1.5. Оценка рисков реализации опасности

После идентификации и количественной оценки (определения показателей, критериев оценки) опасностей переходят к этапу оценки риска, как этапу оценки реализации опасности, носящей потенциальный характер.

Риск – вероятность реализации негативного воздействия (опасности) за определенный период времени.

Оценка риска - процесс, используемый для определения степени риска анализируемой опасности для здоровья человека, имущества или окружающей среды. На этапе оценки риска выявленные опасности должны быть оценены с точки зрения их соответствия критериям приемлемого риска. При этом как критерии приемлемого риска, так и соответственно результаты оценки риска могут быть выражены как качественно (в виде текста, таблиц), так и количественно путем расчета показателей риска.

При использовании статистических данных величину риска определяют:

R = N_чс / N_о, (1.8)

где:

R – риск;

N_чс – число чрезвычайных ситуаций в год;

N_о – общее число событий в год.

Основными видами рисков по происхождению и воздействию на различные сферы (среды) окружающей среды являются природный, техногенный (технический), социальный. Для определения генезиса рисков виды риска типизируются:

по положению источников рисков - в обществе, природе, техносфере;

по принадлежности объектов - адресату риска (общество (О), природная среда (П), техносфера (Т).

В зависимости от положения и происхождения источников рисков определяется 8 основных видов рисков: О-О, О-П, О-Т, Т-Т, Т-О, Т-П, П-О, П-Т (табл. 1.5).

Экологический риск обозначается по адресату (О-П, Т-П), как и экономический (О-Т, Т-Т, П-Т); природный и техногенный - по источнику; социальный - по источнику или по адресату.

Природно-техногенный риск понимается разными авторами как техногенно (антропогенно) усиленный природный или как техногенный, провоцируемый природными событиями (авария на АЭС вследствие землетрясения, цунами (Фукусима), разрушение зданий, сооружений вследствие оползня и др.), или как риски в результате возникновения и развития опасных природных процессов, аварий и катастроф в техносфере (рис. 1.11).

Социальный по источнику риск, имеющий социальный же адресат, делится дополнительно на внешний и внутренний по отношению к группе людей, рассматриваемой как объект защиты. Внешний социальный риск для такой группы создается другими группами (например, военный риск для государства, этнический риск для малочисленного народа, поглощаемого более сильным или многочисленным народом). Внутренний социальный риск создается в самой группе (идейно-политический раскол государства и политический риск, преступность, самоубийства и т.п.).

Рис. 1.11. Схема возникновения природно-техногенных рисков

Таблица 1.5

Основные виды рисков по происхождению источников рисков и принадлежности (положению) объектов их воздействия

Каждое нежелательное событие может возникнуть по отношению к определенному лицу - объекту риска. Соотношение объектов риска и нежелательных событий позволяет различать индивидуальный, техногенный (технический), экологический (природный), социальный и экономический риск.

Индивидуальный риск R_и обусловлен вероятностью реализации опасностей с воздействием на человека как объект воздействия в конкретных ситуациях:

R_и = Т / С, (1.9)

где:

R_и – индивидуальный риск;

Т – численность погибших (пострадавших) за год от определенного фактора или совокупности воздействия ряда факторов;

С – численность людей, подверженных воздействию этого фактора (ряда факторов) за год.

В более расширенном понимании индивидуальный риск - вероятность поражающих воздействий определенного вида (смертельный исход, нетрудоспособность, серьезные травмы без потери трудоспособности, травмы средней тяжести и незначительные повреждения), возникающих при реализации определенных опасностей в определенной точке пространства, где может находиться индивидуум.

Количественно величина индивидуального риска равна вероятности (частоте) поражающих воздействий определенного вида (смертельный исход, нетрудоспособность, серьезные травмы без потери трудоспособности, травмы средней тяжести и незначительные повреждения).

Распределение индивидуального риска R_и в пространстве неравномерно и зависит от положения источников риска (опасности), характеристик потоков, исходящих от них. В зоне, прилегающей к источнику опасности, R_и равен величине техногенного риска R_т, убывая по мере удаления от источника, т.е. является соразмерной величиной. При превышении значений предельно допустимого уровня (долговременном воздействии потока, нахождении в зоне неприемлемого риска) объект воздействия подвергается опасному воздействию, приводящему к необратимым изменениям или гибели объекта.

