油气管道可接受风险评估的研究进展

1、作者：赵忠刚 姚安林 赵学芬2005年5月西南石油学院建筑工程学院油气管道可接受性风险评估的研究进展 1主要内容可接受性风险课题的研究意义 可接受性风险的研究背景及其影响因素 可接受性风险的确定通用原则 油气管道可接受性风险的评估 研究展望2对在役装置进行风险评价，可以预先发现导致事故的 危险因素，以便采取措施消除或控制这些危险因素，从而 保证装置安全平稳运行。几乎所有的行为都涉及风险问题，所谓的安全其实就 是“相对风险”和经济投入之间的一个动态平衡。在油气 管道风险评估中，其目的不是消除风险而是减小风险，即 无法保证任何一个结构达到绝对的安全(零风险)。于是我 们常会面对这样的决策问题：何种条件下的风险是可以接 受的，何种条件下的风险是不能接受的，应如何采取措施 把风险控制在可接受的范围之内。1 可接受性风险课题的研究意义3确定合理的风险可接受准则是风险分析中的关键问题之一。一旦在风险评估结论中，所确定的可接受风险值超过了系统管理者实际可接受风险值的上限，那么将导致管理者产生错误的决策行为，从而引发一系列的严重后果。为避免这样的情况出现，就需要针对有潜在危险设施的可接受及不可接受风险

2、订立标准。国外虽有一些相关零散标准，但远远没有形成体系。因此，开展这方面的研究工作具有重要的现实意义。1 可接受性风险课题的研究意义4相关概念 风险（risk）风险是指不良结果或不期望事件发生的机率。在管道风险分析中，风险通常指某一事件的发生概率与事件所可能导致的后果的某种组合，有时表示为事件的发生概率与事件所可能导致的后果的乘积。风险是一个涉及多组事件概率的概念，每一个事件都可能导 致多种后果并且这些后果不都是易于定量化的。因此风险应当 用潜在事件及其相应后果和发生概率对所涉及的风险做出完整 描述，而不能用单一数字表示。5 可接受性风险(Acceptable Risk )相关概念可接受性风险属于主观价值观念与判断的范 畴。所谓风险的可接受性，是指社会公众根据主 观愿望对风险水平的接受程度。它是一个综合的 概念，涉及多个学科领域。由于风险具有很大的 不确定性，不同出发点定义的风险率不同，不同 个体甚至同一个体在不同状态下对风险的感受与 理解也存在着差别。62.1 可接受性风险的发展历史2 可接受性风险的研究背景及其影响因素二十世纪60年代末，在包括核工业在内的许多领域，有关风险接受性的

3、争论日益激烈。美国社会学家Starr于1968年提出了“多安全才够安全？”(How safe is safe enough?) 这一问题, 展开了对风险可接受性的早期研究。二十世纪70年代，美国的部分管道公司开始尝试用经济学中的风险分析技术来评价油气管道的风险性。在学术上，Fischoff等人在可接收风险中已经就可接受风险课题给出了很好的立论，并进行了充分探讨。7 加拿大哥伦比亚水电局(BC Hydro)将失事后果的可接受风险水平划分为两方面：一方面是经济损失（包括环境和生态等损失），另一方面是生命损失。2 可接受性风险的研究背景及其影响因素2.1 可接受性风险的发展历史加拿大从二十世纪90年代初期开始了油气管道风险评估和风险管理技术方面的研究工作。在1993年召开的管道寿命专题研讨会上就“建立可接受的风险水平”等课题展开了讨论，并在研究内容和阶段目标等方面达成了共识。8可接受性风险研究发展所经历的三个阶段认为风险的可 接受性是受技 术手段决定的认为风险的可接受性 是一个多维的变量， 其水平的确定应由专 家与公众共同参与 认为可接受性风险是一 个社会政治事件， 它包括环境风险在内的 许

