3. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

3.1 Общие положения

3.1.1 Что такое вероятностная оценка риска?

Вероятностная оценка или анализ риска (от англ. Probabilistic risk assessment, PRA) – это общий термин, применяемый к исследованиям, целью которых является измерение риска. Риск рассматривается как вероятность возникновения совокупности определенных последствий. Соответственно, результатом вероятностной оценки риска являются численные данные, отражающие уровень опасности, угрожающей людям или имуществу, и указывающие на степень вероятности возникновения данной опасности. В практическом смысле это означает, например, что более вероятное событие с низкой тяжестью последствий должно рассматриваться на одном уровне с менее вероятным событием с высокой тяжестью последствий.

Все методы вероятностной оценки риска основаны на простом принципе, заключающемся в том, что риск – это зависимость последствия и частоты возникновения опасности (см. рис. 2). В некоторых исследованиях оценка риска будет ограничиваться данным принципом. В других исследованиях понятие риска может рассматриваться более широко при исследовании взаимодействия нескольких событий. Остальные более сложные методы оценки могут использоваться для решения вопросов, возникающих из-за отсутствия полных данных.

Рис. 2. Общий подход к вероятностной оценке пожарного риска

Основы вероятностной оценки риска были заложены в перерабатывающей промышленности и сфере финансовых услуг. Методы, на сегодняшний день использующиеся в пожарной безопасности, прежде использовались для оценки широкого диапазона рисков – от безопасности на атомных электростанциях, до прогнозирования выплат по страхованию жизни. Вероятностная оценка риска на протяжении нескольких лет используется для оценки пожарной безопасности, хотя опыт ее применения в данной сфере еще довольно мал.

3.1.2 Каким образом вероятностная оценка риска может использоваться для решения задач пожарной безопасности?

Последствия пожара могут быть тяжелыми. В огне можно лишиться жизни или имущества. Традиционные методы пожарной безопасности исходят из стандартного допущения, что пожар начался. Затем следует рост пожара, который приводит к ряду последующих событий. Например, может допускаться, что в результате существенного задымления пожарная лестница становится заблокированной, или что очаг возгорания находится в помещении и, таким образом, блокирует один из выходов. Данный подход приемлем для «типового здания» и является основой предписывающих строительных норм.

Пожарно-технический анализ, как и предписывающие строительные нормы, предполагает, что при возникновении пожара огонь будет распространяться дальше. Однако в отличие от предписывающих строительных норм, пожарно-технический анализ рассматривает проблему распространения пожара более детально. То, каким образом пожар развивается и взаимодействует с конструкцией здания и находящимися в нем людьми, подвергается более подробному анализу, который учитывает параметры отдельных зданий или сценариев. Такой подход является более гибким, чем предписывающий подход. Однако стандартный «детерминированный» пожарно-технический анализ предполагает использование определенных допущений (в основном

завышенных) о том, каким образом будет происходить развитие сценариев пожара.

С помощью вероятностной оценки риска пожарно-технический анализ может быть проведен вне детерминированных моделей, в которых за основу принимается определенный набор допущений, путем оценки воздействий пожара не только исходя из последствий, но также с учетом вероятности возникновения данной совокупности последствий. В этом случае целью является более подробное моделирование реальных зданий и реальных пожаров.

Например, многие пожары, даже возникшие в результате поджога, могут погаснуть или быть потушены, прежде чем они станут представлять существенную опасность для жизни людей или имущества. Детерминированный пожарно-технический анализ не будет учитывать этот факт (вместо этого будет предполагаться, что возгорание произошло, и пожар продолжает расти). Детерминированная модель, к примеру, может допускать, что спринклеры сработали, и пожар находится под контролем. Модель, основанная на вероятностной оценке риска, в свою очередь, будет рассматривать возможность отказа спринклеров и учитывать последующие за этим события.

Вероятностная оценка риска позволяет улучшить детерминированные методы пожарно-технического анализа, принимая во внимание неопределенности и давая оценку с учетом дополнительного коэффициента вероятности. Это вводит ряд полезных дополнений в пожарно-технический анализ. В качестве основного примера можно привести анализ разнообразных систем, предназначенных для достижения одной цели (например, механическая и естественная дымовытяжные системы – обе предназначены для удаления дыма из пожарного отсека). В детерминированной модели будет сделано допущение, что система сработала и, при соблюдении правил проектирования, данная модель покажет, что одни и те же условия задымления будут являться результатом работы механической или естественной вентиляционных систем.

Вероятностная оценка риска может более детально определить разницу между двумя системами и сформировать «данные об отказах» для обеих систем. Следовательно, в то время как обе системы могут создать идентичные условия в случае пожара при безотказном срабатывании, одна из систем может оказаться более надежной, чем другая. Данный тип исследования известен как сравнительный анализ, и широко используется, вероятно, потому что он является естественным дополнением к более субъективным подходам.

Вероятностная оценка риска может использоваться как при сравнительном анализе, так и при абсолютном анализе. Абсолютный анализ заключается в исследовании, при котором не предпринимается сопоставление двух ситуаций, но рассматривается выполнение одной ситуации в зависимости от заданных условий (например, вероятность гибели человека в случае возникновения пожара в том или ином офисном здании). Абсолютный анализ используется довольно редко, так как в случае его применения специалисты и эксперты по вероятностной оценке риска должны рассматривать вероятность (а, при использовании вероятностной оценки риска, неизбежность) нежелательного события. При классическом (и, вероятно, наиболее спорном) абсолютном анализе жизнь оценивается в денежном эквиваленте, и затем проводится исследование с целью определения допустимого количества смертельных случаев за заданный период времени, исходя из суммы страховых выплат в конкретной организации.

3.1.3 Каковы ограничения по применению вероятностной оценки риска?

Как основной метод вероятностная оценка риска практически не имеет ограничений и, теоретически, может использоваться при решении любых задач пожарно-технического анализа для всех типов зданий и проектов. При таком широком применении вероятностной оценки риска логично было бы ожидать продуктивных результатов. Однако применение вероятностной оценки риска может быть значительно ограничено в зависимости от доступных данных.

Как правило, детерминированные и предписывающие методы пожарно-технического анализа позволяют заполнить пробелы между недостающими и доступными данными, используя подход, основанный на расчетах с запасом. Данный подход не может использоваться в исследованиях вероятностной оценки риска. Такие сложные математические методы, как теория экстремальных значений, применяются для получения недостающих данных. Однако в более простых исследованиях недостаток данных может серьезно затруднить применение вероятностной оценки риска.

3.2 Применение вероятностной оценки риска в пожарно-техническом анализе

При применении пожарно-технического анализа в большинстве случаев вполне достаточно детерминированного анализа, чтобы продемонстрировать приемлемость проекта. Кроме того, для проведения полной вероятностной оценки риска требуется много времени и средств, поэтому в некоторых ситуациях ее применение становится нецелесообразным. Применение вероятностной оценки риска является целесообразным в следующих случаях:

1)при наличии переменных входных параметров;

2)в случае если наблюдается существенное различие между применением альтернативных и стандартных решений; и/или

3)последствия разрушения вследствие пожара слишком серьезны.

Вероятностная оценка риска применяется с целью:

а) определения и выбора сценариев пожара при детерминированном анализе; б) определения входных данных при детерминированном пожарно-техническом анализе;

в) частичного анализа или анализа конкретных частей раздела пожарной безопасности проекта здания; и/или

г) полного анализа раздела пожарной безопасности проекта здания.

Данный список областей применения вероятностной оценки риска не является исчерпывающим. Более

подробно вышеуказанные четыре сферы применения описаны в пунктах 3.3, 3.4, 3.5 и 3.6 соответственно. Вероятностная оценка риска может использоваться на любой стадии пожарно-технического анализа после

завершения Качественного анализа проекта (от англ. Qualitative Design Review, QDR). Вероятностная оценка риска может использоваться как часть анализа любой или всех подсистем.

3.3 Определение и выбор сценариев пожара для детерминированного анализа

Проектирование пожарной безопасности, как правило, включает в себя определение важных параметров проектa здания (например, группы назначения и высоты здания над уровнем грунта), а также определение набора противопожарных мероприятий для достижения приемлемого решения. Для детерминированного по- жарно-технического анализа необходимо определить совокупность обстоятельств, подходящих для анализа [сценарий/сценарии]. В сценарии учитываются такие параметры, как расчетный пожар (масштаб и скорость развития пожара), количество людей в здании, а также противопожарные системы, которые должны сработать, и противопожарные системы, которые, в целях анализа, должны не сработать. Задача состоит в оценке сценария с достаточно тяжелыми последствиями с целью определить допустимость или недопустимость решения. В качестве примера можно привести исследование HAZOP – исследование опасности и работоспособности (от. англ. HAZard and OPerability), используемое в перерабатывающей промышленности.

Например, при полном анализе раздела пожарной безопасности берется значение 19-го процентиля двадцати факторов подряд и потенциально анализируется событие с вероятностью 10-20. Если бы критерием допустимости была индивидуальная вероятность гибели человека при пожаре, равная 10-6, то данный сценарий явно являлся бы неприемлемым.

3.4 Определение входных данных для детерминированного анализа

Процесс проектирования пожарной безопасности осложняется тем, что отдельные входные переменные имеют сугубо вероятностный характер. Например, теплота горения полимерного материала, при строгом контроле состава и процесса производства данного материла, может быть определена и повторно получена с относительно небольшими отклонениями. При пожарно-техническом анализе такие параметры могут рассматриваться как четко определенные вследствие их относительно низкой вариативности. В то время как другие параметры могут значительно варьироваться в зависимости от типа здания и условий.

Например, количество людей в здании или скорость роста пожара могут значительно варьироваться даже при небольших изменениях таких параметров, как время суток или конфигурация здания соответственно. При детерминированном анализе используется достоверное и наиболее неблагоприятное значение этих параметров, чтобы подтвердить, что анализ дает ошибку в сторону запаса. При наличии данных этот тип входной переменной также можно определить путем установления ограничивающей вероятности ее превышения, как и в случае с процентилями распределения пожарной нагрузки, используемыми при оценке пределов огнестойкости конструкций.

3.5 Анализ определенных аспектов пожарной безопасности при проектировании зданий

Сопоставление альтернативных решений по проектированию пожарной безопасности редко является прямолинейным, поскольку различные системы пожарной безопасности, как правило, функционируют поразному. Они могут иметь различные:

а) уровни функционирования; б) показатели отказа по требованию; и/или в) последствия отказа.

Например, для отдельного здания может быть предложено решение с одним большим противопожарным отсеком, оснащенным спринклерной системой, вместо решения с несколькими небольшими противопожарными отсеками и отсутствующей спринклерной системой пожаротушения. В отношении возможной мощности пожара, без учета воздействий тушения пожара первичными средствами и вмешательства пожарной команды, эти два решения будут значительно различаться. В первом случае, при срабатывании спринклерной системы, огонь должен быть относительно небольшим, однако, в случае отказа спринклерной системы, огонь может полностью охватить большой пожарный отсек. И напротив, если, в случае решения в пользу небольших пожарных отсеков, деление на отсеки сохраняется, то огонь распространится только на один небольшой отсек, а в случае разрушения одной из перегородок противопожарного отсека, он может охватить два небольших пожарных отсека (исключая случаи взаимосвязанного отказа). Вероятностная оценка риска может применяться для оценки эквивалентности двух данных решений, с учетом их предполагаемого функционирования, вероятностей отказа и/или последствий их отказа.

3.6 Анализ общей картины пожарной безопасности при проектировании зданий

Для некоторых зданий потенциальные последствия пожара могут быть настолько значительными в отношении целей пожарной безопасности (таких как безопасность жизни и непрерывность деятельности), что единственным способом рационального рассмотрения их пожароопасности является проведение полной вероятностной оценки пожарного риска всего здания. Исторически к таким зданиям относят сооружения, связанные с ядерными или химическими процессами. После пожаров на станции метро «Кингс Кросс» и на нефтяной платформе «Пайпер Альфа» в данную группу также стали включать транспортные сооружения и нефтяные платформы. Все чаще к данной категории относят стратегически важные объекты, такие как аэропорты и цен-

тры управления полетами. Как правило, вероятностная оценка риска в данных обстоятельствах выполняется в соответствии с утвержденной процедурой определения опасности (такой как исследование HAZOP – исследование опасности и работоспособности). Она формирует часть мер безопасности для сооружения и выражается в виде частоты возникновения нежелательного события.