Общие принципы прогнозирования и оценивания параметров нежелательного проявления источника риска

Как было показано выше, важной особенностью априорной количественной оценки ущерба от аварийных и непрерывных вредных выбросов ОТУ является необходимость учета довольно большого числа факторов. Одна их часть должна отражать специфику источника техногенных угроз, а вторая – свойства повреждаемых ими объектов, определяющие их уязвимость по отношению к конкретным опасным и вредным факторам. При этом подавляющее число соответствующих параметров каждой такой группы имеет стохастическую природу.

Проиллюстрируем все это подробнее и двумя способами: вначале – с помощью рис. 13.2, представляющего уже известные этапы причинения ущерба от происшествий (второй объединен с третьим) и их основные параметры; затем – на примере только заключительной стадии изображенного процесса, т.е. рассматривая лишь разрушительное воздействие опасных и вредных факторов на не защищенные от них объекты.

Этапы прогнозирования и параметры ущерба

Рис. 13.2. Этапы прогнозирования и параметры ущерба

В верхней части рис. 13.2 изображены этапы причинения возможного ущерба, в центральной – фрагмент дерева событий, учитывающий лишь наиболее характерные исходы этого процесса, в нижней – расчетные соотношения для его разных этапов. Фрагментарность имеющегося дерева отражена дугами со стрелками, не упирающимися в какие-либо события, и штриховым обозначением его ветви, соединяющей исходы 1i и 3k+2. Последняя учитывает возможность объединения тех двух этапов причинения ущерба, которые будут связаны, например, с распространением и губительным поглощением электроэнергии телом человека, оказавшегося "включенным" в электрическую цепь.

Верхняя строка таблицы под деревом событий-исходов содержит формулы для прогноза математического ожидания следующих случайных величин: М(К) – количества аварийно высвободившегося из ОТУ энергозапаса, М(П) – площади с появившимися там поражающими факторами и М(У) – ущерба от их воздействия на различные объекты. В нижней строке даны критерии оценки правильности учитываемых при этом условных вероятностей: их сумма на каждом уровне дерева должна быть равной точно Q, а не единице, как это имело место выше (см. формулу (10.2) – для безусловных вероятностей дерева событий), где соответствующие исходы представляли полную группу несовместных событий.

Нетрудно догадаться, что прогнозирование техногенного ущерба с помощью диаграммы типа "дерево событий" требует знания всех параметров рис. 13.2. Естественно, что для получения подобной информации необходимо иметь комплекс специфичных и довольно сложных моделей. Продемонстрируем их сложность на еще одном иллюстративном примере – ориентированном графе, представленном на рис. 13.3.

Граф проявления источника риска ОПО

Рис. 13.3. Граф проявления источника риска ОПО

Показанный на нем ветвящийся процесс начинается с возникновения аварийной ситуации (АС), которая с соответствующими условными вероятностями или может завершаться либо адаптацией (А) к ней какой-либо человекомашинной системы, либо происшествиями (П) конкретного типа – катастрофой (К), несчастным случаем (НС), аварией с материальным ущербом (МУ) или с загрязнением окружающей среды (ЗОС). При этом некоторые из исходов происшествия, например НС, способны приводить к гибели , увечьям или временной потере трудоспособности персонала , тогда как смертельный несчастный случай может быть единичным или групповым . Признаем также, что подобные последствия возможны для других форм проявления техногенного происшествия, что показано стрелками, не имеющими пояснений.

В рассматриваемых условиях величина среднего ущерба от одного происшествия конкретного типа будет связана с ущербами его разных исходов следующим образом:

(13.1)

а математическое ожидание М(У) величины техногенного ущерба, определяемой с учетом всех возможных сочетаний различных последствий, может рассчитываться по формуле

(13.2)

где т, k – соответственно количество ОТУ, участвующих в проведении технологических процессов на ОПО, и та их часть, где имели место техногенные происшествия; – число сочетаний из т по к рассматриваемых устройств; – вероятности возникно

вения происшествия конкретного типа и причинения им техногенного ущерба в случае появления, а также размеры ущерба, соответствующего этому происшествию.

Изучение предложенных формул подтверждает принципиальную сложность и трудоемкость априорной количественной оценки последствий проявления даже отдельно взятого техногенного происшествия. Это обусловлено тем, что одни и те же объекты из состава людских, материальных и природных ресурсов могут быть подвержены воздействию нескольких поражающих факторов в различных сочетаниях. Учесть же все это заблаговременно практически невозможно, так как каждый фактор имеет случайную природу, а каждая потенциальная жертва – сугубо индивидуальные параметры.

