Всероссийский научно исследовательский ... · 2017-10-01 · аварий, а также ... (РОО) — объект, на котором перерабатывают

1

Всероссийский научно-исследовательский институт

по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций

(ВНИИ ГО ЧС)

Центр исследований экстремальных ситуаций

(ЦИЭКС)

Сейсмологический центр Института геоэкологии РАН

(СЦ ИГЭ РАН)

МЕТОДИКА

КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ

ИНДИВИДУАЛЬНОГО РИСКА

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА

Москва, 2002 г.

2

АННОТАЦИЯ

Методика может быть использована для разработки программных средств с целью

оценки комплексного индивидуального риска для населения и построения карт риска для

территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Методика может быть использована научными сотрудниками организаций,

работающими в области управления рисками природных катастроф и техногенных

аварий, а также специалистами Центров мониторинга и прогнозирования чрезвычайных

ситуаций.

Разработчики методики: д.т.н., проф. Шахраманьян М.А., к.т.н. Ларионов В.И.,

к.т.н. Нигметов Г.М. (ВНИИ ГО ЧС); к.т.н. Сущев С.П., к.т.н. Угаров А.Н., Козлов М.А.

(ЦИЭКС); чл.-корр. РАН Николаев А.В., к.ф.-м.н. Фролова Н.И. (СЦ ИГЭ РАН).

Методика прошла экспертизу Межведомственного координационного научного

совета по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (МВКНС) протокол

от 25 июня 2002 г. № 2 (13).

Методика аттестована Межведомственной комиссией по предупреждению и

ликвидации чрезвычайных ситуаций (МВК) протокол от 29 октября 2002 г. №4.

СОДЕРЖАНИЕ

1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИКИ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

3. ПРИНЯТЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ И ДОПУЩЕНИЯ

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

4.1. Исходные данные по характеристике застройки населенных пунктов

4.2. Техногенные опасности

4.2.1. Пожаровзрывоопасные объекты

4.2.2. Объекты с аварийными химическими опасными веществами

4.2.3. Радиационно-опасные объекты

4.3. Природные опасности

4.3.1. Зоны возможного затопления при наводнениях

4.3.2. Землетрясения

4.3.3. Ураганы и сильные ветры

4.3.4. Другие природные опасности

5. УКРУПНЕННЫЙ АЛГОРИТМ (БЛОК-СХЕМА) МЕТОДИКИ

5.1. Модели воздействий

5.2. Законы разрушения сооружений и поражения людей

5.2.1. Законы разрушения сооружений

5.2.2. Законы поражения людей

5.3. Математическое ожидание потерь среди населения

5.4. Вероятность наступления неблагоприятного события (гибели или ранения людей)

5.5. Укрупненная блок-схема оценки комплексного индивидуального риска

6. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ

6.1. Оценка индивидуального риска от аварий на пожаровзрывоопасных объектах

(ПВОО)

6.2. Оценка индивидуального риска на химически опасных объектах (ХОО)

6.3. Оценка индивидуального риска на радиационно-опасных объектах

6.4. Оценка индивидуального сейсмического риска

6.5. Оценка индивидуального риска от ураганов и сильных ветров

6.6. Оценка индивидуального риска от лесных пожаров, наводнений, снежных лавин,

селей, вулканов, цунами

3

7. ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ

7.1. Основные показатели

7.2. Вспомогательные показатели

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

I. Нормативно-методическая литература

II. Научно-техническая литература

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДИКИ

Методика предназначена для оценки комплексного индивидуального риска

чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Методика может быть использована в области разработки мероприятий по

защите населения и территорий.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Индивидуальный риск (ИР) — вероятность смертельного исхода (потери здоровья)

из-за действия на человека опасных факторов при стихийном бедствии или в

процессе аварии за год на рассматриваемой территории.

Комплексный индивидуальный риск (КИР) — вероятность смертельного исхода

из-за действия на человека опасных факторов от всех стихийных бедствий или

аварий за год на рассматриваемой территории.

Коллективный риск (КР) — ожидаемое число пораженных в результате

возможных аварий и стихийных бедствий за определенное время.

Пожаровзрывоопасный объект (ПВОО) — объект, при эксплуатации которого

возможны аварийные взрывы и пожары.

Химически опасный объект (ХОО) — объект, на котором перерабатывают или

транспортируют опасные химические вещества.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) — опасное химическое вещество,

применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе

(разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих

живой организм концентрациях (токсодозах) (ГОСТ Р 22.9.05.95).

Радиационно опасный объект (РОО) — объект, на котором перерабатывают или

транспортируют радиоактивные вещества, при аварии или разрушении которого

может произойти облучение людей или радиоактивное загрязнение территорий.

Интенсивность землетрясения (от англ. intensity) I — мера воздействия

колебания грунта на внешнюю среду, оцениваемая по двенадцати балльной шкале.

Опасность H — вероятность появления негативных воздействий определенного

уровня на заданной площади в течение заданного интервала времени.

Оценка риска — расчет значений индивидуального риска для рассматриваемого

населенного пункта или территории.

Законы разрушения (поражения) — зависимости между вероятностью

разрушения (поражения) элементов риска и интенсивностью проявления

поражающего фактора.

Модели воздействия — зависимости, определяющие поля поражающих факторов.

Элементы риска — все находящееся на рассматриваемой территории — люди,

инженерные сооружения гражданского и промышленного назначения, линии

жизнеобеспечения и другие составляющие инфраструктуры.

4

3. ПРИНЯТЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ И ДОПУЩЕНИЯ

В методике применяется вероятностный подход при определении показателей

комплексного риска для населения.

Вероятностный подход обусловлен тем, что ситуация, в которой могут оказаться

люди, носит ярко выраженный случайный характер. Невозможно достоверно определить

интенсивность поражающего фактора в районе расположения отдельных элементов риска.

При воздействии одинаковых поражающих факторов на однотипные элементы риска,

будет существовать разная вероятность поражения этих элементов риска.

При расчетах комплексного индивидуального риска делалось допущение о

независимости событий — поражения людей при чрезвычайных ситуациях природного и

техногенного характера.

При оценке КИР учитывалось, что поражение людей зависит как от перечисленных

факторов, так и от ряда других случайных событий. В частности, от вероятности

размещения людей в зоне риска, плотности расселения в пределах населенных пунктов.

Принимается, что значения индивидуального риска, в основном, определяются

частотой аварии и интенсивностью поражающего фактора (моделями воздействия) и

сопротивлением элементами риска этому воздействию (законами поражения).

Методика учитывает вероятность гибели людей от природных катастроф:

землетрясений; наводнений; лесных пожаров; ураганов; лавин; селей; вулканов; цунами; и

техногенных аварий на химически опасных объектах; пожаровзрывоопасных объектах;

радиационно опасных объектах.

В качестве поражающего фактора при расчете последствий ЧС принимается

фактор, вызывающий основные разрушения и поражения. Основные параметры

поражающих факторов ЧС природного и техногенного характера приведены в табл. 3.1.

Для оценки возможных социальных потерь в больших населенных пунктах город

разбивается на элементарные площадки, а их координаты представляются точкой,

расположенной в центре площадки. Затем показатели, полученные для отдельных

площадок, суммируются.

Интервалы изменения КИР для построения тематических карт принимаются в

соответствии с табл. 3.2.

Таблица 3.1. Поражающие факторы и их основные параметры

Виды ЧС Поражающие

факторы Параметры

Землетрясение Сотрясения грунта Интенсивность сотрясений

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 гидравлического

потока.

Радиационные аварии Радиоактивное загрязнение Доза излучения

Химические аварии Химическое заражение Токсодоза

5

Таблица 3.2. Интервалы изменения значений ИКР

для операторов - персонала - населения

Номер

интервала Границы интервала

Качественное определение

интервала

1 Значения близкие к 0…0.2510–5

пренебрежительно малый

2 0.2510–5

…0.510–5

малый

3 0.510–5

…1.010–5

незначительный

4 1.010–5

…5.010–5

умеренный

5 5.010–5

…10.010–5

средний

6 10.010–5

…20.010–5

высокий

7 20.010–5

…100.010–5

весьма высокий

8 более 100.010–5

недопустимо высокий

Точность расчета определяется следующим образом. Прогнозируются потери

населения при первой подготовке исходных данных. Затем число элементарных площадок

увеличивают и производят повторное вычисление. Если выполняется условие

)(

)()(

1

21

NM

NMNM

, (3.1)

то вычисления заканчивают.

В формуле (3.1) приняты обозначения:

— погрешность расчетов;

М1(N), M2(N) — математическое ожидание потерь населения соответственно при

последнем и предыдущем расчетах;

[] — допускаемая погрешность (целесообразно принимать = 0.05).

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

4.1. Исходные данные по характеристике застройки

населенных пунктов

По населенным пунктам готовится обобщенная характеристика застройки по

форме, приведенной в таблице 4.1.

4.2. Техногенные опасности

4.2.1. Пожаровзрывоопасные объекты

К пожаровзрывоопасным относятся предприятия, в производстве которых

используются взрывчатые или имеющие высокую степень возгораемости вещества, а

также трубопроводный транспорт энергоресурсов и склады хранения

легковоспламеняющихся газов и жидкостей. Для рассматриваемого воздействия

подготавливаются законы поражения людей. По каждому из типов пожаровзрывоопасных

объектов готовится информация, приведенная ниже в таблицах 4.2–4.6.

4.2.2. Объекты с аварийными химически опасными веществами По каждому объекту с АХОВ готовится информация, приведенная в таблице 4.7.

6

4.2.3. Радиационно-опасные объекты

Исходными данными для оценки индивидуального риска на радиационно-опасных

объектах являются:

координаты объекта;

тип ядерного реактора;

тип радиоактивного вещества;

метеорологические характеристики по распределению направления и скорости ветра

за год;

законы поражения населения при аварии.

4.3. Природные опасности

4.3.1. Зоны возможного затопления при наводнениях

Для оценки индивидуального риска в ЗВЗ исходная информация подготавливается

в виде таблиц 4.8, 4.9.

4.3.2. Землетрясения

Для оценки индивидуального сейсмического риска используются исходные

данные:

по характеристике застройки населенных пунктов;

размещению населения в пределах населенных пунктов;

карты общего сейсмического районирования территории РФ ОСР-97А, В, С (М.:ОИФЗ

РАН);

карты периодов повторяемости сейсмических сотрясений различной интенсивности на

территории Северной Евразии (ОИФЗ РАН, 1999);

региональные коэффициенты уравнения макросейсмического поля (Новый каталог

сильных землетрясений на территории СССР. М.: Наука, 1977, 535 с.).

Для оценки индивидуального сейсмического риска используются законы поражения

людей в зданиях различных типов (Теоретические основы реагирования на чрезвычайные

ситуации. М.: ВИА, 1999, 275 с.).

4.3.3. Ураганы и сильные ветры

Для оценки индивидуального риска используются материалы:

По характеристике застройки населенных пунктов, подготовленных в соответствии с

табл. 4.1;

Повторяемости различных направлений и распределение скоростей ветра в год для

различных регионов (Справочник по климату СССР. Ветер. Л.:Гидрометеоиздат,

1968).

4.3.4. Другие природные опасности

Для оценки индивидуального риска лесных пожаров, снежных лавин, вулканов,

цунами используются данные для различных регионов, приведенные в работах:

Атлас природных опасностей и рисков (ИГ РАН, 2001).

Атлас природных опасностей России (в 6 томах) под редакцией В.И. Осипова и С.К.

Шойгу, 2000–2002 гг.

Данные по воздействию поражающих факторов опасностей на людей получаются

на основе анализа статистических материалов Центра управления в кризисных ситуациях

МЧС России (1992–2002 гг.).

7

Таблица 4.1. Обобщенная характеристика застройки

Наименование

населенного пункта

Численность

населения, тыс.

чел.

Плотность

застройки

Тип зданий

A Б В С

% Высота, м % Высота, м % Высота, м % Высота, м

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Город … Иваново 150 0,20 5 6 5 15 80 27 10 27

Пос. городского типа

…Лежнево

30 0,15 20 3 20 6 55 15 5 15

Село … Лужки 4 0,05 60 3 20 3 20 6 – –

Примечания:

1. Данные приведены в качестве примера заполнения таблицы.

2. Плотность застройки — отношение застроенной площади к общей площади населенного пункта.

3. В графе "%" указывается отношение жилой площади в зданиях данного типа к суммарной жилой площади населенного пункта.

4. Сумма жилых площадей по всем типам зданий должна составлять 100 %.

5. Типы зданий приняты в соответствии с международной шкалой сейсмической интенсивности MSK–84:

А — здания со стенами из местных строительных материалов (глинобитные, саманные, из рваного камня на глиняном растворе);

Б — здания из кирпича, крупных блоков, тесаного камня на цементном растворе;

В — здания железобетонные, каркасные, крупнопанельные и армированные крупноблочные дома;

С — здания всех видов с антисейсмическими мероприятиями (С7, С8, С9 — здания сейсмостойкостью соответственно 7, 8, 9

баллов).

8

Таблица 4.2. Хранилища нефтепродуктов или других горючих веществ


населенного

пункта


объекта

Тип

вещества

Объем

вещества в

одном

резервуаре,

м3

Общий объем

вещества в

хранилище,

м3

Условия

хранения

(наземное,

заглубленное)

Год ввода в

эксплуатацию

Плотность

людей на

расстоянии до

500 м от

объекта,

чел/км2

1 2 3 4 5 6 7 8

Таблица 4.3. Хранилища углеводородных газов



пункта


объекта

Тип

газа

Объем газа

в одном


м3

Рабочее

давление в


МПа

Общий

объем газа

в

хранилище,

м3

Условия

хранения

(наземное,

заглубленное)

Состояние

газа

(жидкость,

газ)

Год ввода

в

эксплуата-

цию

Плотность

людей на

расстоянии

до 500 м от

объекта,

чел/км2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9

Таблица 4.4. Магистральные нефтепроводы и газопроводы


трубопровода с указанием

трассы по н. п.

Тип

продукта



Диаметр,

мм

Рабочее

давление,

МПа

Протяженность по

территории субъекта

Федерации, км

Плотность людей на

расстоянии до 500 м

от объекта, чел./км2

1 2 3 4 5 6 7

Ивановка – Ложки –

Смирновка – …

Таблица 4.5. Взрывоопасные производственные объекты



пункта


объекта

Тип опасного вещества

(легковоспламеняющаяся

жидкость, пыль и др.)

Объем

опасного

вещества, м3




расстоянии до 500 м

от объекта, чел/км2

1 2 3 4 5 6

Таблица 4.6. Склады хранения взрывчатых веществ


населенного пункта


объекта

Тип

взрывчатого

вещества

Объем взрывчатого

вещества в одном

хранилище, м3




расстоянии до 500 м от

объекта, чел./км2

1 2 3 4 5 6

10

Таблица 4.7. Химически опасные объекты



пункта


объекта

Тип

АХОВ

Объем

АХОВ в

наибольшей

емкости, м3

Общий

объем

АХОВ,

м3

Характеристика

разлива

(свободно, в

поддон или в

обвалование)

Год ввода

в

эксплуата-

цию

Плотность людей на расстоянии до

2000 м от объекта по восьми

сторонам горизонта, чел/км2

с св в юв ю юз з сз

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Таблица 4.8. Характеристика зон возможного затопления (ЗВЗ)

№

п/п

Администрат.

единица

(субъекты РФ,

адм. районы)

Река

(участок

от… до…)

Причина

наводнения

Период (сроки,

продолжитель-

ность), сут.

Размеры ЗВЗ Максимальный

подъем уровня воды

над 0 графика

гидропоста

Протяженность,

км

Ширина

(средняя)

км

Площадь,

км2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1. Московская

область

Коломенский

район

р. Ока от

Ивановки

до

Петровки

весенний

паводок

с 10 апреля по 5

мая (25 суток)

100 0.5-1.0 50-100 750

Примечание. Данные приведены в качестве примера заполнения таблицы.

11

Таблица 4.9. Перечень и характеристика населенных пунктов в зонах возможного затопления (по участкам рек)

№

п/п Вид поселения и его название

Материал

застройки

Площадь, км.кв. Население, тыс.чел.

Общая в ЗВЗ Всего в ЗВЗ

1 2 3 4 5 6 7

1) Участок р. Оки, от с. Ивановка до с. Петровка (30 км)

1.

2.

с.Ивановка

г.Коломна

деревянный

деревянный

кирпичный

панельный

0.5

1.0

2.0

3.0

0.1

0.1

0.2

0.3

2.5

10

20

30

0.5

1

2

3

2) Участок р. Оки, от ……до….. (20 км)

1.

2.

3.

Примечание. Данные приведены в качестве примера заполнения таблицы.

12

5. УКРУПНЕННЫЙ АЛГОРИТМ (БЛОК-СХЕМА)

МЕТОДИКИ

Индивидуальный риск, определяемый как вероятность смертельного исхода или

потери здоровья населения за год при стихийном бедствии или в процессе аварии,

рассчитывается по формуле

PHRei , (5.1)

где Rei — индивидуальный риск при i-ой чрезвычайной ситуации;

H — частота чрезвычайной ситуации за год;

P — вероятность наступления неблагоприятного события при условии, что

случилась чрезвычайная ситуация.

Размерность индивидуального риска, учитывая безразмерность параметра P, имеет

вид: 1/год.

Коллективный риск, определяемый как ожидаемое число пораженных (со

смертельным исходом или потерей здоровья) от возможной аварии или стихийного

бедствия за год, рассчитывается из выражения

)(NMHRi , (5.2)

где Ri – коллективный риск при i-ой чрезвычайной ситуации;

H — вероятность наступления чрезвычайной ситуации (частота аварий, катастроф)

за год;

M(N) — математическое ожидание потерь населения.

Комплексный индивидуальный (Re) риск с учетом возможного поражения

людей при всех чрезвычайных ситуациях, характерных для рассматриваемого региона,

определяется по формуле

n

i

eie RR

1

)1(1

; (5.3)

где n — число рассматриваемых чрезвычайных ситуаций;

Rei — индивидуальный риск при i-й чрезвычайной ситуации.

Комплексный коллективный (R) риск с учетом возможного поражения людей

при всех чрезвычайных ситуациях, характерных для рассматриваемого региона,

определяются по формуле

n

i

iRR1 , (5.4)

где n — число рассматриваемых чрезвычайных ситуаций;

Ri — коллективный риск при i-й чрезвычайной ситуации.

5.1. Модели воздействий

Воздействия ЧС описывают в виде аналитических, табличных или графических

зависимостей. Эти зависимости позволяют определить интенсивность поражающих

факторов той или иной чрезвычайной ситуации в рассматриваемой точке. Зависимости,

определяющие поля поражающих факторов при прогнозировании последствий ЧС,

называют моделями воздействия, имея в виду, что они характеризуют интенсивность,

масштаб воздействий и частоту событий.

13

Расчетные случаи можно свести к следующим типам моделей воздействия:

1. Информации, основанной на известных характеристиках очага воздействия.

Характерными параметрами этой модели являются координаты центра очага,

интенсивность или мощность воздействия, время.

2. Функции F(x,y,), называемой функцией распределения случайной величины ,

характерной для рассматриваемой чрезвычайной ситуации.

3. Функции f(x,y,), называемой плотностью распределения или плотностью

вероятности случайной величины .

4. Воздействие может характеризоваться статистическим материалом по данным

натурных наблюдений. В регионе эти модели характерны для наводнений, цунами.

Обычно эти модели приводятся в виде таблиц.

5. Интенсивность воздействия и частота события могут быть заданы на основании

наблюдений и заблаговременно проведенных расчетов (карта сейсмического

районирования территории России, карта цунами-районирования, карта опасности

наводнений). Для сейсмоопасных регионов составлены карты детального сейсмического

районирования, а для городов проведено сейсмическое микрорайонирование (СМР). При

СМР определяется сейсмичность отдельных площадок (кварталов) в пределах города.

Обычно эти модели приводятся в графическом виде (в форме изолиний на картах) или в

табличном виде. Поля воздействия поражающих факторов определяются по методикам

прогнозирования последствий.

Функция распределения F(x,y,) случайной величины, характерной для

рассматриваемой ЧС, есть вероятность того, что случайная величина в точке с

координатами х, у примет значение не выше заданной величины з.

)(),,( 3ФФPФyxf . (5.5)

В качестве случайных величин рассматривают параметры поражающих факторов

(табл.3.1).

Функция распределения F(x,y,) обладает свойствами:

1) F(x,y,) — функция неубывающая;

2) F()=0;

3) F(+)=1.

Плотность вероятности f(x,y,) равна производной от функции распределения

F(x,y,)

f(x,y,)= F(x,y,) (5.6)

и обратно F(x,y,) выражается через плотность f(x,y,) интегралом вида

Ф

ФdФyxfФyxf ),,(),,(

. (5.7)

14

Рис. Рис. 5.1. Законы распределения поражающих факторов:

а) функция распределения F(x,y,);

б) функция плотности распределения вероятностей f(x,y,);

x, y — координаты рассматриваемой точки;

Ф — поражающий фактор (случайная величина);

Ф — переменная интегрирования случайной величины

Основное свойство плотности вероятности — f(x,y,) — это равенство единице

площади, заключенной между кривой, описываемой этой функцией, и осью (рис.5.1, б).

Функции распределения F(x,y,) поражающих факторов и плотность распределения

f(x,y,) определяют на основе статистической обработки результатов наблюдений или

расчетным путем. Такие функции построены для основных сейсмоопасных регионов

России — Камчатки и Северного Кавказа. Эти зависимости называют региональными

моделями воздействия. В качестве случайной величины региональных моделей

воздействия принята интенсивность землетрясения в баллах.

5.2. Законы разрушения сооружений

и поражения людей

Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и

поражения. Законы разрушения характеризуют ущерб сооружениям, а законы поражения

— уязвимость людей в зонах ЧС.

5.2.1. Законы разрушения сооружений

Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и

поражения. Законы разрушения характеризуют ущерб сооружениям, а законы поражения

— уязвимость людей в зонах ЧС. Эти термины являются основными при прогнозировании

последствий ЧС. Под законами разрушения сооружения понимают зависимость между

вероятностью его повреждения и интенсивностью проявления поражающего фактора.

Законы разрушения сооружений получают на основе анализа и обобщения

статистических материалов по разрушению жилых, общественных и промышленных

зданий от воздействий поражающих факторов.

а) F(x,y,Ф) б) f(x,y,Ф)

Ф Ф

15

Рис. 5.2. Общий вид законов разрушения сооружений:

а) вероятность возникновения не менее определенных степеней разрушения сооружений;

б) вероятность возникновения определенных степеней разрушения сооружений;

1, 2, ..., i-я — степени разрушения (повреждения) сооружения; n — число степеней

разрушения

Находят применение законы разрушения двух типов — вероятности наступления

не менее определенной степени разрушения (повреждения) сооружения РАi() и

вероятности наступления определенной степени разрушения (повреждения) сооружений

РBi() (рис. 5.2, а, б). Для построения кривой, аппроксимирующей вероятности

наступления не менее определенной степени разрушения (повреждения) сооружений,

обычно используется нормальный закон распределения случайной величины. При этом

учитывается, что для одного и того же сооружения может рассматриваться не одна, а

несколько степеней разрушения.

Вычисление значений вероятностей РАi(Ф) производятся по формуле нормального

закона

ФdeФP

Ф MФ

i

Aii

i

0

2

)(2

2

2

1)(

, (5.8)

где — заданное значение случайной величины;

Ф

)(ФPAi

Ф

)(ФPBi

а)

б)

16

Ф — переменная интегрирования случайной величины;

= 3,14;

Мi, i — математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение

случайной величины для i-й степени разрушения сооружений, определяемые на

основании статистической обработки результатов экспериментов и натурных данных или

расчетным путем.

При определении вероятности наступления определенной степени разрушения

(повреждения) сооружений учитывают теорему о полной группе событий

,1)(0

ФPm

i

Bi

(5.9)

где m — число рассматриваемых событий.

Учитывается, что после воздействия поражающего фактора сооружение может

быть в одном из m несовместных событий: оказаться целым (событие В0), получить 1, 2,

..., i-ю степень разрушения (повреждения) (В1, В2, ..., Вi). Вероятности наступления

определенной степени разрушения (повреждения) зданий могут быть определены

непосредственно из следующих зависимостей:

),()()(

);()()(

);()()(

);()()(

);()(

100

211

322

1

ФPФPФP

ФPФPФP

ФPФPФP

ФPФPФP

ФPФP

AAB

AAB

AAB

AiAiBi

AB nn

(5.10)

где PA1(), PA2(), ..., PAi(), РАi+1(Ф) — вероятности наступления не менее 1, 2, ...,

i-й, i+1-й степени разрушения (повреждения) сооружений.

В настоящее время законы разрушения получены для защитных сооружений и

зданий разных типов на воздействие ядерных взрывов и воздействие взрывов

техногенного характера, а также для зданий различной сейсмостойкости на воздействие

землетрясения.

5.2.2. Законы поражения людей

Под законом поражения людей будем понимать зависимость вероятности

поражения людей от интенсивности поражающего фактора.

Параметрические законы поражения людей, размещенных в зданиях, получены на

основании теоремы полной вероятности. В расчетах учитывается, что событие Сj (общие,

безвозвратные, санитарные потери) может произойти при получении сооружением одной

из степеней повреждения (при одной из гипотез Вi), образующих полную группу

несовместных событий. Расчеты проводятся по формуле

n

i

jjBij BCPФPФP1

)()(

, (5.11)

где Рj() — вероятность получения j-й степени поражения людей от воздействия

поражающего фактора ;

17

РВi() — вероятность наступления i-й степени повреждения сооружения при

заданном значении поражающего фактора (закон разрушения);

jj BCP — вероятность получения людьми j-й степени поражения при условии,

что наступила i-ая степень повреждения здания;

n — рассматриваемое число степеней повреждения здания.

Значения jj BCP

получают на основе обработки материалов последствий

аварий и стихийных бедствий.

На рис. 5.3 в качестве примера приведен общий вид законов поражения населения.

Законы поражения получены для людей, размещенных в защитных сооружениях, зданиях

и на открытой местности.

Рис. 5.3. Общий вид законов поражения населения:

1 — общие потери;

2 — безвозвратные потери

5.3. Математическое ожидание потерь среди населения

Вероятность поражения населения в пределах рассматриваемой площадки с учетом

возможности воздействия поражающего фактора различной интенсивности будет равна

max

min

),,()(),(

Ф

Ф

dФФyxfФPyxP

, (5.12)

где min, max, — соответственно минимально и максимально возможное значение

поражающего фактора для рассматриваемой ЧС;

P() — параметрический закон поражения людей;

f (х,у,) — функции плотности распределения интенсивности поражающего

фактора, в пределах площадки с координатами (х, у).

Р(Ф)

18

Математическое ожидание потерь людей в пределах всего города определяется по

формуле

гS

Ф

Ф

dydxdФyxФyxfФPNMmax

min

),(),,()()(

, (5.13)

где Sг — площадь города;

(х,у) — плотность населения в пределах рассматриваемой площадки

(принимается в качестве исходных данных). Плотность населения в пределах

рассматриваемой площади называют также пространственным фактором.

Математическое ожидание потерь людей (общих, безвозвратных, санитарных) и

структура по тяжести поражения могут быть определены с учетом вероятности

размещения людей в зоне риска по формуле

гS

Ф

Ф

dxdtdФtfyxФyxФPNM

24

0

max

min

)(),(),,()()(

, (5.14)

где f(t) — функция плотности распределения размещения людей в зданиях в

зависимости от времени суток.

Функцию f (t) получают на основе статистического анализа материалов по

миграции населения в городе в течение суток (временной фактор).

5.4. Вероятность наступления неблагоприятного события

(гибели или ранения людей)

Вероятность наступления неблагоприятного события P при условии, что случилась

чрезвычайная ситуация, может быть определена с использованием математического

ожидания ущерба элементам населенного пункта или населению

,

N

NMP

(5.15)

где M(N) — математическое ожидание потерь населения;

N — общая численность населения.

Формулы для оценки индивидуального риска, конкретизирующие выражения

(5.13) для наиболее распространенных чрезвычайных ситуаций приводятся в разделе 6.

5.5. Укрупненная блок-схема

оценки комплексного индивидуального риска

Блок-схема оценки риска включает процедуры (рис. 5.4):

подготовки исходных данных;

выбора параметров моделей воздействия;

выбора законов поражения;

расчета математического ожидания потерь по видам опасности с учетом воздействия

поражающих факторов каждого источника рассматриваемого вида опасности;

оценки индивидуального риска от отдельного вида опасности;

оценки комплексного индивидуального риска.

19

Рис. 5.4. Укрупненная блок-схема комплексной оценки индивидуального риска

чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера

20

6. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТОВ

6.1. Оценка индивидуального риска

от аварий на пожаровзрывоопасных объектах (ПВОО)

После выявления на каждом из принятых к рассмотрению ПВОО всех видов

аварий, специфики их возникновения и развития, расчета полей потенциальной опасности

этих аварий и определения вероятности реализации их негативного потенциала, оценка

индивидуального риска в точке с координатами (x, y) проводится по формуле

,y,xPy,xEHy,xR j

j

kj

k

kei (6.1)

где Hk — вероятность аварии за год по сценарию k (в качестве сценариев аварии

могут рассматриваться: пожар, огненный шар, взрыв и др.) (1-4);

Ekj(x,y) — вероятность реализации механизма воздействия j в точке (x,y) для

сценария аварии k (в качестве механизма воздействия могут рассматриваться: тепловые

поражения людей, поражения ударной волной, поражение обломками и т.п.) (1,4);

Pj(x,y) —вероятность летального исхода в точке (x,y) при реализации механизма

воздействия j .

Индивидуальный риск в целом по области, в пределах которой возможно

поражение людей, определяется по формуле

j Sг

jkj

k

kei dydxyxyxPyxEHN

R ),(),(),(1

. (6.2)


на химически опасных объектах (ХОО)

При известной токсодозе Д в точке с координатами (x,y) математическое ожидание

потерь среди населения М(N) (средневзвешенная по вероятности величина потерь)

определяется по формуле

Sг

dydxyxyxДPNM ),()],([)(

(6.3)

где Sг — область интегрирования – площадь части города, в пределах которой

возможно поражение людей при авариях на заданном объекте;

(x,y) — плотность размещения людей в окрестностях точки с координатами (x, y);

P[Д(x,y)] — вероятность поражения людей от величины токсодозы в точке города с

координатами (х, у), определяемая из параметрического закона поражения людей

сильнодействующими ядовитыми веществами;

Д(x,y) — токсодоза, определяемая при переменной во времени концентрации

химически опасного вещества для точки с координатами (x,y) формуле

,,,, dt

t

t

tyxyxДk

n

(6.4)

tn…tk — интервал времени, в пределах которого действует опасная концентрация;

(x,y,t) — концентрация химически опасного вещества в атмосфере для точки с

координатами (x,y), определяемая по методике [9].

21

По формуле (6.3) математическое ожидание потерь определяется для случая, когда

исходные данные известны. При заблаговременном определении математического

ожидания потерь необходимо учитывать изменчивость направления (a) и скорости ветра

(V) в течение года. Тогда потери определяются по формуле

,dydxdadV)y,x(y,xДPV

V

V,af

S

NMmax

minг

2

0 (6.5)

где f(a,V) — функция плотности распределения направления a и скорости V ветра;

π = 3,14;

Vmin и Vmax — минимально и максимально возможные значения скорости ветра.

Остальные обозначения те же, что и в формуле (6.3).

С учетом выражения (6.5) оценка индивидуального риска на ХОО проводится по

формуле

,dydxdadVy,xy,xДPV,afV

VSN

HR

max

minг

ei 2

0 (6.6)

где H — вероятность аварии в течение года;

N — численность населения.


на радиационно-опасных объектах

Риск поражения людей в заданной точке рассматриваемой территории при авариях

на радиационно-опасных объектах за год определяется с учетом различной скорости и

повторяемости ветра по направлениям по формуле

2

0

V

V

ei

max

min

dadV)]y,x(D[P)V,a(fH)y,x(R

, (6.7)

где H — частота аварии за год;

= 3,14;

f a V( , )— функция плотности распределения направления а и скорости ветра V;

)],([ yxDP — вероятность поражения людей от величины дозы радиоактивного

заражения в точке с координатами x, y (определяется из закона поражения людей);

D(x,y) — доза радиоактивного излучения, определяемая при переменной во

времени мощности дозы радиоактивного излучения для точки с координатами x, y

,dtt

t

t,y,xC)y,x(Dk

n

где C(x,y,t) — зависимость, учитывающая изменение мощности дозы

радиоактивного излучения в точке с координатами x, y, определяемая по методикам [12–

16].

22

Риск поражения людей в городе при аварии на рядом расположенном

радиационно-опасном объекте определяется по формуле

dydxdadVyxyxDPVafN

HR

‹S

V

V

ei

2

0

max

min

),()],([),(

, (6.8)

где ( , )x y

— плотность размещения незащищенного населения в пределах

элементарной площадки города;

S г — площадь города;

N — численность населения в городе.

Вероятность наступления чрезвычайной ситуации H (частота аварии, катастрофы)

определяется по проектным данным.

6.4. Оценка индивидуального сейсмического риска

При известной интенсивности землетрясения I в точке с координатами (x,y),

математическое ожидание потерь определяется по формуле

,, dydxyx

S

IPNM

г

(6.9)

где Sг — площадь города (область интегрирования);

P(I) — параметрический закон поражения людей, размещенных в зданиях i-ого

типа, при интенсивности землетрясения равной I, определяемый по методике [17];

(x,y) — плотность размещения людей в пределах элементарной площадки с

координатами (x,y).

По формуле (6.9) математическое ожидание потерь определяется для случая, когда

исходные данные известны. При заблаговременном определении математического

ожидания потерь необходимо учитывать, что интенсивность землетрясений в каждой

точке — величина случайная.

В этом случае потери могут быть определены по формуле

,,,,max

min

24

0

dydxdtdIyxtfIPI

I

Iyxf

S

NM

г

(6.10)

где f(x,y,I) — плотность вероятности распределения интенсивности землетрясения

в пределах площадки с координатами (x,y);

f(t) — функция, учитывающая размещение людей в зданиях в течении суток.

