區(qū)域定量風(fēng)險評價方法及其在城市重大危險源安全規(guī)劃中的應(yīng)用

1、區(qū)域定量風(fēng)險評價方法及其在城市重大危險源安全規(guī)劃中的應(yīng)用2006年4月第8卷第4期中國工程科學(xué)igineeringscienceapr.2006v01.8no.4|誓|譬撼誓0jijj|ti簿=|誰0遺誓.i鼉il尊3#;區(qū)域定量風(fēng)險評價方法及其在城市重大危險源安全規(guī)劃中的應(yīng)用吳宗之,多英全,魏利軍,關(guān)磊(中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,北京100029)摘要介紹了區(qū)域定量風(fēng)險評價的基本原理和評價指標(biāo),建立了基于網(wǎng)格差分的風(fēng)險計算模型,給出了定量風(fēng)險評價的程序.開發(fā)了個人風(fēng)險的計算軟件,提出了區(qū)域定量風(fēng)險評價方法,并在某油氣庫區(qū)風(fēng)險評價與安全規(guī)劃中實際應(yīng)用.通過分析計算,給出了該區(qū)域的個人風(fēng)險等值線分

2、布圖和社會風(fēng)險(fn)曲線.結(jié)果表明,由于該地區(qū)液化石油氣儲量大,事故后果嚴(yán)重,且?guī)靺^(qū)離居民區(qū)較近,周邊企業(yè)較多,人121密集,使得個人風(fēng)險和社會風(fēng)險均超出了推薦標(biāo)準(zhǔn)的要求.該方法為進(jìn)行城市重大危險源的安全規(guī)劃提供了基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法,對進(jìn)行城市土地使用及其他災(zāi)害領(lǐng)域的安全規(guī)劃具有指導(dǎo)意義.關(guān)鍵詞風(fēng)險評價;安全規(guī)劃;重大危險源;城市規(guī)劃中圖分類號x913文獻(xiàn)標(biāo)識碼a文章編號10091742(2006)o40046一o41引言近年來,隨著我國城市化和工業(yè)化進(jìn)程不斷加快,城市中重大危險源數(shù)量不斷增多,且許多危險源由于城市擴(kuò)張已經(jīng)被人口稠密的居民區(qū)等民用設(shè)施所包圍,由此引發(fā)了嚴(yán)重的安全問題.例如,2

3、003年l2月重慶開縣天然氣井噴事故,造成243人因硫化氫中毒死亡,6.5萬人被緊急疏散.2004年4月重慶天原化工總廠液氯儲罐爆炸事故,造成9人死亡,15萬人緊急疏散.這些事故之所以造成嚴(yán)重的后果.與這些重大危險源的選址,布局不合理,與民用設(shè)施安全距離嚴(yán)重不足密切相關(guān),同時也凸顯了目前我國在城市規(guī)劃和土地使用規(guī)劃中關(guān)于安全規(guī)劃的研究與應(yīng)用的嚴(yán)重欠缺和不足j.發(fā)達(dá)國家從上世紀(jì)7o年代開始研究土地使用安全規(guī)劃問題,并取得了良好的應(yīng)用效果.目前,歐盟,美國,加拿大,澳大利亞等主要采用基于后果和基于風(fēng)險的兩種評價方法支持土地使用規(guī)劃的決策.基于后果法是基于對假定事故后果的評估,以事故后果物理量的閾值

4、作為規(guī)劃依據(jù),不考慮事故的可能性.基于風(fēng)險法綜合評估潛在事故后果的嚴(yán)重度和可能性,以個人和社會風(fēng)險作為規(guī)劃依據(jù),在風(fēng)險分析方面更全面.定量風(fēng)險評價方法自1974年拉姆遜教授(rasmussen)評價美國民用核電站的安全性以后得到了廣泛應(yīng)用.1978年英國進(jìn)行的坎威島(canveyisland)研究項目t2,1979年荷蘭進(jìn)行的雷幾蒙德(rijnmond)研究項目以及意大利開展的ravenna研究計劃中,都將定量風(fēng)險評價方法應(yīng)用于化工區(qū)的整體風(fēng)險評估與安全規(guī)劃中.定量風(fēng)險評價在風(fēng)險管理,應(yīng)急救援,土地使用安全規(guī)劃.以及保險業(yè)中都具有重要的實用價值.目前,我國在區(qū)域定量風(fēng)險評價,城市重大危險源安全

5、規(guī)劃方面的研究較少,將兩者結(jié)合應(yīng)用則更鮮見報道,同發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距.為此,筆者在國家十五科技攻關(guān)期間j,開展了收稿日期】20050909基金項目】國家十五科技攻關(guān)資助項目(2001ba803b01.01)作者簡介】吳宗之(1963一),安徽宿松縣人,中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院研究員,博士生導(dǎo)師,研究方向:風(fēng)險評價,重大危險源監(jiān)控,事故應(yīng)急第4期吳宗之等:區(qū)域定量風(fēng)險評價方法及其在城市重大危險源安全規(guī)劃中的應(yīng)用47基于區(qū)域定量風(fēng)險評價的城市重大危險源安全規(guī)劃研究.這對豐富安全科學(xué)和城市規(guī)劃科學(xué)的內(nèi)容,有效預(yù)防重大事故的發(fā)生具有重要的理論價值和實際意義.2區(qū)域定量風(fēng)險評價方法2.1區(qū)域定量風(fēng)險

6、評價的指標(biāo)區(qū)域定量風(fēng)險評價的核心是評價區(qū)域內(nèi)個人風(fēng)險和社會風(fēng)險.個人風(fēng)險是指區(qū)域內(nèi)的不同危險源產(chǎn)生在區(qū)域內(nèi)某一固定位置的人員的個體死亡概率.個人風(fēng)險體現(xiàn)為區(qū)域地理圖上的風(fēng)險等值線(如圖l所示).社會風(fēng)險為能夠引起大于等于j,r人死亡的所有不同危險源的事故累積頻率(f).社會風(fēng)險與區(qū)域內(nèi)的人口密度密切相關(guān),用社會風(fēng)險曲線(f一曲線)表示(如圖2所示).圖1個人風(fēng)險等值線示意圖fig.1exampleofcu1wesforindividualrisk2.2區(qū)域定量風(fēng)險評價的模型對于區(qū)域內(nèi)的任一危險源,其在區(qū)域內(nèi)某一空間地理坐標(biāo)為(,y)處產(chǎn)生的個人風(fēng)險可由下式計算:尺(,),)=(,),)(1)式

7、中,r(,y)為該危險源在位置(,y)處產(chǎn)生的個人風(fēng)險,為第s個事故情景發(fā)生的概率,(,y)為由第個事故情景在位置(,y)處引起個體死亡的概率,為事故情景的個數(shù).其中,.通過事件樹分析得到;(,y)通過事故后果模型計算出事故情景s在位置(,y)處產(chǎn)生的熱輻射通量,超壓值或毒物濃度數(shù)值,然后通過相應(yīng)的函數(shù)轉(zhuǎn)化為引起個體死亡的概率.廿*隧,l一l一l1ll0io0100010000死亡人數(shù)/個圖2社會風(fēng)險曲線(fjv曲線)fig.2exampleofchivesforsocialrisk區(qū)域內(nèi)所有危險源在點(,y)處疊加產(chǎn)生的個人風(fēng)險通過劃分網(wǎng)格的方法得到(如圖3所示).首先,將評價區(qū)域劃分為等間

8、隔的網(wǎng)格區(qū),即用一笛卡爾坐標(biāo)體系的網(wǎng)格覆蓋區(qū)域地圖.然后,計算區(qū)域內(nèi)每一危險源對每一網(wǎng)格中心產(chǎn)生的個人風(fēng)險,疊加得到每一網(wǎng)格中心總的個人風(fēng)險.任意點(,y)處的個人風(fēng)險,通過將網(wǎng)格中心個人風(fēng)險的離散結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插得到.最后將個人風(fēng)險值相等的點連接起來,便得到區(qū)域內(nèi)不同水平個人風(fēng)險的等值線.,./ii一rj僻】l-vj布除1rc1l,圖3區(qū)域定量風(fēng)險評價網(wǎng)格示意圖fig.3sketchmapofgridforquantitativeareariskassessment社會風(fēng)險的計算基于如下假設(shè):假定網(wǎng)格內(nèi)的人口都集中于網(wǎng)格中心.這樣,將個人風(fēng)險計算結(jié)果與人口數(shù)字相乘即得到預(yù)測的死亡人數(shù).通過不48

9、中國工程科學(xué)第8卷同死亡人數(shù)與累積頻率作圖即得到區(qū)域社會風(fēng)險的曲線(f一曲線).2.3定量風(fēng)險評價的程序區(qū)域定量風(fēng)險評價的程序如圖4所示.通過評辨識頂事件1人1:3統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫和事故情景】,一概率分析氣象數(shù)據(jù)庫危險源數(shù)據(jù)庫(位置,事件及頻率)后果分析卜內(nèi)插函數(shù)庫價得到區(qū)域的不同水平個人風(fēng)險的等值線以及社會風(fēng)險f一曲線,然后與該地區(qū)的個人風(fēng)險和社會風(fēng)險容許標(biāo)準(zhǔn)相比較,即可進(jìn)行該地區(qū)的安全規(guī)劃.區(qū)域風(fēng)險計算模塊個人風(fēng)險及等值線社會風(fēng)險f-n曲線圖4區(qū)域定量風(fēng)險評價過程總體框架fig.4procedureforquantitativeareariskassessment3定量風(fēng)險評價軟件開發(fā)筆者在研究

10、過程開發(fā)了定量風(fēng)險評價軟件.該軟件具備個人風(fēng)險的網(wǎng)格計算,區(qū)域個人風(fēng)險的疊加,數(shù)據(jù)輸入和計算結(jié)果輸出功能,并具備危險源數(shù)據(jù)庫,氣象條件數(shù)據(jù)庫,危險物質(zhì)數(shù)據(jù)庫的使用和維護(hù)功能.此外,開發(fā)了凝聚相含能材料爆炸,瞬間泄漏蒸氣云爆炸,連續(xù)泄漏蒸氣云爆炸,沸騰液體擴(kuò)展蒸氣云爆炸,池火災(zāi),閃火,固體火災(zāi),毒物瞬間泄漏中毒,毒物連續(xù)泄漏中毒等事故后果的動態(tài)鏈接庫,并且考慮了風(fēng)向?qū)κ鹿屎蠊挠绊懸蛩?4應(yīng)用實例上述評價方法已應(yīng)用于某油氣庫區(qū)的安全規(guī)劃中.該庫區(qū)共有油氣儲存企業(yè)3家,匯集了lpg儲罐33個,丁烷儲罐1個,汽油儲罐2個,柴油儲罐4個,總庫容約11000m3.該庫區(qū)周邊企業(yè)眾多,且離居民區(qū)較近,存在

11、較大的事故隱患.圖5為經(jīng)計算得到的該地區(qū)個人風(fēng)險等值線.圖6為社會風(fēng)險曲線.由圖5可見,110的個人風(fēng)險等值線覆蓋了除3個油氣庫以外的其他工業(yè)設(shè)施;110的個人風(fēng)險等值線向西覆蓋部分居民設(shè)施.不符合推薦標(biāo)準(zhǔn)的要求j.由圖6可見,由于該地區(qū)液化石安全規(guī)劃個人風(fēng)險和社會風(fēng)險窖許標(biāo)準(zhǔn)圖5某市某油氣庫區(qū)個人風(fēng)險等值線計算結(jié)果fig.5calculatedindividualriskcontoursforoneoilandgasstoragearea油氣儲量大,事故后果嚴(yán)重,且?guī)靺^(qū)周邊人口較密,使得社會風(fēng)險部分處于不可容許區(qū)域,超出了社會風(fēng)險容許標(biāo)準(zhǔn).5結(jié)論目前,我國尚沒有成熟的城市安全規(guī)劃技術(shù)方法.筆

12、者提出了區(qū)域定量風(fēng)險評價方法,并將其應(yīng)用于城市重大危險源的安全規(guī)劃中.現(xiàn)場的試點應(yīng)第4期吳宗之等:區(qū)域定量風(fēng)險評價方法及其在城市重大危險源安全規(guī)劃中的應(yīng)用49e褂七正描圖6某市某油氣庫區(qū)社會風(fēng)險(f一)曲線fig.6calculatedsocialriskcurve(f一)foroneoilandgasstoragearea用表明,該方法科學(xué),合理,可行.這為進(jìn)行城市土地使用安全規(guī)劃和重大危險源安全規(guī)劃提供了基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法,對開展其他災(zāi)害的安全規(guī)劃也具指導(dǎo)意義和參考價值.12345678參考文獻(xiàn)吳宗之.城市土地使用安全規(guī)劃的方法與內(nèi)容探討j.安全與環(huán)境,2004,4(6):8690吳宗之.

13、國內(nèi)外安全(風(fēng)險)評價方法研究與進(jìn)展a.二十一世紀(jì)安全科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢m.北京:科學(xué)出版社,2000arepototherijnmondpublicauthority.riskanalysisofsixpotentiallyhazardousindustrialobjectsintherijnmondareu,apilotstudyr.d.reidelpublishingcompany,dordereeht,holland,1982bottelberghsph.riskanalysisandsafetypulleydevelopmentsinthenetherlandsj.journalo

14、fhazardousmaterials,2000,71:5984faisalik.abbasisa.riskanalysisofatypicalchemicalindustryusingoraqrocedurej.journaloflosspreventionintheprocessindustries,2001,14:4359arendtjs.usingquantitativeriskassessmentinthechemicalprocessindustriesj.reliabilityengineeringandsystemsafety,1990,29:33十五國家科技攻關(guān)課題城市公共安

15、全規(guī)劃技術(shù),方法與程序研究研究報告r.中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,2004十五國家科技攻關(guān)課題城市公共安全規(guī)劃技術(shù),方法與程序研究應(yīng)用報告r.中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,2004quantitativeareariskassessmentmethodanditsapplicationinlandusesafetyplanningformajorhazardinstallationswuzongzhi,duoyingquan,weilijun,guanlei(chinaacademyofsafetyscienceandtechnology,beijing100029,china)abstractquan

16、titativeareariskassessment(qara)methodanditssubsequentapplicationinlandsafetyplanningformajorhazardinstallationswasinitiallystudiedinthispaper,thebasicprincipleandindicatorsofqarawerebrieflyintroduced.calculatingmodelsforindividualandsocialrisk,procedureforassessmentaswellascalculatingsoftwareweredeveloped.thedevelopedmethodwasappliedtooneoilandgasstoragearea.individualriskcontourandsocialriskfncurvewereestablishedbythedevelopedcalculatingsoftware.theresultsshowthattheindividualriskandsocialriskofthestorageareaarebothbeyondtheallowed