Анализ риска, поражающие факторы и параметры

Рис. 3. Блок-схема анализа риска.

Далее в зависимости от исходной цели проводится анализ самого объекта или в целом системы “объект - окружающая среда”. Анализируется информация по технологии, характеристикам основного оборудования, физико-химическим характеристикам веществ и материалов, системам управления и защиты, а также климатические и географические характеристики окружающей среды, ситуационный план, генплан, объекты инфраструктуры, данные о техническом персонале и населении региона. При этом следует подчеркнуть, что речь идет в первую очередь об информации непосредственно или косвенно влияющей на возникновение, варианты (сценарии) развития и последствия аварий.

Второй этап. Большинство опасностей на промышленных объектах возникает в результате плановых (организованных) или аварийных (нерегламентированных) поступлений (выбросов) в атмосферу вредных (токсичных) или взрывопожароопасных веществ, также в результате быстротечных выделений больших количеств энергии. Эти опасности имеют различную природу происхождения, механизм и специфику воздействия на человека, оборудование и природную среду, а также потенциальные масштабы распространения в окружающем пространстве. В этой связи необходимым этапом анализа является проведение идентификации опасностей на рассматриваемом объекте, прежде всего по физическому принципу.

Идентификация потенциальных опасностей позволяет перейти к составлению общего перечня возможных на объекте аварий, к их анализу и систематизации, далее к разработке характерных сценариев их возникновения и физически обоснованных вариантов развития (исходов). Следует подчеркнуть, что с учетом конкретного влияния внешних факторов каждая отдельная авария может иметь несколько различных исходов.

Третий этап. Исходные механизмы возникновения аварий и сценарии их последующего развития и воздействия на окружающее пространство весьма неравнозначны, поэтому число формальных вариантов анализа в зависимости от степени детализации может достигать нескольких тысяч. В этой связи крайне важным является обоснование вероятности (частоты) возникновения негативных событий, как фактора предварительного определения их значимости. Для определения вероятностей исходных событий используются, прежде всего, соответствующие отраслевые банки статистических данных по характерным отказам и авариям. [9]

При отсутствии статистически значимой информации, особенно для “редких” событий, а также в качестве дополнительного средства проверки достоверности, определение вероятностей проводят с использованием причинно-следственных закономерностей (логики) возникновения аварийных ситуаций и развития аварий из совокупности промежуточных событий, т. е. на базе разработки соответствующих сценариев, построенных по физически обоснованному принципу: «А что будет, если...». Поскольку число таких сценариев может быть весьма значительным, а их реализация - взаимозависимой, для интегрального определения вероятности аварии на сложных объектах обычно используются специальные методики построения ‘деревьев событий” или “деревьев отказов”, а также методы “теории графов”. (Вы их будете изучать в теории надежности)

Важно подчеркнуть, что при этом появляется реальная возможность логически предопределить итоговое “редкое” событие (например, разрушение низкотемпературного изотермического хранилища для сжиженного газа) и с высокой достоверностью вычислить вероятность возникновения отказа, опираясь на конкретные технические характеристики объекта, регламент его работы, эффективность систем контроля, а также паспортные показатели надежности отдельных элементов оборудования, по которым, как правило, имеется весьма представительная статистика отказов. В логику возникновения итогового отказа в обязательном порядке включаются показатели «человеческого фактора».

Четвертый и пятый этапы являются, по сути, этапами моделирования процессов формирования поражающих факторов.

Четвертый этап. Переход от качественного описания механизмов возникновения и развития аварий на базе причинно-следственной логики к анализу количественных закономерностей физических эффектов осуществляется с использованием соответствующего комплекса математических моделей. При этом весьма важным является выделение характерных особенностей, определение интенсивностей, общих количеств и времени выброса опасных веществ или энергии в окружающее пространство, то есть достоверное описание «функции источника» негативного воздействия, причем для всего спектра нежелательных событий.

