НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Іванюта Сергій Петрович

УДК 502.5+504.06

Комплексне оцінювання ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної
хімічної і геологічної небезпеки

21.06.01 – Екологічна безпека

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ — 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем національної безпеки при Раді
національної безпеки і оборони України

Науковий керівник: кандидат географічних наук, старший науковий

співробітник

Рогожин Олексій Георгійович,

Інститут проблем національної безпеки, м. Київ,

головний науковий співробітник

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Трофимчук Олександр Миколайович, Інститут телекомунікацій і глобального
інформаційного простору НАН України, м. Київ, заступник директора з
наукової роботи

кандидат технічних наук, доцент

Бойко Тетяна Владиславівна, Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут”, доцент кафедри кібернетики хіміко –
технологічних процесів

Провідна установа: Київський національний університет будівництва і
архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Київ, кафедра
охорони праці та навколишнього середовища

Захист відбудеться 12 червня 2007 р. о 14 годині 30 хвилин на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05 в Національному технічному
університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою:
03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37, корпус 21, аудиторія 209

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці
Національного технічного університету України “Київський політехнічний
інститут” за адресою: 03056, м. Київ, просп. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий » 10 » квітня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 26.002.05,

кандидат технічних наук, професор

В.Я.Круглицька

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний стан природно-техногенної безпеки
хімічно-небезпечних об’єктів (ХНО) України характеризується не лише
фізичним старінням основних фондів і недосконалістю застосовуваних
технологій, а й погіршенням інженерно-геологічних умов промислових
майданчиків унаслідок активізації небезпечних екзогенних геологічних
процесів (НЕГП).

Аналіз даних МНС і Держбуду України свідчить, що в процесі експлуатації
ХНО мають місце суттєві відхилення інженерних параметрів промислових
майданчиків від початкових проектних, що обумовлює виникнення додаткових
деформацій в технологічно важливих спорудах, системах водо– і
теплопостачання. Це суттєво підвищує негативний вплив НЕГП і збільшує
ризик виникнення аварійних ситуацій у зонах дислокації ХНО, значна
частина яких не включена в систему моніторингу навколишнього середовища.

Взаємозалежність природних і техногенних чинників виникнення можливих
аварій на ХНО зумовлюють комплексний характер проблеми забезпечення
безпеки життєдіяльності населення на територіях підвищеної хімічної і
геологічної небезпеки. Ефективне вирішення цієї багатоаспектної
проблеми, як показує світовий досвід, має базуватися на розробці
управлінських рішень з упереджуючого реагування на небезпеку адекватними
контрзаходами на основі результатів комплексного оцінювання ризиків
життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО з урахуванням
взаємозв’язків природних та техногенних чинників.

Практичне вирішення цієї задачі можливе на основі використання сучасних
методів математичного моделювання та засобів геоінформаційних систем і
технологій (ГІС), які забезпечують комплексне відображення різнорідних і
багатозв’язаних процесів формування і розвитку надзвичайних ситуацій
(НС) різного походження, що неможливо досягти за умови використання
традиційних технологій.

Виконання оціночних розрахунків і картографічна візуалізація результатів
засобами ГІС дають можливість вчасно дослідити можливі варіанти рішень
за ймовірними сценаріями розвитку аварій на ХНО і на цій основі
відпрацьовувати адекватні захисні заходи. Таким чином практично
забезпечується підвищення оперативності та обґрунтованості управлінських
рішень, що надає можливості для упереджуючого реагування на небезпеку
виникнення аварій, на відміну від традиційного реагування на наслідки їх
прояву.

Вищенаведене зумовило вибір теми, визначило мету, задачі та структуру
даного дисертаційного дослідження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота по темі
дисертації проводилася в рамках науково-дослідної тематики Інституту
проблем національної безпеки (ІПНБ), яка виконувалася за замовленням
Ради національної безпеки і оборони України у період з 2002 по 2006 рр.,
зокрема, „Регіональна оцінка природних та техногенних факторів
формування ядерно-радіаційної безпеки на території України” (№
держреєстрації 1010U006639), „Системні дослідження проблем забезпечення
інформаційної безпеки як інтегруючої складової національної безпеки
України” (№ держреєстрації 0105V008435), а також в рамках роботи
„Створення інформаційно-аналітичної підсистеми оцінки та прогнозування
ризиків життєдіяльності і господарювання на територіях підвищеної
природно-техногенної небезпеки” (ІАПОР) за договором з МНС України (№
державної реєстрації 0103U008873), в яких здобувач був відповідальним
співвиконавцем.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є здійснення
проблемно-орієнтованого дослідження, розробка і реалізація методів і
засобів, спрямованих на вирішення задач комплексного оцінювання ризиків
життєдіяльності на територіях підвищеної хімічної і геологічної
небезпеки. Для досягнення цієї мети необхідно розв’язати такі задачі:

здійснити дослідження закономірностей формування ризиків життєдіяльності
в умовах можливих природно-техногенних НС;

розробити метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах
можливих аварій на ХНО з урахуванням впливу НЕГП;

здійснити оцінку ризиків життєдіяльності в умовах небезпеки прояву НЕГП
на території України;

дослідити динаміку змінювання ризиків життєдіяльності на території
Запорізької області;

розробити програмні засоби автоматизованого оцінювання ризиків
життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО з допомогою
ГІС-технологій.

Об’єктом дослідження є потенційно небезпечні об’єкти і території
підвищеної хімічної і геологічної небезпеки.

