Надежность технических систем и техногенный риск. Учебное пособие. Бондаренко В.В., Симанович В.К. Екатеринбург, 2009

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ГОУ ВПО

УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

В.В. Бондаренко, В.К. Симанович

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Екатеринбург

2009

Бондаренко В.В., Симанович В.К. Надежность технических систем и техногенный риск. Учебное пособие – Екатеринбург.: Уральский институт государственной противопожарной службы МЧС России, 2009. – 125 с.

Рецензенты:

Первый заместитель начальника Уральского института ГПС МЧС России кандидат педагогических наук полковник внутренней службы Г.М. Мичуров.

Профессор кафедры защиты окружающей среды Уральского государственного университета путей сообщения доктор технических наук Ю.С. Рыбаков.

В пособии кратко изложен материал по основам теории надежности технических систем, причинам возникновения и возможностям прогнозирования аварий и катастроф, основам теории риска и управления рисками ЧС.

Учебное пособие предназначено для курсантов и слушателей факультета очного и заочного обучения по подготовке инженеров пожарной безопасности учебных заведений МЧС России при изучении дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск».

Учебное пособие рассмотрено и одобрено на заседании методического совета Уральского института ГПС МЧС России и рекомендовано к использованию при изучении дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск».

© ГОУ ВПО Уральский институт

Государственной противопожарной

службы МЧС России, 2009

© В.В. Бондаренко, В.К. Симанович

Введение………………………………………………………………. 5

Раздел 1. Надежность как комплексное свойство технического

объекта

Тема 1. Основные понятия теории надежности…………………..7

1.1. Основные свойства технических систем…………………….7

1.2. Характеристики состояния технического объекта…………11

1.3. Основные компоненты надежности…………………………..15

Тема 2. Комплексность факторов, определяющих надежность

технических систем………………………………………………..23

2.1. Роль внешних факторов, воздействующих на формирование

отказов технических систем………………………………………24

2.2. Старение материалов………………………………………….31

2.3. Методы повышения надежности технических систем …….33

Резервирование……………………………………………………..36

Раздел 2. Причины возникновения, прогнозирование аварий и

катастроф

Тема 1. Возникновение аварий и катастроф………………………41

1.1. Номенклатура основных источников аварий и катастроф. Виды

воздействия на технические объекты………………………………41

1.2. Трансформация аварийных воздействий……………………..48

1.3.Фазы развития аварии…………………………………………..52

1.4. Аварийная подготовленность персонала.

Аварийное реагирование…………………………………………...56

Тема 2. Прогнозирование аварий и катастроф……………………60

2.1. Подходы к прогнозированию возникновения ЧС……………61

2.2. Методы прогнозирования возникновения аварий

и катастроф…………………………………………………………..66

2.3. Оценка и прогноз последствий ЧС……………………………69

2.4. Оценка повторяемости ЧС……………………………………74

Раздел 3. Основы теории риска. Управление риском

Тема 1. Государственная стратегия в области снижения природных и

техногенных рисков………………………………………………78

1.1. Новая стратегия в области снижения природных и техногенных

рисков………………………………………………………………78

1.2. Виды мониторинга……………………………………………86

1.3. Анализ риска. Управление риском……………………………93

Тема 2. Механизмы государственного регулирования природной и

техногенной безопасности…………………………………………103

2.1. Организационно–экономические механизмы снижения рисков

ЧС……………………………………………………………………103

2.2. Механизмы регулирования техногенной безопасности……109

Перечень вопросов для подготовки к зачету……………………117

Литература…………………………………………………………119

Основные понятия, термины и определения……………………121

ВВЕДЕНИЕ

Безопасность и устойчивость развития общества – два взаимосвязанных понятия. Под безопасностью понимается качественное состояние общества и государства, при котором обеспечивается защита каждого человека, проживающего на территории Российской Федерации.

Если подходить к проблеме промышленной безопасности именно с позиций настоящего определения, то становится очевидным, что она не ограничивается и не исчерпывается вопросами только научно–технического характера – проблема имеет огромное социально–экономическое значение в области обеспечения национальной безопасности России. Государство не может и не должно ежегодно нести колоссальные потери в виде человеческих жизней, существенного морального, материального и экологического ущерба. В настоящее время частота возникновения ЧС в России с гибелью людей существенно (на порядок и более) превышает показатели развитых стран. Особенно это характерно для «мелких» происшествий на производстве, не ведущих к тяжелым последствиям, что достаточно распространено на отечественных предприятиях. Обычно они не привлекают к себе большого внимания общественности и специалистов различных производств. Но каково приходится семьям, потерявшим кормильцев? Дети лишаются родителей, а государство – трудоспособных граждан.

В этом плане нельзя не отметить, что неудовлетворительное состояние дел в области обеспечения безопасности производства и надлежащих условий труда негативно влияет на общую продолжительность жизни людей и показатели смертности в РФ.

Увеличение числа и масштабов последствий техногенных аварий и катастроф обусловлено не только ростом сложности производства с применением новых технологий, требующих высоких концентраций энергии, опасных для жизни человека веществ и оказывающих заметное воздействие на компоненты окружающей среды, но и крупными структурными изменениями в экономике страны, приведших к сбою в сфере финансирования, высоким и прогрессирующим уровнем износа и старения основных фондов (например, в ряде производств химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности износ составил 80 – 100%), падением технологической и производственной дисциплины и снижением квалификации персонала, переносов сроков ремонта и замены оборудования, упрощением регламентного обслуживания.

Первостепенной аксиомой является положение о том, что любая техническая система потенциально опасна. Потенциальная опасность заключается в скрытом, неявном характере и проявляется при определенных условиях. Ни один вид технической системы при ее функционировании не обеспечивает абсолютной безопасности.

Поэтому, для предупреждения развития опасности и возникновения ЧС, необходимы знания сущности надежности технических объектов и систем.

Раздел 1. НАДЕЖНОСТЬ КАК КОМПЛЕКСНОЕ СВОЙСТВО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Тема 1. Основные понятия теории надежности

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 под надежностью понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

1.1. Основные свойства технических систем

В теории надежности используют понятия объект, элемент, система.

Объект – техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Элемент системы – объект, представляющий отдельную часть системы. Само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.

Понятия система и элемент выражены друг через друга, поскольку одно из них следовало бы принять в качестве исходного, постулировать. Понятия эти относительны: объект, считавшийся системой в одном исследовании, может рассматриваться как элемент, если изучается объект большего масштаба. Кроме того, само деление системы на элементы зависит от характера рассмотрения (функциональные, конструктивные, схемные или оперативные элементы), требуемой точности проводимого исследования, уровня наших представлений, от объекта в целом.

Человек-оператор также представляет собой одно из звеньев системы человек – машина.

Система – объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определенными отношениями взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции.

Признаком системности является структурированность системы, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели. Системы функционируют в пространстве и времени.

Основную часть технических средств составляет производственная техника, к которой относятся машины и механизмы, инструменты, аппаратура управления машинами и технологическими процессами, а также производственные здания и сооружения, коммуникации и т. д.

Технику обычно классифицируют по отраслевой структуре производства (например, промышленности, транспорта) или применительно к отдельным структурным подразделениям производства. Например, техника авиационная, мелиоративная, энергетическая, химическая, горная и т. п.

Техника все в большей мере становится материализацией научных знаний. Развитие техники выражается в создании новых и усовершенствовании существующих типов машин, оборудования, повышения технического уровня производств, процессов, их комплексной механизации и автоматизации, в создании новых материалов, топлива и преобразователей энергии и т. п.

Исторически техника прошла путь развития от примитивных машин, выполняющих одну операцию, до сложнейших автоматических машин современного производства, объединенных в единое целое – систему, имеющую соответствующую структуру и направленную на достижение определенных целей.

Под технической системой (объектом) понимается упорядоченная совокупность отдельных элементов, связанных между собой функционально и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение некоторых заданных функций (достижение цели) при различных состояниях работоспособности.

Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Упорядоченность означает, что относительно окружающей среды система выступает и соответственно воспринимается как нечто функционально единое.

Признаком системы является структурированность, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели (рис. 1.).

Обязательным компонентом любой системы являются составляющие элементы (подсистемы), само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.

Поскольку все подсистемы и элементы, из которых состоит система, определенным образом взаиморасположены и взаимосвязаны, образуя данную систему, можно говорить о структуре системы. Структура системы – это то, что остается неизменным в системе при изменении ее состояния, реализации различных форм поведения, совершении системой операций и т. п.

Рис. 1. Система охлаждения и очистки отработавшего газа:

1 – нагнетательный вентилятор; 2 – сетчатая прокладка; 3 – два циркуляционных насоса предварительной очистки газа;

4 предварительный газоочиститель; 5 – водяной насос; 6 – два охлаждающих насоса

Любая система имеет, как правило, иерархическую структуру, т. е. может быть представлена в виде совокупности подсистем разного уровня, расположенных в порядке постепенности. При анализе тех или иных конкретных систем достаточным оказывается выделение некоторого определенного числа ступеней иерархии.

Системы функционируют в пространстве и времени. Процесс функционирования систем представляет собой изменение состояния системы, переход ее из одного состояния в другое. В соответствии с этим системы подразделяются на статические и динамические.

Статическая система – это система с одним возможным состоянием. Динамическая система – система с множеством состояний, в которой с течением времени происходит переход из одного состояния в другое.

С позиций безопасности задачи исследования технических систем заключаются в том, чтобы увидеть, каким образом элементы системы функционируют в системе во взаимодействии с другими ее частями и по каким причинам может произойти отказ, грозящий негативными последствиями для окружающей среды.

Опасность – центральное понятие как сферы безопасности жизнедеятельности в техносфере, так и промышленной безопасности. Под опасностью понимаются явления, процессы, объекты, способные в определенных условиях наносить вред здоровью человека, ущерб окружающей природной среде и социально–экономической инфраструктуре, т. е. вызывать нежелательные последствия непосредственно или косвенно.

Опасность – свойство, внутренне присущее сложной технической системе. Она может реализоваться в виде прямого или косвенного ущерба для объекта (предмета) воздействия постепенно или внезапно и резко – в результате отказа системы.

К показателям безопасности следует отнести вероятность безопасной работы человека в конкретных условиях в течение определенного времени, время срабатывания блокировочных и защитных устройств, электропрочность линий передач и т. д.

Хотя безопасность рассматривается как одно из свойств надежности, оно выходит за рамки надежности, поскольку неполнота безопасности может проявляться и в нормальных условиях работы объекта. Примером может служить работа теплоэлектроцентралей на органическом топливе (угле, сланце, мазуте) с нормальным режимом функционирования котлов, но с выбросами в атмосферу вредных продуктов сгорания в дозах, превышающих допустимые из-за несоответствия качества топлива режимам горения. Этот случай также можно рассматривать как отказ системы, при котором следует изменить режимы сжигания или режимы работы фильтров.

К показателям надежности относятся показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности (их изучает теория надежности).

Эргономические показатели определяют систему взаимодействия «человек-машина» и характеризуют комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств, которые проявляются в процессах взаимодействия системы «человек-машина» (изучаются инженерной психологией и эргономикой).

Гигиенические показатели используют при определении соответствия системы условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при его взаимодействии с технической системой (показатели освещенности, температуры, влажности, магнитного и электрического полей, запыленности, излучения, токсичности, шума, вибрации, перегрузок и т. д.).

Физиологические и психофизиологические показатели используют при определении соответствия системы физиологическим свойствам человека и особенностям функционирования его органов чувств. Такие показатели характеризуют соответствие системы возможностям человека воспринимать и перерабатывать информацию, соответствие системы закрепленным и вновь приобретенным навыкам человека.

Экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации, производстве, потреблении и транспортировании продукции. К ним следует отнести: содержание вредных компонентов, выбрасываемых в окружающую среду; вероятность выбросов вредных компонентов (газов, жидкостей, различных излучений и т. д.).

Экономические показатели характеризуют объем затрат на обеспечение допустимого уровня безопасности.

Обеспечение надежности является серьезной задачей для специалиста, эксплуатирующего сложные технические системы, отказ которых может привести к авариям и чрезвычайным происшествиям. Во-первых, он должен рассмотреть последствия каждого отказа. Неучтенные отказы могут стать впоследствии причиной невыполнения производственной программы. Во-вторых, частые отказы или длительные периоды неисправного состояния могут привести к полной потере работоспособности системы и ее непригодности к последующей эксплуатации. Третий аспект надежности связан с безопасностью для людей и окружающей среды.

Очевидно, без знания основных вопросов математической теории надежности невозможно реализовать наилучшие условия проектирования технических систем и решить задачи безопасности при эксплуатации.

Рассмотрение вопросов теории надежности ограничивается рассмотрением понятий, законов распределения отказов, способов резервирования и основных методов расчета надежности систем до первого отказа.

1.2. Характеристики состояния объекта

Характеристики состояния технической системы или объекта в конкретный определенный момент времени, условия и последствия перехода его в другие состояния, изменение объекта во времени являются основополагающими при определении степени надежности технической системы и безопасности ее для окружающей среды.

Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).

Неисправность – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач и устанавливаются нормативно-технической документацией.

Неработоспособность – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.

Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект в отличие от исправного удовлетворяет лишь тем требованиям НТД, которые обеспечивают его нормальное функционирование при выполнении поставленных задач.

Работоспособность и неработоспособность в общем случае могут быть полными или частичными. Полностью работоспособный объект обеспечивает в определенных условиях максимальную эффективность его применения. Эффективность применения в этих же условиях частично работоспособного объекта меньше максимально возможной, но значения ее показателей при этом еще находятся в пределах, установленных для такого функционирования, которое считается нормальным. Частично неработоспособный объект может функционировать, но уровень эффективности при этом ниже допускаемого. Полностью неработоспособный объект применять по назначению невозможно.

Понятия частичной работоспособности и частичной неработоспособности применяют главным образом к сложным системам, для которых характерна возможность нахождения в нескольких состояниях. Эти состояния различаются уровнями эффективности функционирования системы. Работоспособность и неработоспособность некоторых объектов могут быть полными, т.е. они могут иметь только два состояния.

Работоспособный объект в отличие от исправного обязан удовлетворять лишь тем требованиям НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. При этом он может не удовлетворять, например, эстетическим требованиям, если ухудшение внешнего вида объекта не препятствует его нормальному (эффективному) функционированию.

Очевидно, что работоспособный объект может быть неисправным, однако отклонения от требований НТД при этом не настолько существенны, чтобы нарушалось нормальное функционирование.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению должно быть прекращено из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, недопустимого увеличения эксплуатационных расходов или необходимости проведения капитального ремонта. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются НТД на данный объект.

Режимная управляемость – свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления с целью сохранения или восстановления нормального режима его работы.

Живучесть – свойство объекта противостоять локальным возмущениям и отказам, не допуская их системного развития с массовыми отказами.

Безопасность – свойство объекта не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.

1.2.1. Переход объекта в различные состояния

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправности объекта при сохранении его работоспособности.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт отказа. Признаки (критерии) отказов устанавливаются НТД на данный объект.

Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления его работоспособности (исправности).

Восстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.

Невосстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях. Невосстанавливаемый объект достигает предельного состояния при возникновении отказа или при достижении заранее установленного предельно допустимого значения срока службы или суммарной наработки, устанавливаемых из соображений безопасности эксплуатации в связи с необратимым снижением эффективности использования ниже допустимой или в связи с увеличением интенсивности отказов, закономерным для объектов данного типа после установленного периода эксплуатации.

Для восстанавливаемых объектов переход в предельное состояние определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна вследствие следующих причин:

– становится невозможным поддержание его безопасности, безотказности или эффективности на минимально допустимом уровне;

– в результате изнашивания и (или) старения объект пришел в такое состояние, при котором ремонт требует недопустимо больших затрат или не обеспечивает необходимой степени восстановления исправности или ресурса.

Для некоторых восстанавливаемых объектов предельным состоянием считается такое, когда необходимое восстановление исправности может быть осуществлено только с помощью капитального ремонта.

При анализе надежности, особенно при выборе показателей надежности объекта, существенное значение имеет решение, которое должно быть принято в случае отказа объекта. Если в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности данного объекта при его отказе по каким-либо причинам признается нецелесообразным или неосуществимым (например. из-за невозможности прерывания выполняемой функции), то такой объект в данной ситуации является невосстанавливаемым. Таким образом, один и тот же объект в зависимости от особенностей или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым. Например, аппаратура метеоспутника на этапе хранения относится к восстанавливаемой, а во время полета в космосе – невосстанавливаемой. Более того, даже один и тот же объект можно отнести к тому или иному типу в зависимости от назначения: ЭВМ, используемая для неоперативных вычислений, является объектом восстанавливаемым, так как в случае отказа любая операция может быть повторена, а та же ЭВМ, управляющая сложным технологическим процессом в химии, является объектом невосстанавливаемым, так как отказ или сбой приводит к непоправимым последствиям.

Авария* – событие, заключающееся в переходе объекта с одного уровня работоспособности или относительного уровня функционирования на другой, существенно более низкий, с крупным нарушением режима работы объекта. Авария может привести к частичному или полному разрушению объекта, созданию опасных условий для человека и окружающей среды.

1.2.2. Временные характеристики объекта

Наработка – продолжительность или объем работы объекта. Объект может работать непрерывно или с перерывами. Во втором случае учитывается суммарная наработка. Наработка может измеряться в единицах времени, циклах, единицах выработки и других единицах. В процессе эксплуатации различают суточную, месячную наработку, наработку до первого отказа, наработку между отказами, заданную наработку и т. д.

Если объект эксплуатируется в различных режимах нагрузки, то, например, наработка в облегченном режиме может быть выделена и учитываться отдельно от наработки при номинальной нагрузке.

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации до достижения предельного состояния.

Обычно указывается, какой именно технический ресурс имеется в виду: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего и т. п. Если конкретного указания не содержится, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех (средних и капитальных) ремонтов, т.е. до списания по техническому состоянию.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после капитального или среднего ремонта до наступления предельного состояния.

Под эксплуатацией объекта понимается стадия его существования в распоряжении потребителя при условии применения объекта по назначению, что может чередоваться с хранением, транспортированием, техническим обслуживанием и ремонтом, если это осуществляется потребителем.

Срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта в заданных условиях, в течение и после которой сохраняются значения установленных показателей (в том числе и показателей надежности) в заданных пределах.

1.3. Основные компоненты надежности

Работа любой технической системы может характеризоваться ее эффективностью (рис. 2), под которой понимается совокупность свойств, определяющих способность системы успешно выполнять определенные задачи.

Рис. 2 Основные свойства технических систем

Надежность в общем случае – комплексное свойство, включающее такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Для конкретных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.

Ремонтопригодность – свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности в процессе технического обслуживания и ремонта.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимым прерыванием для технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) хранения и (или) транспортировки.

Для показателей надежности используются две формы представления: вероятностная и статистическая. Вероятностная форма обычно бывает удобнее при априорных аналитических расчетах надежности, статистическая – при экспериментальном исследовании надежности технических систем. Кроме того, оказывается, что одни показатели лучше интерпретируются в вероятностных терминах, а другие – в статистических.

1.3.1. Показатели безотказности и ремонтопригодности

Наработка до отказа – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет (при условии работоспособности в начальный момент времени).

Для режимов хранения и транспортировки может применяться аналогично определяемый термин «вероятность возникновения отказа».

Средняя наработка до отказа – математическое ожидание случайной наработки объекта до первого отказа.

Средняя наработка между отказами – математическое ожидание случайной наработки объекта между отказами.

Обычно этот показатель относится к установившемуся процессу эксплуатации. В принципе средняя наработка между отказами объектов, состоящих из стареющих во времени элементов, зависит от номера предыдущего отказа. Однако с ростом номера отказа (т.е. с увеличением длительности эксплуатации) эта величина стремится к некоторой постоянной, или, как говорят, к своему стационарному значению.

Средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта за некоторый период времени к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки.

Этим термином можно назвать кратко среднюю наработку до отказа и среднюю наработку между отказами, когда оба показателя совпадают. Для совпадения последних необходимо, чтобы после каждого отказа объект восстанавливался до первоначального состояния.

Заданная наработка – наработка, в течение которой объект должен безотказно работать для выполнения своих функций.

Среднее время простоя – математическое ожидание случайного времени вынужденного нерегламентированного пребывания объекта в состоянии неработоспособности.

Среднее время восстановления – математическое ожидание случайной продолжительности восстановления работоспособности (собственно ремонта).

Вероятность восстановления – вероятность того, что фактическая продолжительность восстановления работоспособности объекта не превысит заданной.

Отказы с комбинированными схемами возникновения характерны для ситуаций, когда одновременно действуют несколько причинных схем. Примером, реализующим эту схему, может служить отказ двигателя в результате короткого замыкания по причинам снижения сопротивления изоляции обмоток и перегрева.

При анализе надежности необходимо выявлять преобладающие причины отказов и лишь затем, если в этом есть необходимость, учитывать влияние остальных причин.

По временному аспекту и степени предсказуемости отказы подразделяются на внезапные и постепенные.

По характеру устранения с течением времени различают устойчивые (окончательные) и самоустраняющиеся (кратковременные) отказы. Кратковременный отказ называется сбоем. Характерный признак сбоя – то, что восстановление работоспособности после его возникновения не требует ремонта аппаратуры. Примером может служить кратковременно действующая помеха при приеме сигнала, дефекты программы и т. п.

Для анализа и исследования надежности причинные схемы отказов можно представить в виде статистических моделей, которые вследствие вероятностного возникновения повреждений описываются вероятностными законами.

1.3.2. Виды отказов и причинные связи

Отказы элементов систем являются основными предметами исследования при анализе причинных связей.

Как показано во внутреннем кольце (рис. 3), расположенном вокруг «отказа элементов», отказы могут возникать в результате:

первичных отказов;

вторичных отказов;

ошибочных команд (инициированные отказы).

Отказы всех этих категорий могут иметь различные причины, приведенные в наружном кольце. Когда точный вид отказов определен и данные по ним получены, а конечное событие является критическим, то они рассматриваются как исходные отказы.

Рис.3. Характеристики отказов элементов

Первичный отказ элемента определяют как нерабочее состояние этого элемента, причиной которого является он сам, и необходимо выполнить ремонтные работы для возвращения элемента в рабочее состояние. Первичные отказы происходят при входных воздействиях, значение которых находится в пределах, лежащих в расчетном диапазоне, а отказы объясняются естественным старением элементов. Разрыв резервуара вследствие старения (усталости) материала служит примером первичного отказа.

Вторичный отказ – такой же, как первичный, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы объясняются воздействием предыдущих или текущих избыточных напряжений на элементы. Амплитуда, частота, продолжительность действия этих напряжений могут выходить за пределы допусков или иметь обратную полярность и вызываются различными источниками энергии: термической, механической, электрической, химической, магнитной, радиоактивной и т.п. Эти напряжения вызываются соседними элементами или окружающей средой, например – метеорологическими (ливень, ветровая нагрузка), геологическими условиями (оползни, просадка грунтов), а также воздействием со стороны других технических систем.

Примером вторичных отказов служит «срабатывание предохранителя от повышенного электрического тока», «повреждение емкостей для хранения при землетрясении». Следует отметить, что устранение источников повышенных напряжений не гарантирует возвращение элемента в рабочее состояние, так как предыдущая перегрузка могла вызвать необратимое повреждение в элементе, требующее в этом случае ремонта.

В некоторых случаях общая причина вызывает не полный отказ резервированной системы (одновременный отказ нескольких узлов, т.е. предельный случай), а менее серьезное общее понижение надежности, что приводит к повышению вероятности совместного отказа узлов систем. Такое явление наблюдается в случае исключительно неблагоприятных окружающих условий, когда ухудшение характеристик приводит к отказу резервного узла. Наличие общих неблагоприятных внешних условий приводит к тому, что отказ второго узла зависит от отказа первого и спарен с ним.

Для каждой общей причины необходимо определить все вызываемые ею исходные события. При этом определяют сферу действия каждой общей причины, а также место расположения элементов и время происшествия. Некоторые общие причины имеют лишь ограниченную сферу действия. Например, утечка жидкости может ограничиваться одним помещением, и электрические установки, их элементы в других помещениях не будут повреждены вследствие утечек, если только эти помещения не сообщаются друг с другом.

Отказ считают более критичным, если его предпочтительнее рассматривать в первую очередь при разработке вопросов надежности и безопасности. При сравнительной оценке критичности отказов учитывают последствия отказа, вероятность возникновения, возможность обнаружения, локализации и т. д.

Указанные выше свойства технических объектов и промышленная безопасность – взаимосвязаны. Так, при неудовлетворительной надежности объекта вряд ли следует ожидать хороших показателей его безопасности. В то же время перечисленные свойства имеют свои самостоятельные функции. Если при анализе надежности изучается способность объекта выполнять заданные функции (при определенных условиях эксплуатации) в установленных пределах, то при оценке промышленной безопасности выявляют причинно-следственные связи возникновения и развития аварий и других нарушений с всесторонним анализом последствий этих нарушений.

Отказы в системах возникают под воздействием разнообразных факторов. Поскольку каждый фактор в свою очередь зависит от многих причин, то отказы элементов, входящих в состав системы, относятся, как правило, к случайным событиям, а время работы до возникновения отказов — к случайным величинам. В инженерной практике возможны и не случайные (детерминированные) отказы (отказы, возникновение которых происходит в определенный момент времени, т.е. в момент возникновения причины, так как существует однозначная и определенная связь между причиной отказа и моментом его возникновения). Например, если в цепи аппаратов ошибочно поставлен элемент, не способный работать при пиковой нагрузке, то всякий раз, когда возникает эта нагрузка, он обязательно перейдет в отказовое состояние. Такие отказы выявляются и устраняются в процессе проверки технической документации и испытаний.

При анализе надежности объектом исследования являются случайные события и величины. В качестве теоретических распределений наработки до отказа могут быть использованы любые применяемые в теории вероятностей непрерывные распределения. В принципе можно взять любую кривую, площадь под которой равна единице, и использовать ее в качестве кривой распределения случайной величины. Поэтому, прежде чем приступить к инженерным методам расчета надежности и испытаний на надежность, следует рассмотреть закономерности, которым они подчиняются.

Случайное событие — событие (факт, явление), которое в результате опыта может произойти или не произойти. Случайные события (отказы, восстановления, заявки на обслуживание и др.) образуют случайные потоки и случайные процессы. Поток событий — последовательность событий, происходящих одно за другим в какие-то отрезки времени. Например, отказы восстанавливаемого устройства образуют поток событий (поток отказов). Под действием потока отказов и потока восстановлений техническое устройство может находиться в различных состояниях (полного отказа, частичного отказа, работоспособное). Переход изделия из одного состояния в другое представляет собой случайный процесс.

Определение закона распределения отказов имеет большое значение при исследованиях и оценках надежности. Определение P(t) по одной и той же исходной информации о Т, но при различных предположениях о законе распределения может привести к существенно отличающимся результатам.

Закон распределения отказов можно определить по экспериментальным данным, но для этого необходимо проведение большого числа опытов в идентичных условиях. Практически эти условия, как правило, трудно обеспечить. Кроме того, такое решение содержит черты пассивной регистрации событий.

Вместе с тем во многих случаях за время эксплуатации успевает отказать лишь незначительная доля первоначально имевшихся объектов. Полученным статистическим данным соответствует начальная часть экспериментального распределения.

Более рационально — изучение условий, физических процессов, при которых возникает то или другое распределение. При этом составляются модели возникновения отказов и соответствующие им законы распределения времени до появления отказа, что позволяет делать обоснованные предположения о законе распределения.

Опытные данные должны служить средством проверки обоснованности прогноза, а не единственным источником данных о законе распределения. Такой подход необходим для оценки надежности новых изделий, для которых статистический материал весьма ограничен.

1.3.3. Критерии и количественные характеристики надежности

Критерием надежности называется признак, по которому можно количественно оценить надежность различных устройств.

