Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оценка последствий аварий и управление аварийными ситуациями на объектах повышенной техногенной опасности

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата технических наук, Аверкиев, Андрей Владимирович, Москва

Ö1 ■Ti'5/6<iO-3

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева

На правах рукописи

удк т.ошчлое+ m.osH

Аверкиев Андрей Владимирович

I

Оценка последствий аварий и управление аварийными ситуациями на объектах повышенной техногенной опасности

(11.00.11- Охрана окружающей среды и рациональное использование

природных ресурсов)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель член-корреспондент РАН доктор химических наук профессор Тарасова Н.П.

Научный консультант кандидат химических наук доцент Крапчатов В.П.

Москва -1998

Содержание

Введение................................................................................................................:..........................4

Глава 1. Анализ подходов к повышению эффективности процессов принятия решений при управлении аварийными ситуациями

1.1. Управление и прогнозирование

1.1.1. Управление - процесс принятия решений..............................................................................................................9

1.1.2. Прогнозирование. Методы прогнозирования..................................................................................................12

1.1.3. Опасности и риски. Риск как прогностическая оценка......................................................................16

1.1.4. Резюме....................................................;....................................................................................................................25

1.2. Управление безопасностью и риском. Управление чрезвычайными и аварийными ситуациями

1.2.1. Управление безопасностью и риском...............................С,.,.............................................25

• Г

1.2.2. Управление чрезвычайными ситуациями^(РСЧС)............................................................................35

1.2.3. Управление аварийными ситуациями............................................................................................................................41

: 1.2.4. Резюме..................................................................................................................................................44

1.3 . Выбросы вредных веществ в окружающую среду

1.3.1. Выбросы. Основные процессы, приводящие к аварийным выбросам......................46

1.3.2. Судьба вредных веществ в окружающей среде...................................................................................51

| 1.3.3. Распространение вредных веществ в атмосфере.........................................................53

■

1.3.4. Резюме............................................................................................................................................67

I 1.4. Оценка риска. Расчет количественных показателей риска

1.4.1. Обобщенные формулы для вычисления риска................................................................................................67

1.4.2. Расчет вероятностей наступления нежелательных событий....................................................70

1.4.3. Оценка последствий аварийных ситуаций (оценка ущерба)......................................................78

^ГТ'Ч .4.4--Резюме.......................................................................................................................................................................................................................86

[ 1.5. Выводы................................................................................................................................................................................87

Глава 2. Разработка принципов построения программных комплексов и структур баз данных информационно-поисковых систем для решения задач управления аварийными ситуациями

2.1. Краткий анализ существующего программного обеспечения.................

2.2. Анализ динамики аварийных ситуаций.............................................................. 91

2.3. Принципы построения программных комплексов и структур баз данных

'I

I информационно-поисковых систем..................................................................................... 105

Глава 3. Программные комплексы для оперативного управления аварийными ситуациями на радиационно- и химически опасных объектах

3.1. Компьютерная система поддержки решений по защите населения в случае аварий ядерных или радиационно-опасных объектов........................................................ 118

I

3.2. Комплекс программных средств для прогнозирования последствий аварий

s на химически опасных объектах и формирования решений по защите населения (КПС

АХОО)................................................................................................................................... 126

i !

I 3.3. Система ведения баз данных "Город"................................................................. 129

3 .4. Оценка химической обстановки и принятие решений при авариях на

химически опасных объектах с использованием КПС АХОО........................................... 134

Глава 4. Методика построения зон потенциального территориального риска поражения населения при авариях на химически опасных объектах (Методика ПЗПТР)

4.1. Методика ПЗПТР................................................................................................. 152

4.2. Примеры использования Методики ПЗПТР....................................................... 158

Выводы................................................................................................................................. 167

Список литературы........................................................................................................... 168

Приложения........................................................................................................................ 181

. : ■ :

r«ft ..... .

■ ■ ; :

»

Введение

Актуальность проблемы.

Наша цивилизация - цивилизация техническая. Это означает, что для удовлетворения своих потребностей человек, пользуясь природными ресурсами, создает и развивает сложные технические устройства и системы, инженерно-технические сооружения, технологические процессы и т.п. При этом примерно до 70-х годов текущего столетия полагалось, что знаний и опыта ученых, разработчиков и конструкторов достаточно для того, чтобы разрабатывать такие системы высоконадежными; опыта инженеров, рабочих и строителей - чтобы качественно воплощать такие системы в металле и бетоне; опыта и знаний технологов и специалистов-эксплуатационщиков - чтобы обеспечивать бесперебойную и безаварийную работу таких систем. Основанная на тех же мотивах уверенность в надежной работе систем контроля, управления и безопасности, приводила к тому, что инциденты, аварии и катастрофы, могущие возникнуть при эксплуатации объектов, включающих в себя такие системы, рассматривались как события, реализация которых практически невозможна. Если, тем не менее, чрезвычайная ситуация возникала, предпринимались все необходимые меры для ликвидации такой ситуации и ее последствий. Оценить эффективность предпринятых мер можно было только после очередной аварии на данном объекте или ему подобном. Не приходилось говорить и об оптимальности распределения ресурсов для обеспечения безопасной работы: вкладывалось столько средств, сколько считалось необходимым для достижения абсолютно безопасной работы объекта, при этом одинаково высокие вложения могли делаться как для поддержания режима безопасной работы объектов, реально показывающих высокую степень аварийности, так и объектов, на которых чрезвычайные ситуации случались крайне редко.

Такие подходы сконденсировались в так, называемой концепции "абсолютной безопасности", основной принцип которой в отношении возможных чрезвычайных

■ I

ситуаций выражается словами "реагировать и выправлять".

Однако масштабность техногенных аварий и катастроф последних десятилетий и тяжесть их последствий (стоит только вспомнить Севезо, Бхопал, Чернобыль), а также накопленные знания о надежности сложных технических систем, износостойкости и старении материалов, вероятностном характере многих процессов в казалось бы строго детерминированных системах, созданных умом и руками человека, учет немаловажного человеческого фактора в процессах управления и эксплуатации, вели к необходимости пересмотра концепции "абсолютной безопасности".

На смену ей приходит концепция "приемлемого риска", основанная на принципе "предвидеть и предупреждать". Эта концепция использует научный и практический опыт предыдущих десятилетий, а таюке представления интенсивно развивающейся науки о рисках (которые, по базовому определению, представляют собой произведение вероятности

i наступления нежелательного события и ущерба от этого события). Применение новых И подходов позволяет наиболее полно реализовать важнейшие этапы процесса управления: \\ расчет рисков возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера, возможных последствий и мер по их предупреждению на основе методов прогнозирования и методов оценки риска, выработку на этой основе вариантов альтернативных решений, выбор с использованием соответствующих критериев оптимального или наиболее эффективного : решения как по ликвидации реально возникшей чрезвычайной ситуации, так и, что наиболее важно и существенно, по мерам предупреждения возможных аварийных ситуаций. Это i| играет огромную роль в условиях ограниченности ресурсов любого государства: и I материальных, и финансовых, и людских. Использование методов прогнозирования и методов оценки риска для построения зон потенциального территориального риска вокруг, например, опасных химических объектов, позволяет выявлять зоны с наибольшим риском поражения сильнодействующими и ядовитыми веществами при авариях на таких объектах, ; что дает возможность выбора конкретного решения из набора альтернативных вариантов: : инженерно-технических (на предприятии: внедрение новых технологий, систем управления I и безопасности), социально-экономических (выплата страховок гражданам, проживающим в условиях повышеннго риска; предоставление другого местожительства), политико-í экономических (вывод предприятия за пределы густонаселенных районов) и т.д.

Цель работы.

Для реализации методов прогонозирования, оценки риска, зонирования территорий, в целом, для автоматизации процессов управления и, следовательно, процесса принятия решений, широко используются средства вычислительной техники, поэтому в качестве целей данной работы были определены:

1. Разработка принципов построения программных комплексов для оперативного управления аварийными ситуациями на основе анализа подходов к повышению i эффективности процессов принятия решений при управлении аварийными ситуациями, i 2. Разработка комплексов программных средств (КПС) для автоматизации процессов

;; принятия решений при оперативном реагировании на реально возникающие аварийные : ситуации на радиационно- и химически опасных объектах и прогнозирования последствий .. возможных аварий.

i 3. Разработка методики, построения зон потенциального территориального риска

поражения населения при авариях на химически опасных объектах на базе нормативного документа МЧС РФ "Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте".

Разрабатываемые программные комплексы должны способствовать повышению эффективности процесса принятия решений при оперативном реагировании на реально

возникающие аварийные ситуации на радиационно- и химически опасных объектах, обеспечивать прогнозирование последствий возможных ' аварий, способствовать повышению эффективности подготовки командного состава и штатных подразделений структур, ответственных за обеспечение безопасности населения при чрезвычайных ситуациях техногенного характера.

Разработка методики по оценке риска поражения населения особенно актуальна в свете принятого в 1997 году Федерального Закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов", обязывающего организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, разрабатывать декларации промышленной безопасности, в которых должна быть представлена всесторонняя оценка риска аварий и связанных с ними угроз, а также обязывающего эти организации страховать ответственность за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу людей и окружающей природной среде в случае аварий на объектах.

Научная новизна.

1. На основе анализа развития аварийных ситуаций, сопровождающихся выбросом вредных веществ в атмосферу, анализа возможных решений по действиям в таких ситуациях служб и подразделений РСЧС и населения разработан новый принцип принятия решений при оперативном управлении указанными ситуациями, заключающийся в заблаговременном прогнозировании зон поражения по всем возможным сценариям ЧС, анализе объектов в зонах поражения с точки зрения управления ЧС и формировании шаблонов "стандартных решений " по действиям в зонах служб и подразделений РСЧС с последующей подстановкой фактических данных в шаблоны в случае реально возникшей аварии {принцип ЗСР).

2. На основе принципа ЗСР и анализа существующего программного обеспечения, ориентированного на решение задач управления аварийными и другими чрезвычайными ситуациями, разработаны общие принципы построения программных комплексов для решенщ указанных задач.

3. Разработанные принципы были применены при создании комплексов программных средств для поддержки принятия решений службами и подразделениями РСЧС при оперативном реагировании на аварийные ситуации на радиационно- и химически опасных объектах.

4. Для прогнозирования возможных последствий аварий на химически опасных объектах разработана оригинальная методика построения зон потенциального территориального риска поражения населения, основанная на разработанных принципах и нормативном документе МЧС РФ "Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте".

Практическая значимость работы.

Работа: выполнялась на кафедре проблем устойчивого развития РХТУ им. Д.И. Менделеева и в Инженерном центре прикладной экологии "Авгур" (Москва) в рамках Госпрограммы по планам НИОКР МЧС РФ, а также в рамках сотрудничества с сектором экологии префектуры Южного административного округа (ЮАО) г. Москвы.

Созданные комплексы программных средств (КПС) для поддержки решений по защите населения в случае аварий ядерных или радиационно-опасных объектов (КПС АЯРОО) и для прогнозирования последствий аварий на химически опасных объектах и формирования решений по защите населения (КПС АХОО) используются в практической деятельности Ситуационного центра МЧС РФ, в штабах по делам ГО и ЧС г. Москвы и административных округов города. КПС АЯРОО используется также на Смоленской АЭС, КПС АХОО - в региональных штабах по ГО городов Тольятти и Волгограда, в секторе экологии префектуры ЮАО. Для последнего была также разработана система ведения баз данных (СВБД) "Город", являющаяся составной частью автоматизированного рабочего места (АРМ) эколога.

При разработке КПС имелись в виду прежде всего непрофессиональные пользователи. В этом случае к КПС предъявляются требования простоты и удобства при управлении и вводе данных, наглядности представления информации и некоторые другие. Разработанные принципы построения программных комплексов позволили создать КПС, удовлетворяющие предъявленным требованиям: программы имеют наглядный, интуитивно осваиваемый интерфейс, удобную систему управления, ввода и коррекции исходных данных; результаты расчетов представляются как в текстовом виде, так и в графическом (топографические схемы и карты с нанесенной радиационной или химической обстановкой, объектами в зоне заражения, маршрутами вывода населения из опасных зон и т.д.); текстовые файлы могут редактироваться как с помощью встроенных редакторов, так и любыми другими текстовым редакторами, графические - с помощью любого графического редактора.

Важнейшим результатом работы программных комплексов являются тексты проектов решений по защите населения при авариях на ядерных или химически опасных объектах, которые инкорпорируют в себя результаты расчетов по конкретной аварии и содержат рекомендации по действиям соответствующих служб в чрезвычайной ситуации.

Методика построения зон потенциального территориального риска поражения населения, проживающего в прилегающих к опасным химическим объектам районах, может использоваться при разработке декларации промышленной безопасности согласно Федеральному Закону "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". Применение КПС АХОО позволяет существенно облегчить работу с методикой.

/

Апробация работы.

Результаты работы в том или ином объеме докладывались: на семинаре по экологическим проблемам Москвы (организаторы: Высший экологический совет Москвы, Мэрия, Международный университет; Москва, февраль 1995 г.); на семинаре "Оценка риска для здоровья населения" (организаторы: US AID N.I.S. Exchanges and Training, Международный институт оценки риска здоровью; Москва, декабрь 1995 г.); на Международной научно-практической конференции "Использование достижений науки и техники в развитии городов" (Москва, ноябрь 1996 г.); на Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды (Росгидромет, Москва, декабрь 1996 г.); на 2-ой Международной научно-технической конференции "Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе" (Московский государственный автомобильно-дорожный институт [технический университет], Москва, 1998 г.); на Московской региональной конференции "Инженерная экология" (Московский государственный университет инженерной экологии, Москв