Следовательно, прогнозирование техногенного ущерба по формулам (13.1) и (13.2) требует принятия ряда упрощающих допущений. Они должны быть направлены на переход от условных вероятностей к безусловным либо на приравнивание первых нулю или единице, а вторых – между собой, а также на отказ от оперирования реальным значением ущерба от конкретного техногенного происшествия в пользу замены его некоторой усредненной величиной. С учетом этих допущений могут быть получены математические соотношения хотя и менее точные, но все же более пригодные для практической оценки техногенного риска.

При выводе подобных соотношений должна быть учтена необходимость прогнозирования техногенного ущерба не только от аварийных, но также от непрерывных и систематических вредных выбросов энергозапаса ОТУ, появление которых возможно за некоторый период t его эксплуатации. Причем делать это желательно двумя способами, отличающимися разными подходами к априорной оценке интересующего нас случайного ущерба.

В первом случае целесообразно исходить из предположения об известности как размеров среднего социально-экономического ущерба от каждого подобного выброса, так и вероятности его возникновения на ОПО. Это позволит оценить математическое ожидание обусловленного им ущерба людским, материальным и природным ресурсам с позиции как бы источника соответствующих угроз – по следующей довольно общей формуле:

(13.3)

где а = 1, ..., т – типы возможных на ОПО техногенных происшествий: авария (а = 1), несчастный случай (а = 2), катастрофа (а = 3)

и форм причинения ими прямого (I) и косвенного (И) ущерба людским, материальным и природным ресурсам; – предполагаемые сценарии (наиболее вероятные варианты) проявления конкретного происшествия; – вероятности появления каждого его типа за время t и размеры соответствующего прямого (I) и косвенного (II) ущерба; v = 1,..., п – непрерывно или систематически выбрасываемые виды энергии (шум, вибрация, электромагнитные излучения и т.д.) и вредного вещества (дым, пыль, шлак и т.д.);

У, – вероятности появления каждого типа подобных выбросов и размеры вызванного ими ущерба.

В основе второго способа априорной оценки техногенного ущерба уже лежит оперирование зонами (площадями или объемами пространства), в пределах которых могут оказаться те объекты из состава людских, материальных и природных ресурсов, которые не защищены от разрушительного воздействия энергетических и вредных материальных выбросов конкретного ОПО. Данный подход позволяет оценивать ожидаемый средний ущерб уже с точки зрения как бы потенциальных жертв – с помощью следующей формулы:

(13.4)

где – вероятности причинения людским (l=1), материальным (l=2) и природным (l=3) ресурсам конкретного прямого (I) ущерба аварийными выбросами ОПО за время t его функционирования; , – соответственно площади/объемы зон вероятного и достоверного поражения соответствующих объектов аварийными и систематическими выбросами вредного вещества и энергии; – средние плотность и стоимость каждой единицы ресурса, оказавшегося в зонах вероятного и достоверного причинения ему упомянутого выше ущерба; – вероятность возникновения конкретного происшествия за время t и средние размеры ожидаемого от него косвенного (II) ущерба.

Анализ приведенных математических соотношений свидетельствует о том, что прогнозирование их параметров потребует разработки комплекса конкретных моделей, которые с определенной условностью могут быть разбиты на следующие три класса.

  • 1. Уже известные логико-вероятностные модели, основанные на диаграммах причинно-следственных связей типа "дерево", "граф" и "сеть" стохастической структуры.
  • 2. Аналитические модели:
    • а) параметрические формулы для перепада давлений, скоростей, температур, концентраций и иных потенциалов;
    • б) интегральные модели сохранения массы или энергии, описываемые обыкновенными дифференциальными уравнениями;
    • в) модели, оперирующие текущими параметрами энергомассообмена и реализуемые системами дифференциальных уравнений в частных производных.
  • 3. Методы статистического и численного моделирования, основанные на математических соотношениях со случайными параметрами и учитывающие практически все наиболее существенные факторы человекомашинной системы.

С точки зрения предпочтительности наибольшую практическую ценность для прогноза параметров техногенного ущерба представляют модели таких объектов или процессов:

  • а) источник выброса энергии или АХОВ и несущая их среда;
  • б) истечение газообразных и жидких вредных веществ;
  • в) распространение их потоков в атмосфере или растекание по твердой поверхности;
  • г) вскипание выброшенных в атмосферу сжиженных газов и перегретых жидкостей;
  • д) дефлаграция или детонация формирующихся при этом ТВС;
  • е) образование вторичных поражающих факторов, сопутствующих подобным физико-химическим превращениям;
  • ж) сами эти и иные опасные факторы, а также их реципиенты;
  • з) повреждение, разрушение или уничтожение различных объектов поражающими факторами.