К числу наиболее широко применяемых критериев надежности относятся:

– вероятность безотказной работы в течение определенного времени Р(t);

– средняя наработка до первого отказа Тср;

– наработка на отказ tcp;

– частота отказов f(t) или a(t);

– интенсивность отказов λ(t);

– параметр потока отказов ω(t);

– функция готовности Kг(t);

– коэффициент готовности Кг.

Характеристикой надежности следует называть количественное значение критерия надежности конкретного устройства.

Выбор количественных характеристик надежности зависит от вида объекта.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени способность вы полнять требуемые функции. Например: для электродвигателя — обеспечивать требуемые момент на валу и скорость; для системы электроснабжения – обеспечивать электроприемники энергией требуемого качества.

Выполнение требуемых функций должно происходить при значениях параметров в установленных пределах. Например: для электродвигателя – обеспечивать требуемые момент и скорость при температуре двигателя, не превышающей определенного предела, отсутствии выделения источника взрыва, пожара и т.д.

Способность выполнять требуемые функции должна сохраняться в заданных режимах (например, в повторно-кратковременном режиме работы); в заданных условиях (например, в условиях запыленности, вибрации и т.д.).

Объект должен, обладать свойством сохранять способность выполнять требуемые функции в различные фазы: при рабочей эксплуатации, техническом обслуживании, ремонте, хранении и транспортировке.

Надежность — важный показатель качества объекта. Его нельзя ни противопоставлять, ни смешивать с другими показателями качества. Явно недостаточной, например, будет информация о качестве очистительной установки, если известно только то, что она обладает определенной производительностью и некоторым коэффициентом очистки, но неизвестно, насколько устойчиво сохраняются эти характеристики при ее работе. Бесполезна также информация о том, что установка устойчиво сохраняет присущие ей характеристики, но неизвестны значения этих характеристик. Вот почему в определение понятия надежности входит выполнение заданных функций и сохранение этого свойства при использовании объекта по назначению.

В зависимости от назначения объекта оно (понятие) может включать в себя в различных сочетаниях безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Например, для невосстанавливаемого объекта, не предназначенного для хранения, надежность определяется его безотказностью при использовании по назначению. Информация о безотказности восстанавливаемого изделия, длительное время находящегося в состоянии хранения и транспортировки, не в полной мере определяет его надежность (при этом необходимо знать и о ремонтопригодности, и сохраняемости). В ряде случаев очень важное значение приобретает свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (снятие с эксплуатации, передача в средний или капитальный ремонт), т. е. необходима информация не только о безотказности объекта, но и о его долговечности.

Техническая характеристика, количественным образом определяющая одно или несколько свойств, составляющих надежность объекта, именуется показатель надежности. Этот показатель количественно характеризует, в какой степени данному объекту или данной группе объектов присуши определенные свойства, обусловливающие надежность. Показатель надежности может иметь размерность (например, среднее время восстановления) или не иметь ее (например, вероятность безотказной работы).

Тема 2. Комплексность факторов, определяющих надежность технических систем

В зависимости от условий эксплуатации изменяются показатели надежности и безотказности системы.

Отказы технических устройств до их физической природе — следствие физико-химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих на работоспособность элементов и возникновение отказов; определяются: типом материала; местом протекания процесса; видом энергии, определяющей характер процесса; эксплуатационным воздействием; внутренним механизмом процесса.

С позиций энергоэнтропийной концепции опасности следует выделить три источника воздействия:

- действие энергии окружающей среды, включая человека, выполняющего функции оператора или технического персонала;

- внутренние источники энергии,- связанные как с рабочими процессами, протекающими в системе, так и с работой отдельных частей системы;

- потенциальная энергия, которая накоплена в материалах и элементах системы в процессе их изготовления (внутренние напряжения в отливке, монтажные напряжения).

Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико-химическими явлениями, приводящими к деформации, износу, поломке, коррозии и другим видам повреждений. Возникновение повреждений влечет за собой изменение выходных параметров системы и отказ.

Процессы, приводящие к изменению начальных свойств, протекают в материалах, из которых изготовлены элементы, а также в смазочных материалах, топливе, которые также участвуют в рабочем процессе.

Механические свойства материалов (прочность, относительное удлинение и т. д.), электрические (электрическая проводимость, напряженность электрического поля пробоя и др.) и магнитные свойства материалов существенно зависят от температуры, механических напряжений, влажности, напряженности электрического поля, газовой среды, рассеиваемой мощности, длительности работы и других воздействующих факторов.

Отказы в технических системах и развитие аварии могут происходить и по причине внешних воздействий, не связанных с производственными процессами. Сюда относятся внешние воздействия, связанные с:

- автомобильным и железнодорожным транспортом {особенно при перевозке опасных грузов);

- работой станций по заправке горючим;

- работой соседних предприятий, в особенности тех, которые используют легковоспламеняющиеся или взрывоопасные вещества;

- механическими ударами, как, например, при обрушении конструкций.

Такие ситуации зачастую избежать невозможно, их вероятность следует учитывать при планировании размещения предприятия на местности, а также при созданий легко повреждаемых элементов установок.

Внешние воздействия могут быть связаны с действием сил природы. Наиболее важными из них являются: ветер, наводнения, землетрясения, оседание почвы в результате горных работ или эксплуатации тепловых коммуникаций, очень сильный мороз или очень сильная жара, удар молнии.

Если известно, что в местах расположения предприятия вероятны такиеприродные воздействия, следует принимать определенные профилактические меры.

2.1. Роль внешних факторов, воздействующих на формирование отказов технических систем

Для обеспечения надежной работы сложных систем необходимо обеспечить надежную работу входящих в нее простых элементов; это зависит от умения оценивать ожидаемое воздействие внешней среды. В зависимости от характера воздействий на изделия внешние воздействующие факторы (ВВФ) делят на семь классов: механические, кинематические и другие природные ВВФ, биологические, радиационные, ВВФ электромагнитных полей, ВВФ специальных сред, термические.

Каждый класс в зависимости от физической, биологической или химической сущности явлений, лежащих в основе ВВФ, делят на группы, а каждую группу — на виды, с соответствующими характеристиками.

Для элементов технических систем, расположенных на земной поверхности, определяющими и дестабилизирующими внешними факторами являются климатические. Класс климатических факторов подразделяют на группы и виды факторов (табл. 1).

Таблица 1

Класс климатических и других природных внешних воздействующих факторов

Номенклатура ВВФ

Группа Вид

Атмосферное давление Атмосферное повышенное давление

Атмосферное пониженное давление

Перепады атмосферного давления

Температура среды Повышенная

Пониженная

Перепады температуры

Влажность воздуха Повышенная

Пониженная

Атмосферные осадки Выпадаемые (дождь, снег, морось)

Конденсируемые (роса, иней, изморозь, гололед)

Соляной (морской ) туман

Пыль, песок Статическая пыль (песок)

Динамическая пыль (песок)

Солнечное излучение Интегральное

Ультрафиолетовое

Поток воздуха и других газов Ветер

Среда с коррозионно-активными агентами Атмосфера с коррозионно-активными агентами

Водная среда с коррозионно-активными агентами

Почва с коррозионно-активными агентами

Ледово-грунтовая среда Лед

Снежный покров

Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, интенсифицирует потоки отказов, возникающих в результате случайных перегрузок, несовершенства структурной схемы машины и др.

Воздействие температуры. Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в большинстве случаев носит диаметрально противоположный xapaктер. Кроме того, быстрое изменение этих температур (в течение суток или нескольких часов) увеличивает эффект вредного их воздействия на машины.

Тепловые воздействия возникают как снаружи системы — солнечная радиация, тепло от близко расположенных источников, так и внутри системы — выделение тепла электронными схемами, при трении механических узлов, химической реакции и др. Особенно вреден нагрев узлов при повышенной влажности окружающей среды, а также при циклическом изменении этих факторов.

Различают три вида тепловых воздействий:

- непрерывное - рассматривают при анализе надежности систем, работающих в стационарных условиях;

- периодическое - рассматривают при анализе надежности систем при повторно-кратковременном включении аппаратуры и изделий под нагрузку и при резких колебаниях условий эксплуатации, а также при суточном изменении внешней температуры;

- апериодическое - оценивают при работе изделий в условиях теплового удара, следствием чего являются внезапные отказы.

Низкие температуры непосредственно ухудшают основные физико-механические свойства конструкционных материалов, повышают возможность хрупкого разрушения металлов. Низкие температуры существенно влияют на свойства полимерных материалов, вызывая процесс их стеклования, высокие же температуры изменяют упругость этих материалов. Нагрев полимерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую прочность и сроки службы.

Как говорилось выше, низкие температуры изменяют физико-механические свойства конструкционных и эксплуатационных материалов. Результатами воздействия низких температур являются:

увеличение вязкости дизельного топлива;

снижение смазывающих свойств масел и густых смазок;

застывание механических жидкостей, масел и смазок;

замерзание конденсата и охлаждающих жидкостей;

снижение ударной вязкости нехладостойких сталей;

отвердевание и охрупчивание резин;

уменьшение сопротивления электропроводников;

обледенение и покрытие инеем элементов машин.Последствия этих факторов:

- ухудшение условий работы узлов трения и устройств машины;

- снижение несущей способности элементов:

- ухудшение эксплуатационных свойств материалов;

- пробой изоляции обмоток электрических машин систем.

Перечисленные влияния низких температур па свойства материалов вызывают увеличение параметров пусковых, нагрузочных и рабочих отказов, а также снижение сроков службы элементов машин.

Воздействие солнечной радиации. На открытом воздухе поверхности изделий подвергаются действию прямых солнечных лучей. В материалах, используемых в конструкциях систем, под действием солнечной радиации возникают сложные процессы, вызывающие старение этих материалов. Кроме того, солнечная радиация является основным фактором формирования теплового режима атмосферы и поверхности земли. Поэтому влияние на свойства материалов высоких и низких температур воздуха определяется, в конечном счете, влиянием солнечной радиации на тепловой режим воздуха.

Приход солнечной радиации определяется, прежде всего, астрономическими факторами: продолжительностью дня и высотой солнца. Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, является одним из основных климатических факторов. В свою очередь, она в значительной степени зависит от циркуляции атмосферы и особенностей подстилающей поверхности.

Воздействие солнечной радиации на технические изделия определяется диапазоном электромагнитных волн, достигающих их поверхности.

Повреждения от солнечных лучей можно разделить на две группы: фотохимические и фотоокислительные процессы.

При повреждении металлических поверхностей существенную роль играет фотоокислительное расщепление. Одновременное воздействие кислорода и влаги создает посредством окислительных процессов дополнительное количество энергии. Поверхность металлов при ультрафиолетовом облучении активируется, поэтому подвергается опасности коррозии. Для расщепления молекулярной структуры необходима определенная частота излучения.

Под действием солнечных лучей в органических материалах происходят сложные фотолитические процессы — процессы разложения химических соединений, в результате чего меняются свойства материалов.

Солнечная радиация (особенно ее ультрафиолетовая часть) достаточна для разрушения многих даже очень сильных связей в молекулах полимеров, отчего происходит старение и возникают определенные отказы.

Известно, что в основе старения полимерных материалов лежат два одновременно протекающих процесса: деструкция – разрыв связей между атомами молекул и образование осколков молекул полимера, и структурирование – образование новых связей между атомами и осколками молекул, возникших в результате деструкции. В результате старения полимерных материалов изменяются их механические и электрические свойства, цвет и др.

Основное действие солнечного излучения – нагрев поверхности изделий и, как следствие, повышение температуры внутри устройства. Нагрев тела солнечными лучами зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры окружающей среды и от отражательной способности тела. Будучи нагретым, тело само становится источником излучения.

Воздействие влажности. При анализе воздействия внешних факторов окружающей среды на конструкционные материалы важны данные об относительной влажности воздуха.

Характер неблагоприятного влияния влажности воздуха на материал зависит от процентного содержания влаги в воздухе. При большом содержании влаги в воздухе (более 90 %) она снижает служебные свойства материалов, проникая внутрь этих материалов или образуя на их поверхности пленки жидкости. При малом содержании влаги в воздухе (ниже 50 %), влага, содержащаяся в материалах, испаряется в воздух, что также изменяет свойства материалов: они становятся хрупкими, в них появляются трещины.

Насыщение влагой таких материалов, как резина и некоторых других, происходит путем осмоса. Скорость проникновения влаги в материалы увеличивается при повышении температуры окружающего воздуха. Влага, поглощенная материалом или проникшая в него другими путями, резко снижает его объемное сопротивление.

Оседая на поверхности материала, влага образует тонкую пленку, в результате поверхностное сопротивление материалов снижается на несколько порядков. Наибольшее снижение поверхностного сопротивления изоляторов происходит при загрязнении пленки продуктами газов и пыли.

При осаждении влаги на металлические поверхности создаются благоприятные условия для атмосферной коррозии металлов. Этот вид коррозии является наиболее распространенным и на его долю приходится около половины общих потерь металла от коррозии.

Воздействие атмосферного давления. На конструкционные материалы немаловажное влияние оказывает атмосферное давление.

Атмосферное давление значительно меняется с изменением высоты местности над уровнем моря.

Изделия наземной техники должны сохранять надежность и заданные эксплуатационные характеристики в пределах изменения атмосферного давления от 505 до 1080 гПа. Верхний предел соответствует давлению, наблюдаемому на уровне моря, нижний — давлению, рассчитанному для максимальной высоты (4,6 км), на которой возможны эксплуатация, хранение, перевозка изделий.

Наибольшее влияние атмосферное давление оказывает на конструкционные материалы систем, используемых при работе в высокогорных условиях. С ростом высоты снижается электрическая прочность воздуха. При значительном уменьшении атмосферного давления воздуха уменьшается напряжение пробоя воздушного промежутка между проводниками. Вероятность пробоя увеличивается на 30 % при снижении давления с 1013 до 709 гПа (с 1 до 0,7 атм.), что соответствует подъему на высоту около 3000 м над уровнем моря. Пониженное давление также влияет на полупроводники, вызывая ухудшение теплоотдачи и уменьшение пробивного напряжения.

Воздействие ветра и гололеда. На надежность технических систем ветер оказывает разнообразное влияние: в одних случаях - благоприятное, в других - неблагоприятное влияние на процессы в материалах машин. Кроме того, ветер при больших скоростях действует как силовой (нагрузочной) фактор, создавая дополнительные напряжения. Сила ветра зависит от перепада давлений воздуха, т. е. от расстояния между изобарами.

На технические изделия, расположенные вне помещений, действует ветер и гололед. При обледенении увеличивается размер и масса изделий, что приводит к возрастанию действующих на них аэродинамических и физических нагрузок. Кроме того, гололед и гололедица, действуя на влажные гигроскопические материалы, вызывают образование частичек льда в порах, что снижает электрическое сопротивление этих материалов. Наиболее опасна гололедица, возникающая после оттепели и дождя, при резком похолодании. При замерзании влаги, проникшей в материал, происходят микроразрушения этого материала, вызываемые увеличением объема льда.

При переходе льда в жидкую фазу увеличенные размеры пор во многих случаях сохраняются, что создает рыхлость материала. Лед или вода снижают сопротивление электрических проводников. Сухой снег при метелях оказывает истирающее воздействие на поверхности материалов.

Как уже говорилось, ветер оказывает силовое динамическое воздействие на элементы систем. Динамические нагрузки вызывают наибольшие напряжения, когда частота пульсации ветра совпадает с частотой собственных колебаний элементов.

Воздействие примесей воздуха. Воздух представляет собой смесь составных частей (азот, кислород, аргон, углекислый газ, неон, гелий, криптон, ксенон), а также содержит некоторое количество различных примесей. Эти примеси образуются из морской воды, от песчаных бурь, сжигания топлива. В воздухе имеются также бактерии, грибковые споры, космические частицы, неорганические соли и т.д.

Как следствие, песчаных бурь, в воздухе периодически содержится значительное количество песка. Перемещаясь в воздухе, частицы твердых веществ (как правило, минералов) диаметром 0,1-2000 мкм при контакте с открытыми поверхностями материалов оказывают на них истирающее воздействие. Твердые частицы пыли и песка способны многократно увеличивать скорости абразивного изнашивания контактирующих поверхностей. Попадая в смазочные материалы, частицы пыли и песка прилипают к слоям защиты поверхности. В результате наблюдается заедание или увеличение «мертвого хода» в подшипниках.

Прочно спекаясь, пыль благоприятствует накоплению электропроводной влаги и снижает сопротивление изоляции. Осаждение пыли облегчает появление токов утечки у твердых изоляционных материалов.

Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты. Основными повреждающими веществами являются: катион водорода Н+, диоксид серы, оксиды азота, формальдегид, озон, пероксид водорода. Их повреждающее действие непосредственно обусловлено интенсивностью каталитических реакций с участием металлов, а также синергизмом.

Скорость коррозии металлов в атмосфере определяется продолжительностью увлажнений их поверхностей и концентрацией коррозионно-активных компонентов.

Чистый влажный воздух даже при относительной влажности, равной 100 %, слабо действует на железо и медь, однако при наличии в атмосфере всего лишь 0,01% SO2 скорость коррозии возрастает в 100 раз.

Высокая эффективность сернистого газа как катодного деполяризатора, способного конкурировать с кислородом, и в сочетании с хорошей растворимостью в воде, обусловливает его высокую коррозионную активность.

Воздействие биологических факторов. Большое воздействие на конструкционные материалы оказывают биологические факторы. Наиболее опасными являются плесневые грибы, споры которых находятся в воздухе. Грибковые образования относятся к низшим растениям, не обладающим свойством фотосинтеза. Взаимодействуя с материалами, грибковые образования выделяют продукты обмена веществ, состоящие главным образом из различного вида кислот, вызывающих разложение изоляционных материалов и пластмасс.

Под действием плесневых грибов ухудшается механическая прочность материалов и изделий. В электронных приборах под действием плесневых грибов нарушаются электрические соединения, и ускоряется коррозия контактов.

Следует отметить большую скорость распространения плесени и огромную (до 40000) разновидность плесневых грибков. Для ее образования необходимы питательная среда, тепло и малая вентиляция (ее отсутствие) воздуха. Особенно благоприятные условия для образования плесени возникают при функционировании систем в районах с повышенной влажностью и температурой (тропика, субтропики, районы южных морей и крупных озер). Особенно подвержены действию грибковой плесени пластмассы на целлюлозной основе. Плесень появляется и на неорганических изоляционных материал на стекле и металле.

Защита от грибковой плесени заключается в создании конструкций, препятствующих проникновению влаги, в обеспечении хорошей вентиляции и покрытии уязвимых элементов специальными защитными лаками.

2.2. Старение материалов

Анализ физических процессов, происходящих в материалах элементов систем, показывает, что их состояние и надежность полностью определяются свойствами материалов, комплексным характером внешних воздействий и факторов нагрузки.

Старение материалов обусловлено в основном рекристаллизацией материалов, диффузией, хемосорбцией, химическими реакциями, коррозионными процессами и увлажнением, вызывающих изменение начальных свойств материалов, из которых изготовлены элементы. Эти изменения могут привести к повреждению элемента и к опасности возникновения критического отказа системы.

Старение материалов вызывает снижение значений их характеристикво времени. Характер этого снижения определяется начальными свойствами, напряженным состоянием материала, интенсивностью воздействиявнешних факторов. Во всех случаях старение материалов представляет собой необратимый процесс.

В таблице 2 дана классификация процессов старения по месту их протекания и внешнему проявлению и указаны основные разновидности каждого процесса.

Наиболее просто протекают стационарные процессы, когда скорость процесса постоянна или колеблется относительно среднего значения. Это происходит в том случае, если факторы, влияющие на скорость процесса, стабилизировались, и нет причин, изменяющих интенсивность процесса.

Таблица 2

Классификация процессов старения

Объект Внешнее проявление Разновидность процесса

Тело детали Разрушение Хрупкое разрушение

Деформация Пластическая деформация

Изменение свойств материалов Изменение структуры, механических свойств (пластичность), химического состава, магнитных свойств, газопроницаемости, загрязнение жидкостей (смазочного материала, топлива)

Поверхность Изменение свойств поверхностного слоя Налипание, адгезия (слипание поверхностей двух разнородных твердых или жидких тел), когезия (сцепление молекул, атомов, ионов физического тела под действием сил притяжения), адсорбция (поглощение какого – либо вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем жидкости или твердого тела), нагар, облитерация (заращивание)

Износ Износ (истирание), усталость поверхностных слоев, смятие, перенос материала

Изменение условий контакта Изменение площади контакта, глубины внедрения микровыступов, трения

Факторы нагрузки. Эти факторы связаны с режимом работы элементов системы, свойственным им независимо от того, наблюдается воздействие того или иного фактора (климатическою, биологического и др.) на элементы или воздействие отсутствует, и энергией, накопленной материалом элементов системы. Механическая энергия приводит к изнашиванию сопряжений, искажению первоначальной формы элементов, и при достижении определенных отклонений от первоначальных значений возникает отказ. Таким образом, нарушается основное условие, предопределяющее безопасную работу оборудования, которое заключается в том, что его составные части должны выдерживать заданные рабочие нагрузки и, как следствие, обеспечивать безопасность окружающей среды.

К причинам механических повреждений элементов и систем в целом относятся:

- конструкции, не обеспечивающие их целостность при перепадах внутреннего давления, действии внешних сил, коррозии, изменении температуры, знакопеременных нагрузках;

- механические поломки вследствие коррозии и ударов;

- поломки таких узлов, как насосы, компрессоры, вентиляторы;

- неисправности в системе контроля (датчики давления и температуры,индикаторы уровня, приборы управления и т. д.);

- неисправности в системе безопасности (предохранительные клапаны, системы сброса давления, системы нейтрализации и т. д.);

- нарушение сварных швов и соединительных фланцев.

В механических системах изменение силы, воздействующей на элементы, изменяет нагрузку, приходящуюся на эти элементы, что приводит к большему или меньшему накоплению признаков усталости, а следовательно, к изменению величины вероятности разрушения элемента за определенный промежуток времени.

Параметром, определяющим степень нагрузки составляющих систему элементов, зависящей от его режима работы, является коэффициент нагрузки, представляющий собой отношение рабочей нагрузки (Ар), действующей на элемент, к номинальному значению нагрузки (Ан), обусловленному нормативами (техническими условиями): Кн = Ар/Ан. Расчеты значения Кн для элементов различных систем не всегда просты, и в ряде случаев необходимы экспериментальные исследования.

Химическая энергия вызывает процессы коррозии в резервуарах и трубопроводах агрегатов химической промышленности. Повреждение стенок резервуаров может привести вначале к ухудшению выходных параметров агрегата (загрязнение химических веществ, изменение пропускных сечений трубопроводов), а затем, при разрушении стенок, к полному выходу из строя системы.

В радиоэлектронной и электрической аппаратуре в различных режимах ее работы может изменяться электрическая нагрузка на составные элементы, в связи с чем (при прочих равных условиях эксплуатации) меняется значение интенсивности их отказов.

2.3. Методы повышения надежности технических систем

«Жизненный» цикл технической системы содержит следующие основные этапы: проектирование, производство, эксплуатация (применение по назначению). На каждом из этих этапов существуют и успешно применяются различные методы повышения и поддержания надежности. Наиболее эффективно методы повышения надежности используются на этапе проектирования, когда «закладываются» соответствующие показатели надежности. На последующих этапах задача, прежде всего, сводится к обеспечению и (или) поддержанию заложенных показателей надежности. Это не означает, что на этапах производства и эксплуатации такие показатели не могут быть улучшены, однако подобный результат будет достигаться более дорогой ценой (более высокая стоимость, большее время и т.п.). Методы повышения надежности, используемые в настоящее время, могут быть разделены на группы:

1. Методы, связанные с увеличением надежности комплектующих изделий за счет применения новых принципов, конструкций, материалов, технологии изготовления и т.п.

2. Методы, защищающие элементы технических систем от воздействия внешней среды.

3. Методы рационального проектирования, приводящие к уменьшению общего числа элементов, снижению переходных процессов и т.п.

4. Методы введения избыточности различного вида.

5. Методы обеспечения надежности за счет стабилизации технологических процессов.

6. Методы предупреждения отказов путем профилактических замен элементов, проявивших признаки износа или старения.

Рассмотрим перечисленные методы подробнее.

1. Качество комплектующих изделий непрерывно совершенствуется, в результате чего величина интенсивности отказов уменьшается. Так, за последние 15 – 20 лет внедрение микроэлектронной элементной базы позволило уменьшить типовые значения интенсивности отказов, по крайней мере на 2 – 3 порядка, что соответствующим образом привело к повышению показателей безотказности электронных схем контроля, управления, связи, автоматической защиты объектов различного класса.

2. Втора группа методов повышения надежности включает в себя меры, защищающие элементы технических систем от вредного воздействия внешней (окружающей) среды. К ним относятся:

- защита от вибраций и ударов;

- искусственное охлаждение и термостатирование;

- уменьшение переходных процессов;

- применение пылевлагонепроницаемых кожухов;

- защита аппаратуры от ошибочных действий обслуживающего персонала и т.п.

3. К третьей группе методов относят комплекс следующих мероприятий:

- применение схемных и конструкторских решений, обеспечивающих наибольшую надежность технических систем;

- использование схем, обеспечивающих уменьшение влияния переходных процессов при включении (снижение бросков токов, снятие гидроударов, уменьшение пусковых моментов электродвигателей, генераторов, исключение влияния прогрева элементов на их характеристики и др.);

- уменьшение времени нахождения аппаратуры в рабочем режиме или переход на повторно–кратковременный режим, что в отдельных случаях может привести в выигрышу в надежности.

4. Четвертая группа методов повышения надежности связана с введением избыточности, под которой понимают дополнительные средства или возможности сверх минимально необходимых для выполнения заданных функций. Наиболее распространенными видами избыточности являются:

- структурная, которая предусматривает использование избыточных элементов в структуре объекта;

- временная, при которой используется избыточное время;

- функциональная, означающая использование способности объекта выполнять дополнительные функции;

- нагрузочная, при которой объект способен воспринимать дополнительную нагрузку.

5. Пятая группа методов, связанных с обеспечением надежности на этапе производства, включает в себя меры по соблюдению и совершенствованию технологии производства, его автоматизации, входному контролю комплектующих элементов и материалов, текущему и выходному контролю готовой продукции, т.е. меры, направленные на стабилизацию производственного цикла, исключение дефектных элементов и несортовых материалов, устранение ошибок персонала.

6. Шестая группа методов объединяет меры, которые в значительной степени направлены на поддержание надежности, хотя здесь возможны мероприятия по ее повышению (например, за счет доработок и замены элементов или систем с недостаточной безотказностью на более совершенные). Основная направленность этих методов сводится к осуществлению грамотной эксплуатации технических объектов – проведению своевременных работ по контролю технического состояния, профилактическим мероприятиям по предупреждению отказов за счет регулировки систем, замены элементов с выработанным ресурсом, обучению и тренировке персонала по точному соблюдению инструкций по применению.

Рассматривая указанные методы с точки зрения их реализации на том или ином этапе жизненного цикла, можно сказать, что в общем случае их можно использовать на каждом из этапов. Вместе систем эффективность их применения в зависимости от этапа различная. Так, на этапах проектирования и производства наибольший эффект обеспечат методы 1 – 5 групп, так как в этих случаях затраты на реализацию мер по повышению надежности оказываются ниже, чем на этапе эксплуатации, когда в готовые конструкции необходимо вносить те или иные изменения (зачастую, весьма значительные). Методы 6 группы, как правило, используются на этапе эксплуатации, хотя на этапе разработки закладываются возможности по проведению таких работ – конструкция должна содержать, при необходимости, элементы, обеспечивающие контроль технического состояния, поиск неисправных функциональных элементов, быть приспособленной к быстрому восстановлению исправного технического состояния.

Использование практически всех методов повышения надежности сопровождается как ростом стоимости собственно технической системы, так и увеличением затрат на реализацию каждого этапа жизненного цикла. Поэтому меры по повышению надежности должны быть оправданы как экономически, так и с точки зрения обеспечения заданного уровня безопасности.

2.4.1. Резервирование

Резервирование — метод повышения надежности объекта путем введения дополнительных элементов и функциональных возможностей сверх минимально необходимых для нормального выполнения объектом заданных функций. В этом случае отказ наступает только после отказа основного и всех резервных элементов.

Систему можно представить из ряда ступеней, выполняющих отдельные функции. Задача резервирования состоит в нахождении такого числа резервных образцов оборудования на каждой ступени, которое будет обеспечивать заданный уровень надежности системы при наименьшей стоимости.

Выбор наилучшего варианта зависит главным образом от того увеличения надежности, которое можно достичь при заданных расходах.

Основной элемент — элемент основной физической структуры объекта, минимально необходимой для нормального выполнения объектом его задач.

Резервный элемент — элемент, предназначенный для обеспечения работоспособности объекта в случае отказа основного элемента.

2.4.1.1. Виды резервирования

Структурное (элементное) резервирование — метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование избыточных элементов, входящих в физическую структуру объекта. Обеспечивается подключением к основной аппаратуре резервной таким образом, чтобы при отказе основной аппаратуры резервная продолжала выполнять ее функции.

Резервирование функциональное — метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование способности элементов выполнять дополнительные функции вместо основных и наряду с ними.

Временное резервирование — метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование избыточного времени, выделенного для выполнения задач. Другими словами, временное резервирование — такое планирование работы системы, при котором создается резерв рабочего времени для выполнения заданных функций. Резервное время может быть использовано для повторения операции, либо для устранения неисправности объекта.

Информационное резервирование — метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование избыточной информации сверх минимально необходимой для выполнения задач.

Нагрузочное резервирование — метод повышения надежности объекта, предусматривающий использование способности его элементов воспринимать дополнительные нагрузки сверх номинальных.

С позиций расчета и обеспечения надежности технических систем необходимо рассматривать структурное резервирование.

По способу подключения резервных элементов и устройств различают следующие способы резервирования.

Резервирование раздельное (поэлементное) с постоянным включением резервных элементов - такое резервирование возможно тогда, когда подключение резервного элемента несущественно изменяет рабочий режим устройства (рис. 4).

Рис. 4. Резервирование раздельное с постоянным включением резервного элемента

Достоинство его — постоянная готовность резервного элемента, отсутствие затраты времени на переключение. Недостаток — резервный элемент расходует свой ресурс так же, как основной элемент.

Резервирование раздельное с замещением отказавшего элемента одним резервным элементом - такой способ резервирования, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы (рис. 5).

Рис. 5. Резервирование раздельное с замещением отказавшего элемента

В этом случае резервный элемент находится в разной степени готовности к замене основного элемента. Достоинство этого способа в том, что резервный элемент сохраняет свой рабочий ресурс, либо может быть использован для выполнения самостоятельной задачи. Рабочий режим основного устройства не искажается. Недостаток способа в том, что необходимость затрачивать время на подключение резервного элемента. Резервных элементов может быть меньше, чем основных.

Отношение числа резервных элементов к числу резервируемых называется кратностью резервирования — т. При резервировании с целой кратностью величина т есть целое число, при резервировании с дробной кратностью величина т есть дробное несокращаемое число. Например, т = 4/2 означает наличие резервирования с дробной кратностью, при котором число резервных элементов равно четырем, число основных — двум, а общее число элементов равно шести. Сокращать дробь нельзя, так как если т = 4/2 = 2/1, то это означает, что имеет место резервирование с целой кратностью, при котором число резервных элементов равно двум, а общее число элементов равно трем.

При включении резерва по способу замещения резервные элементы до момента включения в работу могут находиться в трех состояниях:

нагруженном резерве;

облегченном резерве;

ненагруженном резерве.

Нагруженный резерв — резервный элемент, находящийся в том же режиме, что и основной.

Облегченный резерв — резервный элемент, находящийся в менее нагруженном режиме, чем основной.

Ненагруженный резерв — резервный элемент, практически не несущий нагрузок.

Резервирование общее с постоянным подключением, либо с замещением. В этом случае резервируется объект в целом, а в качестве резервного — используется аналогичное сложное устройство (рис. 6). Этот способ менее экономен, чем раздельное ~~ резервирование. При отказе, например, первого основного элемента возникает необходимость подключать всю технологическую резервную систему.

Рис. 6. Резервирование общее

Резервирование мажоритарное («голосование» п из т элементов). Этот способ основан на применении дополнительного элемента — его называют мажоритарный, или логический, или кворум-элемент. Он позволяет вести сравнение сигналов, поступающих от элементов, выполняющих одну и ту же функцию. Если результаты совпадают, тогда они передаются на выход устройства. На рис. 7 изображено резервирование по принципу голосования «два из трех», т. е. любые два совпадающих результата из трех считаются истинными и проходят на выход устройства.

Рис. 7. Резервирование мажоритарное

Можно применять соотношения три из пяти и др. Главное достоинство этого способа — обеспечение повышения надежности при любых видах отказов работающих элементов. Любой вид одиночного отказа элемента не влияет на выходной результат.

Вопросы для самоконтроля

1. Основные свойства технических систем.

2. Характеристики состояния объекта.

3. Переход объекта в различные состояния.

4. Временные характеристики объекта.

5. Основные компоненты надежности.

6. Характеристики отказов элементов.

7. Дайте обоснование утверждению, что любая техническая система потенциально опасна.

8. Перечислите показатели, определяющие эффективность технической системы.

9. Охарактеризуйте состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям НТД.

10. Что является следствием нарушения работоспособности объекта?

11. Дайте определение понятию «авария».

12. Что такое технический ресурс, срок службы, срок эксплуатации?

13. Дайте характеристику свойству объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.

14. Причины и следствия первичного отказа технической системы.

15. Причины и следствия вторичного отказа технической системы.

16. Что такое «инициированный отказ»?

17. Последствия воздействия температуры на металлы и пластмассы.

18. Последствия воздействия биологических факторов на технические системы.

19. Характеристика отрицательного воздействия влажности на объекты.

20. Последствия воздействия химической энергии на элементы системы.

21. Характеристика отрицательного воздействия солнечной радиации на металлы и полимеры технических систем.

22. Внешнее проявление процессов старения поверхности детали.

23. Внешнее проявление процессов старения тела детали.

24. Метод повышения надежности, связанный с увеличением надежности комплектующих изделий.

25. Метод повышения надежности путем защиты элементов технических систем от воздействия внешней среды.

26. Метод повышения надежности вследствие рационального проектирования.

27. Метод повышения надежности вследствие введения избыточности различного вида.

28. Метод повышения надежности за счет стабилизации технологических процессов.

29. Метод повышения надежности за счет предупреждения отказов вследствие профилактической замены элементов технических систем.

30. Что такое резервирование?

31. Характеристика основного и резервного элементов.

32. Метод структурного резервирования.

33. Метод функционального резервирования.

34. Методы временного и информационного резервирования.

35. Характеристика способов раздельного резервирования.

36. Что такое «кратность резервирования»?

37. Основные состояния резервных элементов.

Раздел 2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АВАРИЙ И КАТАСТРОФ

В настоящее время в России специалисты, эксплуатирующие технические системы и обслуживающие основные технологии в химической промышленности, системы энергетики и трубопроводный транспорт, оказались неподготовленными в методическом плане к поиску и анализу критических отказов, приводящих к авариям. Уровень знаний в вопросах безопасности жизнедеятельности в техносфере отстал от уровня сложности и темпов развития техники, технологий, технических систем.

Не следует строить иллюзий о безопасности предприятия даже в том случае, если на нем не происходит чрезвычайных ситуаций с разрушениями и гибелью персонала, к примеру, отказ системы очистки отходящего газа из-за ненадежности техники будет нести огромную опасность для людей и окружающей среды.

В настоящее время в России осуществляется переход от регистрации свершившегося факта к осознанию необходимости использования инженерных методов предварительного анализа и исследования технических систем и объектов повышенного риска с целью предупреждения аварий.

Тема 1. Возникновение аварий и катастроф

Опасность – центральное понятие как сферы безопасности жизнедеятельности в техносфере, так и промышленной безопасности. Под опасностью понимаются явления, процессы, объекты, способные в определенных условиях наносить вред здоровью человека, ущерб окружающей природной среде. Опасность потенциально опасных объектов техносферы проявляется в случае их аварии.

1.1. Номенклатура основных источников аварий и катастроф. Виды воздействия на технические объекты

Собственно процесс развития опасности можно описать следующей логической последовательностью: нарушение технологического процесса, допустимых пределов эксплуатации, условий содержания и т. п. → накопление, образование поражающих факторов, приводящих к аварии технические системы → разрушение конструкции → выброс, образование поражающих факторов → воздействие (взаимодействие) поражающих факторов с объектом воздействия (с окружающей природной средой, человеком, объектами техносферы и пр.) → реакция на поражающее воздействие.

В зависимости от особенностей технической системы отдельные элементы приведенной цепи могут отсутствовать. Каждому такому событию можно приписать частный показатель в виде вероятности события: вероятность отказа технической системы → вероятность аварийного исхода → вероятность образования поражающих факторов → вероятность поражения объектов воздействия → вероятность вторичных поражающих факторов → вероятность воздействия → вероятность поражения. Из приведенной логической последовательности следует, что наличие потенциальной опасности в системе не всегда сопровождается ее негативным воздействием на объект. Любое исключение в цепи ведет к не реализации опасности.

Для реализации опасности необходимо выполнение минимум трех условий: опасность реально действует (присутствует); объект находится в зоне действия опасности; объект не имеет достаточных средств защиты.

Источниками опасности (материальными носителями) являются: человек; объекты, формирующие трудовой процесс и входящие в него: предметы труда, средства труда (машины, станки, инструменты, сооружения, здания, земля, дороги, энергия и т. п.); продукты труда; технология, операции, действия; природно-климатическая среда (грозы, наводнения, солнечная активность и т. п.); флора, фауна. При анализе обстановки среды деятельности человека вырисовываются как внешние, так и внутренние источники опасности.

Внешние источники – два рода явлений: состояние среды деятельности (технические системы) и ошибочные, непредвиденные действия персонала, приводящие к авариям и создающие для окружающей среды и людей рискованные ситуации. При этом разные факторы среды обитания воздействуют неодинаково: если техника и технологии могут представлять непосредственную опасность, то социально-психологическая среда, за исключением случаев прямого вредительства, влияют на человека через его психологическое состояние, через дезорганизацию его деятельности.

Внутренние источники опасности обусловлены виктимностью – личными особенностями работающего, которые связаны с его социальными и психологическими свойствами и представляют субъективный аспект опасности (этот аспект более подробно рассматривается психологией безопасности деятельности).

1.1.1. Классификация внешних возмущающих воздействий

Внешние воздействия на объекты рассматриваются при решении двух задач:

- оценки их негативного влияния на эффективность при функционировании по назначению (оценка надежности, прочности, стойкости к внешним воздействиям);

- оценка безопасности объекта при эксплуатации для персонала и населения.

При этом рассматриваются две группы негативных факторов или воздействий:

а) нерегламентированные воздействия на технические объекты от различных источников, являющиеся инициирующими событиями для аварий;

б) негативные факторы, формирующиеся в случае опасных явлений (в частности, аварий технических объектов) и приводящие к ущербу для населения, объектов экономики и окружающей среды.

Характеристика внешних воздействий на объекты. Человек и окружающая его среда (природная, производственная, городская, бытовая и др.) в процессе жизнедеятельности постоянно взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие реализуется в виде потоков энергии, вещества и информации; оно осуществляется в пространстве и во времени. Взаимодействие для рассматриваемого объекта благоприятно лишь в условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в определенных допустимых (для рассматриваемого объекта) пределах. В противном случае они являются негативными.

Взаимодействие между различными объектами осуществляется в форме воздействий. Воздействие – это любые потоки вещества, энергии и информации, непосредственно образующиеся в окружающей среде или возникающие в результате антропогенной деятельности. Применительно к техническим объектам воздействие – это действие, направленное на какой–либо объект и определяющее его переход от одного состояния к другому, изменяющее его качество в том или ином направлении. Воздействия могут быть двух видов: целенаправленные (управляющие) и возмущающие. В теории надежности, стойкости, безопасности рассматриваются возмущающие воздействия; целенаправленные воздействия рассматриваются в теории управления.

Совокупность внешних возмущающих воздействий на технические объекты, характеризуемая их видами, частотами и силой, представляет собой условия эксплуатации этих объектов. Классификация возмущающих воздействий на технические объекты приведена на рисунке 8.

Возмущающие воздействия на технические объекты при их эксплуатации по силе и, соответственно, степени влияния на работоспособность их составных частей можно разделить на 2 группы: регламентированные и нерегламентированные. Потенциальная опасность технических объектов проявляется главным образом в условиях нерегламентированных воздействий.

Рис. 8. Классификация внешних возмущающих воздействий на объекты

Регламентированные, т.е. допускаемые эксплуатационной документацией, воздействия, тем не менее, являются причиной отказов объекта вследствие процессов старения и износа составных частей объекта. Классы внешних воздействующих факторов (механические, климатические и другие природные факторы, биологические, радиационные, факторы электромагнитных полей, факторы специальных сред, термические) в зависимости от характера воздействия на составные части объектов определены в ГОСТ В 21964-76. Характерные для определенных условий эксплуатации уровни внешних воздействующих факторов определяют скорость деградации параметров работоспособности составных частей объекта, выход которых в некоторые моменты времени за допустимые пределы означает постепенный или параметрический отказ. Моменты отказов имеют разброс, обусловленный действием различных неучитываемых факторов. Процессы старения и износа ограничивают наработку до отказа (безотказность) или до предельного состояния (ресурс), т.е. надежность объекта. Надежность составных частей объекта, важных для безопасности, является одним из факторов, влияющих на безопасность объекта в целом.

Нерегламентированные воздействия – это воздействия на объекты внешних факторов с уровнями, превышающими допустимые для нормальных условий эксплуатации (например, электромагнитные наводки, возникающие при грозовых разрядах или в процессе контрольных проверок из-за ошибочных действий операторов; температура окружающей среды ниже 5 и выше 200С). Нерегламентированные воздействия кроме отказов могут также вызывать преждевременные срабатывания объектов одноразового применения.

Нерегламентированные воздействия могут быть кратковременными (поражающее действие определяют амплитудные значения параметров воздействия) и долговременно (поражающее действие определяется «дозовыми» эффектами, т.е. накоплением повреждений) действующими. Воздействия могут быть внезапно возникающими либо детерминировано, систематически (например, периодически или постоянно) действующими.

Источниками нерегламентированных воздействий являются:

- окружающая среда (природные процессы и явления – низкие и высокие температуры, влажность и т.д., т.е. климатические, биологические факторы и др.);

- техносфера – удары и вибрации в процессе эксплуатации (например, при перевозке объектов), аварийные ситуации с самим объектом (аварии с транспортным средством, перевозящим объекты) или другими объектами, приводящими в соответствии с «эффектом домино» к аварийным воздействиям на объекты;

- общество – 1) несанкционированные действия со стороны персонала или злоумышленников (нарушителя), не регламентированные нормативно–технической и конструкторской документацией или осуществляемые без разрешения на их проведение; 2) поражающие воздействия со стороны террористических групп в мирное время и противника в военное время или в ходе военных конфликтов.

Несанкционированные действия делятся на две группы: ошибочные и преднамеренные. Ошибочные действия – это непреднамеренное нарушение персоналом алгоритма действий, требуемого нормативно–технической и конструкторской документацией.

По источнику возникновения и цели нерегламентированные воздействия делятся на аварийные и поражающие, а также несанкционированные действия. Аварийное воздействие на объект – это нерегламентированное воздействие, которое создается в результате попадания объекта в аварийную ситуацию и может привести к его аварии. Аварийное воздействие непосредственно на критические узлы объекта называют аварийной нагрузкой.

Поражающие воздействия создаются целенаправленно для разрушения объектов при вооруженном нападении. Основными видами поражающих воздействий являются воздействия на потенциально опасные объекты обычных средств поражения (пуль и осколков).

По физической природе различают виды нерегламентированных воздействий на технические объекты, которые могут привести к разрушению, опасным срабатываниям его составных частей, т.е. к авариям (табл. 3).

Таблица 3

Виды воздействий и их причины

№ Нерегламентированные воздействия Причины воздействий

1 Механические Падения, транспортные аварии, затопления

2 Термические Пожары

3 Электромагнитные Удары молнии, промышленные электромагнитные помехи, ошибочные действия персонала

4 Воздействия агрессивных сред Аварии с другими объектами, затопления, пожары

5 Воздействия ионизирующих излучений Аварии с другим объектом, например ядерной энергетической установкой, радиационная авария

6 Баллистические (воздействия обычных средств поражения) Обстрел, аварии с взрывоопасными объектами

7 Комплексные Сложные аварийные ситуации (комбинированные по п.п. 1-6)

Нерегламентированные воздействия на технические объекты делятся на внутренние и внешние. Внутренние – это воздействия на объекты, возникающие при исходных событиях аварии (в аварийных ситуациях), включая ударные волны, реактивные струи, летящие предметы, изменение параметров среды (давления, температуры и т.п.), пожары и др.

Внешние – это воздействия на объекты факторов природных явлений (гроз, землетрясений и т.д.) и деятельности человека (аварии на воздушном, водном и наземном транспорте, диверсии и т.п.).

Механические аварийные воздействия на транспортируемые объекты (например, упаковки с опасными грузами) реализуются в следующих ситуациях:

- падения упаковок с различных высот на бетонный пол, выступающие элементы конструкций при погрузке – выгрузке с помощью кранов из транспортных средств; удары при перевозках в транспортных средствах и т.д.;с помощью кранов из транспортных средств; удары при перевозках в транспортных средствах и т.д.;вные струи, летящие предметы, изм

- аварии транспортных средств, перевозящих объекты, включая столкновение автомобилей между собой и с преградой при различных скоростях, железнодорожные столкновения, опрокидывания транспортных средств;

- статическое давление воды при аварийном заполнении упаковки с потенциально опасным объектом при транспортировании водными видами транспорта, погружении подводной лодки на глубины более расчетных и др.

Механические воздействия на стационарные объекты реализуются в случаях падения воздушного судна, при опасных природных явлениях, взрывах близлежащих объектов и в других ситуациях. Основными видами механических воздействий при авариях являются линейные перегрузки и удары. Они приводят к механическим разрушениям элементов конструкций (потере работоспособности объекта при использовании по назначению, выбросу или проливу вредных веществ), инициированию взрывчатых превращений, формированию ложных сигналов в аппаратуре и помехам в каналах передачи информации, так как параметры электрорадиоизделий могут претерпевать обратимые и необратимые изменения.

Термические воздействия реализуются при пожарах объектов или перевозящих их транспортных средств. Основными видами термических воздействий являются тепловой удар (например, световое излучение взрыва) и нагрев (аэродинамический нагрев, нагрев трением и тепловым потоком, пламя). Термические воздействия реализуются в основном при пожарах. Пожар – это неконтролируемый процесс горения. Параметрами, определяющими тепловое действие пожара, являются температура, интенсивность и продолжительность нагрева. Результат теплового воздействия в основном определяется температурой внутри объекта, где размещены критичные к тепловым воздействиям элементы.

Электромагнитные воздействия – это непосредственное воздействие на электрические узлы потенциально опасного объекта электромагнитных полей или генерированных ими импульсных электромагнитных наводок (помех). Электромагнитные воздействия по происхождению делят на электромагнитные поля техногенного и природного происхождения.

Импульсные электромагнитные поля техногенного происхождения возникают в результате деятельности человека. К ним относятся электромагнитные поля высоковольтных линий электропередач, контактных сетей железных дорог, радиопередающих средств и радиолакационный станций. Электромагнитные воздействия связаны также с ошибочными действиями персонала при техническом обслуживании и проведении других видов работ с потенциально опасными объектами.

Импульсные электромагнитные поля природного происхождения существуют независимо от человеческой деятельности – это грозовые разряды (молнии). Воздействие молнии характеризуется силой тока в разряде и длительностью разряда.

Воздействия агрессивных сред – это воздействие морской воды, компонентов топлив, средств дезактивации, дегазации, дезинфекции, пожаротушения. Реализуются при авариях, пожарах и затоплениях.

Баллистические воздействия вызываются прострелами пуль и осколков. Реализуются при воздействии обычных средств поражения (попадания в потенциально опасный объект пуль или снарядов авиационных пушек, воздействии по транспортным средствам воздушной ударной волны и осколков при взрывах). Воздействия обычных средств поражения могут иметь место в следующих ситуациях: нападение диверсионных и экстремистских групп на потенциально опасные объекты или транспортное средство с потенциально опасными объектами; ударах авиации и артиллерии в ходе внутренних и внешних конфликтов.

Воздействия ионизирующих излучений – это воздействие полей нейтронов, протонов, гамма – квантов и другие виды ионизирующих излучений.

Комплексное воздействие реализуется в сложных аварийных ситуациях, например, падение (взрыв) и пожар самолета или вертолета с объектом.

1.2. Трансформация аварийных воздействий

В зависимости от условий эксплуатации изменяются показатели надежности и безотказности систем.

Отказы технических устройств по их физической природе – следствие физико–химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих на работоспособность элементов и возникновение отказов, определяются: типом материала; местом протекания процесса; видом энергии, определяющей характер процесса; эксплуатационным воздействием; внутренним механизмом процесса.

Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико–химическими явлениями, приводящими к деформации, износу, поломке, коррозии и другим видам повреждений. Возникновение повреждений влечет за собой изменение выходных параметров системы и отказ.

Процессы, приводящие к изменению начальных свойств, протекают в материалах, из которых изготовлены элементы, а также в смазочных материалах, топливе, которые также участвуют в рабочем процессе.

В процессе развития аварий объектов формируется новая совокупность негативных факторов для персонала, населения, других объектов техносферы и окружающей природной среды.

Аварийная нагрузка. Аварийное воздействие на объект до его приложения к критическим составным частям взаимодействует с корпусом и другими составными частями. Это приводит к его трансформации. Поэтому внешние воздействия непосредственно на критические составные части будем называть аварийной или действующей нагрузкой. Таким образом, действующая нагрузка – это внешний фактор или совокупность внешних факторов, воздействующих на критические составные части объекта и обуславливающих изменение их параметров. Действующая на составные части объекта нагрузка характеризуется уровнем и дифференциальными (амплитудно – временными, пространственно – угловыми и спектрально – энергетическими) характеристиками. В качестве примера действующей нагрузки можно привести мощность дозы ионизирующего излучения. В терминах нагрузки характеризуется несущая способность, прочность, стойкость к воздействию внешних факторов и другие свойства объектов.

Проникновение поражающих элементов в преграду. Ударное взаимодействие поражающего элемента и преграды (защиты) может привести к следующим результатам:

- поражающий элемент внедряется в преграду и остается в ней, не образуя сквозного отверстия (проникание);

- в процессе соударения поражающий элемент изменяет направление движения в преграде в сторону поверхности удара и покидает преграду через поверхность (рикошет);

- поражающий элемент пробивает преграду, образуя в ней сквозное отверстие (пробивание).

Каждый из трех вариантов соударения реализуется в зависимости от сочетания параметров формы и линейных размеров поражающего элемента, прочности свойств поражающего элемента и преграды, скорости удара и угла наклона траектории полета поражающего элемента к поверхности преграды.

Процесс взаимодействия поражающего элемента и преграды сопровождается образованием упругопластических волн, а при высокоскоростном ударе – ударной волны. Распространяясь от места соударения по материалам поражающего элемента и преграды, эти волны затухают. В начальной стадии соударения в окрестности поверхности контакта в течение микросекунд в материалах возникают деформации и напряжения, достигающие больших значений. Этот процесс сопровождается выделением тепла и существенным повышением местной температуры, приводящих к разупрочению материала.

Для потенциально опасного объекта процесс пробивания целесообразно рассматривать для наиболее вероятных скоростей поражающего элемента в виде пуль и осколков – 0,5…2,0 км/с. При таких скоростях удара во взаимодействующих телах возникают упругопластические деформации, которые носят волновой характер и локализованы вблизи поверхности контакта.

Ослабление электромагнитных полей в экранах и генерирование электромагнитных наводок. Внешние электромагнитные поля, проникая внутрь корпусов объектов, формируют электромагнитные наводки в цепях аппаратуры, которые приводят к катастрофическим необратимым отказам элементов радиоэлектронной аппаратуры, либо (при меньших уровнях) к сбоям и ложным срабатываниям. В последнем случае электромагнитные наводки рассматриваются как электромагнитные помехи.

Для оценки внешнего электромагнитного поля на аппаратуру потенциально опасного объекта необходимо учесть ослабление поля проводящими корпусами потенциально опасных объектов и блоков аппаратуры.

Конструкция объекта содержит неоднородный корпус, заполненный радиоэлектронной аппаратурой и множеством других устройств. Как сама радиоаппаратура, так и ее отдельные приборы и блоки имеют свои экранирующие оболочки. В результате этого некоторые цепи заключены в многослойные экраны типа: экранирующая оболочка корпуса объекта + общий экран РЭА + кожух прибора + экран наиболее ответственных цепей.

В условиях воздействия импульсного электромагнитного поля любого происхождения на корпус объекта внутри его возникает электромагнитное поле сложной структуры. В результате на аппаратуру внутри корпуса воздействуют результирующие импульсные поля.

Электромагнитные поля оказывают на критичные составные части объекта непосредственное (полевое) действие, либо воздействуют через генерируемые в протяженных цепях аппаратуры токи и напряжения, прикладываемые к критичным составным частям объекта (по входам, цепям питания и др.).

Перегрузка на критичные узлы для системы «транспортное средство – упаковка – объект» при транспортной аварии. Основным видом нагрузок, которые испытывает объект в случае аварий, являются динамические нагрузки. Динамические нагрузки – это быстроменяющиеся нагрузки, время приложения которых соизмеримо с периодом колебаний конструкций. Конструкция объекта не является абсолютно жесткой, а обладает упругостью. Поэтому под действием изменяющихся во времени внешних нагрузок она совершает упругие колебания. Эти колебания вызывают дополнительные динамические нагрузки на конструкцию объекта.

Все силы, действующие на объект, делят на поверхностные и массовые. Поверхностные силы приложены к поверхности объекта (например, внешнее давление со стороны другого объекта при столкновении). К массовым относятся силы тяжести и инерционные. Они пропорционально массе распределены по всему объему. Силы, действующие на составные части вне и внутри объекта, делятся на те же категории. При этом поверхностными являются силы реакции, передающиеся на данную составную часть через узлы его крепления к объекту.

Важнейшей характеристикой нагруженности объекта является его перегрузка, представляющая собой отношение равнодействующей всех поверхностных сил к силе тяжести. С физической точки зрения перегрузка объекта представляет собой ускорение в данном направлении от действия поверхностных сил, измеренное в долях ġ.

При столкновении транспортного средства с преградой создается неравномерная импульсная ударная нагрузка, которая может привести к разрушению внешних и внутренних элементов перевозимого объекта. Для расчета перегрузок на составных частях объекта необходимо рассматривать многомассовую систему, включающую транспортное средство (или совокупность транспортных средств), к которому прикладывается внешняя нагрузка, упаковку, корпус объекта, его составные части.

Нагрев в пожаре. Для обоснования необходимости тепловой защиты объекта решают две задачи:

- расчета удельных тепловых потоков от источника тепла (пожара) к объекту (с использованием модели пожара);

- расчет температурного поля в конструкции объекта в процессе пожара.

Для решения второй задачи используются математические методы расчета температурных полей в твердых телах, основанных на тех или иных преобразованиях уравнения теплопроводности и краевых условий. На основе сравнения рассчитанных температурных полей в критичных узлах потенциально опасного объекта с допустимыми значениями определяется необходимая тепловая защита объекта, которая обеспечивает выполнение требований для всех чувствительных элементов конструкции объекта.

Ослабление излучения. Основным фактором защиты объекта от ионизирующего излучения служит «фактор ослабления», который является функцией расстояния (геометрический фактор) и плотности материала корпуса объекта и специальной защиты (при ее наличии). Наряду с ослаблением потока нейтронов происходит также трансформация его спектра (снижается энергия нейтронов), что также влияет на результат воздействия нейтронов на критичные узлы. Кроме того, во внутренних объемах объектов возможно формирование вторичных поражающих факторов – внутреннего электромагнитного импульса.

Наиболее точно характеристики поля ионизирующего излучения внутри объекта определяются экспериментально либо (при слишком толстой защите) методом статистических испытаний.

1.3. Фазы развития аварии

Авария – опасное происшествие в технической системе, на промышленном объекте или транспорте, создающее угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению производственных помещений, серьезному повреждению или уничтожению оборудования, механизмов, транспортных средств, сырья и готовой продукции, к нарушению производственного процесса и нанесению ущерба окружающей природной среде.

Всякая авария характеризуется исходными событиями, путями (каналами) протекания и последствиями. Развитие аварии может идти по различным каналам и исходам, различающимися тяжестью последствий:

- повреждение потенциально опасного объекта или его отдельных составных частей, связанное с потерей его работоспособности при использовании по назначению:

- разрушение потенциально опасного объекта, связанное с выходом вредных веществ за пределы объекта (пролив, выброс);

- инициирование взрывчатых превращений во взрывчатых веществах, связанное с формированием поражающих факторов взрыва;

- преждевременное срабатывание объектов одноразового применения;

- для функционирующих объектов нарушение нормального хода технологического процесса, при этом параметры объекта могут выйти за допустимые пределы, создавая предпосылки для формирования поражающих факторов и выхода за пределы объекта вредных веществ.

Аварийный выброс – это поступление загрязняющих веществ в окружающую среду в результате аварии или нарушения технологического процесса. При аварийном выбросе в окружающую среду обычно поступают массы вещества, значительно превышающие обычные выбросы, в том числе могут поступать вещества, которые при нормальной эксплуатации не образуются.

Основными фазами развития аварии для функционирующих объектов являются:

- фаза инициирования, включающая этапы накопления механических повреждений оборудования, отклонений от заданных режимов эксплуатации, а также нарушения контроля за состоянием оборудования (в случае экстремальных внешних воздействий может протекать кратковременно). Заканчивается возникновением на объекте аварийной ситуации, которая может быть связана с начавшимися разрушениями и необратимыми отклонениями от условий нормальной эксплуатации;

- фаза развития аварийной ситуации, когда персонал и автоматические системы защиты теряют контроль за процессами, протекающими в объекте, и начинается высвобождение энергии, опасных веществ либо начинаются неконтролируемые реакции, при которых формируются поражающие факторы (образуются новые опасные вещества), представляющие угрозу для персонала и окружающей среды;

- фаза разрушения защитных оболочек и выхода поражающих факторов за защитные барьеры.

Виды поражающего действия опасных факторов, формирующихся при аварии, рассмотрим на примере такого сложного физического явления, как взрыв. Действие взрыва – это эффекты, производимые при взрыве объекта (например, боеприпаса). Различают бризантное, зажигательное, кумулятивное, осколочное, ударное, фугасное действие на объекты поражения. Под поражающим действием понимают эффекты, процессы и явления, вызываемые поражающими факторами в объектах и приводящие к их поражению. Основными видами поражающего действия поражающих факторов ядерного взрыва являются механическое, тепловое, термомеханическое, ионизирующее, биологическое, электромагнитное и структурные повреждения в материалах. Воздействие ядерного взрыва на аппаратуру, здания и сооружения, людей весьма многообразно.

Механическое действие состоит в появлении на поверхности объекта механической импульсной нагрузки. Приводит к смещению объекта, возникновению в нем перегрузок и механических напряжений.

Тепловое действие состоит в нагреве материалов поражаемого объекта.

Ионизирующее действие состоит в возникновении свободных носителей электрического заряда (ионизация среды). Приводит к поражению людей и радиоэлектронной аппаратуры объектов. Для характеристики ионизирующего действия излучения на объекты используется поглощенная доза излучения.

Структурные повреждения – образование в материалах объектов дефектов структуры, приводящих к изменению их свойств. Основной характеристикой поля излучения, описывающей структурные повреждения, является флюенс частиц.

Электромагнитное действие заключается в наведении ЭДС в соединительных линиях и цепях аппаратуры. ЭДС вызывает протекание электрических токов в линиях и появление разности потенциалов.

Поражающее действие наступает вследствие возникновения в поражаемом объекте различных негативных эффектов, изменяющих его состояние и приводящих к потере работоспособности. В зависимости от вида воздействия различают электромагнитные, тепловые, термомеханические, радиационные, ионизационные и другие эффекты.

Радиационный эффект – явление, состоящее в изменении значений параметров, характеристик и свойств объекта в результате воздействия ионизирующего излучения. Ионизационный эффект – радиационный эффект, обусловленный ионизацией и возбуждением атомов вещества. В активных элементах электронных схем вследствие ионизации появляются ионизационные токи, которые приводят к формированию ложных сигналов. Это приводит к сбоям и ложным срабатываниям цифровых схем, а при больших уровнях излучения – к временной потере работоспособности и катастрофическим необратимым отказам.

Тепловой эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате его нагрева. Термомеханический эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате возникновения температурных напряжений, вызванных его нагревом, которые могут приводить к разрушениям.

Электромагнитный эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате воздействия электромагнитных полей.

Аварии делятся на проектные и запроектные.

Проектная авария – авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие, с учетом принципа единичного отказа систем безопасности или с учетом одной, независимой от исходного события ошибки персонала, ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами.

Запроектная авария – авария, вызванная не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или сопровождающаяся дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности, исключая единичный отказ, реализацией ошибочных решений персонала, которые могут привести к тяжелым последствиям.

Анализом возможных отказов системы или ее элементов называют оценку влияния возможных отказов элементов следующего уровня структуры на выходные характеристики исследуемого объекта и определение перечня возможных отказов.

Анализ возможных отказов проводят с целью выявления возможных причин их возникновения, оценки вероятности возникновения, времени возникновения, выбора методов отказов и разработки предупредительных, контрольных и защитных мероприятий по обеспечению надежности и безопасности на стадиях эксплуатации и проектирования систем.

В зависимости от сложности системы анализ возможных отказов проводят с использованием различных источников информации – конструкторской документации и схем эксплуатации, карт технологических процессов, опыта создания и эксплуатации систем – аналогов и др.

Ни одна из промышленных установок, относящихся к аварийно–опасным производствам, не может быть абсолютно безопасной. Исключить полностью вероятность аварии невозможно, даже если была проведена тщательная оценка опасностей, и были приняты соответствующие меры безопасности.

По этой причине неотъемлемой частью понятия безопасности должно стать планирование и обеспечение на практике мер смягчения последствий аварии.

Другие меры смягчения последствий аварии касаются прежде всего реагирования на выброс опасных веществ. Чтобы иметь возможность предпринимать контрмеры в аварийной ситуации, руководству предприятия может потребоваться:

а) подобрать и обучить пожарную и аварийно–спасательную команду;

б) установить систему аварийной сигнализации с прямой связью с вышеупомянутой командой или другими аварийными службами;

в) составить план действий в чрезвычайных (аварийных) обстоятельствах;

г) достигнуть соглашения с комитетом по ЧС для координации своих мер с их планом действий в чрезвычайных обстоятельствах;

д) уведомить власти о характере и степени опасности в случае аварии;

е) обеспечить противоядие в случае выброса токсичных веществ (несмотря на то, что это требование будет выполняться, скорее всего, местными медицинскими службами).

Все перечисленные меры должны быть применимы к выявленным в результате исследований опасностям и проводиться заранее проинструктированным и обученным работающим персоналом во взаимодействии с силами быстрого реагирования в чрезвычайных ситуациях и ответственными представителями местных властей.

Таким образом, аварийное воздействие на объект – это нерегламентированное воздействие, которое создается в результате попадания объекта в аварийную ситуацию и может привести его к аварии. Аварийное воздействие непосредственно на критические узлы объекта называют аварийной нагрузкой.

Для оценки возможности перерастания инициирующих событий (аварийных ситуаций) в аварии объектов с различными нежелательными исходами используются методы и модели вероятностного анализа безопасности. Наиболее часто используются два вида моделей:

- модели «нагрузка – прочность», применяемые для оценки вероятности аварий сравнительно простых объектов, состоящих в разрушении некоторых критически важных элементов конструкции объекта, что приводит к разливу (выбросу) вредных веществ, инициированию взрывчатых превращений в ВВ и т. д.;

- модели, основанные на рассмотрении аварийных последовательностей, анализируемых с помощью аппарата теории графов (деревья событий, отказов).

Потеря человеческой жизни может произойти в результате действия взрыва, обрушения строительных конструкций и разрушения элементов оборудования, действия электрического тока, пожара, отравления, облучения. Ущерб для человека может быть обусловлен как прямым воздействием, так и связан с отдельными последствиями аварий.

Значительную роль в снижении действия негативных факторов на технические системы и объекты, на трансформацию аварийных воздействий и последствий для окружающей среды играет резервирование. Многообразие способов резервирования позволяет повысить надежность различных технических систем, тем самым, предотвращая возможность развития аварии.

1.4. Аварийная подготовленность персонала

Аварийное реагирование

Защита населения от поражающих факторов – одна из главных задач гражданской обороны. Подготовка защитных мероприятий проводится заблаговременно на всей территории страны и в обязательном порядке. Объем и характер таких мероприятий определяется в каждом конкретном случае с учетом особенностей территории или самого объекта экономики, а также вероятности воздействия на них поражающих факторов и характеристик очага поражения.

Аварийная готовность означает способность обеспечивать защиту и безопасность посредством управления авариями, смягчать их последствия.

С этой целью на предприятиях созданы комиссии по чрезвычайным ситуациям (КЧС) и штаб гражданской обороны (ГО). Деятельность комиссии по ЧС (КЧС) по предупреждению и ликвидации ЧС на объекте в зависимости от обстановки осуществляется в трех режимах функционирования системы предупреждения и ликвидации ЧС: режим повседневной деятельности, режим повышенной готовности и режим чрезвычайной ситуации.

Планирование мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС проводит председатель КЧС объекта. Планирование предусматривает решение основных вопросов организации действий по предупреждению и ликвидации ЧС на объекте, главными из которых являются:

- выполнение всего комплекса мероприятий по защите персонала, зданий, сооружений и территории объекта от ЧС;

- обеспечение защиты персонала при различных видах ЧС;

- выделение необходимых сил и средств для проведения мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС.

При планировании мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС на опасных производственных объектах, перечень которых приведен в ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 года за №116-ФЗ, персонал изучает Декларацию промышленной безопасности своего объекта и План локализации аварийных ситуаций, а также последние документы Госгортехнадзора, Госпожарнадзора, Госсанэпиднадзора и др.

В плане должны быть отражены мероприятия производственного плана объекта, схемы эвакуации работников, вопросы защиты рабочих и служащих, поддержание производственной деятельности объекта экономики и все виды материального обеспечения (снабжения), дан расчет сил и средств для ликвидации последствий ЧС, для обеспечения средствами коллективной и индивидуальной защиты. Кроме того, является обязательным размещение необходимой информации в массовых местах административных и производственных корпусов объекта.

Подготовка руководящего состава, сил и средств, а также персонала объекта к действиям при ЧС организуется и проводится в соответствии с постановление Правительства РФ «О порядке подготовки населения в области защиты от ЧС» от 24 июля 1995 года за №738, организационно–методическими указаниями МЧС России по данному вопросу на очередной год, соответствующими приказами или указаниями старших начальников ГО и начальника ГО объекта.

Основные задачи подготовки, в том числе и в военное время, следующие:

- обучение персонала правилам поведения и основам защиты от ЧС, приемам оказания первой медицинской помощи пострадавшим, правилам пользования защитными сооружениями и индивидуальными средствами защиты;

- обучение и переподготовка руководителей и специалистов объекта и выработка навыков по подготовке и управлению силами и средствами для ликвидации ЧС;

- практическое освоение руководящим составом службы ГО объекта, личным составом формирований своих обязанностей при аварийно – спасательных (АС) и других неотложных работ (ДНР) и методов их проведения.

Подготовка специальных невоенизированных формирований проводится непосредственно на объекте по действующим программам. На объекте подготовка руководящего состава, специалистов, командно–начальствующего и личного состава формирований осуществляется на занятиях, тренировках КЧС, штабных тренировках, командно–штабных учениях и комплексных учениях (объектовых тренировок).

Подготовка персонала объекта, не входящего в состав органов управления и формирований, организуется и проводится по месту работы.

Постановление Правительства РФ от 24 июня 1995 года за №738 предусматривает регулярное проведение учений и тренировок, позволяющих наряду с обучением проверить степень готовности органов управления, формирований и всего персонала объекта к ЧС.

Учения на объектах могут совмещаться с городскими или районными учениями.

Разработка материально–технической базы КЧС включает:

- создание и совершенствование систем оповещения, связи и управления, включая локальные;

- создание требуемого запаса средств индивидуальной и медицинской защиты (запасы средств размещаются с учетом возможности быстрой их выдачи сотрудникам объекта и населению);

- накопление фонда защитных сооружений в соответствии с требованиями норм инженерно–технических мероприятий ГО;

- приобретение необходимой техники и оборудования для специальных (невоенизированных) формирований ГО (обеспечение техники горюче–смазочными материалами).

Для обеспечения производства работ по дезактивации, дегазации и дезинфекции территорий, зданий и сооружений заблаговременно создают запасы дезактивирующих, дегазирующих и дезинфицирующих веществ. Их использование должно обеспечить достаточную безопасность персоналу.

Разработка плана эвакомероприятий. При планировании эвакомероприятий необходимо отработать вопросы обеспечения жизнедеятельности населения.

Транспортное обеспечение заключается в организации вывоза людей в районы РЭН; вывоза материальных ценностей; перевозки рабочих смен из районов рассосредоточения на ОЭ и обратно.

Медицинское обеспечение планируется осуществлять через действующую сеть больниц, поликлиник и медпунктов, усиленную за счет вывозимых из города лечебных учреждений и медперсонала.

Штаб ГО соответствующего уровня проводит расчет потребности в средствах индивидуальной и медицинской защиты. Создает пункты выдачи СИЗ.

Средства коллективной защиты (убежища, противорадиационные укрытия – ПРУ и простейшие укрытия) поддерживаются в состоянии, в соответствии с требованиями эксплуатации.

Экстренное реагирование на ЧС – это взаимосвязанные по цели, времени и месту действия органов управления РСЧС, включающие своевременное получение информации о возникновении ЧС, оповещение населения и заинтересованных организаций, оценку обстановки, принятие решений и организацию ликвидации ЧС имеющимися силами и средствами в целях смягчения их последствий.

Комплекс мероприятий по экстренному реагированию может включать:

- оповещение (предупреждение) населения об угрозе возникновения и факте ЧС, постоянное его информирование об обстановке, порядке поведения и действий в ЧС;

- эвакуацию (отселение) людей из опасных зон и районов;

- инженерную, медицинскую, радиационную и химическую защиту как непосредственно людей, так и их среды обитания, продовольствия, фуража, воды и т. п.;

- применение специальных режимов защиты населения на зараженной (загрязненной) территории и организацию первоочередного жизнеобеспечения пострадавших в чрезвычайных ситуациях;

- обеспечение населения средствами защиты.

Для целей приема информации о ЧС используются органы повседневного управления РСЧС – дежурно–диспетчерские службы, обеспечивающие непрерывное оперативное управление РСЧС, обработку и передачу оперативной информации. Системы оповещения создаются на федеральном, региональном, территориальном и местном уровнях управления (электросирены, проводные средства связи и оповещения, местные сети проводного и эфирного радиовещания, телевидение).

При возникновении ЧС РСЧС проводятся следующие мероприятия:

- выдвижение оперативных групп в район ЧС;

- определение границ и зоны ЧС;

- организация ликвидации ЧС, защиты населения и территорий, проведение аварийно – спасательных работ по обеспечению устойчивого функционирования отраслей экономики и промышленных объектов, первоочередному жизнеобеспечению пострадавшего населения, оказанию экстренной медицинской помощи, проведение других неотложных мероприятий;

- осуществление непрерывного контроля за состоянием окружающей природной среды в районе ЧС, за обстановкой на аварийных объектах и прилегающих к ним территориях.

Для проведения аварийно – спасательных и других неотложных работ в зависимости от характера и масштаба ЧС и конкретных потребностей в тех или иных силах могут привлекаться:

- федеральные, региональные и территориальные поисково – спасательные отряды и службы МЧС России;

соединения, части, подразделения и формирования гражданской обороны;

- военизированные и невоенизированные аварийно – спасательные службы, аварийно – спасательные и специализированные формирования министерств, ведомств и организаций РФ;

- штатные и нештатные аварийно – спасательные службы, аварийно – спасательные формирования субъектов РФ и органов местного самоуправления;

- учреждения формирования Всероссийской службы медицины катастроф;

- противопожарные части и подразделения МЧС России, других министерств и ведомств РФ;

- специально подготовленные соединения, части и подразделения инженерных войск, войск радиационной, химической и биологической защиты, аварийно – поисково – спасательные подразделения Вооруженных сил РФ, другие войска и воинские формирования;

- подразделения Ассоциации спасательных формирований России, других добровольных и общественных организаций.

Привлечение сил различной принадлежности для ликвидации ЧС проводится в порядке, определенном законодательством РФ, Положением о РСЧС, положениями о территориальных и функциональных подсистемах, положениями, руководствами и соглашениями о взаимодействии между министерствами и ведомствами РФ по вопросам предупреждения и ликвидации ЧС.

Тема 2. Прогнозирование аварий и катастроф

Обеспечение безопасности населения и окружающей природной среды представляет собой весьма сложную техническую задачу, решение которой невозможно без совершенствования и углубления инженерной подготовки в области надежности, прогнозирования и обеспечения безопасности технических систем.

В настоящее время в России осуществляется переход от регистрации свершившегося факта к осознанию необходимости использования инженерных методов предварительного анализа и исследования технических систем и объектов промышленного риска с целью предупреждения аварий. Ясно, что в изменившихся условиях подход к решению проблем, основанный на концепции «регистрировать и выправлять», вынужден уступить место новому, где главенствует принцип «предвидеть и предупреждать». Встала задача прогнозирования техногенной деятельности – чтобы предотвратить тот ее предельный негативный масштаб, превышение которого оборачивается трагедией, катастрофами, экономическим и экологическим ущербом.

Особенно важны прогнозы возникновения аварий и катастроф в результате нерегламентированных воздействий на технические системы, в том числе прогнозы закономерностей развития природных процессов во времени и пространстве, цикличности процессов. Знание величины уровней создаваемых природными явлениями поражающих факторов для объектов техносферы, позволит спланировать ряд необходимых предупредительных мероприятий, предотвращающих возникновение аварий и ЧС или смягчить уровень последствий ЧС.

2.1. Подходы к прогнозированию возникновения ЧС

Для управления безопасностью населения и территорий необходимы оценки и прогнозы риска ЧС. К настоящему времени создан обширный арсенал методов прогноза (оценки на определенный момент или интервал времени в будущем) рисков, в том числе связанных с ЧС природного и техногенного характера. По назначению их логично разделить на два вида (рис. 9):

- методы прогнозирования возникновения ЧС;

- методы прогнозирования последствий ЧС.

Рис. 9. Методический аппарат прогноза риска

Методы прогнозирования возникновения ЧС наиболее развиты применительно к ЧС природного характера, точнее, к вызывающим их опасным природным явлениям. Для своевременного прогнозирования и обнаружения опасного природного явления на стадии его зарождения необходима хорошо отлаженная общегосударственная система мониторинга за предвестниками стихийных бедствий и катастроф. По информации, полученной от этой системы, территориальные органы власти принимают заблаговременные либо оперативные решения на осуществление мер защиты с целью предупреждения и/или смягчения последствий чрезвычайных ситуаций. В указанную систему должны входить, в частности, подсистемы прогнозирования и обнаружения опасных природных явлений для потенциально опасных объектов (ядерно и радиационно опасных объектов, химических производств, гидротехнических сооружений) — охранные и наблюдательные сети объектов Минатома РФ, региональные сейсмические сети для обеспечения работ по краткосрочному прогнозу землетрясений и др.

Методы прогнозирования возникновения ЧС по прогнозируемым параметрам делятся на методы прогноза места, силы, времени наступления и частоты (повторяемости). Применительно к различным опасным природным явлениям эта задача решается в различной степени.

Конечно, экономически более выгодно предвидеть опасные природные явления и готовиться к ним в месте их проявления. А те мероприятия, которые не могут быть проведены за имеющееся время упреждения об опасном природном явлении, осуществляются на всей территории возможного их проявления заблаговременно (превентивные меры защиты) на основе прогноза их частоты (повторяемости).

По времени упреждения методы прогноза времени возникновения ЧС можно разделить на несколько видов. В целях заблаговременного или оперативного принятия управленческих решений по предупреждению ЧС и своевременному реагированию на них целесообразно получение следующих прогнозов: долгосрочный (на 5—10 лет) прогноз кризисных явлений в различных сферах на основе научного мониторинга стратегических рисков; среднесрочный (от 2 до 5 лет) прогноз опасностей в природно-техногенной сфере и на год — прогноз угроз от реализации природных и техногенных опасностей; краткосрочный (месяцы-недели) прогноз возможности возникновения опасных природных и техногенных явлений; оперативный (дни) прогноз наступления опасных природных явлений; предупреждение (часы) о надвигающемся опасном природном, техногенном или социальном явлении; экстренный (1—2 часа) прогноз последствий уже произошедших ЧС.

Для принятия решений на осуществление превентивных мер зашиты необходимы также прогнозы времени возникновения и (или) повторяемости стихийных бедствий, а также аварий и катастроф на потенциально опасных объектах.

Например, во Всероссийском центре мониторинга и прогнозирования ЧС природного и техногенного характера осуществляется подготовка долгосрочных прогнозов: стратегического планирования (на год); циклических ЧС на осенне-зимний период; циклических ЧС, обусловленных весенним снеготаянием и природными пожарами; среднесрочных прогнозов ЧС на месяц; краткосрочных декадных прогнозов ЧС; оперативных ежедневных прогнозов; экстренных предупреждений. При составлении прогнозов используются данные Росгидромета, Авиалесоохраны, Минздрава, Минсельхозпрода России, ИЗМИРАН (Институт земного магнетизма и распространения радиоволн).

Прогноз возникновения ЧС основывается на прогнозе возможности возникновения инициирующих их событий и уязвимости рассматриваемой территории. Инициирующими событиями для возникновения ЧС являются проявления характерных для рассматриваемой территории источников опасности (опасные явления):

- опасные природные явления — землетрясения, ураганы, наводнения и т.д.,

- опасные техногенные явления — аварийные ситуации на объектах техносферы (пожары, взрывы, падения, отказы составных частей, важных для безопасности),

- опасные социальные явления — несанкционированные действия с потенциально опасными объектами, нападения на них и другие события.

Изучение этих редких, но опасных по последствиям событий является одной из важнейших задач в анализе и управлении риском, которые должны прийти на смену применявшемуся человечеством до сих пор методу проб и ошибок.

Возможность использования того или иного подходов зависит от соотношения случайности и предсказуемости опасных явлений. Когда о механизме формирования (возникновения, распространения) сопровождающих некоторый природный процесс опасных явлений ничего не известно, оно рассматривается как случайное явление. Случайность или неопределенность времени, места и силы опасных явлений обусловлена двумя основными причинами:

- отсутствием или недостаточностью наших знаний о закономерностях формирования в определенных месте и времени опасного природного явления;

- стохастическим характером влияющих на развитие процесса факторов.

Неопределенность — это понятие, отражающее отсутствие однозначности. Неопределенность обусловлена внутренними свойствами объектов и неполнотой сведений об объектах. Различают неопределенность стохастическую и детерминированную.

Чем больше непредсказуемых факторов влияет на развитие природного процесса, тем меньше теоретически возможное время упреждения (рис. 10) о развитии опасного природного явления. В предельном случае это время равно нулю.

От этих же факторов зависит и точность прогноза. Чем меньше случайных факторов и глубже изучены физические процессы, приводящие к опасным явлениям, тем выше точность прогноза.

Неопределенность

упр

Рис. 10. Зависимость точности прогноза повторяемости от интервала

наблюдения ∆Т (слева) и времени наступления опасного явления от времени упреждения tynp (справа): (- - -) хуже и (——) лучше изученный механизм формирования природного явления

Стимулом к изучению эпизодически происходящих на рассматриваемой территории опасных природных явлений являются вызываемые ими экономические потери, требующие значительных затрат на защиту территории от происходящих в случайный момент времени и в произвольном месте опасных явлений.

С увеличением интервала наблюдения за развитием опасных природных процессов и явлений ∆Т точность оценки повторяемости, встречаемости и областей возможного возникновения опасных явлений возрастает. При прогнозе времени, места и силы опасного явления с увеличением интервала упреждения tynp точность, наоборот, падает. Поэтому те меры зашиты, которые не могут быть реализованы за время упреждения, определенное с приемлемой точностью, планируются на основе информации о повторяемости опасного явления.

Время tynp определяется интервалом корреляции значений совокупности информативных параметров в момент времени t0 и текущий момент t. Чем больше случайных факторов влияет на развитие природного явления (описывающих этот процесс информативных параметров во времени и пространстве), тем меньше интервал корреляции.

Чем больше знаний, тем меньше неопределенность и больше предотвращаемый на основе предпринимаемых в соответствии с имеющимися знаниями мер защиты ущерб. Другими словами, чем больше знаний, тем выше эффективность мер защиты (больше предотвращенный ущерб на единицу затрат). Таким образом, наука является значимым фактором экономии ресурсов государства и в итоге — его устойчивого развития.

В таблице 5 приведены три уровня наших знаний о времени, месте и силе опасных природных явлений. Если время наступления природного явления с некоторой силой в конкретном пункте на основе имеющихся знаний может быть предсказано с интервалом упреждения, отличным от нуля, то говорят о предсказуемых явлениях.

Таблица 5

Уровни определенности (неопределенности) и определяемые на их основе характеристики опасных природных явлений

Распределение

Уровень

Неопределенность

Частичная определенность

Полная определенность

Временное

Частота λОЯ, 1/год — повторяемость Цикличность явлений; вероятность возникновения за заданный интервал времени в рассматриваемом пункте опасных явлений с силой, не менее заданной

Время возникновения

tоя

Энергетичес-кое

Распределение по силе fоя (и) = Р(иоя <и)встречаемость Сила Чоя

Пространствен -ное

Область возможного возникновения Fоя (x) = Р(ХОЯ <х)-опасная территория

Место Хоя

При частичной определенности механизмов возникновения и развития опасных природных явлений или наличии статистических данных, указывающих на некоторые закономерности их наступления (например, цикличность во времени), опасное явление может быть предсказано, хотя и со значительной погрешностью (например, в форме вероятности возникновения природного явления с силой, не менее заданной, на рассматриваемой территории или в определенном пункте за заданный интервал времени в будущем).

При полной определенности все три параметра опасного явления могут быть предсказаны с приемлемой точностью для своевременного принятия адекватных мер защиты, объем которых зависит от имеющихся материальных и временных (времени упреждения) ресурсов.

2.2. Методы прогнозирования возникновения аварий и катастроф

Изучение механизмов возникновения и развития опасных природных явлений сопровождается повышением точности прогноза их времени, силы и места, т. е. переходом от их описания как случайного явления к описанию как закономерного явления. Решение этой задачи проводится в рамках фундаментальных исследований в соответствующих областях знаний. На основе этой информации разрабатывается методический аппарат прогнозирования, в частности, использующий идеи обучения (теория распознавания образов, искусственный интеллект и др.).

Вероятностно-статистический подход основан на представлении природных явлений на рассматриваемой территории или аварийных ситуаций на совокупности однотипных объектов пуассоновским потоком случайных событий. Он используется для оценивания частот опасных явлений λоя с силой, не менее заданной (иоя ≥ и 0) и аварийных ситуаций определенного вида. В предположении стационарности, ординарности и отсутствия последействия поток инициирующих событий характеризуется параметром аоя(∆ť) =λ оя ∆ť — средним числом событий за интервал времени ∆t (обычно за год). Частота (интенсивность) инициирующих событий рассчитывается по их статистике:

λОЯ = dОЯ / ∆Т,

где dОЯ — число инициирующих событий (опасных явлений) за интервал времени ∆Т ›› ∆t.

Повторяемость инициирующих событий (средний интервал времени между ними) определяется по формуле tc = 1/ λОЯ, лет.

При оценивании возможности наступления сравнительно редких событий (при аОЯ (∆Т < 1) интерес представляет вероятность QОЯ (∆ť) хотя бы одного инициирующего события за предстоящий интервал времени ∆ t.

Если инициирующее событие не произошло до момента времени ť, то его вероятность за последующий интервал времени рассчитывается по условному (усеченному) распределению. Для Пуассоновского потока время между событиями подчиняется экпоненциальному закону.

По многолетним наблюдениям за природными явлениями на определенной территории определяется также их распределение по силе FОЯ ( u) = P(U< и), где U— случайная по совокупности произошедших природных явлений величина уровней создаваемых ими поражающих факторов для объектов техносферы.

Таким образом, вероятно–статистический подход позволяет оценить частоту по данным многолетним наблюдениям и разработать меры по снижению рисков и смягчению последствий ЧС:

- меры по ограничению антропогенной деятельности (налоги на выбросы в атмосферу) для снижения частоты и силы опасных природных явлений;

- предупреждение (снижение силы) некоторых природных явлений;

- регулирование застройки на основе районирования территории;

- строительство сооружений инженерной защиты;

- повышение устойчивости (сейсмостойкое строительство);

- ужесточение строительных нормативов;

- перенос потенциально опасных объектов, переселение.

Вероятностно-детерминированный подход основан на установлении законов и закономерностей развития природных процессов во времени и пространстве, цикличности природных явлений, что можно использовать для целей их долго- и среднесрочного прогнозирования. Если имеется циклически действующий фактор, то свойство отсутствия последействия нарушается и поток природных явлений не подчиняется закону Пуассона. Например, если выявлена цикличность землетрясений, то время до очередного землетрясения подчиняется некоторому унимодальному распределению. При повторяемости (в отличие от пуассоновского потока здесь можно применять более узкий термин — периодичности) землетрясений tср с дисперсией, т. е. при нормальном распределении времени между землетрясениями.

Так, сильные землетрясения в Алма-Ате случались в 1887 и 1911 годах. По оценкам специалистов, их цикличность составляет 100±15 лет.

Применительно к объектам техносферы вероятностно-детерминированный подход основан на установлении закономерностей развития деградационных процессов, накопления повреждений, образования и распространения трещин, приводящих к авариям, и состоит в прогнозировании срока службы их критичных по безопасности составных частей, ограничиваемого параметрическими отказами вследствие процессов старения, изнашивания, разрегулирования. На основе оценки вероятности параметрических отказов определяется необходимость профилактических замен составных частей с истекшим сроком службы.

При среднесрочном (месяцы, недели) прогнозировании на основе этой информации кроме вероятности может быть уточнено также наиболее вероятное время наступления инициирующего события.

С помощью методик прогнозирования, базирующихся на знании закономерностей формирования инициирующих событий, прогнозируется время tОЯ и место хОЯ природных явлений с силой, превышающей заданную величину ин, время наступления на конкретных объектах техносферы аварийных ситуаций определенного вида.

Таким образом, с помощью вероятностно–детерминированного подхода могут быть даны: долгосрочный (годы) прогноз времени наступления по данным многолетних наблюдений и среднесрочный прогноз места и времени (месяцы, недели) наступления по данным мониторинга. Для долгосрочного прогноза меры по снижению рисков и смягчению последствий ЧС аналогичны мерам при вероятностно–статистическом подходе. Среднесрочный прогноз позволяет разработать меры, направленные на повышение защищенности территорий (укрепление сооружений инженерной защиты) и обучение населения и аварийно – спасательных формирований действиям в условиях ЧС.

Для краткосрочного (дни, часы) прогнозирования используется детерминированно-вероятностный подход, опирающийся главным образом на оперативную информацию, получаемую от сетей мониторинга — о предвестниках, приближающемся опасном природном явлении, с учетом неопределенностей методик прогноза их развития и перемещения. При этом кроме времени наступления природного явления 1ОЯ прогнозируются его место хоОЯ и сила иОЯ. Подход применим и для прогнозов аварийных ситуаций на технических объектах с непрерывным контролем технического состояния. Краткосрочный прогноз направлен на смягчение последствий (оповещение; эвакуация; своевременное начало аварийно – спасательных работ).

Показатели эффективности прогнозов. Относительно ЧС на рассматриваемом интервале времени могут быть высказаны две гипотезы: наступит или не наступит. Если ЧС предсказана и наступила (или не предсказана и не наступила), то это достоверный прогноз. Количественно степень достоверности прогноза ЧС на рассматриваемом интервале времени характеризуется показателями оправдываемоести О и предсказуемости П (табл. 6, рис.11).

Таблица 6

Показатели достоверности прогнозов возникновения ЧС

Прогноз ЧС Предсказана Не предсказана

Наступление ЧС

Не наступила

Наступила

Не наступила

Наступила

Показатели достоверности прогноза

а

О

—

ß

Пусть NНаступило,предсказано = NПредсказано,наступило - число наступивших ЧС из числа предсказанных или предсказанных ЧС из числа наступивших. Оно определяется как пересечение двух подмножеств (рис. 11):

N наступило/предсказано

Рис. 11. Оправдываемость прогнозов и предупрежденность ЧС

N наступило/предсказано = N наступило U N предсказано' ,

где NHacmynuAO — число наступивших на рассматриваемом интервале времени ЧС, N предсказано - число ЧС, наступление которых на рассматриваемом интервале времени предсказано. Тогда оправдываемость прогнозов ЧС на рассматриваемой территории, происходящих за интервал времени ∆ť, определяется по формуле:

О = N наступило/предсказано / N предсказано' ,

а предупрежденность произошедших ЧС:

П = N наступило/предсказано / N наступило

Если ЧС предсказана, но не наступила, то имеет место ошибка 1-го рода, которая характеризуется вероятностью, а оценка которой определяется по формуле:

а = N предсказано - N предсказано / наступило

N наступило

Ошибка 2-го рода состоит в том, что ЧС не предсказана, но наступила. Она характеризуется вероятностью ß, оцениваемой по формуле:

N наступило - N наступило / предсказано

ß= N наступило

Оценка и прогноз последствий ЧС

Методы прогнозирования последствий ЧС развиты применительно к ЧС как техногенного, так и природного характера. Исторически первыми развивались методы прогнозирования последствий аварий и катастроф. Их основой явились методы оценки последствий применения оружия массового поражения, которые наиболее интенсивно развивались начиная с 50-х годов XX века — после появления ядерного оружия. Методы прогнозирования последствий стихийных бедствий развиваются в последние десятилетия. Отметим, в частности, методы прогнозирования последствий землетрясений.

Методы оценки и прогнозирования последствий ЧС по времени проведения можно разделить на две группы:

- методы, основанные на априорных (предполагаемых) оценках, полученных с помощью теоретических моделей и аналогий;

- методы, основанные на апостериорных оценках (оценки последствий уже произошедшей ЧС).

По используемой исходной информации методы прогнозирования последствий делят на::-

- экспериментальные, основанные на обработке данных произошедших ЧС;

- расчетно-экспериментальные, когда имеющиеся статистические данные обрабатывают с помощью математических моделей;

- расчетные, основанные на использовании только математических моделей.

Расчетные модели, используемые для априорных оценок, тестируются по реально произошедшим стихийным бедствиям и катастрофам.

Априорные оценки последствий ЧС различают по времени проведения и назначению:

- заблаговременные оценки для различных сценариев инициирования стихийных бедствий и катастроф, проводимые в интересах планирования мероприятий по смягчению последствий ЧС (создания запасов материальных средств, подготовки аварийно-спасательных формирований, разработки планов действий в случае ЧС, обучения руководителей, специалистов и населения действиям в условиях ЧС);

- оперативные оценки по информации о произошедших опасных природных явлениях, авариях и катастрофах, проводимые в целях адекватного оперативного реагирования в интересах смягчения последствий ЧС.

Успешно функционирует, в частности, система оперативного прогноза последствий сильных землетрясений с использованием ГИС-технологий. Используемая географическая информационная система (ГИС) содержит информацию о населении и характеристиках застройки всех населенных пунктов на территории России. Система по получаемой через Интернет в реальном масштабе времени информации о координатах, глубине очага и магнитуде землетрясения выдает прогноз его последствий, а также расчет необходимых сил и средств для проведения аварийно-спасательных работ. Известно, что эффективность этих работ, т.е. число спасенных из числа попавших в завалы, напрямую зависит от своевременного начала аварийно-спасательных работ и достаточности привлекаемых сил и средств.

Отметим также задачу прогноза глобальных последствий конкретных, уже произошедших стихийных бедствий и техногенных катастроф (предсказуемости глобальных изменений природной среды через достаточно длинный промежуток времени) на основе анализа получаемых с помощью дистанционного зондирования Земли из космоса временных рядов данных, которые характеризуют наблюдаемые явления. Основными глобальными природными явлениями являются: увеличение содержания «парниковых газов» (углекислый газ, метан, окислы азота и др.) в атмосфере, которое проявляется в усилении засух, наводнений, других неблагоприятных климатических процессов.

Для изучения изменений климата и других условий окружающей среды используются также изотопные методы. Изотопы служат индикаторами таких связанных с климатом параметров, как температура поверхностного слоя воздуха, относительная влажность в атмосфере и выпадение осадков. Кроме того, посредством радиоизотопных измерений можно исследовать динамику процессов переноса и смешивания в атмосфере, которые управляют климатическими условиями, а также взаимодействие воздуха и моря. Для понимания происходящих в настоящее время изменений в окружающей среде, и особенно климатологических условий, могут использоваться методы оценки исторических данных, сконцентрированных в природных «архивах», таких как сердцевина ледяных блоков, донные отложения озер и морей, кораллы, грунтовые палеоводы, наносные отложения в пещерах и кольца на срезах деревьев.

В настоящее время задачи выявления и картирования опасных явлений, оценки риска, раннего предупреждения и организации работ по смягчению последствий стихийных бедствий в значительной степени решаются на основе данных, получаемых с помощью космических средств дистанционного зондирования Земли.

С целью определения влияния поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций на жизнедеятельность населения, работу объектов экономики и действия сил ликвидации чрезвычайных ситуаций, обоснования и принятия мер зашиты, осуществляется прогнозирование и оценка обстановки, складывающейся при ЧС.

Под оценкой и прогнозированием обстановки понимается сбор и обработка исходных данных о чрезвычайных ситуациях, определение размеров зон чрезвычайных ситуаций и нанесение их на карту (план); определение влияния поражающих факторов источников ЧС на работу объектов экономики, жизнедеятельность населения и действия сил ликвидации чрезвычайных ситуаций. На основе оценки решаются задачи по выбору оптимальных вариантов действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций, работе объектов экономики и жизнедеятельности населения, которые обеспечивают максимальное снижение потерь.

Классификация задач оценки и прогноза последствий ЧС по заблаговременности их проведения и комплексу учитываемых неопределенных факторов приведена в таблице 7.

Таблица 7

Классы задач оценки и прогноза ЧС

Задача

Учитываемые неопределенные факторы

Использование результатов

Оценка риска ЧС

Опасность — угроза — уязвимость — эффективность систем безопасности — ущерб

Управление риском ЧС

Прогноз последствий ЧС

[Опасное явление] с учетом его неопределенности по месту и силе — угроза — уязвимость — ущерб

Планирование превентивных мер по защите населения и территорий

Экстренная оценка обстановки

[Воздействие] — уязвимость — ущерб

Выбор рационального сценария реагирования

Оценка фактической обстановки

[Воздействие] — ущерб

Планирование действий сил и средств ликвидации ЧС

Оценка риска ЧС на рассматриваемой территории проводится периодически (при составлении или корректировке паспортов безопасности территорий, при декларировании безопасности потенциально опасных объектов и в других случаях) в интересах управления риском. При оценке риска все основные влияющие факторы являются неопределенными, и используются их оценочные значения.

Оценка риска состоит в оценке повторяемости ЧС и предполагаемого ущерба от них.

Прогноз последствий ЧС — это заблаговременный прогноз обстановки на рассматриваемой территории в случае, если произойдет ЧС определенного вида. При оценке последствий аварий стационарных потенциально опасных объектов известно также местоположение источника ЧС. Заблаговременная оценка последствий ЧС представляет собой частную задачу оценки риска при условии, что инициирующее событие произошло (опасность реализовалась). Прогноз осуществляется по расчетным параметрам неопределенных факторов с учетом преобладающих среднегодовых метеоусловий. Результаты прогнозирования используются для планирования превентивных мер по защите населения и территорий.

В основу математических моделей прогнозирования последствий ЧС положена ее вероятностная модель, но при условии, что негативное событие произошло. При этом учитывается как вероятностный характер воздействия поражающих факторов на объекты, так и уязвимости объектов этому воздействию. Невозможно определить заранее достоверно, какая интенсивность колебания земной коры будет действовать в районе расположения здания или какая величина давления во фронте воздушной ударной волны будет действовать на сооружение. Уровни поражающих факторов являются случайными величинами и описываются своими законами распределения.

Уязвимость зданий и сооружений также описывается случайными величинами вследствие разброса прочности материалов, отклонения строительных элементов от проектных размеров, различий условий изготовления элементов и других факторов.

Возможность поражения людей будет зависеть от целого ряда случайных событий. В частности, от вероятности размещения людей в потенциально опасной зоне, плотности расселения в пределах населённого пункта и вероятности поражения людей обломками при получении зданиями той или иной степени повреждения.

Основные случайные факторы, влияющие на последствия ЧС, связаны с факторами опасности, пространственно-временными факторами угрозы и уязвимостью территории: размещением населенного пункта относительно очага воздействия; уровнями поражающих факторов; характеристиками фунтов; конструктивными решениями и прочностными свойствами зданий и сооружений; плотностью застройки и расселения людей в пределах населённого пункта; режимом нахождения людей в зданиях в течение суток и в потенциально опасной зоне в течение года и др.

Экстренная оценка обстановки в случае произошедшей ЧС осуществляется поданным о месте, силе и времени опасного явления, поступившим от вышестоящих, нижестоящих и взаимодействующих органов управления ГОЧС, объектов экономики и сил разведки, наблюдения и контроля, с учетом реальных метеоусловий. Экстренная оценка представляет собой частный случай предыдущей задачи при условии, что факторы опасности и угрозы реализовались и известны. Результаты оценки используются для принятия решения соответствующими органами управления по защите населения и территорий (выбора рационального сценария реагирования), а также для уточнения задач органам разведки и проведения экстренных мероприятий по защите.

Оценка фактической обстановки, сложившейся в результате произошедшего опасного явления, проводится по данным, полученным от органов разведки, наблюдения и контроля. В результате оценки фактической обстановки снимается неопределенность относительно единственного оставшегося неопределенным фактора риска — ущерба. Результаты оценки используются для уточнения ранее принятых решений по защите населения и проведения работ по ликвидации чрезвычайной ситуации.

2.4. Оценка повторяемости чрезвычайных ситуаций

К сожалению, современная наука еще не в состоянии прогнозировать время наступления ЧС. Поэтому для обоснования рациональных мероприятий защиты обычно используется информация об их повторяемости на некотором объекте (пункте) или территории. Для оценки и прогноза повторяемости используются методы, основанные на анализе статистики ЧС за предшествующие годы и привлечении дополнительной информации (табл. 8).

Таблица 8

Методы оценки и прогноза частоты ЧС

Объем статистических данных N

Метод

Дополнительная информация для повышения точности

> 100

Статистический

Модели динамики

1-100

Вероятностно-статистический

Модели пересчета неоднородных данных; F(w)

< 1 (редкие ЧС)

Теоретико-статистический

Статистика инициирующих событий; закономерности их перерастания в ЧС

Статистический метод. Математический аппарат для определения частоты ЧС основан на рассмотрении их распределения во времени. Представим ЧС определенного вида с тяжестью последствий не менее заданной в некотором пункте или на некоторой территории потоком случайных событий. Будем полагать этот поток обладающим следующими свойствами:

- ординарности — за достаточно малый промежуток времени происходит не более одной ЧС;

- отсутствия последействия — после очередной ЧС их частота не изменяется, хотя, разумеется, меры по предупреждению ЧС и снижению их последствий принимаются после каждой ЧС;

- стационарности — частота ЧС λ (t) = const.

При этих условиях поток ЧС является простейшим пуассоновским, для которого случайное число ξЧС, происходящих в течение времени ∆t, распределено по закону Пуассона.

Погрешность оценки частоты по данным, принадлежащим одной генеральной совокупности, имеет две основные составляющие:

- статистическую, зависящую от числа наблюдений N;

- природную, зависящую от флуктуации числа ЧС год от года под действием различных факторов.

Вероятностно-статистический метод. Учет информации о распределении ЧС по последствиям. Статистика ЧС с тяжелыми последствиями (региональных, федеральных, трансграничных) существенно ниже статистики общего числа ЧС. Так, за 1997—2000 гг. произошла 21 региональная ЧС.

Еще меньше статистика ЧС отдельных видов или статистика ЧС по регионам (субъектам Федерации), что приводит к значительной статистической неопределенности оценок их повторяемости.

Точность оценки частоты достаточно редких событий можно повысить путем привлечения дополнительной информации. По ее виду различают способы объединения информации о величине оцениваемого параметра (в свою очередь делятся на методы объединения данных, оценок и комбинированные методы) и привлечения информации о вероятностных распределениях.

Для повышения точности используется объединение однородных (включая байесовские методы объединения априорной информации и данных наблюдений) и неоднородных данных. Объединение однородных (принадлежащих к одной генеральной совокупности) данных проводится путем их суммирования. Для объединения неоднородных данных необходимы процедуры пересчета, основанные на привлечении дополнительной информации о моделях переноса информации. К методам объединения оценок относятся линейное объединение независимых оценок, применение множественной регрессии для линейного объединения оценок и др.

Теоретико-статистический метод. При анализе повторяемости ЧС особый интерес представляют масштабные, т. е. сопровождающиеся значительными последствиями, ситуации (катастрофы). Отсутствие катастроф даже в течение достаточно длительного времени отнюдь не исключает их появления в будущем. Значительные последствия катастроф делают их математическое ожидание за заданный промежуток времени значимым фактором, требующим возможно более точного учета при планировании экономического развития и проведении региональной политики. В мире число катастроф с высоким экономическим ущербом (не менее 1 % от валового годового продукта страны) возросло с 60-х до 90-х годов более чем в 4 раза.

Кроме чисто экономических важны также политические, социальные и психологические последствия таких катастроф.

Однако катастрофы находятся на «хвосте» распределения ЧС по размеру ущерба. Их частота мала, т. е. они являются редкими событиями (происходят не каждый год). Для них характерны значительные флуктуации оценок вероятности реализации и, следовательно, значительная статистическая неопределенность прогноза. Относительные погрешности оценок вероятностей событий, происходящих на «хвостах» распределений, могут составлять сотни %.

Статистическим методом для частоты редких ЧС может быть определен лишь доверительный интервал.

Естественно, что вследствие технического прогресса и сравнительно быстрого изменения условий жизнедеятельности людей такого интервала наблюдений, как правило, не бывает. С развитием техносферы не только осваиваются новые территории, но и изменяются условия перерастания опасных природных явлений в стихийные бедствия, исчезают одни и появляются другие виды ущерба и инициирующие события для них. Так, с появлением скоростных магистралей туман стал опасным природным явлением, способствующим авариям на автодорогах. Авиации немногим более 100 лет, атомной энергетике — 50, при этом они непрерывно эволюционируют, причем не только количественно, но и в качественном отношении.

Для получения точечной оценки частот редких природных и природно-техногенных ЧС с тяжелыми последствиями на определенной территории, по которым статистика практически отсутствует (таких, например, как стихийные бедствия с катастрофическими последствиями, техногенные катастрофы типа катастрофы в Чернобыле), происходящих в среднем раз в несколько лет и даже десятков лет, может быть использован теоретико-вероятностный метод. Метод применим к оценке повторяемости инициированных опасными природными явлениями стихийных бедствий, аварий и катастроф на объектах техносферы. Он основан на использовании математических моделей, использующих закономерности перерастания инициирующих событий в ЧС, и установлении структуры рисков не только по видам инициирующих природных процессов и явлений, но и по факторам, влияющим на его величину, т. е. на декомпозиции задачи, оценке частных показателей риска и определении частоты ЧС по частным показателям.

Исходные данные для этих моделей получают из анализа источников потенциальной опасности на рассматриваемой территории, частот реализации и др.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите источники опасности на производстве.

2. Каковы условия реализации опасности?

3. Логическая цепочка развития опасности.

4. Основные виды воздействий на технические системы.

5. Виды нерегламентированных воздействий на технические системы.

6. Классификация катастроф по масштабу.

7. Фазы развития аварии.

8. Проектная и запроектная авария.

9. Дайте определение понятию «аварийная нагрузка».

10. Перечислите последствия ударного взаимодействия поражающего элемента и преграды.

11. Трансформация динамической нагрузки.

12. Что такое перегрузка технического объекта?

13. Трансформация теплового воздействия на технический объект.

14. Характеристика структурных повреждений.

15. Последствия для технического объекта электромагнитного и ионизирующего воздействия.

16. Причины аварийности на производстве.

17. Причины инициированных отказов.

18. Случайное событие. Поток событий.

19. Виды прогнозирования по предупреждению ЧС.

20. Подходы к прогнозированию ЧС.

21. Характеристика вероятностно – статистического подхода при прогнозировании ЧС.

22. Характеристика вероятностно – детерминированного подхода при прогнозировании ЧС.

23. Характеристика детерминированно - вероятностного подхода при прогнозировании ЧС.

24. Показатели эффективности прогнозирования ЧС.

25. Методы оценки и прогноза частоты ЧС.

Раздел 3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РИСКА. УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ

В настоящее время регионы мира сталкиваются с риском необратимого разрушения окружающей среды, что подрывает процесс социально–экономического развития. Поэтому на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г принята Концепция устойчивого развития. Она является глобальной концепцией, обеспечивающей безопасность человечества. Ключевой проблемой Концепции является устойчивое развитие общества, при котором воздействие на окружающую среду остается в пределах хозяйственной емкости биосферы, поддерживающей способности Земли. Устойчивое развитие – это развитие человечества, при котором удовлетворение потребностей ныне живущего поколения людей осуществляется без ущерба для будущих поколений; то есть управляемое развитие общества, не разрушающего своей природной основы и обеспечивающее непрерывный процесс цивилизации.

Достижение целей устойчивого развития предполагает поиск эффективных путей снижения рисков.

Тема 1. Государственная стратегия в области снижения природных и техногенных рисков

1.1. Новая стратегия в области снижения природных и техногенных рисков

Обеспечение безопасности человечества в будущем, ныне живущего населения Земли, отдельных его представителей осуществляется на основе ряда концепций, области применения которых, степень общности и уровни принятия решений приведены на рис. 12.

Новая стратегия должна строиться на научном подходе, состоящем в переходе на анализ и управление риском. Его центральным звеном является обоснование мер защиты по критерию «затраты — выгоды» с учетом экономических в условиях жестких финансовых ограничений) и социальных факторов, их оптимизация. Это приводит почти всегда к целесообразности переноса центра тяжести усилий по защите населения с ликвидации последствий уже происшедших ЧС на их предупреждение, так как затраты на предупреждение ЧС являются, как правило, более эффективными уже в среднесрочной перспективе.

Возникновение чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, величина причиняемого ими ущерба во многом зависят от своевременности и точности их предсказания, от принятия предупредительных мер защиты.

Рис.12. Степень общности и области применения концепций безопасности

Государственная стратегия снижения рисков и смягчения последствий ЧС базируется на следующих принципах:

– высшего приоритета человека, закрепленный провозглашением в качестве цели государственной стратегии минимизации человеческих жертв при ЧС;

– приоритета здоровья человека - в соответствии с этим принципом при любых ЧС необходимо стремиться к тому, чтобы ущерб здоровью людей, попавших в ЧС был сведен к минимуму, который только возможен в каждой конкретной ситуации;

- экологического императива - повреждающее воздействие на окружающую природную среду в ЧС должно быть сведено к минимуму;

- защиты культурного наследия - при любых ЧС необходимо, чтобы ущерб культурным ценностям был сведен к минимуму;

- обоснования — меры по управлению рисками и смягчению последствий ЧС должны строиться с учетом баланса затрат предотвращенного ущерба (не только экономического, но и политического, социального, экологического);

- оптимизации - выбор мер зашиты должен максимизировать чистую пользу;

- регионального императива - при реализации стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС необходимо учитывать природные, этнокультурные, политико-экономические и другие особенности региона ЧС;

- локального реагирования - основные мероприятия по реализации государственной стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС должны проводиться на местном уровне; ответственность за их проведение должна возлагаться на местные органы власти. Необходимо исходить из приоритетности принятия решений в зоне ЧС органами местного самоуправления и их ответственности за своевременность и эффективность этих решений. Это не исключает помощь и поддержку в случае необходимости региональной и федеральной администрации;

- национальной консолидации - реализация государственной стратегии должна строиться на сочетании интересов и распределении ответственности между федеральным, региональным и местным уровнями, между государственными органами, частным предпринимательством и неправительственными общественными организациями, т.е. следует исходить из необходимости консолидации всех национальных сил - государственных, частных и общественности;

- приоритета профилактики и предотвращения ЧС - идентификация, диагностика, мониторинг и оценка рисков с последующим прогнозированием и предотвращением ЧС должны лежать в основе всех мероприятий по реализации государственной стратегии снижения рисков и смягчения последствий ЧС. В основе этого принципа лежит доказанный факт, что профилактика и предотвращение ЧС гораздо дешевле и гуманнее, чем ее ликвидация;

- права на выбор - признание права отдельных людей и организаций идти на сознательный риск проживания и деятельности в местах повышенной опасности и самостоятельно нести ответственность за собственный выбор, если это не затрагивает права других людей. Необходимо уважать право отдельных людей и организаций жить и вести свой бизнес там, где они считают это наилучшим, даже если они сознательно идут при этом на высокий риск потерпеть ущерб или погибнуть в случае возникновения ЧС.

Общегосударственной проблемой в нашей стране является предупреждение ЧС природного и техногенного характера, максимальное снижение масштабов потерь. В настоящее время стало ясным, что устойчивое развитие страны может быть достигнуто не на пути ликвидации последствий ЧС, а на принципиально ином пути - прогнозирования ЧС природного и техногенного характера и их предупреждения. Для реализации новой стратегии необходимы создание методов и средств прогнозирования и предупреждения и прежде всего оценка риска, разработка превентивных мер, предупреждение и обеспечение готовности к ЧС.

Предупреждение и готовность к ЧС — это система, включающая мониторинг опасных природных явлений, оперативную обработку и передачу информации, долго-, средне- и краткосрочные прогнозы, меры быстрого оповещения и реагирования.