Предметом дослідження є методи, засоби і технології комплексного
оцінювання ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної хімічної і
геологічної небезпеки.

Методи дослідження. Наукове дослідження здійснено з використанням
методів системного аналізу, математичного моделювання, експертних
оцінок, статистичного аналізу тощо.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у комплексному дослідженні
природних і техногенних факторів, які впливають на формування ризиків
життєдіяльності на територіях підвищеної хімічної і геологічної
небезпеки:

удосконалено класифікацію НС техногенного характеру за їх негативними
наслідками у кризовий та післякризовий періоди;

здійснено оцінювання ризиків від НЕГП на території України і виконано
ранжування адміністративних областей за їх рівнями;

розроблено метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в
умовах можливих аварій на ХНО з урахуванням негативного впливу НЕГП;

розроблено програмні засоби для автоматизованого розрахунку ризиків
життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО для впровадження у
підсистему ІАПОР;

визначено кількісні значення ризиків життєдіяльності в умовах можливих
аварій на найбільш небезпечних ХНО Запорізької області;

досліджено динаміку змінювання ризиків життєдіяльності природного,
техногенного та природно-техногенного характеру за результатами
комплексного оцінювання.

Практичне значення одержаних результатів. Основні наукові результати
дисертації одержано при створенні ІАПОР у складі Урядової
інформаційно-аналітичної системи з питань надзвичайних ситуацій (УІАС
НС). ІАПОР впроваджена в експлуатацію і використовується в МНС України
для аналізу передумов, динаміки розвитку та оцінювання ризиків
життєдіяльності і господарювання на територіях підвищеної
природно-техногенної небезпеки з метою забезпечення необхідною
інформацією процесів підготовки, прийняття та контролю виконання
рішень, пов’язаних з упереджуючим реагуванням на небезпеку виникнення
НС різного походження.

Розроблений метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в
умовах НС з викидом токсичних речовин, що враховує вплив природних
факторів, які проявляються у вигляді НЕГП, дозволяє оперативно
здійснювати оцінювання ризиків та формувати комплексні
довідково-аналітичні і прогнозні картограми за видами і рівнями
природних і техногенних ризиків з урахуванням їх взаємовпливів. Це
забезпечує більш обґрунтоване визначення пріоритетності, об’єму і
послідовності реалізації заходів із запобігання та мінімізації
негативних наслідків НС техногенного та природного характеру.

Розроблено базу даних електронних довідково – аналітичних карт ризиків
життєдіяльності в зонах впливу екзогенних геологічних процесів на
території адміністративних областей України, що були використані при
підготовці Національної доповіді про стан техногенної та природної
безпеки в Україні у 2004-2005 рр. Розроблені програмні засоби ГІС для
оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО
практично використані у програмному забезпеченні ІАПОР.

Дослідна експлуатація в робочому режимі у складі ІАПОР підтвердила
працездатність та ефективність розроблених методів і засобів комплексної
оцінки ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної
техногенно-екологічної небезпеки, що відображено в відповідних актах
здачі – приймання продукції.

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи
отримані автором особисто. В публікаціях, написаних у співавторстві,
здобувачеві належить: в роботі (1( — розробка методики оцінювання
ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій на хімічно —
небезпечних об’єктах з урахуванням впливу небезпечних екзогенних
геологічних процесів; в роботі (2( — дослідження динаміки змінювання
ризиків життєдіяльності природного, техногенного та інтегрального
характеру в умовах можливих хімічно небезпечних аварій в Запорізькій
області; в роботі (3( — кількісна оцінка ризиків життєдіяльності в
умовах можливих аварій на хімічно-небезпечних об’єктах з допомогою
геоінформаційних технологій; в роботі (5( — розробка методичних підходів
до оцінки соціально-економічних та психологічних ризиків катастрофічних
повеней у Карпатському регіоні, розрахунок поширеності негативних
соціальних і психологічних наслідків повені серед ураженого населення в
Закарпатській області; в роботі (6( — розроблення принципів і методів
застосування бібліотеки картографічних функцій MapX в середовище інших
прикладних програм для візуалізації результатів розрахунків у вигляді
тематичних карт; в роботі (7( — факторний аналіз негативного впливу на
здоров’я населення, що мешкає на радіаційно забрудненій внаслідок аварії
на ЧАЕС території, опрацювання даних реальної радіаційної обстановки та
результатів її самооцінки в рамках соціологічного дослідження; в роботі
(8( — дослідження програмних засобів формування електронних карт з
медичної, демографічної та екологічної проблематики; в роботі (11( —
обґрунтування основних принципів і формулювання актуальних завдань
стосовно забезпечення інформаційної безпеки в екологічній сфері.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і наукові результати
дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: 3-й Міжнародній
науково-практичній конференції «Проблеми розробки і впровадження
сучасних інформаційних технологій моніторингу навколишнього середовища
та управління екологічною і інформаційною безпекою в регіонах» (Крим, с.
Рибаче, 2004), Міжнародній конференції «Теоретичні та прикладні аспекти
побудови програмних систем — TAAPSD’2004» (Київ, 2004), V Міжнародній
науково-практичній конференції “Інформація, аналіз, прогноз –
стратегічні важелі ефективного державного управління” (Київ, 2006), VIІІ
Всеукраїнській науково-практичній конференції рятувальників «Проблеми
зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні» (Київ,
2006), на науково-виробничих нарадах МНС України, на засіданнях вченої
ради ІПНБ при РНБОУ (2004 – 2006 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертаційного дослідження опубліковано 8
друкованих робіт, в яких відображено основні результати роботи. Шість
статей опубліковано у фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу,
п’яти розділів, висновків і додатків. Основний зміст — 170 сторінок,
кількість рисунків — 34, кількість таблиць — 16, кількість додатків — 6
на 55 сторінках, список використаних джерел із 97 найменувань – на 11
сторінках. Загальний обсяг роботи – 237 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційного дослідження,
викладено зв’язок даного напрямку досліджень з науковими програмами,
планами та темами, визначено мету роботи, вказано задачі, які необхідно
вирішити для досягнення поставленої мети, подано коротку анотацію нових
наукових результатів та їх відмінність від відомих раніше, відзначено
практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі досліджено сучасний стан техногенної безпеки в
Україні, наведено огляд літературних джерел з проблематики оцінювання
ризиків в умовах НС різного походження, піддано аналізу понятійний
апарат оцінки ризиків в контексті їхнього впливу на життєдіяльність
населення.

Дослідженню проблем оцінювання ризиків від актуальних
природно-техногенних загроз присвячені роботи багатьох вітчизняних та
зарубіжних науковців. Аналіз літературних джерел показав, що в цих
роботах недостатньо розглянуті питання взаємодії факторів природної та
техногенної небезпеки, які впливають на формування ризиків
життєдіяльності в умовах можливих техногенних НС, не повною мірою
висвітлені особливості розробки програмно-технічних засобів для
комп’ютерної реалізації моделей оцінювання ризиків життєдіяльності у
просторово-часовому відображенні.

Техногенні джерела небезпеки проявляються у вигляді аварій на об’єктах,
продукція або технологічні процеси яких пов’язані з використанням
високого тиску, значних енергетичних потужностей, агресивних,
вибухонебезпечних чи легкозаймистих речовин. Аналіз актуальних
техногенних загроз на території України засвідчив, що найбільш
потенційно небезпечними за масштабами наслідків є аварії на ХНО. Це
зумовило пріоритетність розробки методів і засобів оцінювання ризиків
саме для цього виду техногенних загроз.

Вивчення актуальних підходів до кількісної оцінки ризиків дозволило
визначити критерії небезпечності, за якими найбільш доцільно здійснювати
оцінку ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної хімічної і
геологічної небезпеки. Ними є втрата життя, фізичного здоров’я, а також
втрати житла постраждалими. Для цих критеріїв основними параметрами є
диференційовані по видах загроз індивідуальні ризики життєдіяльності за
видами заподіяної шкоди, тобто втрати життя, скорочення терміну життя та
захворюваності постраждалих.

З урахуванням цього, під ризиком життєдіяльності на територіях
підвищеної хімічної і геологічної небезпеки запропоновано розуміти
ймовірність втрати здоров’я або загибелі людей внаслідок аварії на ХНО
чи прояву НЕГП. Тому оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах
можливих хімічно небезпечних аварій має базуватися на результатах
моделювання наслідків аварійного викиду НХР, що здійснюється з
урахуванням обсягів викиду, метеорологічних умов і геометричних
параметрів ЗХЗ.

У другому розділі розроблено методичний підхід до комплексного
оцінювання ризиків життєдіяльності, здійснено структурування і
параметризацію процесів формування зазначених ризиків, сформульовано
метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності з урахуванням
взаємовпливу природних і техногенних факторів для умов можливих аварій
на ХНО.

Для підвищення обґрунтованості оцінки ризиків здійснена загальна
структуризація негативних наслідків техногенних НС, яка враховує
медичні, соціально-економічні і психологічні наслідки для
життєдіяльності населення у кризовий і післякризовий період.

Відповідно до сучасних методичних підходів, оцінювання ризиків
життєдіяльності від техногенних НС передбачає визначення масштабів
можливого ураження та територіального поширення негативних наслідків НС
на об’єктовому (якщо НС не вийшла за межі території ХНО), локальному (НС
поширюється на населені пункти поруч з ХНО) та регіональному рівнях (НС
поширюється на територію районів або областей). Цей ризик в умовах НС з
викидом токсичних речовин на ХНО визначається, перш за все, вірогідністю
та тривалістю знаходження в зоні ймовірного впливу уражаючого фактора за
експертним сценарієм розвитку аварії.

Аварії на ХНО з викидом НХР відбуваються внаслідок виробничих,
конструктивних, технологічних чи експлуатаційних причин, або ж під дією
зовнішніх чинників, які призводять до ушкодження технологічного
устаткування, пристроїв, споруд, транспортних засобів тощо. При цьому
формується зона хімічного зараження, що становить реальну небезпеку для
людей, господарських і природних об’єктів.

Оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО
базується на результатах прогнозування ймовірних наслідків таких аварій,
яке здійснюється з урахуванням обсягу викиду НХР, а також актуальних
метеорологічних умов. За результатами прогнозування визначаються глибина
та площа можливої ЗХЗ, а також кількість населення, що може опинитися в
ній.

Метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності, зумовлених
спільною дією техногенних і природних загроз, що можуть проявитися у
вигляді аварій на ХНО та НЕГП, розроблено виходячи з наступних
припущень.

При функціонуванні складної природно-техногенної системи (ПТС) “хімічно
небезпечний об’єкт – геологічне середовище” можливі різні небажані події
природного (H1) і техногенного (H2) походження, які характеризуються
різними за своїми масштабами негативними наслідками для життєдіяльності
населення на відповідних територіях впливу ПТС.

Вважається, що будь – які з цих небажаних подій H1 і H2 мають певні
природні чи техногенні чинники, а саме H1 – активізацію небезпечних
екзогенних геологічних процесів, H2 – аварії на ХНО з викидом токсичних
речовин. Причому прояв однієї з цих подій не виключає прояву іншої,
тобто на потенційно – небезпечній території може відбутися як
активізація НЕГП, так і хімічно-небезпечна аварія з викидом НХР.

За таких умов будемо вважати, що функціонування ПТС “хімічно небезпечний
об’єкт – геологічне середовище” може призвести до виникнення незалежних
чи сумісних негативних подій природного і техногенного походження у
вигляді проявів НЕГП та аварій на ХНО відповідно.

З урахуванням вищенаведеного, природний ризик життєдіяльності на
території можливого прояву НЕГП пропонується оцінювати за наступним
співвідношенням:

R1 (H1) = P1 (H1) ( V1 (H1) ( K1 (H1) (N,
(1)

де R1(H1) – ризик життєдіяльності (втрати здоров’я чи загибелі
населення) на даній території в результаті активізації екзогенних
геологічних процесів (чол/рік); P1(H1) – річна ймовірність прояву НЕГП
на досліджуваній території; V1(H1) – уразливість території від прояву
НЕГП, що визначається відношенням ураженої частини території до її
загальної площі (долі одиниці); K1(H1) – просторова уразливість
населення (долі одиниці); N – чисельність населення на території
дослідження (чол).

Ймовірність прояву НЕГП у природному режимі їхнього розвитку
визначається з урахуванням двох основних чинників, що впливають на її
формування: просторової ураженості території та часової динаміки
розвитку НЕГП як частоти їхньої активізації за певний проміжок часу.

Оцінювання техногенного ризику життєдіяльності в умовах можливих аварій
на ХНО пропонується здійснюється за формулою:

R2 (H2) = P2 (H2) ( V2 (H2) ( K2 (H2)
(N, (2)

де R2(H2) – ризик втрати здоров’я чи загибелі населення на даній
території при можливій аварії на ХНО з викидом НХР (чол/рік); P2(H2) –
річна ймовірність виникнення аварії на ХНО; V2(H2) – уразливість
території від можливої аварії на ХНО (долі одиниці); K2(H2) – просторова
уразливість населення (долі одиниці); N – чисельність населення на
території дослідження (чол).

Ймовірність виникнення аварії на ХНО визначається як середньорічна
частота хімічно небезпечних аварій в заданому регіоні, від яких можуть
постраждати (захворіти або загинути) люди внаслідок отруєння.

Оцінювання природно-техногенного ризику життєдіяльності, який враховує
комплексну дію природних і техногенних факторів, базується на визначенні
комбінованої ймовірності прояву подій природного (H1) і техногенного
походження (H2), що представлені відповідно у вигляді активізації НЕГП
та аварій на ХНО. Припускаючи, що ці події є незалежними, комбінована
ймовірність їх реалізації на даній території визначається за законом
складання ймовірностей сумісних подій

P3 (H3) = P (H1+H2) = P1 (H1) + P2 (H2) – P1 (H1) ( P2 (H2),
(3)

де P3(H3) – комбінована ймовірність виникнення подій природного і
техногенного походження (прояву НЕГП та аварії на ХНО); P1(H1) –
ймовірність прояву НЕГП; P2(H2) – ймовірність виникнення аварії на ХНО.

Таким чином, оцінювання природно-техногенного ризику життєдіяльності
здійснюється за наступним співвідношенням:

R3 (H3) = P3 (H3) ( V3 (H3) ( K3 (H3) (N,
(4)

де R3(H3) – комплексний ризик загибелі чи втрати здоров’я населення на
даній території в умовах можливих аварій на ХНО та проявів НЕГП
(чол/рік); P3(H3) – комбінована ймовірність виникнення аварії на ХНО та
прояву НЕГП; V3(H3) – уразливість території (долі одиниці); K3(H3) –
просторова уразливість населення (долі одиниці); N – чисельність
населення на території дослідження (чол).

Третій розділ присвячений здійсненню оцінки ризиків життєдіяльності від
небезпечних екзогенних геологічних процесів на території України, а
також розробці бази даних електронних карт за результатами оцінки.

Аналіз місць дислокації ХНО свідчить, що виникнення аварій на них може
бути зумовлено спільною дією двох чинників: значної зношеності
обладнання та ступеню ураженості промислових майданчиків і прилеглих до
ХНО територій проявами НЕГП, насамперед, процесами підтоплення і
просідання лесових ґрунтів. Тому для підвищення обґрунтованості рішень
із упереджуючого реагування на небезпеку потрібно завчасно оцінювати
ризики життєдіяльності від можливих аварій з урахуванням комплексної дії
природних та техногенних чинників, зумовлених проявами НЕГП як в межах
промислових майданчиків, так і в зонах можливого впливу повітряних
викидів небезпечних хімічних речовин (НХР).

Це зумовило необхідність враховувати небезпеку прояву НЕГП в місцях
розташування ХНО для підвищення адекватності оцінок ризику виникнення
таких аварій. З цією метою в роботі здійснено оцінку ризиків
життєдіяльності в умовах можливого прояву НЕГП на території України, які
проявляються у вигляді карсту, підтоплення, просідання лесових ґрунтів
та зсувів (рис.1).

i

3/4

a

e

i

z

?z

?

