事故风险分析理论与方法.docx

第一章事故：人（个人或集体）在为实现某种意图而进行的活动过程中，突然发生的、违反人的意志的、迫使活动暂时或永久停止的事件。风险：某一事件在一个特定的时段或者环境中产生我们不希望的后果的可能性。事故风险：某系统内现存的或潜在的可能导致事故的因素与状况，在一定条件下，它可以发展成为事故。风险概率评价法：根据事故基本因素的发生概率，应用概率分析方法，求取整个系统事故发生概率的风险评价方法。（事故树、事件树、贝叶斯估计、蒙特卡罗模拟）风险后果评价法：应用数学的方法，根据事故的数学模型，求取事故对人员的伤害范围或者对物体的破坏范围的风险评价方法。风险的表征：就是个人风险和社会风险的计算。第二章一、风险的分类：按照风险的后果明显与否划分：未知风险、可预见风险按照风险的存在是否容易被感知划分：潜藏（或无意识）风险、意识风险按照接受风险的主动与否划分：自愿风险、强制风险按照风险的主体划分：个人风险、社会风险二、风险的表征：（一）个人风险定义：指一个无防护的人永久的呆在某一个地方，由于事故的发生而死亡的可能性。 只表示某一位置的风险水平，与人的存在与否无关。表征：风险等值线图计算：一般方法： IR = Pf *pd/f （个人风险 = 发生概率 * 死亡概率)其他方法：预期寿命损失值（LLEj=E（j）-E）、年死亡概率增值、行程风险（二）社会风险定义：给定人群遭受特定水平的伤害的人数和发生频率之间的关系。 特点：不仅对直接受害者产生立即影响外，还对社会造成长期危害。表征：F/N曲线（N：死亡人数；F：死亡人数=N的事故发生累计频率）计算：1、基于个人风险的方法（1） 社会风险 AWR=AIRx,yhx,ydxdy h(x, y) 家庭数（2） 伤亡人数期望值 EN=AIRx,ym(x,y)dxdy m(x, y) 人口密度2、基于伤亡人数的概率密度敢输的方法（1）E(N)=0xfN(x)dx fN（x）每年伤亡人数的概率密度函数（2）用F/N曲线下的面积计算社会风险，计算结果与每年伤亡人数的期望值相等（3）群体风险 RP=0xxfNxdx (x)（0.1x）0.5 对风险的重视三、风险可接受水平风险可接受性：指社会公众根据主观愿望对风险水平的接受程度。影响风险接受的因素：工作任务、风险特征、个体差异、文化因素；个人因素（心理、性别、年龄、教育程度、个性等）；文化因素合理可接受水平 ALARP：由（可接受风险线） 和 （可忽略风险线）将风险划分为 不可接受区、合理接受区 和 可忽略区三个区域。第三章蒙特卡罗模拟方法：1、基本原理：当所要求就的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，他们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用他们作为问题的解。蒙特卡罗以概率模型为基础，按照这个模型所描绘的过程，通过模拟实验的结果，作为问题的近似解。2、分析过程首先，建立随机模型，即极限状态方程；其次，确定模型内各随机变量的概率分布；再次，过程模拟；最后，分析与总结。3、取样方法：蒙特卡罗取样、拉丁超立方取样。（模型是否能够重现我们为输入值设定的分布）4、蒙特卡罗方法的优缺点：优点：整个试验在计算机上进行，排除了人为因素，保证实验每次在完全独立的条件下进行，由试验结构更能较准确地对实际问题作出判断；模拟过程是通过大量的简单重复抽样实现，受条件限制影响较小，方法简单灵活、易于实现和改进；模拟估计的标准误差及收敛速度与所解决问题的维数具有较强的独立性，适用于多变量、多时间阶段的高维问题，并且模拟误差容易确定。缺点：首先，对一些复杂的问题，要想达到较高的精度模拟需要进行较多的模拟次数，否则就可能产生较大的误差；其次，结果给出的是具有概率特征的置信区间，而不是对于特定结果的精确数据。第四章一、泄漏物质状态：液态、气态、气液两相。取决于物质性质和泄漏过程。泄漏的影响因素：泄露孔径、压强、温度、容器内摩擦等。二、扩散1、泄漏类型判断：连续泄漏：云羽（气云） uTx2.5 u 风速；T 持续时间；x 距离泄漏点的距离瞬时泄漏：云团 uTx0.6 如果uT/x计算结果在0.6和2.5之间，需要按照两种类型分别进行计算，最终选择危险性大的泄漏性类型。2、影响扩散的因素（1）风速（2）大气稳定度：不稳定、中性、稳定（3）地面状况：建筑、树木、水面等（4）泄漏源距地面高度（5）泄漏物的初始动量和浮力特征3、非重气扩散高斯模型A、 连续点源（1） 无限空间连续点源的高斯模型空间某点平均浓度： Cx,y,z=Qm2yzuexp-(y22y2+z22z2)（2） 高架连续点源高斯模型实源 C1=Qm2yzuexp-(y22y2+(z-H)22z2)相源 C2=Qm2yzuexp-(y22y2+(z+H)22z2)P点实际污染物浓度 ： C=C1+C2= Qm2yzuexp-y22y2exp-z-H22z2+exp-z+H22z2;地面浓度（z=0）；下风向云羽中心线地面投影浓度（y=z=0）地面最大浓度值 Cmax=2QmeuH2(zy)最大地面浓度距泄漏点的下风向距离 z=H2备注：Qm为释放速度；u为风速；例如：下风向500米处，横风向50米处，地面上；即x=500,y=50,z=0 C（500,50,0）B、 瞬时泄漏（1） 地面点源1、平均浓度 (x - ut)： 为云团宽度 x,y,z,t=Qm*232xyzexp-12(x-utx)2+y2y2+z2z2地面浓度（z=0）; 沿x轴的地面浓度（y=z=0）；云团中心位于点（ut,0,0,t）,云团中心浓度（ x= ut , y=z=0）2、吸收量：位于某一点处的人吸收的总的物质量为浓度对时间的积分。地面上的总吸收量 (z=0 ) Dtidx,y,0=Qm*yzuexp(-12y2y2)沿x轴的地面总吸收量（y=z=0） Dtidx,0,0=Qm*yzu（2） 高架点源x,y,z,t=Qm*（2）32xyzexp-12y2y2exp-12z-HZ2+exp-12(z+HZ)2地面浓度（zc=0）; 沿x轴的地面投影浓度（y=z=0）；地面上的总吸收量 (z=0 ) Dtidx,y,0=Qm*yzuexp-12(yy)2-12(Hz)2Qm*为瞬时泄漏物质的质量；高斯模型的计算：判断泄漏类型；确定大气稳定度等级，计算扩散系数；选用公式计算浓度4、重气扩散重气扩散模型分类：（1）根据重气云中性能参数的分布方式，分为：一维模型、二维模型、三维模型（2）根据模型的复杂程度，分为：经验模型（BM模型）、工程应用模型（基于箱模型理论的箱模型、连续稳态云羽模型；基于二维浅层理论的浅层模型）、计算流体力学模型第六章火灾：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，是各种灾害中发生最频繁且极具毁灭性的一种。？火灾伤害准则一、 池火灾1、 定义：指贮罐中或泄漏后的可燃液体遇火源发生的火灾。2、 主要危害：热辐射3、 计算模型可燃性液体泄漏后流到地面形成液池；流到水面并覆盖水面，遇到引火源燃烧形成池火。计算步骤：（1） 池直径的计算（池当量直径D）（2） 确定火焰高度 h（3） 火焰表面热通量的计算 q0（4） 目标接收到的热通量的计算 q（r）（5） 视角系数的计算 V二、 BLEVE火球1、 定义：沸腾液体扩展蒸汽爆炸2、 形成：装有过热可燃液体的储存罐或工艺容器突然失效，导致液体泄漏。由于储罐或者容器中的压力远远大于大气压，内部的液体将快速喷到空中，并有一部分液体在瞬间变为气体，并且迅速膨胀，形成一个由可燃液体蒸汽、没有气化的液体的液滴以及空气组成的蒸气云。此蒸气云被立即点燃形成BLEVE火球。3、 计算模型A、静态模型：立体火焰模型、点源模型火球直径Dc、火球持续时间tc（1）立体火焰模型 平面物体单位面积上接受的辐射能 q=E F a(表面辐射能*几何视角系数*大气传输率)（2）点源模型 q=2.2aRHcMf0.674L2B、动态模型分为两个阶段：增长阶段：0tdtd3；持续燃烧阶段：td3ttd计算步骤：1、火球直径和持续时间 D（t）、td （在第一阶段持续变大，1/3t时达到最大，然后离地升空，直径保持不变）2、火球中心到地面的高度 H（t）3、目标接受的热通量 I(x,t)=x,tFx,tE(t)（大气传输率*几何视角系数*火球表面热通量）热辐射造成的伤害后果由热通量在火球持续时间背的积分决定三、 闪火1、 定义：可燃性气体或蒸汽泄漏到空气中，并与之混合后被点燃而发生的一种非爆炸的燃烧过程。2、 伤害：热辐射、火焰直接接触3、 后果：造成大面积的火灾而直接烧毁财产和对人的灼烧伤害。4、 发生机理：条件：（和蒸气云爆炸相似）泄漏物必须可燃；从泄漏到被点燃有一定的时间延滞；产生的蒸汽云团处于燃烧极限范围内。机理：闪火发生后，火焰传播过程中没有自我加速的条件，即泄漏源不产生紊流，空间也不存在局部约束条件。5、 计算模型（1） 闪火火焰高度 H （2）闪火火焰宽度 W（3）目标接收到的辐射能 q=E F a四、 喷射火1、 定义：加压可燃物质泄漏时形成射流，在泄漏口处点燃，由此形成喷射火。射流形式：浮羽流、浮射流、纯射流2、 计算模型（1）计算火焰长度 L（2）火焰边界到中心轴线的距离 Ys（3）计算火焰表面热通量 q0（4）计算目标接收到的热通量 q第六章一、蒸气云爆炸：1、 定义：泄漏物扩散到广阔的区域，形成弥漫相当大空间的云状可燃性气体混合物，经过一段延滞时间后，可燃蒸气云被点燃，接着发生火灾，由于存在某些特殊原因和条件，火焰传播被加速，产生危险的爆炸冲击波超压。这种现象被称为蒸气云爆炸。2、 发生条件（1）泄漏物可燃且具备适当的温度和压力条件；（2）必须在点燃之前即扩散阶段形成一个足够大的云团；（3）产生足够数量的云团处于该物质的爆炸极限范围内才能产生显著的超压。（蒸汽云团分为三个区域：富集区、爆炸极限范围、贫集区）3、 物理机制泄漏物质遇火源被点燃后，若发生层流或者近似层流的燃烧，其火焰速度太低，不足以产生显著爆炸超压，这种条件下蒸气云仅仅是燃烧。所以，蒸气云爆炸的发生机制就是考察蒸气云如何从低速燃烧转变为较高速度的燃爆。紊流是其中的关键因素。紊流发生的形式：源激发生的紊流；火焰在受约束的空间传播产生的紊流；初始点火能量产生的紊流。4、 计算模型（1） TNT当量法计算蒸发系数 F=1-exp-CpTL ( Cp燃烧比热；T温度与沸点之差；L气化潜热 )云团中燃料的质量 Wf=2FW (W泄漏燃料的质量)TNT当量 WTNT=e Wf Hf / HTNT （e当量系数，取0.03； Hf燃烧热； HTNT爆热） 无量纲距离 R- =R/WTNT1/3 （R离爆炸点的实际距离）（2） 复合能量法识别潜在的强烈爆炸中心确定该子源的能量 E=v