Оперативная готовность к стихийному бедствию предусматривает: систему мер по предупреждению населения в реальном режиме времени; подготовку лиц и специальных команд, которые будут участвовать в ликвидации последствий катастроф; оказание санитарно-медицинской помощи; резерв продуктов питания и предметов первой необходимости (жилья, одежды, полевых кухонь и т.д.). Система предупреждения и готовности эффективна только в том случае, если работает на всех уровнях - от местного до регионального и международного. Отсутствие какого-либо звена в системе оповещения и готовности сводит к нулю усилия всех остальных звеньев.

Следуя новой стратегии, спасти людей и предотвратить огромные разрушения можно, если ввести достаточно продуманную систему прогноза и предупреждения, обеспечить готовность на всех уровнях, включая население, специалистов, ученых, государственных деятелей. Население и местные органы обязаны проводить превентивные мероприятия, точно соблюдать требования безопасности, быстро реагировать на любые предупреждения. Ученые, практики и специалисты должны вести разработки по рациональному использованию территорий и строительству устойчивых сооружений, осуществлять мониторинг и прогнозирование опасных явлений, оперативно информировать органы государственного и местного управления о грозящих катастрофах. Задача государственных и политических деятелей сводится к инвестированию наиболее важных превентивных проектов, принятию решений о предупреждении населения и экстренных мерах по заблаговременной подготовке к ожидаемому удару стихии.

Краткосрочными целями государственной политики является – минимизация потерь от ЧС и давление на Федеральный бюджет.

Среднесрочными – снижение материальных потерь от ЧС до приемлемого уровня; снятие непосредственной угрозы для устойчивого развития страны; выравнивание уровней риска для населения по территории страны; осознание населением страны природных и техногенных опасностей для нынешнего и будущего поколений.

Долгосрочным – снижение уровней природных и техногенных опасностей для жизнедеятельности населения до уровня развитых стран; ликвидация предпосылок экологического кризиса; внедрение экологического сознания; обеспечение устойчивого развития страны.

Исторически первой концепцией в соответствии с которой человеком осуществлялось регулирование своей безопасности, являлась концепция оправданного риска. Регулирование происходило интуитивно, методом проб и ошибок, в соответствии с субъективными представлениями человека о соотношении качества жизни и безопасности. На более высоком уровне социальной организации – на уровне предприятий, фирм, социально–экономической системы – концепция реализуется в методиках принятия решений «затраты – выгоды», «эффективность – стоимость».

Концепция приемлемого риска принята в развитых странах с 70-х годов ХХ века в целях управления риском и лежит в основе национального планирования мероприятий по обеспечению безопасности населения страны, ныне живущих людей.

Для исключения чрезмерного риска для отдельных категорий граждан вводятся ограничения на деятельность (рис.13.).

Рис.13. Области риска деятельности

Приемлемые уровни различаются для рисков вынужденного (профессионального) и добровольного. Средней величиной приемлемого риска в профессиональной сфере обычно принимают 2,5 . 10-4 1/(чел. . год).

Риск приемлемый – риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из экономических и социальных соображений. Риск эксплуатации промышленного объекта является приемлемым, если его величина настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск. В России профессиональный риск составляет около 10-4 1/(чел. . год).

Ограничения включают временные и пространственные ограничения для персонала при работе с источниками опасности, а для населения – создание санитарно – защитных зон для исключения воздействия вредных факторов при нормальной эксплуатации объекта и вредных поражающих факторов, формирующихся при проектной аварии, на население прилегающих к объекту территорий.

Защита – это принятие специфических для рассматриваемого объекта мер безопасности и мер защиты. Меры безопасности – это меры, препятствующие возникновению ситуаций, когда лица из персонала могут подвергнуться воздействию вредных поражающих факторов, сопровождающих нормальную работу объекта. Меры защиты – это физические барьеры на пути распространения вредных и поражающих факторов при нормальной эксплуатации и в случае аварий.

В качестве регулятора безопасности членов общества наряду с концепцией приемлемого риска продолжает использоваться и концепция оправданного риска, в соответствии с которой приемлем тот риск, который общественно и субъективно оправдан. При этом непосредственно рискующие члены общества, безопасность которых на данном этапе развития науки и техники не может быть обеспечена на приемлемом уровне, должны получать социально–экономические компенсации от общества.

Вопросы безопасности личности от внешних и внутренних угроз рассматриваются также в концепции национальной безопасности. Концепция национальной безопасности РФ – это система взглядов на обеспечение в РФ безопасности личности, общества и государства от внешних и внутренних угроз во всех сферах жизнедеятельности.

1.1.1. Система управления рисками ЧС

Стратегия снижения рисков являясь составной частью стратегии национальной безопасности России, в своей основе имеет национальные интересы, которые предусматривают наряду с другими задачами защиту личности, общества и государства от ЧС природного и техногенного характера. Причинами, по которым необходим переход к новой стратегии обеспечения безопасности населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера, являются следующие.

Во-первых, масштабность влияния ЧС на социальные, экономические, политические и другие процессы современного общества, по-видимому, уже превысила тот уровень, который позволял относиться к ним как к драматическим, но локальным сбоям в эволюционном функционировании общественных Необходима переоценка сложившихся в общественном сознании стереотипов, касающихся путей развития общества, и пересмотр ряда основополагающих принципов и организационных подходов к государственному управлению в части стратегии снижения природных и техногенных рисков.

Во-вторых, одной из причин негативной тенденции увеличения потерь от аварии и катастроф в последние десятилетия в России и во всем мире является направленность государственной политики обеспечения безопасности населения и объектов хозяйства в основном на ликвидацию последствий ЧС, а не на их профилактику. Необходимость экономии расходов государства требует переоценки представлений о сложившемся (как правило, стихийно) соотношении затрат на превентивные меры по снижению рисков ЧС и на смягчение (ликвидацию) их последствий.

Безопасность населения и территорий, т.е. приемлемый уровень безопасности населения, достигается путем управления природными (стихийные бедствия) и техногенными (аварии и катастрофы) рисками. Долгосрочные цели управления в масштабе отдельной страны ставятся в основе концепции устойчивого развития, среднесрочные — приемлемого риска, краткосрочные - оправданного риска.

Под природным риском понимается возможность нежелательных последствий от опасных природных процессов и явлений, а под техногенным — от опасных техногенных явлений (аварий и катастроф на объектах техносферы), а также ухудшение окружающей среды из-за промышленных выбросов в процессе хозяйственной деятельности (также является сферой деятельности экологической безопасности и охраны окружающей среды).

Под социальным риском понимается возможность негативных последствий от опасных социальных процессов (ухудшение социально-экономического положения страны, дифференциация населения по доходам, появление значительных групп населения, живущих ниже черты бедности) и явлений (преступность, наркомания, алкоголизм, терроризм и др.).

В рамках технократической концепции природный и техногенный риски измеряются вероятной величиной потерь за определенный промежуток времени. Заблаговременное предвидение (прогноз) риска, выявление влияющих факторов, принятие мер по его снижению путем целенаправленного изменения этих факторов с учетом эффективности принимаемых мер составляет управление риском.

Управление риском — это разработка и обоснование оптимальных программ деятельности, призванных эффективно реализовать решения в области обеспечения безопасности. Главный элемент такой деятельности — процесс оптимального распределения ограниченных ресурсов на снижение различных видов риска с целью достижения такого уровня безопасности населения и окружающей среды, какой только возможен с точки зрения экономических и социальных факторов. Этот процесс основан на мониторинге окружающей среды и анализе риска.

Для управления риском обычно используется подход, основанный на субъективных суждениях и игнорирующий социально-экономические аспекты, которые в значительной степени определяют уровень безопасности личности и общества. Научный подход к принятию решений в целях устойчивого развития общества, т. е. обеспечения безопасности человека и окружающей его среды в условиях повышения качества жизни каждого индивидуума, требует взвешенного и непредвзятого мышления, основанного на количественном анализе риска и последствий от принимаемых решений. Эти решения принимаются в рамках системы управления риском.

Важной составной частью этого управления должна стать система управления рисками ЧС (или управления природной, техногенной и социальной безопасностью населения). Для управления рисками ЧС следует развивать:

- систему мониторинга, анализа риска и прогнозирования чрезвычайных ситуаций как основы деятельности по снижению рисков ЧС;

- систему предупреждения ЧС и механизмы государственного регулирования рисков;

- систему ликвидации ЧС, включая оперативное реагирование на ЧС, технические средства и технологии проведения аварийно-спасательных работ, первоочередного жизнеобеспечения и реабилитации пострадавшего населения;

- систему подготовки руководящего состава органов управления, специалистов и населения в области снижения рисков и смягчения последствий ЧС.

Структура системы управления природными и техногенными рисками в масштабе страны или на конкретной территории включает следующие основные элементы:

- исходя из экономических и социальных факторов устанавливаются уровни приемлемого риска и строятся механизмы государственного регулирования безопасности;

- мониторинг окружающей среды, анализ риска для жизнедеятельности населения и прогнозирование ЧС;

- принятие решений о целесообразности проведения мероприятий защиты;

- рациональное распределение средств на превентивные меры по снижению риска и меры по смягчению последствий ЧС;

- осуществление превентивных мер по снижению риска ЧС и смягчению последствий;

- проведение аварийно-спасательных и восстановительных работ при ЧС.

Меры защиты осуществляются в рамках единой государственной системы предупреждения и действий в ЧС (РСЧС) по двум основным направлениям:

- превентивные меры по снижению рисков и смягчению последствий ЧС, осуществляемые заблаговременно;

- меры по смягчению (ликвидации) последствий уже произошедших ЧС (экстренное реагирование, т. е. аварийно-спасательные и другие неотложные работы, восстановительные работы, реабилитационные мероприятия и возмещение ущерба).

Для экстренного реагирования, направленного на спасение людей, неусугубления последствий ЧС в рамках РСЧС создаются, оснащаются, обучаются и поддерживаются в готовности к немедленным действиям аварийно-спасательные формирования, разрабатываются планы мероприятий по эвакуации населения и первоочередному жизнеобеспечению населения пострадавших территорий. Для решения данной задачи создаются запасы материальных средств и финансовых ресурсов, страховые фонды.

Рациональные меры защиты выбираются на основе анализа рисков и прогнозирования возможных ЧС. При этом вначале анализ проводится с целью определения риска разрушения отдельных объектов инфраструктуры, затем стихийных бедствий для территории в целом, и, наконец, природных и техногенных рисков для населения исследуемой территории.

1.2. Виды мониторинга

В обшей системе мер противодействия чрезвычайным ситуациям приоритет должен быть отдан комплексу мероприятий, направленных на снижение риска возникновения ЧС и смягчение их последствий. Он основан на управлении рисками ЧС, которое невозможно без информационной поддержки для подготовки и принятия управленческих решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Для управления риском осуществляется мониторинг состояния природной среды и объектов техносферы, анализ риска и прогнозирование чрезвычайных ситуаций.

Под мониторингом [англ, monitoring от лат. Monitor — предостерегающий] понимается определенная система наблюдения (а также оценки и прогноза) состояния и развития природных, техногенных, социальных процессов и явлений. Он заключается в слежении за состоянием определенных структур, объектов, явлений и процессов, а его результаты используются для предупреждения о создающихся опасностях, угрозах и критических ситуациях и обеспечения органов управления информационной поддержкой для подготовки и принятия управленческих решений по изменению в нужном направлении состояния и развития системы, процесса или явления.

Применительно к потенциально опасным объектам мониторинг — это постоянный сбор информации, наблюдение и контроль за объектом, включающий процедуры анализа риска, измерения параметров технологического процесса на объектах, выбросов вредных веществ, состояния окружающей среды на прилегающих к объекту территориях.

Данные мониторинга и информация о различных процессах и явлениях служат основой для анализа риска и прогнозирования. Целью прогнозирования чрезвычайной ситуации является выявление времени ее возникновения, возможного места, масштаба и последствий для населения и окружающей среды.

Существует большое число видов мониторинга, различающихся по учитываемым источникам и факторам антропогенных воздействий, откликам компонентов биосферы на эти воздействия, методам наблюдений и т. п. На рисунке 14 приведена классификация видов мониторинга по следующим признакам: по месту относительно окружающей среды, наблюдаемым негативным факторам, целевым функциям, базированию.

Рис. 14. Виды мониторинга

По месту относительно окружающей среды различают:

- мониторинг воздействия на окружающую среду;

- мониторинг состояния окружающей среды.

Мониторинг воздействия на окружающую среду — это многоцелевая информационная система, в задачи которой входит наблюдение, оценка и прогноз изменений окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий (включая источники воздействия на окружающую среду и отходы). Наблюдение и контроль за загрязнением окружающей среды всей территории РФ осуществляет Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Мониторинг по видам факторов воздействия делится на радиационный, химический, биологический, сейсмический и др.

Мониторинг чрезвычайных ситуаций по своим целевым функциям, степени охвата контролируемой территории, техническим особенностям включает в себя мониторинг природных, техногенных, биолого-социальных чрезвычайных ситуаций, экологический мониторинг.

Наиболее информативной и представительной по числу и видам принимаемых во внимание объектов окружающей среды является система экологического мониторинга, который учитывает все основные изменения, вызываемые антропогенными воздействиями на фоне естественной изменчивости.

Система экологического мониторинга позволяет решить значительную часть задач мониторинга техногенных воздействий, осуществляемого в интересах управления безопасностью и риском, которые касаются наблюдения, оценки и прогноза техногенных воздействий при нормативных (безаварийных) условиях функционирования потенциально опасных объектов. К числу этих задач следует отнести:

- наблюдение за источниками и факторами техногенного воздействия на окружающую среду и состоянием этой среды;

- оценку уровней физических полей (радиационного, акустического, теплового и др.), полей концентраций вредных веществ в различных средах в сравнении с предельно допустимыми уровнями, а также состояния окружающей природной среды, откликов и реакций абиотической и биотической составляющих биосферы на техногенные воздействия;

- прогноз техногенных воздействий, состояния окружающей среды и оценку этих прогнозных данных.

По используемым средствам (базированию) мониторинг делится на наземный и авиационно-космический (путем дистанционного зондирования Земли).

С 1997 г. в МЧС России развернута территориально-распределенная система приема и анализа авиационно-космической информации. Система предназначена для оперативного выявления природных и техногенных ЧС, мониторинга потенциально опасных территорий и объектов, обеспечения информацией органов управления федерального и территориального уровней. Система включает 4 пункта (Москва, Элиста, Красноярск, Владивосток), оснащенных аппаратно-программными комплексами приема и обработки в оперативном режиме информации с космических систем «Ресурс», «Океан», «NOAA», «EOS». Территория страны контролируется для выявления предвестников ЧС, оценки динамики их развития и определения масштабов ЧС. При этом используются следующие технологии космического мониторинга:

- выявления очагов природных и техногенных пожаров. В 2000 г. по данным с 3 600 космических снимков было выявлено около 9 000 очагов природных пожаров на территории России, 143 очага на территории Греции, 42 — Беларуси, 2 298 — Казахстана, 3 — Киргизии, 13 — Узбекистана, 354 — Монголии;

- выявления и контроля динамики развития паводков (наводнений);

- мониторинга загрязнения водных объектов и акваторий;

- экологического контроля территорий;

- выявления масштабов разрушений в результате землетрясений;

- оценки состояния растительного покрова;

- оценки состояния почвенного покрова;

- оценки ущерба от ЧС.

Видовая и аналитическая информация о местах возникновения и параметрах ЧС по каналам связи в оперативном режиме передается в Центр управления в кризисных ситуациях МЧС России, региональные центры и главные управления по делам ГОЧС субъектов РФ, администрациям субъектов РФ, в подразделения Авиалесоохраны, МПР России, Росгидромета и др.

Частные виды мониторинга классифицируются также по следующим признакам: основным составляющим биосферы, являющимися объектами наблюдения, оценки и прогноза; характеру среды; методам наблюдения и т. п. В частности, можно выделить такие виды мониторинга, как геофизический, климатический, ингредиентный (химический, радиационный) и др.

К силам и средствам наблюдения и контроля, функционирующим в рамках РСЧС, относятся службы (учреждения) и организации федеральных органов исполнительной власти, осуществляющие наблюдение и контроль за состоянием окружающей природной среды, обстановкой на потенциально опасных объектах и прилегающих к ним территориях, анализ воздействия вредных факторов на здоровье населения. Основу данных сил составляют учреждения сети наблюдения и лабораторного контроля (СНЛК) гражданской обороны РФ, составной частью которой являются около 7 тысяч различных учреждений Минздрава России, Минсельхоза, Росгидромета, Министерства природных ресурсов РФ и ряда других ведомств. Для целей мониторинга, в частности, задействованы системы контроля Министерства обороны РФ; система сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений; система мониторинга геологической среды Министерства природных ресурсов РФ; системы контроля обстановки в крупных промышленных центрах и др.

Мониторинг окружающей природной среды и ее химического загрязнения осуществляется Росгидрометом: атмосферного воздуха — в 219 городах (621 пункт), на 1 140 водных объектах (1 726 пунктов), снежного покрова в 461 пункте; трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ (5 станций); химического состава и кислотности осадков (170 пунктов); комплексный фоновый мониторинг (5 станций). В атмосферном воздухе определяется содержание более 30 загрязняющих веществ, в водных объектах — более 50 показателей, в почве — содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов, пестицидов.

Основными структурными элементами системы наблюдения и контроля за стихийными гидрометеорологическими и гелиогеофизическими явлениями являются региональные и территориальные управления и центры по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Система сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений включает опытно-исследовательские экспедиции (партии), имеющие в своем составе телесейсмические региональные и локальные сети, региональные информационно-обрабатывающие центры Геодезической службы РАН, сейсмической службы Минобороны, сейсмические станции наблюдения на потенциально опасных объектах Минатома, Минэнерго, Госстроя России.

В Вооруженных Силах РФ для наблюдения за состоянием окружающей природной среды и потенциально опасных объектов действуют экологическая и гидрометеорологическая службы, единая система выявления и оценки масштабов и последствий применения оружия массового поражения, система контроля за ядерной, радиационной, химической и биологической безопасностью.

В системе управления природоохранной деятельностью существенное место отводится Единой государственной системе экологического мониторинга как источнику комплексной, объективной и доступной для использования информации о состоянии окружающей среды и природных ресурсов. Министерство природных ресурсов осуществляет мониторинг водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на локальном, территориальном, бассейновом (региональном) и федеральном уровнях. Мониторинг проводится с целью выявления и прогнозирования развития негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных объектов, разработки и реализации мер по предотвращению вредных последствий этих процессов, принятия своевременных управленческих решений в сфере использования и охраны водных объектов.

Однако существующая система мониторинга не обладает необходимыми возможностями для наблюдения, оценки и прогноза всего спектра угроз и опасностей, которые характерны для России. Поэтому создается более общая по сравнению с СНЛК межведомственная система мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (СМП ЧС) природного и техногенного характера как информационно-аналитическая подсистема РСЧС, объединяющая усилия функциональных и территориальных подсистем РСЧС в части прогнозирования возможности возникновения чрезвычайных ситуаций и их социально-экономических последствий.

Основные задачи СМП ЧС:

- наблюдение, оценка, прогноз и контроль опасных природных и техногенных процессов и явлений, окружающей среды;

- сбор, обработка, анализ и обобщение данных об энергоемких процессах на Земле и в околоземном пространстве с целью выявления аномалий, являющихся предвестниками опасных природных явлений;

- проведение систематических инспекционных измерений фоновых параметров состояния окружающей природной среды;

- наблюдение, оценка и прогноз опасности трансграничных и трансрегиональных переносов;

- лабораторный контроль, своевременное обнаружение и индикация радиоактивного загрязнения, химического и биологического заражения питьевой воды, пищевого и фуражного сырья, продовольствия, объектов окружающей среды;

- комплексная оценка состояния среды обитания человека, составление и ведение экологических, метеорологических, сейсмопрогностических и других карт для отдельных территорий, регионов и страны в целом;

- оперативный сбор, обработка и представление в органы государственной власти и местного самоуправления информации о потенциальных источниках ЧС природного, техногенного и биолого-социального характера, создание и поддержание банка данных по ЧС и их источникам, прогнозирование возникновения опасных природных и техногенных явлений и их последствий;

- обоснование мер по предупреждению ЧС и смягчению их социально-экономических последствий;

- принятие экстренных мер по защите населения, сельскохозяйственного производства от радиоактивных, отравляющих, аварийно химически опасных веществ, возбудителей инфекционных заболеваний;

- контроль за динамикой процессов на отдельных промышленных, сельскохозяйственных и других объектах;

- своевременное обнаружение, идентификация и прогнозирование развития техногенных аварий и катастроф, а также формирующихся при этих авариях и катастрофах вредных и поражающих факторов - уровней физических полей, полей концентрации радиоактивных, химических, биологических веществ;

- оценка степени опасности складывающейся экологической обстановки при нормальном функционировании опасных объектов, а также чрезвычайных ситуаций, возникающих при авариях и катастрофах на них.

На СМП ЧС возлагаются также следующие функции:

- координация работы существующих государственных и ведомственных систем мониторинга на основе информационного объединения в единую информационно-мониторинговую систему, создание системы общегосударственных сертификационных методик оценки последствий чрезвычайных ситуаций и оценки уровней рисков; развитие биоэкологического мониторинга; переход к нормированию приемлемого риска для населения и территорий; зонирование территории страны по уровням комплексного риска, надзора за соблюдением допустимых уровней рисков, создания условий для страхования населения и территорий;

- создание под эгидой МЧС России новых общегосударственных систем мониторинга глобальных опасностей (истощение озонового слоя атмосферы, глобальное изменение климата и др.) на основе глобального информационного взаимодействия государств мирового сообщества, выработки единых общемировых критериев анализа, оценки и управления риском глобальных опасностей для населения России и мира, создания международной кооперации научных исследований по проблемам глобальных опасностей, международного правового регулирования вопросов предупреждения ЧС глобального характера.

Создание комплексной мониторинговой системы по прогнозированию ЧС природного и техногенного характера позволит значительно повысить эффект снижения риска за счет точности и своевременности прогнозов.

Структура СМП ЧС должна быть построена на принципах структурной организации министерств и ведомств, входящих в РСЧС, в соответствии с которыми вертикаль управления имеет три уровня: федеральный, региональный и территориальный.

На федеральном уровне СМП ЧС объединяет подразделения министерств и ведомств, деятельность которых в области мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования носит федеральный характер. Координацию деятельности СМП ЧС на федеральном уровне обеспечивает Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера МЧС России. Должны быть предусмотрены меры по эффективному взаимодействию структурных элементов СМП ЧС.

Для своевременного получения достоверных данных о состоянии окружающей природной среды и потенциально опасных объектов должны быть осуществлены следующие мероприятия:

- создан единый центр приема и обработки информации, поступающей от различных систем и органов исполнительной власти субъектов РФ;

- восстановлены ведомственные системы наблюдения по количеству пунктов контроля и их оснащению (система Росгидромета, сейсмическая сеть Объединенного института физики Земли РАН, учреждения сети наблюдения и лабораторного контроля и другие);

- созданы автоматизированные системы мониторинга и прогнозирования, основанные на современных средствах дистанционного зондирования, в том числе воздушного и космического базирования:

- создан банк данных о потенциально опасных производствах и статистических данных об авариях на них в интересах оценки (прогноза) риска ЧС;

- разработаны и официально утверждены методики прогноза возникновения и развития опасных природных и техногенных явлений.

На региональном уровне (в федеральных округах) образуются региональные системы — РСМП ЧС, которые объединяют соответствующие региональные подразделения министерств и ведомств. Координацию деятельности РСМП ЧС осуществляют региональные центры мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера региональных центров МЧС России.

В субъектах РФ образуются территориальные системы — ТСМП ЧС, объединяющие соответствующие территориальные структуры федеральных органов исполнительной власти и органов власти субъектов Федерации. Координацию деятельности ТСМП ЧС осуществляют территориальные центры мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Таким образом, общегосударственной проблемой в нашей стране является предупреждение ЧС природного и техногенного характера, максимальное снижение масштабов потерь. Следуя новой стратегии, спасти людей и предотвратить огромные разрушения, можно, если ввести достаточно продуманную систему прогноза и предупреждения, обеспечить готовность на всех уровнях, включая население, специалистов, ученых, государственных деятелей.

Долгосрочные цели управления в масштабе отдельной страны ставятся в основе концепции устойчивого развития, среднесрочные — приемлемого риска, краткосрочные - оправданного риска.

Рациональные меры защиты выбираются на основе анализа рисков и прогнозирования возможных ЧС. При этом вначале анализ проводится с целью определения риска разрушения отдельных объектов инфраструктуры, затем стихийных бедствий для территории в целом, и, наконец, природных и техногенных рисков для населения исследуемой территории.

Для управления риском осуществляется мониторинг состояния природной среды и объектов техносферы, анализ риска и прогнозирование чрезвычайных ситуаций. Данные мониторинга и информация о различных процессах и явлениях служат основой для анализа риска и прогнозирования. Целью прогнозирования чрезвычайной ситуации является выявление времени ее возникновения, возможного места, масштаба и последствий для населения и окружающей среды.

1.3. Анализ, оценка, управление риском

Анализ (идентификация, оценка, прогноз) риска – это исследования, направленные на выявление и количественное определение различных видов риска при осуществлении каких-либо видов деятельности и хозяйственных проектов.

Анализ риска осуществляется по схеме: идентификация опасностей, мониторинг окружающей среды — анализ (оценка и прогноз) угрозы — анализ уязвимости территорий — анализ риска ЧС на территории — анализ индивидуального риска для населения. В дальнейшем сравнение его с приемлемым риском и принятие решения о целесообразности проведения мероприятий защиты — обоснование и реализация рациональных мер защиты, подготовка сил и средств для проведения аварийно-спасательных работ, создание необходимых резервов для смягчения последствий ЧС.

Анализ риска обычно начинается с его идентификации — выявления опасностей на рассматриваемой территории как причин риска в случае их реализации, основанного на анализе статистических данных об опасных природных и техногенных явлениях и результатах их взаимодействия с антропосферой — стихийных бедствиях, авариях и катастрофах, а также механизмов возможного воздействия их негативных факторов на различные группы населения в случае реализации опасностей.

Оценка риска состоит в его количественном измерении, т.е. определении возможных последствий реализации опасностей для различных групп населения. Целью оценки является взвешивание риска и выработка решений, направленных на его снижение. При этом оцениваются затраты и выигрыш от принимаемого решения.

Прогноз риска — это его оценка на определенный момент времени в будущем с учетом тенденций изменения условий проявления риска.

Анализ риска для населения и территорий от ЧС основан на использовании различных концепций, методов и методик.

В настоящее время приняты следующие концепции анализа риска:

- техническая (технократическая) концепция, основанная на анапизе относительных частот возникновения ЧС (инициирующих чрезвычайные ситуации событий) как способе задания их вероятностей. При ее использовании имеющиеся статистические данные усредняются по масштабу, группам населения и времени;

- экономическая концепция, в рамках которой анализ риска рассматривается как часть более общего затратно-прибыльного исследования. В последнем риски есть ожидаемые потери полезности, возникающие вследствие некоторых событий или действий. Конечная цель состоит в распределении ресурсов таким образом, чтобы максимизировать их полезность для общества;

- психологическая концепция концентрируется вокруг исследований межиндивидуальных предпочтений относительно вероятностей с целью объяснить, почему индивидуумы не вырабатывают свое мнение о риске на основе средних значений; почему люди реагируют согласно их восприятию риска, а не объективному уровню рисков или научной оценке риска;

- социальная (культурологическая) концепция основана на социальной интерпретации нежелательных последствий с учетом групповых ценностей и интересов. Социологический анализ риска связывает суждения в обществе относительно риска с личными или общественными интересами и ценностями. Культурологический подход предполагает, что существующие культурные прототипы определяют образ мыслей отдельных личностей и общественных организаций, заставляя их принимать одни ценности и отвергать другие.