Для исследуемых четырех этапов причинения техногенного ущерба наиболее подходят не физические, а идеальные модели (см. параграф 5.2), начиная от мысленных сценариев развития аварии и зависимостей "доза – эффект" и завершая знаковыми (математическими и алгоритмическими) моделями. При этом для априорной количественной оценки параметров техногенного ущерба целесообразно применять хорошо зарекомендовавшие себя методы теории вероятностей, а для апостериорной – математической статистики.

В заключение данного параграфа обоснуем целесообразность интервального оценивания техногенного риска в интересах соответствующего менеджмента. Казалось бы, наилучшим решением о приемлемости среднего техногенного ущерба следует считать "накрытие" (с выбранной доверительной вероятностью γ) случайной интервальной оценкой его желаемой величины , найденной по формулам (13.3) или (13.4) (индексы Н, В здесь означают нижнее и верхнее значения этого интегрального показателя).

Однако вследствие исключительно большого разброса прогнозных значений техногенного ущерба, достигающего сегодня четырех арифметических порядков, обоснованность только что упомянутого подхода вряд ли можно признать удовлетворительной. Дело в том, что стандартный доверительный интервал будет оцениваться этим же числом арифметических порядков, а потому он и "накроет" любое значение из столь широкого диапазона. Это совершенно недопустимо из-за низкой надежности тех решений о приемлемости техногенного риска, которые могут быть приняты при осуществлении соответствующего менеджмента на основе неточных оценок

Учитывая данное обстоятельство, при оценке приемлемости техногенного риска в последующем (см. разд. III настоящего учебника) будем оперировать не нормируемыми величинами ожидаемого среднего ущерба и их интервальными оценками, а соответствующими значениями его частных параметров. Для этого лучше всего подходят имеющиеся в формулах (13.3) и (13.4) вероятности – появления на ОТУ наиболее крупной или часто встречающейся аварии конкретного типа и – причинения ею конкретного прямого ущерба (гибели человека в несчастном случае, пролива определенного объема жидкого АХОВ и т.п.).

Предпочтительность предложенного здесь подхода к оцениванию степени приемлемости техногенного ущерба для администрации ОПО обусловлена тем, что стандартные доверительные интервалы для этих вероятностей будут в сотни раз уже, чем интервалы для ущерба . Более того, процедура обоснования допустимых значений вероятности появления конкретных техногенных происшествий является более строгой, а приемлемые значения этой меры возможности их возникновения лучше воспринимаются людьми.

Еще одним способом уменьшения дисперсии и сужения доверительного интервала можно считать применение заранее строго оговоренных методик и предписанного алгоритма их практического применения. Подобный подход уже используется при нормировании приемлемого техногенного риска российских АЭС: например, вероятность тяжелых запроектных аварий не должна превышать там в год. А оцениваться она должна с соблюдением так называемых трех единств, т.е. по одной методике, одной и той же рабочей группой и при одних и тех же источниках исходных данных.

Кроме того, в ряде отраслей отечественной промышленности предприняты попытки внедрить количественные критерии приемлемости техногенного риска. А делается это путем нормирования взрыво- и пожаробезопасности используемых ОТУ. Например, допустимый социальный риск не должен превышать , а такой же индивидуальный – . К сожалению, приведенные здесь для примера критерии не уточняют ни временных рамок, ни типа аварии, что затрудняет их практическое использование.

Особо подчеркнем, что оценивание техногенного риска по вероятности появления заранее оговоренных происшествий, а не по ожидаемому от них ущербу не исключает необходимости в прогнозировании величины последнего. Напротив, использование формул (13.3) и (13.4) позволит оптимизировать решения, принимаемые администрацией конкретных ОПО, несмотря на малую достоверность полученных по ним абсолютных оценок ущерба. Ведь для этого придется оперировать не величиной , имеющей большую дисперсию, а относительными изменениями этой оценки, которые чувствительны к улучшению качества конкретных компонентов ЧМС на значения или , что позволяет выбрать наиболее эффективные организационнотехнические мероприятия по снижению риска.

Общая схема соответствующей расчетно-оптимизационной процедуры в данном случае будет касаться либо снижения вероятности происшествия

либо уменьшения ожидаемого от него ущерба

При этом самыми предпочтительными станут те из предлагаемых мероприятий, которые соответствуют: а) наибольшему (при выделенных затратах ) снижению либо вероятностей конкретных происшествий, либо ожидаемого от них ущерба ; б) наименьшим затратам на внедрение подобных мероприятий с целью получения нужного эффекта (снижения величины до приемлемого уровня).

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >