Обобщенная методика прогнозирования ожидаемого на объекте повышенной опасности среднего ущерба

Принятая ранее энергоэнтропийная концепция и универсальная декомпозиция процесса причинения техногенного ущерба вместе с принципами его прогнозирования позволяют сформулировать заявленную здесь методику. Естественно, что она должна основываться на закономерностях проявления источников техногенного риска, обусловленного случайными и непрерывными выбросами накопленного в ОТУ энергозапаса. При этом величину ущерба от него следует увязывать как с объемами и токсичностью таких выбросов, так и с числом и степенью уязвимости объектов, подверженных их воздействию.

Следовательно, можно утверждать о целесообразности включения в методику следующих основных шагов:

• а) идентификация объемов энергии и АХОВ, способных к нежелательному высвобождению;
• б) прогнозирование предпосылок и сценариев подобных выбросов;
• в) оценка частоты и объема возможных при этом утечек энергозапаса;
• г) определение зон их разрушительного воздействия и их насыщенности незащищенными объектами;
• д) сопоставление их стойкости с поражающими факторами указанных выбросов;
• е) прогноз их разрушительных эффектов;
• ж) оценка прямого и косвенного техногенного ущерба.

Общая последовательность априорной количественной оценки величины и степени приемлемости техногенного риска, основанная на только что изложенной концепции, показана на рис. 13.4 в виде алгоритмической модели соответствующей процедуры, каждая итерация которой включает не более 25 шагов. Последовательно и кратко охарактеризуем учтенные там шаги-этапы, двигаясь сверху вниз и уделяя особое внимание тем моделям и методам, которые наиболее предпочтительны для их практического осуществления.

1. При уточнении предназначения и сферы применимости результатов оценки риска эксплуатации ОПО следует исходить из того, что ее целью служит принятие решения о принадлежности риска коридору допустимых значений либо выявление самых эффективных стратегий его снижения путем исключения тех факторов ОТУ, вклад которых оценивается как наиболее значимый.

Поэтому областью предпочтительного применения данной методики должны быть ОПО, декомпозируемые на ОТУ, каждое из которых можно интерпретировать функционированием соответствующей ЧМС. Приступать к оцениванию приемлемости техногенного риска следует на стадии рабочего проектирования ОПО, когда известны параметры основных компонентов ОТУ, а также особенности их взаимодействия между собой и с окружением.

2. Интегральным показателем опасности ОПО должен служить риск Я_т происшествий, интерпретируемый как ожидаемый за время т средний ущерб и рассчитываемый по формулам (13.3) или (13.4), а критерием его приемлемости — накрытие случайным доверительным интервалом оценок входящих в них вероятностей социально-приемлемой величины Q*(t). Если в составе объекта имеются мощные источники непрерывных вредных материальных и (или) энергетических выбросов, то при принятии решения о приемлемости риска следует учитывать и вызванный ими ущерб объектам окружающей среды, что показано на рис. 13.4 блоком 6.

Основным методом прогнозирования техногенного ущерба должно быть моделирование с опорой на достоверные статистические данные по аналогам, а исходными данными, требуемыми для априорной оценки параметров R_T, — структурные схемы надежности и интенсивности отказов технологического оборудования, вероятности ошибок эксплуатирующего персонала и нерасчетных для них внешних воздействий, а также продолжительность, частота и токсичность непрерывных вредных выбросов, гидрометеорологические условия, состав, средняя плотность, стоимость и защищенность ресурсов в районе дислокации ОПО. При выборе конкретных методов следует руководствоваться нормативными документами и использовать предложенные выше или иные апробированные модели возникновения, распространения, трансформации и разрушительного воздействия вредных энергетических и материальных выбросов на объекты, оказавшиеся в опасной зоне.

Рис. 13.4. Блок-схема идентификации и оценивания источников риска ОПО.

3. Объектами прогноза и оценки приемлемости техногенного риска должны быть все предприятия и ОТУ, содержащие большие объемы обращающегося там энергозапаса, а непосредственными источниками опасности — генераторы или аккумуляторы энергии и вредных веществ (насосы и компрессоры, резервуары и трубопроводы со сжатыми газами, взрывопожароопасными, токсичными и иными АХОВ), а также движущиеся машины, механизмы и их отдельные компоненты. В аварийных ситуациях, вызванных разрушительным высвобождением большого количества накопленного энергозапаса, требуется учитывать также дополнительные поражающие факторы, обусловленные эффектом домино.

При определении приоритета в оценивании степени приемлемости параметров риска аварийных и непрерывных вредных выбросов ОПО целесообразно исходить из того, что вероятность появления аварийных ситуаций и размеры соответствующего ущерба растут по мере старения технологического оборудования конкретных ОТУ и увеличения плотности ресурсов, постоянно или временно расположенных вблизи от них.

