多米诺效应定量风险分析

多米诺效应定量风险分析

第8卷第1期安全与环境学报Vol.8　No.1

2008年2月JournalofSafetyandEnvironment　Feb,2008

文章编号:100926094(2008)0120145205

多米诺效应定量风险分析3

张永强,刘　茂,张董莉

(南开大学城市公共安全研究中心,天津300071)

摘　要:根据多米诺效应的特点,提出了针对多米诺场景和效应后果的定量风险分析方法。首先辨识多米诺效应的事故场景,针对场景的复杂性和事故后果的严重性,运用数学模型和概率分析手段对主要事故场景进行分析;其次根据初始事故的影响,运用设备损坏概率模型计算二次目标设备的损坏概率和场景的后果;最后,运用人体脆弱性模型对效应后果进行分析,量化多米诺效应的风险,结合风险分析方法和理论得到直观的个人风险和F-N社会风险曲线。多米诺分析流程及计算的结果表明,多米诺效应对个人风险和社会风险都造成了显著的变化,加强多米诺效应分析有利于工厂规划布局和安全管理。关键词:安全技术及工程;多米诺效应;风险;二次事件;概率模型中图分类号:X93　　　文献标识码:A

一个由初始事件引发的,波及邻近的1个或多个设备,引发了

二次事故的场景,从而导致了总体结果比只有初始事件时的后果更加严重。只有当结果的总体严重性高于或至少相当于初始事故后果的场景事故才被认为是多米诺事件。首先介绍一下涉及的专业名词。

初始事件:最开始发生的事故或事件,即所谓的触发事件。

二次事件:由初始事件通过能量、脆片引发的现场和邻近设备发生的事故或事件。

多米诺场景:二次事件发生的可能情况。

根据Cozzani等[5]的研究归纳出多米诺事件的4要素:1)一个能引发多米诺效应的初始事故场景;2)由初始事件对二次目标引发的扩大因素而导致了后果的增殖效应;3)由于初始事件的传播使得在相同和不同的单元中产生1个或多个多米诺事故场景;4)由于二次事件的发生而导致总体后果扩大。

典型的多米诺效应是串联或并联的连环事故。泄漏事故可有3种不同的物理现象:冲击波或超压、热辐射和抛射物。每种物理现象都会产生一个危险区域,当危险区域内的某种特别效应值超过一定限值后,。多米诺效,设备类型、存储的、离事故点的距离、()。多米、距离、传播条件及,各种物理现象对人、建筑物及工业装。定量风险分析应考虑其可能的多米诺现象,下面将分别介绍多米诺场景、总体后果的定量分析和风险的定量计算,分析流程见图1。

0　引　言

随着石油化学工业的发展,化工生产设备的多样化和复杂化使得发生二次事故甚至多次连锁事故的可能性大大增加,也使得我们在工厂布局、土地使用和安全管理上需要考虑

(96/82/EC)指令[1]也要求多米诺效应。在欧洲“,Seveso-Π”

主管当局在工厂布局、的重大后果,并进行定量分析和评价的方法,,,度。,确定发生多米诺效应的概率,并进行多米诺效应的后果分析,从而进行风险量化,使得结果更具有客观性。将多米诺效应的定量分析法应用到我们现有的安全评价方法中,分析企业、工厂装置发生“多米诺”效应的频率和后果,确定多米诺效应的风险范围,更加有利于进行工厂布局、土地使用和企业的安全管理,对一些可能发生多米诺效应或连锁反应的工厂和企业有重要意义。

2　多米诺场景定量分析

211　初始事件的选定和多米诺场景个数分析

1　多米诺效应的定义

美国化学工程师学会化工过程安全中心(AIChE-CCPS)

把多米诺效应定义为[2]:开始于一个单元,并通过热辐射、爆炸和碎片等物理效应影响到邻近单元,从而增加了后果严重性或失效频率的事件。英国HSE给出了相关的几个定义[3]:

Lees,因危险物质的泄漏导致事件扩大;BagsterandPitlado,某

设区域有n+1个设备,选择其中1个设备(事故发生频率为f初始)作为初始事件,该设备通过热辐射、超压或冲击波、抛射物(碎片)等传递给目标设备进一步触发二次事件。对于n个可能的目标,以它们最可能发生(或者危害最大)的事故类型作为二次事件,在此仅考虑1个设备发生1种类型的事故。在选定了初始事件后,可对场景数目进行计算,有k(k≤n)个设备发生二次事件的多米诺场景的数目为[4

]

一设备中污染物的泄漏,导致邻近设备发生事故,从而引起更大的污染。欧洲联合会认为,如果一个工厂里出现的事故由于直接或间接原因引起毗邻或附近装置危险物质的泄漏,就叫多米诺效应。Cozzani等[4,5]给出了一个相对完整的定义:3收稿日期:2007208220

作者简介:张永强,硕士研究生,从事安全工程研究,myname3720

@http://;刘茂(通讯作者),教授,博导,从

事安全工程研究。

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(200603746006)

图1　多米诺效应分析流程

Fig.1　FlowdiagramoftheprocedurefortheDominoeffect

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多米诺效应定量风险分析

　Vol.8　No.1　　　　　　　　　　　　　　　安全与环境学报　　　　　　　　　　　　　　第8卷第1期

k

Cn=

(n-k)!k!

2

n

(1)

J3=[T2,T3],Pd

3

2(2,3)

=P2×P3×(1-P1)=P1×P2×P3

由初始事件引发的n个设备所有的二次场景数目为

S总=Cn+Cn+…+Cn

1

J1=[T1,T2,T3],Pd

(3,1)

(2)(3)

213　目标设备的损坏概率

根据二项式定理有

S总=Cn+Cn+…+Cn=2-1

1

2

n

n

初始事件的物理效应导致目标设备损坏,对于初始事件的物理效应可以采用TNO(TheNetherlandsOrganizationofAp2

pliedScientificResearch)推荐的计算方法和其他成熟的计算模

很少的可能目标就可能产生很大的二次场景数,n=10时,S总=21021=1023,所以假设设备发生事故类型单一也是为了计算简化。

212　多米诺场景发生频率的计算

型或者运用一些软件进行计算。初始事件产生的物理效应和设备i的位置以及时间等影响着目标设备的损坏概率Pi的值。对于Pi的计算通常采用3种不同的方法:基于概率函数法、基于经验数据和基于最坏的情况。通常我们采用基于经验数据上的概率函数法对设备损坏概率进行计算。

P=

初始事件引发的多米诺场景的频率由下面的公式计算[4]。

fd

Pd

(k,m)

n

(k,m)

=f初始Pd

(k,m)

(4)(5)

πY-5

-∞

e-

2

x/2

dx(6)

=

i=1

[1-∏

Pi+C(i,Jm)(2Pi-1)]

k

式中　P为发生的损坏概率;Y为概率单位变量;x为积分变量。

热辐射、超压、碎片等对工艺设备的损坏概率都可运用概率模型进行简化计算。表1[5,6]是热辐射、超压、碎片对设备的损坏概率模型。、Y,将Y6)式中　fd

(k,m)

为含k个发生二次事件的设备同时发生第m种

(k,m)

多米诺场景的期望频率;f初始为初始事件的发生频率,通常由历史统计资料或事件树分析得到;Pd生事故的概率,即设备损坏概率;

k

Jm

为含k个设备同

时发生事故的第m种多米诺场景的概率;Pi为目标设备i发

=[设备1,…,设备k],表

示包含k个设备同时发生事故的第m种多米诺场景,其中m指的是第m个组合场景(1≤m<S总),k指第k个设备(n),当设备i属于Jm这个场景组合时,(i,1,k

k

、经济损失和环境破坏等,在此仅从 …… 此处隐藏：10564字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……