Cs¹³⁷ по террито­рии, подвергшейся заражению в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Сложившееся распределение активности достаточно стабильно и обусловливает сравнительно долговременное распределение по тер­ритории частоты неблагоприятных последствий для здоровья людей.

Вместе с тем загрязнение приземного слоя атмосферы промышлен­ными выбросами может сильно меняться во времени в зависимости от направления и силы ветра, а также других метеорологических параме­тров. В этом случае следует принять во внимание две крайние ситуа­ции: кратковременное воздействие сильнодействующего фактора и длительное многолетнее воздействие сравнительно малоинтенсивного фактора.

При кратковременном, залповом воздействии (авария с выбросом в окружающую среду ядовитых веществ) само распределение вредного фактора по территории может носить ярко выраженный случайный характер, зависящий от состояния атмосферы на момент выброса. Риск поражения населения в этом случае будет зависеть не только от вероятности аварии, но и от повторяемости различных направлений ветра, его скорости и некоторых других метеопараметров.

В случае сравнительно малоинтенсивного фактора, действующего в течение продолжительного срока (например, промышленное или транспортное загрязнение атмосферы промышленных городов осуще­ствляется непрерывно на протяжении десятилетий), погодное состоя­ние в рассматриваемой точке меняется многократно. В этом случае действующим неблагоприятным фактором является усредненная за определенный период времени концентрация вредного вещества в ат­мосфере. Усреднение осуществляется путем расчета распределения концентрации токсиканта в атмосфере для каждого возможного по-

2.4. Экологический риск

23

годного состояния и последующего суммирования всех полей распре­деления концентрации с учетом повторяемости погодных состояний.

Еще одно обстоятельство, которое следует принимать во внимание, -это специфика объекта, подвергшегося негативному воздействию. Объект может быть локализован на определенной территории (зеле­ные насаждения в городе) или менять свое местоположение (популя­ции, склонные к миграции, население, плотность которого на различ­ных участках местности зависит от профессиональной деятельности, сезона или времени суток).

Если речь идет о населении, то на оценку риска могут оказывать влияние такие факторы, как местные или национальные традиции. Так, употребление или неупотребление в пищу тех или иных продук­тов питания, обусловленное традицией, уровнем жизни и т.п., может приводить к более или менее высокому риску заболевания: известно, что некоторые токсиканты в силу своей природы склонны к концент­рированию в определенных продуктах.

При проведении оценок риска для здоровья и жизни людей все на­селение делят на группы по половозрастному, профессиональному, со­циальному или иным признакам и осуществляют оценку риска для каждой группы, полагая, что воздействия фактора риска на всех чле­нов группы одинаково. Учет указанных обстоятельств делает процесс оценки риска крайне трудоемким, требующим обработки большого объема статистического материала. Как правило, подобные оценки проводят с использованием специальных компьютерных программ (экспертных систем) либо ограничиваются оценкой потенциального риска.

Более детальное описание методов и подходов, используемых при анализе экологического риска, дано в главе 5.

•«' СТРУКТУРА ТЕХНОГЕННОГО РИСКА

■ _t 3.1. ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Развитие техногенной сферы на планете привело к двум ди­аметрально противоположным последствиям:

• с одной стороны, достигнуты выдающиеся результаты в электронной,
атомной, космической, авиационной, энергетической и химической
отраслях промышленности, а также в биологии, генной инженерии,
предоставившие человечеству возможность продвинуться на прин­
ципиально новые уровни во всех сферах жизни и деятельности;

• с другой стороны, появились не виданные ранее потенциальные и
реальные опасности и угрозы человеку, созданным им объектам,
среде обитания не только в военное, но и в мирное время.

Эти угрозы были осознаны в последние десятиления в связи с крупнейшими техногенными катастрофами на объектах различного назначения:

• ядерными (б. СССР - Чернобыль, материальный ущерб около 400
млрд. долл.; США — Тримайл Айленд, материальный ущерб около
100 млрд. долл.; и др.);

• химическими (Индия, Италия и др.);

• космическими и авиационными (США — «Челленджер», «Колум­
бия»; Россия - аварии на подводных лодках; и др ); . ,< , ₄> <; _t ->

• на трубопроводных и транспортных системах и т.д.

Перечень катастроф, аварий, пожаров и взрывов с выбросами от­равляющих веществ может быть продолжен на многие страницы, а ущерб и последствия вряд ли можно оценить в полной мере.

Следует учесть, что только в России насчитывается около 100 тыс. опасных производств и объектов. Из них около 2300 ядерных и 3000 химических обладают повышенной опасностью. При этом в ядерном комплексе сосредоточено около 10¹³, а в химическом комплексе — около 10¹² смертельных токсодоз.

3 i Проблемы техногенной безопасности

25

Анализ статистики аварий и катастроф в России, выполненный службами государственного надзора, показывает, что число смертель­ных случаев ежегодно увеличивается на 10-25%, а в некоторых отрас­лях (например, на авиационном транспорте) — на 50%. Так, по данным Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС) РФ, ежегодно происходит около 1000-1500 аварий и катастроф (за исключением аварий на автомобильном транспорте и производственного травматиз­ма), в которых погибают или получают увечья десятки тысяч человек. Материальный ущерб вследствие аварий и катастроф постоянно рас­тет, хотя и не столь быстрыми темпами. Произошло смещение основ­ной тяжести последствий аварий и катастроф в сторону увеличения числа смертельных случаев при относительной стабилизации матери­альных потерь. Все это происходит на фоне падения основного произ­водства и сокращения числа потенциально опасных объектов Таким образом, удельные показатели аварийности работы опасных объектов за последние годы растут еще более быстрыми темпами.

Спад промышленного производства, энергетики и транспорта, сокращение числа потенциально опасных объектов улучшили экологи­ческую ситуацию в целом по стране, но вместе с тем появилась очень опасная тенденция к возрастанию доли и степени, а также абсолютного числа наиболее тяжелых аварий и катастроф, к обычному материально­му ущербу от которых добавляются социальный и психологический фак­торы, подчас имеющие большее значение, чем фактор материальный.

Ситуация усугубляется еще тем, что для многих потенциально опасных объектов и производств характерна выработка проектных ре­сурсов и сроков службы Дальнейшая эксплуатация приводит к резко­му возрастанию числа отказов.

Согласно данным концерна «Росэнергоатом» (организация, экс­плуатирующая АЭС), проектный срок службы (хотя точнее было бы говорить о назначенном сроке службы) в 30 лет до 2005 г. исчерпыва­ется у восьми энергоблоков (табл. 3.1). Энергоблоки I поколения про­должают эксплуатироваться в щадящем режиме по ежегодно выдавае­мым разрешениям. Значительное снижение количества отказов на отечественных АЭС в последние годы следует, по-видимому, отнести на счет организационно-технических мероприятий, принимаемых в послечернобыльские годы.

Вывод из эксплуатации потенциально опасных объектов, вырабо­тавших ресурс или срок службы, представляет новую и сложную со всех точек зрения научно-техническую, экономическую и социальную проблему, от решения которой человечеству не уйти.

Расчеты специалистов в области ядерной энергетики показывают, что затраты на модернизацию энергоблоков I и II поколений на 25% меньше затрат на снятие энергоблоков с эксплуатации.

26

Га

Таблица 3.1. Общие сведения о работе АЭС [1]

 

АЭС	Блок	Тип реактора	Мощ­ность, МВт	Поколе­ние	Вводе эксплуа­тацию, год	Проект­ный ресурс, год
Белоярская	3	БН-600	600	II	1980	2010
Билибинская i.- г. 4	1 2 3 4	ЭГП-6 ЭГП-6 ЭГП-6 ЭГП-6	12 12 12 12	I I I I	1974 1974 1975 1976	2004 2004 2005 2006
Балаковская »,'i   1 <■ > К*       -'* *	1 2 3 4	В-1000 В-1000 В-1000 В-1000	1000 1000 1000 1000	II II II II	1985 1987 1988 1993	2015 2017 2018 2023
Калининская	1 2	В-1000 В-1000	1000 1000	II II	1984 1986	2014 2016
Кольская 'Ч>* луг* *'	2 3 4	В-440 В-440 В-440 В-440	440 440 440 440	I I II II	1973 1974 1981 1984	2003 2004 2011 2014
Курская ix^w- r ¥ 1 \   •itirV^j	1 2 3 4	РБМК-1000 РБМК-1000 РБМК-1000 РБМК-1000	1000 1000 1000 1000	I I II II	1976 1979 1983 1985	2006 2008 2013 2015
Денинградская ч и	1 2 3 4	РБМК-1000 РБМК-1000 РБМК-1000 РБМК-1000	1000 1000 1000 1000	I I II II	1973 1975 1979 1981	2003 2005 2009 2011
Нововоронежская *	3 4 5	В-440 В-440 В-1000	417 417 1000	I I II	1971 1972 1980	2001 2002 2010
Смоленская	1 2 3	РБМК-1000 РБМК-1000 РБМК-1000	1000 1000 1000	II II II	1982 1985 1990	2012 2015 2020

* Блоки 1 и 2 выведены из эксплуатации.

3.2. Классификация и номенклатура потенциально опасных объектов__________ 27

Не менее остро стоит проблема оценки остаточного ресурса и сро­ка службы и в других отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве и др. Наработка машин и оборудования в базовых от­раслях промышленности составляет: менее 10 лет — 50%, от 10 до 20 лет - 30%, более 20 лет — 20%. Так, на предприятиях химической, неф­техимической и нефтеперерабатывающей промышленности действует большое количество импортного и отечественного оборудования, вы­работавшего проектный срок эксплуатации или не имеющего расчет­ного срока эксплуатации; наметилась отчетливая тенденция роста числа отказов (в том числе аварийных) по причинам, обусловленным старением материалов и повреждаемостью конструкций.

На территории России эксплуатируются системы магистральных трубопроводов (МТ) протяженностью более 200 тыс. км, имеющие около 6000 технически сложных наземных объектов повышенной опасности: компрессорные, насосные и газораспределительные стан­ции, резервуарные парки. Аварийность на объектах МТ находится на довольно высоком уровне и имеет тенденцию к возрастанию, так как процессы «старения» трубопроводных систем характеризуются сниже­нием прочности из-за коррозионных и усталостных повреждений ме­талла, дефектов технологического и эксплуатационного характера (ти­па гофр, вмятин, рисок, подрезов и др.).

Ш        3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА

ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ

В основу предложений по классификации потенциально опасных объектов может быть положена их фадация по характеру воз­можных чрезвычайных ситуаций, возникающих в результате аварий на таких объектах. Укрупненно может быть выделено шесть фупп [2].

Группа 1

Радиационно опасные объекты и сложные технические си­стемы (СТС), на которых при авариях могут произойти массовые зара­жения людей, животных, растений, а также радиационное зафязнение обширных территорий. К радиационно опасным объектам относятся предприятия ядерного топливного цикла, организации, имеющие ис­следовательские и экспериментальные реакторы, и др. Предприятия ядерного топливного цикла:

1. Атомные станции.

2. Ядерные реакторы.

3. Хранилища отработавшего ядерного топлива.             4

4. Хранилища радиоактивных отходов.                             Ч.

[

Глава 3

Предприятия по изготовлению ядерного топлива:         \*^ ч* *

5. Урановые рудники и гидрометаллургические заводы.   »

6. Предприятия по конверсии и обогащению урана.

7. Предприятия по изготовлению тепловыделяющих элементов
(ТВЭЛ).

Предприятия по переработке отработавшего ядерного топлива и за­ хоронению радиоактивных отходов:

8. Радиохимические заводы.                     *

9. Хранилища радиоактивных отходов.         - -, _Л

10. Захоронения радиоактивных отходов.

Научно-исследовательские и проектные организации: , 11. Исследовательские и экспериментальные реакторы.

12.                                                                Испытательные стенды. ^,, _А

s ' Транспортные ядерно-энергетические установки: \^ _] м ; |/

13.Корабли Минморфлота. _ч                              }\ >,/.<"  •

14.Корабли и лодки ВМФ. _{ч s iitif)l} ^ «, , ,• _it ;»<-»,->.• .

15.Космические корабли.    '< \* - " «. * * 'lm ,>'

Объекты специальной техники:

16.Хранилища ядерных боеголов^

17.Ракетные старты.          ₃ ,

_к  Группа 2

Химически опасные объекты и СТС, на которых при авари­ях могут произойти массовые поражения людей, животных, растений, а также загрязнение обширных территорий сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ). К химически опасным объектам от­носятся предприятия по производству, переработке, хранению и ути­лизации СДЯВ.

