Методы анализа риска.
Методы количественного анализа риска.
Опасность является спутником любого вида деятельности, а ее количественная мера характеризуется риском. Риск, являясь количественной оценкой опасности, представляет собой отношение числа тех или иных нежелательных последствий (неблагоприятных) к их возможному числу за определенный период времени. Риск можно охарактеризовать как вероятностную величину возникновения техногенных или природных явлений, сопровождающихся опасностями и нанесенного в ходе их реализации социального, экономического, экологического и других видов ущерба.
Понятие величины риска предполагает согласованный анализ двух его характеристик - частоты возникновения и размера ущерба.
График взаимосвязи частоты и величины ущерба, вызванного риском, показан на рисунке 1111
Частота возникновения ущерба
Рис.11111. Зависимость частоты и величины ущерба, вызванного риском.
Количественно риск можно выразить следующей формулой;
n
m R
=
∑
∑ gi j (V)Pj Pi (j,zj)
Xi
i=1
j=1
где Pi - вероятность получения ущерба размера в результате наступления неблагоприятного события i-го типа;
Pj – вероятность наступления неблагоприятного события j-го типа;
Xi – величина ущерба (обычно в стоимостном выражении, но в случае наступления экологического риска может быть выражена в натуральных показателях);
R - количественная мера риска (выражается в тех же показателях, что и ущерб);
n – число возможных вариантов ущерба при наступлении любого неблагоприятного события (включая и ущерб, равный нулю)
gi j (V) - вероятность выбора объектом ситуации с вероятностью наступления неблагоприятного события Pj и законом распределения ущерба Pi (j, zj), зависящим от принятых защитных мер Zj.
Математический аппарат анализа риска базируется на знании теории вероятностей, статистическом анализе, алгебры логики и событий, системном анализе.
Количественное определение показателей риска представляет собой задачу, связанную как со сбором статистических исходных данных, так и применения сложных процедур теоретико-вероятностного расчета.
Методы количественного анализа риска позволяют получить объективную информацию о степени опасности объекта, ранжировать прилегающую территорию по уровню потенциального и коллективного рисков, путем нанесения на ней изолиний рисков. Такие изолинии рисков выявляют, при наличии законодательно установленных критериев, зоны и территории, где риск достигает или превышает значения, при которых необходимо ужесточение контроля или принятие определенных мер по его снижению и обеспечению нормативной безопасности производственного персонала и населения.
Изолинии риска (изориски) - это линии одинаковых рисков на местности (рис.111). Выделяют следующие изориски.
Изолинии фонового риска - это линии риска, который существует в ноксосфере на большой и относительно безопасной территории.
Изолинии допустимого (или приемлемого) риска (Rдоп) - это условно линии безопасной величины риска, устанавливаемая государством и определяемая уровнем его развития. Она может быть договорная, нормируемая или узаконенная.
4
Рис.111. Изолинии риска
Цифрой 1 показан очаг повышенного риска; цифрой 2 показана изолиния риска r = 10 Rдоп; цифрой 3 показана изолиния допустимого риска Rдоп; цифрой 4 показана изолиния фонового риска rфон.
Индивидуальный риск (Ru) обусловлен вероятностью реализации потенциальных опасностей при возникновении опасных и чрезвычайных ситуаций (опасностей). Его можно определить по числу реализовавшихся факторов риска. Он представляет собой отношение числа тех или иных реализовавшихся для человека опасностей (травма, профессиональное заболевание, гибель на производстве) к возможному числу за определенный период времени:
Ru=P(t)/L(f)
где P(t) - число пострадавших (погибших) в единицу времени от определенного фактора f;
L - число людей, подверженных соответствующему фактору риска в единицу времени t.
Источники и факторы индивидуального риска приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Источники и факторы индивидуального риска
Источник индивидуального риска |
Фактор риска смерти человека |
Внутренняя среда организма человека |
Наследственно-генетические, психосоматические заболевания, старение |
Виктимность |
Совокупность личностных качеств человека как жертвы потенциальных опасностей |
Привычки |
Курение, употребление алкоголя, наркотиков, иррациональное питание |
Социальная экология |
Некачественный воздух, вода, продукты питания; вирусные инфекции, бытовые травмы, пожары |
Профессиональная деятельность |
Опасные и вредные производственные факторы |
Транспортные сообщения |
Аварии и катастрофы транспортных средств, их столкновения с человеком |
Непрофессиональная деятельность |
Опасности, обусловленные любительским спортом, туризмом, другими увлечениями |
Социальная среда |
Вооруженный конфликт, преступление, суицид, убийство |
Окружающая природная среда |
Землетрясение, извержение вулкана, наводнение, оползни, ураган и другие стихийные бедствия |
Социальный риск (Rс) характеризует масштабы и тяжесть негативных последствий чрезвычайных ситуаций, а также различного рода явлений, снижающих качество жизни людей. По существу, это риск для группы или сообщества людей.
Расчет социального риска при прогнозировании последствий, возникших в результате события-аварии на опасном объекте, может быть выполнен по формуле:
Rс (N)=∑∑ λi *Pij *PN *P(N /Pj )
где Rc(N) – величина социального риска поражения N и более человек, 1/год;
i = 1…n – число расчетных сценариев возникновения и развития события-аварии;
j = 1…m – число видов воздействия поражающих факторов при реализации i-го сценария аварии;
λi – частота реализации i-го сценария возникновения и развития аварии, 1/год;
Pi,j(x, y) – вероятность реализации j-го вида воздействия (поражающего фактора) для i-го сценария;
PN – вероятность присутствия N и более человек в пределах определенной территории;
P(N/Pj) – вероятность поражения N и более человек при реализации j-го вида воздействия
Расчет социального риска может быть оценен по динамике смертности, рассчитанной на 1000 человек соответствующей группы:
Rс =1000*(C2 - C1)/L
где C1 - число умерших в единицу времени t (смертность) в исследуемой группе в начале периода наблюдения, например до развития чрезвычайных событий;
С2 - смертность в той же группе людей в конце периода наблюдения, например, на стадии затухания чрезвычайной ситуации;
L - общая численность исследуемой группы.
Так же социальный риск может быть представлен функцией распределения потерь (ущерба) -F/N-кривая или кривая Фармера. При этом F - частота наступления ущерба, а N в зависимости от задач анализа можно понимать общее число пострадавших, число смертельно травмированных, размер материальных убытков или другой показатель тяжести последствий. Таким образом, F/N-кривая характеризует частоту наступления ущерба той или иной тяжести.
Значение социального риска является интегральным показателем опасности – площадь под F/N кривой описываемой формулой:
Nвых
G=∫F(N)dN
0
10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000
Число летальных исходов (N)
Источники и факторы социального риска приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Источники и факторы социального риска
Источник социального риска |
Факторы социального риска |
Урбанизация экологически неустойчивых территорий |
Поселение людей в зонах возможного затопления, образование оползней, селей, ландшафтных пожаров, извержения вулканов, повышенной сейсмичности региона |
Промышленные технологии и объекты повышенной опасности |
Аварии на АЭС, ТЭС, химических комбинатах, продуктопроводах и т. п. Транспортные катастрофы. Техногенное загрязнение окружающей среды |
Социальные и военные конфликты |
Боевые действия. Применение оружия массового поражения |
Эпидемии |
Распространение вирусных инфекций |
Экологический риск (Rэ) — выражает вероятность экологического бедствия, катастрофы, нарушения дальнейшего нормального функционирования и существования экологических систем и объектов в результате антропогенного вмешательства в природную среду или стихийного бедствия. Нежелательные события экологического риска могут проявляться как непосредственно в зонах вмешательства, так и за их пределами:
Rэ = ΔО(t)/O
где ΔО — число антропогенных экологических катастроф и стихийных бедствий в единицу времени t;
О — число потенциальных источников экологических разрушений на рассматриваемой территории.
Масштабы экологического риска Rтэ можно оценивать процентным соотношением площади кризисных или катастрофических территорий ΔS к общей площади рассматриваемого биогеоценоза S:
Rтэ = ΔS/S
Дополнительным косвенным критерием экологического риска может служить интегральный показатель экологичности территории предприятия, соотносимой с динамикой плотности населения (численности работающих):
интегральный показатель экологичности территории предприятия
От = ± ΔL = ± ΔM/S
где От - уровень экологичности территории;
ΔL - динамика плотности населения (работающих);
S - площадь исследуемой территории;
ΔM -динамика прироста численности населения (работающих) в течение периода наблюдений t.
ΔM=G + F-U-V
где G - численность родившихся за наблюдаемый период;
F - численность прибывших в данную местность на постоянное местожительство;
U - число умерших и погибших;
V - число выехавших в другую местность (уволившихся).
G и U характеризует естественный, a F и V - миграционный прирост населения на территории (текучесть кадров).
Значения уровней экологичности позволяют определить территории с заданной степенью экологического благополучия или бедствия за определенный период времени.
Источники и факторы экологического риска приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4.
Источники и факторы экологического риска
Источник экологического риска |
Факторы экологического риска |
Антропогенное вмешательство в природную среду |
Разрушение ландшафтов при добыче полезных ископаемых; образование искусственных водоемов; интенсивная мелиорация; истребление лесных массивов и др. |
Техногенное влияние на окружающую природную среду |
Загрязнение водоемов, атмосферного воздуха вредными веществами, почвы - отходами производства; изменение газового состава воздуха; энергетическое загрязнение биосферы и др. |
Природное явление |
Землетрясение, извержение вулканов, наводнение, ураган, ландшафтный пожар, засуха и др. |
Экономический риск (Rэк) определяется соотношением вреда и пользы, получаемых обществом от рассматриваемого вида деятельности:
Rэк = (В/П) 100
где В - вред обществу от рассматриваемого вида деятельности;
П -полученная выгода (польза).
В общем виде: В = Зб+У
где: Зб - затраты на достижение данного уровня безопасности;
У -ущерб, обусловленный недостаточной защищенностью человека и среды его обитания от опасностей.
Чистая выгода (польза), т. е. сумма всех выгод (в стоимостном выражении), получаемая обществом от рассматриваемого вида деятельности:
П=Д-Зб-В>0 или П=Д-Зп-Зб-У>0,
где Д — общий доход, получаемый от рассматриваемого вида деятельности;
Зп — основные производственные затраты.
Формула экономически обоснованной безопасности жизнедеятельности имеет вид:
У<Д-(Зп+Зб)
Источники и факторы экономического риска приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4.
Источники и факторы экономического риска
Источник экономического риска |
Факторы экономического риска |
Урбанизация экологически неустойчивых территорий |
Поселение людей в зонах возможного затопления, образование оползней, селей, ландшафтных пожаров, извержения вулканов, повышенной сейсмичности региона и т.п. |
Промышленные технологии и объекты повышенной опасности |
Аварии на АЭС, ТЭС, химических комбинатах, продуктопроводах и т. п. Транспортные катастрофы. Техногенное загрязнение окружающей среды и т.п. |
Социальные и военные конфликты |
Боевые действия. Применение оружия массового поражения и т.п. |
Эпидемии |
Распространение вирусных инфекций и т.п. |
Снижение качества жизни |
Голод, нищета. Ухудшение медицинского обслуживания. Низкое качество продуктов питания. Неудовлетворительные жилищно-бытовые условия и т.п. |
Технический риск (Rm) — комплексный показатель надежности элементов техносферы. Он выражает вероятность аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений:
Rm=ΔT(t)/Т(f)
где ΔT — число аварий за единицу времени t на идентичных системах и объектах;
Т — число идентичных технических систем и объектов, подверженных общему фактору риска f.
Источники и факторы технического риска приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4.