1/4

3/4

ae

????Рис.1. Рівні ризиків життєдіяльності від небезпеки прояву НЕГП на
території України

За результатами оцінювання запропоновано ранжування адміністративних
областей за комплексною небезпекою прояву НЕГП на території України. Для
інформаційного забезпечення оцінки впливу небезпечних геологічних
процесів на ризик аварій на ХНО розроблено базу даних електронних карт
ризиків життєдіяльності в зонах прояву процесів карсту, підтоплення,
просідання лесових ґрунтів та зсувів в адміністративних областях
України.

У четвертому розділі розроблено алгоритм оцінювання ризиків
життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО, наведено результати
практичного відпрацювання розробленого методу на конкретних прикладах
можливих хімічно небезпечних аварій на території Запорізької області і
досліджено динаміку змінювання ризиків за результатами комплексного
оцінювання.

На основі розробленого методу сформульовано алгоритм комплексного
оцінювання ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної хімічної і
геологічної небезпеки, який адаптовано для застосування в
автоматизованому режимі засобами ГІС. Алгоритм реалізується за
наступними кроками: прогнозування наслідків аварії на заданих ХНО на
основі моделювання аварійного викиду НХР; оцінювання техногенного ризику
життєдіяльності за результатами моделювання; ідентифікація джерел
природної небезпеки і визначення природного ризику життєдіяльності від
НЕГП; оцінювання техногенно-природного ризику; визначення комбінованої
імовірності прояву НЕГП і виникнення аварії на ХНО; оцінювання
природно-техногенного ризику, обумовленого комплексною дією небезпечних
природних і техногенних чинників.

Здійснено практичне відпрацювання методу комплексного оцінювання ризиків
на конкретних прикладах можливих хімічно небезпечних аварій з
урахуванням небезпеки прояву процесів підтоплення та просідання. З цією
метою для найбільш небезпечних ХНО Запорізької області змодельовані зони
хімічного ураження для умов можливих аварій з викидом НХР з урахуванням
середньо кліматичних значень метеорологічних параметрів.

Прогнозування наслідків викиду НХР здійснено за відповідною офіційною
“Методикою прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних
речовин при аваріях на промислових об’єктах і транспорті”, що базується
на моделі Гауса розсіювання викиду в атмосферу. Відповідно до цієї
моделі, питома концентрація НХР n(x, y, z) при потужності викиду Q і
швидкості вітру u визначається за наступним співвідношенням

(5)

де: Q – потужність викиду НХР; u – швидкість вітру (напрямок вітру
співпадає з віссю x); x – відстань від джерела викиду; y – поперечна
відстань від осі шлейфу; z – висота над поверхнею землі; H – висота
викиду (підйому шлейфу над поверхнею землі); ?y ?z – стандартні
відхилення питомої концентрації НХР.

Просторове оточення та геометричні параметри ЗХЗ від змодельованих
аварій на найбільш небезпечних ХНО Запорізької області відображено
засобами ГІС на рис. 2.

Рис. 2. Прогнозування негативних наслідків аварій на ХНО Запорізької
області

На основі результатів прогнозування наслідків викиду НХР за даними МНС,
Державного комітету статистики і Державної геологічної служби України за
розробленим методом здійснено комплексне оцінювання ризиків
життєдіяльності від можливих аварій на найбільш небезпечних ХНО
Запорізької області за період 1997-2006 рр.

Це дозволило виявити тенденцію до збільшення природного та зменшення
техногенного ризику, яке дало сумарний ефект тимчасової стабілізації
природно-техногенного ризику (рис.3).

Рис.3. Динаміка ризиків життєдіяльності на хімічно небезпечних і
геологічно нестійких територіях Запорізької області

Аналіз змін просторово-часової структури техногенних і природних ризиків
життєдіяльності на території Запорізької області засвідчив стійке
збільшення інженерно-геологічної складової ризику, відносно сталу
циклічність у часі природно-техногенної величини ризику, а також
подальше зростання впливу на екологічну безпеку спільної дії
інженерно-геологічних факторів.

П’ятий розділ присвячений створенню програмних засобів автоматизованого
оцінювання ризиків з допомогою ГІС-технологій у складі УІАС НС.

Для автоматизованої оцінки ризиків життєдіяльності за розробленим
алгоритмом створено програмний модуль (ПМ) у вигляді
проблемно-орієнтованого проекту ArcMap. Результатом виконання програми
засобами просторового аналізу та ГІС моделювання є розрахунок величини
ризику життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО.

Графічний інтерфейс користувача ПМ реалізований у вигляді екранних форм,
які відображують послідовність дій, що включають: вибір адміністративної
області та ХНО; комплексне оцінювання відповідних ризиків
життєдіяльності; виведення результатів.

Результати роботи ПМ подаються у вихідних формах в картографічному,
табличному і текстовому вигляді. У процесі роботи ПМ реалізуються
функціональні зв’язки з інформаційними ресурсами уіас нс, основними з
яких є геоінформаційна складова, база даних (БД) “Реєстр потенційно
небезпечних об’єктів”, а також БД документообігу (рис.4).

Рис.4. Функціональні зв’язки програмного модуля з інформаційними
ресурсами УІАС НС

Геоінформаційна складова УІАС НС представлена базовою електронною картою
території України масштабу 1:200 000, яка є офіційною топографічною
основою для просторової прив’язки параметрів НС і супутньої інформації,
що використовується для оцінки і відображення просторових параметрів
природних і техногенних небезпек, а також для підготовки управлінських
рішень щодо запобіжних заходів. БД “Реєстр потенційно небезпечних
об’єктів” надає інформацію про розташування, стан та характеристики ПНО,
які є вхідними параметрами для моделювання наслідків аварій під час
комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності. БД документообігу
забезпечує публікацію результатів комплексного оцінювання
природно-техногенних ризиків життєдіяльності, зокрема, для подальшого їх
використання в інших підсистемах УІАС НС.

