< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Прогнозування небезпечних впливів НС

Прогнозування та кількісна оцінка небезпек і загроз на СГ у НС.

Побудова прогнозуючої системи.

Прогнозування у багатьох сферах господарчої діяльності сьогодні стає все більш актуальною для людства – дослідницький процес, результатом якого є імовірнісні дані про майбутній стан прогнозованого об'єкта, включаючи дані про ймовірності виникнення катастрофи та шляхи її розвитку, якщо йдеться, наприклад, про потенційно-небезпечний об'єкт. Для його реалізації застосовуються сучасні наукові досягнення вчених, які працюють в області теорії ризику та керування безпекою, орієнтовані на досягнення та підтримку необхідного рівня безпеки, вимірюваного величиною ризику. Прогнозування є одним з найважливіших інструментів, який дозволяє якщо не виключити, то принаймні знизити невизначеність в оцінці виникаючих небезпечних факторів і розвитку несприятливої ситуації та з урахуванням цього прийняти правильне рішення щодо виходу з неї.

Розглянемо основні етапи прогнозування та головні принципи оцінки небезпечних впливів при НС на потенційно-небезпечних об'єктах з метою одержання імовірнісних оцінок про параметри супровідних її явищ і впливів у майбутньому, що реалізують завдяки прогнозуючої системи. Прогнозуюча система – інтегральна єдність, котра включає математичні, логічні, евристичні елементи, на вхід якої надходить наявна на цей момент інформація про прогнозований об'єкт, а на виході видаються дані про його майбутній стан, у тому числі про можливу НС, якщо об'єкт є небезпечним. Блок-схему прогнозуючої системи наведено на рис. 5.1.

Зауважимо, що дана блок-схема відбиває процес прогнозування для якого-небудь одного виду небезпечного впливу (НС певного виду). Керуючись цією схемою, можна зробити окремо прогнозування кожного з видів можливих впливів. Поєднаний вплив ураховується при оцінці прогнозованих результатів.

Відповідно до розглянутої блок-схеми першим етапом при прогнозуванні є збір і аналіз необхідної вихідної інформації, що стосується джерел, факторів і параметрів процесів, які можуть привести до аварії техногенного характеру, вплив якої супроводжує НС, безпосередньо та у ретроспективі.

Блок-схема прогнозуючої системи

Рис. 5.1. Блок-схема прогнозуючої системи

Значну частину зазначеної вихідної інформації може бути отримано в блоці комплексного моніторингу, де передбачається спостереження за джерелами, факторами небезпечного впливу та властиво впливом на суб'єкт господарювання. Частково вихідна інформація для прогнозування виробляється також блоком моніторингу, пов'язаним з оцінкою рівнів небезпечного впливу. Слід зауважити, що до вихідної інформації можуть бути також віднесені деякі наукові положення та закономірності реалізації процесів у даній предметній області.

Другий етап прогнозування полягає в створенні математичної моделі процесу впливу НФ НС розглянутого виду, а також методичного апарату для визначення невідомих параметрів моделі. Зазначений методичний апарат розробляється з урахуванням даних ретроспективного аналізу модельованого процесу небезпечного впливу. При цьому важлива роль належить встановленню емпіричних або підтвердженню теоретичних закономірностей формування факторів небезпечного впливу. Необхідно помітити, що при створенні моделі процесу небезпечного впливу виходять з цілей і завдань прогнозування та враховують інтервал попередження (заданий проміжок часу з моменту здійснення прогнозу до момету в майбутньому, для якого виконується цей прогноз), про які мова йшла раніше.

Третім етапом прогнозування є проведення необхідних розрахунків і візуалізація їх результатів. Результати розрахунків повинно бути подано у вигляді, зручному для оцінки небезпечного впливу на СГ.

На заключному четвертому етапі прогнозування відбувається оцінка адекватності моделі реальним процесам і вірогідності одержуваної прогнозованої інформації. При цьому можуть використовуватися різні методи. Наприклад, метод максимуму правдоподібності, оскільки майбутня ситуація, що пов'язана з небезпечним впливом, залежить від багатьох факторів стохастичної природи та характеризується невизначеністю. Зазначений метод ґрунтується на імовірнісному підході. Головна ідея методу полягає у визначенні так званої функції правдоподібності. У якості цій функції звичайно ухвалюється умовна щільність імовірності:

де – параметри й моделі, що підлягають оцінці; у – вибіркові спостереження (виміри) прогнозованої величини, наприклад, концентрація шкідливої речовини в тому або іншому середовищі, на ділянці спостереження

Після визначення функції правдоподібності вона максимізується відносно . Таким чином, вирішується задача про знаходження найкращої оцінки параметрів моделі на основі спостережень (вимірів) прогнозованої величини у на ділянці спостережень . По суті, дається відповідь на запитання про те, при яких значеннях параметрів моделі небезпечного впливу найбільш імовірна поява сукупності значень прогнозованої величини.

Широке застосування у вирішенні завдань прогнозування знаходить і досить відомий метод найменших квадратів, який є окремим випадком методу максимальної правдоподібності, коли викривлення (перешкоди), що накладаються на детерміновану частину прогнозованого процесу, адитивні і мають нормальний розподіл.

Крім наведених вище, застосовуються й інші методи. Наприклад, метод, заснований на визначенні мінімуму максимального відхилення параметрів детермінованої частини моделі від їхніх експериментальних значень, тощо.

Необхідно відзначити, що математичні методи, застосовувані для одержання прогнозованої оцінки небезпечних впливів, умовно можуть бути підрозділені на дві групи:

  • – методи математичного моделювання процесів поширення шкідливих речовин, фронтів ударних хвиль, електромагнітних випромінювань певної інтенсивності й т.п.
  • – методи, засновані на екстраполяції результатів багаторічних спостережень за небезпечними впливами на певні моменти часу в майбутньому.

Методи прогнозування, пов'язані з екстраполяцією (статистичні методи), мають певні особливості. Прогнозування здійснюється за допомогою моделі, створеної на підґрунті обробки та аналізу статистичного матеріалу за антропогенними впливами розглянутих видів. Такими методами здійснюється, наприклад, прогнозування забруднення повітряного середовища СТ та промислових зон шкідливими хімічними речовинами, що викидаються виробничими й іншими суб'єктами господарювання при нормальних умовах їх експлуатації. За результатами прогнозування відбувається оцінка небезпечних впливів. При ній прогнозовані параметри, що характеризують небезпечні впливи, порівнюються з їхніми критеріальними значеннями. На основі такого порівняння здійснюється відповідний аналіз і формуються висновки про доцільність проведення тих або інших мінімізаційних заходів. У цьому полягає головний принцип оцінки небезпечних впливів. У якості критеріїв їхніх рівней можуть бути прийняті гранично-допустимі концентрації тих або інших шкідливих речовин, допустимі рівні забруднення поверхонь, гранично-допустимі рівні шумів, електромагнітних випромінювань, теплових потоків, температурного градієнта тощо. Кригеріальні значення параметрів повинні відповідати науково обґрунтованим прийнятним рівням впливів.

Прогнозування та оцінка обстановки у НС здійснюються для завчасного вживання заходів щодо попередження небезпечних подій, зм'якшенню їх наслідків, визначенню сил і засобів, необхідних для ліквідації наслідків аварій, катастроф і стихійних лих. Метою прогнозування та оцінки наслідків обстановки у НС є визначення розмірів її зони, ступеня руйнування будівель і споруд, а також втрат серед персоналу СГ і населення, що мешкає поблизу. Як правило, ця робота здійснюється в три етапи

На першому – прогнозуються наслідки найбільш імовірних НС природного та техногенного походження, для середньостатистичних умов (середньорічні метеоумови; середньо статистичний розподіл населення в будівлях, у транспорті, на роботі й т.п., середня щільність населення тощо). Цей етап роботи виконується до настання НС. На другому етапі відбувається прогнозування наслідків і оцінка обстановки відразу ж після виникнення джерела НС за уточненим даними (час виникнення, метеорологічні умови на цей момент і т.д). На третьому етапі корегуються результати прогнозування та фактичної обстановки за даними розвідки, що передує проведенню аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт.