4−9. При идентификации источников возможных аварийных и иных вредных выбросов ОПО нужно руководствоваться величиной накопленной в их ОТУ энергии или предельно допустимыми (по Федеральному закону от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ (в ред. от 4 марта 2013 г.) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов») запасами вредных веществ, а такжеразмерами образуемых при их утечке достоверных и вероятных зон поражения. Если все эти параметры незначительны, то соответствующие ОТУ могут считаться безопасными и исключаться из последующего исследования на предмет оценивания техногенного риска.

Для принятия решения о необходимости учета источников непрерывных вредных выбросов ОПО следует руководствоваться нормативами предельно допустимых выбросов в атмосферный воздух, установленными с учетом их объема, токсичности и особенностей окружающей природной среды.

• 10. Выявление сценариев наиболее вероятного возникновения и развития техногенных происшествий на ОПО, т. е. совокупности предпосылок к нежелательному высвобождению накопленного там энергозапаса, а также способов истечения, распространения, трансформации и адсорбции соответствующих потоков, должно проводиться в два этапа. Вначале — с использованием эмпирических данных по аналогам и результатов качественного анализа риска (см. гл. 7) с помощью методик «Что будет, если???», «Исследование опасности и работоспособности», «Анализ видов, последствий и критичности отказов»; а затем — моделированием на основе причинно-следственных диаграмм типа «дерево», «граф» или «сеть» .
• 11. Оценку частоты проявления конкретного сценария аварийного выброса энергозапаса целесообразно проводить путем статистической обработки данных об аналогичных техногенных происшествиях или количественного анализа моделей, построенных на предыдущем шаге. Наиболее подходящими для модельной оценки вероятности Q_ab аварийных выбросов будут математические соотношения между ней и мерами возможности исходных предпосылок дерева происшествия, тогда как относительные частоты (условные вероятности Q₍ различных исходов) разрушительного воздействия соответствующих потоков на людские, материальные и природные ресурсы следует определять, руководствуясь подобными методами количественного анализа дерева событий.

При отсутствии достоверной информации о вероятностях предпосылок дерева происшествия оценку меры возможности появления его головного события целесообразно осуществлять с помощью имитационного моделирования процесса возникновения техногенных происшествий в ЧМС. А вот для определения исходных данных, необходимых для модельного прогноза условных вероятностей всех исходов дерева событий, рекомендуется использовать предложенные ниже (см. гл. 14) модели истечения, распространения, трансформации и разрушительной адсорбции энергии или вредного вещества.

13. Прогноз количества М (К) энергии и (или) вещества, способных к аварийному высвобождению из ОТУ, и состава доминирующих в разных сценариях первичных и вторичных поражающих факторов также следует осуществлять с помощью соответствующих моделей энергомассообмена либо на основе обработки аналогичных статистических данных. В частности, при этом нужно иметь в виду следующие особенности: а) рассеяние, воспламенение или детонация топливовоздушных смесей с образованием фугасного, осколочного, термического и токсичного поражающих факторов; б) столкновение возникших при этом движущихся тел с проявлением дробящего или деформирующего эффекта; в) возникновение коротких замыканий в электросетях, сопровождающихся тепловым и электромагнитным излучениями.

Подобным способом нужно прогнозировать параметры только что перечисленных и других поражающих факторов, сопутствующих каждому рассматриваемому сценарию возможного аварийного высвобождения энергозапаса ОТУ, включая вторичные поражающие факторы его последующей интенсивной трансформации.

14. Оценку вероятности прямого ущерба следует проводить исходя из частоты разрушительного воздействия поражающих факторов выброса на незащищенные ресурсы и с учетом поглощенной ими дозы DP поражающего фактора. Степень же повреждения различных объектов и меру соответствующей возможности целесообразно определять либо детерминистским методом — путем сравнения полученных доз с пороговыми для этих объектов значениями, либо вероятностным, т. е. с помощью приводимых ниже (см. параграф 15.2) зависимостей «доза — эффект» и основанных на них пробити эрфик-функциях.

Учитывая большое число факторов, влияющих на характер повреждения конкретных объектов, при определении частоты причинения прямого ущерба рекомендуется рассматривать не менее чем два-три доминирующих опасных сценария и две-три степени поражения объектов из состава людских, материальных и природных ресурсов.

15. Размеры ожидаемых при этом зон вероятного , достоверного поражения и потенциалы действующих в них поражающих факторов (токсонагрузка в полях концентрации вредных веществ, импульс либо перепад давлений на фронте воздушной ударной волны, интенсивность теплового излучения и т. д.) должны рассчитываться с помощью излагаемых ниже специальных моделей рассеяния и энергораспространения либо по имеющимся статистическим данным. В первом случае нужно использовать пакеты прикладных программ численного моделирования или интегрирования систем дифференциальных уравнений либо приближенные аналитические модели в виде параметрических формул. Во втором случае можно ограничиться детерминистскими критериями и представлять зоны достоверного поражения разной тяжести кругом или сферой с центром в месте появления поражающих факторов.