ПМ функціонує у середовищі ГІС ArcView 8.3 і використовує графічний
інтерфейс цієї системи для відображення вхідних даних, результатів
моделювання та оцінювання на картографічній основі масштабу 1:500 000 та
1:200 000. Це дає можливість формувати необхідне просторове оточення
ситуації, що включає елементи адміністративного поділу (межі областей та
районів України), населених пунктів, потенційно небезпечні об’єкти на
території, що досліджуються.

ВИСНОВКИ

На основі узагальнення результатів аналітичних досліджень розв’язана
задача комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих
аварій на хімічно небезпечних об’єктах з урахуванням негативного впливу
екзогенних геологічних процесів.

Основні наукові та практичні результати дисертаційної роботи:

1. Аналіз закономірностей формування ризиків життєдіяльності в умовах
можливих природно-техногенних НС вказав на важливість більш повного
врахування їх первинних та віддалених негативних наслідків для
розв’язання задачі комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності. З
цією метою здійснено розширення класифікації НС техногенного характеру
за їх первинними та віддаленими негативними наслідками для
життєдіяльності населення на основі структуризації медичних (загибель
від травм, захворюваність, скорочення тривалості життя), соціально –
економічних (втрата, пошкодження житла) і психологічних (стрес, шок)
наслідків.

2. Розроблено метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в
умовах можливих аварій на ХНО з урахуванням негативного впливу
екзогенних геологічних процесів. Кінцевим результатом розрахунків за
створеним методом є кількісна оцінка природних, техногенних та
природно-техногенних ризиків життєдіяльності на регіональному рівні.
Результати комплексного оцінювання відображають вплив природних і
техногенних факторів на формування ризиків життєдіяльності на територіях
підвищеної хімічної і геологічної небезпеки.

3. Здійснено оцінку ризиків життєдіяльності в умовах можливого прояву
екзогенних геологічних процесів на території України. На цій основі
запропоновано ранжування адміністративних областей України за
комплексною небезпекою прояву НЕГП. За результатами проведеної оцінки
створено електронні довідково-аналітичні карти поширеності ризиків
життєдіяльності в адміністративних областях і районах України.

4. На характерних прикладах продемонстровано метод комплексного
оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій на найбільш
потенційно небезпечних ХНО Запорізької області. За результатами
комплексного оцінювання досліджено динаміку змінювання ризиків
життєдіяльності природного, техногенного та природно-техногенного
характеру. Аналіз змін просторово-часової структури техногенних і
природних ризиків засвідчив стійке збільшення інженерно-геологічної
складової ризику, відносно сталу циклічність у часі
природно-техногенної величини ризику, а також подальше зростання впливу
на екологічну безпеку спільної дії інженерно-геологічних факторів.

5. Здійснено програмну реалізацію методу комплексного оцінювання ризиків
з допомогою ГІС-технологій. Розроблено програмний модуль автоматизованої
оцінки ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій на ХНО з
урахуванням просторово – часових характеристик. Цей модуль дозволяє
експерту формувати актуальні сценарії розвитку аварії з викидом НХР та
отримувати інформацію про можливі негативні наслідки для населення
регіону. Модуль забезпечує формування картографічних, табличних і
текстових даних для звітів щодо ризиків життєдіяльності на територіях
підвищеної хімічної і геологічної небезпеки.

6. Розроблено базу даних електронних довідково – аналітичних карт
ризиків життєдіяльності в зонах впливу екзогенних геологічних процесів
на території адміністративних областей України. База даних використана в
МНС України для підготовки Національної доповіді про стан техногенної та
природної безпеки в Україні у 2004-2005 рр.

7. Розроблені програмні засоби ГІС практично використані в підсистемі
ІАПОР, що впроваджена в експлуатацію в МНС України. Досвід застосування
у складі ІАПОР підтвердив ефективність і працездатність розроблених
методів і засобів комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності на
територіях підвищеної хімічної і геологічної небезпеки.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Биченок М.М., Іванюта С.П., Яковлєв Є.О. Про вплив екзогенних
геологічних процесів на рівень техногенних ризиків життєдіяльності //
Збірник наукових праць Українського державного геологорозвідувального
інституту. – К.: УкрДГРІ, 2006. — № 1. – С. 85-91. (Здобувачем
запропонована методика оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах
можливих аварій на хімічно — небезпечних об’єктах з урахуванням впливу
небезпечних екзогенних геологічних процесів).

Биченок М.М., Яковлєв Є.О., Іванюта С.П. Динаміка змін ризиків
життєдіяльності у природно-техногенній сфері // Екологія і Ресурси: Зб.
наук. праць Інституту проблем національної безпеки. – К.: ІПНБ, 2006. —
№ 14. – С. 23 – 29. (Здобувачем досліджена динаміка змінювання ризиків
життєдіяльності природного, техногенного та інтегрального характеру в
умовах можливих хімічно небезпечних аварій в Запорізькій області).

Іванюта С.П. ГІС реалізація оцінки ризику життєдіяльності від аварій на
хімічно небезпечних об’єктах. // Екологія і Ресурси: Зб. наук. праць
Інституту проблем національної безпеки. – К.: ІПНБ, 2005. — № 11. – С.
95 – 101. (Здобувачем здійснена кількісна оцінка ризиків життєдіяльності
в умовах можливих аварій на хімічно-небезпечних об’єктах з допомогою
геоінформаційних технологій).

