定量风险评估简介

Chris Thijssen

纲要

介绍 定量风险评价为什么？是什么？用于做什么？信息来源，工具及其地位的描述荷兰是如何针对土地使用立法的

风险评估的目的——分析（ 1 ）

由于生产，储存，搬运和运输过程中会意外释放的有害物质，确定对员工，公众和环境造成的（致命）伤害的风险。

判断由政府或公司内部设立的公差标准的风险。

确定风险来源对地区或社会风险做出的（绝对或相对）的贡献。

风险评估的目的——分析（ 2 ）

识别降低风险的机会及其影响流程设计或操作修正补救措施变更工厂布局更换运输方式土地利用规划改造执行 / 优先应急准备和应急响应

在当今荷兰，是土地利用规划的重要手段

风险的定义 ( 一般 )

风险 = 出现未期望结果的可能性

对于有害物质 :

风险 = 接触释放的有害物质造成致命伤害的可能性

风险的定义 (1)

个人风险 (IR)

个人风险指由于不可控事件 ( 设备内介质泄露 s) 造成的个人死亡的频率。个人假定在总曝光时间，处于未受保护状态且位于某一特定位置 (x, y).

.

个人风险可以用地形图上的等高线表示。

风险的定义 (2)

社会风险 (SR)

社会风险指 N 个或更多的人同时死亡的事件的频率。所涉及的人被假定有某些自保手段。

社会风险可以用 FN 图表示。 N 代表死亡的人数， F 代表 N 个或多人死亡事件的累加频数。

可接受 进一步的评估

非耐受剂量

此处社会风险值超过标准

执行 定量风险评价 : 来源

CPR-14, 黄皮书 : 物理效果计算方法CPR-16, 绿皮书 : 计算有害物质释放对人或物体造成的可能的损伤的

方法CPR-18, 紫皮书 : 定量风险评估指南

紫皮书黄皮书safetyrisk

curves绿皮书

物理效果 情形和频率后果

风险评估步骤

A 定量风险评价 需要执行以下基本步骤 :

1.识别相关的活动 / 单位 / 流程2.定义设备内介质泄露情况 ( 某情境下 )

3.评估全部设备内介质泄露情况后果（影响或损失）4.评估设备内介质泄露 s 频率、可能性和影响5.计算和 LR- 等高线 and SR- 曲线显示的风险现状6.评估和分析风险

定量风险评价综合工具 : 风险曲线 ( 包含 EFFECT 后果模型 )

1: 相关活动 / 程序的辨别

选取细部

选取细部

目标 :

选择与定量风险评价外部安全相关的设施和生产装置

优势 :

简化筛选工具，划分全部设施风险，除去低相关设施

劣势 :

并非所有活动均被选取：有潜在火灾或燃烧产品的管道、仓库

1. 细分可分离部件的安装

2. 决定部件的存货

3. 决定过程状况因素 , O = O1 x O2 x O3:

O1: 工序设置 vs. 贮存装置 (1 or 0.1)

O2: 安装位置 (封闭 , 户外 = 1 or 0.1)

O3: 物质阶段 ( 取决于过程压力的气体 ,液体 ,固体 = 10 to 0.1)

细部选择方法

4. 确定阈值 G:易燃 : G = 10000 kg剧毒 : G = 1 kg爆炸性 : G = 1000 kg TNTequiv.有毒 : G 取决于 LC-50 ( Cl2 基础 : G = 300 kg)

5. 计算指示数字 A, 从 A = (Mass x O /G)

6. 如果 A > 1, 在距离 L ，计算选择数字 S 在工厂边界或生活区域的某些位置计算的 S 值

7. 易燃物 : S = A / L3

有毒 : S = A / L2

8. 如果在任何位置， QPA 选择：在边界 : S >= 1 and S > 0.5 x Smax

在生活区 : S >= 1

第二步 : 定义设备内介质泄露情况

紫皮书 (CPR-18) 列出了一些典型的设备内介质泄露设备，和典型的情境紫皮书第一部分：建造第二部分：运输

建造过程设备内介质泄露类型：通用，固定设备失败外部影响，特别是运输设备装卸特殊 ( 对于过程状况 , 如失控，多米诺 )

紫皮书提及的设备类型 :

固定的罐子，容器，加压固定的罐子，容器 , 气压煤气罐管道水泵热交换器减压设备仓库炸药贮存运输设备 : 槽罐车 ,铁路油槽车 , 船

设备内介质泄露 情况 , 容器示例 固定容器三种容器

加压加工反应器

三种释放情况 猝发持续 10 min.持续渗漏 d = 10 mm

通用 设备内介质泄露频率

设备内介质泄露 /容器

猝发 持续 ., 10 min

持续渗漏 ., 10 mm

加压 5x10-7 5x10-7 1x10-5

加工 5x10-6 5x10-6 1x10-4

反应器 5x10-6 5x10-6 1x10-4

设备内介质泄露情况，管道示例

三种直径类型 :D < 75 mm75 mm < D < 150 mmD > 150 mm

两种渗漏情况 :全部孔破裂渗漏直径 10% (最大 . 50 mm)