Химические предприятия и производства:

1. Производство связанного азота (аммиака, азотной кислоты,
азотнотуковых и других удобрений).

2. Производство полупродуктов анилинокрасочной промышлен­
ности, бензольного и эфирного ряда (анилина, нитробензола, нитро-
анилина, хлорбензола, фенола и др.) при суммарной мощности произ­
водства более 1000 т/год.

3. Производство полупродуктов нафталинового и антраценового
ряда (бета-нафтола, аш-кислоты, фенилперикислоты, перикислоты,
антрахинона, фталевого ангидрида и др.) при суммарной мощности
производства более 2000 т/год.

 

3 2 Классификация и номенклатура потенциально опасных объектов                 29

4. Производство целлюлозы и полуцеллюлозы по кислому сульфит­
ному, бисульфитному или моносульфитному способу с приготовлени­
ем варочных растворов путем сжигания серы или других серосодержа­
щих материалов, а также производство целлюлозы по сульфатному
способу (сульфатцеллюлозы).

5. Производство едкого натра и хлора электролитическим спосо­
бом.

6. Производство редких металлов методом хлорирования (титано-
магниевые и др.).

7. Производство концентрированных минеральных удобрений.

8. Производство органических растворителей и масел (бензола, то­
луола, ксилола, нафтола, фенола, крезола, антрацена, фенантрена, ак­
ридина, карбазола).

9. Производство нефтяного газа в количестве более 5000 м³/ч.

 

10.Производство по переработке нефти.

11.Производство плавиковой кислоты, криолита, фтористого во­
дорода и фторидов.

12.Производство ртути.

13.Производство серной кислоты, олеума, сернистого газа.

14.Производство капролактама.

15.Производство цианистых солей (калия, натрия, меди и др.), ци-
анплава, дицианамида, цианамида кальция.

16.Производство бериллия.

17.Производство синильной кислоты и ее производных.

18.Производство сероуглерода.

Предприятия химической промышленности, склады и другие объекты, на территории которых имеются пороговые количества опасных ве­ ществ (см. перечень, приведенный в главе 6).

Группа 3

Пожароопасные объекты и СТС, на которых производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или вещества, приобретающие при определенных условиях способность к возгора­нию или взрыву.

Все пожаровзрывоопасные производства дополнительно подразде­ляются на несколько категорий Наибольшую аварийную опасность представляют объекты, относящиеся к первой и второй категориям — А и Б.

Категория А - нефтеперерабатывающие заводы, химические пред­приятия, трубопроводы и склады нефтепродуктов и т.п.

Категория Б — цехи по приготовлению и транспортировке уголь­ной пыли, древесной муки, сахарной пудры и т.п.

30

Глава 3 Струк*ура техногенного риска

Пожаровзрывоопасные объекты категории А: \

1. Нефтеперерабатывающие заводы. * „4'

2. Нефтехимические заводы.                  . -V *к v _s

3. Химические заводы.             »v , »>*; ч< ■

4. Нефте- и газопромыслы.                   ( д *i

5. Нефте- и газопроводы.

6. Предприятия, производящие взрывчатые вещества и порох.

7. Склады нефти и нефтепродуктов объектов категории А.

8 Склады сухих минеральных удобрений и пестицидов объектов
категории А. «,                          /,,,.,, _v * \, >,, ч j.<  ц

Группа 4

Биологически опасные объекты и СТС, на которых при ава­риях возможны массовые поражения флоры и фауны, а также загряз­нение обширных территорий биологически опасными веществами. К ним относятся предприятия по изготовлению, хранению и утилизации биологически опасных веществ, а также научно-исследовательские организации этого профиля.

К биологически опасным объектам и СТС относятся предприятия по изготовлению следующих видов продукции:

• белков (дрожжи, белковые препараты, аминокислоты);

• физиологически активных веществ (антибиотики, витамины, фер­
менты, гормоны, ускорители роста);

• органических кислот (лимонная, молочная, уксусная);

• бактериальных препаратов для борьбы с вредителями сельского хо­
зяйства и лесов, а также для интенсификации земледелия (энтобак-
терин, боверин, дендробациллин, азотобактерин). > ^ »

Группа 5

Гидродинамически опасные объекты и СТС, при разруше­нии которых возможно образование волны прорыва и затопление об­ширных территорий. К ним относятся гидротехнические сооружения: плотины, дамбы, подпорные стенки, напорные бассейны и уравни­тельные резервуары, гидроаккумулирующие электростанции и др.