Іванюта С.П. Щодо класифікації надзвичайних ситуацій техногенного
характеру за їх медико-соціальними наслідками // Екологія і Ресурси: Зб.
наук. праць. Укр. Ін-т дослідж. навколиш. середовища і ресурсів. – К.:
УІНСіР, 2003. – № 8. — С. 45 — 51.

Іванюта С.П., Рогожин О.Г. Підходи до оцінки соціально-економічних та
психологічних ризиків катастрофічних повеней в Карпатському регіоні //
Екологія і Ресурси: Зб. наук. праць Інституту проблем національної
безпеки. – К.: ІПНБ, 2004. — № 9. – С. 84-90. (Здобувачем здійснена
розробка методичних підходів до оцінки соціально-економічних та
психологічних ризиків катастрофічних повеней у Карпатському регіоні).

Іванюта С.П., Кодацький М.Б. Методичні підходи до автоматизації обробки
і візуалізації медико-екологічних даних на основі використання
картографічного компонента Active X MapInfo MapX // Екологія і Ресурси:
Зб. наук. праць. Укр. Ін-т дослідж. навколиш. середовища і ресурсів. –
К.: УІНСіР, 2002. — № 4. — С. 184 — 188. (Здобувачем здійснена розробка
принципів і методів застосування бібліотеки картографічних функцій MapX
в середовище інших прикладних програм для візуалізації результатів
розрахунків у вигляді тематичних карт в режимі автоматизованої
побудови).

Іванюта С.П., Рогожин О. Г. Самооцінка впливу радіаційної обстановки на
здоров’я населення, постраждалого внаслідок аварії на ЧАЕС // Чорнобиль
і соціум. – Вип. 9 / Центр соціальних експертиз Ін-ту соціології НАНУ. —
К.: ПЦ “Фоліант”, 2003. – С. 92 – 103. (Здобувачем запропонований
факторний аналіз негативного впливу на здоров’я населення, що мешкає на
радіаційно забрудненій внаслідок аварії на ЧАЕС території, опрацювання
даних реальної радіаційної обстановки та результатів її самооцінки в
рамках соціологічного дослідження).

Барановський В.A., Іванюта С.П., Рогожин O.Г. Особливості тематичного
картографування в Internet на прикладі медико-демографічних і
екологічних карт // Екологія і Ресурси: Зб. наук. праць. Укр. Ін-т
дослідж. навколиш. середовища і ресурсів. – К.: УІНСіР, 2001. — № 3. –
С. 208-216. (Здобувачем здійснене дослідження, опрацювання та реалізація
програмних засобів формування електронних довідково – аналітичних карт з
медичної, демографічної та екологічної проблематики).

Іванюта С.П. Підходи до створення інформаційно-аналітичної системи
оцінки та прогнозування ризиків життєдіяльності на територіях підвищеної
техногенної небезпеки // Тези доповідей ІІІ Міжнародної
науково-практичної конференції “Проблеми розробки і впровадження
сучасних інформаційних технологій моніторингу навколишнього середовища
та управління екологічною і інформаційною безпекою в регіонах” – К.,
2004. – С. 31-33.

Іванюта С.П. Алгоритми прогнозної оцінки соціальних наслідків
техногенних надзвичайних ситуацій // Тези доповідей Міжнародної
конференції “Теоретичні та прикладні аспекти побудови програмних
систем”. – К., 2004. – С. 198-202.

Биченок М.М., Яковлєв Є.О., Іванюта С.П. Про забезпечення інформаційної
безпеки в екологічній сфері // Тези доповідей V Міжнародної
науково-практичної конференції “Інформація, аналіз, прогноз –
стратегічні важелі ефективного державного управління”. – К., УкрІНТЕІ,
2006, С. 25-27. (Здобувачем здійснене обґрунтування основних принципів і
формулювання актуальних завдань стосовно забезпечення інформаційної
безпеки в екологічній сфері).

АНОТАЦІЯ

Іванюта С. П. Комплексне оцінювання ризиків життєдіяльності на
територіях підвищеної хімічної і геологічної небезпеки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за
спеціальністю 21.06.01 — Екологічна безпека. – Національний технічний
університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці математичних методів та програмних
засобів комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності у
природно-техногенній сфері. Визначено актуальні критерії небезпечності
для комплексного оцінювання рівня ризиків життєдіяльності на територіях
підвищеної хімічної і геологічної небезпеки в Україні. Удосконалено
класифікацію НС техногенного характеру за їх первинними та віддаленими
наслідками для життєдіяльності населення на основі структуризації
медичних, соціально-економічних та психологічних наслідків. Розроблено
метод комплексного оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих
аварій на хімічно небезпечних об’єктах з урахуванням негативного впливу
екзогенних геологічних процесів. Сформульовано алгоритм комплексного
оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих аварій з викидом
токсичних речовин. За результатами комплексного оцінювання досліджена
динаміка змінювання ризиків життєдіяльності природного, техногенного та
природно-техногенного характеру. Розроблено програмні засоби для
автоматизованого оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих
аварій на хімічно-небезпечних об’єктах.

Ключові слова: техногенні і природні надзвичайні ситуації, ризики
життєдіяльності, комплексне оцінювання ризиків, хімічно небезпечні
об’єкти, екзогенні геологічні процеси, геоінформаційні технології.