Пятый этап. На дальнейшее количественное и качественное формирование поля опасности вокруг источника (т.е. во всех направлениях полупространства) в большинстве случаев оказывают самое непосредственное влияние параметры окружающей среды, в первую очередь - скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, характеристики грунта, рельеф местности и ряд других.

Характерными примерами такого влияния могут служить:

- интенсивность кипения и парообразования сжиженных газов на поверхности грунта (воды) при разливе или выбросе из сосудов, аппаратов или трубопроводов;

- протяженный перенос по ветру углеводородных паров и токсичных газов; отклонение пламени от вертикальной оси под действием ветра при диффузионном горении нефтепродуктов и сжиженных газов с открытой поверхности;

- фотохимические превращения продуктов сгорания или иных веществ, выбрасываемых в атмосферу и др.

Следует подчеркнуть, что значительное число возможных метеорологических состояний устойчивости атмосферы (не менее 6-ти по Паскуиллу) и большое число возможных направлений и скоростей ветра (по крайней мере, 5-7 характерных скоростей и не менее 8 основных географических направлений) резко увеличивают число вариантов распространения потенциально опасных веществ в атмосфере, требующих анализа. А это, в свою очередь, оказывает непосредственное воздействие на потенциальные масштабы ущерба.

Формирование в окружающем пространстве физического поля (потенциальной опасности) может также вообще не зависеть или слабо зависеть от характеристик среды распространения. Например, в случае разрушения сосуда с газом под давлением (воздушная ударная волна, разлет осколков) или при разрушении резервуаров со сжиженным газом (образование огневого шара (эффект BLEVE), термическая радиация, ударная волна).

Таким образом, математическое моделирование призвано прогнозировать различные варианты и специфику распространения и трансформации исходной потенциальной опасности в окружающем пространстве, обосновывать их общие масштабы и динамику физических процессов.

Шестой этап. Дальнейший анализ требует четкого определения допустимых мер воздействия. Заметим, что принятая для конкретного случая мера воздействия служит, по существу, граничным репером при определении масштаба распространения соответствующей потенциальной опасности (в виде поля физических параметров). Как правило, в качестве групп риска выступают люди (технический персонал предприятий, население в зоне потенциального негативного воздействия), материальные ценности (оборудование, объекты инфраструктуры, имущество), биотический компонент природной среды (флора, фауна), а также характеристики водоемов и почв с точки зрения их влияния на жизнедеятельность биоты.

Седьмой этап. После выбора критериев можно переходить к. расчету прямых или косвенных (отдаленных) последствий (ущерба).

Восьмой этап. На этом этапе производится построение полей потенциального риска вокруг каждого из выделенных источников опасности, в пределах которых вероятно определенное негативное воздействие для соответствующих объектов. Таким образом, общим итогом последовательного выполнения вышеперечисленных этапов является построение функциональной связи между величиной определенного ущерба и вероятностью его возникновения. Поскольку численно эти параметры могут сильно различаться (например, аварии с очень малой вероятностью, но очень значимой величиной ущерба и, наоборот) для их обоснованного сравнения в рамках единой шкалы используется понятие риска, объединяющее (в виде произведения) вероятность события и его последствия. При получении интегральных значений риска от отдельных аварий или источников рассчитываются независимо, с учетом территориальной привязки источников опасности и групп риска на единой картографической основе и затем суммируются для конкретного объекта воздействия.

Девятый этап. На этом этапе строятся локальных и интегральных (для предприятия в целом) полей риска, производится анализ структуры риска, исследуется влияние различных факторов на уровень и пространственно-временное распределение риска вокруг источников.

Десятый этап заключается в оптимизации организационно-технических мероприятий по снижению риска до заданной величины.

Как следует из изложенного выше, процедура анализа риска в полном объеме представляет собой значительные трудности и требует больших интеллектуальных и технических ресурсов. Следует также учитывать, что не все составные этапы (блоки) анализа риска разработаны сегодня на одинаковом уровне и имеют различный “стаж” использования. Наиболее широко применяются блоки, связанные с идентификацией опасностей и оценкой последствий физического характера, однако возможности комплексного анализа и принятие адекватных решений при этом ограничены.