Учитывая выражение (6.10), оценка индивидуального риска в сейсмоопасных

районах может проводиться по формуле

,dydxdtdIy,xtfIPI

I

I,y,xf

SN

HR

max

minг

ei 24

0 (6.11)

где H — вероятность землетрясения для рассматриваемого района в течение года,

принимаемая по картам общего сейсмического районирования (ОСР-97-А,В,С).

23


от ураганов и сильных ветров

При известной скорости ветра V в пределах населенного пункта математическое

ожидание потерь среди населения M(N) определяется по формуле

dydxy,x

S

VPNM

ã

(6.12)

где P(V) — параметрический закон поражения неукрытого (незащищенного)

населения от скорости ветра V;

(x,y) — плотность размещения незащищенного населения в пределах

элементарной площадки. Остальные обозначения те же, что и в формуле (6.9).

При заблаговременном определении математического ожидания потерь

необходимо учитывать изменчивость направления a и скорость V ветра. Эти параметры

являются зависимыми случайными величинами. Закон их распределения за год

рассматривается как функция плотности системы случайных величин f(a,V).

Потери определяются по формуле

dydxdadVy,xVPV

V

V,af

S

NMmax

minг

2

0, (6.13)

где обозначения те же, что и в формуле (5.12).

Учитывая выражение (6.13), оценка индивидуального риска в районах воздействия

ураганов проводится по формуле

dydxdVdayxVP

V

V

Vaf

SN

R

г

ei ,,1

max

min

2

0

, (6.14)

где N — численность людей в населенном пункте.


от лесных пожаров, наводнений, снежных лавин,

селей, вулканов, цунами

Индивидуальный риск от лесных пожаров, снежных лавинах, наводнений, селей,

вулканов, цунами определяется по формуле (5.1) с использованием статистических и

расчетных данных, характерных для рассматриваемого региона.

Характерный параметр H принимается по Атласу природных опасностей и рисков

на территории Российской Федерации [21], а вероятность наступления неблагоприятного

события Р на основе статистических данных МЧС России.

24

7. ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ

7.1. Основные показатели

Индивидуальный риск для объекта, населенного пункта, территории.

Комплексный индивидуальный риск для объекта, населенного пункта, территории.

7.2. Вспомогательные показатели

Математическое ожидание потерь среди персонала объекта, жителей населенного

пункта или территории при ЧС.

Вероятность наступления неблагоприятного события (гибели или ранения людей) при

ЧС.

25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

I. Нормативно-методическая литература

1. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных

нефтепроводах. (РД) Госгортехнадзор России, НТЦ «Промышленная безопасность».

М.:2000.

2. Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах. Сб.

док. Серия 27, вып.2. Госгортехнадзор России, НТЦ «Промышленная безопасность».

М.: 2000.

3. Методика оценки последствий аварий на пожаровзрывоопасных объектах. М.: ВНИИ

ГО ЧС, 1991.

4. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных

объектов. РД 03-418-01. Госгортехнадзор, НТЦ «Промышленная безопасность». М.:

2001.

5. Методические рекомендации по оценке риска аварий гидротехнических

водохранилищ и накопителей промышленных отходов. Госстрой России, ФГУП

НИИ ВОДГЕО. М.: 2000.

6. Пожарная безопасность технологических процессов. М.: Госстандарт России (ГОСТ

Р12.3.047-98).

7. Рекомендации по оценке риска и ущерба при подтоплении территорий. Госстрой

России, ФГУП НИИ ВОДГЕО. М.: 2001.

8. Комплект карт ОСР-97-А, В, С и другие материалы для Строительных норм и правил

— СНиП "Строительство в сейсмических районах". М.:ОИФЗ, 1998.

9. Методика оценки последствий химических аварий (Методика «токси», вторая

редакция). М.: 1998.

10. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми

веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и

транспорте. М.: ШГО СССР, Комитет СССР по гидрометеорологии, 1990, 26 с.

11. Методика прогнозирования и оценки медицинских последствий аварий на

химически опасных объектах. – М.: ВНИИ ГОЧС, 1993.

12. Методика прогнозирования радиационной обстановки в случае аварии или

разрушения АЭС. –М.: в/ч 52609, НИИ «Атомэнергопроект», 1991.

13. Методика выявления и оценки радиационной обстановки при разрушении (авариях)

АЭС. М.: ГШ ВС СССР, 1989.

14. Методика выявления и оценки радиационной обстановки в начальный период после

аварии на АЭС. - М.: МО СССР, 1990.

15. Методика выявления и оценки радиационной обстановки при запроектной аварии

или разрушении ядерного энергетического реактора на атомной электростанции. –

М.: в/ч 52609, 1990.

16. Методика оценки радиационной обстановки при разрушении ядерного

энергетического реактора на атомной электростанции. – М.: ВНИИ ГОЧС, 1993.

17. Методика прогнозирования последствий землетрясений. – М.: ВНИИ ГОЧС, 2000,

27с.

18. Методика оценки последствий ураганов. –М.: ВНИИ ГОЧС, 1994.

19. Методика оценки последствий наводнений. –М.: ВНИИ ГОЧС, 1993.

20. Методика оценки последствий лесных пожаров. –М,: ВНИИ ГОЧС, 1995.

21. Атлас природных опасностей и рисков на территории Российской Федерации. М.:

Макет Института географии РАН. 2001.

26

II. Научно-техническая литература

22. Природные опасности России. Монография в 6 томах. Ред. В.И. Осипов и С.К.

Шойгу. 2000 – 2002 гг.

23. Акимов В.А., Новиков В.Д., Радаев Н.Н. Природные и техногенные чрезвычайные

ситуации: опасности, угрозы, риски. М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2001, с.341.

24. Анализ и оценка природного и техногенного риска в строительстве. Материалы НТС.

М.: изд. ПНИИИС, 1995.

25. Шахраманьян М.А., Акимов В.А., Козлов К.А. Оценка природной и техногенной

безопасности России. Теория и практика. Монография. М.: 1998.

26. Paгозин А.Л., 1999. Общие положения оценки и управления природным риском.

//Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, № 5, c. 417-429.

