4.2. Оценка условных вероятностей и ожидаемых частот реализации расчетных сценариев аварий на линейной части магистральных газопроводов

43. На данном подэтапе КолАР для каждого ПОУ определяются условные вероятности P(C_ij|A) реализации каждого расчетного сценария C_ij (при условии, что произошел разрыв МГ-событие A) из набора {C_ij}, образующего полную группу несовместных событий, с учетом имеющихся на данном ПОУ условий и факторов, влияющих на возможность реализации того или иного расчетного сценария C_ij.

44. Расчет условных вероятностей P(C_ij|A) реализации расчетных сценариев C_ij аварии выполняется по следующим формулам:

- для сценариев из групп C₁, C₂ (с возгоранием газа);

P(C_ij|A) = P(B|A) · P(C_i|AB) · P(C_ij|ABC_i), i = 1, 2, (5.2)

- для сценариев из групп C3, C4 (без возгорания газа);

, (5.3)

где: A - событие, состоящее в возникновении аварии (разрыва МГ);

B - событие, состоящее в возгорании истекающего газа сразу после разрыва МГ;

- событие, состоящее в отсутствии возгорания истекающего газа после разрыва МГ;

Ci - событие, состоящее в реализации хотя бы одного из сценариев группы Ci;

C_ij - событие, состоящее в реализации конкретного j-го сценария группы Ci;

P(B|A), - условные вероятности, соответственно, возгорания и отсутствия возгорания газа при условии, что произошел разрыв МГ;

P(C_i|AB), - условные вероятности реализации хотя бы одного из сценариев группы Ci при условии, что произошло (не произошло) возгорание истекающего из разрыва МГ газа;

P(C_ij|ABC_i), - условные вероятности реализации конкретного сценария Cij при условии реализации группы Ci при аварии с возгоранием и при аварии без возгорания, соответственно.

При определении условных вероятностей рекомендуется строить дерево событий. На рисунке 1 показан пример упрощенного дерева событий с нанесенными значениями условных вероятностей промежуточных событий применительно к авариям на МГ с условным диаметром 1400 мм. События, относящиеся к каждому узлу ветвления дерева, образуют полную группу событий с суммой условных вероятностей, равной 1.

45. Для определения условных вероятностей P(B|A), загорания/незагорания газа рекомендуется использовать статистические данные по относительным частотам загорания/незагорания газа при разрыве МГ, зависящим, как правило, от условного диаметра МГ. В графах 2 и 3 таблицы N 8 приведены рекомендуемые базовые значения статистических условных вероятностей загорания/незагорания газа.

Рис. 1. Упрощенное дерево событий для идентификации сценариев аварий на МГ (здесь P(...|...) - условные вероятности реализации событий, указанных в блоках дерева (значения вероятностей приведены для МГ с Ду 1400 мм))

Таблица N 8

Вероятностные характеристики аварий на МГ

Указанные базовые значения вероятностей P(B|A) и загорания/незагорания газа рекомендуется корректировать с помощью коэффициента k_заг, зависящего от имеющего место на данном ПОУ конкретного типа грунта, количества каменистых включений в нем, способных при соударении в потоке газа воспламенить газ:

P'(B|A) = k_заг · P(B|A), (5.4)

, (5.5)

где: k_заг = 1,3 - для грунтов с каменистыми включениями;

k_заг = 1,2 - для глин;

k_заг = 1,0 - для суглинков;

k_заг = 0,7 - для торфяников, льдистых структур, песков.

В таблице N 8 (в графах 4, 5, 6, 7) также приведены полученные экспертным путем рекомендуемые базовые значения условных вероятностей реализации групп сценариев C₁, C₂, C₃, C₄ для МГ разных диаметров. Указанные базовые значения корректируются с помощью коэффициента k_гр, зависящего от имеющей место на данном ПОУ степени связности или несущей способности грунта, и определяются по формулам:

P'(C₁|AB) = kгр · P(C₁|AB), (5.6)

P'(C₂|AB) = 1 - kгр · P(C₁|AB), (5.7)

, (5.8)

. (5.9)

где k_гр = 1,3 - для грунтов с высокой связностью (глины, скальные грунты). Если при домножении на k_гр значение P'(C₁|AB) или превышает 1, то оно принимается равным 1.

k_гр = 1,0 - для грунтов со средней связностью (суглинки);

k_гр = 0,7 - для грунтов с низкой связностью (торфяники).

Условные вероятности P(C_ij|ABC_i), реализации конкретных расчетных сценариев внутри каждой группы рекомендуется определять с помощью статистических данных по относительной частоте реализации различных возможных значений задающих факторов (например, из числа перечисленных в таблице N 6), участвующих в формировании набора сценариев. Например, условная вероятность P(C₁₂|ABC₁) реализации сценария C₁₂ (таблица N 7) при условии, что реализовался пожар в котловане (C₁), определяется как повторяемость скорости ветра в требуемом диапазоне скоростей (например, 8 - 12 м/с) с указанным направлением, получаемая из метеоданных.

Пример расчета условной вероятности реализации сценария C12 (рисунок 2)

P(C₁₂|A) = P(B|A) · P(C₁|AB) · P(C₁₂|ABC₁) = 0,72 · 0,2 · 0,3 = 0,0432, (5.10)

46. Абсолютная частота реализации расчетного сценария C_ij на n-ом участке МГ длиной L_n определяется по формуле:

(5.11)

где: - ожидаемая удельная частота аварий на n-ом участке, аварий/(1000 км · год);

L_n - длина n-го ПОУ, км;

P(C_ij|A) - условная вероятность реализации сценария Cij, при условии, что на n-ом участке МГ произошел разрыв трубы с выбросом газа.

47. Применительно к подводным переходам МГ общий алгоритм расчета условных вероятностей реализации расчетных сценариев аварии соответствует изложенному в пунктах 44 - 45, однако имеются особенности определения условной вероятности загорания газа P(B|A), которая зависит от конструкции и технологии выполнения дюкера, а также от глубины водоема в месте возникновения разрыва МГ.

Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на береговых, в том числе пойменных, участках, а также на подводных участках в русловой части водоема на глубинах менее 5 м вероятность загорания газа P(B|A) определяется в полном соответствии с пунктом 45.

Для подводных переходов, выполненных традиционным методом прокладки трубы в траншее по дну водоема, при рассмотрении аварий на подводных участках в русловой части водоема на глубинах больше 5 м вероятность загорания газа P(B|A) определяется вероятностью P_внш загорания только от внешних источников зажигания (источников искрообразования и открытого огня на судах, лодках и т.д.) и вычисляется по формуле:

, (5.12)

где: - вероятность наличия (попадания) i-го внешнего источника зажигания в зоне(у) загазованности, ограниченную изолинией концентрации, соответствующей НКПР метана (5% об.);

- вероятность "срабатывания" i-го внешнего источника зажигания;

I - количество потенциальных источников зажигания.

Вероятности в основном определяются интенсивностью и маршрутами движения судов в районе подводного перехода и размерами зоны загазованности.

Для подводных переходов, выполненных методом горизонтально направленного бурения с конструкцией "труба в трубе", вероятность P(B|A) загорания газа, истекающего в атмосферу в виде высокоскоростных струй из концов кожуха, определяется в соответствии с пунктом 45, как для сухопутного участка газопровода.