WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ПЕРФИЛОВА Елена Алексеевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИМ РИСКОМ В ЭНЕРГЕТИКЕ

Специальность: 03.00.16 – Экология (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном открытом
университете

Научный руководитель: кандидат технических наук

Ибрагимов Ильдар Маратович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Былкин Борис Константинович

кандидат технических наук, доцент

Нетунаев Сергей Викторович

Ведущая организация: ЗАО «Тренажеры электрических станций и сетей» (ТЭСТ)

Защита диссертации состоится «28» октября 2008 г. в ауд. 305 в 15 час. на заседании диссертационного совета Д 212.137.01 в Московском государственном открытом университете по адресу: 107996, г. Москва, ул. Павла Корчагина, д.22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного открытого университета.

Автореферат разослан «____» сентября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.Б.Пермяков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из ключевых сфер, влияющих на устойчивость экологически приемлемого развития общества, является энергетика. В настоящее время мировая энергетика носит преимущественно природоразрушающий характер. При огромной численности населения производство и потребление энергии становятся потенциально опасными. Наряду с локальными экологическими бедствиями, такими как загрязнение воздуха, воды и почвы, существует опасность резкого усиления парникового эффекта в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности человека, что приведет к изменению мирового климата.

Различные точки зрения о разумном балансе между экономическим ростом и уровнем техногенного воздействия на окружающую среду формируют две принципиально различные концепции развития энергетики.

Концепция «следования традициям» оправдывает сохранение потребительского стиля жизни и подразумевает, что климатические изменения либо не будут представлять серьезной угрозы, либо человечество просто сумеет к ним приспособиться.

Концепция «сбалансированного развития» предполагает, что вопросы охраны окружающей среды в мировом масштабе будут решаться всеми народами сообща за счет смягчения потребительской направленности.

Чтобы обеспечить реализацию природосохраняющей концепции «сбалансированного развития», необходимо сформулировать и обеспечить выполнение принципов совместимости функционирования техногенных объектов, включая объекты топливно-энергетического комплекса, с общими закономерностями эволюции биосферы. С этой целью в течение многих лет разрабатываются и корректируются различные программы глобального развития энергетики. Однако всех их объединяет одно – отсутствие фундаментального базиса для согласованного развития технологий топливно-энергетического комплекса (далее ТЭК) с устойчивостью биосферы. Создание такого базиса вызывает необходимость разработки методологии комплексного анализа воздействия энергетических объектов на окружающую среду с учетом показателей риска.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов анализа и управления экологическим риском в энергетике. Для реализации указанной цели были определены следующие задачи:

— проведение комплексного анализа вредного воздействия энергетики на окружающую природную среду;

— разработка эколого-экономической модели функционирования опасных технических систем, и выявление на ее основе экологически приемлемых условий создания и эксплуатации опасных систем;

— разработка методологии количественной оценки экологического состояния и экологического риска промышленного региона;

— исследование принципов и методов управления риском с определением расчетных зависимостей по оптимизации социально-экономического риска и безопасности экосистем;

— проведение анализа роли человеческого фактора в обеспечении безопасности технических систем с выявлением показателей, характеризующих надежность оперативного персонала при эксплуатации энергетических объектов;

— рассмотрение и выбор методов снижения риска и повышения экологической безопасности энергетических объектов за счет оптимального разделения функций управления между человеком и средствами автоматизации.

Научная новизна работы:

1. Проведен комплексный анализ опасных технических систем, на основе которого разработана эколого-экономическая модель их функционирования, и указаны экологически приемлемые условия создания и эксплуатации.

2. Разработан мультипликативный метод расчета безразмерного показателя полного риска, состоящего из прямого и косвенного рисков, которые учитывают разные виды техногенного воздействия в различных средах (воздух, вода, почва).

3. Разработана методология количественной оценки экологического состояния промышленного региона, основанная на расчете коэффициента безопасности, который включает два обобщающих безразмерных показателя: полный риск техногенных объектов в регионе и защищенность населения и окружающей среды от таких объектов.

4.  Найдено расчетное соотношение оптимизации средств обеспечения безопасности экосистем.

5. Предложен способ оптимального разделения функций управления техническими системами АЭС между человеком и средствами автоматизации путем замены двухзонной структуры управления энергоблоком на трехзонную.

Практическое значение работы. Использование принципа мультипликативности учета влияния разнородных вредных воздействий в разных средах позволяет формировать относительные показатели риска в безразмерном виде. Это дает возможность провести ранжирование всех техногенных объектов в промышленном регионе по уровню их экологической опасности и определить приоритетные направления деятельности по повышению безопасности. Полученные в работе расчетные зависимости позволяют оптимизировать использование средств, выделяемых для сохранения экосистем в регионе.

Предложенная методика количественной оценки экологического состояния промышленных регионов дает возможность выявить наиболее неблагополучные в нашей стране регионы и принять неотложные меры по охране населения и окружающей среды.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научном семинаре кафедры «Теплоэнергетические установки» Московского государственного открытого университета, на научно-техническом семинаре Академии промышленной экологии, на Международной научно-практической конференции «Нанотехнологии и информационные технологии – технологии XXI века» (май 2006), на 4-м Международном форуме «Энергетика и экология» (январь 2008 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 5 статей (в т.ч. 2 статьи – в журналах, входящих в определенный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций»).

На защиту выносятся следующие научные результаты:

- Эколого-экономическая модель функционирования опасных технических систем;

- Мультипликативный метод расчета экологического риска от воздействия техногенных объектов;

- Расчетная зависимость оптимизации средств, выделяемых на обеспечение безопасности экосистем;

- Методология количественной оценки экологического состояния промышленных регионов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 109 наименований. Общий объем работы составляет 180 стр., в т.ч. 30 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении работы обоснована актуальность, научная и практическая значимость темы диссертации и приведена краткая характеристика основных положений представленной работы.

В первой главе описаны основные положения, характеризующие условия экологического равновесия в природе; показаны последствия неконтролируемого техногенного воздействия на природу и влияние глобальных изменений окружающей среды на экономику и здоровье людей; приводятся данные о масштабах загрязнения экосистемы веществами техногенного происхождения; описано содержание Стратегии устойчивого развития (1992г.) и Киотского протокола (2005г.); рассматриваются экологические последствия эксплуатации энергетических объектов и особенности функционирования предприятий атомной энергетики.

Во второй главе приводятся характеристики и допустимые условия функционирования экологически опасных технических систем (ТС). Описаны принципы взаимодействия элементов ТС. Рассмотрены опасные состояния, понятие опасности и ее определяющие признаки. Приводится градация последствий чрезвычайных ситуаций и аварий.

Проанализированы факторы, определяющие вероятность возникновения аварии.

Аварии и катастрофы рассматриваются как вероятностные события. Если положить, что Е – событие, заключающееся в повреждении ТС, а Н – событие, заключающееся в наличии инициирующего фактора, то вытекает следующая схема аварии или катастрофы (событие F). События E формируются в процессе проектирования, изготовления или эксплуатации ТС. Инициирующие события H формируются в процессе монтажа или эксплуатации путем ряда последовательно развивающихся событий (принцип «домино») или возникают как результат реализации групп независимых событий. Таким образом, вероятность события F (вероятность аварии) представляет собой условную вероятность

Поскольку значения вероятностей Р(Е) > 0 и Р(Н) > 0, то, естественно, вероятность аварии Р(F) > 0. Это означает невозможность создания абсолютно безопасных технических систем с нулевыми вероятностями аварий и катастроф.

На основе анализа реальных аварийных ситуаций сформулирован ряд положений, определяющих опасность ТС:

1. Любая ТС потенциально опасна, ее опасность заключается в скрытом, неявном характере и проявлении при определенных условиях. При функционировании любой ТС невозможно достичь ее абсолютной безопасности.

2. Техногенные опасности существуют в тех случаях, когда фактические потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговые значения. Пороговые или предельно допустимые значения опасностей определяются на основе безопасных условий жизнедеятельности человека и исключения негативного влияния техносферы на природную среду.

3. Источниками техногенных опасностей являются конструктивные недостатки, отказы и неправильное использование ТС, дефекты и неисправности их элементов.

4. Техногенные опасности присутствуют в пространстве и во времени. Травмоопасные воздействия происходят, как правило, кратковременно и спонтанно в ограниченном пространстве. Для вредных воздействий характерно длительное или периодическое негативное влияние на человека, природную среду и элементы техносферы. Пространственные зоны вредных воздействий изменяются в широких пределах от рабочих и бытовых зон до всего земного пространства.

5. Техногенные опасности оказывают негативное воздействие на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно. При этом техногенные опасности не действуют избирательно, они негативно воздействуют на все составляющие вышеупомянутых систем одновременно.

Определены основные причины аварий: просчеты при проектировании, вызывающие недостаточный уровень безопасности технических систем; некачественное изготовление, связанное с отступлением от проекта; нарушение требований технологического процесса из-за недостаточной подготовки или недисциплинированности персонала.

Представлена эколого-экономическая модель функционирования опасной системы (рис. 1), где Ф1 – средства от реализации продукции опасной системы; Ф2 – средства для обеспечения функционирования опасной системы; Ф3 – средства для сохранения допустимого экологического состояния окружающей среды; Ф4 – средства для реализации экологически чистых технологий; Ф5 – резервные средства для локализации аварий; Ф6 – средства для непрерывного экологического мониторинга; Ф7 – средства для осуществления защитных мероприятий.

Из анализа представленной модели вытекает условие экологически приемлемого функционирования опасной системы

Ф1 > Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7.

В зависимости от основных причин возникновения риска выполнена начальная классификация рисков. Определены факторы, влияющие на субъективное восприятие риска. Рассмотрены методы анализа и оценки риска. Построена концептуальная основа анализа техногенного риска (рис.2).

Выраженный в наиболее общем виде процесс анализа риска может быть представлен как ряд последовательных событий: идентификация опасностей (выявление опасностей, предварительная оценка характеристик опасностей); оценка риска (анализ частоты, анализ последствий, анализ неопределенностей); разработка рекомендаций по управлению риском.

Величина риска определяется как произведение последствий нежелательного события на вероятность его наступления, т. е. как математическое ожидание величины нежелательных последствий. При определении математического ожидания величины ущерба представляется целесообразным принимать во внимание все возможные виды опасных происшествий для данного объекта и оценку риска производить по сумме произведений вероятностей указанных событий на соответствующие ущербы. В этом случае справедлива следующая зависимость:

,

где R - уровень риска, выраженный через математическое ожидание ущерба; Рi - вероятность возникновения опасного события i-го класса; Уi - величина ущерба при i-ом событий.

Таким образом, один и тот же риск может быть вызван или высокой вероятностью отказа с незначительными последствиями (отказ какой-либо системы автомобиля), или ограниченной вероятностью отказа с высоким уровнем ущерба (отказ системы на АЭС).

Относительный показатель полного риска Rоп, можно представить в виде двух составляющих: риска, непосредственно угрожающего населению при аварийных ситуациях (прямой риск) Rпр и риска, которому подвергается население, из-за возможной деградации среды его обитания в послеаварийный период (косвенный риск) Rкосв

Rоп = (Rпр, Rкосв),

Прямой риск для населения, вызванный возникновением аварийной ситуации, можно разделить на следующие составляющие: риск, связанный с аварийным загрязнением атмосферы ; риск, связанный с аварийным загрязнением воды и почвы ; риск, связанный с аварийным внешним воздействием :

.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»