Основными элементами, входящими в систему анализа, являются: источник опасности, опасное явление, вредные и поражающие факторы, объект воздействия, ущерб, затраты на меры защиты, предотвращенный ущерб. Под опасным понимается такое явление (авария, катастрофа, природное явление), которое приводит к формированию негативных (вредных и поражающих) факторов для населения, объектов техносферы и окружающей природной среды.

В рамках технократической концепции после идентификации опасностей (выявления принципиально возможных рисков) необходимо оценить их уровень и последствия, к которым они могут привести, т.е. вероятность соответствующих событий и связанный с ними потенциальный ущерб. Для этого используют методы оценки риска, которые в общем случае делятся на феноменологические, детерминистские и вероятностные. Рассмотрим области их применения.

Феноменологический метод базируется на определении возможности протекания аварийных процессов исходя из результатов анализа необходимых и достаточных условий, связанных с реализацией тех или иных законов природы. Этот метод наиболее прост в применении, но дает надежные результаты, если рабочие состояния и процессы таковы, что можно с достаточным запасом определить состояние компонентов рассматриваемой системы, и ненадежен вблизи границ резкого изменения состояния веществ и систем. Феноменологический метод предпочтителен при сравнении запасов безопасности различных типов потенциально опасных объектов, но малопригоден для анализа разветвленных аварийных процессов, развитие которых зависит от надежности тех или иных частей объекта или (и) его средств защиты.

Детерминистский метод предусматривает анализ последовательности этапов развития аварий, начиная от исходного события через последовательность предполагаемых стадий отказов, деформаций и разрушения компонентов до установившегося конечного состояния системы. Ход аварийного процесса изучается и предсказывается с помощью математического моделирования, построения имитационных моделей и проведения сложных расчетов. Детерминистский подход обеспечивает наглядность и психологическую приемлемость, так как дает возможность выявить основные факторы, определяющие ход процесса. В ядерной энергетике этот подход долгое время являлся основным при определении степени безопасности реакторов.

Недостатки метода: существует потенциальная возможность упустить из вида какие-либо редко реализующиеся, но важные цепочки событий при развитии аварии; построение достаточно адекватных математических моделей является трудной задачей; для тестирования расчетных программ часто требуется проведение сложных и дорогостоящих экспериментальных исследований.

Вероятностный метод анализа риска предполагает как оценку вероятности возникновения аварии, так и расчет относительных вероятностей того или иного пути развития процессов. При этом анализируются разветвленные цепочки событий и отказов оборудования, выбирается подходящий математический аппарат и оценивается полная вероятность аварий. Расчетные математические модели в этом подходе, как правило, можно значительно упростить в сравнении с детерминистскими схемами расчета. Основные ограничения вероятностного анализа безопасности (ВАБ) связаны с недостаточностью сведений по функциям распределения параметров, а также недостаточной статистикой по отказам оборудования. Кроме того, применение упрощенных расчетных схем снижает достоверность получаемых оценок риска для тяжелых аварий. Тем не менее, вероятностный метод в настоящее время считается одним из наиболее перспективных для применения в будущем.

На основе вероятностного метода могут быть построены различные методики оценки природного и техногенного рисков для населения, которые в зависимости от имеющейся (используемой) исходной информации делятся на:

- статистические, когда вероятности определяются по имеющимся статистическим данным (при их наличии);

- теоретико-вероятностные, используемые для оценки рисков от редких событий, когда статистика практически отсутствует;

- эвристические, основанные на использовании субъективных вероятностей, получаемых с помощью экспертного оценивания; используются при оценке комплексных рисков от совокупности опасностей, когда отсутствуют не только статистические данные, но и математические модели (либо модели слишком грубы, т. е. их точность низка).

Опасность сопутствует любому виду деятельности, а ее степень характеризуют риском. Противоположным понятием является понятие безопасности. Риск — это возможность того, что человеческие действия или результаты его деятельности приведут к последствиям, которые воздействуют на человеческие ценности. Для оценки риска необходимы количественные показатели. Они должны обеспечивать сравнимость степени опасности различных территорий, объектов техносферы, видов профессиональной деятельности, категорий персонала.

Как правило, понятие риска связывают с возможностью наступления сравнительно редких событий. При этом риск часто отождествляют с вероятностью Q(∆t) наступления этих событий за интервал времени ∆t (как правило, за год). Вероятность Q(∆t) выступает в этом случае как мера (показатель) риска, удобная для сравнения рисков для одного объекта (субъекта) от различных событий или для различных объектов (субъектов) в типовых для них условиях функционирования (деятельности).

Риск связывают также с размером и> ущерба от опасного события или явления (например, опасного природного явления — наводнения, землетрясения; аварии — взрыва, пожара), как правило, в натуральном (число пострадавших и погибших, размер зоны действия опасных факторов) или стоимостном выражении. Наиболее общим показателем риска считается математическое ожидание (среднее значение) ущерба от опасного явления за год.

Если в течение года может произойти N> 1 опасного явления, то показателем риска служит сумма ущербов.

Наиболее общим показателем риска в рамках технократической концепции, применимым для любых N, является:

Показатель риска (ущерб/время) = частота (события/время) . средний ущерб (ущерб/событие).

Таким образом, независимыми переменными, по которым оценивается риск, являются время t и ущерб w, а для оценки (прогноза) риска необходимо определять частоты реализаций опасных явлений и ущерб от них.

Для определения основных компонент риска необходимо рассматривать распределение опасных явлений во времени и по ущербу.

Показателями возможности наступления опасного явления при анализе риска являются вероятность Q(∆t) хотя бы одной реализации за год или частота реализаций явления λ, 1/ год.

Распределение опасных событий по ущербу.

Опасные явления могут классифицироваться по степени тяжести последствий на классы. Так, чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера делятся на т = 6 классов. При наличии распределен реализаций опасного явления по ущербу доля реализаций данного класса определяется соотношением, в котором берутся нижнее и верхнее критериальные значения для отнесения реализации последствий опасного явления к данному классу ЧС.

В общем случае возможные последствия опасного явления характеризуются многомерным случайным вектором. Например, последствия чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера характеризуются r = 4-мерным вектором с компонентами w1, w 2, w 3, w4 (wl — количество пострадавших; w 2 — количество людей, у которых оказались нарушенными условия жизне:. ятельности; wз — размер материального ущерба; w4 — размер зоны распространения поражающих факторов чрезвычайной ситуации).

Декомпозиция задачи. Рассмотрим общие закономерности перерастания опасных явлений различного типа (природных, техногенных, социальных) вЧС (стихийные бедствия, природно-техногенные катастрофы). При этом будем учитывать следующие факторы, влияющие на повторяемость ЧС на некоторой территории [64]:

- виды, частоты и силу инициирующих событий: опасных природных, техногенных и социааьных явлений;

- относительное пространственно-временное распределение очагов опасныхявлений и объектов воздействия их поражающих факторов;

- площади зон действия негативных факторов опасных явлений;

- защищенность объектов техносферы;

- действующие на объекты нагрузки, вычисляемые с учетом пространственного фактора и защищенности объектов;

- стойкость объектов к действию нагрузок от опасных явлений;

- эффективность систем безопасности потенциально опасных объектов, препятствующих перерастанию аварийных ситуаций в аварию;

- последствия от разрушения объектов техносферы;

- расположение людей относительно объектов техносферы в момент опасного явления и др.

Вероятностная модель ЧС. Установим количественные показатели для оценки влияния указанных факторов и их взаимосвязь, т.е. модель для оценки природного, природно-техногенного и техногенного рисков по частным показателям. Будем рассматривать ЧС на некоторой территории как сложное событие, происходящее при совместном наступлении ряда случайных событий (рис. 15):

Рис. 15 Структура риска ЧС на некоторой территории

1) опасного явления на рассматриваемой территории, характеризуемого частотой λ.оя или математическим ожиданием числа аоя(∆t) =λОЯ ∆t за интервал времени ∆t;

2) попадания произвольного объекта техносферы в зону действия негативных факторов опасного явления, которое для стационарных объектов в первом приближении характеризуется долей аn площади территории, подвергающейся воздействию поражающих факторов (при использовании в качестве исходных данных частоты опасных явлений в конкретном пункте аn = 1). Для перемещающихся объектов необходимо также учитывать временной фактор kt — долю времени, в течение которого объект находится в зоне действия негативных факторов опасного явления в случае его реализации;

3) разрушения объектов техносферы в результате действия поражающих факторов опасного явления (что на потенциально опасном объекте создает аварийную ситуацию), характеризуемого условной вероятностью q их разрушения;

4) отказа системы безопасности потенциально опасного объекта из-за различных сочетаний недостаточной надежности, «человеческого фактора» и других причин, характеризуемого вероятностью qав перерастания аварийных ситуаций в аварию (оценивается с помощью вероятностного анализа безопасности для различных сценариев развития аварии);

5) причинения ущерба W в результате разрушения объектов техносферы.

Результатом воздействия негативных факторов на людей могут быть заболевания, травмы и даже смерть. Поэтому при определении социального риска в результате ЧС в качестве ущерба рассматривается число погибших и пострадавших. Для его оценки рассматривается событие нахождения людей в момент опасного явления в зданиях и сооружениях (пространственный и временной факторы, учитывающие возможность воздействия на людей более опасных, чем первичные факторы опасного явления, вторичных негативных факторов, возникающих при разрушении зданий).

Возможность наступления ущерба на определенной территории за фиксированный интервал времени характеризуется риском, т. е. произведением частоты ЧС на их последствия. Первопричиной ЧС являются имеющиеся на рассматриваемой территории источники опасности.

Частота ЧС зависит не только от характеристик опасности территории, но и степени угрозы источников опасности для объектов воздействия (пространственного и временного факторов), защищенности и стойкости (или уязвимости) объектов и эффективности систем безопасности потенциально опасных объектов, оснащенных специальными системами безопасности.

1.3.1. Оценка риска. Управление риском

С анализом риска тесно связан другой процесс – оценка риска.

Оценка риска – процесс, используемый для определения величины (меры) риска анализируемой опасности для здоровья человека, материальных ценностей, окружающей природной среды и других ситуаций, связанных с реализацией опасности. Оценка риска – обязательная часть анализа. Оценка риска включает анализ частоты, анализ последствий и их сочетаний.

Оценка риска – этап, на котором идентифицированные опасности должны быть оценены на основе критериев приемлемого риска, этот шаг послужит основой для разработки рекомендаций и мер по уменьшению опасностей. При этом и критерии приемлемого риска и результаты оценки риска могут быть выражены как качественно, так и количественно.

Существуют четыре разных подхода к оценке риска.

Первый – инженерный. Он опирается на статистику поломок и аварий, на вероятностный анализ безопасности (ВАБ): построение и расчет так называемых деревьев событий и деревьев отказов – процесс основан на ориентировочных графах. С помощью первых предсказывают, во что может развиться тот или иной отказ техники, а деревья отказов, наоборот, помогают проследить все причины, которые способны вызвать какое – то нежелательное явление. Когда деревья построены, рассчитывается вероятность реализации каждого из сценариев (каждой ветви), а затем общая вероятность аварии на объекте.

Второй подход – модельный, - построение моделей воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду. Эти модели могут описывать как последствия обычной работы предприятий, так и ущерб от аварий на них.

Первые два подхода основаны на расчетах, однако для таких расчетов далеко не всегда хватает надежных исходных данных. В этом случае приемлем третий подход – экспертный – вероятности различных событий, связи между ними и последствия аварий определяют не вычислениями, а опросом опытных экспертов.

Наконец, в рамках четвертого подхода – социологического – исследуется отношение населения к разным видам риска, например с помощью социологических опросов.

То, что для определения риска используется четыре столь несхожих между собой метода, не должно удивлять. В разных задачах под риском следует понимать то вероятность какой – то аварии, то масштаб возможного ущерба от нее, а то и комбинацию двух этих величин. Описывая риск, нужно учитывать и выгоду, которую получает общество, когда на него идет (бесполезный риск недопустим, даже если он ничтожно мал). Иными словами, величина риска – это не какое – то одно число, а скорее вектор, состоящий из нескольких компонент.

Имеется много неопределенностей, связанных с оценкой риска. Анализ неопределенностей – необходимая составная часть оценки риска. Как правило, основные источники неопределенностей – информация по надежности оборудования и человеческим ошибкам, а также допущения применяемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно интерпретировать величины риска, надо понимать неопределенности и их причины. Анализ неопределенностей – это перевод неопределенности исходных параметров и предложений, используемых при оценке риска, в неопределенность результатов.

Источники неопределенности должны по возможности идентифицироваться. Основные параметры, к которым анализ является чувствительным, должны быть представлены в результатах.

Управление риском – это часть системного подхода к принятию решений, процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизни человека, заболеваний и травм, ущерба материальным ценностям и окружающей природной среде.

Под этими терминами понимается совокупность мероприятий, направленных на снижение уровня технического риска, уменьшение потенциальных материальных потерь и других негативных последствий аварий. По сути дела, речь идет о предотвращении возникновения аварийных ситуаций на производстве и мерах по локализации негативных последствий в тех случаях, когда аварии произошли.

Особенностью этого направления является комплексность, включающая в себя различные аспекты – технические, организационно – управленческие, социально – экономические, медицинские, биологические и др.

Общность и различие процедур оценки и управления риском.

Общим в оценке риска и управлением риском является то, что они – два аспекта, две стадии единого процесса принятия решения (в широком смысле слова), основанного на характеристике риска. Такая общность обусловлена их главной целевой функцией – определением приоритетов действий, направленных на уменьшение риска до минимума, для чего необходимо знать как его источники и факторы – (анализ риска), так и наиболее эффективные пути его сокращения (управление риском).

Взаимосвязь между оценкой риска и его управлением представлена на рисунке 16.

Основные различия между двумя понятиями заключается в том, что оценка риска строится на фундаментальном, прежде всего естественнонаучном и инженерном, изучении источника (например, химического объекта) и факторов риска (например, загрязняющих веществ с учетом особенностей конкретной технологии и экологической обстановки) и механизма взаимодействия между ними. Управление риском опирается на экономический и социальный анализ, а также на законодательную базу, которые не нужны и не используются при оценке риска. Управление риском имеет дело с анализом альтернатив по минимизации риска, т. е. является, по сути дела, частным случаем класса многокритериальных задач принятия решения в условиях неопределенности. Оценка риска служит основой для исследования и выработки мер управления риском в соответствии с алгоритмом действий (рис. 16).

Рис. 16. Взаимосвязь между оценкой и управлением риском:

А – область оценки риска; Б – область управление риском;

Непрерывные линии – прямые связи между элементами оценки и управления риском; пунктирные линии – обратные связи принятия решения с другими элементами оценки и управления риском

Заключительная фаза процедуры риска – характеристики риска – одновременно является первым звеном процедуры управления риском.

Таким образом, анализ риска начинается с идентификации, выявления различных видов риска, а затем, происходит процесс его оценки, т. е. количественного определения возможных последствий реализации опасностей для различных групп населения. Целью оценки является взвешивание риска и выработка решений, направленных на его снижение. При этом оцениваются затраты и выигрыш от принимаемого решения.

Для стабильного функционирования различных технических систем и в целом экономики отдельных территорий, областей и государства обязательным является прогноз риска — это его оценка на определенный момент времени в будущем с учетом тенденций изменения условий проявления риска. Для этого используют методы оценки риска, которые в общем случае делятся на феноменологические, детерминистские и вероятностные.

Тема 3. Механизмы государственного регулирования природной и техногенной безопасности

Функции государства реализуются с помощью определенных механизмов. Механизмы регулирования различных сфер деятельности, направленные на исполнение отдельных функций государства, представляют собой совокупность органов государства и правил, их действий в определенных ситуациях, закрепленных законодательно.

В масштабах государства существуют общие меры организационного, правового, экономического характера, которые универсальны для всех объектов экономики. К ним относятся меры: декларирование промышленной безопасности, лицензирование видов деятельности в области промышленной безопасности, государственная экспертиза проектной документации, государственный надзор и контроль в области защиты населения и территории от ЧС, государственный надзор в области промышленной безопасности, страхование природных и техногенных рисков и некоторые другие.

3.1. Организационно–экономические механизмы снижения рисков ЧС

В ряду мер по снижению рисков ЧС важное место занимают превентивные мероприятия, которые организационно–экономическими методами уменьшают уровень природных и техногенных угроз на территориях и объектах, где они проводятся. Совокупность таких мер обычно называют организационно–экономическими механизмами снижение рисков ЧС. Организационный характер этих мероприятий обусловлен тем, что их содержание во многом составляют разнообразные управленческие меры – планирование, подготовка и принятие решений, координация действий, взаимодействие, декларирование состояния, контроль. Экономическая составляющая заключается в том, что, во – первых, реализация принятия управленческих решений требует затрат, во – вторых, эти затраты необходимо минимизировать, в третьих, для претворения намеченного в жизнь требуется создание определенных экономических условий, в четвертых, остро встает вопрос экономической эффективности проводимых мер, их целесообразности и т. д.

Организационно–экономические механизмы снижения рисков разнообразны и многочисленны. В качестве основных могут быть названы: рациональное размещение производительных сил и поселений; подготовка объектов экономики и системы жизнеобеспечения населения к устойчивому функционированию в ЧС; обновление основных производственных фондов; декларирование промышленной безопасности; лицензирование видов деятельности; государственный контроль и надзор.

3.1.1. Рациональное размещение производственных сил и поселений

Рациональное размещение производительных сил и поселений по территории страны с точки зрения природной и техногенной безопасности является эффективной совокупностью мер, обеспечивающей предотвращение части ЧС (снижение риска их возникновения) и уменьшения в определенных пределах возможных потерь и ущерба от них (смягчение их последствий).

Обеспечение рационального размещения объектов экономики по территории страны достигается путем комплексного учета, с одной стороны, социально–экономических факторов, с другой – специальных требований, норм, правил по вопросам предотвращения и снижения ЧС, возможного ущерба от них.

Рациональное размещение объектов экономики на территории страны намечается в процессе разработки прогнозов социально–экономического развития, а также схем развития регионов. Обеспечение рационального размещения объектов экономики с точки зрения природной и техногенной безопасности достигается путем комплексного учета экономической стратегии развития государства, социально–экономических факторов, специальных требований, норм и правил по вопросам безопасности.

Объекты экономики следует размещать таким образом, чтобы они не попадали в зоны природной и техногенной опасности, т. е. зоны, в которых возможны реальные природные и техногенные воздействия превышают внешние допустимые нормативные воздействия, заложенные при проектировании и строительстве объекта. Объекты экономики должны быть отнесены от жилых зон и друг от друга на расстояния, обеспечивающие безопасность населения и соседних объектов.

Взрыво- и пожароопасные объекты и их элементы должны размещаться с учетом защитных свойств и других особенностей местности.

Между потенциально опасными объектами необходимо устанавливать оптимальные расстояния, а также обеспечивать изоляцию реактивных блоков атомных станций друг от друга.

Химически опасные объекты должны строиться на безопасном расстоянии от рек, водоемов, морского побережья, подземных водоносных слоев и размещаться с подветренной стороны населенных пунктов и жилых зон.

Склады АХОВ необходимо размещать с подветренной стороны по отношению к основным цехам объектов, в которых работает наибольшее количество производственного персонала. Базисные склады этих, а также взрывоопасных и легковоспламеняющихся веществ необходимо строить за пределами территории объекта в загородной зоне.

Биологически опасные объекты и их элементы необходимо размещать с учетом розы ветров в данной местности.

Вокруг радиационно, химически опасных объектов необходимо создавать санитарно – защитные зоны и зоны наблюдения. Санитарно–защитные зоны предусматриваются, если после проведения всех технологических мер по очистке и обезвреживанию вредных выбросов на заселенной территории уровни концентрации вредных веществ не опускаются ниже предельно допустимых. В санитарно–защитных зонах не допускаются размещение жилых домов, детских дошкольных учреждений, учебных заведений и т. п.

Гидротехнические сооружения должны возводиться таким образом, чтобы в зону возможного катастрофического затопления при разрушении плотины попало минимальное число объектов социального и хозяйственного назначения. Размещение же населенных пунктов и объектов важного народохозяйственного значения в районах возможного катастрофического затопления не допускается.

Создание новых и преобразование существующих систем расселения должно проводиться с учетом природно–климатических условий, существующей техногенной опасности, а также особенностей сложившейся сети населенных мест. Не допускается размещение зданий и сооружений на земельных участках, загрязненных органическими и радиоактивными отходами, в опасных зонах отвалов породы шахт и обогатительных фабрик, оползней, селевых потоков и снежных лавин, в зонах возможного катастрофического затопления, в сейсмоопасных районах и зонах, непосредственно прилегающих к активным разломам.

В зонах с наибольшей степенью риска следует размещать парки, сады, открытые спортивные площадки и другие свободные от застройки площади и элементы инфраструктуры.

Для городов, расположенных в районах с сейсмичностью 7 – 9 баллов, как правило, следует применять одно- и двухсекционные жилые здания высотой не более 4 этажей, а также малоэтажную застройку с приусадебными и с приквартирными участками. Плотность населения в этих районах – не более 300 чел. / га.

При формировании систем населенных мест необходимо обеспечить снижение пожарной опасности застроек и улучшение санитарно–гигиенических условий проживания населения.

При проектировании, строительстве и реконструкции городских и сельских поселений следует предусматривать единую систему транспорта, представляющую удобные, быстрые и безопасные транспортные связи.

Территории городских и сельских поселений, курортные зоны и места массового отдыха размещаются выше по течению водотоков и водоемов относительно выпусков производственных и хозяйственно–бытовых сточных вод.

При проектировании поселений необходимо предусматривать организацию по берегам водохранилищ водоохранных зон. В этих зонах запрещается размещение полигонов для твердых бытовых и промышленных отходов, складов нефтепродуктов, ядохимикатов и минеральных удобрений, а также жилых зданий и баз отдыха.

За пределами территорий городов и их зеленых зон в обособленных складских районах пригородной зоны с соблюдением санитарных, противопожарных норм осуществляется рассредоточенное размещение складов государственных резервов, складов и перевалочных баз нефти и нефтепродуктов, складов взрывчатых материалов и базисных складов АХОВ.

При разработке проектов планировки населенных пунктов необходимо предусматривать безопасное размещение полигонов для утилизации, обезвреживания и захоронения твердых бытовых и токсичных промышленных отходов.

Рациональное безопасное размещение объектов производственной и социальной сфер является мощным рычагом, в значительной степени позволяющим влиять на экономическую составляющую проблемы противодействия ЧС. Это происходит потому, что рациональное размещение является одним из основных методов снижения возможного ущерба от ЧС, а также способом предотвратить некоторые ЧС. Рационально размещенный объект фактически частично или полностью выводится из зоны действия поражающих факторов потенциального источника ЧС.

Таким образом, рациональное размещение объектов экономики и социальной сферы с точки зрения их природной и техногенной безопасности, является важной мерой предупреждения ЧС, одновременно выполняет роль механизма, снижающего потенциальные ущербы.

3.1.2. Подготовка объектов экономики и систем жизнеобеспечения населения к устойчивому функционированию в ЧС

Объектом экономики называется субъект хозяйственной деятельности, производящий экономический продукт (результат человеческого труда и хозяйственной деятельности) или выполняющий различного рода услуги. Экономический продукт может быть представлен в материально–вещественной или информационной (интеллектуальной) форме.

Примерами объектов экономики являются различного рода промышленные, энергетические, транспортные, сельскохозяйственные объекты, научно–исследовательские, проектно–конструкторские, социальные учреждения. Все объекты экономики–промышленные, транспортные, энергетические, агропромышленные – проектируются таким образом, чтобы их надежность и безопасность были максимально высокими. Однако ввиду признания фактора «ненулевого риска» (т. е. невозможности исключить риск возникновения ЧС во всех случаях потенциальных угроз) аварии на объектах экономики все же происходят и приводят к тяжелым последствиям, наносящим ущерб объектам.

Тяжелыми последствиями для объектов экономики чреваты также внешние воздействия, оказываемые на них при возникновении ЧС за пределами объекта – при стихийных бедствиях, авариях на других объектах, ведении военных действий.

Кроме прямого ущерба во всех названных случаях, урон объектам экономики наносят нарушения производства на них, то есть потеря устойчивости функционирования.

В общем случае под устойчивостью функционирования промышленного объекта в ЧС понимается способность объекта выпускать установленные виды продукции в заданных объемах и номенклатуре, предусмотренных соответствующими планами в условиях этих ситуаций, а также приспособленностью объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных предметов (транспорт, связь, электроэнергетика и другие системы жизнеобеспечения, наука, образование и т. п.), устойчивость функционирования определяется способностью объекта выполнять свои функции и восстанавливать их.

Современный уровень устойчивости функционирования российских объектов экономики, их состояние безопасности во многих отраслях и на многих территориях не может быть признан удовлетворительным.

Анализ уровня безопасности промышленных и других объектов показывает, что его недостаточность связана, прежде всего, с неудовлетворительным состоянием основных фондов, их высокой изношенностью, медленными темпами реконструкции производств, отставанием сроков ремонтов и замены устаревшего оборудования, неисправностями или отсутствием надежных систем предупреждения и локализации аварий, приборов контроля и средств защиты. В основе этих недостатков экономическая причина – нехватка средств для ликвидации всех этих чреватых печальными последствиями недостатков.

На работоспособность промышленного объекта могут оказывать значительное влияние условия района его расположения, целесообразность его существующего размещения. Потенциальная устойчивость функционирования объекта экономики зависит от безопасности осуществляемых на объект производственных процессов, степени опасности перерабатываемых, транспортируемых, хранящихся сырья и материалов, их количества и соблюдения правил обращения с ними.

На устойчивость функционирования объекта также влияют характер застройки территории (структура, тип и плотность застройки), окружающие объект смежные и другие производства, транспортные коммуникации, степени безопасности проводящихся на объекте производственных процессов, уровня квалификации персонала, технологической и производственной дисциплины.

При ЧС объем и характер потерь и разрушений на объектах экономики будет зависеть не только от воздействия поражающих факторов и ранее названных условий, но и от своевременности и полноты заблаговременно осуществленных мер, направленных на повышение устойчивости функционирования объектов.

Повышение устойчивости функционирования объектов экономики достигается путем заблаговременного проведения мероприятий, направленных на максимальное снижение возможных потерь и разрушений от поражающих факторов источников ЧС и осуществления в сжатые сроки работ по восстановлению объекта экономики. Такие мероприятия проводят заблаговременно в период повседневной деятельности, а также в условиях ЧС.

Работа по повышению устойчивости конкретных объектов экономики направлена на предотвращение аварий на данных объектах, исключение (снижение интенсивности) поражающих воздействий, поступающих извне – от аварий на других объектах и стихийных бедствий, а также на защиту от этих воздействий. Для этого используются общие научные, инженерно–конструкторские, технологические основы, служащие методической базой для предотвращения аварий.

Важной составной частью деятельности по поддержанию устойчивого функционирования объектов экономики (в части опасных производственных объектов) являются меры по обеспечению промышленной безопасности. Промышленная безопасность опасных объектов – состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий.

В качестве общих мер, снижающих риск возможных аварий, могут быть названы:

- совершенствование технологических процессов, повышение надежности технологического оборудования и эксплуатационной надежности;

- своевременное обновление основных фондов, применение качественной конструкторской и технологической документации, высококачественного сырья, материалов, комплектующих изделий;

- использование высококвалифицированного персонала;

- создание и использование эффективных систем технологического контроля и технической диагностики, безаварийной остановки производства, локализации и подавления аварийных ситуаций и многое другое.

Важнейшим направлением деятельности по повышению устойчивости функционирования объектов экономики является подготовка объектов экономики, в том числе систем жизнеобеспечения, к работе в условиях ЧС.

Подготовка объекта экономики к устойчивому функционированию в условиях ЧС заключается в проведении комплекса мероприятий организационно – технического, технологического, производственного, экономического, научного, учебного и иного характера, направленных на предотвращение ЧС, снижение ущерба от них, максимально возможное сохранение уровня выполнения производственных или иных целевых функций объекта. Реализация всех этих мероприятий базируется на экономических ресурсах предприятий (организаций), различных бюджетов, инвестиций.

