CN105894115A - 区域性港口重大危险源定量风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域性港口重大危险源定量风险评估方法，包括以下步骤：1)进行危险货物作业及安全管理现状分析；2)辨识区域性港口重大危险源；3)区域性港口重大危险源定量风险评估；4)提出区域性港口重大危险源风险控制措施。本发明考虑到区域性港口重大危险源事故风险的独特性，提出了具有普遍意义的区域性港口重大危险源事故风险评估方法，为这类特殊功能区的事故风险区域防控工作提供理论依据。本发明提出的社会风险的地理空间可视化方法，其分析结论可为区域应急能力配置、区域安全规划与布局等研究提供科学支撑。

Description

区域性港口重大危险源定量风险评估方法

技术领域

本发明涉及一种评估方法，具体涉及区域性港口重大危险源定量风险评估方法。

背景技术

区域性港口重大危险源，是指“港口区域内存在的危险物质存储数量等于或超过临界量的场所”，是长江水路运输安全的风险防控重点之一。近年来，随着我国经济的快速发展，大量石化品储运企业沿长江集中布局，长江干线的危险化学品运输量正以年均10％的速度迅速增加，沿江沿海地区形成连片的危险品码头及储罐集中区域，区域性港口重大危险源广泛存在。由于长江同时拥有水源地功能，区域性港口重大危险源一旦发生泄漏、火灾或爆炸事故，不仅会造成生命伤亡和财产损失，还将污染水生态环境，威胁饮用水安全，甚至引起重大社会影响，因而引起高度重视。随着长江经济带建设上升为我国的重要发展战略，长江水路运输还将迎来新的发展机遇，区域性港口重大危险源的风险防控将面临更为严峻的挑战。

国外发达国家已广泛开展区域事故风险定量评估研究，并将其应用于风险管理、应急救援、土地利用安全规划等多个领域。由于区域事故风险定量评估的计算量大、计算过程复杂，通常可以采用专业软件。我国区域事故风险定量评估研究起步相对较晚。吴宗之等于2006年在城市危险源安全规划研究中率先采用了区域风险定量评估方法，将个人风险和社会风险作为风险指标参数，实现区域风险叠加；而后，一些学者陆续探讨了区域风险定量评估方法在我国化工园区的应用和改进。华南理工大学陈国华等提出了考虑补偿系数的区域实际安全风险定量评估模式。张立等针对事故环境风险建立了区域评估模式。

现有研究往往针对“化工园区”开展事故风险评估模式研究，并未提出针对“区域性港口重大危险源”自身特点的评估方法。与化工园区相比，区域性港口重大危险源事故风险的突出特征是：1)危险源数量多，易燃易爆有毒化学品储运量大，易发生火灾、爆炸或泄漏扩散事故；2)危险源分布密集，若发生重大事故，会波及相邻危险源，造成事故的连锁反应，产生次生、衍生事故，导致事故进一步升级；3)石化品事故不仅会引起人员伤亡、财产损失，还会污染水生态环境，直接威胁饮用水安全，甚至引起重大的不良社会影响。考虑到区域性港口重大危险源事故风险的独特性，有必要从评估程序、计算模型、核心量化指标、风险可接受标准等方面提出具有普遍意义的区域性港口重大危险源事故风险评估方法，为这类特殊功能区的事故风险区域防控工作提供理论依据，同时为应急能力配置、区域安全规划与布局等研究提供科学支撑。

现有的事故风险定量评估方法往往给出个人风险等值线和社会风险F-N曲线。用F-N曲线往往只能反映一个区域的整体社会风险水平，若想进一步判断社会风险的空间分布特征，辨识高风险区域，需要将社会风险进行空间可视化处理。但目前还没有相关研究报道。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种能够辨识高风险区域，为应急能力配置、区域安全规划与布局的研究提供科学支撑的区域性港口重大危险源定量风险评估方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种区域性港口重大危险源定量风险评估方法，包括以下步骤：