АННОТАЦИЯ

Иванюта С. П. Комплексное оценивание рисков жизнедеятельности на
территориях повышенной химической и геологической опасности. — Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по
специальности 21.06.01 – Экологическая безопасность. – Национальный
технический университет Украины “Киевский политехнический институт”,
Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке методов и средств комплексного
оценивания рисков жизнедеятельности на территориях повышенной химической
и геологической опасности.

Определены критерии опасности, по которым наиболее целесообразно
осуществлять оценку рисков жизнедеятельности на территориях повышенной
химической и геологической опасности. Ними предложено считать
смертность, заболеваемость, а также потерю жилья среди пострадавших в
результате проявления поражающих воздействий. Для этих критериев
основными параметрами являются дифференцированные по видам угроз
индивидуальные риски жизнедеятельности.

Тому оцінювання ризиків життєдіяльності в умовах можливих хімічно
небезпечних аварій має базуватися на результатах моделювання наслідків
аварійного викиду НХР, що здійснюється з урахуванням обсягів викиду,
метеорологічних умов і геометричних параметрів ЗХЗ.

Под риском жизнедеятельности на территориях повышенной химической и
геологической опасности предлагается понимать вероятность потери
здоровья или гибели людей в результате аварии на ХОО или проявления
опасных геологических процессов.

Для повышения обоснованности оценки рисков предложена общая
структуризация негативных последствий техногенных чрезвычайных ситуаций
(ЧС), которая учитывает медицинские, социально-экономические и
психологические последствия для жизнедеятельности населения в кризисный
и послекризисный период.

Проведен анализ информационных ресурсов для оценивания рисков
жизнедеятельности в условиях возможных ЧС. Исследованы существующие
подходы и методические материалы по проблематике оценивания рисков
жизнедеятельности в природно-техногенной среде. Обоснована
целесообразность использования средств ГИС для автоматизированного
оценивания указанных рисков. На основе анализа отечественного и
зарубежного опыта и научных публикаций определены основные критерии
оценивания рисков жизнедеятельности на территориях повышенной
экологической опасности.

Разработан метод комплексного оценивания рисков жизнедеятельности в
условиях возможных аварий на химически опасных объектах (ХОО) с учётом
влияния природных факторов, которые проявляются в виде экзогенных
геологических процессов. Обоснованы программно-технические параметры
средств оценивания рисков жизнедеятельности для их практического
использования в составе Правительственной информационно-аналитической
системы по вопросам чрезвычайных ситуаций (ПИАС ЧС).

Сформулирован алгоритм оценивания рисков жизнедеятельности в условиях
возможных аварий на химически опасных объектах, который практически
реализован в виде программного модуля с использованием ГИС-технологий.
Использование программного модуля осуществляется пользователем с помощью
графического диалогового интерфейса, который реализован в виде экранных
форм, которые отображают последовательность действий по выбору объекта
для исследования, оцениванию соответствующих рисков и вывода
результатов. Результаты оценивания рисков представляются в выходных
формах на электронных и бумажных носителях в картографическом, табличном
и текстовом виде.

На характерных примерах продемонстрирован метод комплексного оценивания
рисков в условиях возможных аварий на наиболее опасных ХОО Запорожской
области. По результатам комплексного оценивания исследована динамика
изменения рисков жизнедеятельности природного, техногенного и
природно-техногенного характера. Разработаны программные средства для
проведения автоматизированного оценивания рисков жизнедеятельности в
условиях возможных аварий на химически опасных объектах. Для актуальных
источников природного риска (подтопления, проседания, карст) созданы
электронные карты численности населения в зонах опасности проявления
этих процессов.

Разработанные методы и средства позволяют оперативно осуществлять
комплексное оценивание рисков жизнедеятельности и формировать справочные
и прогнозные электронные карты по видам и уровням природных и
техногенных рисков с учетом их взаимовлияния. Это обеспечивает более
обоснованное определение приоритетности, объема и последовательности
реализации мероприятий по предотвращению и минимизации негативных
последствий ЧС, возможных на территории Украины.

Ключевые слова: техногенные и природные чрезвычайные ситуации, риски
жизнедеятельности, комплексное оценивание рисков, химически опасные
объекты, экзогенные геологические процессы, геоинформационные
технологии.

ABSTRACT

Ivanyuta S.P. Complex estimation of life activity risks on the
territories of increased chemical and geological hazard. — The
manuscript.

The thesis is to take the scientific degree of Candidate of Technical
Science on the speciality of 21.06.01 — Ecological safety. – National
Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”. Kiev,
2007.

The thesis is devoted to development of mathematical methods and means
of complex estimation of risks for life activity on the territories of
increased chemical and geological hazard. Actual criteria of hazard to
an estimation of level of technogenic risks of life activity on
territories of increased ecological danger in Ukraine are defined.
Classification of extreme situations of technogenic character by their
initial and remote effects for life activity of the population is
improved. The method of complex estimation of risks for life activity in
the conditions of possible accidents on chemically unsafe objects taking
into account the negative influence of the exogenous geological
processes is developed. The algorithm of complex estimation of risks for
life activity in conditions of failures on chemically dangerous
enterprises with exhaust of toxic substances is generated. On the basis
of results from complex estimation the dynamic change of risks of
natural, technogenic and integrated character is investigated. GIS-based
application for automated risks estimation in the conditions of possible
accidents on chemically dangerous enterprises is developed.

Keywords: technogenic and natural extreme situations, risk for life
activity, complex risks estimation, chemically unsafe objects, exogenous
geological processes, geoinformation technologies.

Похожие записи