基于事故风险的工业园区安全规划方法

1、基于事故风险的工业园区安全规划方法吴宗之1,许铭2,31中国安全生产科学研究院，北京100012;2中国地质大学（北京）工程技术学院，北京，1000833国土资源部深部地质钻探技术重点实验室（中国地质大学（北京），北京100083摘要：科学进行工业园区安全规划已成为控制职业健康安全风险的重要而基本的方法。本文提出了以园区定量风险评价技术为基础，依据脆弱性目标个人可接受风险准则、脆弱性目标分级原则和基于后果的选址准则，进行园区选址、功能区布局、专项规划以及园区安全管理模式等安全规划工作的内容、程序和方法。该方法可为工业园区的安全建设和发展提供理论指导。关键词：工业园区；安全规划；定量风险评价；安

2、全容量MethodologyofsafetyplanningforindustrialparksbasedonaccidentriskWUZong-zhi1,XUMing2,31. ChinaAcademyofSafetyScienceandTechnology,Beijing100012,China;2. SchoolofEngineering&Technology,ChinaUniversityofGeosciences（Beijing）,Beijing100083,China;3. KeyLaboratoryonDeepGeoDrillingTechnology,Ministry

3、ofLandandResources,ChinaUniversityofGeosciences（Beijing）,Beijing100083,ChinaAbstract:Makingscientificsafetyplanningforindustrialparkshasbeenanimportantandbasicmethodtocontroltheriskofoccupationalhealthandsafety.Thecontents,proceduresandmethodologyofsafetyplanningonsiteselectionofindustrialpark,layou

4、toffunctionalzones,otherspecialplanning,modelofsafetymanagementbasedonregionalquantitativeriskassessmenttechnologywereproposedbyacceptablestandardofindividualriskforvulnerabletargets,classificationprinciplesforvulnerabletargets,andsiteselectioncriteriabasedonconsequences.Asatheoreticalguidance,thete

5、chnologycouldbeusedforsafeconstructionanddevelopmentforindustrialparks.1引言工业园区是实施工业化战略的重要载体，是实现工业基地化、一体化、园区化、集约化发展的新模式1-3。以化工园区为例，截止2012年，我国已建成112个省级、305个地市级、829个县级化工园区图。但由于缺乏科学的安全规划，工业园区在推动区域经济社会快速发展的同时，产生了很多潜在事故风险。2006年国家环保总局调查发现，在建的7555个化工石化建设项目中，81%布设在江河水域、人口密集区等环境敏感区域，45%为重大风险源5,基金项目：国家科技支撑计划项目

6、(2012BAK13B00);国家软科学研究计划(2010GXS5B169);中央局校基本科研业务费专项资金资助项目(2652012040);国土资源部深部地质钻探技术重点实验室开放式基金项目(NLSD201208联系人：ncs欧盟、美国等发达国家从上世纪末开始重视重大工业设施安全规划研究，出台了一系列相关的法律法规，对化工设施等可能导致重大工业事故的设施提出了安全规划的明确要求6-10。我国自2004年起开始研究重大危险源的安全规划问题。中国安全生产科学研究院基于定量风险评价技术，对化工园区等工业园区安全规划的内容、程序和方法等进行了研究11-13。并基于这些研究，开发了化工园区等工业园区区

7、域定量风险评价、安全规划等软件。基于工业园区整体风险评估，实现园区选址合理、区内布局优化、安全准入严格、本质安全提升、公用工程和配套安全设施完善、应急联动响应迅速、应急资源统筹配置、园区安全监管体系健全等目的。因此工业园区安全规划是坚持安全第一、预防为主、综合治理”方针，落实统一规划、合理布局、严格准入、一体化管理”原则，夯实安全生产基础的根2工业园区区域定量风险评价技术区域定量风险评价是工业园区安全规划的前提和基础。笔者在国家八五“、九五”、十五”和十一五”科技攻关成果的基础上，研制开发了重大危险源区域定量风险评价软件(部分界面如图1所示)，采用先进的火灾、爆炸、物质泄漏扩散和中毒等模型，实

8、现对区域内多个危险源进行个人风险、社会风险、安全容量计算分析。(1)个人风险个人风险是指区域内某一固定位置的人员，因区域内各种潜在事故施加于其的个人死亡的概率(或者特定的伤害水平)。对于区域内的任一重大危险源，其在区域内某一空间地理坐标为(x,y)处产生的个人风险由式(1)计算。图1重大危险源区域定量风险评价软件界面SWIR(x,y)="Fs,oFeFmPwRVs(x,y)s=1wdi=1(1)式中，R(x,y)为重大危险源在位置(x,y)处产生的个人风险；Fs,。为第s个容器设备泄漏事件发生的原始频率；Fe为设备修正系数；Fm为安全管理、人员修正系数；Pw为气象条件概率；Pi为点火

9、源的点火概率；Vs(x,y)为第s个事故情景在位置(x,y)处引起个体死亡的概率，S为容器设备泄漏事件的个数；W为气象条件的个数；I为点火源的个数。(2)社会风险对于工业园区内的任一企业，其引起的社会风险累计频率由式(2)计算。SWIFN-Fs,0FEFMPwp,n.Ns-lw-1i4（2）式中，Fn为N人以上死亡的累计频率；Fs,o为第s个容器设备泄漏事件发生的原始频率；Fe为设备修正系数；Fm为安全管理、人员修正系数；Pw为气象条件概率；Pi为点火源的点火概率；S为容器设备泄漏事件的个数；W为气象条件的个数；I为点火源的个数；n为死亡人数。（3）安全容量安全容量是工业园区内危险设施的风险程

10、度处于可接受条件下时危险物质的最大容量。令RC为工业园区的风险容量，即可接受风险下的潜在生命总损失值，其计算方法由式（3）计算。nRC=£PLLi（3）i4则安全容量用式（4）表示：Qa=maxf（RC?（4）上式中，PLLi是第i个企业危险源的潜在生命损失值；n为园区企业总数，Qa为风险容量下的安全容量。潜在生命损失值是指由于意外事故而导致单位时间内（一般指一年）一个生命损失的可能性，用人/年表示，即特定区域内每年人员死亡数，计算方法如式（5）所示。PLL=£££/（5）kj式中，fkj为事故后果j所造成的事故场景k出现概率；ckj为事故后果j所造成的

11、事故场景k预期死亡人数。3工业园区安全规划的内容图2工业园区安全规划主要内容第一个层次是选址问题。即将工业园区纳入城市发展规划、区域产业规划等总体规划，进行科学、合理选址，满足城市主城区、居民集中区、饮水源区、江河水资源保护地、生态保护区、风景名胜区等环境敏感区域内的安全要求，符合城市总体发展规划、区域产业总体布局以及其他各种物质、地理、政治、法律、经济、组织、文化等要素组成的边界和条件的限制和影响要求。选址问题是一个政策性、科学性极强的科学命题，历来是关系国计民生的重大问题。第二个层次是园区内的功能区布局优化问题。工业园区选址确定后，就可以进行功能布局规划。工业园区总体上可分为生产区（或装置

12、区）、储存区（或库区）、公用设施（水、电、气、废水处理等）、管理区及生活服务区等基本功能区。功能布局优化的目的是合理利用土地，在确保土地开发最大收益的同时，使园区潜在事故风险尽可能低，资源消耗量尽可能少，环境污染尽可能小，实现安全发展、绿色发展、可持续发展。功能区布局优化是实现工业园区本质安全的最重要手段，主要包括以下3方面的内容：一体化布置。园区内不同类型企业，应按生产性质、相互关系、协作条件等因素分区集中布置，按上、中、下游产业链合理布局、有序建设，缩短原料运距，降低成本，达到资源的高效利用和废弃物综合利用，形成完整的产品链，实现产品项目一体化。公用工程。园区的公用工程包括供水、供电、供气

13、（汽）等，公用工程安全规划应坚持统一规划、集中建设、资源优化、配置合理的原则，同时与周边的公用工程衔接；供水、供电、供气（汽）等设施和管理应满足园区内各种装置和辅助设施的需求。基础设施。园区的主要基础设施包括道路和工业管廊等。道路规划主要包括危险品运输路线规划和停车场规划等；同时，为保障发生事故后科学、有效地救援，园区应设置应急救援专用通道，在突发状态下可以实施快速救援。工业管廊安全规划包括管廊布局、建设规模、物料识别、分层原则、管道安装、安全管理和运行模式等，管廊与相关企业以及办公区域应该保持适当的安全距离。此外，园区可通过规划绿地、生态园、湿地等隔离带，拓展工业园区的发展空间，保持园区的景

14、致美观，同时还可以起到安全、防灾的功能。第三个层次是与安全相关的其他专项规划以及园区安全管理体制、机制等规划。专项规划包括防灾减灾、应急设施、应急机构等规划。应急设施、应急机构规划是对消防设施、应急力量、应急物资等的布局、规模等进行规划。4工业园区安全规划准则笔者依据相关法律法规以及国内外研究成果，将工业园区的脆弱性目标分为5级（如表1所示）。基于最坏事故情景，提出了后果伤害分区的选址准则（见表2所示）15。表1工业园区脆弱性目标的分级原则脆弱性级别确定脆弱性的一般原则场所举例I工业园区内部人员园区内部企业n工业园区外部工厂人员园区外部的工厂、仓储区等m一般公众居住区、商场等IV公众中的敏感人

15、群党政机关、军事禁区、学校、医院、敬老院、监狱、幼儿园等V大量W级、IV级的目标大型居住区、大型体育场馆、影剧院等表2基于后果方法的选址准则后果伤害分区高致死区出现致死区重伤区轻伤区安全区脆弱性目标级别II、口I、口、WI、口、皿、IVI、口、皿、IV、V3所示。进一步，笔者提出的重要目标和敏感场所可容许个人风险标准见表表3重要目标和敏感场所可容许个人风险标准工业园区周边重要目标和敏感场所类别可容许风险（/年）1 .敏感场所(如学校、医院、幼儿园、养老院等)；2 .要目标(如党政机关、军事管理区、文物保护单位等)；3 .殊高密度场所(如大型体育场、大型交通枢纽等)。44-7<3X1071