1)进行危险货物作业及安全管理现状分析；

2)辨识区域性港口重大危险源；

3)区域性港口重大危险源定量风险评估；

4)提出区域性港口重大危险源风险控制措施。

所述步骤1)包括：

a)分析港口危险货物安全风险整体情况，包括危险货物企业的总体布局、危险货物作业现状、安全管理相关法律法规和政策措施、安全管理和监管现状、应急体系建立及应急能力配备现状、安全形势及未来的规划发展，以及自然条件和人口分布情况；

b)分析成片布局的港口企业基本情况，包括企业生产工艺、储运设备、作业货种和数量、事故记录、人员分布和应急能力配备。

所述步骤2)包括：

a)根据危险化学品重大危险源辨识方法和港口危险货物重大危险源监督管理办法，辨识出港口重大危险源，计算出分级结果；

b)根据港口重大危险源辨识结果和空间分布特征，参考危险化学品重大危险源辨识的方法，辨识出区域性港口重大危险源。

所述步骤3)包括：

a)采用事件树方法分析可能发生的事故风险，确定典型设备的主要泄漏场景，参考提供的失效基础频率和中国石油天然气集团公司企业标准中的失效频率调整方法，计算每个设备不同泄漏场景下的事故概率；

b)运用定量风险评估方法模拟典型设备的泄漏、火灾和爆炸的危险过程，分析单个设备发生事故的安全影响和定量风险；

c)考虑风险的空间叠加和耦合效应，分析获得区域性港口重大危险源的区域个人风险和社会风险，得出区域风险评估结论；

d)采用社会风险的地理空间可视化技术和源贡献分析方法，探讨社会风险的空间分布特征和主要来源情况。

进一步地，在定量风险评估方法中，风险的表达式为：

$R=\underset{i}{\Σ}(f_i\×c_i)$

式中，f_i表示事故发生的概率，c_i表示该事件产生的预期后果；

衡量风险主要考虑人员风险、环境风险、财产风险三个方面；所述人员风险包括个人风险和社会风险；

使用社会风险曲线反映一个区域的整体社会风险水平，若判断社会风险的空间分布特征，将社会风险进行空间可视化处理，具体方法是：基于单个地理空间网格内的人口数据、事故发生概率和致死率数据，获得每个网格的社会风险曲线，通过计算每个网格的生命潜在损失值，将二维社会风险曲线转化为单个值，通过对每个网格的生命潜在损失值着色从而绘制出社会曲线贡献图，社会曲线贡献图能够用于分析社会风险的空间分布特征，辨识高风险区域，为应急能力配置、区域安全规划与布局研究提供科学支撑。

所述步骤4)包括：

提出区域性港口重大危险源的风险控制对策和风险减缓措施：对不可接受风险，给出风险减缓措施建议；对处于不可接受与可忽略之间的风险，结合实际情况考虑是否要进行风险控制；所得结论能够为整个区域的综合风险管理提供参考和依据，并为港区土地利用、安全规划和应急救援工作提供建议。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明考虑到区域性港口重大危险源事故风险的独特性，提出了具有普遍意义的区域性港口重大危险源事故风险评估方法，为这类特殊功能区的事故风险区域防控工作提供理论依据。本发明提出的社会风险的地理空间可视化方法，其分析结论可为区域应急能力配置、区域安全规划与布局等研究提供科学支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的区域性港口重大危险源定量风险评估流程图；

图2为本发明实施例提供的社会风险标准(F-N)曲线；

图3为本发明实施例提供的研究区风向玫瑰图；

图4为本发明实施例提供的江阴港区域性港口重大危险源个人风险等值线；

图5为本发明实施例提供的江阴港区域性港口重大危险源社会风险F-N曲线；

图6为本发明实施例提供的江阴港区域性港口重大危险源社会风险贡献图；

图7为本发明实施例提供的四企业对总体社会风险的累积贡献柱状图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种区域性港口重大危险源定量风险评估方法，包括以下步骤：

1、分析危险货物作业及安全管理现状：

a)分析港口危险货物安全风险整体情况，包括危险货物企业的总体布局、危险货物作业现状、安全管理相关法律法规和政策措施、安全管理和监管现状、应急体系建立及应急能力配备现状、安全形势及未来的规划发展，以及自然条件和人口分布情况等；

b)分析成片布局的港口企业基本情况，包括企业生产工艺、储运设备、作业货种和数量、事故记录、人员分布、应急能力配备等。

2、区域性港口重大危险源辨识：

a)根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)方法和《港口危险货物重大危险源监督管理办法(试行)》(交水发〔2013〕274号)，辨识出港口重大危险源，计算出分级结果；

b)基于港口重大危险源辨识结果和空间分布特征，参考《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)方法，进一步辨识出区域性港口重大危险源。

3、区域性港口重大危险源定量风险评估：

a)采用事件树方法分析可能发生的事故风险，确定典型设备的主要泄漏场景，参考TNO紫皮书[4]中提供的失效基础频率和《中国石油天然气集团公司企业标准(Q/SY 1646-2013)》中的失效频率调整方法，计算每个设备不同泄漏场景下的事故概率；

b)运用定量风险评估方法模拟典型设备的泄漏、火灾、爆炸等危险过程，分析单个设备发生事故的安全影响和定量风险；

在定量风险评估中，风险的表达见式1-1。式中，f_i表示事故发生的概率，c_i表示该事件产生的预期后果。

$R=\underset{i}{\Σ}(f_i\×c_i)---(1-1)$

在风险评估过程中，衡量风险通常主要考虑人员风险、环境风险、财产风险三个方面，其中以人员风险为重点。人员风险包括个人风险和社会风险，是港口重大危险源定量风险评估的核心量化指标。

港口重大危险源的个人风险是指因港口重大危险源各种潜在的火灾、爆炸、有毒气体泄漏事故造成区域内某一固定位置人员的个体死亡概率，即单位时间内(通常为年)的个体死亡率，通常用个人风险等值线表示。个人风险的可接受标准通常给出上限和下限值，其确定主要基于目标人群的聚集程度、对风险的敏感性、暴露的可能性、撤离的难易程度等，不同目标人群的可接受风险不同。

导致人员死亡的风险通过个人风险来衡量，但实际上，人们关心的往往是事故对社会造成的整体后果。因此，许多情况下需要求出事故对整个社会的总影响，即为社会风险。

港口重大危险源的社会风险是指能够引起大于等于N人死亡的事故累积频率(F)，也即单位时间内(通常为年)的死亡人数，常用社会风险曲线(F-N曲线)表示。

用F-N曲线往往只能反映一个区域的整体社会风险水平，若想进一步判断社会风险的空间分布特征，需要将社会风险进行空间可视化处理，具体方法是：基于单个地理空间网格内的人口数据、事故发生概率和致死率数据，获得每个网格的社会风险曲线，通过计算每个网格的生命潜在损失值(社会风险曲线的积分面积)将二维社会风险曲线转化为单个值，通过对每个网格的生命潜在损失值着色从而绘制出社会曲线贡献图。该图可用于分析社会风险的空间分布特征，辨识高风险区域，为应急能力配置、区域安全规划与布局等研究提供科学支撑。

风险并非越低越好，因为降低风险需要采取措施，而措施的实施需要付出代价。因此，通常需要定义一个风险可接受标准，将风险限制在一个可接受的水平。

个人风险：

对于港口重大危险源周边重要目标和敏感场所承受的个人风险，应采用《港口危险货物重大危险源监督管理办法(试行)》(交水发〔2013〕274号)规定的可接受标准，如表1所示。

表1个人风险可接受标准

而对于危险货物企业边界范围内所承受的个人风险，国内尚无可以采纳的标准值，建议采纳国际上较为公认的英国石油公司发布的可接受风险的上限和下限值，即不可接受风险为高于每年1×10^-3；可忽略风险为低于每年1×10^-5。如果员工所处场所的个人风险高于每年1×10^-3，这意味着员工的风险不可接受，需要立即降低。如果员工的个人风险低于每年1×10^-5，这则意味着员工的风险是普遍可以接受的，无需采取更进一步的风险降低措施。如果员工的个人风险介于1×10^-3和1×10^-5之间，其风险水平处于最低合理可行的区域内，本企业可根据自身的经济状况和现实情况来确定是否应采取特定的安全对策措施来降低风险。

社会风险：

社会风险采用ALARP(As Low As Reasonable Practice)原则作为可接受原则，即通过两条风险分界线将风险划分为3个区域：不可容许区、尽可能降低区和可容许区，其可接受标准应采用《港口危险货物重大危险源监督管理办法(试行)》(交水发〔2013〕274号)的规定值，即港口重大危险源产生的社会风险应满足图2中的社会风险值要求。具体来说，若社会风险曲线落在不可容许区，除特殊情况外，该风险无论如何不能被接受，必须采取措施降低以使其可容忍或可接受；若落在可容许区，风险处于很低的水平，该风险是可以被接受的，无需采取安全改进措施；若落在尽可能降低区，则需要在可能的情况下尽量减少风险。d)采用社会风险的地理空间可视化技术和源贡献分析方法，进一步探讨社会风险的空间分布特征和主要来源情况。

c)考虑风险的空间叠加和耦合效应，分析获得区域性港口重大危险源的区域个人风险和社会风险，得出区域风险评估结论；

使用社会风险曲线反映一个区域的整体社会风险水平，若判断社会风险的空间分布特征，将社会风险进行空间可视化处理，具体方法是：基于单个地理空间网格内的人口数据、事故发生概率和致死率数据，获得每个网格的社会风险曲线，通过计算每个网格的生命潜在损失值，将二维社会风险曲线转化为单个值，通过对每个网格的生命潜在损失值着色从而绘制出社会曲线贡献图，社会曲线贡献图能够用于分析社会风险的空间分布特征，辨识高风险区域，为应急能力配置、区域安全规划与布局研究提供科学支撑。

4、研究区域性港口重大危险源风险控制措施：

提出区域性港口重大危险源的风险控制对策和风险减缓措施：对不可接受风险，给出合理的风险减缓措施建议；对处于不可接受与可忽略之间的风险，结合实际情况考虑是否要进行风险控制。所得结论可以为整个区域的综合风险管理提供参考和依据，并为港区土地利用、安全规划和应急救援等工作提供相关建议。

本发明结合区域性港口重大危险源事故风险的独特性，从评估程序、计算模型、核心量化指标、风险可接受水平等方面建立具有普遍意义的区域性港口重大危险源事故风险评估方法；本发明还提出社会风险的地理空间可视化方法，实现社会风险的空间分布特征分析和高风险区域辨识。

下面通过一个具体实施例来说明区域性港口重大危险源定量风险评估方法：

1、研究区概况

江阴港位于长江下游江苏省长江南岸江阴市境内，处于长江A、B级航道分界点，交通区位优势明显，是我国第五个亿吨级内河港口。江阴港共拥有沿江危险货物港口企业15家，主要从事液体化工品、油品、液体散货和集装箱等危险货物的储运工作，共拥有危险货物泊位31个、各类危险化学品储罐615个，最高储量达到292万立方米，所经营的危险货物品种已达100多个。

2、气象条件和人口分布情况

采用荷兰国家应用科学院紫皮书关于气象条件的划分方法，基于2014年逐时的风向、风速、云量和太阳高度角等数据，结合中国现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法，将气象数据归类为6个代表性天气等级，计算出代表性的风速与大气稳定度在不同风向的联合频率分布表，风向玫瑰图见图3所示。其他气象数据采用2014年观测数据的年均值，即环境温度：18.7℃；大气压：1016.2hpa；相对湿度：72％。

按照白天和夜晚两个时间段，收集了15家沿江危险货物港口企业在码头、库区、办公楼等区域的人口分布数据；此外，本发明还收集了上述企业周边的企业和村庄的人口分布情况，作为社会风险计算的基础数据。

3、区域性港口重大危险源辨识

依据《港口危险货物重大危险源监督管理办法(试行)》(交水发〔2013〕274号)和《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009)，对江阴港15家家危险货物港口企业进行港口重大危险源辨识和分级，结果显示江阴港共构成港口重大危险源6个，均为一级。其中，澄利散化、恒阳化工、南荣石化和华西化工构成的4个港口重大危险源同处一个石油化工园区，且储罐与储罐之间的最大间距不足500m，构成1个区域性港口重大危险源。

4、定量风险评估结果与控制建议

四家企业构成的区域性港口重大危险源由196个储罐组成。本发明将分析每个储罐在下述3个典型泄漏场景下发生火灾和爆炸的安全风险：1)储罐发生灾难性的破裂；2)储罐发生10min全部存量的泄漏；3)储罐发生10mm孔径的泄漏，进而可以得到该区域性重大危险源的个人风险等值线、社会风险F-N曲线、社会风险贡献图和社会风险累计贡献图。

个人风险等值线图如图4所示：四家危险货物港口企业边界范围内的个人风险值均低于企业内可忽略风险标准值(1.0×10^-5)，周边区域的个人风险值都低于企业外可容许标准值(1.0×10^-6)，即该区域性港口重大危险源企业内外人员的个人风险均为可以接受的。图中1代表的范围为1.0×10^-5/年，2代表的范围为1.0×10^-6/年，3代表的范围为1.0×10^-7/年，4代表的范围为1.0×10^-8/年。

如图5所示，社会风险F-N曲线图：该区域性港口重大危险源的社会风险曲线落在尽可能降低区，即社会风险是可以接受的，但也需要在可能的情况下尽量减少风险。参见图6，社会风险贡献图，进一步展示了社会风险的空间分布情况。通过分析社会风险贡献图发现尽管对研究区域社会风险贡献较大的区域主要集中在港口企业边界内，但企业周边邻近的郭家圩、季家村、黄家丹村、锦昌圩、杨家圩等村庄由于人口较多，其承受的社会风险也较大，应该引起重视。

如图7所示，社会风险累计贡献分析了四家企业对社会风险的累积贡献发现，华西化工对社会风险的累积贡献最大，达到80.4％，这主要是因为华西化工周边人口分布较为密集，应该引起重视。

本发明针对“区域性港口重大危险源”自身特点提出了一种评估方法。本发明考虑到区域性港口重大危险源事故风险的独特性，提出了具有普遍意义的区域性港口重大危险源事故风险评估方法，为这类特殊功能区的事故风险区域防控工作提供理论依据。本发明提出的社会风险的地理空间可视化方法，其分析结论可为区域应急能力配置、区域安全规划与布局等研究提供科学支撑。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (6)

1.一种区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)进行危险货物作业及安全管理现状分析；

2)辨识区域性港口重大危险源；

3)区域性港口重大危险源定量风险评估；

4)提出区域性港口重大危险源风险控制措施。

2.根据权利要求1所述的区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，所述步骤1)包括：

a)分析港口危险货物安全风险整体情况，包括危险货物企业的总体布局、危险货物作业现状、安全管理相关法律法规和政策措施、安全管理和监管现状、应急体系建立及应急能力配备现状、安全形势及未来的规划发展，以及自然条件和人口分布情况；

b)分析成片布局的港口企业基本情况，包括企业生产工艺、储运设备、作业货种和数量、事故记录、人员分布和应急能力配备。

3.根据权利要求1所述的区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

a)根据危险化学品重大危险源辨识方法和港口危险货物重大危险源监督管理办法，辨识出港口重大危险源，计算出分级结果；

b)根据港口重大危险源辨识结果和空间分布特征，参考危险化学品重大危险源辨识的方法，辨识出区域性港口重大危险源。

4.根据权利要求1所述的区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，所述步骤3)包括：

a)采用事件树方法分析可能发生的事故风险，确定典型设备的主要泄漏场景，参考提供的失效基础频率和中国石油天然气集团公司企业标准中的失效频率调整方法，计算每个设备不同泄漏场景下的事故概率；

b)运用定量风险评估方法模拟典型设备的泄漏、火灾和爆炸的危险过程，分析单个设备发生事故的安全影响和定量风险；

c)考虑风险的空间叠加和耦合效应，分析获得区域性港口重大危险源的区域个人风险和社会风险，得出区域风险评估结论；

d)采用社会风险的地理空间可视化技术和源贡献分析方法，探讨社会风险的空间分布特征和主要来源情况。

5.根据权利要求4所述的区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，在定量风险评估方法中，风险的表达式为：

$R=\underset{i}{\Σ}(f_i\×c_i)$

式中，f_i表示事故发生的概率，c_i表示该事件产生的预期后果；

衡量风险主要考虑人员风险、环境风险、财产风险三个方面；所述人员风险包括个人风险和社会风险；

使用社会风险曲线反映一个区域的整体社会风险水平，若判断社会风险的空间分布特征，将社会风险进行空间可视化处理，具体方法是：基于单个地理空间网格内的人口数据、事故发生概率和致死率数据，获得每个网格的社会风险曲线，通过计算每个网格的生命潜在损失值，将二维社会风险曲线转化为单个值，通过对每个网格的生命潜在损失值着色从而绘制出社会曲线贡献图，社会曲线贡献图能够用于分析社会风险的空间分布特征，辨识高风险区域，为应急能力配置、区域安全规划与布局研究提供科学支撑。

6.根据权利要求1所述的区域性港口重大危险源定量风险评估方法，其特征在于，所述步骤4)包括：

提出区域性港口重大危险源的风险控制对策和风险减缓措施：对不可接受风险，给出风险减缓措施建议；对处于不可接受与可忽略之间的风险，结合实际情况考虑是否要进行风险控制；所得结论能够为整个区域的综合风险管理提供参考和依据，并为港区土地利用、安全规划和应急救援工作提供建议。