Источники и факторы технического риска
Источник технического риска |
Факторы технического риска |
Низкий уровень научно-исследовательских работ |
Ошибочный выбор по критериям безопасности направлений развития техники и технологии |
Низкий уровень опытно-конструкторских работ |
Выбор опасных конструктивных схем и принципов действия систем. Ошибки в определении нагрузок. Неправильный выбор материалов. Отсутствие средств безопасности |
Опытное производство новой техники |
Некачественная доводка конструкций, технологии, документации по критериям безопасности |
Серийный выпуск небезопасной техники |
Отклонение от заданного состава конструкционных материалов. Нарушение режимов обработки деталей. Нарушение регламентов монтажа конструкций и машин |
Нарушение правил безопасной эксплуатации ТС |
Использование техники не по назначению. Нарушение паспортных режимов эксплуатации. Нарушение требований транспортирования и хранения |
Ошибки персонала |
Слабые навыки действия в сложной ситуации. Слабое знание сущности происходящего процесса. Недисциплинированность |
Потенциальный территориальный риск - частота реализации поражающих факторов в рассматриваемой точке территории. Данный показатель характеризует пространственное распределение опасности по объекту и близлежащей территории.
Для получения поля потенциального территориального риска R(x, y) проводится суммирование всех вероятностных зон поражения с учетом частоты их реализации на рассматриваемой территории (в предположении малости произведения λj*P j(x,y))
j
R(x, y) = ∑λj*P j(x,y)
1
Ожидаемый (прогнозируемый) риск Rnp — это произведение частоты реализации конкретной опасности на произведение вероятностей нахождения человека в зоне риска при различном регламенте технологического процесса:
R=fПpi(i = 1,2,3,...,n)
где f — число несчастных случаев (смертельных исходов) от данной опасности за год;
Пpi — произведение вероятностей нахождения работника в зоне риска;
р1 — вероятность нахождения работника в опасной зоне в течение года (отношение числа рабочих дней в году к общему числу дней в году);
р2 — вероятность работы человека на производстве в течение недели (отношение числа рабочих дней в неделе к числу дней недели);
р3 — вероятность выполнения работником технологического задания непосредственно на оборудовании (отношение времени выполнения задания к продолжительности рабочей смены) и т. п.
Для количественной оценки риска производственных опасностей используют следующие показатели:
показатель частоты травматизма К, который определяет число несчастных случаев, приходящихся на 1000 работающих за определенный период времени (обычно за год):
Кч = (Тmn 1000)/C
где Тmn - численность пострадавших за определенный период;
С - среднесписочное число работающих.
показатель тяжести травматизма Кт, который определяет среднюю длительность нетрудоспособности на один несчастный случай:
Кт = Д/ Тmр
где Д — суммарное число дней нетрудоспособности по несчастным случаям, происшедшим за определенный период.
показатель травматизма со смертельным исходом Ксм, который определяет число несчастных случаев со смертельным исходом, приходящееся на 1000 работающих за определенный период времени:
Ксм = (Тсм 1000)/C
где Тсм — численность пострадавших со смертельным исходом за определенный период.
показатель нетрудоспособности Кн, который определяется как средняя длительность нетрудоспособности на 1000 работающих за определенный период времени и определяется по формуле
Кн = 1000 Д / С,
где: Д – суммарное число дней нетрудоспособности по всем несчастным случаям,
С – среднесписочное число работающих.
Кроме того, показатель нетрудоспособности равен произведению показателя частоты травматизма на показатель тяжести травматизма.
Кн=Кч*Кт
В качестве показателей количественной оценки риска процесса жизнедеятельности в стране или регионе, используют:
показатель региональной младенческой смертности от внешних причин (определяется числом смертей детей в возрасте до 1 года из 1000 новорожденных);
показатель детской смертности от внешних причин (численность умерших в возрасте до 15 лет);
показатель смертности населения в трудоспособном возрасте от внешних причин.
В качестве показателей количественной оценки риска, учитывающих общее состояние экономики страны, общественных отношений, уровня социальной защиты и безопасности в отраслях экономики, качества среды обитания и ряда других факторов, влияющих на жизнь населения, используют:
показатель сокращения продолжительности жизни людей при воздействии вредного фактора или их совокупности;
показатель средней продолжительности жизни людей в пенсионном возрасте (разность между средней продолжительностью жизни людей и пенсионного возраста).
В случаях, когда потоки масс вещества или энергий от источника негативного воздействия в жизненном пространстве нарастают стремительно и достигают чрезмерно опасных значений (например, при авариях) для количественной оценки риска применяется показатель величины риска принудительной потери жизни.
Для количественной оценки риска воздействия негативных факторов используются:
размеры материального ущерба;
число пострадавших людей;
трудопотери.