Колодкин В.М., Мурин А.В., Петров А.К., Горский В.Г. Количественная оценка риска химических аварий
Подождите немного. Документ загружается.
Список таблиц 221
4.3 Значения коэффициентов α
2
, α
3
и выражения функций S
3
(x
1
) для вы-
числения дисперсионных зависимостей Бриггса в зависимости от классов
устойчивости атмосферы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4 Максимально возможное значение стандартного отклонения σ
max
3
и зна-
чения коэффициентов a
1
, a
2
, b
1
и b
2
при разных классах устойчивости
атмосферы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5 Коэффициенты c
1
, d
1
, c
2
, d
2
для функции F (x
1
, z
0
) в зависимости от па-
раметра шероховатости z
0
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.6 Типовые безразмерные вертикальные профили модуля скорости ˜u, угла по-
ворота ветра 4φ, коэффициента
˜
k для холодного периода года и средние
значения L
k
для категорий устойчивости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.7 Типовые безразмерные вертикальные профили модуля скорости ˜u, угла по-
ворота ветра 4φ, коэффициента
˜
k для теплого периода года (значения L
k
соотв. табл. 4.6). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.8 Прогнозируемые значения максимальных концентраций, отвечающие экс-
перименту в г. Копенгагене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.9 Прогнозируемые значения интегральных концентраций в направлении, пер-
пендикулярном направлению ветра. Эксперимент в г. Копенгагене. . . . . 100
4.10 Прогнозируемые значения максимальных концентраций, отвечающие экс-
перименту в г. Лиллестреме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.11 Прогнозируемые значения интегральных концентраций в направлении, пер-
пендикулярном направлению ветра. Эксперимент в г. Лиллестреме. . . . . 102
4.12 Прогнозируемые значения максимальных концентраций. Серия экспери-
ментов в г. Кинсайде. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Глава 5
5.1 Зависимость характеристик эффективности алгоритма от числа процес-
соров в вычислительном кластере. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.2 Соответствие между прагматикой оценок риска и некоторыми программны-
ми абстракциями. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Глава 6
6.1 Численность населения вблизи потенциально опасных объектов. . . . . . . 142
6.2 Характеристики токсичности паров отравляющих веществ. . . . . . . . . . 144
6.3 Частоты аварий, связанные с взрывным превращением. . . . . . . . . . . . 145
6.4 Частоты противоправных действий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.5 Условные вероятности химических аварий при взрыве. . . . . . . . . . . . 146
6.6 Математические ожидания масс отравляющих веществ (m, кг) в химичес-
ких боеприпасах, поврежденных при взрыве. . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.7 Минимальные массы ВВ и ОВ при взрыве. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.8 Вероятность нахождения отравляющего вещества определенного типа в
разрушенных при взрыве химических боеприпасах. . . . . . . . . . . . . . 150
6.9 Условная вероятность химической аварии при взрыве на объекте по утили-
зации химического оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.10 Масса M
ij
и вероятность P
ij
типа отравляющего вещества, поступившего
в атмосферу при гипотетическом взрыве. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
6.11 Условные оценки аварийного риска при взрыве на объекте уничтожения
химического оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
222 Список таблиц
6.12 Максимальное количество жертв N
max
let
в населенных пунктах при взрыве
на территории завода по утилизации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.13 Максимальное количество жертв N
max
let
при взрыве в одном из помещений
хранения арсенала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.14 Характеристики аварийных сценариев «пожара» на объекте по унич-
тожению химического оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.15 Условные вероятности возникновения химической аварии на различных
технологических стадиях при пожаре на объекте по уничтожению химиче-
ского оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.16 Характеристики источников опасности при разгерметизации химических
боеприпасов в условиях пожара. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
6.17 Результирующие характеристики источников химической опасности при ги-
потетическом пожаре. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
6.18 Условные оценки аварийного риска при «пожаре» на объекте по уничтоже-
нию химического оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
6.19 Характеристики источника опасности при проливе отравляющих веществ
в результате падения летательного аппарата. . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.20 Условные оценки аварийного риска при проливе на объекте по уничтоже-
нию химического оружия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.21 Характеристики уровня опасности, связанной с заводом по утилизации бо-
евых отравляющих веществ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
6.22 Характеристики уровня опасности объектов по утилизации и хранению
отравляющих веществ (X — без эвакуации, X
t=1
— при условии эвакуации
населения в течение часа,
X — предельные значения). . . . . . . . . . . . 177
6.23 Масса M
ij
и вероятность P
ij
типа отравляющего вещества, поступившего
в атмосферу при гипотетическом взрыве на объектах Удмуртии. . . . . . . 181
6.24 Результирующие характеристики источников химической опасности при
пожаре на объектах Удмуртии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.25 Площади проливов — S
ij
и вероятности P
ij
типов отравляющих веществ
при проливе на объектах Удмуртии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.26 Характеристики уровня опасности от объекта уничтожения химического
оружия на территории Удмуртии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.27 Характеристики уровня опасности от объектов по утилизации и хране-
нию отравляющих веществ на территории Удмуртии (X — без эвакуации,
X|
t=1
— при условии эвакуации населения в течение часа, X — предель-
ные значения). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.28 Значения характеристик аварийной опасности от объектов с боевыми
отравляющими веществами, размещенных в двух районах России (X —
без эвакуации нселения, X |
t=1
— при условии эвакуации населения в
течение часа, X — предельные значения). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Глава 7
7.1 Прогнозируемые частоты возникновения аварийных ситуаций на комплексе
по утилизации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
7.2 Химический состав продуктов горения ракетного топлива в расчете на ки-
лограмм топлива. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
7.3 Масса заряда ракетного топлива в зависимости от типа двигателя. . . . . 194
Список таблиц 223
7.4 Прогнозируемые зоны разрушений (м) при взрыве двигателя максимальной
массы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.5 Границы зон (м) 100% и 50% поражения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
7.6 Частоты аварийных ситуаций, используемые для расчета риска. . . . . . . 198
7.7 Характеристики уровня опасности при токсической аварии. . . . . . . . . 199
7.8 Характеристики уровня опасности при гипотетическом взрыве заряда дви-
гателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
7.9 Вклады в интегральные оценки аварийного риска (z соответствует сцена-
рию в табл. 7.6). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.10 Качественное влияние основных предположений на результирующующую
оценку риска (введены следующие обозначения: > — переоценка, < —
недооценка, <> — переоценка или недооценка). . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.11 Индивидуальный риск смерти по неестественным причинам. . . . . . . . . 205
Оглавление
Предисловие 3
Введение 4
Часть 1. Теория аварийного риска 7
Глава 1 Оценки риска как характеристики уровня опасности 9
1.1 Опасность, порождаемая техногенным объектом . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Модель прогноза аварийного риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Характеристики ущерба при аварии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.4 Прогнозирование частотных характеристик аварийных процессов . . . . . . . 20
1.5 Информационная поддержка прогнозирования . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.6 Прогнозирование уровня аварийной опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Глава 2 Модели источников химической аварийной опасности 27
2.1 Модель источника опасности при проливе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Модель возникновения источника опасности при взрыве . . . . . . . . . . . . 34
2.3 Возникновение источника опасности при пожаре . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4 Возникновение источника опасности при тушении пожара . . . . . . . . . . . 41
2.5 Заключительные замечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Глава 3 Моделирование начальной стадии распространения аварийных воздей-
ствий 45
3.1 Модель воздействия ударной волны взрыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.1.1 Точечный взрыв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.1.2 Взрыв газовоздушной смеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2 Модель подъема облака нагретого газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.2.1 Модель движения облака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2.2 Тестирование модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3 Модель пролива в технологическом помещении . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.1 Модель испарения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.3.2 Модель накопления примеси в вентилируемом пространстве . . . . . 63
3.3.3 Результаты расчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.4 Моделирование переноса примеси при пожаре в помещении . . . . . . . . . . 69
3.5 Заключительные замечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Оглавление 225
Глава 4 Моделирование рассеяния примеси в пограничном слое атмосферы 76
4.1 Пограничный слой атмосферы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2 Экспресс-методика прогнозирования уровня аварийной опасности . . . . . . 80
4.2.1 Основные положения методики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2.2 Модель концентрационного поля поллютанта . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2.3 Эмпирические зависимости для дисперсий стационарного концентра-
ционного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2.4 Эмпирические зависимости для дисперсий нестационарного концен-
трационного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3 Лагранжевы стохастические модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.4 Эйлерова модель турбулентного рассеяния примеси . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4.1 Уравнение диффузии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.4.2 Характеристики турбулентности и скорости ветра . . . . . . . . . . . 92
4.5 Тестирование моделей рассеяния примеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.5.1 Рассеяние примеси в условиях городской застройки . . . . . . . . . . 98
4.5.2 Рассеяние примеси при низких скоростях ветра . . . . . . . . . . . . . 101