Оценку вероятностей или частот причинения косвенного (вторичного) ущерба следует проводить с помощью дополнительных моделей, учитывающих последствия нарушения связей между поврежденным ОПО и другими объектами техноили биосферы. При уяснении причин, возможности причинения и размеров этого ущерба основное внимание нужно уделять: а) для людских ресурсов — учету вынужденной миграции населения из регионов дислокации ОПО, а также ухудшению его психофизиологического здоровья; б) для материальных ресурсов — живучести коммуникаций между производственными и снабженческими предприятиями, а также наличию запасов сырья, комплектующих материалов и резервных способов их пополнения; в) для природных ресурсов — последствиям возможного разрыва трофических цепей и ослабления естественных геобиохимических циклов миграции вещества в природе.

Что касается прогноза параметров причинения косвенного ущерба, то для редко встречающихся катастроф и аварий на ОПО значения и можно приравнивать к частоте или вероятности появления подобных происшествий. Однако по мере роста их повторяемости вероятность и тяжесть косвенных издержек будут постепенно снижаться вследствие постепенной адаптации хозяйственной или природной системы, например за счет дублирования ненадежных связей, принятия заблаговременных мер по созданию каких-либо резервов, акклиматизации и адаптации биологических особей и популяций.

• 16. Предварительную приближенную оценку суммарного ущерба также целесообразно осуществлять по формулам (13.3) и (13.4), соответствующие слагаемые которых учитывают не только прямой ущерб от аварийных и иных вредных выбросов ОПО, но и косвенный. При этом следует также помнить об изменении параметров данных формул в течение года и суток. Например, насыщенность флорой и (или) поголовье фауны в зонах возможного поражения будут различными зимой и летом, тогда как численность людей в жилых и промышленных районах населенного пункта, а также вероятность систематических вредных материальных выбросов из ОПО — в дневное и ночное время.
• 17. Суммарная частота причинения ущерба людским, материальным и природным ресурсам в первом приближении может определяться суммированием частот его первичного и вторичного проявления. При необходимости в более точной оценке этого параметра потребуется введение соответствующих весов или условных вероятностей, позволяющих оперировать средневзвешенными частотами возникновения прямого и косвенного ущерба. Кроме того, в ряде случаев следует оговаривать временной лаг причинения ущерба окружающей среде, с тем чтобы учесть возможную латентность его образования вследствие постепенного накопления загрязнений, а также из-за ухудшения жизнестойкости популяций флоры и фауны вблизи места дислокации ОПО по причине распространения вредных веществ по трофическим цепям ареала их обитания.
• 18−19. Определение частот и объемов случайных вредных выбросов следует проводить последовательно для всех ОТУ, имеющихся в составе ОПО. Подобным образом нужно относиться и к каждому рассматриваемому сценарию, т. е. рассчитывать суммарные частоты и ущербы от аварийных выбросов как математические ожидания соответствующих дискретных случайных величин. Аналогичную процедуру целесообразно использовать и для априорной оценки совокупного ущерба всем тем объектам из состава людских, материальных и природных ресурсов, которые оказались под воздействием не только случайных, но и иных вредных выбросов ОПО.
• 20−21. Количественная оценка интегрального риска, связанного с вводом в эксплуатацию, функционированием и ликвидацией ОПО, должна проводиться последовательно, путем рассмотрения всех вероятных сценариев проявления соответствующих источников с их разрушительным воздействием на людские, материальные и природные ресурсы.

Возможные отличия данного этапа от предыдущих могут заключаться в следующем: а) рассматриваются не отдельно взятые выбросы из различных ОТУ, а все возможные сценарии и их различные сочетания; б) для людских и природных ресурсов учитывается вероятность нелинейного роста суммарного ущерба вследствие проявления синергетического эффекта из-за аккумуляции повреждений, накопленных ранее различными объектами. Учет последней особенности можно реализовать, например, путем введения в формулы (13.3) и (13.4) дополнительного слагаемого — суммы произведений вероятностей наступления кумулятивного эффекта и размеров дополнительного ущерба от него.

• 22. Решение о соответствии оцененной меры возможности проявления источников техногенного риска его приемлемому значению принимается путем сопоставления случайного доверительного интервала с допустимым для нее значением соответствующей вероятности . При этом рекомендуется следующее решающее правило: если «накрывается» то уровень техногенного риска удовлетворяет данному условию с выбранной доверительной вероятностью у; в противном случае для подобного заключения имеющейся информации недостаточно, что указывает на необходимость дополнительных исследований или продолжения наблюдений за соответствующим ОПО.
• 23−25. При невозможности принятия решения на предыдущем шаге целью завершающего этапа рассматриваемой здесь обобщенной процедуры может стать проверка равнозначности вклада каждого ОТУ в величину оцененного техногенного риска. В случае выявления на ОПО нескольких источников повышенной опасности и наличия альтернативных мероприятий по их исключению или локализации целесообразно определить предполагаемую результативность последних с помощью соответствующих моделей, а затем выбрать из них оптимальные по выбранному критерию.

На этом ограничимся в пояснении процедуры, изображенной на рис. 13.4. В завершение параграфа и главы в целом отметим, что ее использование может способствовать повышению результативности менеджмента техногенного риска благодаря системности исследования всех его источников и росту достоверности прогнозных параметров возможного ущерба.