4、多影响因子 经过后来许多学者的努力，风险可接受性研究现在已逐渐发展成为 一个以一般意义上的公众对风险的认知与选择决策为对象的边缘跨学科 研究领域。 2 可接受性风险的研究背景及其影响因素92.2 影响风险可接受性的因素由于风险的可接受性问题涉及到人们的主观价值观念和价值判断， 因而不仅仅是一个自然科学或纯技术的问题，而且还是一个社会科学问 题。 (1)事件后果的特征在讨论风险的可接受性之前，需要在风险分析的阶段确定所有可能的 事件后果，例如人员的伤亡、财产的损失以及对生态环境的影响等。事实 表明，事件后果的特征对风险的可接受性具有重要的影响。(2)风险的可控制性风险的自我可控制性对风险的可接受性是非常重要的一个方面。若所面 临的风险越难以被风险的承受者所控制，承受者就越不愿意接受此风险。2 可接受性风险的研究背景及其影响因素10(3)个人风险与集体风险在一次事故或事件中可能导致的人员的伤亡数目或者财产损失越大， 则公众越不愿意接受这种风险。(4)风险的时间分布风险在时间上的分布，例如环境风险对寿命的影响，是决定风险 可接受性的另一个重要因素。2 可接受性风险的研究背景及其影响因素2.2

5、 影响风险可接受性的因素11(5)不确定性由于某些过程的复杂性，人们就其对人类社会和环境可能产生的风险水 平还缺乏足够的知识和经验，因而不能准确地估计风险的大小。一般来说， 所涉及的风险的不确定性越大，人们越不愿意接受这种风险。(6)知识的可获得性人们对于风险的发生机理和过程越是缺乏相应的知识和难以了解，就越 倾向于对这种风险的可接受性持消极态度。2 可接受性风险的研究背景及其影响因素2.2 影响风险可接受性的因素综上所述，公众对风险可接受性的决策与个人需要的满足、 风险偏好、社会背景、监督 机制和信任度等诸多因素有关。123 确定可接受性风险的通用准则 1）接受合理的风险，只要合理可行，任何重大危害的风险都应努力降低 。确定风险可接受性准则应遵循的基本原则有：2）如果一个事故可能造成较严重的后果，应该努力降低此事故发生的概 率，即要降低社会风险。3）GAMAB原则，该原则是指新系统的风险与已经接受的现存系统的风险 相比较，新系统的风险水平至少要与现存系统的风险水平大体相当，因此它 也称作比较原则。4）MEM原则，该原则是指新活动带来的危险不应比人们在日常生活中接 触到的其它活动的风险

6、有明显的增加，有的研究人员认为新活动增加的风险 不应超过1%。134 油气管道的可接受性风险评估 管道材料失效的可接受风险评估 管道事故的人员安全可接受风险评估1. 个人风险可接受性评估 2. 社会风险可接受性评估管道事故后环境风险的可接受性评估144.1 管道材料失效的可接受风险评估 式中， 为标准正态累积分布函数。 （1）安全系数是系统及装置的风险可接受性的传统表示方法 ，目前多应用安全指标(safe index SI)和失效概率(Pf)来表示 ，可以把失效概率作为风险接受准则。SI是基于应力强度干涉模型定义的可靠度指标。154.1 管道材料失效的可接受风险评估 （1）不严重(对人员伤害，对环境污染均很小，经济损失也小)；（2）严重(对人员可能伤害，甚至死亡，对环境可能污染，有明显的经济损失)；（3）很严重(很大可能性导致一些人员伤害或死亡，明显的环境污染和巨大的经济损失) 表1 结构安全指标SI与失效概率失效类型I为塑性失效；类型II为韧性撕裂失效；III为脆性断裂失效。括号 内数字为失效概念，括号外的数字为安全指标。 失效后果第I类失效第II类失效第III类失效不严重 严重 很

7、严重3.09（10-3） 3.71（10-4） 4.26（10-5）3.71（10-4） 4.26（10-5） 4.75（10-6）4.26（10-5） 4.75（10-6） 5.20（10-7）16此外，风险的可接受标准与管道所处地区等级有关，即与周围人口密度、环境敏感性密切相关。地区等级实际级实际 上是考虑虑了后果因素，地区等级级越高，要求的安全等级级越高，可接受的事故风险风险 概率就越低。如表2所示表2 地区等级和可接受事故风险概率 0.5)；B为偶尔的(0.05P0.5)，C为可能的(0.005P 0.05)，D为不可能的(0.0005P0.005)，E为绝对不可能的(P0.0005)。后 果 分 级I II III IV可 能 性 估 计AHHMM BHHMM CMMML DMMLL ELLLL表2 风险矩阵4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 21社会风险风险 SR(societal risk)用于描述事故发发生概率与事故造成的人员员受伤伤或死亡人数的相互关系，它是指同时时影响许许多人的灾难难性事故的风险风险 ，这类这类 事故对对社会的影响程度大，容易引起社会的关注。社

8、会风险可接受性评估 目前为止还没有形成一致的社会风险评价标准，社会风险可接受准则确定的方法主要有FN曲线、VIIH值、ICAF值、ALARP原则、风险矩阵法等。 4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 22(1)FN曲线：1967年Farmer首先采用概率论的方法推荐了一条各种事故所允许的发生限制曲线,即著名的FN曲线。它是最常用的风险表示形式。FN曲线广泛用于定义风险接受准则。图2所示的曲线是建立在对美国和欧洲各种活动进行广泛统计的数据基础上得到的。社会风险可接受性评估 4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 23图2 各种人为危险F/N曲线示死亡人数，N地震引起的电站事故100电站早 期死亡100核反应 器早期死亡100核反应 器早期及后来死亡LNG罐区LPG运输火车火灾航空氯运输10-610-510-410-310-210-110010110-7 101104105103102N 或 更 多 事 故 发 生 的 频 率F4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 24(2)VIIH值：由于采用FN曲线作为风险接受准则时仅考虑了死亡的人数，它 没有考虑到受伤及对人体健康的不良影响

9、。VIIH值法就是假设一个人死亡 与一定数量人受伤或健康损害相当，那么受伤和不健康的人数可以隐含地 包括在死亡的人数里面，这样就可以分别量化受伤和健康损害的风险。据 此分析得到的可接受性风险的修正FN曲线结果如图3所示。F0001图3 社会风险评价标准1010010000 死亡人数（人）10-2 10-9 10-710-5 10-3 不可接受 风险区可接受风险区累积频率中间区域N4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 25（3）ICAF值：避险隐含成本ICAF (implied cost of averting a facility)可用避免一个人死亡所需成本来表示。ICAF越低，表明风险减小 措施越符合低成本高效益的原则，即所花费的单位货币可以挽救更多人的 生命。通过计算比较减小风险的各种措施的ICAF值，决策人员能够在既定 费用基础上选择一个最能减小人员伤亡的风险控制方法：1.02.5不小于1.63.13.03.0ICAF(百万美元) 火车工业安全海洋工业船舶地铁表3 社会风险可接受标准的ICAF值 式中：是国内人均生产总值；是人的寿命； 是人工作所花费的生命时间 。（3）4.2 管道事故的人员安全可接受风险评估 264.3 管道事故后环境风险的可接受性评估 环境风险人群风险建筑风险生态风险环境风险（environmental risk）是由自发的自然原因和人类活动引起 的、通过环境介质传播的、能对人类社会及自然环境产生破坏、损害及 至毁灭性作用等不幸事件发生的概率及其后果。通常，在实际中由于人 群的受害、建筑物的受损，以及生态的破坏等损失或损害类型是不一样 的，因此，对于不同性质的损害是不可能用同一单位来度量的。27人群风险：如某地区的人均寿命为1，受损害前后人均创产值分别为0，1(元/人年)。1为损害发生概率，1为人群易损度，为受害人数，为受损人的平均年龄，为第年的贴现率，则风险1可以用下式来度量：4.3 管道事故后环境风险的可

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