Группа 6

Объекты жизнеобеспечения крупных народнохозяйствен­ных предприятий и населенных пунктов, аварии на которых могут привести к катастрофическим последствиям для предприятий и насе­ления, а также вызвать экологическое загрязнение регионов. К рас-

3 3 Природно-техногенные риски

31

сматриваемым объектам жизнеобеспечения относятся объекты энер­гетических систем, коммунального хозяйства (канализация, водоснаб­жение, газоснабжение, очистные сооружения и др.), транспортные коммуникации и т.д.

■         3.3. ПРИРОДНО - ТЕХНОГЕННЫЕ РИСКИ

, .< ;

*■* Источниками рисков являются практически все виды при­родных явлений и процессов геологического, гидрологического и ме­теорологического характера.

Наиболее частые опасные природные явления и процессы - это наводнения, ураганы, бури, тайфуны, смерчи, землетрясения, цунами и склоновые процессы (оползни, селевые потоки, снежные лавины), т.е. высокоскоростные природные явления с катастрофическими по­следствиями.

Природные явления и процессы с меньшими скоростями наступ­ления и развития (подтопления, береговая и склоновая эрозия, пуче­ния фунтов и т.д.), как правило, не приводят к формированию аварий­ных ситуаций. Однако эти процессы по социально-экономическим потерям в ряде случаев представляют большую опасность, чем высоко­скоростные природные явления катастрофического порядка. Приме­рами могут служить понижение уровня Аральского моря и повышение (во всяком случае, до начала 1997 г., когда стало наблюдаться обратное явление) уровня Каспийского моря.

Наряду с повторяемостью природных явлений и процессов важное значение в вопросах оценки опасности того или иного явления с точ­ки зрения риска нежелательных последствий имеет их распростране­ние по территориям и регионам. С этой точки зрения наиболее опас­ными природными явлениями на территории России являются земле­трясения (около 20% территории потенциально подвержено воздейст­вию землетрясений интенсивностью 7 баллов и более) и склоновые процессы (более 20% территории подвержено этим явлениям).

Следует иметь в виду, что с точки зрения риска неблагоприятных исходов для общества важным является уровень населенности и насы­щенности промышленными объектами рассматриваемых территорий. Например, наводнениям в России подвержено около 3% территории, но при этом по экономическому ущербу и человеческим жертвам, приходящимся на единицу поражаемой площади, наводнения занима­ют второе место после землетрясений.

Разрушительное действие упомянутых выше природных явлений (и как следствие — опасность и риск) усиливается их способностью вызывать вторичные как природные, так и техногенные процессы.

32

Глава 3 Структура техногенного риска

Так, землетрясения могут сопровождаться значительной активизацией склоновых процессов, склоновые процессы — способствовать образо­ванию подпрудных акваторий и т.д. Развитие природного явления в зонах населенных пунктов, промышленных предприятий, как прави­ло, сопровождается техногенными авариями и катастрофами.

Таким образом, несмотря на неуклонное повышение технической оснащенности общества, следует ожидать, что масштабы и спектр не­гативного воздействия природных процессов на человека и системы его жизнеобеспечения будут возрастать. Подтверждением этому могут служить сравнительные данные по природным катастрофическим си­туациям за периоды XIII—XVII вв. и 1985—1995 гг. (табл. 3.2).

Несмотря на возможное объяснение различий в данных за счет не­определенностей с выборками, общая тенденция однозначно свиде­тельствует о том, что именно развитие цивилизации, освоение новых территорий повышают уязвимость человека и систем его жизнеобес­печения по отношению к природным явлениям. Поэтому в настоящее время ставится вопрос о прогнозировании всевозможных катастрофи­ческих ситуаций как техногенного, так и природного характера.

Среди природных катастроф наиболее тяжелые последствия вызы­вают землетрясения. Для мира в целом ущерб от землетрясений пре­вышает ущерб от всех остальных природных катастроф, вместе взятых. По оценкам ЮНЕСКО и других международных организаций, еже­годный ущерб от землетрясений составляет несколько десятков мил-

Таблица 3.2. Природные катастрофы (%) за периоды XIII—XVII вв. и 1985-1995 гг. [3J

 

	Явления	XIII-XVII вв.	1985-1995 гг.
	Сильные морозы, заморозки	26,6	3
	в вегетационный период
	Засухи	15,5	2
	Наводнения	13,7	35
	Грозы, градобития	13,7	1
	Ураганы, бури, смерчи	10,5	19
	Особо сильные и длительные дожди	7,1	14
	Сильные снегопады, метели        ^	6,2	7,5
	Особо теплые зимы                  ihn	3,6	0
	(неблагоприятные для урожая)    ш
	Землетрясения                       *М	3	8
	Оползни		5
	Лавины		2,5

3 3 Природно-техногенные риски

33

лиардов долларов. Одно катастрофическое землетрясение может унес­ти до миллиона жизней и причинить ущерб до 100 млрд. долл. При этом негативные экономические последствия наблюдаются далеко за пределами территории, непосредственно пострадавшей от землетря­сения. Процесс урбанизации ведет к увеличению материального ущер­ба от землетрясений.

Наглядны примеры ущерба, причиненного землетрясениями по­следних лет. В результате землетрясения средней силы в Нортридже (США) в 1994 г., происшедшего в относительно малонаселенном рай­оне, прямой ущерб только системам жизнеобеспечения превысил 2 млрд. долл. Данная величина отражает только затраты на ремонт по­врежденных коммуникаций, а прогнозная оценка косвенного ущерба составляет на порядок большую величину.

Только прямой ущерб от разрушения жилых зданий в пос. Нефте-горск (Россия) в результате землетрясения 28 мая 1995 г. превысил 230 млрд. руб.(в ценах 1995 г.). Число погибших в результате землетря­сения — 1989 человек, раненых — более 400 человек (при общей чис­ленности населения поселка около 3000 человек). Усиление конструк­ций зданий с целью повышения их сейсмостойкости до 7 баллов (без выселения жильцов) обошлось бы в сумму, в 2 раза меньшую, а повы­шение сейсмостойкости еще в процессе строительства составило бы дополнительно 4—5% стоимости строительства несейсмостойких зданий.

Анализ последствий землетрясений последних лет, происшедших в районах с разным экономическим и социальным уровнем развития, показывает, что относительная величина потерь по отношению к вало­вому национальному продукту в среднем меньше в высокоразвитых странах.

Оценки потерь от землетрясений, сделанные по мировым данным страховой компании Munich Re, показывают, что число событий с тяже­лыми последствиями во всем мире в период 1986-1995 гг. увеличилось по сравнению с 1960-ми годами в 3,2 раза, а объем потерь возрос в 15,4 раза [4]. Анализ причин увеличения потерь свидетельствует о том, что это - далеко не случайное явление, а необратимые последствия быстрого роста населения, промышленности, инфраструктуры, ком­мерческой и экономической деятельности в крупных городах и про­мышленных центрах, расположенных в сейсмоактивных районах. Это приводит к выводу о необходимости инвестировать работы по страте­гии уменьшения потерь от землетрясения до того, как оно произойдет, а не расходовать во много раз больше в период реагирования и восста­новления после землетрясения.

Наиболее часто используемой моделью землетрясения является представление его в виде случайных колебаний земной поверхности

2 - 10078

34

Глава 3. Структура техногенного риска

вследствие внезапных смещений и разрывов в земной коре или верх­ней мантии [5]. Движение грунта при землетрясениях имеет, как пра­вило, волновой характер: волны трех типов (продольные, поперечные и поверхностные) распространяются с различными скоростями. При этом землетрясения в активной зоне могут быть представлены потока­ми случайных событий, порождаемых более медленными тектониче­скими процессами в земной коре и характеризуемых рядом случайных величин: координатами гипоцентра (или очага землетрясения) и эпи­центра (проекция гипоцентра на земную поверхность), освобожден­ной энергией и т.д.

Сейсмические колебания на конкретной площадке (например, строительной) представляют собой результат воздействия сейсмичес­ких волн, приходящих на площадку. Сейсмическая опасность при зем­летрясениях определяется как интенсивностью колебаний грунта, так и вторичными факторами природного (лавины, оползни, обвалы, опу­скание-просадка, перекосы земной поверхности, разжижение фунта, наводнения) и техногенного характера (разрушение зданий и сооруже­ний, систем жизнеобеспечения, пожары). Исходя из этого, понятие сейсмического риска должно включать:

• естественные факторы геологического и тектонического характера;

• технические параметры, характеризующие уровень сейсмостойко­
сти зданий и сооружений, систем жизнеобеспечения;

• социально-экономические факторы.

Проявления землетрясений в тех или иных районах называют сейс­мичностью. Количественные показатели сейсмичности включают магнитуду (или интенсивность) и повторяемость, причем повторяе­мость (частота) снижается с увеличением магнитуды.

Статистические данные для различных регионов показывают, что связь между средним числом землетрясений за заданный промежуток времени и их магнитудой может быть описана экспоненциальным за­коном.

где я = 0, 1, 2, ...,kt.

Для оценки повторяемости сильных землетрясений применяют модель потока редких событий Пуассона. Вероятность Р(п, /) появле­ния п сильных землетрясений в течение временного периода t опреде­ляется в зависимости от среднего числа сильных землетрясений в еди­ницу времени А по формуле

 Природно-техногенные риски

35

Вероятность того, что за время t не произойдет ни одного землетря­сения:

функция сейсмического риска Н (т.е. вероятность того, что про­изойдет хотя бы одно землетрясение) для периода t может быть запи­сана в виде

Например, если в конкретном районе происходят в среднем три сильных землетрясения за 100 лет (к = 0,03), то вероятность одного та­кого землетрясения в течение 10 лет приблизительно равна 0,22. Веро­ятность того, что за 10 лет не произойдет ни одного сильного земле­трясения, приблизительно равна 0,74, а оценка вероятности более од­ного землетрясения дает значение 0,26.

Оценке и прогнозированию территориальных рисков природно-техногенного характера посвящены монографии [6, 7]. В методиках [7, 8] оценки риска в виде потерь населения в результате чрезвычай­ных ситуаций в сейсмоопасных районах рекомендуется проводить по формуле

где Я— вероятность землетрясения для рассматриваемого района в те­чение года, принимаемая по картам общего сейсмического райониро­вания;

S_r - площадь города (область интегрирования);

Р(Г) - параметрический закон поражения людей, размещенных в зданиях /-го типа, при интенсивности землетрясения /;

g(f) - функция, учитывающая размещение людей в зданиях в тече­ние суток;

\\f(x, у) — плотность размещения людей в пределах элементарной площадки с координатами (х, у);

Ах, У, 1) — плотность вероятности распределения интенсивности землетрясения в пределах площадки с координатами (х, у).

36

Глава 3 Структура техногенного рис!Щ

■ 3.4. ОПАСНОСТИ АВАРИЙ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ

Выше (см. подраздел 3.2) отмечалось, что опасность техно­генного характера рассматривается как состояние, внутренне прису­щее технической системе, промышленному или транспортному объ­екту, реализуемое в виде поражающих воздействий источника техно­генной чрезвычайной ситуации на человека и окружающую среду при его возникновении либо в виде прямого или косвенного ущерба для человека и окружающей среды в процессе нормальной эксплуатации этих объектов.

Большинство опасностей на промышленных объектах возникает в результате штатных (плановых) или нештатных (аварийных) выбросов в атмосферу вредных (токсичных) или взрывопожароопасных веществ или в результате быстротечных выделений больших количеств энер­гии. Указанные опасности, как правило, имеют различное происхож­дение, разные масштабы и механизмы воздействия на человека и ок­ружающую среду. Ниже приведены типовые возможные опасности, последовательности событий, исходы аварий и их последствия на хи­мико-технологических объектах.

Технологические опасности:

а) значительные объемы хранения опасных, горючих, нестабиль­
ных, коррозионных, удушающих, взрывающихся от удара, высокоре­
активных, токсичных, горючих, пылевидных веществ;

б) экстремальные физические условия: высокие и низкие темпера­
туры, высокие давления, вакуум, циклические изменения давления и
температуры, гидравлические удары.