В деле повышения устойчивости функционирования объектов экономики важную роль играют общегосударственные, ведомственные, территориальные, корпоративные меры организационно–экономического характера.

3.2. Механизмы регулирования техногенной безопасности

Создание механизмов регулирования техногенной безопасности обусловлено необходимостью выполнения функции государства, состоящей в обязанности защиты населения, граждан.

Одним из видов техногенной безопасности является промышленная безопасность. В общем случае промышленная безопасность – это состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий этих аварий. Государственная политика в области промышленной безопасности направлена на создание правовых, экономических, организационных и социально–психологических условий формирования систем управления промышленной безопасностью на опасных производственных объектах.

Государственный надзор и контроль на предприятиях, учреждениях, организациях, независимо от форм собственности и подчиненности, осуществляют специально уполномоченные на то государственные органы и инспекции в соответствии с федеральными законами.

В области промышленной безопасности создан специально уполномоченный орган, на который возлагаются разрешительные, контрольные и надзорные функции в области промышленной безопасности. Федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности, является Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор России).

Госгортехнадзор России использует следующие процедуры государственного регулирования промышленной безопасности опасных производственных объектов, начиная со стадии проектирования и заканчивая его ликвидацией:

- государственное нормативное регулирование;

- согласование проектной документации;

- профилактические проверки состояния технологического оборудования и производств;

- выдача указаний (предписаний);

- применение административных санкций к нарушителям;

- лицензирование;

- выдача разрешений на производство и применение технических устройств и оборудования, а также промышленных ВВ и средств взрывания;

- расследование причин аварий, проведение мероприятии по их ликвидации и профилактике аварийности на опасных производственных объектах, категорирование производств и промышленных объектов по степени опасности;

- регистрация опасных производственных объектов;

- экспертиза промышленной безопасности;

- аттестация и проверка знаний работников;

- сертификация производств, систем качества, оборудования и продукции;

- декларирование промышленной безопасности опасных производственных объектов;

- страхование ответственности за причинение ущерба третьим лицам и другие процедуры.

Государственное нормативное регулирование осуществляется путем установления обязательных для выполнения требований (норм, правил, технических регламентов). В области промышленной безопасности такое регулирование осуществляется Госгортехнадзором. Госгортехнадзор организует разработку и утверждение требований промышленной безопасности; согласовывает нормативные правовые акты и нормативно – технические документы федеральных органов исполнительной власти, содержащие требования промышленной безопасности, требования безопасности при перевозке опасных грузов, рационального использования и охраны недр, а также требования безопасности в области изготовления, монтажа, эксплуатации, ремонта и диагностики технических устройств и оборудования на опасных производственных объектах; обеспечивает функционирование государственной автоматизированной информационной управляющей системы регулирования промышленной безопасности.

Сертификацию технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, проводят организации, аккредитованные федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности. Сертификации подлежат технические устройства, в том числе иностранного производства, применяемые на опасном производственном объекте.

Правила по сертификации устанавливаются федеральным органом исполнительной власти по стандартизации, метрологии и сертификации совместно с федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности.

Технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте, в процессе эксплуатации подлежат экспертизе промышленной безопасности.

Строительство и эксплуатация опасных производственных объектов. Прежде чем принять решение о начале строительства, расширении, реконструкции, техническом перевооружении, консервации и ликвидации опасного производственного объекта, необходимо иметь положительное заключение экспертизы промышленной безопасности проектной документации, утвержденное федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности или его территориальным органом.

Процесс приемки в эксплуатацию опасного промышленного объекта производится комиссией, которая проверяет соответствие объекта проектной документации, готовность организации к его эксплуатации, а также к действиям по локализации и ликвидации последствий аварии.

Для обеспечения локализации и ликвидации последствий аварии организация обязана планировать и осуществлять необходимые мероприятия, заключать договоры с профессиональными аварийно–спасательными службами, создавать собственные профессиональные аварийно–спасательные службы; иметь резерв денежных средств и материальных ресурсов; обучать работников действовать в случае аварии или инцидента; создавать системы наблюдения, оповещения, связи и поддержки действий в случае аварии.

Организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, обязаны осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности. Данные о производственном контроле и о работниках, его выполняющих, представляются в федеральный орган исполнительной власти или его территориальный орган.

Регистрация опасных объектов в государственном реестре – это занесение в банк данных государственного реестра сведений о действующем опасном производственном объекте с присвоением ему регистрационного номера и выдачей свидетельства о регистрации этого объекта эксплуатирующей его организации. Введение государственного реестра опасных производственных объектов и регистрация в нем этих объектов, а также ведение раздела Российского регистра гидротехнических сооружений осуществляется Госгортехнадзором.

Государственный реестр опасных производственных объектов – банк данных, основанный на единых методологических и программно–технологических принципах и содержащий сведения об опасных производственных объектах, которые эксплуатируются организациями на территории РФ.

Экспертиза. В РФ осуществляется экспертиза промышленной безопасности, государственная экологическая экспертиза, государственная экспертиза охраны труда, пожарная экспертиза, государственная экспертиза в области защиты населения и территорий от ЧС и другие виды экспертиз.

Экспертизе промышленной безопасности подлежат:

- проектная документация на строительство, расширение, реконструкцию, перевооружение, консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта;

- технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте;

- здания и сооружения на опасном производственном объекте;

- декларация промышленной безопасности и иные документы, связанные с эксплуатацией опасного производственного объекта.

Экспертизу проводят организации, имеющие лицензии, за счет средств организации, осуществляющей эксплуатацию опасного производственного объекта.

Установление порядка проведения экспертизы промышленной безопасности, утверждение заключений промышленной безопасности, организация аккредитации экспертных организаций осуществляются Госгортехнадзором. Реализованная Госгортехнадзором России Система экспертизы промышленной безопасности представляет собой совокупность участников экспертизы промышленной безопасности, норм, правил, методик, условий, критериев и процедур, в рамках которых осуществляется экспертная деятельность.

Декларирование безопасности промышленных объектов проводится в целях более надежного и эффективного обеспечения техногенной безопасности в стране, а для конкретного объекта – обеспечения контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС.

Декларация безопасности опасного производственного объекта – это документ, в котором представлены результаты всесторонней оценки возможности аварии и связанной с ней угрозы для персонала и населения прилегающих территорий; анализа достаточности мер по предупреждению аварии и по обеспечению готовности организации к эксплуатации опасного производственного объекта в соответствии с требованиями норм и правил промышленной безопасности, а также к локализации и ликвидации последствий аварии на объекте; указаны мероприятия, направленные на снижение возможных негативных последствий в случае аварии на объекте.

Перечень объектов, подлежащих декларированию безопасности, определяются Госгортехнадзором и МЧС России. В этот перечень включаются промышленные объекты, имеющие в своем составе опасные производства, а также гидротехнические сооружения, хвостохранилища и шламонакопители, на которых возможны гидродинамические аварии.

Декларация промышленной безопасности разрабатывается в составе проектной документации на строительство, расширение, реконструкцию, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта. Декларация разрабатывается или уточняется в случае обращения за лицензией на экплуатацию объекта, изменение сведений, содержащихся в декларации, или в случае изменения требований промышленной безопасности. Пересмотр декларации с целью учета изменений нормативно – правовой базы и условий обеспечения безопасности промышленного объекта предусматривается не реже одного раза в 5 лет.

Декларация промышленной безопасности разрабатывается самой организацией, имеющей опасные производства, или организацией, имеющей лицензию на проведение экспертизы безопасности промышленных производств, а утверждается заказчиком проекта промышленного объекта или руководителем организации, которой принадлежит действующий промышленный объект. Руководитель несет ответственность за достоверность и полноту сведений, содержащихся в декларации. Декларация проходит экспертизу промышленной безопасности в установленном порядке. Контроль своевременности представления организациями деклараций промышленной безопасности возлагается на Госгортехнадзор.

Декларация должна включать:

- сведения об объекте (назначение, функциональные задачи, опасные технологии и производства, местоположение, размеры и границы, наличие и границы запретных и санитарно – защитных зон и т.п.);

- аргументированную идентификацию и приоритетный перечень опасных производств;

- анализ безопасности объекта, включающий анализ опасностей, условий и возможных сценариев возникновения аварий, оценку вероятности их возникновения;

- описание системы целесообразных и достаточных мер и действий по обеспечению готовности промышленного объекта к локализации и ликвидации ЧС, включая вопросы оповещения об опасностях, защиты населения и медецинского обеспечения;

- порядок информирования населения и органов местного самоуправления о прогнозируемых и возникших на промышленном объекте ЧС.

Декларация характеризует безопасность объекта на этапах его ввода в эксплуатацию, вывода из эксплуатации и может разрабатываться как для проектируемого, так и для действующего промышленного объекта.

Очень важным значением декларирования промышленной безопасности является то обстоятельство, что оно служит обязательным условием получения лицензии на осуществление деятельности, связанной с повышенной безопасностью производства.

Лицензирование видов деятельности – это выдача специального разрешения предприятиям (организациям) на право заниматься отдельными видами деятельности, перечень которых установлен нормативными документами.

Лицензия – это разрешение, которое выдается регулирующими органами на основе оценки безопасности и сопровождается специальными предписаниями и условиями, которые должны быть выполнены юридическим лицом, получившим лицензию. Лицензирование является одним из механизмов государственного регулирования, устанавливающим условия для обеспечения приемлемого для общества риска аварии на опасных производственных объектах.

Для получения лицензии на эксплуатацию опасного производственного объекта заявитель обязан предоставить акт приемки опасного производственного объекта в эксплуатацию или положительное заключение экспертизы промышленной безопасности и декларацию промышленной безопасности опасного промышленного объекта. В лицензиях на эксплуатацию опасного производственного объекта делается запись об обязательном наличии у заявителя на момент начала эксплуатации и на протяжении всего периода эксплуатации опасного производственного объекта договора страхования риска ответственности за причинение вреда.

Лицензирование на отдельные виды деятельности выдает Госгортехнадзор. При несоблюдении требований и условий лицензирования Госгортехнадзор вправе приостановить действия лицензий.

Можно сказать, что лицензирование – это первый заслон на пути возникновения чрезвычайной ситуации.

Надзор и контроль. Государственный надзор за обеспечением различных видов безопасности осуществляется специально уполномоченными государственными органами (Госгортехнадзор, Минприроды, Госнефтеинспекция, Госпожарнадзор, Госсанэпиднадзор и др.)

Надзор в области промышленной безопасности осуществляется в целях выполнения организациями требований промышленной безопасности. Государственный надзор за безопасным ведением работ в промышленности распространяется на промышленные предприятия и организации России независимо от их ведомственной подчиненности и форм собственности.

Федеральный надзор осуществляет специально уполномоченный орган в области промышленной безопасности, которому подчиняются его территориальные органы.

Должностные лица федерального органа исполнительной власти, специально уполномоченного в области промышленной безопасности, имеют право:

- посещать организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты;

- знакомиться с документацией;

- осуществлять проверку выполнения условий лицензии на эксплуатацию;

- осуществлять проверку правильности проведения технических расследований инцидентов, а также проверять достаточность таких мер, принимаемых по результатам таких расследований;

- выдавать обязательные для выполнения предписания об устранении нарушений требований промышленной безопасности;

- давать указания;

- выдавать предписания о приостановке работ;

-ставить вопрос об ограничении или приостановлении действия лицензии;

- привлекать к административной ответственности виновных в нарушении требований промышленной безопасности, а также направлять в правоохранительные органы материалы о привлечении виновных к уголовной ответственности;

- выступать в суде или арбитражном суде по искам о возмещении вреда, причиненного жизни, здоровью и имуществу других лиц вследствие нарушения требований промышленной безопасности и др.

Основными управляемыми показателями в системе этого регулирования являются: частота ЧС; ущерб; затраты на мероприятия по предупреждению и ликвидации ЧС; предотвращенный ущерб.

Таким образом, снизить опасность риска возникновения ЧС возможно на основе ряда мероприятий и в том числе, рационального размещения производственных сил и поселений. Продуманное, разумное размещение производственных сил и поселений, с учетом природно – климатических условий, характера ранее размещенных на данной территории технических объектов и систем, снижает риск возникновения ЧС, характер и размер ущерба.

Для управления техногенной безопасностью, повышения надежности технических систем, снижающих риск возникновения ЧС, существует ряд механизмов регулирования техногенной безопасности как на стадиях проектирования технического объекта или системы, так и на стадиях ввода в эксплуатацию, эксплуатации, вывода из эксплуатации.

Использование всей совокупности механизмов снижения опасности риска, позволит обеспечить устойчивое функционирование объектов экономики.

Вопросы для самоконтроля.

1. Основная цель государственной стратегии в области снижения рисков ЧС.

2. Что такое предупреждение ЧС и готовность к ЧС?

3. Дайте определение понятию «риск».

4. Охарактеризуйте риск приемлемый, пренебрежительный, социальный.

5. Схема анализа риска.

6. Каким образом осуществляется управление риском?

7. Что такое мониторинг?

8. Дайте подробную характеристику видам мониторинга.

9. Основные задачи СМПЧС.

10. Оценка риска, прогноз риска.

11. Методы оценки риска.

12. Подходы к оценки риска.

13. Основное различие между оценкой риска и управление риском.

14. Аварийная подготовленность персонала.

15. Аварийное реагирование.

16. Комплекс мероприятий при возникновении ЧС.

17. Рациональное размещение объектов экономики.

18. Размещение населенных пунктов.

19. Устойчивость функционирования промышленного объекта в условиях

ЧС.

20. Общие меры снижения риска аварий.

21. Государственное нормативное регулирование.

22. Экспертиза промышленной безопасности.

23. Декларация безопасности промышленного объекта.

24. Лицензирование видов деятельности.

25. Государственный надзор и контроль.

Перечень вопросов для подготовки к зачету

Теоретическая часть

1. Определение опасности. Таксономия опасностей.

2. Источники опасности. Идентификация опасностей.

3. Показатели безопасности технических систем.

4. Определение чрезвычайной ситуации.

5. Типы деления чрезвычайных ситуаций по причинам возникновения.

6. Причины техногенных чрезвычайных ситуаций.

7. Причины природных чрезвычайных ситуаций.

8. Причины биолого- социальных чрезвычайных ситуаций.

9. Основные типы катастроф по масштабам.

10. Критерии классификации чрезвычайных ситуаций по тяжести последствий.

11. Развитие риска на промышленных объектах.

12. Концепции обеспечения безопасности в зависимости от области применения и уровня принятия решения.

13. Области деления возможных рисков деятельности уровнями приемлемого и пренебрежительного риска.

14. Проводимые мероприятия в области приемлемого риска.

15. Государственная стратегия в области снижения природных и техногенных рисков.

16. Система управление рисками чрезвычайных ситуаций.

17. Виды мониторинга.

18. Мониторинг чрезвычайных ситуаций.

19. Задачи мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций.

20. Силы и средства наблюдения и контроля в рамках РСЧС.

21. Основы теории риска.

22. Анализ риска.

23. Нормативные значения риска.

24. Снижение опасности риска.

25. Аварийная подготовленность персонала.

26. Аварийное реагирование.

27. Допустимый риск.

28. Элементы системы анализа техногенного риска.

29. Проектная авария.

30. Запроектная авария.

31. Классификация внешних возмущающих воздействий.

32. Регламентированные воздействия.

33. Виды воздействий.

34. Методы прогнозирования возникновения чрезвычайных ситуаций.

35. Методы прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций.

36. Виды отказов и причинные связи.

37. Теоретические законы распределения отказов.

38. Виды резервирования.

39. Характеристики дерева отказов.

40. Характеристики дерева событий.

41. Характеристики дерева решений.

42. Организация и проведение экспертизы технических систем.

43. Организационно–экономические механизмы снижения рисков чрезвычайных ситуаций.

44. Рациональное размещение производительных сил и поселений с точки зрения их природной и техногенной безопасности.

45. Подготовка объектов экономики и жизнеобеспечения населения к устойчивому функционированию в чрезвычайных ситуациях.

46. Декларирование промышленной безопасности.

47. Лицензирование видов деятельности в области техногенной безопасности.

48. Государственный контроль и надзор в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.

Практическая часть

1. Расчет безопасности систем с последовательным соединением элементов.

2. Расчет безопасности систем с параллельным соединением элементов.

3. Способы преобразования сложных структур.

4. Расчет безопасности резервированной системы.

5. Построение и расчет логико–вероятностных моделей причинно–следственных связей отказов технических систем.

6. Логический анализ опасностей.

7. Разработка таблиц состояний и аварийных сочетаний.

8. Прогнозирование риска наступления уязвимого состояния объекта.

9. Построение дерева отказов.

10. Построение дерева событий.

11. Построение дерева решений.

12. Экономические механизмы управления рисками.

Литература

Основная

2. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев Н.Н. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. М., Деловой экспресс, 2004. – 252 с.

9. Безопасность жизнедеятельности. Под общей ред. Белова С.В. – М.: Высшая школа, 2001.

Дополнительная

1. Акимов В.А., Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и безопасность. Надежность как комплексное свойство технического объекта. М., Деловой экспресс, 2006. – 392 с.

2. Акимов В.А., Лесных В.В., Радаев Н.Н. Риски в природе, техносфере, обществе и экономике. М.: Деловой экспресс, 2004. – 352 с.

3. Акимов В.А., Новиков В.Д., Радаев Н.Н. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски. М: Деловой экспресс, 2001. – 344 с.

4. Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Едиториал УРСС, 2004. – 128с.

5. Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита от них. учеб. пособие для вузов. М.: Издательство ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003.

6. Безопасность деятельности: Энциклопедический словарь. /Под ред. Русака О.Н. СПб.: Информационно–издательское агенство «ЛИК», 2003. – 504 с.

7. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. Киев, КМУГА, 1999.

8. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере. М.: Издательский центр Академия, 2003. – 512 с.

9. Воробьев Ю.Л. Основные направления государственной политики в области регулирования природной и техногенной безопасности. Материалы конференции «Актуальные проблемы регулирования природной и техногенной безопасности в ХХ1 веке». М., 2005.

10. Воробьев Ю.Л. Безопасность жизнедеятельности (некоторые аспекты государственной политики). М., Деловой экспресс, 2005, 376 с.

11. «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2005 году». Государственный доклад М.: ВНИИ ГОЧС, 2005. – 167 с.

12. ГОСТ Р 22.2.03.97. БЧС. Паспорт безопасности административно – территориальных единиц. Общие положения. – 44 с.

13. Елохин А.Н. Анализ и управление риском: Теория и практика. М: Лукойл, 2000. – 185 с.

14. Каммерер Ю.Ю., Харкевич А.Е. Аварийные работы в очагах поражения: Учебное пособие М.: Энергоатомиздат,1990.-288с.

15. Катастрофы и общество. М., 2000.

16. Надежность технических систем и техногенный риск. /Под ред. Акимова В.А., Лапина В.Л., Попова В.М и др. М., Деловой экспресс, 2002. 367 с.

17. Предупреждение крупных аварий: практическое руководство /Пер. с англ. М., 1992. – 256 с.

18. Управление рисками чрезвычайных ситуаций. /Под ред. Ю.Л. Воробьева. М.: МЧС России, Минпромнауки России, Российская академия наук, 2001.

19. Управление риском. М.: Наука, 2000.

20. Учебник спасателя /Под ред. Ю.Л.Воробьева. М.: МЧС РФ, 1997.

21. Цивилев М.П. и др. Инженерно-спасательные работы. М., Воениздат, 1975.

22. Шойгу С.К., Воробьев Ю.Л., Владимиров Ю.А. Катастрофы и государство. М.: Энергоатомиздат, 1997. 160 с.

23. Шойгу С.К., Владимиров В.А. Безопасность России. М.: Знание. 1999.

24. Экономические механизмы управления рисками чрезвычайных ситуаций. учебное пособие. М., 2004. – 306с.

25. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 264 с.

Основные понятия, термины и определения

Аварийная защита – система устройств, срабатывающих при достижении одним из контролируемых параметров опасного значения.

Аварийная ситуация – это ситуация возникновения аварии и возможного дальнейшего ее развития.

Аварийная ситуация с объектом – это сочетание условий и обстоятельств, создающих аварийные воздействия на объекты.

Аварийно – спасательная служба – совокупность органов управления, сил и средств, предназначенных для решения задач по предупреждению и ликвидации аварий, объединенных в единую систему, основу которой составляют аварийно–спасательные формирования.

Аварийно–спасательные работы – действия по спасению людей, материальных и культурных ценностей, защите природной среды в зоне чрезвычайной ситуации и подавлению или доведению до минимально возможных уровней воздействий характерных для негативных факторов.

Аварийное воздействие на объект – это нерегламентированное воздействие, которое создается в результате попадания объекта в аварийную ситуацию и может привести его к аварии.

Авария – опасное происшествие в технической системе, на промышленном объекте или на транспорте, создающее угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению производственных помещений, сооружений, серьезному повреждению или уничтожению оборудования, механизмов, транспортных средств, сырья и готовой продукции, к нарушению производственного процесса и нанесению ущерба окружающей природной среде.

Авария запроектная – авария, связанная с нарушением нормальной эксплуатации потенциально опасного объекта, которая вызвана неучитываемыми для проектных аварий исходными событиями (отказом систем контроля, ошибками персонала, внешними воздействиями), которые могут привести к тяжелым последствиям.

Авария проектная – авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие, с учетом принципа единичного отказа систем безопасности или с учетом одной, независимо от исходного события ошибки персонала, ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами.

Аварийная ситуация – состояние технической системы, объекта, характеризующееся нарушением пределов и (или) условий безопасной эксплуатации и не перешедших в аварию.

Анализ риска – процесс выявления (идентификации) и оценки опасностей для отдельных лиц, групп населения, объектов, окружающей природной среды и других объектов рассмотрения.

Безопасность – состояние деятельности, при которой с определенной вероятностью исключено проявление опасностей.

Воздействие – 1) любые потоки вещества, энергии и информации, непосредственно образующиеся в окружающей среде или возникающие в результате антропогенной деятельности; 2) применительно к техническим объектам – это действие, направленное на какой – либо объект и определяющее его переход от одного состояния к другому, изменяющее его качество в том или ином направлении.

Декларация безопасности опасного производственного объекта – это документ, в котором представлены результаты всесторонней оценки возможности аварии и связанной с ней угрозы для персонала и населения прилегающих территорий; анализ достаточности принятых мер по предупреждению аварий и по обеспечению готовности организации к эксплуатации опасного производственного объекта в соответствии с требованиями норм и правил промышленной безопасности, а также к локализации и ликвидации последствий аварии на объекте.

Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС) – государственная организационно–правовая структура, объединяющая органы управления, силы и средства федеральных органов исполнительной власти субъектов РФ, органов местного самоуправления и организаций. В полномочия РСЧС входит решение вопросов защиты населения и территорий от ЧС.

Идентификация опасности – процесс распознавания образа опасности, установление возможных причин, пространственных и временных координат, вероятности проявления, величины и последствий опасности.

Источник чрезвычайной ситуации – опасное природное явление или опасное техногенное происшествие, широко распространенная инфекционная болезнь людей, сельскохозяйственных животных и растений, применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть ЧС.

Комиссия по чрезвычайным ситуациям – функциональная структура органа исполнительной власти субъекта РФ и органа местного самоуправления, а также органа управления объектом экономики, осуществляющая в пределах своей компетенции руководство соответствующей подсистемой или звеном РСЧС либо проведением всех видов работ по предотвращению возникновения ЧС и их ликвидации. Выделяют следующие виды комиссий по ЧС: территориальные, ведомственные и объектовые.

Лицензия – это разрешение, которое выдается регулирующими органами на основе оценки безопасности и сопровождается специальными предписаниями и условиями, которые должны быть выполнены юридическим лицом, получившим лицензию.

Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций – совокупность мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения ЧС, а также на сохранение жизни и здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь в случае их возникновения.

Мониторинг природно–технических систем – система стационарных наблюдений за состоянием природной среды и сооружений в процессе их строительства, эксплуатации и ликвидации и выработка рекомендаций по нормализации экологической обстановки и инженерной защите сооружений.

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования. Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать ряд свойств (в отдельности или в определенном сочетании), основными из которых являются следующие: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивость, режимная управляемость и живучесть.

Опасный производственный (промышленный) объект – объект, производство, на котором используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют пожаровзрывоопасные и (или) опасные химические вещества, создающие реальную угрозу возникновения аварии.

Опасность – негативное свойство системы «человек – среда обитания», способные причинить ущерб и обусловленное энергетическим состоянием среды и действиями человека; ситуация (в природе или техносфере), в которой возможно возникновение явлений или процессов, способных поражать людей, наносить материальный ущерб, разрушительно действовать на окружающую человека среду.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности состояния оборудования, объекта.

Оценка риска – процесс, используемый для определения степени риска анализируемой опасности для здоровья человека, имущества или окружающей среды. Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий и их сочетание; идентификация опасности и возможных ее источников, исследование механизма их возникновения, оценка вероятности возникновения идентифицированных опасных событий и их последствий, а также суммирование вероятностей возникновения опасности и ее последствий для всех возможных вариантов развития ситуации.

Ошибка персонала – единичное неправильное действие при управлении техническими системами или единичный пропуск правильного действия, важных для безопасности.

Превентивные меры защиты от ЧС – это предпринимаемые заблаговременно по прогнозу времени и места возникновения опасных природных, техногенных и социальных явлений, а при отсутствии такой информации – на основе прогноза их частоты (или вероятности на заданный интервал времени) на определенной территории, меры по смягчению негативных последствий ЧС.

Принцип резервирования или дублирования – принцип, состоящий в одновременном применении нескольких устройств, способов, приемов, направленных на защиту от одной и той же опасности. Предусмотренные устройства срабатывают последовательно.

Риск, или степень риска - это сочетание частоты (или вероятности) и последствий определенного опасного события. Понятие риска всегда включает в себя два элемента: частоту, с которой осуществляется опасное событие, и последствия этого события; реализация опасностей определенного класса. Риск может быть определен как частота (размерность – обратное время) или вероятность возникновения одного события при наступлении другого события (безразмерная величина, лежащая в пределах от 0 до 1).

Риск возникновения чрезвычайной ситуации (риск ЧС) – вероятность или частота возникновения ЧС.

Риск индивидуальный – вероятность реализации потенциальных опасностей при возникновении опасных ситуаций для одного человека или социальной группы.

Риск приемлемый – риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из экономических и социальных соображений. Риск эксплуатации промышленного объекта является приемлемым, если его величина настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск. Приемлемый риск гибели человека обычно считается 10-6 в год. Пренебрежительно малым признается риск гибели человека: 10-8 в год.

Риск социальный – характеризует масштабы и тяжесть негативных последствий чрезвычайных ситуаций, а также различного рода явлений в обществе, социально – политических преобразований, снижающих качество жизни людей. По существу – это риск для группы или сообщества людей.

Риск технический – комплексный показатель надежности элементов техносферы, который выражает вероятность возникновения аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Риск экологический – вероятность возникновения экологического бедствия, катастрофы, нарушения дальнейшего нормального функционирования и существования экологических систем и объектов в результате антропогенного, техногенного вмешательства в природную среду или стихийного бедствия.

Риск экономический – вероятность экономических потерь в будущем; соотношение пользы и вреда, получаемых обществом от рассматриваемого вида деятельности.

Управление риском – часть системного подхода к принятию решений, процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизни человека, заболеваний или травм, ущерба материальным ценностям и окружающей природной среде.

Чрезвычайная ситуация (ЧС) – нарушение нормальной жизни и деятельности людей на объекте или определенной территории (акватории), вызванное аварией, катастрофой, стихийным или экологическим бедствием, эпидемией, массовыми заболеваниями животных и растений, а также применением противником современных средств поражения и приведшие или могущие привести к людским и материальным потерям.