Виды ЧС, вызванных авариями с разливом нефти

 

С целью анализа развития чрезвычайных ситуаций, возможные аварии, вызывающие ЧС, связанные с разливом нефти, необходимо разделить на два класса:

– проектные аварии – аварии, для которых проектом определены исходные и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности (активные и пассивные), обеспечивающие ограничения масштабов воздействия утечек нефти на население прилегающих территорий в установленных пределах;

– запроектные аварии – аварии, вызванные неучтёнными в проекте исходными состояниями и сопровождающиеся дополнительными, по сравнению с проектными авариями, отказами систем безопасности и ошибочными действиями персонала, приведшими к катастрофическим последствиям.

Запроектные аварии, с точки зрения показателей уровня безопасности населения и окружающей среды, представляют наибольший интерес, хотя вероятность их возникновения сравнительно мала по сравнению с проектными.

Проектные аварии, как правило, являются локальными и представляют индивидуальный риск для обслуживающего персонала. Поэтому они в наиболее полном объёме представлены в "Оперативном плане ликвидации возможных аварий промышленного объекта", пересматриваемом ежегодно [43]. Согласно "Оперативному плану ликвидации возможных аварий" по утверждённому графику с обслуживающим персоналом проводятся учебно-тренировочные занятия, где отрабатываются все варианты действий обслуживающего персонала при возникновении аварий.

Дерево событий развития вероятных сценариев аварий, приводящих к ЧС, на линейной части МНП приведено в приложении Б.

 

2.3.1 Идентификация и оценка опасностей

В соответствии с РД 03-418-01 "Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов", под "идентификацией опасности" промышленного объекта понимается процесс выявления и признания того, что для рассматриваемого объекта опасность существует, а также определение ее характеристик.

Данный процесс является одним из этапов анализа риска (оценки степени риска) ЧС на объектах и включает в себя сбор и анализ информации о причинах возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, а также получение предварительных оценок опасности. На основе предварительных оценок опасности, исходя из принятых критериев, принимается решение о продолжении или прекращении процедуры анализа риска [43].

Наибольшую опасность для населения и окружающей природной среды, представляют чрезвычайные ситуации, связанные с неконтролируемым выходом (разливом) наружу нефти.

ЧС на магистральном нефтепроводе считается внезапный вылив или истечение нефти (утечки) в результате полного разрушения или повреждения нефтепровода, его элементов, резервуаров, оборудования и устройств, сопровождаемые одним или несколькими из следующих событий:

- смертельным травматизмом людей;

- травмированием людей с потерей трудоспособности;

- воспламенением нефти или взрывом её паров;

- загрязнением рек, водоемов и водотоков сверх пределов, установленных стандартом на качество воды;

- утечками нефти объемом 10 м³ и более [72].

Причины, в результате которых возможны ЧС на линейной части МНП приведены на рисунке 1.2 пункт 1.2.

К опасным участкам магистрального нефтепровода относятся:

- пересечения с автодорогами и ж/д;

- пересечения с водными преградами;

- места нахождения задвижок МНП;

- точки локального минимума – наиболее низкие точки рельефа местности, через которые проходит МНП. Важным критерием выбора точек локального минимума послужило расположение рядом с ними населенных пунктов [72].

ЧС на магистральном нефтепроводе может проходить по одному из сценариев, описанных в таблице 1.1 пункт 1.3.

Поражающие факторы ЧС на нефтепроводе, от которых должна быть обеспечена защита собственных и соседних объектов, приведены на рисунке 1.5 пункт 1.3.

Дерево событий развития вероятных сценариев аварий, приводящих к ЧС, на линейной части МНП приведено в приложении Б.

 

2.4 Оценка степени риска возникновения чрезвычайных ситуаций

 

В соответствии с действующими нормативными документами, под "Оценкой риска" или "Оценкой степени риска" понимается процесс, используемый для определения степени риска анализируемой опасности для здоровья человека, имущества или окружающей среды.

При этом, "Риск" или "Степень риска" определяется как сочетание частоты (или вероятности) и последствий конкретного опасного события. Таким образом, понятие риска всегда включает два элемента: частоту, с которой осуществляется опасное событие, и последствия этого события [19].

В процедуру оценки риска чрезвычайных ситуаций входит:

- прогноз частоты (вероятности) возникновения ЧС;

- оценка количества опасных веществ, способных участвовать в ЧС;

- определение площади разлива нефти, зоны взрывоопасных концентраций при испарении нефти с поверхности разлива;

- оценка последствий чрезвычайных ситуаций для человека, окружающей природной среды и самого объекта.

 

2.4.1 Оценка вероятности возникновения ЧС на магистральном нефтепроводе

Существует два вида сценариев развития возможной ЧС: наиболее вероятный и с наибольшими последствиями. Для ЧС с разливом нефти наиболее вероятно протекание ЧС без воспламенения, в этом случае образуется облако опасных для человека концентраций паров нефти. Сценарий с наибольшими последствиями менее вероятен, но влечет за собой большие потери - это пожар или взрыв пролива нефти.

Практика показывает, что ЧС, как правило, характеризуются комбинацией случайных событий, возникающих с различной частотой на разных стадиях возникновения и развития ЧС. Так, например, для образования облака опасных концентраций паров нефти необходимо наличие разлива, определенных метеоусловий. При движении образовавшегося облака в сторону населенного пункта происходит отравление людей, проживающих в нем [19].

Для выявления причинно – следственных связей между этими событиями используется логико-графический метод анализа "дерево событий".

Частота отказов в зависимости от характера отказа нефтепровода приведена в таблице 1.6 пункт 1.6.

Вероятность присутствия источника зажигания приведена в таблице 2.3 [42, 76].

 

Таблица 2.3 - Вероятность присутствия источника зажигания

Вид события	Вероятность события
Появление источников зажигания от атмосферного электричества при пожаре	0,041
Присутствие случайного источника зажигания	0,001

 

Деревья событий для количественного анализа различных сценариев ЧС, вызванных авариями на МНП, представлены на рисунках 2.3, 2.4, 2.5.

 

Рисунок 2.3 - Дерево событий для наиболее вероятного сценария

 

Из рисунков 2.3 и 2.4 видно, что вероятности появления нежелательных событий равные 45∙10^-6 и 15∙10^-6 соответственно превышают допустимое значение.

Рисунок 2.4 - Дерево событий для сценария с наибольшими последствиями (пожар пролива)

 

Рисунок 2.5 - Дерево событий для сценария с наибольшими последствиями (взрыв паров нефти)

 

Значение частоты возникновения отдельного события или сценария пересчитывается путем умножения частоты возникновения инициирующего события на условную вероятность развития аварии по конкретному сценарию [19].

Значение частоты P₁ возникновения первого сценария (образование облака опасных для человека концентраций паров нефти):

 

P₁ = P₂∙Р₃, (2.1)

 

где P₂, P₃ - вероятности возникновения событий 2, 3 соответственно.

 

P₁ = 3,61∙10^-4∙0,125=45∙10^-6

 

Для второго сценария (пожара пролива нефти):

 

P₄= P₅∙Р₆= 3,61∙10^-4∙0,042=15∙10^-6

Для третьего сценария (взрыв паров нефти):

 

P₇= P₈∙Р₉ ∙Р₁₀= 3,61∙10^-4∙0,042∙0,054=8,1∙10^-7

 

Можно сделать вывод, что вероятность возникновения первого и второго сценария превышает допустимую, и поэтому для МНП УБКУА требуется разработка и принятие мер по повышению надежности, а для этого необходимо прогнозирование последствий ЧС, т.е. определение ее параметров.

Так как из двух сценариев ЧС, вероятности возникновения которых превышают допустимое значение, далее будем рассматривать второй, т.е. пожар пролива нефти.

 

2.4.2 Оценка количества опасных веществ, способных участвовать в техногенной аварии, сопровождающейся проливом

При разрушении магистрального нефтепровода объём вытекшей жидкости определяется по формуле [72]:

 

 (2.2)

 

где  - давление перекачки, составляющее 5 МПа;

Q – расход нефти, равный 0,06 м³/с [80];

t – время перекрытия задвижек, равное 3600 с (так как ЧС произошла на линейной части МНП, расположенной в значительном удалении от ЛПДС, а так же длина отрезка между соседними задвижками составляет 12,6 км);

D - диаметр трубопровода, 500 мм;

L - длина отрезка между соседними задвижками, 12,6 км.

Таким образом, объем вытекшей нефти составляет 250 м³.

2.4.3 Определение массы нефти, разлившейся при ЧС

Количество пролившейся нефти, вследствие разгерметизации нефтепровода, рассчитывается:

 

, (2.3)

 

где - плотность нефти при расчетной температуре, кг/м³;

- объем вытекшей нефти, 250 м³;

Е – коэффициент заполнения трубопровода нефтью (Е = 0,79).

Таким образом, масса разлившейся нефти составляет:

 

 т.

 

2.4.4 Определение площади растекания и толщины слоя разлившейся нефти

Линейный размер разлития нефти при аварии на линейной части МНП зависит от объёма вытекшей жидкости и условий растекания. При свободном растекании диаметр разлития может быть определён из соотношения [72]:

 

d=  (2.4)

 

где V - объём жидкости, 250 м³;

Толщина слоя разлившейся нефти рассчитывается по формуле:

 

, (2.5)

 

где V- объем разлившейся жидкости, 250 м³,

F – площадь растекания нефти, м², которая определяется по формуле:

 (2.6)

 

Таким образом, диаметр разлития составит:

 

d= м

 

Площадь растекания:

 

м²

 

Толщина слоя разлившейся нефти:

 

 0,05 м.

 

2.4.5 Определение количества нефти, впитавшейся в грунт

Количество нефти (масса М_вп или объем V_вп), впитавшейся в грунт, определяется по соотношениям [62]:

 

М_вп=К_н· V_гр· ρ, (2.7)

V_вп=К_н· V_гр, (2.8)

 

где ρ - плотность нефти, 0,86 т/м³[20];

V_гр - объем нефтенасыщенного грунта, м³;

К_н - нефтеемкость грунта, 0,16 % [52].

Объем нефтенасыщенного грунта вычисляется по формуле:

 

V_гр=F_гр· h_ср, (2.9)

где F_гр - площадь нефтенасыщенного грунта, равная площади пролива нефти, т.е 5024 м²;

h_ср - средняя глубина пропитки грунта по всей площади, принимается равной 0,15 м.

Объем V_гр нефтенасыщенного грунта составляет:

 

V_гр=5024×0,15=754 м³.

 

Масса нефти, впитавшейся в грунт, составляет:

 

М_вп=0,16 ×754×0,86=104 т.

 

Объем нефти, впитавшейся в грунт, составляет:

 

V_вп=0,16· 754 = 121 м³.

 

Таким образом, объем нефтенасыщенного грунта составляет 754 м³, объем нефти, впитавшейся в грунт равен 121 м³, количество нефти, впитавшейся в грунт, равно 104 т.