Характерные максимальные значения индивидуального риска для людей приведены в таблице 1.6.

Индивидуальный риск как векторная величина характеризует распределение риска в пространстве (по территории возможного нахождения индивидуума), а социальный риск - масштаб катастрофичности опасности.

Необходимо отметить, что оценку индивидуального риска проводят только для популяции человека. При оценке же риска воздействия опасных факторов на экосистемы ограничиваются оценкой "группового" риска (который с математической точки зрения эквивалентен "социальному" риску, используемому при оценке воздействия на человеческую популяцию).

Таблица 1.6.

Характерные значения индивидуального риска гибели людей от естественных и техногенных факторов (по С.В. Белову, 2011)

Это связано с тем обстоятельством, что в качестве цели при обеспечении безопасности экосистем в первую очередь рассматривают защиту функциональных характеристик экосистем, их способности к саморегуляции.

При этом предполагается, что если будет защищен структурный состав экосистем (качественное и количественное распределение видов), то тем самым будут защищены и их функциональные характеристики. В этом случае обеспечение безопасности экосистем должно быть главным образом сконцентрировано на защите экосистем на популяционном уровне, а не на уровне защиты каких-либо отдельных индивидуумов.

Индивидуальный риск может быть добровольным, если он обусловлен деятельностью человека на добровольной основе, и вынужденным, если человек подвергается риску в составе части общества (например, проживание в экологически неблагополучных регионах, вблизи источников повышенной опасности).

Результаты анализа индивидуального риска отображаются на карте (ситуационном плане) предприятия (территории возможной ЧС) и прилегающих районов в виде замкнутых линий равных значений.

Построение линий равного значения индивидуального риска осуществляется по формуле:

, (1.10)

где:

Р_Q (х,у) - вероятность воздействия на человека в точке с координатами (х,у) Q_i -го поражающего фактора с интенсивностью, соответствующей гибели (поражению) человека (здорового мужчины 40 лет) при условии реализации А_m-го события (аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия);

F(A_m) - частота возникновения А_m- го события в год;

М - множество индексов, которое соответствует рассматриваемым событиям (аварии, опасные природные явления, катастрофы, стихийные или иные бедствия);

L - множество индексов, которые соответствуют перечню всех поражающих факторов, возникающих при рассматриваемых событиях.

Определение степени опасности конкретных территорий (зон) риска производится по результатам прогнозирования статистическим методом путем сравнения показателей общего (интегрального, потенциального риска, коллективного риска, индивидуального риска, риска нанесения материального ущерба) с установленными руководящими документами критериями.

В зависимости от опасности потока и риска нахождения объекта воздействия (защиты) территория может быть отнесена к одной из следующих категорий:

территория (зона) приемлемого риска;

переходная зона - территория (зона) жесткого контроля за мероприятиями по уменьшению риска;

территории (зона) неприемлемого риска.

При оценке опасности территорий (зон) следует использовать критерии, приведенные в матрице “вероятность - ущерб” (табл. 1.7).

При определении опасности территорий учет экологической ситуации рекомендуется производить уменьшением на порядок частот реализации опасности, приведенных в графе 1 табл. 1.7, для территорий, где возможно усиление воздействий чрезвычайных ситуаций на людей за счет постоянного влияния неблагоприятных экологических факторов (в связи с проживанием на территориях, признанных в установленном порядке зонами, неблагоприятными в экологическом отношении, зонами экологического бедствия и зонами чрезвычайных экологических ситуаций).

Результаты анализа отображаются на картах (схемах) населенных пунктов по значениям (показателям) индивидуального риска в виде концентрических кругов, зон, секторов, в зависимости от источника риска (опасный природный процесс, опасный производственный объект) (рис. 1.12).

Таблица 1.7

Матрица для определения опасности территорий (зон) по критерию

“частота реализации - социальный ущерб”

Рис. 1.12. Отображение индивидуального риска на карте (ситуационном плане) на территории населенного пункта с потенциально опасным объектом (ПОО)

Результаты проведенного анализа изображаются в виде графиков (так называемых F(N) -диаграмм) (рис. 1.13).

Социальный риск R=F(N) характеризует масштаб возможных ЧС и является основным при подготовке деклараций безопасности.

Разработка концепции анализа риска заключается в построении множества всех сценариев возникновения и развития возможных аварий на потенциально опасном объекте, с последующей оценкой частот реализации каждого из сценариев и определением масштабов последствий сценариев развития аварии.

Анализ риска, по определению - получение количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов или различных явлений, включает в себя решение следующих задач:

построение всего множества сценариев возникновения и развития аварии;

оценку частот реализации каждого из сценариев возникновения и развития аварии;

построение полей поражающих факторов, возникающих при различных сценариях развития аварии;

оценку последствий воздействия поражающих факторов аварии на человека (или другие материальные объекты).

Рис. 1.13. Построение F(N) - диаграммы по данным различных видов рисков (чрезвычайных ситуаций) на территории (зонах) их воздействия

Каждый вид риска обусловливают характерные источники и факторы риска, классификация и характеристика которого приведены в табл. 1.8:

Таблица 1.8

Классификация рисков по объектам и источникам рисков и нежелательным событиям в результате их реализации

Технический риск R_тех - риск возникновения аварии на объекте экономики, не приводящий к экологическим последствиям, а техногенный риск R_т - риск возникновения аварии на объекте экономики, оказывающей неблагоприятное воздействие на окружающую среду и биосферу.

Основные стадии количественного анализа техногенного риска R_т приведены на рис. 1.14.

Множество причин возникновения техногенного риска (аварийной ситуации, катастрофы) можно поделить на четыре класса:

отказы оборудования;

отклонения от технологического регламента;

ошибки производственного персонала;

внешние причины (стихийные бедствия, катастрофы, диверсии и т.д.).

Для каждого из приведенных классов существуют методы, позволяющие или построить сценарий развития аварии, катастрофы или определить частоту ее возникновения.

В основу моделирования техногенных рисков (чрезвычайных ситуаций, связанных с ними как предельное их состояние) положена причинно-следственная связь двух процессов: воздействия поражающих факторов на объект и сопротивления самого объекта этому воздействию, при этом оба процесса носят случайный характер.

Поражающие факторы с разной вероятностью могут принимать различные значения. Этот эффект учитывается стохастическими «моделями воздействия». Модели задаются функциями распределения случайных величин, полученными на основе обработки статистических материалов и данных натурных наблюдений.

Модели инициирующих событий и развития обстановки при перерастании в ЧС

Рис. 1.14. Основные стадии (этапы) количественного анализа техногенного риска

Термин "риск" описывает меру частоты возникновения события (реализации опасности). Риск может вычисляться как произведение частоты на вероятность, т.е. риск есть произведение частоты события (размерность – событие/ед. времени) на вероятность присутствия и одновременной гибели людей при этих событиях (значение вероятности лежит в интервале 0-1) и является величиной, имеющей размерность частоты (последствие/ед. времени).

Величина риска определяется по следующей зависимости:

Риск =Частота ^. Значимость (1.11)

Коллективный риск - ожидаемое количество смертельно травмированных в результате возможных аварий за определенный период времени.

Потенциальный территориальный риск - пространственное распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня.

Социальный риск (R_с) - зависимость частоты событий F, в которых пострадало на том или ином уровне число людей, больше определенного N_g, от этого определенного числа людей N (или вероятности нежелательных событий F (или частоты их возникновения), заключающихся в поражении не менее определенного числа людей N_g, которые подвергаются поражающим воздействиям определенного вида при реализации определенных опасностей, от этого числа людей N).

Негативное воздействие опасностей на людей, приводящее к их гибели, выражается в величине социального риска:

R_с = Р / Р, (1.12)

где:

Р – численность погибших от чрезвычайных ситуаций (последствий опасного воздействия поражающих факторов);

Р – средняя численность населения, проживающих или работающих на данной территории, подверженной влиянию опасных факторов.

К источникам и факторам социального риска R_с относятся:

особо опасные объекты (опасные производственные и потенциально опасные объекты), технические средства, при функционировании которых возможно возникновение аварий, катастроф (чрезвычайных ситуаций);

урбанизированные территории с неустойчивой ситуацией;

эпидемии;

стихийные бедствия.