Инициирующие события:

а) технологические нарушения:                                           _t>

• отклонения технологических параметров: давления, температуры,
расхода, концентрации, скорости реакции, теплоты реакции, изме­
нение фазового состояния, загрязнение;

• спонтанные реакции: полимеризация, неконтролируемые процес­
сы, внутренний взрыв, разложение;

• разгерметизация трубопроводов, резервуаров, сосудов, отказ про­
кладок, сальников;

• неисправности оборудования: насосов, клапанов, измерительных
приборов, датчиков, блокировок;

• неисправности систем обеспечения: электрической, подачи воздуха
или азота, водоснабжения, охлаждения, теплообмена, вентиляции;

б) отказ системы административного управления и субъективные
ошибки;

 Опасности аварий и их последствия

37

в) внешние события: экстремальные погодные условия, землетря­сения, воздействие других аварий, случаи вандализма, диверсии.

Промежуточные события, способствующие эскалации аварий:

а) отказы оборудования (например, систем безопасности);

б) отказы в системе административного управления;

в) ошибки человека;

г) эффекты домино: разгерметизация другого оборудования, вы­
бросы других веществ;

д) внешние условия: погодные, видимость.

Промежуточные события, способствующие снижению риска:

а) адекватные реакции систем контроля и управления или оператора;

б) адекватные реакции систем безопасности;

в) своевременное реагирование на чрезвычайную ситуацию: сире­
ны предупреждения, аварийные мероприятия, защитная экипировка,
убежища, эвакуация.

Исходы аварий:

а) выбросы вредных веществ: выброс, мгновенное и постепенное
испарение, дисперсия газа;

б) пожары: пожары луж, струевое пламя, образование огневых ша­
ров и взрывов перегретых углеводородных жидкостей, вспышечные
пожары;

в) взрывы: ограниченные, физические, пылевые, взрыв первого об­
лака в свободном пространстве, детонация, взрыв конденсированной
фазы;

г) разлет осколков;

д) последствия воздействий: ионизирующего, токсического, тер­
мического, избыточного давления.

При оценках индивидуального риска от ЧС техногенного и при­родного характера часто принимается, что значения индивидуального риска в основном определяются частотой аварии и интенсивностью поражающего фактора (моделями воздействия) и сопротивлением этому воздействию {законами поражения). В качестве поражающего фактора при расчете последствий принимается фактор, вызывающий основные разрушения и поражения Основные параметры поражающих факторов ЧС природного и техногенного характера приведены в табл. 3.3.

38

Глава 3

Таблица 3.3. Поражающие факторы и их основные параметры

 

ВидыЧС	Поражающие факторы	Параметры
Землетрясение	Обломки зданий, сооружений	Интенсивность землетрясения
Взрывы	Воздушная ударная волна	Избыточное давление во фронте воздушной ударной волны
Пожары	Тепловое излучение	Плотность теплового потока
Цунами, прорыв плотин	Волна цунами, волна прорыва	Высота волны, максимальная скорость волны, площадь и длительность затопления, давление гидравлическое
Радиационные аварии	Радиоактивное заражение	Доза излучения
Химические аварии	Токсичные нагрузки	Токсодоза

При таком параметрическом подходе оценка индивидуального ри­ска от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в пределах некоторой территории (например, города) определяется по формуле

где Н— вероятность аварии (или чрезвычайной ситуации), в результа­те которой возникает поражающий фактор;

N — численность населения в городе;

S_T — площадь города (область интегрирования);

Ф_тш,Ф_тах - соответственно минимально и максимально возмож­ное значение параметра поражающего фактора;

/\Ф) — вероятность поражения людей в зависимости от Ф как па­раметра (часто задается в виде функции нормального распределения от пробит-функции поражающего фактора);

У(х, У) — плотность населения в пределах рассматриваемой пло­щадки;

fix, у, Ф)— плотность распределения интенсивности параметра фактора Ф в пределах площадки с координатами (х, у).

 Структура полного ущерба как последствий аварий на технических объектах

39

3.5. СТРУКТУРА ПОЛНОГО УЩЕРБА КАК ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ НА ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

При рассмотрении экономических, социальных и экологи­ческих сторон тяжелой аварии или катастрофы целесообразно опери­ровать понятиями прямого, косвенного и полного ущербов (рис. 3.1).

 

Рис. 3.1. Структура полного ущерба

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 1120; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!