16、 .住类高密度场所(如居民区、宾馆、度假村等)；2 .众聚集类高密度场所(如办公场所、商场、饭店、娱乐场所等)。<1M10-65工业园区安全规划程序工业园区安全规划的基本程序如图3所示16。图3工业园区安全规划的基本程序(1)工业园区及周边资料调查与收集。调查和收集工业园区平面布置，人口及规划，自然条件，地质条件，基础设施，危险源情况，脆弱性目标情况，应急力量与应急资源情况，园区安全管理情况，相关法律法规标准规范等资料。(2)危险有害因素分析。在资料收集与现场考察的基础上，分析确定工业园区内的主要危险、有害因素。(3)园区选址安全规划。依据国家有关法律法规和标准规范，从地理位置、地质条件

17、、自然环境、外部基础条件、周边应急力量等方面对选址进行安全性分析和论证。(4)事故后果分析和安全管理及应急规划。在对危险源相关技术参数及危险有害因素分析的基础上，对园区内各企业危险源的可能事故后果进行计算分析，同时结合园区的应急准备情况，对园区的安全管理体制机制、应急队伍、应急资源、应急预案、应急避难、应急疏散、应急响应指挥、应急体制机制建设做出规划。(5)风险计算、安全容量分析和布局安全规划。通过事故频率和后果分析，结合人口分布情况，计算园区的个人风险和社会风险，进行安全容量分析；在风险计算和安全容量分析基础上，结合国家的相关法律法规和标准规范，对园区的企业选址布局、基础设施、公用工程等进行

18、安全性分析和规划。6工业园区安全规划方法当前可用于工业园区安全规划的方法主要有四类：安全距离法、基于后果的方法、基于风险的方法、半定量方法17,18。工业园区布局优化问题是一个多目标决策问题17-19。笔者提出了一种计算成本低、适宜于工业园区布局优化的方法。首先将研究的问题表达成一个多目标优化模型，目标集主要包括风险目标、经济收益目标、环保目标、职业卫生目标、能耗目标、成本目标、税收目标、利润目标、就业岗位目标等。约束条件包括经济社会状况、产业政策、人口分布、资源、金融、交通运输、自然条件、产业特色等各种限制。然后确定各个目标及约束条件的表征方法。依据各领域规范的属性表征方法收集整理数据。最后

19、求解多目标优化模型。笔者基于多目标进化算法成功求解了工业园区双目标优化模型13,20,21。如图4所示。图4基于风险的布局优化方法7结论科学进行工业园区安全规划已成为控制职业健康安全风险的重要而基本的方法。本文提出了以园区定量风险评价技术为基础，依据脆弱性目标个人可接受风险准则、脆弱性目标分级原则和基于后果的选址准则，进行园区选址、功能区布局、专项规划以及园区安全管理模式等安全规划工作的内容、程序和方法。该方法在广东、浙江、上海、河北等地部分工业园区建设中得以应用。研究表明：(1)本文提出的工业园区安全规划方法可行，是对传统工业园区安全规划理论的完善和发展。(2)该方法可为工业园区的安全建设和

20、可持续发展提供理论指导。参考文献1国家安全监管总局(安监总厅管三201018号)：2010年危险化学品烟花爆竹安全监管和非药品类易制毒化学品监管重点工作安排，201202232 环境保护部(环办2011115号)：关于开展化学品环境管理和危险废物专项执法检查的通知，201109153 工业和信息化部.关于印发石化和化学工业十二五”发展规划的通知，201112134 孙华山.大力实施安全发展战略，积极推进危化品烟花爆竹安全生产长效机制建设-在全国危化品和烟花爆竹安全监管暨安全生产标准化推进工作会上的讲话，201207055 环保总局.环保总局公布全国化工石化建设项目环境风险排查结果.环境保护，2

21、006,352(14):366 Cristou,M.AnoverviewoftheapproachesfollowedacrossEuropeinsupporttoland-useplanningdecisionsconcerningindustrieshandlinghazardousmaterials.JointResearchCentreofIspra,ISIS/SMA3211/96,1997,pp.102.7 Cristou,M.,AmendolaA.,SmederM.Thecontrolofmajoraccidenthazards:Theland-useplanningissue.J

22、ournalofHazardousMaterials,1999;Vol.65,pp.151-1788 Christou,M.,&Porter,S.GuidanceonlanduseplanningasrequiredbyCouncilDirective96/82/EC(SevesoII),EUR18695EN,1999.Christou,M.,Struckl,M.,&Biermann,T.(2006).Landuseplanningguidelinesinthecontextofarticle12oftheSevesoIIDirective96/82/ECasamendedbyDirective105/2003/EC.EuropeanCommissionJointResearchCentre,InstitutefortheProtectionandSecurityoftheCitizen.EUR22634ENFRDE.Papazoglou,I.A.,Nivolianitou,Z.S.,Bonanos,G.S.Landusep