Социальный риск R_с в зоне воздействия опасного объекта зависит от величины техногенного риска R_т объекта и показателей количественного распределения людей, находящихся в зоне риска.

Местами массового пребывания (скопления) людей являются общественные места, производственные, торговые, учебные заведения, лечебные, медицинские учреждения, зоны и учреждения отдыха.

Результаты анализа индивидуального и социального рисков изображаются в виде графиков ( F/N - диаграмм).

Социальный риск R = F(N) характеризует масштаб возможных чрезвычайных ситуаций (поражения людей в опасных зонах).

Социальный риск может быть рассчитан по формуле:

, (1.13)

где:

P(N/Q_m ) - вероятность гибели (поражения) N людей от Q_m - го поражающего фактора;

P(Q_m/A_{l i}) - вероятность возникновения Q_m -го поражающего фактора при реализации А_l -го события (аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия);

F(A_l ) - частота возникновения А _l -го события в год.

Прогнозирование риска опасных природных процессов – природных рисков проводится в направлении двух последовательно проводимых действий:

а) выявление источника и характера опасного воздействия → оценка способа и среды его трансляции → определение степени, характера и вероятности подверженности маркированным воздействиям объекта-реципиента опасности;

б) оценка восприимчивости объектом-реципиентом опасности конкретных воздействий → определение его чувствительности-уязвимости (V) (физической, социальной, экологической в виде условной вероятности соответствующего события) → расчет вероятностного ущерба (риска).

На практике вышеуказанные направления деятельности разделяются путем использования критических значений показателя опасного процесса (для широко распространенного на застроенных территориях такого природно-техногенного процесса, как подтопление, применяется понятие критического подтопляющего уровня, превышение которого характеризует начало опасного воздействия грунтовых вод на объект (территорию, здание, сооружение и пр.).

Итогом прогноза является возможный ущерб, методически относительно легко определяемый в зависимости от уязвимости (V). Поэтому весь прогноз технологически должен сводиться к нахождению (прогнозу) уязвимости объекта в зависимости от возможных воздействий (Im), т. е. V = F_v(Im), где функция F_v - функция уязвимости.

Выполнение количественного прогноза природных рисков (стихийных бедствий) в настоящее время остается проблематичным. Здесь используется метод аналогии, в основу которого закладываются статистические данные по определенным территориям и опыт, полученный предыдущими поколениями.

Развитие бедствия можно рассматривать как последовательную смену его состояний в пространстве и во времени. При переходе из одного состояния к другому в общем случае меняются значения параметров бедствия Х₁, Х₂, ..., Х_n, зависящих от времени и пространственной координаты.

Обобщенная оценка состояний в этом случае выражается формулой:

Z(t₁l) = F{X₁(t₁l), X₂(t₁l),..., Xj(t₁l),..., X_n(M)}, (1.14)

где X₁(t₁l), X₂(t₁l)... — зависимые переменные бедствий;

t₁l — независимые параметры бедствий (время и координаты).

Необходимо подчеркнуть, что для факторов опасности, существование которых в окружающей среде детерминировано (их вероятность равна 1) или возникновение которых имеет большую статистику (т.е. известен закон распределения вероятности), соответствующий им социальный риск математически можно свести к скалярной величине - среднему математическому ожиданию ущерба (произведению вероятности на ущерб).

Типичными примерами, когда численно риск представляется в виде величины среднематематического ожидаемого ущерба, являются широко используемые в практической деятельности показатели смертности (заболеваемости, травматизма и т.д.) от тех или иных причин (факторов), выраженные в виде числа людей, умерших или погибших за единицу (часто - за год) по отношению к условному их числу (чаще на 100 или 1 тыс.), проживающему на какой-то ограниченной территории, или ко всей численности рассматриваемой популяции. Однако для факторов опасности, возникновение которых маловероятно (например, редкие аварии с тяжелым ущербом) и поэтому отсутствует статистика (т.е. неизвестен закон распределения вероятности), соответствующий им риск можно характеризовать только с помощью двух независимых компонентов - вероятности и ущерба. В этом случае риск с математической точки зрения является векторной величиной.

Предельно допустимый уровень риска - уровень индивидуального риска, обусловленный хозяйственной деятельностью, который не должен превышаться, независимо от экономических и социальных преимуществ такой деятельности для общества в целом. Он должен быть настолько низким, чтобы это не вызывало беспокойства индивидуума. При этом целью является не ограничение риска, обусловленного отдельными видами деятельности, а ограничение совокупного риска для индивидуума от всей деятельности в целом.

Пренебрежимый уровень риска - уровень индивидуального риска, обусловленный хозяйственной деятельностью, который пренебрежимо мал для индивидуума, поскольку, например, он находится в пределах флуктуации естественного (фонового) уровня риска. Такой уровень риска находится вне сферы интересов регулирующего органа.

Приемлемый уровень риска - уровень индивидуального риска, обусловленный хозяйственной деятельностью, который является приемлемым для регулирующего органа. Он находится в диапазоне от предельно допустимого уровня риска до пренебрежимого и должен быть настолько низким, насколько это возможно по экономическим и социальным соображениям.

Оценка меры предельно допустимого воздействия потоков и негативного влияния на человека в опасных зонах отражает концептуальное положение об отсутствии абсолютной безопасности пребывания человека в среде обитания и приемлемости допустимого риска его пребывания в этих зонах и воздействия потоков в пределах допустимых уровней.

В 1967 году Ф.Р. Фармером предложено применительно к рискам в атомной энергетике положение, что величина допустимого риска равна значению риска радиоактивной утечки газообразных продуктов деления из ядерного топлива в атмосферу в год, минуя все проектные защитные барьеры, которые должны препятствовать указанной утечке при нормальной работе АЭС.

Исходя из данного предположения, в обобщенном виде концепция уровня приемлемого индивидуального риска чел./год складывается из следующих положений (С.В. Белов, 2011):

к нижней зоне, где значения вероятности смерти находятся в пределах менее 10^-6, относятся маловероятные события, а зона называется зоной приемлемого риска (табл. 1.7); при этом индивидуальный риск летального исхода при эксплуатации многих технических систем существует на уровне 10^-7;

в верхней зоне при вероятности более 10^-3 сосредоточены наиболее вероятные естественные причины, по которым погибает подавляющее большинство людей, отсюда увеличение опасных факторов опасностей более 10^-3 существенно увеличивает вероятность смерти людей от внешних причин, а зона называется зоной неприемлемого риска;

в зону индивидуального риска смерти человека от 10^-3 до 10^-6 входят многочисленные, весьма распространенные виды деятельности и события, а зона является переходной от недопустимого риска (10^-3) к зоне приемлемого риска (10^-6), или зоной жесткого контроля.

Рис. 1.15. Зависимость социального риска R_с гибели людей около опасных производственных (потенциально опасных) объектов от численности лиц, подверженных воздействию техногенного риска R_т (ΔР)

Оценка риска

Анализ частоты выявленных событий

Анализ последствий выявленных событий

Анализ неопределенностей результатов

Рис.1.16. Оценка риска

Рис. 1.17. Определение степени риска для групп населения на потенциально опасной территории в условиях неопределенности (отсутствия данных для прогноза опасного события).

При уменьшении риска ниже уровня 1,0х10^-6 в год специальные меры для снижения уровня риска не планируются, при декларировании безопасности опасных производственных объектов величина 1,0х10^-6 принимается за значение степени риска для безопасной деятельности промышленных предприятий (опасных производственных и потенциально опасных объектов) (рис. 1.15).

Вместе с тем действует принцип "ненулевого риска" для опасных производственных объектов для принятия специальных мер, так как всегда имеется вероятность возникновения аварий.

Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий выявленных событий и анализ неопределенностей результатов (рис. 1.16).

При преобладании условий неопределенности (слабой изученности опасности, отсутствии или скудности данных) степень риска на потенциально опасной территории для всех групп населения рассчитывается и определяется при дефиците данных и времени (рис. 1.17).

Таблица 1.9

Методика анализа и определения показателей риска

Исследование риска при разработке всех концепций опирается на вероятностный метод, позволяющий построить различные методики оценки риска (табл. 1.9).

В зависимости от имеющейся (используемой) исходной информации разрабатываются и применяются методики следующих видов:

статистическая – по данной методике вероятности определяются по имеющимся статистическим данным общих системных, территориальных и ведомственных банков данных и государственным и ведомственным статистическим отчетам;

теоретико-вероятностная – используется и применяется для оценки рисков (ущербов от них) в условиях неопределенности (т.е. редких событий или отклонений от событий или неполноты или отсутствия статистических данных);

эвристическая – основывается на использовании субъективных вероятностей, получаемых с помощью экспертного оценивания с привлечением экспертов, специалистов или конечных экспертных заключений, и используется при оценке комплексных рисков от различных опасностей, когда отсутствуют не только статистические данные, но и математические модели;

ведомственные – используются на ведомственном уровне и разрабатываются федеральными органами исполнительной власти, организациями с опасными производствами, использующими в производственной деятельности, производящими или транспортирующими опасные вещества, являющиеся источниками рисков.

Однако, когда последствия незначительны или частота рассматриваемых событий крайне мала, достаточно оценить один параметр.

Для анализа и оценки частоты реализации техногенных рисков обычно используются следующие подходы:

использование статистических данных по аварийности и надежности технологической системы, соответствующих типу объекта или виду деятельности;

использование логических методов анализа "деревьев событий" или "деревьев отказов";

экспертная оценка путем учета мнения специалистов в данной области.

Обеспечение необходимой информацией - важное условие оценки риска. Вследствие недостатка статистических данных, на практике рекомендуется использовать экспертные оценки и методы ранжирования риска, основанные на упрощенных методах его оценки. В этих подходах рассматриваемые события обычно разбиваются по величине вероятности, тяжести последствий и риска на несколько групп (категорий, рангов), например с высокой, промежуточной, низкой или незначительной степенью риска. При таком подходе высокая степень риска считается, как правило, неприемлемой, промежуточная требует выполнения программы работ по его уменьшению, низкая считается приемлемой, а незначительная вообще не рассматривается.

Анализ последствий включает оценку воздействий на людей, имущество или окружающую среду. Для прогнозирования последствий необходимо оценить физические эффекты нежелательных событий (пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ). В связи с этим необходимо использовать модели аварийных процессов и критерии поражения изучаемых объектов воздействия, понимать их ограничения.

На этапе оценки риска необходимо проанализировать неопределенность и точность результатов. Имеется много неопределенностей, связанных с оценкой риска. Как правило, основные источники неопределенностей - недостатки информации по надежности оборудования (высокая погрешность значений) и человеческим ошибкам, а также принимаемые предположения, допущения используемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно интерпретировать результаты оценки риска, необходимо понимать неопределенности и их причины. Анализ неопределенности - это перевод неопределенности исходных параметров и их предположений, использованных при оценке риска, в неопределенность результатов. Источники неопределенности должны быть идентифицированы и представлены в результатах.

При необходимости, на заключительном этапе оценки определяется степень риска всего объекта путем анализа и обобщения показателей риска выявленных событий (рис. 1.17).

Рис. 1.18. Выработка научно-обоснованных критериев приемлемого риска для обеспечения гарантированного уровня безопасности территории

Применительно к ситуации принятия решений в условиях неопределенности (при отсутствии достоверных данных по прогнозу опасного события или в условиях факта неожиданности его совершения) различают риск мотивированный, рассчитанный на ситуационное преимущество в деятельности (в условиях снижения степени риска или ликвидации последствий наступления факта опасности (реализации риска), и немотивированный, дающий временное (оперативное) преимущество в действиях при повышенном профессиональном и индивидуальном риске.

По вероятности ожидаемых результатов при реализации соответствующего действия выделяются оправданный и неоправданный риск.

Примером оправданного риска может служить добровольный риск единиц ради спасения масс, а неоправданного риска – риск множества ради выполнения корыстных целей единиц.

По завершении процесса прогноза рисков, возможных на исследуемой территории, выработки мер по их снижению и финансовой оценке реализации комплекса необходимых мероприятий выполняется комплекс научно-практических исследований и для обеспечения гарантированного уровня безопасности исследуемой территории разрабатываются показатели критериев приемлемого риска (рис. 1.18).