Методы прогноза вероятности причиненного ущерба

Рожковская О.В. ИЭФ гр. БЖД-401 Домашняя работа №1 «Методы прогноза вероятности причиненного ущерба»

Министерство образования  и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»
Кафедра информационных технологий
Методы  прогноза вероятности причиненного ущерба   Домашняя работа №1
по дисциплине
«Системный анализ и моделирование  процессов в техносфере»
Автор работы:	_________________	О.В. Рожковская
Группа:	БЖД-401	№ зачетной книжки: 09-5.065
Преподаватель:	ст. преподаватель	А.В. Патракова
Брянск 2012

 

 

 Методы прогноза  вероятности причинения ущерба

Статистика современных  аварий и катастроф свидетельствует: наибольший техногенный ущерб людским, материальным и природным ресурсам ныне связан с пожарами и разрушениями зданий. При этом основными поражающими факторами являются: тепловой -56%, фугасный -16%, осколочный - 13% и токсический - 7%. Большинство техногенных происшествий обусловлено неконтролируемым высвобождением энергии, которая накоплена в взрывчатых веществах, топливовоздушных смесях или в сосудах, находящихся под давлением сжатых газов.

Классификация условий  среды. Для определения возможного характера (мгновенного, постепенного) разрушительного высвобождения энергии ТВС, обусловленного их чувствительностью к взрыву и степенью загазованности соответствующих объемов, в настоящее время рекомендуется: а)все ТВС делить на 4 подгруппы(см. табл.1): 1-особо чувствительные, 2-чувствительные, 3-умеренно чувствительные и 4-слабо чувствительные; б)заполненные ими пространства также классифицировать по 4 типам: 1-сильно загроможденные, с замкнутыми полостями, 2-загроможденные, с полузамкнутыми объемами, 3-частично загроможденные и 4-слабо загроможденные.

Таблица 1- Вещества и коэффициенты удельного энерговыделения (b)

Подгруппа 1	Подгруппа 2	Подгруппа 3	Подгруппа 4
Ацетилен -         1,1	Бутан -        1,04	Ацетон-        0,56	Аммиак-        0,42
Виниацетилен -  1,03	Бутилен -     1,0	Бензин -        1,0	Диз. топливо- 1,0
Водород -          2,73	Бутадиен -   1,0	Гексан -         1,0	Керосин -        1,0
Гидразин -         0,44	Пропан -     1,05	Метиламин-   0,7	Метан-            1,0
Изопропилнитрат-0,4	Пропилен - 1,04	Метилацетат-0,5	Метилбензол- 1,0
Метилацетилен -1,05	Этан -          1,08	Октан-           1,0	Окись углерода-.2
Нитрометан -     0,25	Этилен -      1,07	Сероводород-0,3	Хлор бензол - 0,5
Окись этилена - 0,62	Эфиры -       0,7	Спирт этил.- 0,62	Фенол -          0,92
Этилнитрат -      0,3	ШФЛУ -      1,0	Прир. сж. газ- 1,0	Этилбензол -  1,0

 

   Примечания: 1. Поправочный коэффициент b  уточняет теплоемкость горючего

                            относительно ее стандартной  величины, равной 44 МДж/кг.

                          2. ШФЛУ - широкая фракция легких  углеводородов.

Способы трансформации  энергии. Исходя из особенностей ситуации - подгруппы аварийно опасного вещества и класса заполненного им объема, может быть определен вероятный режим разрушительного высвобождения энергии ТВС (см. табл. 2). В качестве режимов подразумеваются следующие: 1- детонация (взрывное горение со скоростью более 500 м/с), 2 - дефлаграция при 300-500 м/с, 3 - дефлаграция со скоростью 200-300 м/с, 4 - дефлаграция при 100-200 м/с, 5 - дефлаграция со скоростью, равной 40×М^1/6 (М - масса облака, т) и 6 -медленная дефлаграция со скоростью, равной 21 М^1/6.

Таблица 2 - Режимы взрывного горения топливовоздушных смесей

Подгруппа	Класс загроможденности пространства
вещества	1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
1	Режим 1	Режим 1	Режим 2	Режим 3
2	Режим 1	Режим 2	Режим 3	Режим 4
3	Режим 2	Режим 3	Режим 4	Режим 5
4	Режим 3	Режим 4	Режим 5	Режим 6

 

Следует различать три  типа взрывного высвобождения энергии: физический и химический взрывы и  взрыв типа "BLEVE" (Boiling Liguid Expanding Vapoir Explosion). Их особенности: в отличие от химического, физический взрыв не сопровождается химическими превращениями с выделением тепла и образованием токсичных продуктов сгорания, а взрыв типа BLEVE обычно связан с разрушением емкости со сжиженным горючим газом, практически мгновенным его испарением и воспламенением с образованием огненного шара.