Незалежно від джерела НС можна відокремити основні вражаючи чинники, що впливають на людей, тварин, життєве середовище, інженерно-технічні споруди та ін. Це:

  • – механічний вплив (осколки, обвалення будинків, селі, зсуви і т.д.);
  • – баричний вплив (вибухи небезпечних речовин, газоповітряних сумішей, технологічних судин під тиском тощо);
  • – термічний вплив (теплове випромінювання при техногенних і природних пожежах і т.д.);
  • – токсичний вплив (аварії на хімічно небезпечних об'єктах, продуктів горіння при пожежах, викиди токсичних газів при виверженнях вулканів і т.д.);
  • – радіаційний вплив (техногенні аварії на радіаційно-небезпечних об'єктах);
  • – біологічний вплив (епідемії, бактеріологічні засоби і т.д ).

При прогнозуванні наслідків небезпечних явищ, як правило, використовують детерміновані або імовірнісні методи. У детермінованих методах прогнозування певної величині негативного впливу вражаючого чинника джерела НС відповідає цілком конкретний ступінь ураження людей, інженерно-технічних споруд тощо. Так, наприклад, величина надмірного тиску у фронті ударної хвилі ΔΡф =10 кПа вважається безпечною для людини. При величині надмірного тиску у фронті ударної хвилі ΔΡф >100 кПа буде мати місце смертельне враження людей.

При токсичному впливі такими величинами є гранична токсодоза та летальна токсодоза. Область, що обмежена лінією відповідно до певного ступеня негативного впливу, має назву зони впливу цього рівня (летального, середнього, граничного й т.п.). У дійсності при впливі однієї й тієї ж дози негативного впливу на досить велику кількість людей, будівель і споруд, компонентів навколишнього середовища і т.д. вражаючий ефект буде різний і наведені вище значення відповідають математичному очікуванню даного ступеня негативного впливу. Інакше кажучи, негативний вплив вражаючих факторів носить імовірнісний характер. Як відомо, величина ймовірності ураження Рур вимірюється в частках одиниці або відсотках і визначається, як правило, за функцією Гауса (функцією помилок) через "пробит-функцію" Рг.

де – функція Гаусса; а, b константи, що залежать від виду й параметрів негативного впливу; D – доза негативного впливу, яка дорівнює:

– при термічному впливі; – при баричному впливі; – при токсичному впливі; – при радіаційному впливі.

де q – щільність теплового потоку, – час впливу; – надмірний тиск у фронті ударної хвилі; – імпульс фази стиску ударної хвилі; С – концентрація, токсиканта; Dеф – ефективна доза іонізуючого випромінювання; п – показник ступеня.

Для прикладу визначення величин пробіт-функцій для термічного виливу наведено у табл. 5.1.

Таблиця 5.1. Формули пробіт-функцій Pr у залежності від ступеня теплового ураження

Ступінь ураження

Формула

Опік першого ступеня

Pr = -34,8 + 3,021п(#4/3т)

Опік другого ступеня

Pr = -38,1+ З,021п(д4/3х)

Смертельне ураження

Pr = -31,4 + 2,561п(#4/3х)

Примітка: q. Вт/м2; т, с.

Аналіз і оцінка прогнозованих параметрів небезпечних впливів найчастіше є багатофакторними та пов'язані з розв'язанням невизначеностей. Останнє вимагає застосування системного підходу, відповідних математичного апарату і програмного забезпечення та залучення сучасних інформаційно-комп'ютерних засобів.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >