在連續(xù)發(fā)生了印度博帕爾毒氣泄漏(1984)、前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸(1986)和英國(guó)北海油田鉆井平臺(tái)火災(zāi)(1988)等一系列重大工業(yè)災(zāi)難后。重大事故風(fēng)險(xiǎn)威脅再一次成為國(guó)際安全界的關(guān)注的焦點(diǎn)。這些事件發(fā)生雖然十分罕見(jiàn),但由于其引發(fā)的災(zāi)難性后果,使工業(yè)、科技和保險(xiǎn)經(jīng)營(yíng)等各界對(duì)低概率后果嚴(yán)重事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制的研究格外重視。其典型的例子是在美國(guó)航天飛機(jī)的研發(fā)中,由于當(dāng)時(shí)航天飛機(jī)采用了最先進(jìn)的技術(shù)和材料,幾乎所有人都認(rèn)為航天飛機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)文明的驕傲,其系統(tǒng)運(yùn)行具有很好的可靠性,在安全上可以“萬(wàn)無(wú)一失”。美國(guó)航天局先前一直應(yīng)用傳統(tǒng)的工程理論所謂支持系統(tǒng)的方法解決各種安全和可靠性問(wèn)題。這種理論使多數(shù)人包括一些決策者認(rèn)為航天飛機(jī)發(fā)生災(zāi)難性事件的可能性極為罕見(jiàn),幾乎微不足道。1986年“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)在全世界的注視中升空失事,再一次引起對(duì)罕見(jiàn)事件風(fēng)險(xiǎn)的反思。美國(guó)航天局開(kāi)始請(qǐng)國(guó)際科學(xué)應(yīng)用公司的系統(tǒng)安全專(zhuān)家對(duì)航天飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行全面的檢查分析,結(jié)果科學(xué)家得出一個(gè)結(jié)論:航天飛機(jī)每次執(zhí)行任務(wù)出現(xiàn)災(zāi)難性事故的概率是0.7%,也就是在145次飛行中,可能有一次會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性的問(wèn)題。這項(xiàng)研究還排列出了導(dǎo)致航天飛機(jī)失事七類(lèi)重大風(fēng)險(xiǎn),其中風(fēng)險(xiǎn)性最高的是主發(fā)動(dòng)機(jī)故障,機(jī)率為37.8%。這些研究結(jié)果已列入了美國(guó)航天局1997年—2000年的研發(fā)計(jì)劃。低概率重大事故定量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在我國(guó)還剛剛處于起步階段,公眾、管理人員,甚至包括一些安全科技人員對(duì)其潛在影響認(rèn)識(shí)不夠,導(dǎo)致對(duì)一些重大事故隱患的治理存有冒險(xiǎn)與僥幸心理,實(shí)際上定量化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)水平較低也是在我國(guó)安全生產(chǎn)工作中存在往往重視后果處理,忽略事前預(yù)防原因之一。
低概率事件一般是指發(fā)生可能性小于5%以下的事件,而低概率重大風(fēng)險(xiǎn)事件是針對(duì)相對(duì)發(fā)生概率很小,但可導(dǎo)致重大人員傷亡,后果嚴(yán)重的事件而言。一般低概率重大風(fēng)險(xiǎn)事件的誘因主要分成以下六類(lèi):
1、工業(yè)生產(chǎn)事故
2、環(huán)境污染
3、大型工程失效(水壩、摩天大廈、隧道和橋梁等)
4、運(yùn)輸工具故障(航空、航海和航天等)
5、自然災(zāi)害(水災(zāi)、地震、颶風(fēng)和烈性傳染病等)
6、人類(lèi)自身活動(dòng)(恐怖主義,戰(zhàn)爭(zhēng),種族與宗教沖突和探險(xiǎn)等)
由于低概率事件的罕見(jiàn)性和不確定性,使許多人對(duì)它漠視甚至誤解:公眾更多關(guān)心它的后果,而很少注意到突發(fā)事件的概率,對(duì)不同類(lèi)別事件概率的差別也不敏感;人們更多關(guān)心現(xiàn)時(shí)的安全性,對(duì)今后幾年、甚至幾十年一遇的未知事故往往采取容忍心理;就多數(shù)公眾而言,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的判斷主要憑借自己和周?chē)说慕?jīng)驗(yàn),甚至感覺(jué),而對(duì)科學(xué)家提出的復(fù)雜計(jì)算模型和令人費(fèi)解的預(yù)測(cè)結(jié)果常常不以為然。
近代工業(yè)逐漸向大型、集團(tuán)化發(fā)展,一些大型、高能和高速的工藝和設(shè)施越來(lái)越多,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中低概率重大事件的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)明顯增加,其識(shí)別、評(píng)價(jià)與控制技術(shù)也日益完善,其中最引人注目的是定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(QRA)技術(shù)。由于QRA技術(shù)的不斷進(jìn)步,事故不可知論已成為過(guò)去,使憑僥幸心理和單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行安全管理的思想將逐漸被淘汰。QRA方法的應(yīng)用能夠比較精確估算工業(yè)活動(dòng)中某些特定風(fēng)險(xiǎn)的概率并對(duì)低概率事件后果做定量化的評(píng)價(jià)計(jì)算,進(jìn)而比較事故(風(fēng)險(xiǎn))可能發(fā)生的主要條件和各種方式,由此幫助技術(shù)人員和決策者控制資源配置和預(yù)防工作的方向,而后者尤為重要,因?yàn)樗兄诖_定政府或企業(yè)所必須清楚面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度和確定承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力。
重大事故風(fēng)險(xiǎn)的罕見(jiàn)性(低概率)和不確定性使其評(píng)價(jià)工作變得困難和復(fù)雜。某些事件的模型,如颶風(fēng)的評(píng)估,也許僅包括數(shù)十個(gè)可變因素,但在工業(yè)領(lǐng)域,如大型化工企業(yè),核電站或航天器,其風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)估模型中可能包括成千上萬(wàn),甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)可變和交互影響的因素,其中每一個(gè)因素都代表可能失效或出現(xiàn)故障的元件。評(píng)估模型最重要的功能就是必須能夠精確的描述這些元件在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的相互作用。 如果沒(méi)有更快的處理器,更先進(jìn)的軟件和巨大的數(shù)字存儲(chǔ)能力的支持,實(shí)現(xiàn)這樣復(fù)雜多變的計(jì)算是難以想象的。由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和一些概念化計(jì)算軟件的迅速發(fā)展,科學(xué)家才能應(yīng)用數(shù)學(xué)方法,對(duì)導(dǎo)致某些事件的微小、復(fù)雜和可變的因素做出識(shí)別,并運(yùn)算和預(yù)測(cè)這類(lèi)(個(gè))事故的概率值,進(jìn)一步還可以應(yīng)用數(shù)字實(shí)現(xiàn)技術(shù),使這個(gè)事故被最接近于真實(shí)的模擬出來(lái)。
風(fēng)險(xiǎn)概率分析提出已經(jīng)有40多年歷史,但定量化方法應(yīng)用還是近二十年的事情,近十年是QRA發(fā)展最快的時(shí)期,并且公眾對(duì)其信任度也在不斷提高。進(jìn)入九十年代后期,QRA已從單項(xiàng)的定量化事故樹(shù)分析和連續(xù)系統(tǒng)模擬,逐漸發(fā)展到復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)算和重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策的支持[1]。
目前在美、英、日和歐共體等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,幾乎對(duì)所有重大工程項(xiàng)目和建設(shè)規(guī)劃都需要事先做定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和安全建議[2][3],其目標(biāo):一是認(rèn)識(shí)重大工程或規(guī)劃自身的風(fēng)險(xiǎn)和附近居民所承受的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),二是由安全部門(mén)決定其風(fēng)險(xiǎn)是否可以使工程規(guī)劃得以否決或批準(zhǔn)。在八十年代前,這些評(píng)價(jià)和建議主要是依靠專(zhuān)業(yè)與經(jīng)驗(yàn)的判斷。這些判斷是通過(guò)對(duì)假設(shè)釋放出的危險(xiǎn)物質(zhì)進(jìn)行離散計(jì)算,然后據(jù)此進(jìn)行預(yù)測(cè)得出的?,F(xiàn)在看來(lái),其評(píng)估的方法與其說(shuō)基于風(fēng)險(xiǎn),還不如說(shuō)是基于后果。在八十年代后期,在數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)下,QRA的研發(fā)在技術(shù)上有了重大突破,數(shù)字化的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)等值線和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)曲線(F-N曲線)等技術(shù)不斷更新、完善,這些技術(shù)方法和評(píng)估模型開(kāi)始在工程設(shè)計(jì)和社區(qū)規(guī)劃中實(shí)際應(yīng)用。
QRA計(jì)算重大事故風(fēng)險(xiǎn)主要過(guò)程包括:
1、依據(jù)重大危險(xiǎn)地點(diǎn)、物質(zhì)特征、物質(zhì)質(zhì)量、控制和安全系統(tǒng)、以及操作程序,計(jì)算并確定能夠造成傷害后果的假設(shè)泄漏的典型泄漏量。
2、利用歷史上的失效統(tǒng)計(jì)分析(即所謂的一般失效概率數(shù)據(jù))確定每一次假設(shè)泄漏在某一給定時(shí)間段內(nèi)(一般是一年內(nèi))發(fā)生的可能性。結(jié)合使用成熟技術(shù)(例如定量化故障樹(shù)分析技術(shù))所得的基本構(gòu)件的失效概率數(shù)據(jù),得出每一次假定危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏的概率值。
3、對(duì)每一次泄漏進(jìn)行評(píng)估,包括危險(xiǎn)性物質(zhì)泄漏速率和泄漏持續(xù)時(shí)間。
4、計(jì)算有毒以及易燃性物質(zhì)泄漏釋放后,在不同天氣條件下的大氣擴(kuò)散構(gòu)成。對(duì)于易燃性物質(zhì)的泄漏,要考慮在泄漏源立即被點(diǎn)燃的可能性。同時(shí)對(duì)延時(shí)點(diǎn)燃的情況,則應(yīng)按照易燃物質(zhì)浮云或氣流內(nèi)預(yù)測(cè)濃度等級(jí)以及沿途點(diǎn)火源的分布及點(diǎn)火可能性的差異分別給予處理。
5、在上述擴(kuò)散、爆炸以及火焰計(jì)算基礎(chǔ)上可以確定各種不同危害參量(有毒氣體濃度、熱輻射、火焰區(qū)的延伸以及沖擊波超壓或沖量)在空間和時(shí)間上的分布。
有毒物質(zhì)的危險(xiǎn)度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是基于急性中毒劑量毒性負(fù)荷(毒性負(fù)荷=Cndt),或更大劑量毒性負(fù)荷的機(jī)率。對(duì)于易燃性物質(zhì)的危險(xiǎn),需要考慮熱輻射、火焰區(qū)域以及爆破產(chǎn)生的沖擊波。
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