Для каждого из сценариев  априорную оценку входящих в формулу параметров следует проводить с помощью моделей типа "дерево происшествия" и "дерево событий" - его исходов или другими способами.

Приведем рекомендации по последовательному прогнозированию  вероятностей -Q_kq и размеров зон поражения -S_kq основных групп учитываемых нами ресурсов, полагая, что их плотность и стоимость могут быть заблаговременно оценены лишь в конкретном случае. При этом воспользуемся рекомендациями, содержащимися в уже упомянутых и других источниках.

Прогнозирование вероятности ущерба -Q_kq. Предварительную оценку вероятности причинения ущерба, обусловленного поглощением людскими, материальными и природными ресурсами конкретных доз рассматриваемых нами поражающих факторов -DP, удобно проводить с помощью так называемых "пробит-функций". Общее их выражение в аналитической форме имеет следующий вид:

Pr = a + b ln(DP),                            (1)

где a,b - постоянные коэффициенты, характеризующие степень опасности вредного вещества или другого поражающего фактора.

Укажем, что по своей сущности значение Pr является верхним пределом интегрирования функции ошибок Гаусса, иногда называемой "эрфик-функцией" и используемой для оценки вероятности причинения конкретного ущерба -Q. Отметим также, что на практике применяются два подхода к расчету Q=erf(Pr) и определению коэффициентов пробит-функции: 1)Q=erf₁(Pr=0) и 2)Q=erf₂(Pr-5). Последнее обстоятельство иногда приводит к сложностям, связанным с несовпадением значений их коэффициентов, приведенных в различной литературе, в том числе и в ряде используемых нами источников.

 

 

Таблица 3 - Соотношение между значениями "пробит-" и "эрфик" функций

%	1		2	3	4	5	6	7	8	9	0
0	-		2,67	2,95	3,12	3,25	3,36	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72		3,77	3,82	3,90	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16		4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48		4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4,67	4,69	4,72
40	4,75		4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00		5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25		5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52		5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84		5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28		6,34	6,41	6,48	6,56	6,64	6,75	6,88	7,05	7,19
99	7,33	7,37		7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8,09

Конкретные рекомендации. В ходе прогнозирования исхода воздействия поражающего фактора (априорной оценки вероятности Q) с помощью пробит-функции, входящие в нее коэффициенты предварительно следует проверить на достоверность. Для того, чтобы убедиться в их правильности и снять возможные сомнения, параметры a и b необходимо подставить в выражение (1). В первом случае величина пробит-функции должна принять нулевое значение, а во втором - оказаться равной 5.

Значения вероятностей причинения ущерба -Q(Pr), найденные с помощью пробит- и эрфик-функций, приведены в табл.3 а необходимые для рассматриваемых нами факторов и ресурсов параметры формулы (1) - в табл. 4. Заметим, что табл.3 получена для аргумента эрфик-функции, равного (Pr-5), а при составлении табл. 3 нами использованы данные из работ .

 

 

Таблица 4 - Параметры пробит-функции для поражающих факторов

Фактор и его           последствия	a	b	DР	Примечание
1. Фугасный Полное разрушение промышленных  зданий	5	-0.22	(40000/DP)7.4 +      + (460/I)11.3	DP - перепад, Па; I @ (DР× Dt)/2 - импульс давления, Па×с.
Труднореставриру- емые повреждения зданий	5	-0.26	(17500/DP)8.4  + + (290/I)9.3	#
Гибель людей от: а)разрыва легких б)метательного эффекта ВУВ	5   5	-5.74   -2.44	(4.2 / (1+DP/P0))+ +1.3 (P0 0.5 m1/3)/I (738000/DР) + +(130000000/DР×I)	Р0 - атмосферное давление, Па; m - масса тела человека, кг.
Повреждение органов слуха  человека	-12.6	1.52	DP	#
2. Осколочный Режущие осколки массой до 0,1 кг	-29.6	2.1	m×U5.12	m - масса осколка,    кг;
Ударные осколки массой до 0,1 кг	-17.6	5.3	0.5×m×U2	U - скорость       осколка,  м/c
Осколки массой от 0,1 до 4,2 и  более кг	-13.2	10.5	U	(для стекла U @ 20 м/c).
3. Тепловой Ожоги 1-й степени	-39.8	3.02	Dt×q4/3
Продолжение таблицы 4
Ожоги 2-й степени	-43.1	3.02	Dt×q4/3	Dt - время, с
Гибель людей без защитной одежды	-36.4	2.56	Dt×q4/3	q -мощность потка,   Вт/м2
Гибель людей в защитной одежде	-37.2	2.56	Dt×q4/3
4. Токсический	табл. 3.9	табл. 3.9	С n t	С - концентрация, мг/м3; t  - время, мин