通用 设备内介质泄露频率

设备内介质泄露 / 管道直径

全孔破裂 渗漏

< 75 mm 1x10-6 / m 5x10-6 / m

75 – 150 mm 3x10-7 / m 2x10-6 / m

> 150 mm 1x10-7 / m 5x10-7 / m

设备内介质泄露 情况，运输设备，公路和铁路示例

库存瞬时释放持续最大连接软管装卸

全孔破裂，两端留出渗漏直径 0.1 (最大 50 mm)

装卸臂全孔破裂，两端留出渗漏直径 0.1 (最大 50 mm)

外部影响罐下起火

第三步 : 评估全部设备内介质泄露情况后果

黄皮书

无力影响 后果

绿皮书

实际 : 需要软件工具

EFFECTS (TNO)PHAST (DNV)

第四步 : 评估设备内介质泄露频率、可能性和影响

故障频率

定义 : 单位时间内事件发生次数 .

例如 , 每千年或每年，一条 1千米长的管道，其中天然气的主要释放次数 ( 超过 10 kg/s)

总有单位，如每年或每百万年

每万年释放 1 与每年释放 1·10-4 相同 1·10-4

可能性

某一事件发生的几率

0到 1之间的数字 (无单位 )

骰子落在 4 的可能性是 1/6

骰子不落在 4 上面的可能性是 1- 1/6 =

5/6

结合频率和概率

频率与不能相乘频率可与概率相乘，或与几个概率相乘例如气体释放的频率 = 1 每年点燃的概率 = 0.2

有人在场的概率 = 0.5

火焰朝向人的概率 = 0.15

热辐射的致死率 = 1

人的丧命率 = 1 x 0.2 x 0.5 x 0.15 x 1

= 0.015 每年

= 或者每 67年一次

事件树 ( 紫皮书 : 具体类型 )

蒸气云爆炸 蒸气云爆炸 + 池火

直接引燃   0.7  

  0.4   限域 突引燃 + 超压力 +池火

     0.3 0.4  

    0.6 突引燃

瞬间  

两阶段限域 突引燃 + 超压力 + 池火

  延时引燃 0.4  

    0.7 0.6 突引燃 + 池火

   0.6  

   0.3     no effect

其它数据来源

核能的公开数据 (许多组件类似 , 比如泵，阀门和管道 )

离岸产业的公开数据 (海上设备可靠性数据库 , HSE管理体系 )

天气数据 / 通常发布的风向图 ( 机场 )

电子系统故障 – 可能需要使用故障树分析法

起火概率 – 可能基于复杂的数学模型 + 计算起火源

第 5 步 : 在 IR-contours 和 SR-curve 中计算并展示风险

实际操作 : 需要软件工具

RISKCURVES (TNO)SAFETI (DNV)

定量风险评价程序 - 概率评估

设备内介质泄露的概率 : 紫皮书原始材料 (CPR-18)

情节的发展，源参数：系统反应的成功与失败关闭的可靠性抑制的可靠性

情节的发展，源参数： 天气状况的概率（统计资料）曝光的概率 （风向、统计资料）可燃云引燃的概率（直接引燃或延迟引燃）

有人在场的概率 （人口数据）一昼夜的扩散防护的概率（隐蔽或疏离）损坏的概率 （比方程式 )

定量风险评价程序 - 人口定义

鉴于 SR ，需要人口数据常规入住率，包括白天和夜晚

房屋： 地图坐标中的地址，平均人口数量医院，养老院、宾馆，等等：床的数量与房间的数量。

常规入住率，只在白天企业：员工水量购物中心：顾客或参观者的平均数量学校、幼儿园，等等：儿童与员工的数量

非常规入住率教堂、游泳馆、餐馆、娱乐场所，等等：收集到的数据

风险定义 (1)

个别风险 (IR)

个别风险是指设备内介质泄露事件所导致的个人死亡 ( 设备内介质泄露s). 在整个暴露期间，假定个体无防护措施并位于特定的点（ X,Y ）。

在等高线图上，个别风险以等高线显示。

个别风险示意图

与区位风险等值的等高线示意图

2

11

1

2

2

个别风险计算 (1)

某一地点的个别风险按下述公式计算：IR = Σ [{F(Sceni→n)* Peff} * {Pexposure * Plethal}]

F(Sceni→n) : 每个场景下的失败概率 [1/年 ]

Peff: 事件的概率，例如：纾缓措施失败泄露引燃：直接、延迟云限域导致的爆炸天气情况：稳定性、风速

个别风险的计算 (1)

某点的个别风险按下式计算

IR = Σ [{F(Sceni→n)* Peff} * {Pexposure * Plethal}]

Pexposure: 人暴露的概率，例如：• 风向• 躲避 / 保护

Plethal: 爆炸致死概率→比方程式

风险的定义 (2)

社会风险 (SR)

社会风险指 N 个或更多的人同时死亡的事件的频率。所涉及的人被假定有某些自保手段。

社会风险可以用 FN 图表示。 N 代表死亡的人数， F 代表 N 个或多人死亡事件的累加频数。

风险计算 (1)

在场 50 人未受保护危险源

风向

蒸汽云频率 10-6 / 年

风险计算 (2)

SR 描述 如图 (fN 曲线 )

风向

在场 50 人未受保护

危险源

蒸汽云

50 死亡人数

频率

10-7

10-6

10-5

风险计算 (3)

累积频率

在场 25 人未受保护

危险源

风向

蒸汽云场景 1

蒸汽云场景 2频率 5x10-6 /year

社会风险计算 (4)

累积频率图每种“事故”都伴随着一个频率和受害人数 (f & N “ 相对” )

每种风向没种级别都会造成事故 !

居民区危险源

风向

蒸汽云场景 1

蒸汽云场景 2

死亡人数 频率

≤ 25 (5 + 1).10-6

≤ 50 1.10-650 死亡人数

累积频率

10-7

10-6

10-5

25

场景 1

场景 2

场景 1+2

第六步 : 评估和分析风险

Frequent event

Occurs several times in 10 years

Occasional event

Occurs about once in 10 to

100 years

Rare event Occurs about once in 100

to 1000 yearsVery rare

eventOccurs less than once in 1000 years

Damage no

injuries

Injuries on site

Fatalities on site

Fatalities on and off site

不可接受

可接受

预期减少

即时死亡率

预期频率≥即时死亡率

定量风险评价 (1) 荷兰立法

在荷兰 , 主要危险源需要定量风险评价 :

欧盟规定 , 根据在场的大量有害物质

特别产业类型，因区域风险申请风险带（与易受攻击对象保持安全距离）并符合社会风险标准：

LPG 汽车燃料补给站 (销售 < 2.500 m3/yr)

氨制冷装置 (1.500 – 10.000 kg of NH3)

储存危险化学品 /燃烧产品

围运输路线的脆弱区域：公路，铁路，水运和管道

定量风险评价 (2) 荷兰立法

许可申请需要定量风险评价并且需要接近危险行业或运输路线的新的空间发展

城市发展是否为这里带来风险？

定量风险评价 (3) 荷兰立法 脆弱区域示例

年销售额 [m3/jr] →位置 ↓

< 500 500 - 1.000 1000 – 1500 > 1500

卡车卸货 25 m 35 m 40 m

需要定量风险评

价 储油罐 地下 : 25 m地上 : 120 m

分散器 15 m

LPG 燃料补给站依据 : 距离 LR = 10-6 /年

荷兰 - IR 风险标准

个人风险可以地质图表示 : Iso 风险等高线图要求 : 10-6 / yr 等高线内无易受攻击对象 (例如：房屋，学校，医院，大的办公楼等）

根据无保护性，室外， 100% 在场

地位 :验收标准 ,“严格”的要求

荷兰 - SR 风险标准

社会风险2 空间“ fN 曲线” : 频率记录 VS记录受害者数量记录需要有效的地理人口分布 !!!

区分室内及室外人口

验证“指导价值” ：固定设备 : 10次意外事故 GR < 10-5 /年 (100

次致命事故 < 10-7, 等 )

运输 : 10次意外事故 GR < 10-4 /年 /千米 (100次致命事故 < 10-6 等 )

地位 : 价值取向 , 政治 / 社会决策

其它国家有其它“指导方针” (斜率 , N最大 , F & N初始 )

重大差异计算方法个人风险 / 社会风险

个人风险 :

未受保护 , 户外100% 在场社会风险 : 考虑防护系数！热辐射 :

逃离 : 曝露时间最大 20秒用衣服保护 (0.14 露出皮肤 )

室内 100%防护，如果 Q < 35 kW/m2

爆炸 : 室外无损伤，如果 p爆炸 < 0,3 bar

毒副反应 :

通常 : 室内是室外 10% 的杀伤力特殊 : 在计算中，计算剂量并结合通风率社会风险 : 包含在场因素

政府角色不实施定量风险评价– 但需要确保定量风险评价被清晰记录且涵盖所有情境

如果事件树被使用，评估其是否合理——是否选择了可信的情境？——

计算是否准确？

那些数据资源被用来查询概论和可能性？它们与研究设备相关吗？它们被合理使用了吗？

通常加入官方“指导方针“ ( 紫皮书 , Omega 文件等 )