管道风险评价中个人风险的计算

布得出。由数学推导得出下式：
P0 = 1 – e (-F0 × t)
（式 5-1）
其中，F0 ——管线的平均泄漏频率，单位：泄漏次数/英里·年；
t ——概率调查时持续的时间段；默认情况下 t =1。
由于管道失效率的/数量级很小，得出年概率值在数值上等于年频率值，说明如下：
P0 = 1 – exp (-F0 × t), 其中 t 是概率调查时持续的时间段，取值为 1
摘 要：估算个体风险是风险评价过程中风险计算的基础。个体风险常常表示为等高线区 域图。个体风险被定义为在任何特定的位置由于某种不期望发生的事件导致死亡的可能性。 它能表示在具体的场所一年内一个人死亡的可能性。从一条管道的特定位置估算个体风险 是很复杂的，因为失效的位置未定、失效率也是沿管道存在的。为了解决这个问题，需要 通过建立合理的假设。本文根据历史数据和各类标准建立了个体风险计算的方法。 关键词：个体风险；个体风险概率；危害影响区域；总个体风险
表 1 加利福尼亚州普通管道平均失效和释放频率（F0）（1984-2001）
管道中的产品
管道服务类型
F0, 释放次数/英里·年
天然气
输运管线
1.2E-04 (0.00012)
天然气
收集管线
2.1E-04
(0.00021)
天然气
分配主管线
4.6E-05 (0.000046)
危险液体——所有商品种类
输运管线
险源产生的个体风险的概念，它是在对固定设备和输运场所的研究的危险材料的风险评价
中被建立并完善的【2】【3】。对于处在受危险源影响的特殊场所的个体来说，个体风险通常由
下面的方程式来确定【1】：
IR(i,X) = PC(i,X) × PF(i,X)
（式 1-1）
其中，IR(i,X) ——在一个被定义地点 i，危险源 X 下的个体风险值
.c
管道风险评价中个人风险的计算
戴联双 1，程五一 1，郑洪龙 2，张华兵 2，王兆芹 1
1 中国地质大学（北京）安全工程教研室，北京（100083） 2 中国石油管道研究中心完整性所，河北廊坊（650000）
E-mail：dailianshuang@
泄漏喷射或池火：
PCI(LJF) = PC(L) × PC(LIG) × PC(FIG) × PC(JF)
（式 7-1）
破裂喷射或池火：
PCI(RJF) = PC(R) × PC(RIG) × PC(FIG) × PC(JF) （式 7-2）
泄漏闪燃：
PCI(LFF) = PC(L) × PC(LIG) × PC(FIG) × PC(FF) （式 7-3）
图 2 火焰热辐射与死亡率估计值
12000
Explosion Overpressure Mortality
100
90
80 CCPS
706050源自40HSE30
20
10
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Overpressure, psi
图 3 剩余压力与死亡率估计值
通过大量统计数据的分析，建立满足热辐射死亡率曲线的一个经验公式【1】，公式如下：
破裂闪燃（RFF）；泄漏爆炸（LEX）；和破裂爆炸（REX）。
当各种危害假设下的个体风险值确定后，所有危害下的总个人风险值（TIR）由各个
危险值代入式 1-2 中。可以用前述指定的简称英文字母将 1-2 式写成如下形式：
IR = IR（LJF）+IR（RJF）+IR（LFF）+IR（RFF）+IR（LEX）+IR（REX） （式
4. 最大和平均致命和死亡概率
死亡率（一般将死亡可能性表示为百分数形式；死亡率 100%等于概率上的 1.0）取决 于危险源的距离和受者所处位置受到影响的严重度。技术文献上的死亡率数据可用来评价 火焰热辐射及爆炸剩余压力导致的死亡率。
图 2 和 3 列出死亡率数据。图 2 基于燃气研究所报告的天然气火灾（GRI 2000）数据， 表明火焰热辐射及由暴露于火焰热辐射造成的死亡率之间的关系。图 3 表明了美国化学工 程研究所化工过程安全中心（CCPS 1996）的技术文献中剩余压力与死亡率之间的关系。 此处剩余压力数据是室内爆炸时的，若应用于户外，则其数值较为保守。
Mortality, % Mortality, %
M ortality vs. Heat Flux
(Ba sis: 30 se c e x posure )
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
4000
5000
6000
7000
8000
9000 10000 11000
Heat Flux, Btu/hr-ft2
2. 危险影响距离
合适的产品泄露危害后果评价模型是评价危险影响距离的基础。每种危害类型适用的 假设在前面已被陈述，即闪燃，喷射火焰（或液体泄漏产生的池火），及泄漏的气体和蒸汽 爆炸。基于给定情形下的特定参数，可应用参考文献[1]中提供的释放影响的数据及表格对 其影响进行评价，其中的数据内容包括以下几项： ①管道输运的产品种类； ②管道直径； ③管道操作压力； ④管道与财产线（或某地无用财产与有用财产的界限）之间的最小距离； ⑤管道与财产线的方向（即平行，垂直，成角度等）； ⑥财产线暴露于相关长度的管线的长度，例如：学校财产线周围 1500 英尺内的部分管线的 长度； ⑦受者位置距离（在参考文献[1]中已经明确定义了财产中心线到管道的最近距离）。
（式 3-1）
-2-
之间的距离； R0 ——受者位置与危险源之间的距离。
先前定义的各种假设的危害长度计算范围如下图 1 所示。
.c
计算关心的管段
RX(1), 危害物质x的1%致命的距离
R0, 受体与危害物质的最短
距离
i
个体受者的位置
图 1 确定 XSEG 的基础
3. 部分长度的个体风险（XSEG）
XSEG 的长度决定于从管道到达受者并且造成 1%死亡率影响的最长影响距离。每种 危害类型分别独立决定各自的 XSEG 长度。要确定 XSEG 的长度，必须先确定造成 1%死 亡率影响的距离。上述距离一旦确定，XSEG 的长度可基于图 1 给出的关系及下式得出：
XSEG = 2 (RX(1%)2 – R02)0.5 其中，RX(1%) ——造成 1%死亡率影响（即，0.01 致命概率的影响）的危险源与受者
破裂闪燃：
PCI(RFF) = PC(R) × PC(RIG) × PC(FIG) × PC(FF) （式 7-4）
泄漏爆炸：
PCI(LEX) = PC(L) × PC(LIG) × PC(EIG)
（式 7-5）
破裂爆炸：
PCI(REX) = PC(R) × PC(RIG) × PC(EIG)
（式 4-2）
其中，M(%) ——死亡率，以百分数形式表示
OP ——爆炸剩余压力，单位：psi
此死亡率曲线同样适用于液体的热辐射及剩余压力爆炸影响分析。可把此公式中的 Ith
-3-
.c
和 P 相应的替换为危险源距离，也同样成立。
5. 特定位置上受者的危害影响概率
M(%) = (-5.55E-07)Ith2 + 0.0236 Ith – 103 其中，M(%) ——死亡率，以百分数形式表示
（式 4-1）
Ith ——热辐射密度，单位：Btu/hr-ft2 爆炸死亡率基于前面引用的文献中化工过程安全中心（CCPS）的数据，建立的经验
公式如下：
M(%) = -0.7817(OP)2 + 21.354(OP) – 44.99
PC(i,X) ——在地点 i 处，个人暴露于危险源 X 影响下的可能性大小
PF(i,X) ——在地点 i 处，处于危险源 X 影响下的死亡可能性大小
在个体风险值计算的研究中，共包含了 6 种不同类型的危险源释放的假设。它们是：
泄漏喷射（或液体池火）火灾（LJF）；破裂喷射（或池）火灾（RJF）；泄漏闪燃（LFF）；
在本文的个体风险值计算的研究中主要应用前者的假设，在后面将基于前者的假设详 细论述个人风险值的计算；本文同时也阐述了后者，并做了简要的说明。
在管道定量风险评价中个体风险计算主要按照以下的步骤进行分析： ①危险影响距离； ②基于受者与管道危险源之间的距离划分的 3 种危害类型中，每种危害可影响到的部分的 长度（XSEG）； ③离管道最接近的受者的最大死亡率； ④每种危险可能影响到的部分的长度下的受者的平均死亡率； ⑤管道校正的基本失效概率； ⑥每个 XSEG 的基本概率。 ⑦特定条件下每一种假设事件的概率系数。 ⑧特定条件下个体暴露的概率。 ⑨某一特殊场所的个人风险。 下面将针对以上的步骤，对个体风险值的计算进行具体的分析及实例应用。
-4-
.c
PA(X) = (XSEG/5,280) × PA XSEG/5280 仅仅是指定危害部分长度（XSEG，单位：英尺）与 1 英里（1 英里=5280 英尺）的比率。
（式 6-1）
7. 每种危险影响的条件概率
不同种类危害影响的条件概率，PCI(X)，由下列等式决定：
1.8E-03
(0.0018)
原油
输运管线
2.3E-03
(0.0023)
精炼产品
输运管线
1.3E-03
(0.0013)
基本泄露概率
管道失效导致具有某种特殊危害性的产品泄露的可能性，通过基本泄露频率（F0）计
算基本泄露概率。F0 通过运用一种在某指定年内管道操作“一次或多次”泄漏的 Poisson 分
P0 = 1 – exp [(-1.2E-04) × (1)] P0 = 1.2E-04（或用小数表示为 0.00012）