Пожарная опасность и риск

Изм.

Лист

 № докум.

Подпись

Дата

Лист

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ………………………………………………………………….4

1. Пожарная опасность и риск……………………………………………………………..6
2. Вероятностный подход к анализу риска……………………………………………….9
1. Основные положения…………………………………………………………..9
2. Особенности вероятностного анализа пожарного риска для зданий………10
3. Программа FiRECAM………………………………………………………….13
3. Эвристический подход к анализу риска………………………………………………16
1. Основные положения………………………………………………………….16
2. Метод «Дау Кемикал»…………………………………………………………17
3. Метод FSES…………………………………………………………………….18
4. Метод FRIM…………………………………………………………………….19
5. Метод Гретенера и его модификации………………………………………...22
4. Выводы………………………………………………………………………………….28

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………………………29

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………………………44

 

 

1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

В связи с принятием в 2008 Федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент  о требованиях пожарной безопасности» [1] особую актуальность приобретают  выработка и внедрение в отечественную  практику научно обоснованных методик  количественной оценки пожарного риска, позволяющих устанавливать соответствие реально существующего уровня риска  законодательно установленному предельному  значению.

В последние десятилетия в большинстве  промышленно развитых стран происходит переход от жесткого нормирования требований пожарной безопасности при проектировании зданий и сооружений к гибкому  или объектно-ориентированному нормированию [2—5]. Сущность этого подхода состоит в том, что устанавливаются цели, которым должна соответствовать система пожарной безопасности объекта (это отражается и в принятой в англоязычной литературе терминологии — performance-based codes в дословном переводе означает нормирование, основанное на выполнении задачи), но не регламентируются проектные решения для их достижения. Тем самым к минимуму сводятся ограничения в устройстве объекта, стимулируется использование новых подходов к обеспечению пожарной безопасности и в конечном итоге обеспечивается более высокая экономическая эффективность проектных решений [6].

Если при традиционном подходе  проектные решения систем пожарной безопасности жестко регламентированы, то при гибком нормировании, когда  возможны альтернативные проектные  решения, значительно возрастает потребность  в разработке и практическом использовании  методов для оценки пожароопасности объектов и пожарного риска. Эти методы должны позволять на основании заданных характеристик объекта (конструкция, предназначение, количество находящихся людей, имеющиеся средства противопожарной защиты) прогнозировать возникновение и развитие пожара, эвакуацию людей, оценивать возможный ущерб и последствия.

Лишь имея количественные данные о  поведении такой сложной системы  в условиях пожара, можно установить степень соответствия применяемых  для данного объекта проектных  решений нормативным требованиям  по пожарной безопасности. Кроме того, методы количественного прогноза развития и последствий пожара необходимы для оценки экономической эффективности  различных проектных решений, а  также для определения тарифов  страхования ответственности и имущественного страхования при пожарах. Как показывает анализ литературы, в настоящее время в мире отсутствует единый метод оценки пожарного риска, который был бы принят в качестве обязательного в нормативной документации, регламентирующей вопросы пожаробезопасности [7, 8].

В промышленно развитых странах  способ анализа риска (как правило, на основе логических деревьев) и конкретные методики его оценки законодательно устанавливаются для объектов, представляющих повышенную опасность, — атомных  электростанций, хранилищ и терминалов сжиженного природного газа, производств взрывчатых веществ [9].

Для остальных объектов законодательно устанавливаются лишь общие принципы, по которым должен оцениваться пожарный риск, тогда как методики расчетов издаются в качестве рекомендаций, сопровождающих соответствующие стандарты [9—15]. В качестве расчетных методов допускается применять как качественный анализ, так и количественный, включая индексные методы и полный вероятностный анализ. Выбор метода должен производиться в соответствии с целями проведения анализа риска, имеющимися данными об объекте, материальными и людскими ресурсами, с учетом временных и финансовых ограничений.

В Российской Федерации также постепенно происходит переход к практике гибкого нормирования в области пожарной безопасности. Методы оценки пожарного риска определены государственными стандартами [16, 17]. Нормативное значение пожарного риска для зданий, сооружений и строений установлено федеральным законом [1]. Согласно статье 79 этого закона «Индивидуальный пожарный риск в зданиях, сооружениях и строениях не должен превышать значение одной миллионной в год при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания, сооружения и строения точке». В соответствии со статьей 93 «Для производственных объектов, на которых обеспечение величины индивидуального пожарного риска одной миллионной в год невозможно в связи со спецификой функционирования технологических процессов, допускается увеличение индивидуального пожарного риска до одной десятитысячной в год». Порядок расчета индивидуального пожарного риска определен методикой [18]. Кроме того, за последнее десятилетие принят ряд международных ГОСТов по анализу и менеджменту риска в более широком понимании [19—21].

Таким образом, анализ риска быстрыми темпами становится одним из необходимых инструментов при проектировании объектов, их эксплуатации и пожарном аудите. В связи с этим имеется настоятельная потребность проанализировать современное состояние проблемы количественной оценки пожарного риска, достигнутый уровень знаний в этой области и сопоставить принятые в нашей стране подходы с используемыми в мире.

Цель настоящей работы состоит  в анализе современных подходов к оценке пожарного риска и  практики их использования. Объектом исследования являются пожары в зданиях различного назначения (жилых, административных, общественных и т. д.).

Оценка риска производственных объектов и технологических установок, а также при чрезвычайных ситуациях  других типов (например, при выбросах токсичных веществ) затрагивается  лишь с точки зрения общности методологических подходов, при необходимости соответствующие  методики могут быть найдены в  обширной специализированной литературе по промышленной безопасности. В первой части работы основное внимание уделяется рассмотрению вероятностного и эвристического подходов к анализу пожарного риска и обзору различных методов, реализующих эти подходы. Вторая часть посвящена обсуждению областей наиболее целесообразного применения вероятностного и эвристического подходов при оценке пожарного риска, а также практическим проблемам вероятностного расчета индивидуального риска.

 

1.1 Пожарная опасность и риск

Понятия «опасность» и «риск» являются весьма многогранными, и их определения  в значительной степени зависят  от контекста и области знания, в которой они вводятся и рассматриваются [22—26].

Применительно к пожарной опасности  и пожарному риску в настоящее время в целом сложилась терминология, используемая в научной литературе и нормативных документах. Так, согласно [1]  пожарная опасность объекта защиты — это состояние объекта защиты, характеризуемое возможностью возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и имущество опасных факторов пожара, тогда как пожарный риск — это мера возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей. Эти определения в целом согласуются с используемыми в зарубежной литературе и нормативных документах понятиями fire hazard и fire risk [8—11, 27].

Существующие методы оценки потенциальных последствий пожаров делятся на две категории.

К первой из них (анализ пожароопасной  ситуации, или hazard analysis) можно отнести методы анализа, направленные на изучение характеристик пожара и его воздействия на людей и имущество, при задан-ном сценарии (который включает совокупность исходных данных по геометрии помещения, параметры очага горения, состояние вентиляционных проемов, исходное положение находящихся в здании людей и т. п.). При таком подходе, как правило, используются детерминистские математические (интегральные, зонные или дифференциальные) либо физические (полномасштабные или уменьшенные в размерах) модели пожара. Целью исследований является получение количественных данных о характеристиках окружающей среды при реализации данного сценария пожара, ее поражающем действии и возможном материальном ущербе. При этом не рассматриваются вопросы о вероятности реализации данного сценария, влияния неопределенностей в свойствах охваченного горением материала, поведенческих особенностей людей при эвакуации и т. п.

Ко второй категории (анализ риска, или  risk analysis) относятся методы, в которых центральное место занимает анализ факторов, носящих случайный характер, — от расположения места загорания и количества вовлеченных в горение материалов до срабатывания или отказа систем оповещения и пожаротушения, обрушения элементов конструкций, возникновения паники и т. д. Каждая реализация перечисленных состояний по существу определяет сценарий пожара, поэтому анализ опасностей и последствий отдельных сценариев входит составной частью в анализ риска [8, 27].

В зависимости от рассматриваемых  последствий различают несколько  видов риска [22].  Индивидуальный риск характеризует вероятность  поражения отдельного человека в  результате воздействия на него пожара, коллективный риск — ожидаемое количество пострадавших или погибших за определенный период времени, тогда как социальный риск представляет собой вероятность одновременного поражения группы людей заданной численности и выражается в виде соответствующей F/N диаграммы. Материальный риск характеризует ожидаемые социально-экономические потери от пожара и может выражаться как в виде математического ожидания экономического ущерба, так и в виде F/G диаграмм.

Рассматривают также риск косвенных  материальных потерь (например, от приостановки производственного процесса) и экологический  риск [28]. Целью анализа риска может  быть как установление абсолютного  уровня риска для сравнения его  с предельно допустимым значением  и оценки достаточности уровня противопожарной  защиты, так и определение относительного уровня риска для сравнения уровней  пожаробезопасности различных объектов либо выбора альтернативных проектных  решений на одном объекте.

Пожарный риск, как мера возможности реализации пожарной опасности, по своей сути учитывает как вероятность возникновения опасной ситуации, так и степень тяжести ее последствий. В зависимости от того, на каком уровне производится описание каждого из указанных элементов, имеется целый спектр методов оценки риска. Отметим, что для анализа пожарного риска применимы общие методы оценки риска технологических систем [19], естественно, с учетом специфики пожара как вида аварии. Согласно [9] имеющиеся методы классифицируются следующим образом.

1. В качественных методах как вероятность, так и последствия выражаются на уровне качественного описания. Примером может служить заполнение проверочных листов (в виде ответа на вопросы «Что будет, если…?»), составление «матриц риска» (таблиц, столбцы которых соответствуют различной тяжести последствий, от незначительных до катастрофических, а строки — вероятности событий, от пренебрежимо малой до высокой, с соответствующей классификацией ячеек таблицы по степени риска от низкого до высокого) [8, 9, 19, 22]. Качественные методы также включают и анализ логических деревьев событий, если результат анализа формулируется на описательном уровне (высокий или низкий уровень риска, незначительный риск и т. д.) [4].

2. В полуколичественных методах  часть аспектов рассматривается  количественно, а другая часть  — на качественном уровне. К  таким методам можно отнести  построение логических деревьев  событий при пожаре и расчет вероятности реализации различных сценариев без исследования последствий каждого сценария. Примером может служить построение логического дерева событий с целью определения вероятности самопроизвольного затухания пожара, тушения пожара средствами ручного пожаротушения или системами автоматического пожаротушения, распространения на смежные помещения, перехода от локализованного горения к объемной вспышке и т. д. Наоборот, качественные доводы могут использоваться для выбора одного или нескольких сценариев аварии, а исследования сценариев могут проводиться количественно на основе математического моделирования с привлечением детерминистских моделей. К данному типу относится традиционный анализ опасностей при «наихудшем» сценарии пожара на основе интегральных, зонных или дифференциальных (полевых) моделей. К этому же классу относятся и методы индексирования и ранжирования риска [2, 4, 14], в которых  качественные доводы используются при формировании набора атрибутов (факторов), определяющих пожарную опасность и защищенность объекта. Выбранные атрибуты оцениваются в некоторых внутренних единицах (баллах) с последующим выведением итоговой оценки и ее интерпретацией с точки зрения достаточности пожарной безопасности объекта.

3. Наконец, количественные методы оценки риска включают расчет обеих составляющих риска (вероятности и последствий). Риск определяется как вероятность наступления тех или иных опасных последствий пожара (гибель людей, материальный ущерб, экономические потери) в единицу времени — как правило, за год [24] (поэтому наряду с термином «вероятность» зачастую употребляется понятие «частота реализации»). Такое количественное определение риска является общепринятым и широко используется при анализе различных опасностей техногенного характера [22—25, 29].

Для расчета вероятности и последствий  различных сценариев пожара могут применяться методы статистического анализа, детерминистское, имитационное и стохастическое моделирование [3], анализ логических деревьев событий и отказов [19—23].

1.2 Вероятностный подход к анализу риска

1.2.1 Основные положения

Анализ  логических деревьев

Количественная оценка риска на основе вероятностного подхода является основой значительного числа современных методов анализа пожарных рисков. Эти методы представляют особый интерес в свете принятого закона [1], где требуется оценка абсолютного индивидуального риска. Поэтому в данном разделе вероятностные методы рассматриваются в достаточно широком контексте, позволяющем установить современный уровень знаний, а также развитые в мире методы и программные средства, относящиеся непосредственно к пожарным рискам для зданий и сооружений.