27. Оперативное прогнозирование инженерной обстановки в чрезвычайных ситуациях.

Ч.2, Кн.2. Под общей ред. С.К. Шойгу (авторы Ларионов В.И., Шахраманьян М.А. и

др.).

28. Котляревский В.А., Кочетков К.Е., Забегаев А.В. Аварии и катастрофы.

Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие в 5-ти книгах, М.: изд-

во Ассоциации строительных ВУЗов, 1995-2001.

29. Сафонов В.С., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. Теория и практика анализа риска в

газовой промышленности. М.: НУМЦ Минприроды, Россия, 1996.

30. Ларионов В.И., ред., Теоретические основы реагирования на чрезвычайные

ситуации. Ч. 1 и 2. Учебное пособие для слушателей и курсантов ВИУ. М.: Издание

ВИУ, 1999, 428 С.

31. Ларионов В.И., Фролова Н.И., Угаров А.Н. Методические подходы к оценке

уязвимости и их применение при оперативном прогнозировании последствий

землетрясений. Материалы Общероссийской конференции «Оценка и управление

природными рисками», РИСК-2000, Москва, Анкил, 2000 г., с 132-135.

32. Маршал В. Основные опасности химических производств. М.: Мир, 1989, 671 с.

33. Николаев А.В., Кофф Г.Л., Фролова Н.И., Баулин Ю.И. Карты сейсмического риска

для территории России// Тр. 2-ой Национальной конференции по сейсмостойкому

строительству и сейсмическому районированию, Сочи, 1997.

34. Оценка сейсмической опасности и сейсмического риска. Пособие для должностных

лиц, ред. Г.А. Соболев. М.:Центр БСТС, 1997, 54 с.

35. Соболев Г.А., Штейнберг В.В., Фролова Н.И. и др. Анализ методик оценки

сейсмического риска. М. : ОИФЗ РАН, 1993, 35С.

36. Шойгу С.К., Шахраманьян М.А., Кофф Г.Л. , Кенжебаев Е.Т., Ларионов В.И,

Нигметов Г.М. Анализ сейсмического риска, спасение и жизнеобеспечение населения

при катастрофических землетрясениях (сейсмические, методологические и

методические аспекты). Части 1, 2. М.: ГКЧС РФ, ИЛСАН, 1992. 295 c.

37. Шойгу С.К., Воробьев Ю.Л., Фалеев М.И., Шахраманьян М.А., Ларионов В.И.,

Нигметов Г.М., Бодриков О.В., Ульянов С.В., Сорогин А.А., Козлов М.А., Николаев

А.В., Фролова Н.И., Осипов В.И., Сущев С.П., Угаров А.Н. Комплексная оценка

риска от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Сб. научных

трудов ВНИИ ГОЧС «25 лет – от идей до технологий», М. 2001, с.70-86.

38. Chen Yong, Chen Q.F., Frolova N., Larionov V., Nikolaev A., Pejcoch J., Suchshev S.,

Ugarov A. Decision Support Tool for Disaster Management in the Case of Strong

Earthquakes. Information Technology for Disaster Management. A collection of selected

international papers. Asian Disaster Reduction Center. Kobe, Japan, 2001(a), pp. 94-105.

39. Chen Yong, Chen Q.F., Frolova N., Larionov V., Nikolaev A., Pejcoch J., Suchshev S.,

Ugarov A. Decision support tool for complex risk and loss assessment. // Proc. of

International Workshop on Disaster Reduction, Reston, USA, 2001(b).

27

40. Nikolaev A.V., Koff G.L., Frolova N.I. Seismic risk assessment for earthquake prone areas

of the Russian Federation// Proc. XI European Conf. Earthq. Engineer., Paris, France, CD-

ROM, A.A. BALKEMA/ ROTTERDAM/ BROOKFIELD / 1998.

41. Shakhramanjyan M.A., Larionov V.I., Nikolaev A.V., Frolova N.I., Sushchev S.P., Ugarov

A.N. Advanced procedures for risk assessment and management in Russia // Int.J.Risk

Assessment and Management, Vol. Y, No.X, 2001(а).

42. Sobolev G.A., Koff G.L., Frolova N.I. Seismic Risk Assessment and Mapping in Russian

Federation// Proc. of the IASPEI Assembly, Thessaloniki, Greece, Aristotile University of

Thessaloniki, 1997, S1/O(1492).

43. UNDP Project RER/79/014 (Earthquake Risk Reduction in the Balkan Region): Final

Report of Project Working Group B (Vulnerability and Seismic Hazard), UNESCO, Paris,

1983.

44. UNDRO: Natural Disasters and Vulnerability Analysis, Report of Expert Group Meeting,

9-12 July, 1979, Geneva, 1980.

28

ПРИЛОЖЕНИЕ

На рисунке приведена карта комплексного индивидуального риска для населения

Российской Федерации при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного

характера, составленная с использованием методических рекомендаций.

(карта – не приводится)

Полученные оценки КИР варьируют от пренебрежимо малых значений близких к

нулю, до весьма высоких, равных 50.010–5

и более. Величина КИР непосредственно

связана со значениями прогнозируемой интенсивности поражающего фактора,

ожидаемого интервала времени осуществления прогноза, а также с уязвимостью

элементов риска. Наибольшие значения КИР характерны для населенных пунктов

Сахалина, Курильских островов, Камчатки, Прибайкалья, Саян и Северного Кавказа. В

этих регионах преобладают риски от природных опасностей. Наибольшие значения КИР

от техногенных опасностей характерны для городов: Братск, Новокузнецк, Юрга,

Кемерово, Норильск, Дзержинск, Орск, Тольятти, Нижний Тагил, Первоуральск,

Магнитогорск, Челябинск.

Documents

Всероссийский научно исследовательский ... · 2017-10-01 · аварий, а также ... (РОО) — объект, на котором перерабатывают