重大危险源死亡半径的计算

重大危险源死亡半径的计算提问者：taofanzi浏览次数：591提问时间：2009-06-0510:01重大危险源的评价等级一般分为四级：一级重大危险源：R≥200m二级重大危险源：100m≤R＜200m三级重大危险源：50m≤R＜100m四级重大危险源：R＜50m（其中：R为死亡半径）【摘要】提出以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，以事故可能造成的人员死亡数量为标准进行重大危险源分级的方法。对相关的危险化学品事故后果计算模型、死亡概率计算方法、重大危险源死亡人数计算方法以及重大危险源等级划分等进行了分析和研讨。该重大危险源分级法的应用实例表明，用其评价的重大危险源风险更加符合实际情况，具有更好的科学性。该研究成果对制定我国重大危险源分级标准具有重要意义。【关键词】重大危险源；分级；方法；应用；探讨0引言重大危险源安全管理是安全生产领域的重要基础和治本之策，对提高安全生产管理水平与效果，具有重要的意义[1-2]。1993年第80届国际劳工大会通过了《预防重大工业事故》公约和建议书，要求各成员国制定并实施重大危险源辨识与控制等政策。欧盟、澳大利亚、美国等很多国际组织和国家也都纷纷要求企业对辨识出的重大危险源进行评价、分级，预防控制重大事故发生[3]。我国政府及有关部门也十分重视重大危险源辨识、分级等工作[4-6]。我国陆续颁布实施的《安全生产法》、《国务院关于进一步加强安全生产工作的决定》、《安全生产“十一五”规划》和《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》等都对重大危险源申报、登记、分级等提出了明确的要求。目前，全国各地正按照国家安全生产监督管理总局的有关要求，开展重大危险源普查登记和分级监控等工作。国内外对重大危险源的定义基本相同，核心是以超过一定临界量的危险化学品设施作为重大危险源的判断依据。但各国又都根据自身实际情况和安全管理需要，进行部分调整和补充。围绕重大危险源，提出建立辨识、风险评价、安全管理、安全报告、应急预案、土地使用规划和安全监察等系统的风险控制系统，并开展了相关的研究。重大危险源分级是对重大危险源进行科学监控和管理的基础。国家安全生产监督管理总局2005年下发了《关于规范重大危险源监督与管理工作的通知》，其中规定：按照重大危险源的种类和能量在意外状态下可能发生事故的最严重后果，重大危险源分为四级，可能造成特别重大事故的为一级重大危险源；可能造成重大事故的为二级重大危险源；可能造成较大事故的为三级重大危险源；可能造成一般事故的为四级重大危险源。目前已有的重大危险源分级方法主要包括：“死亡半径法”、“易燃、易爆、有毒重大危险源评价法”等。“死亡半径法”是根据重大危险源可能导致的事故后果，参照事故级别与死亡半径的关系，给出重大危险源的级别，该方法未曾考虑不同人口密度分布可能带来的影响；“易燃、易爆、有毒重大危险源评价法”[7]是“八五”国家科技攻关专题提出的评价方法，它以单元固有危险性大小为分级的依据，以10万元为缩尺单位的单元固有危险性的评分值为基础进行分级，但伤亡人数仍由“死亡半径法”计算而来，且其与经济损失之间对应关系难以给出。我国生产安全事故分级标准采用人员伤亡和直接经济损失等定量指标，事故隐患分级标准采用事故危害和整改难度等定性指标、无定量指标，重大危险源尚未制定具体的分级标准。笔者根据我国安全生产现状水平，借鉴事故分级标准，采用定量指标方法，提出以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，考虑不同人口密度分布的影响，以事故可能造成的人员死亡数量为量化标准进行重大危险源分级，充分体现了“以人为本”的安全理念，可操作性和合理性较强，可为政府重大危险源临管提供科学依据。1重大危险源分级方法参考国家“八五”科技攻关“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识评价技术的研究”、“十五”科技攻关课题“城市公共安全规划技术、方法与程序研究”、国家“十五”科技攻关滚动课题“城市重大工业危险源评价与监测关键技术研究”和国家社会公益研究专项资金项目“城市工业安全规划关键技术”等[7-10]研究成果，并参照部分地区试点应用情况，提出了重大危险源分级方法，如果图1所示。图1重大危险源分级方法该方法以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，考虑不同人口密度分布的影响，以事故可能造成的人员死亡数量为标准进行重大危险源分级。1.1危险化学品事故后果计算模型重大危险源种类、生产储存条件、周边环境以及事故触发原因的不同，均对可能发生事故的类型产生影响，因此所适用的事故后果计算模型也不同。通过系统分析，确定了重大危险源不同事故后果常用的计算模型。如果某重大危险源可能具有多种事故形态，则按照后果最严重的事故形态考虑，即遵循“最大危险原则”。危险化学品事故后果常用的计算模型主要包括：①池火；②沸腾液体扩展蒸气云爆(BLEVE)；③蒸气云爆炸(VCE)；④凝聚相含能材料爆炸；⑤毒物泄漏扩散；⑥固体火灾；⑦喷射火；⑧闪火；⑨物理爆炸；⑩其他。1.2死亡概率的计算方法1.2.1火灾死亡概率计算方法热辐射伤害的概率方程采用彼德森(Pietersen)提出的概率方程[9-10]。式中，Pr——人员伤害几率；q——裸露人体接收到的热通量，W/m2；t——人体暴露于热辐射的时间，s。同裸露人体的情况相比，由于服装的防护作用，人体实际接收的热辐射强度有所减少，人体实际接收的热辐射强度qc为qc=βq(4)式中，qc——人体实际接收到的热通量，W/m2；q——裸露人体接收到的热通量，W/m2；β——有服装保护时人体的热接收率，取β=0.4。1.2.2爆炸死亡概率计算方法冲击波超压伤害概率方程采用Purdy等人的经典概率方程[9-10]。Y=2.47+1.43logΔp(5)式中，Y——爆炸死亡概率；Δp——爆炸冲击波超压，Pa。1.2.3毒物泄漏中毒死亡概率计算方法概率值Y与接触毒物浓度及接触时间的关系如下[9-10]：Y=A+Bln(Cn×t)(6)式中，Y——中毒死亡概率；A，B，n——取决于毒物性质的常数；C——接触毒物的浓度，ppm；t——接触毒物的时间，min。1.3死亡人数计算方法可能造成的死亡人数计算程序如下：1)将重大危险源的周边区域划分成等间隔的网格区，用一笛卡尔坐标体系的网格覆盖城市的区域地图，网格间距大小取决于当地人口密度，以不影响计算结果为准。2)确定每一网格内的人员数量，通过火灾(室内火灾除外)、爆炸、毒物泄漏扩散事故后果模型计算重大危险源事故在每一网格中心处产生的热辐射、超压或毒物浓度的数值，然后通过热辐射、冲击波超压、中毒概率函数将其转化为造成死亡的概率。3)将每一网格中心的死亡率与人口数量相乘，即得到死亡的人数。4)将所有网格的死亡人数求和，即得到总的死亡人数。具体用下式表示：式中，N——总的死亡人数；Di——第i个网格的人口密度；S——网格面积；vi——第i个网格的个人死亡率；n——网格的数目。1.4重大危险源等级划分以评价对象固有危险性大小作为分级依据是国际通用的方法。根据不同的保护对象，表征危险性的最常用的指标有人员伤亡、经济损失。目前，国内外尚无成熟、可靠的事故后果造成的财产和伤害(死亡除外)损失评价方法和技术，采用人员伤亡和经济损失两个指标进行分级还需要开展更多深入的研究。因此，根据我国安全生产评价技术现状以及安全生产形势要求，以预防发生重特大死亡事故为目标，选取更具有可操作性和合理性的人员死亡人数为标准进行重大危险源分级。在危险、有害因素辨识和分析的基础上，选择合理事故场景假设和后果模型，计算事故发生后可能造成的人员死亡数量。参照《生产安全事故报告和调查处理条例》(国务院令第493号)中的有关要求，提出了重大危险源等级划分判据(见表1)。表1重大危险源分级判据具体判别的依据如下：1)一级重大危险源：可能造成死亡30人(含30人)以上的重大危险源。2)二级重大危险源：可能造成死亡10～29人的重大危险源。3)三级重大危险源：可能造成死亡3～9人的重大危险源。4)四级重大危险源：可能造成死亡1～2人的重大危险源。2重大危险源分级方法应用实例根据上述提出的重大危险源分级方法，以某企业重大危险源为对象作为应用实例。该企业重大危险源辨识结果如表2所示。该企业及周边人口分布如图2所示。该企业内部共有员工20人；在距企业的西南260m处有一小学，人口密度为0.023人/m2。表2重大危险源辨识结果图2企业周边人口分布该企业重大危险源对应的危险化学品为液化石油气，该种危险化学品在罐区可能会发生火灾、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展为蒸气云爆炸等3种事故。沸腾液体扩展为蒸气云爆炸事故后果最为严重，按照“最大危险原则”，确定其为代表性事故情景。采用中国安全生产科学研究院研发的重大危险源风险计算软件对该公司重大危险源事故后果进行计算，其死亡半径为254.0m。根据该企业周边人口分布情况，计算该公司重大危险源发生事故后可能造成的死亡人数为232.5人。由于在该企业周边存在小学等人口密集区域，致使该企业重大危险源发生事故后可能造成大规模的群死群伤现象。根据重大危险源分级判据进行重大危险源等级划分，因此，该企业重大危险源等级应为一级重大危险源。若以死亡半径方法计算该企业重大危险源发生事故后可能造成的死亡人数为20人，根据重大危险源分级判据进行重大危险源等级划分，该企业重大危险源等级应为二级重大危险源。采用两种不同方法重大危险源等级划分结果如表3所示。表3重大危险源等级划分结果从上面重大危险源分级方法应用结果可知，该方法解决了以死亡半径分级方法不能充分考虑对企业周边区域人口影响的问题，因此，具有更好的科学性、可操作性，符合实际情况，能够更加客观地评价重大危险源事故风险。3结论1)利用现有科技研究成果，提出了以事故后果分析为基础，结合死亡概率模型，以事故可能造成的人员死亡数量为标准进行重大危险源分级的方法，死亡人数确定的主要影响因素包括危险化学品事故后果类型(危险化学品种类、数量和生产储存条件)、人口密度等。2)在确定重大危险源分级方法的基础上，对相关的危险化学品事故后果计算模型、死亡概率的计算方法、重大危险源死亡人数计算方法以及重大危险源等级划分等进行了阐述。3)对提出的重大危险源分级方法进行了实际应用，结果表明应用该方法评价的重大危险源风险符合实际情况，具有更好的科学性。