基于贝叶斯理论的库区重大事故风险分析

发布时间：2020-06-12 03:45

【摘要】：随着世界经济和工业化的发展,工业事故和自然灾害频发。加之现在的工业生产区设备之间距离较近,它们紧密相连,相互影响,一旦发生事故,初始事故很容易由初始单元发展到邻近单元,进而造成更严重的事故,这种现象叫多米诺事故。多米诺事故虽然发生的频率低,但由于涉及到的单元较多,次生衍生灾害并发且各灾种之间的关系复杂多样,事故后果往往比单一的事故更为严重。特别是危险化学品的生产、运输、储存和加工过程中,由初始事故引发的多米诺事故造成了严重的经济损失、人员伤亡和恶劣的社会影响。近年来储存危险化学品的仓库频发多米诺事故,本文主要以库区储存过程中可能存在的安全隐患以及潜在的多米诺事故链为研究对象,分析多米诺事故的致灾因子、致灾模式以及潜在的事故链。多米诺事故的致灾原因复杂,节点可能有多种状态,且存在共因失效的情况。基于多米诺事故的这些特性,本文运用贝叶斯网络来分析库区由火灾事故引发的重大事故及次生衍生灾害和各灾种之间的耦合关系,分析多米诺事故的关键风险因素,选取典型的重大事故灾害链,根据实时获得的观测信息,建立基于贝叶斯网络的重大事故及其次生衍生灾害的风险评估方法。相对于传统的风险评估方法(事故树、事件树),贝叶斯网络分析具有以下优点:1)贝叶斯网络不仅可以沿着时间顺序从后往前推测事故的发展过程,还可以通过获取的观测数据往后推测导致事故发生的原因。2)贝叶斯的各个节点的状态不再仅限于发生或不发生,一个节点的状态可以有很多种(多态性)3)通过比较先验后验分析,可以推出导致事故发展的主要原因。基于动态贝叶斯理论,本文主要进行了以下研究:基于动态贝叶斯网络和模糊理论,研究了化工企业储罐区多米诺事故的传递模式,主要分析火灾与爆炸事故耦合关系。结果表明:火灾与爆炸事故互相触发,初始事故释放的热辐射和爆炸超压作用于邻近的单元,进而触发二级事故以及更高级别的事故。动态贝叶斯基于实时反馈的信息不断更新节点概率,可以得出各节点随时间变化的失效概率。影响多米诺事故传播途径的因素很多,各因素又存在极大的不确定性,为了解决多米诺事故的不确定性,本文运用了模糊理论,由模糊理论分析的结果在动态贝叶斯网络中得到了很好的验证。研究了棉麻储备库热灾害的致灾因子和灾变模式,运用贝叶斯网络分析了棉麻库发生火灾和霉变的致灾原因以及各灾种之间的耦合关系,定量评估棉麻库热灾害风险,安全防护措施的配置,以典型事故为例分析棉麻库最常见的几种灾变模式。结果表明:棉麻库致灾因子复杂,贝叶斯网络可以清晰地分析棉麻库火灾的演变过程,定量评估棉麻库热灾害风险,并分析火灾与霉变之间的耦合关系,为消防措施的配置提供依据和指导。
【图文】：

模糊专家系统

逦第２章贝叶斯和模糊理论的基本思想逦逡逑值的情况［３６］。模糊集合的框架和理论后来在Ｂｅｌｌｍａｎ和Ｚａｄｅｈ的工作中［３７］进逡逑一步扩展。本文建立了一种快速给多米诺效应中各单元进行风险排序的方法，，风逡逑险的精确值不是本文的研宄重点，本文运用模糊逻辑作为半定量的评估方法来识逡逑别最关键的单元。模糊逻辑的简洁和处理不确定性的特性可以用于分析每个单元逡逑的风险［３８－４０］。逡逑模糊专家系统基于模糊理论通过数学的方法把人的主观评判转化为模糊集逡逑合，它根据模糊“如果－那么”规则分析输入，模糊“如果－那么”规则是通过收逡逑集“如果－那么”陈述的工程知识［３９］。模糊专家系统的基本结构如图２．邋１所示逡逑［４１］。逡逑

多米诺效应,风险分析方法,分析流程,紧密度

逦１逦紧密度逦｜￣￣后果逡逑＾逦暴露时间／财产逦｜逡逑图３．１过程工业中对储罐进行风险分析的数据流逡逑模糊逻辑用于计算火灾和爆炸发生的概率取决于三个因素。第一个因素是由逡逑于腐蚀或溢出导致的泄漏频率（ＬＥ）；另一个影响因素是点火源（ＩＧ），其具有足逡逑够的能量来点燃可燃材料；最后一个因素是燃料的可燃性，它决定了点火的容易逡逑程度，即在发生火灾时的闪点（ＦＰ）和爆炸时的爆炸范围（ＥＲ）。例如，化学性逡逑质比较活泼的材料（如乙炔和乙烯）比化学性质中等活泼的材料（如甲烷）更容逡逑易被点燃［５６］。逡逑事故后果严重程度也包括三个要素：每个单元的库存（ＩＮ），它是测量释放逡逑总能量的基本参数；每个单元的紧密度（ＣＬ），是计算多米诺效应可能会涉及到多逡逑少单元的的关键变量。紧密度的物理解释是具有较高紧密度的单元能够影响附近逡逑更多的单元。紧密度的定义可以在Ｋｈａｋｚａｄ等人的研宄中找到［２３，邋２４］。暴露持逡逑续时间（ＥＤ）反映了危险区域人员的暴露时间。在本研宄中，人员损失由财产损逡逑失价值（ＰＶ）取代。逡逑最后在获得每个单元的发生概率（Ｐ０）和后果严重程度（ＳＣ）后
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ086.52

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