事故風(fēng)險分析理論與方法

1、第一章事故：人（個人或集體）在為實現(xiàn)某種意圖而進行的活動過程中，突然發(fā)生的、違反人的意志的、迫使活動暫時或永久停止的事件。風(fēng)險：某一事件在一個特定的時段或者環(huán)境中產(chǎn)生我們不希望的后果的可能性。事故風(fēng)險：某系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)存的或潛在的可能導(dǎo)致事故的因素與狀況，在一定條件下，它可以發(fā)展成為事故。風(fēng)險概率評價法：根據(jù)事故基本因素的發(fā)生概率，應(yīng)用概率分析方法，求取整個系統(tǒng)事故發(fā)生概率的風(fēng)險評價方法。（事故樹、事件樹、貝葉斯估計、蒙特卡羅模擬）風(fēng)險后果評價法：應(yīng)用數(shù)學(xué)的方法，根據(jù)事故的數(shù)學(xué)模型，求取事故對人員的傷害范圍或者對物體的破壞范圍的風(fēng)險評價方法。風(fēng)險的表征：就是個人風(fēng)險和社會風(fēng)險的計算。第二章一、風(fēng)險的

2、分類：按照風(fēng)險的后果明顯與否劃分：未知風(fēng)險、可預(yù)見風(fēng)險按照風(fēng)險的存在是否容易被感知劃分：潛藏（或無意識）風(fēng)險、意識風(fēng)險按照接受風(fēng)險的主動與否劃分：自愿風(fēng)險、強制風(fēng)險按照風(fēng)險的主體劃分：個人風(fēng)險、社會風(fēng)險二、風(fēng)險的表征：（一）個人風(fēng)險定義：指一個無防護的人永久的呆在某一個地方，由于事故的發(fā)生而死亡的可能性。 只表示某一位置的風(fēng)險水平，與人的存在與否無關(guān)。表征：風(fēng)險等值線圖計算：一般方法： IR = Pf *pd/f （個人風(fēng)險 = 發(fā)生概率 * 死亡概率)其他方法：預(yù)期壽命損失值（LLEj=E（j）-E）、年死亡概率增值、行程風(fēng)險（二）社會風(fēng)險定義：給定人群遭受特定水平的傷害的人數(shù)和發(fā)生頻率之間

3、的關(guān)系。 特點：不僅對直接受害者產(chǎn)生立即影響外，還對社會造成長期危害。表征：F/N曲線（N：死亡人數(shù)；F：死亡人數(shù)>=N的事故發(fā)生累計頻率）計算：1、基于個人風(fēng)險的方法（1） 社會風(fēng)險 AWR=AIRx,yhx,ydxdy h(x, y) 家庭數(shù)（2） 傷亡人數(shù)期望值 EN=AIRx,ym(x,y)dxdy m(x, y) 人口密度2、基于傷亡人數(shù)的概率密度敢輸?shù)姆椒ǎ?）E(N)=0xfN(x)dx fN（x）每年傷亡人數(shù)的概率密度函數(shù)（2）用F/N曲線下的面積計算社會風(fēng)險，計算結(jié)果與每年傷亡人數(shù)的期望值相等（3）群體風(fēng)險 RP=0xxfNxdx (x)（0.1x）0.5 對風(fēng)險的重視

4、三、風(fēng)險可接受水平風(fēng)險可接受性：指社會公眾根據(jù)主觀愿望對風(fēng)險水平的接受程度。影響風(fēng)險接受的因素：工作任務(wù)、風(fēng)險特征、個體差異、文化因素；個人因素（心理、性別、年齡、教育程度、個性等）；文化因素合理可接受水平 ALARP：由（可接受風(fēng)險線） 和 （可忽略風(fēng)險線）將風(fēng)險劃分為 不可接受區(qū)、合理接受區(qū) 和 可忽略區(qū)三個區(qū)域。第三章蒙特卡羅模擬方法：1、基本原理：當(dāng)所要求就的問題是某種事件出現(xiàn)的概率，或者是某個隨機變量的期望值時，他們可以通過某種“試驗”的方法，得到這種事件出現(xiàn)的頻率，或者這個隨機變數(shù)的平均值，并用他們作為問題的解。蒙特卡羅以概率模型為基礎(chǔ)，按照這個模型所描繪的過程，通過模擬實驗的結(jié)果

5、，作為問題的近似解。2、分析過程首先，建立隨機模型，即極限狀態(tài)方程；其次，確定模型內(nèi)各隨機變量的概率分布；再次，過程模擬；最后，分析與總結(jié)。3、取樣方法：蒙特卡羅取樣、拉丁超立方取樣。（模型是否能夠重現(xiàn)我們?yōu)檩斎胫翟O(shè)定的分布）4、蒙特卡羅方法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：整個試驗在計算機上進行，排除了人為因素，保證實驗每次在完全獨立的條件下進行，由試驗結(jié)構(gòu)更能較準(zhǔn)確地對實際問題作出判斷；模擬過程是通過大量的簡單重復(fù)抽樣實現(xiàn)，受條件限制影響較小，方法簡單靈活、易于實現(xiàn)和改進；模擬估計的標(biāo)準(zhǔn)誤差及收斂速度與所解決問題的維數(shù)具有較強的獨立性，適用于多變量、多時間階段的高維問題，并且模擬誤差容易確定。缺點：首先，對

6、一些復(fù)雜的問題，要想達到較高的精度模擬需要進行較多的模擬次數(shù)，否則就可能產(chǎn)生較大的誤差；其次，結(jié)果給出的是具有概率特征的置信區(qū)間，而不是對于特定結(jié)果的精確數(shù)據(jù)。第四章一、泄漏物質(zhì)狀態(tài)：液態(tài)、氣態(tài)、氣液兩相。取決于物質(zhì)性質(zhì)和泄漏過程。泄漏的影響因素：泄露孔徑、壓強、溫度、容器內(nèi)摩擦等。二、擴散1、泄漏類型判斷：連續(xù)泄漏：云羽（氣云） uTx2.5 u 風(fēng)速；T 持續(xù)時間；x 距離泄漏點的距離瞬時泄漏：云團 uTx0.6 如果uT/x計算結(jié)果在0.6和2.5之間，需要按照兩種類型分別進行計算，最終選擇危險性大的泄漏性類型。2、影響擴散的因素（1）風(fēng)速（2）大氣穩(wěn)定度：不穩(wěn)定、中性、穩(wěn)定（3）地面狀

7、況：建筑、樹木、水面等（4）泄漏源距地面高度（5）泄漏物的初始動量和浮力特征3、非重氣擴散高斯模型A、 連續(xù)點源（1） 無限空間連續(xù)點源的高斯模型空間某點平均濃度： Cx,y,z=Qm2yzuexp-(y22y2+z22z2)（2） 高架連續(xù)點源高斯模型實源 C1=Qm2yzuexp-(y22y2+(z-H)22z2)相源 C2=Qm2yzuexp-(y22y2+(z+H)22z2)P點實際污染物濃度 ： C=C1+C2= Qm2yzuexp-y22y2exp-z-H22z2+exp-z+H22z2;地面濃度（z=0）；下風(fēng)向云羽中心線地面投影濃度（y=z=0）地面最大濃度值 Cmax=2Qm

8、euH2(zy)最大地面濃度距泄漏點的下風(fēng)向距離 z=H2備注：Qm為釋放速度；u為風(fēng)速；例如：下風(fēng)向500米處，橫風(fēng)向50米處，地面上；即x=500,y=50,z=0 C（500,50,0）B、 瞬時泄漏（1） 地面點源1、平均濃度 (x - ut)： 為云團寬度 <C>x,y,z,t=Qm*232xyzexp-12(x-utx)2+y2y2+z2z2地面濃度（z=0）; 沿x軸的地面濃度（y=z=0）；云團中心位于點（ut,0,0,t）,云團中心濃度（ x= ut , y=z=0）2、吸收量：位于某一點處的人吸收的總的物質(zhì)量為濃度對時間的積分。地面上的總吸收量 (z=0 ) D

9、tidx,y,0=Qm*yzuexp(-12y2y2)沿x軸的地面總吸收量（y=z=0） Dtidx,0,0=Qm*yzu（2） 高架點源<C>x,y,z,t=Qm*（2）32xyzexp-12y2y2×exp-12z-HZ2+exp-12(z+HZ)2地面濃度（zc=0）; 沿x軸的地面投影濃度（y=z=0）；地面上的總吸收量 (z=0 ) Dtidx,y,0=Qm*yzuexp-12(yy)2-12(Hz)2Qm*為瞬時泄漏物質(zhì)的質(zhì)量；高斯模型的計算：判斷泄漏類型；確定大氣穩(wěn)定度等級，計算擴散系數(shù)；選用公式計算濃度4、重氣擴散重氣擴散模型分類：（1）根據(jù)重氣云中性能參

10、數(shù)的分布方式，分為：一維模型、二維模型、三維模型（2）根據(jù)模型的復(fù)雜程度，分為：經(jīng)驗?zāi)Ｐ停˙M模型）、工程應(yīng)用模型（基于箱模型理論的箱模型、連續(xù)穩(wěn)態(tài)云羽模型；基于二維淺層理論的淺層模型）、計算流體力學(xué)模型第六章火災(zāi)：在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，是各種災(zāi)害中發(fā)生最頻繁且極具毀滅性的一種。？火災(zāi)傷害準(zhǔn)則一、 池火災(zāi)1、 定義：指貯罐中或泄漏后的可燃液體遇火源發(fā)生的火災(zāi)。2、 主要危害：熱輻射3、 計算模型可燃性液體泄漏后流到地面形成液池；流到水面并覆蓋水面，遇到引火源燃燒形成池火。計算步驟：（1） 池直徑的計算（池當(dāng)量直徑D）（2） 確定火焰高度 h（3） 火焰表面熱通量的計算 q0

11、（4） 目標(biāo)接收到的熱通量的計算 q（r）（5） 視角系數(shù)的計算 V二、 BLEVE火球1、 定義：沸騰液體擴展蒸汽爆炸2、 形成：裝有過熱可燃液體的儲存罐或工藝容器突然失效，導(dǎo)致液體泄漏。由于儲罐或者容器中的壓力遠遠大于大氣壓，內(nèi)部的液體將快速噴到空中，并有一部分液體在瞬間變?yōu)闅怏w，并且迅速膨脹，形成一個由可燃液體蒸汽、沒有氣化的液體的液滴以及空氣組成的蒸氣云。此蒸氣云被立即點燃形成BLEVE火球。3、 計算模型A、靜態(tài)模型：立體火焰模型、點源模型火球直徑Dc、火球持續(xù)時間tc（1）立體火焰模型 平面物體單位面積上接受的輻射能 q=E F a(表面輻射能*幾何視角系數(shù)*大氣傳輸率)（2）點源

12、模型 q=2.2aRHcMf0.674L2B、動態(tài)模型分為兩個階段：增長階段：0tdtd3；持續(xù)燃燒階段：td3<t<td計算步驟：1、火球直徑和持續(xù)時間 D（t）、td （在第一階段持續(xù)變大，1/3t時達到最大，然后離地升空，直徑保持不變）2、火球中心到地面的高度 H（t）3、目標(biāo)接受的熱通量 I(x,t)=x,tFx,tE(t)（大氣傳輸率*幾何視角系數(shù)*火球表面熱通量）熱輻射造成的傷害后果由熱通量在火球持續(xù)時間背的積分決定三、 閃火1、 定義：可燃性氣體或蒸汽泄漏到空氣中，并與之混合后被點燃而發(fā)生的一種非爆炸的燃燒過程。2、 傷害：熱輻射、火焰直接接觸3、 后果：造成大面積的

13、火災(zāi)而直接燒毀財產(chǎn)和對人的灼燒傷害。4、 發(fā)生機理：條件：（和蒸氣云爆炸相似）泄漏物必須可燃；從泄漏到被點燃有一定的時間延滯；產(chǎn)生的蒸汽云團處于燃燒極限范圍內(nèi)。機理：閃火發(fā)生后，火焰?zhèn)鞑ミ^程中沒有自我加速的條件，即泄漏源不產(chǎn)生紊流，空間也不存在局部約束條件。5、 計算模型（1） 閃火火焰高度 H （2）閃火火焰寬度 W（3）目標(biāo)接收到的輻射能 q=E F a四、 噴射火1、 定義：加壓可燃物質(zhì)泄漏時形成射流，在泄漏口處點燃，由此形成噴射火。射流形式：浮羽流、浮射流、純射流2、 計算模型（1）計算火焰長度 L（2）火焰邊界到中心軸線的距離 Ys（3）計算火焰表面熱通量 q0（4）計算目標(biāo)接收到的

14、熱通量 q第六章一、蒸氣云爆炸：1、 定義：泄漏物擴散到廣闊的區(qū)域，形成彌漫相當(dāng)大空間的云狀可燃性氣體混合物，經(jīng)過一段延滯時間后，可燃蒸氣云被點燃，接著發(fā)生火災(zāi)，由于存在某些特殊原因和條件，火焰?zhèn)鞑ケ患铀伲a(chǎn)生危險的爆炸沖擊波超壓。這種現(xiàn)象被稱為蒸氣云爆炸。2、 發(fā)生條件（1）泄漏物可燃且具備適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件；（2）必須在點燃之前即擴散階段形成一個足夠大的云團；（3）產(chǎn)生足夠數(shù)量的云團處于該物質(zhì)的爆炸極限范圍內(nèi)才能產(chǎn)生顯著的超壓。（蒸汽云團分為三個區(qū)域：富集區(qū)、爆炸極限范圍、貧集區(qū)）3、 物理機制泄漏物質(zhì)遇火源被點燃后，若發(fā)生層流或者近似層流的燃燒，其火焰速度太低，不足以產(chǎn)生顯著爆炸超壓，

15、這種條件下蒸氣云僅僅是燃燒。所以，蒸氣云爆炸的發(fā)生機制就是考察蒸氣云如何從低速燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高速度的燃爆。紊流是其中的關(guān)鍵因素。紊流發(fā)生的形式：源激發(fā)生的紊流；火焰在受約束的空間傳播產(chǎn)生的紊流；初始點火能量產(chǎn)生的紊流。4、 計算模型（1） TNT當(dāng)量法計算蒸發(fā)系數(shù) F=1-exp-CpTL ( Cp燃燒比熱；T溫度與沸點之差；L氣化潛熱 )云團中燃料的質(zhì)量 Wf=2×F×W (W泄漏燃料的質(zhì)量)TNT當(dāng)量 WTNT=e Wf Hf / HTNT （e當(dāng)量系數(shù)，取0.03； Hf燃燒熱； HTNT爆熱） 無量綱距離 R- =R/WTNT1/3 （R離爆炸點的實際距離）（2） 復(fù)合能量法識別潛在的強烈爆炸中心確定該子源的能量 E=v ×(3