Сугак Е.В., Кучкин А.Г., Окладникова Е.Н. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Техногенная безопасность

Подождите немного. Документ загружается.

Различают методы оценки ущерба от гипотетического и реально-

го стихийного бедствия (аварии). Если рассматривается гипотетиче-

ское стихийное бедствие или авария, то об этих видах ущерба говорят

как о предполагаемых. Для различных сценариев развития ЧС рас-

четным методом получаются различные значения ущерба.

В силу влияния на размер ущерба большого числа случайных

факторов в задачах прогноза следует рассматривать случайную вели-

чину ущерба, описываемую функцией распределения. Статистические

данные об ущербе в реально произошедших ЧС на некотором времен-

ном интервале образуют выборку из некоторой генеральной совокуп-

ности и описываются статистической функцией распределения.

Универсальной единой шкалы для измерения ущерба не сущест-

вует. На практике используют в основном шкалы двух видов  естест-

венные и субъективные (абсолютные и относительные). В естествен-

ных шкалах, которые, как правило, являются количественными, при-

меняются обычные значения величин. Например, стоимость потери то-

го или иного вида собственности выражается в денежных единицах,

несчастные случаи характеризуются их количеством и т. д. Субъек-

тивные (большей частью качественные) шкалы создаются в тех случа-

ях, когда возникает необходимость количественной оценки такого вида

ущерба, для измерения которого отсутствует естественная шкала (или

возможность получения численных значений по естественной шкале).

При рассмотрении последствий стихийного бедствия или аварии

различают прямой, косвенный, полный и общий ущербы (рис. 2.2) [69].

В первом приближении (верхняя оценка) ущерб от стихийного бедст-

вия или аварии равен затратам на восстановление положения, суще-

ствовавшего до их наступления.

Прямой ущерб  потери и убытки всех объектов, представляю-

щих интерес для жизнедеятельности человека, которые попали в зону

действия поражающих и вредных факторов опасного явления. Они скла-

дываются из ущерба здоровью людей, невозвратных потерь основных

фондов, оцененных природных ресурсов и убытков, вызванных этими

потерями. К прямым потерям (ущербу) относят разрушения, поврежде-

ния, радиоактивное загрязнение, химическое заражение, негативные

последствия воздействия поражающих и вредных факторов на объекты

природы и народного хозяйства.

Косвенный ущерб  потери, убытки и дополнительные затраты,

которые понесут объекты, не попавшие в зону действия негативных

факторов опасного явления и вызванные нарушениями и изменениями

в сложившейся структуре хозяйственных связей, инфраструктуре, а так-

же потери (дополнительные затраты), вызванные необходимостью про-

ведения мероприятий по ликвидации его последствий. В качестве оценки

косвенного ущерба часто используется экспертная оценка в долях от пря-

мого ущерба без детализации и анализа отдельных составляющих [70].

В косвенном ущербе особая роль принадлежит отдаленным гло-

бальным изменениям природной среды [71].

Полный ущерб является суммой прямого и косвенного ущербов.

Полный ущерб определяется на конкретный момент времени и является

промежуточным по сравнению с общим ущербом, который определится

количественно в отдаленной перспективе. Необходимость рассмотрения

распределенных во времени или отдаленных проявлений ущерба особен-

но важна для аварий, связанных с воздействием на компоненты окру-

жающей среды или воздействием радиоактивных материалов. Так, срок

проявления ущерба от аварии на АЭС может достигать 100 лет. Общий

ущерб от взрыва ядерного боеприпаса с энерговыделением до 10 кт т. э.,

или радиационной аварии на объектах использования ядерной энергии,

составляет около 10 млрд руб. в ценах 1989 г., а при попадании в зону

аварии крупного административного центра  в 1,5–2 раза больше [72].

По объекту воздействия негативных факторов различают сле-

дующие виды ущерба [4]:

 медико-биологический  ущерб жизни и здоровью конкретных

людей, который определяется нарушениями их здоровья, приводящими

к социальным потерям для некоторой их общности и, в итоге, сокра-

щению средней продолжительности жизни;

 социально-экономический  ущерб социально-экономической

системе, который состоит в утрате того или иного вида собственности,

затратах на переселение людей, выплате компенсаций пострадавшим,

упущенной выгоде от незаключенных и расторгнутых контрактов, на-

рушении процесса нормальной хозяйственной деятельности, ухудше-

нии условий жизнедеятельности людей и т. д.;

 социально-политический  ущерб государству в целом;

 экологический  ущерб природной среде, включая ухудшение при-

родной среды или затраты на ее восстановление, потеря народно-хозяй-

ственной ценности территорий или затраты на ее реабилитацию и др.

2.4. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ УЩЕРБ

И СОЦИАЛЬНЫЙ РИСК

Ущерб, причиняемый человеку в результате различных опасных

явлений, может проявляться в потере жизни, заболеваниях и потере

трудоспособности, ухудшении качества жизни. Потеря человеческой

жизни может произойти в результате взрыва, обрушения строитель-

ных конструкций и разрушения элементов оборудования, действия элек-

трического тока, пожара или отравления, облучения и т. д. Ущерб для

человека может быть обусловлен как прямым воздействием, так и свя-

зан с отдаленными последствиями аварий.

Рассмотрим медико-биологический ущерб для человека в резуль-

тате действия негативных факторов на примере радиационных эффек-

тов при облучении  воздействии ионизирующего излучения (внешнего

или внутреннего  от источников, попавших внутрь организма). Облуче-

ние может быть природным, медицинским, профессиональным (персо-

нала, работающего с техногенными источниками излучения), аварийным

(в результате радиационной аварии) и потенциальным (в результате

радиационной аварии на радиационно опасном объекте) [4].

Радиация является частью окружающей среды  человек подвергается воз-

действию радиации в дозах до 1,2 мЗв/год (в среднем  0,75 мЗв/год), дополни-

тельное облучение происходит во время полетов на самолетах [4].

Диапазон доз облучения от низкой до летальной можно разде-

лить на несколько интервалов, каждый из которых имеет свои особен-

ности проявления радиобиологических эффектов. В частности, разли-

чается биологическое действие малой (до 0,10,5 Зв) и большой доз

ионизирующего излучения. Облучение большой дозой однозначно ока-

зывает повреждающее действие на живые организмы, тогда как малая

доза наряду с негативными эффектами, стимулирует отдельные фи-

зиологические процессы (табл. 2.7) [4].

Таблица 2.7

Биологические эффекты ионизирующего излучения

Доза

Интервал

Значения в еди-

ницах естествен-

ного фона

Биологические эффекты для наиболее

радиочувствительных организмов

Экранирование

< 1 Ф

Депрессия роста, угнетение размножения орга-

низмов

Малая доза

(110) Ф

Стимуляция роста и размножения,

повышение

сопротивляемости к неблагоприятным факторам

(10100) Ф

Проявление как депрессивных, так и стимули-

рующих эффектов. Активизация препарацион-

ных и компенсационных механизмов

(1001000) Ф

Повреждение отдельных органов и тканей. Ге-

нетические нарушения. Репарация вредных по-

вреждений

Большая доза

> 1000 Ф

Повреждение генов. Аномалии развития и раз-

множения. Угнетение репарационных процес-

сов. Возникновение летальных исходов

Различают детерминированные и стохастические (вероятностные) вредные

биологические эффекты облучения. К детерминированным относятся биологиче-

ские эффекты облучения, в отношении которых предполагается существование

порога, выше которого тяжесть эффекта зависит от дозы (лучевая болезнь, луче-

вой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.).

Стохастические эффекты (к ним относятся злокачественные опухоли, лейкозы,

наследственные болезни) не имеют дозового порога и имеют место в области ма-

лых доз облучения. Принимается, что вероятность возникновения этих эффектов

пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления не зависит от дозы [4].

Степень ущерба для здоровья человека и методы его оценки раз-

личаются в зависимости от длительности и уровней негативных воз-

действий.

При постоянно или продолжительно действующих слабоинтенсив-

ных негативных факторах (например, повышенные концентрации вред-

ных веществ в воздухе, малые дозы радиации и др.) в организме чело-

века наблюдаются неблагоприятные эффекты, влияющие на его здоро-

вье. Для количественной оценки ущерба от слабоинтенсивных факто-

ров используются модели зависимости «доза  эффект».

При кратковременно действующих поражающих факторах значи-

тельной интенсивности, обычно происходящих в случайные моменты вре-

мени в форме опасных событий, ущерб для человека наступает в слу-

чае превышения уровнями воздействий некоторых предельных (поро-

говых) значений. Для количественных оценок используется факторная

модель «действующая нагрузка  критическая нагрузка» (или «несущая

способность»).

Последствия для человека от негативных воздействий любого вида

выражаются бинарной переменной w:

w = w

= 0, если u  u

кр

; (2.12)

w = w

= 1, если u > u

кр

, (2.13)

где и – действующая на человека нагрузка; и

кр

– несущая способность конкретно-

го человека.

Несущая способность зависит от дифференциальных характеристик

негативных воздействий, в частности, длительности действия. По сово-

купности индивидов она имеет существенный разброс (т. е. является слу-

чайной величиной), который в задачах прогноза обычно не учитывается.

Риск здоровью человека можно определить с использованием мо-

дели «нагрузка  несущая способность» через частоту смертей:

 = 

P(u > u

кр

), (2.14)

где 

и  – частоты негативных и поражающих воздействий соответственно; u –

случайная величина уровней негативных воздействий; P(u > u

кр

) – условная ве-

роятность смерти, т. е. поражающего воздействия, условием которого является

превышение действующей нагрузкой, критической для человека.

Тогда математические ожидания числа поражающих воздействий

в год выглядит следующим образом:

a(t) =   t = 

 t  P(u>u

кр

). (2.15)

Для редких событий индивидуальная вероятность смерти вы-

числяется как вероятность хотя бы одного поражающего воздейст-

вия в год:

Q(t)  a(t) =   t, (2.16)

т. е. риск выражается через частоту поражающих воздействий.

2.5. СОЦИАЛЬНЫЕ ПОТЕРИ И РИСКИ

Прямой социальный ущерб является результатом непосредствен-

ного влияния негативных факторов на жизнь и здоровье людей, а так-

же качество их жизни. Косвенный социальный ущерб обусловлен по-

терей трудовых ресурсов, появлением дополнительных затрат на пере-

селение и сохранение жизненного уровня, дополнительными услугами

здравоохранения и др.

Медико-биологический ущерб для конкретных людей в резуль-

тате негативных воздействий от различных причин и связанных с ними

социальных потерь приводит к социальному риску для некоторой со-

вокупности людей. Социальный риск (риск для человека) выражает-

ся в вероятности гибели (увечий) и связанных с ним сокращением

средней продолжительности жизни. При анализе рисков вначале оп-

ределяются причины (источники) негативных воздействий на челове-

ка и их характеристики, в частности, частота аварий, стихийных бед-

ствий и возможные потери, а затем обусловленные ими показатели

риска.

В качестве социального риска обычно рассматривают индивиду-

альный и коллективный риски. Индивидуальный риск характеризует-

ся индивидуальной вероятностью преждевременной смерти или ущер-

ба здоровью от различных причин, их совокупности для определенных

видов деятельности или условий проживания на определенной терри-

тории. Индивидуальные риски смерти от различных опасностей приве-

дены в табл. 2.8 [4].

Применительно к риску для персонала опасных промышленных

объектов индивидуальный риск  это мера возможности наступления

негативных последствий для здоровья из-за действия на человека на тер-

ритории его возможного нахождения в течение некоторого времени опас-

ных факторов профессиональной деятельности, проявляющихся посто-

янно либо в случае наступления опасных событий. Значения индиви-

дуальных рисков смерти от некоторых причин и связанные с ними со-

кращения средней ожидаемой продолжительности предстоящей жизни

(СОППЖ) в США приведены в табл. 2.9 [4].

Таблица 2.8

Индивидуальные риски в условиях деятельности человека

Источник

опасности

Причины

смерти

Индивидуальный риск

смерти, (чел.год)



Природная

Несчастные случаи при земле-

трясениях, ураганах, наводне-

ниях и т. д.



10



(1,510



) (в России

в 2000 г.)

Окружаю-

щая общая

Искусствен-

ная

Несчастные случаи в быту,

на

транспорте, заболеваемость от за-

грязнений внешней среды и т. д



10



(910



) (в России

в 2000 г.)

Социальная

Самоубийства и самоповрежде-

ния, убийства и повреждения

с преступными целями, убийства

и ранения, связанные с военны-

ми действиями и т. п.



10



(3,810



) (от само-

убийств в 1993 г.)

(3,110



) (от преступ-

лений)

Среда

Обитания

человека

Внутренняя

(организма)

Генетические и соматические

заболевания



10



(1,610



) (в России

в 2000 г.)

Профессиональная Профессиональные заболевания,

несчастные случаи на производ-

стве



10



(1,410



) (в 1993 г.)

Деятельность

Непрофессиональная Заболеваемость и несчастные

случаи в любитель

ском спорте

и других видах непрофессиональ-

ной деятельности



10



(10



) (для особо опас-

ных видов спорта)

Таблица 2.9

Индивидуальные риски и сокращение средней

продолжительности жизни от различных причин в США

Причины Индивидуальный риск

смерти, (чел.год)



Сокращение средней

продолжительности

жизни, сутки

Холостяцкая жизнь (мужчины) 3 500

Курение сигарет (мужчины)

3,610



2 250

Болезни сердца 2 100

Незамужняя жизнь (женщины) 1 600

Превышение веса на 30 % 1 300

Работа в угольных шахтах 1 100

Злокачественные опухоли

2,810



980

Низкий социально-экономический

уровень

700

Служба в армии (во Вьетнаме) 400

Загрязнение атмосферы

1,110



Опасная работа 300

Окончание табл. 2.9

Причины Индивидуальный риск

смерти, (чел.год)1

Сокращение средней

продолжительности

жизни, сутки

Автомобильные аварии 207

Пневмония и грипп 141

Потребление алкоголя

210



130

Несчастные случаи дома 95

Самоубийство 95

Убийство 90

Потребление наркотиков 90

Употребление снотворного 41

Работа с источниками радиации 37

Несчастные случаи с пешеходами

Несчастные случаи на «безопас-

ной» работе

Пожары 27

Отравление ядами 17

Несчастные случаи с оружием 11

Естественная радиация

210



Медицинская рентгеновская диаг-

ностика

1,510



Потребление кофе 6

Стихийные бедствия 3,5

Риск оценивается статистическим либо вероятностным (с помо-

щью математических моделей) методами. Так, средний индивидуаль-

ный риск смерти работника в отрасли промышленности в связи с вы-

полнением профессиональных обязанностей оценивается по формуле

(t) = n/N, (2.17)

где п – число смертей в год по рассматриваемой причине; N – число работающих

в отрасли в оцениваемом году.

По этой же формуле оценивается индивидуальный риск для лиц

из населения определенной территории от негативных факторов, в ча-

стности, ЧС природного и техногенного характера. При расчете инди-

видуального риска – вероятности смерти в результате ЧС за год про-

извольного человека, проживающего на рассматриваемой территории,

в качестве ущерба рассматривается число погибших п в результате ЧС.

Данные по индивидуальным рискам для жизни и здоровья в резуль-

тате ЧС в России приведены в табл. 2.10, 2.11 [4].

Таблица 2.10

Статистика погибших в результате ЧС

Годы Показатели

1995

1996

1997

1998

1999

2000

Среднее

Индивидуальный

риск смерти,

(чел.год)



Техногенные

1578

1668

1557

1138

1149

976

1344

9,010



Природные 2027

46 74 97 39 48 389

2,610



Всего 3605

1714

1631

1235

1188

1024

1733

11,610



Таблица 2.11

Статистика пострадавших в результате ЧС

Годы

Показатели

1995

1996

1997 1998 1999 2000

Среднее

Техногенные 3029

1655

43796

3894 3551 2958

9814

Природные 3455

36 13987

104924

6591 2229

21870

Всего 6484

1691

57783

108818

10142

5187

31684

По территории страны риск распределен неравномерно. Поэтому

для определения индивидуального риска статистические данные необ-

ходимо дифференцировать по регионам. Аналогичным образом можно

установить распределение рисков по отраслям промышленности или

видам профессиональной деятельности.

Статистические данные по индивидуальным рискам природного

и техногенного характера по субъектам РФ приведены в табл. 2.12 [73].

Таблица 2.12

Индивидуальные риски природного и техногенного

характера по регионам РФ

Регион

Среднее число погибших

(1997–2000 гг.), чел/год

Индивидуальный

риск смерти, (чел.год)



Центральный

293

7,710



Северо-Западный

209

27,210



Приволжский

234

8,110



Северокавказский

147

6,810



Уральский

4,710



Сибирский,

182

8,310



в том числе Красно-

ярский край

5,910



Дальневосточный

136

17,910



Итого по РФ

1268

8,610



Коэффициент вариации индивидуальных рисков смерти лиц из на-

селения по территории страны составляет  = 0,27. Таким образом,

для территории РФ характерна значительная вариация индивидуаль-

ных рисков смерти от ЧС. Это требует принятия мер по выравнива-

нию защищенности населения от природных и техногенных опасно-

стей по территории страны.

При известных повторяемости ЧС определенного вида в опреде-

ленном административно-территориальном образовании, площадях зон

действия их поражающих факторов, плотностях застройки и населе-

ния можно прогнозировать математического ожидания числа постра-

давших и погибших в ЧС.

Коллективный риск связан с осуществлением некоторой соци-

альной группой определенного проекта или ее нахождением в районе

расположения источника опасности, например, занятость на потенци-

ально опасном объекте либо проживание вблизи него. В отличие от ин-

дивидуального риска он является интегральной характеристикой опас-

ностей определенного вида в конкретном географическом районе и ха-

рактеризует масштаб возможной аварии. Коллективный риск при нор-

мальной эксплуатации и в случае аварии потенциально опасного объ-

екта представляет собой ожидаемое число жертв среди персонала

и населения в единицу времени.

Коллективный риск оценивается числом п смертей в результате действия

определенного опасного фактора на рассматриваемую совокупность людей числен-

ностью N. Так, если коэффициент риска смерти от рака в результате облучения

r = 5,610



Зв



, то для коллективной дозы S = 12481,1 чел.Зв, полученной

N = 119416 ликвидаторами последствий аварии на Чернобыльской АЭС, число

преждевременных смертей от радиационно-индуцированного рака в течение после-

дующей жизни п = rS  700, тогда как прогноз смертности от спонтанного рака

для той же когорты дает 161 смерть [4].

В 90-х годах коллективная доза облучения для 7,2 млн чел., проживавших

в пределах изолинии в 37 кБк/км

(1 Ки/км

), составила 70000 чел.Зв, а число

гипотетических заболеваний раком с летальным исходом, полученное с примене-

нием линейной беспороговой гипотезы, равнялось примерно 3500 или 0,35 %

от 1 млн ожидаемых случаев спонтанного заболевания раком с летальным исхо-

дом в данной категории [74].

Необходимо иметь в виду, что последствия даже самого опасного

события, будучи распределенными на большую совокупность людей,

лишь незначительно повышают индивидуальный риск. Поэтому надо

рассматривать конкретные группы или категории рискующих. Полной

характеристикой социального риска от некоторого события является

распределение возможных катастроф по числу погибших, используя ко-

торое можно оценить вероятность количества смертей не менее задан-

ного числа людей.

Коллективный риск связан с восприятием риска различными со-

циальными группами. Ощущаемый коллективный риск отражает с по-

мощью так называемых коэффициентов аверсии тот факт, что ката-

строфические события, хотя и имеют малую вероятность, но вызывают

экстремально тяжелые последствия, которые при определенных об-

стоятельствах могут даже поставить под вопрос дальнейшее существо-

вание объекта – источника опасности. Известно, что одна авария с боль-

шим ущербом воспринимается общественностью хуже, чем много мел-

ких аварий, дающих в сумме тот же размер ущерба.

2.6. СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

АВАРИЙ И КАТАСТРОФ

Прямой экономический ущерб при ЧС связан с повреждением

или утратой в результате воздействия негативных факторов основных

или оборотных фондов, ущербом имуществу третьих лиц. Для количе-

ственной оценки этих составляющих при больших масштабах ЧС ис-

пользуется агрегированный подход. Он состоит в том, что при извест-

ных местах аварии в регионе, распределении имущественных объектов

и характеристиках воздействия можно выделить зоны с уничтожением

и повреждением разной степени сооружений, зданий, оборудования и пр.

В дальнейшем, по известным степени повреждений и стоимости объек-

тов, их числе в зонах с соответствующей степенью повреждения, доле

потерянной стоимости определяется ущерб в денежном выражении. В по-

следние годы для определения зон с разной степенью повреж-дения объ-

ектов используется дистанционное зондирование Земли из космоса.

Косвенный экономический ущерб вызван снижением выпуска

продукции, снижением эффективности производства, досрочным вы-

бытием фондов и мощностей, необходимостью создания дополнитель-

ных резервов и другими причинами.

Возникновение ЧС на некоторой территории, кроме того, ведет

к макроэкономическим последствиям [4]:

 нарушению функционирования экономической системы страны

и (или) ее крупной хозяйственной подсистемы (в том числе региональ-

ного уровня);

 прямому уничтожению (выбытию) производственных и иных ре-

сурсов или исключению их из хозяйственного оборота;

 сокращению возможностей обеспечения конкретных общест-

венных потребностей, в том числе к созданию прямой угрозы жизне-

обеспечению населения.

Макроэкономический анализ социально-экономических последствий ЧС тре-

бует обеспечения комплексного междисциплинарного подхода, стыковки физичес-

ких, технических, химических и медико-биологических представлений о наноси-

мом ущербе, основанных на понятии выбытия ресурсов, сокращении производства

и общественного потребления, падении темпов экономического роста, уменьшении