【摘 要】論述應(yīng)用定量風(fēng)險評價（QRA）對評價、控制低概率重大事故風(fēng)險的重要意義。介紹了低概率重大風(fēng)險范疇與主要來源；QRA技術(shù)的主要用途與基本方法；研發(fā)與使用QRA計算重大風(fēng)險的主要技術(shù)程序。提出了在應(yīng)用QRA評價重大風(fēng)險時應(yīng)注意的幾個主要技術(shù)問題。

　　【關(guān)鍵詞】低概率事件 重大風(fēng)險 定量風(fēng)險評價

　　在連續(xù)發(fā)生了印度博帕爾毒氣泄漏（1984）、前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸（1986）和英國北海油田鉆井平臺火災(zāi)（1988）等一系列重大工業(yè)災(zāi)難后。重大事故風(fēng)險威脅再一次成為國際安全界的關(guān)注的焦點。這些事件發(fā)生雖然十分罕見，但由于其引發(fā)的災(zāi)難性后果，使工業(yè)、科技和保險經(jīng)營等各界對低概率后果嚴(yán)重事件風(fēng)險評價與控制的研究格外重視。其典型的例子是在美國航天飛機(jī)的研發(fā)中，由于當(dāng)時航天飛機(jī)采用了最先進(jìn)的技術(shù)和材料，幾乎所有人都認(rèn)為航天飛機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)文明的驕傲，其系統(tǒng)運行具有很好的可靠性，在安全上可以“萬無一失”。美國航天局先前一直應(yīng)用傳統(tǒng)的工程理論所謂支持系統(tǒng)的方法解決各種安全和可靠性問題。這種理論使多數(shù)人包括一些決策者認(rèn)為航天飛機(jī)發(fā)生災(zāi)難性事件的可能性極為罕見，幾乎微不足道。1986年“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)在全世界的注視中升空失事，再一次引起對罕見事件風(fēng)險的反思。美國航天局開始請國際科學(xué)應(yīng)用公司的系統(tǒng)安全專家對航天飛機(jī)的風(fēng)險運行全面的檢查分析，結(jié)果科學(xué)家得出一個結(jié)論：航天飛機(jī)每次執(zhí)行任務(wù)出現(xiàn)災(zāi)難性事故的概率是0.7%，也就是在145次飛行中，可能有一次會出現(xiàn)災(zāi)難性的問題。這項研究還排列出了導(dǎo)致航天飛機(jī)失事七類重大風(fēng)險，其中風(fēng)險性最高的是主發(fā)動機(jī)故障，機(jī)率為37.8%。這些研究結(jié)果已列入了美國航天局1997年—2000年的研發(fā)計劃。低概率重大事故定量化風(fēng)險評價在我國還剛剛處于起步階段，公眾、管理人員，甚至包括一些安全科技人員對其潛在影響認(rèn)識不夠，導(dǎo)致對一些重大事故隱患的治理存有冒險與僥幸心理，實際上定量化風(fēng)險評價技術(shù)水平較低也是在我國安全生產(chǎn)工作中存在往往重視后果處理，忽略事前預(yù)防原因之一。

　　低概率事件一般是指發(fā)生可能性小于5%以下的事件，而低概率重大風(fēng)險事件是針對相對發(fā)生概率很小，但可導(dǎo)致重大人員傷亡，后果嚴(yán)重的事件而言。一般低概率重大風(fēng)險事件的誘因主要分成以下六類：
　　1、工業(yè)生產(chǎn)事故
　　2、環(huán)境污染
　　3、大型工程失效（水壩、摩天大廈、隧道和橋梁等）
　　4、運輸工具故障（航空、航海和航天等）
　　5、自然災(zāi)害（水災(zāi)、地震、颶風(fēng)和烈性傳染病等）
　　6、人類自身活動（恐怖主義，戰(zhàn)爭，種族與宗教沖突和探險等）

　　由于低概率事件的罕見性和不確定性，使許多人對它漠視甚至誤解：公眾更多關(guān)心它的后果，而很少注意到突發(fā)事件的概率，對不同類別事件概率的差別也不敏感；人們更多關(guān)心現(xiàn)時的安全性，對今后幾年、甚至幾十年一遇的未知事故往往采取容忍心理；就多數(shù)公眾而言，對風(fēng)險的判斷主要憑借自己和周圍人的經(jīng)驗，甚至感覺，而對科學(xué)家提出的復(fù)雜計算模型和令人費解的預(yù)測結(jié)果常常不以為然。

　　近代工業(yè)逐漸向大型、集團(tuán)化發(fā)展，一些大型、高能和高速的工藝和設(shè)施越來越多，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中低概率重大事件的風(fēng)險相對明顯增加，其識別、評價與控制技術(shù)也日益完善，其中最引人注目的是定量風(fēng)險評價（QRA）技術(shù)。由于ＱＲＡ技術(shù)的不斷進(jìn)步，事故不可知論已成為過去，使憑僥幸心理和單憑經(jīng)驗進(jìn)行安全管理的思想將逐漸被淘汰。QRA方法的應(yīng)用能夠比較精確估算工業(yè)活動中某些特定風(fēng)險的概率并對低概率事件后果做定量化的評價計算，進(jìn)而比較事故（風(fēng)險）可能發(fā)生的主要條件和各種方式，由此幫助技術(shù)人員和決策者控制資源配置和預(yù)防工作的方向，而后者尤為重要，因為它有助于確定政府或企業(yè)所必須清楚面對的風(fēng)險強(qiáng)度和確定承擔(dān)風(fēng)險的能力。

　　重大事故風(fēng)險的罕見性（低概率）和不確定性使其評價工作變得困難和復(fù)雜。某些事件的模型，如颶風(fēng)的評估，也許僅包括數(shù)十個可變因素，但在工業(yè)領(lǐng)域，如大型化工企業(yè)，核電站或航天器，其風(fēng)險概率評估模型中可能包括成千上萬，甚至數(shù)百萬個可變和交互影響的因素，其中每一個因素都代表可能失效或出現(xiàn)故障的元件。評估模型最重要的功能就是必須能夠精確的描述這些元件在運行時產(chǎn)生的相互作用。如果沒有更快的處理器，更先進(jìn)的軟件和巨大的數(shù)字存儲能力的支持，實現(xiàn)這樣復(fù)雜多變的計算是難以想象的。由于計算機(jī)的廣泛應(yīng)用和一些概念化計算軟件的迅速發(fā)展，科學(xué)家才能應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，對導(dǎo)致某些事件的微小、復(fù)雜和可變的因素做出識別，并運算和預(yù)測這類（個）事故的概率值，進(jìn)一步還可以應(yīng)用數(shù)字實現(xiàn)技術(shù)，使這個事故被最接近于真實的模擬出來。

　　風(fēng)險概率分析提出已經(jīng)有40多年歷史，但定量化方法應(yīng)用還是近二十年的事情，近十年是QRA發(fā)展最快的時期，并且公眾對其信任度也在不斷提高。進(jìn)入九十年代后期，QRA已從單項的定量化事故樹分析和連續(xù)系統(tǒng)模擬，逐漸發(fā)展到復(fù)雜系統(tǒng)運算和重大社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策的支持[1]。

　　目前在美、英、日和歐共體等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，幾乎對所有重大工程項目和建設(shè)規(guī)劃都需要事先做定量風(fēng)險評價和安全建議[2][3]，其目標(biāo)：一是認(rèn)識重大工程或規(guī)劃自身的風(fēng)險和附近居民所承受的風(fēng)險等級，二是由安全部門決定其風(fēng)險是否可以使工程規(guī)劃得以否決或批準(zhǔn)。在八十年代前，這些評價和建議主要是依靠專業(yè)與經(jīng)驗的判斷。這些判斷是通過對假設(shè)釋放出的危險物質(zhì)進(jìn)行離散計算，然后據(jù)此進(jìn)行預(yù)測得出的。現(xiàn)在看來，其評估的方法與其說基于風(fēng)險，還不如說是基于后果。在八十年代后期，在數(shù)字化技術(shù)推動下，QRA的研發(fā)在技術(shù)上有了重大突破，數(shù)字化的個人風(fēng)險等值線和社會風(fēng)險曲線（F-N曲線）等技術(shù)不斷更新、完善，這些技術(shù)方法和評估模型開始在工程設(shè)計和社區(qū)規(guī)劃中實際應(yīng)用。

　　QRA計算重大事故風(fēng)險主要過程包括：
　　1、依據(jù)重大危險地點、物質(zhì)特征、物質(zhì)質(zhì)量、控制和安全系統(tǒng)、以及操作程序，計算并確定能夠造成傷害后果的假設(shè)泄漏的典型泄漏量。
　　2、利用歷史上的失效統(tǒng)計分析（即所謂的一般失效概率數(shù)據(jù)）確定每一次假設(shè)泄漏在某一給定時間段內(nèi)（一般是一年內(nèi)）發(fā)生的可能性。結(jié)合使用成熟技術(shù)（例如定量化故障樹分析技術(shù)）所得的基本構(gòu)件的失效概率數(shù)據(jù)，得出每一次假定危險物質(zhì)泄漏的概率值。
　　3、對每一次泄漏進(jìn)行評估，包括危險性物質(zhì)泄漏速率和泄漏持續(xù)時間。
　　4、計算有毒以及易燃性物質(zhì)泄漏釋放后，在不同天氣條件下的大氣擴(kuò)散構(gòu)成。對于易燃性物質(zhì)的泄漏，要考慮在泄漏源立即被點燃的可能性。同時對延時點燃的情況，則應(yīng)按照易燃物質(zhì)浮云或氣流內(nèi)預(yù)測濃度等級以及沿途點火源的分布及點火可能性的差異分別給予處理。
　　5、在上述擴(kuò)散、爆炸以及火焰計算基礎(chǔ)上可以確定各種不同危害參量（有毒氣體濃度、熱輻射、火焰區(qū)的延伸以及沖擊波超壓或沖量）在空間和時間上的分布。
　　有毒物質(zhì)的危險度評定標(biāo)準(zhǔn)是基于急性中毒劑量毒性負(fù)荷（毒性負(fù)荷＝Cndt），或更大劑量毒性負(fù)荷的機(jī)率。對于易燃性物質(zhì)的危險，需要考慮熱輻射、火焰區(qū)域以及爆破產(chǎn)生的沖擊波。

　　QRA技術(shù)可計算出某個假定個體處于某特定地點時能遭受到至少標(biāo)準(zhǔn)的毒性負(fù)荷劑量、熱輻射劑量、或指定程度的沖擊超壓的概率。原則上這些劑量都應(yīng)該轉(zhuǎn)換為導(dǎo)致傷亡可能性的“概率單位”。概率單位將接觸劑量與死亡可能性或者其他一些傷害程度聯(lián)系起來，可以計算出個體承受到至少那些劑量的個人風(fēng)險（死亡概率）。在個人風(fēng)險計算基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮到重大風(fēng)險地區(qū)周圍的人口密度，或者一次事故可影響到不同人口數(shù)目的可能性等因素，即擴(kuò)展到社會風(fēng)險評估。社會風(fēng)險是指在任意一年里發(fā)生影響至少一定數(shù)量人口的事件的累積概率。社會風(fēng)險的計算同樣受到范圍、地貌、氣象、人口密度空間分布與時間變化等復(fù)雜因素和它們相互作用因素的影響。

　　QRA有毒物質(zhì)風(fēng)險評價的方法已經(jīng)比較系統(tǒng)完善，這些程序主要建立在對影響區(qū)域計算的基礎(chǔ)之上。這些區(qū)域定義了居民將接受到至少是標(biāo)準(zhǔn)劑量毒性危害的范圍。而對這些區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險評價計算，必須考慮復(fù)雜多變的天氣條件和人們在室內(nèi)或者室外的不同情況，對該區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險評價計算。由此可見，每一個區(qū)域都與某個特定氣象條件出現(xiàn)和人員暴露的概率相對應(yīng)，對一個特定區(qū)域的計算結(jié)果很難直接用于另外的評價對象，即使它們之間十分類似。如果假定區(qū)域內(nèi)氣流等條件均相同，一個人在某特定地點被卷入危險區(qū)域的概率就可以計算出來，而且可以轉(zhuǎn)換為個人危險性評估和它距毒物泄漏點距離的函數(shù)。通過分析程序還可計算每種失效情況下個人風(fēng)險的差異，并據(jù)此推算得出所有失效情況下總的個人風(fēng)險與距泄漏點距離之間的函數(shù)關(guān)系。應(yīng)用總危險度、不同天氣條件下危險發(fā)生比率，以及某指定點天氣數(shù)據(jù)（大量相等地區(qū)中，每一個地區(qū)的不同風(fēng)速/天氣種類組合的可能性）等參數(shù)，推算畫出個人風(fēng)險值的危險度曲線。這些曲線表示了某假定個體接受至少定量毒氣的頻率（10-4、10-5、10-6次/每年），并被精確的繪制在網(wǎng)格化的地圖上。
　　
　　通過另一種計算程序，結(jié)合人口分布和社區(qū)類型信息、計算出的危險區(qū)域、以及當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)指定風(fēng)/天氣的可能性的綜合分析，可計算出社會危險度[4][5]。計算社會風(fēng)險時，可根據(jù)計算精度的要求，按區(qū)域風(fēng)玫瑰圖（至少12個風(fēng)向）的方向分別計算相應(yīng)危險區(qū)域所影響的人數(shù)N。每一個危險區(qū)域的方位都有很大差異，因此可以獲得若干對可能性和人數(shù)N的數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以導(dǎo)出N個或者更多人承受危險影響的累積概率。

　　QRA也常用于易燃性物質(zhì)風(fēng)險評價，現(xiàn)有QRA模型大多是針對與液化石油氣（LPG）裝置有關(guān)的事故風(fēng)險。這些評價模型能比較精確的計算出：任意一年內(nèi)主要貯存容器因立即點燃發(fā)生沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（BLEVE）的概率；以及所產(chǎn)生的火球的影響。

　　易燃物質(zhì)QRA計算方法原則上與有毒物質(zhì)危險基本一致，不同的是在計算前需要輸入特定數(shù)據(jù)或因素。這些數(shù)據(jù)和因素要求至少包括以下幾方面：容器大??；LPG類型（如丙烷或正丁醛）；容器災(zāi)難性失效概率：容器冷失效；容器熱失效；容器有限性失效概率（裂縫或漏洞）；與蒸餾器、泵、管道系統(tǒng)等設(shè)備相關(guān)的容器泄漏概率；設(shè)備或管道泄漏物點燃的可能性與點燃可能性的分配；貯存器設(shè)備周圍社區(qū)種類，以及人口密度等。

　　易燃物質(zhì)QRA方法能夠計算設(shè)備周圍由直角坐標(biāo)網(wǎng)格定義的各小單元中心處的熱輻射[（kWm-2）1.33s]等級和爆破產(chǎn)生的沖擊超壓（kPa），同時也可計算相關(guān)的這些熱輻射等級以及爆破產(chǎn)生的沖擊波發(fā)生的頻度。由這些物質(zhì)可進(jìn)一步推導(dǎo)出指定熱輻射等級和指定沖擊壓力的等值線，每一條等值線都給出了能在給定頻率（例如10-5、10-6次/每年）下發(fā)生指定范圍內(nèi)等級熱輻射和沖擊壓力的地點距源點的距離。另外，這些計算出來的輻射和沖擊超壓等級可以與概率方程一起，推導(dǎo)出不同距離下的個人死亡率，然后又可以繪制出個人死亡率的等值線。如果在計算過程中考慮到了危險設(shè)備周圍的人口分布，那么也可以導(dǎo)出社會風(fēng)險評估值。因為BLEVE事件在確定廠區(qū)外危險方面至關(guān)重要，應(yīng)該單獨使用定量的故障樹技術(shù)計算它的頻率。在計算中還必須考慮評估對象所特有的一些細(xì)節(jié)因素，比如閥門數(shù)量、管道長度和有沒有水噴霧等。由于長運輸管道發(fā)生泄漏的方式、泄漏量、氣流影響和一定范圍內(nèi)被稀釋后可燃極限等許多因素都不同于LPG，所以用于BLEVE的QRA模型并不完全適用于管道工程，盡管運送管道發(fā)生事故的頻率很高，但其致死性風(fēng)險的區(qū)域一般不會超出50米以外的范圍，但如果管道泄漏點處在可波及到LPG危險距離范圍內(nèi)或者在泄漏源頭立即被點燃的可能性很大，其風(fēng)險可能要高出一個數(shù)量級，這一點在計算社會風(fēng)險方面更為重要。

　　雖然QRA的技術(shù)方法已十分先進(jìn)、計算結(jié)果也比較精確，但它的基本運行畢竟還是建立在“假設(shè)”基礎(chǔ)之上，而這些假設(shè)是否可靠、可信，主要依據(jù)所輸入模型中數(shù)據(jù)的有效性。另外，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是：使用QRA計算風(fēng)險概率的最大價值在于工程或規(guī)劃前，至少在過程中，而不是在工程完成，甚至事件發(fā)生后。

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