4.5.3 Рассеяние перегретой примеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.6 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Глава 5 Компьютерная система прогноза последствий аварий 110
5.1 Объектно-ориентированный дизайн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2 Архитектура системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.3 Подсистема «Источники» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.3.1 Модуль «Пролив» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.3.2 Модуль «Боеприпас» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3.3 Модуль «Пожар» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4 Подсистема «Атмосфера» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.1 Архитектура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.4.2 Объектная модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.4.3 Численный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.4.4 Алгоритм параллельных вычислений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.4.5 Тестирование численного алгоритма. Задача Сеттона . . . . . . . . . . 126
5.5 Подсистема «Риск» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.5.1 Архитектура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.5.2 Объектная модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.5.3 Алгоритм параллельных вычислений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.6 Заключительные замечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Часть 2. Приложение теории аварийного риска 137
Глава 6 Оценка риска хранения и утилизации боевых отравляющих веществ 139
6.1 Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.2 Сценарии аварийных ситуаций и схема расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.3 Прогноз последствий «взрыва» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3.1 Частота возникновения аварии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3.2 Параметры источников химической опасности . . . . . . . . . . . . . . 147
6.3.3 Характеристики уровня опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
226 Оглавление
6.3.4 Количественная оценка уровня опасности . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.4 Прогноз последствий «пожара» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.4.1 Частота возникновения аварии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.4.2 Характеристики источников химической опасности . . . . . . . . . . . 163
6.4.3 Количественная оценка уровня опасности . . . . . . . . . . . . . . . . 167
6.5 Прогноз последствий «пролива» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.5.1 Частота возникновения аварии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.5.2 Параметры источника опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.5.3 Оценка уровня опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
6.6 Оценки аварийного риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
6.7 Влияние места размещения объекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.8 Заключительные замечания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Глава 7 Предварительная оценка уровня опасности от проектируемого комплекса
по утилизации ракетных двигателей твердого топлива 189
7.1 Частотные характеристики аварий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
7.2 Характеристики источников опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
7.2.1 Источник токсической опасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
7.2.2 Источник опасности при гипотетическом взрыве . . . . . . . . . . . . 194
7.3 Оценка токсического воздействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
7.4 Оценка воздействия ударной волны взрыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.5 Характеристики уровня потенциальной опасности . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.5.1 Алгоритм расчета аварийного риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.5.2 Условные оценки аварийного риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.5.3 Итоговая оценка риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7.5.4 Сравнительная оценка аварийного риска . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
7.6 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Литература 207
Основные обозначения и сокращения 215
Список иллюстраций 217
Список таблиц 218
Количественная оценка риска
химических аварий
Под редакцией
В. М. Колодкина
Лицензия ЛР № 020411 от 16.02.97.
Сдано в производство 16.07.01.
Формат 70 × 100
1
/
16
. Печать офсетная.
Уч. изд. л. 14,25. Усл. печ. л. 18,38.
Заказ № 5126. Тираж 100 экз.
Издательский дом «Удмуртский университет»,
426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 2.
Факс: 8(3412) 75-21-55; e-mail: bus@uni.udm.ru,
internet: http://www.uni.udm.ru/pubhouse.
Отпечатано с готовых пленок в
Ижевской Республиканской типографии,
426057, г. Ижевск, ул. Пастухова, 13.
УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт исследования природных и
техногенных катастроф
Направления деятельности:
• Теория аварийного риска. Оценка и управление риском.
• Компьютерное моделирование физических процессов.
• Ситуационное моделирование аварий и катастроф.
• Современные информационные и вычислительные технологии
(ГИС - технология, параллельные вычисления).
Прикладные аспекты:
• Разработка и экспертиза декларации безопасности.
• Оценка воздействия на окружающую среду при авариях и катастрофах.
• Консультационные услуги в области экологической безопасности.
426034, Россия, г. Ижевск,
ул. Университетская 1, корп. VI.
Тел./факс: 8(3412) 75-38-31
e-mail: intd@wing.uni.udm.ru
Посетите наш сервер в Интернет!
http://intd.uni.udm.ru