Методы компьютерной оценки социальных рисков при авариях на магистральных газопроводах

Выделяют следующие виды социальных рисков при авариях на газопроводах.

Индивидуальный риск - это риск для человека, постоянно находящегося в районе действующего газопровода. Индивидуальный риск можно рассчитать по следующей формуле:

где f(x) - плотность распределения вероятностей аварии на газопроводе в зависимости от координаты х, Р - вероятность летального исхода для человека, находящегося в момент аварии в точке с координатами х, у.

Риск для населения - это риск для человека, проживающего в близко расположенном населенном пункте, случайно или по работе временно находится в зоне аварийной опасности. Риск для населения можно рассчитать по следующей формуле:

где F, - вероятность попадания человека в зону аварийной опасности. Общественный риск - это вероятность определенного количества летальных исходов. Для расчета общественного риска используется следующая формула:

где р(х,у) - распределение плотности населения по территории в районе газопровода, у^ - максимальное расстояние, на котором учитывается аварийное воздействие на население.

Рассмотрим более подробно расчет индивидуальных рисков для населения в районе газопровода. Рассмотрим формулы расчета риска в случае атмосферного переноса аварийных облаков ядовитых газов. С учетом ветровых потоков концентрацию вредных примесей в атмосфере можно рассчитать по следующей формуле (см. главу 5):

где Q - суммарная масса ядовитых газов, сг,а,а - эффективные размеры аварийного облака, h - эффективная высота начального подъема струи, и - скорость ветра.

Формула (7.7.4) позволяет рассчитать концентрацию ядовитых газов в произвольной точке местности. Величины <т ,<т ,сг зависят от степени атмосферной устойчивости и могут быть оценены по многочисленным параметризациям атмосферы, хорошо известным из литературы. Суммарное воздействие на человека ядовитых газов описывается токсодозой, которая рассчитывается по следующей формуле:

где kz - интенсивность поглощения ядовитых газов, Т0 - время прохождения аварийного облака.

Интервал Т0 рассчитывается из решения следующей задачи:

где Ср - предельно допустимая концентрация для данного вида газа, t{,t2 - моменты прохождения переднего и заднего фронтов аварийного облака.

Формула (7.7.5) показывает, что полученная человеком токсодоза зависит от метеорологических условий. Метеорологические параметры являются непрерывными случайными величинами. Для их полного описания требуются многомерные плотности распределения вероятностей, которые не известны. Поэтому для описания погодных условий можно ограничиться дискретным набором погодных квантов. Квант погоды представляет собой конкретное сочетание дискретных квантованных на конечное число уровней метеорологических параметров. Используют следующие погодные кванты комбинаций следующих трех метеорологических параметров: скорости, инсоляции и направления ветра. Скорость ветра и инсоляцию можно преобразовать с помощью Приложения №1 методики РД 52.04.253-90 в один параметр - степень атмосферной устойчивости.

Общая формула, описывающая индивидуальный риск, с учетом погодных условий будет иметь следующий вид:

где индексы i, j, к нумеруют дискретные кванты скорости, инсоляции и направления ветра, G(x,L) - вероятность аварии газопровода на участке длиной/, в окрестности координаты x, F.(x,y) - условная вероятность нахождения

человека в аварийной зоне при условии того, что авария произошла, T(D) - вероятность летального исхода при получении определенной токсодозы, D.. к и

А..к - токсодоза и вероятность определенной комбинации погодных квантов. Функция летального исхода имеет пороговый характер

где DO - пороговая токсодоза.

Вероятность комбинации погодных квантов можно представить следующим образом:

где P(j | /), Р(к | i,j) - условные вероятности погодных квантов.

В принципе множество комбинаций погодных квантов может быть рассчитано по метеорологическим данным для любого региона и может быть предложено в качестве полезной, практической темы для курсовой или дипломной работы.

Рассмотрим упрощенную задачу оценки вероятности поражения человека при условии, что авария произошла и человек находится в зоне аварийной опасности. В этом приближении формула (7.7.7) принимает более простой вид:

Рассмотрим расчет индивидуального риска. По трубопроводу перекачивается газ, содержащий 25% сероводорода. При разрыве трубопровода срабатывают автоматические отсекатели, реагирующие на резкое снижение давления в трубопроводе. Примем, что суммарная масса газового выброса при этом составляет 1200 т. Точно известно также, что вертикальная устойчивость атмосферы соответствует инверсии и температура воздуха равна 20°С. Требуется определить вероятность поражения человека, находящегося на расстоянии у = 2 км от места аварии.

В методике РД 52.04.253-90 вводится понятие глубины зоны поражения, как расстояния, на котором токсодоза превышает пороговое значение. Для расчета глубины зоны поражения используется таблица, приведенная в приложении №2. Входными параметрами таблицы являются эквивалентная масса аварийного облака и скорость ветра. Для нахождения эквивалентной массы аварийного облака используется следующая формула:

где 0 = 0,25 1200 = 300 т- количество сероводорода в аварийном облаке.

Из таблицы приложения №3 методики определяем величину коэффициентов формулы (7.7.11): К] = 0,27; Кг = 0,036; К1 = 1. Коэффициент К5 зависит от вертикальной устойчивости атмосферы и для инверсии равен К$ = 1. Коэффициент Кз пропорционален токсичности аварийных газов и определяется как отношение пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе аварийных газов. В данном случае для сероводорода этот коэффициент равен АГз =0,036. В

результате расчета по формуле (7.7.11) получим эквивалентное количество токсичных газов Qe = 2,916 т.

Как следует из приложения №2 методики глубина зоны поражения превышает расстояние у = 2 км, на котором находится человек, при попадании скорости ветра в интервал м/с. Для расчета вероятности поражения примем, что распределение скорости ветра подчиняется логарифмически нормальному закону с параметрами т = 3, и = 3. При этом искомая вероятность равна:

Принимая гипотезу о круговой розе ветров, окончательно получаем искомую величину риска: R. = 0,249.

В общем случае без использования методики для расчета риска необходимо просуммировать все возможные кванты погоды (используют 15 квантов скорости ветра, 8 квантов инсоляции и 16 румбов направления ветра). Таким образом, общее количество требуемых квантов погоды равно N = 15 ? 8 • 16 = 1920.

Для каждого из 1920 квантов погоды требуется рассчитать по формулам

(7.7.4) и (7.7.6) концентрацию вредных примесей и время прохождения аварийного облака, что представляет собой достаточно трудоемкую задачу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >