城市应急物流设施选址：毒气泄漏事故的严重度计算

严重度由事故后果的强度和区域内某一位置的风险目标暴露于此事故后果下的概率决定［30，31］，其数学表征如下：

严重度=f（事故发生概率，事故后果强度）。

1.事故后果强度

事故后果的强度体现了风险目标与事故所涉及的危险化学品之间的一种剂量-效应关系［23］，许多成熟的数值模型均可用于模拟事故后果的强度。

本章使用由美国国家环境保护局（EPA）化学制品突发事件和预备办公室（CEPPO）推荐的ALOHA模拟软件来预测事故后果的强度［11，34］。ALOHA采用了高斯模型、重气扩散模型、蒸汽云爆炸、BLEVE火球等成熟的事故后果计算模型，计算快捷、准确，现已在定量风险评估中得到成功的应用［11，17］。

通过输入危险源位置坐标、危险品特性、设备特征、气象条件等参数，ALOHA可以模拟计算出区域内各点在此事故场景下的暴露剂量值，并根据AEGLs对受影响的区域进行分区，勾画出不同影响程度区域的范围［35］，如图3-3所示。

图3-3　AEGLs及其分区

相比于火灾和爆炸事故，毒气泄漏扩散事故的影响范围更大，更能够反映出危险源对其周边城市区域的潜在危害，因此，本章重点关注毒气泄漏扩散这种事故类型。具体地，采用AEGLs中的3级浓度阈值来表征不同的危害程度，并对不同的危害程度等级分配相关权重值，其他不受影响的区域分配权重值0，如表3-1所示。

表3-1　不同事故后果强度的分级

2.事故发生概率

根据严重度的定义，还需计算区域内某一位置的风险目标暴露于事故后果下的概率Faccident。对于以大气为传播媒介的毒气泄漏扩散事故，Faccident的值由事故发生的概率faccident和下风向某处的气象条件决定［17］：

Faccident=faccident·Pwind。

事故发生的概率通常可以由多年积累的事故发生数据统计得出。然而，由于我国开展安全研究工作起步较晚，尚未积累足够的事故发生统计数据［11］，因此，本章使用了英国HSE提供的“故障率及事故数据库”（Failure Rate and Event Data，FRED）中的数据作为严重度计算中的事故发生概率［20］，并对其分级，分级标准如表3-2所示。

表3-2　不同事故发生概率的分级

此外，根据相关研究，大气稳定度、风速和风向频率是影响毒气扩散的主要气象条件，其中，对于某一特定地区，风向频率对风险目标的暴露概率有显著影响［17，36］。因此，本章通过对历史气象数据的统计，绘制所研究城市区域的风向玫瑰图，用于风险严重度的计算。(www.xing528.com)

3.严重度指标

区域内某一网格的严重度指标Si的定义如下［3，30，31］：

上式中各变量的含义如下所述。

n：区域内所有网格的集合。

i：代表区域内的某一网格，i∈n。

m：区域内所有危险源的集合。

j：代表区域内的某一危险源，j∈m。

fj：第j个危险源发生毒气泄漏事故的概率。

Pij：网格i相对于危险源j的风向统计概率。

Cij：危险源j对网格i处毒气泄漏事故后果的强度，这里使用等级权重值表示。

Si：区域内所有危险源在网格i处的风险严重度值之和。

根据严重度指标数值的大小，将其分为4个等级，如表3-3所示，各等级分别代表着事故的不同影响程度。

表3-3　事故严重度的分级