Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1
Наведено результати оцінки ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1, що будується в Росії на ріці Ардон. Розглянуто три можливі сценарії аварійного виливу води з басейну з різними очікуваними збитками. Під час оцінки ймовірності аварії на гідроспору...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Системні дослідження та інформаційні технології |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85103 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 / Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчик // Системні дослідження та інформаційні технології. — 2013. — № 3. — С. 130-141. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85103 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Стефанишин, Д.В. Романчик, К.Г. 2015-07-19T11:40:48Z 2015-07-19T11:40:48Z 2013 Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 / Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчик // Системні дослідження та інформаційні технології. — 2013. — № 3. — С. 130-141. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1681–6048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85103 519.22:626/627 Наведено результати оцінки ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1, що будується в Росії на ріці Ардон. Розглянуто три можливі сценарії аварійного виливу води з басейну з різними очікуваними збитками. Під час оцінки ймовірності аварії на гідроспоруді за модельними сценаріями використано логіко-імовірнісний метод дерев відмов та статистично-експериментальні дані щодо відмов і несправностей обладнання та пошкодження гідроспоруд у процесі експлуатації. Оцінка узагальненого ризику збитків від аварії проводилася в рамках класичної моделі ризику у вигляді добутку збитку та ймовірності його реалізації з використанням байєсівського перетворення ймовірностей. У результаті досліджень встановлено найбільш ризикований сценарій можливої аварії, який слід приймати до уваги під час розробки заходів щодо підвищення безпеки гідроспоруд. Приведены результаты оценки риска ущербов от аварийного излива воды из бассейна суточного регулирования Зарамагской ГЭС-1, строящейся в России на р. Ардон. Рассмотрены три возможных сценария аварийного излива воды 0441 из бассейна с различными ожидаемыми ущербами. При оценке вероятности аварии был использован логико-вероятностный метод деревьев отказов и статистически-экспериментальные данные относительно отказов и неисправностей оборудования и повреждения гидросооружений в процессе эксплуатации. Оценка обобщенного риска ущербов от аварии осуществлялась в рамках классической модели риска в виде произведения ущерба и вероятности его реализации с использованием байесовского преобразования вероятностей. В результате исследований установлен наиболее рискованный сценарий возможной аварии, который следует принимать во внимание при разработке мероприятий по повышению безопасности гидросооружений The results of assessment of risk of damages due to fail water pouring out the daily regulation basin of the Zaramagskaya HPP-1 which is under construction in Russia on the river Ardon are given. Three possible scenarios for emergency spills water from the pool with different expected losses are considered. The logic-probabilistic fault tree method and statistical and experimental data on failures and malfunctions of equipment and damage of hydraulic structures in service were used in assessment of the accident probability. Assessment of overall risk of damages of the accident was carried out in the frame of classical risk model as a product of damage and its probability using Bayesian probability transformation. As a result of studies the most risky scenario of the possible accident that should be taken into account while designing measures to improve the safety of hydraulic structures of the hydro power plant is found. uk Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України Системні дослідження та інформаційні технології Методи аналізу та управління системами в умовах ризику і невизначеності Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 Логико-вероятностная оценка риска ущербов от аварийного излива воды из бассейна суточного регулирования Зарамагской ГЭС-1 Logical-probabilistic assessment of risk of damages due to fail water pouring out the daily regulation basin of the Zaramagskaya HPP-1 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 |
| spellingShingle |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 Стефанишин, Д.В. Романчик, К.Г. Методи аналізу та управління системами в умовах ризику і невизначеності |
| title_short |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 |
| title_full |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 |
| title_fullStr |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 |
| title_full_unstemmed |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 |
| title_sort |
логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання зарамагської гес-1 |
| author |
Стефанишин, Д.В. Романчик, К.Г. |
| author_facet |
Стефанишин, Д.В. Романчик, К.Г. |
| topic |
Методи аналізу та управління системами в умовах ризику і невизначеності |
| topic_facet |
Методи аналізу та управління системами в умовах ризику і невизначеності |
| publishDate |
2013 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Системні дослідження та інформаційні технології |
| publisher |
Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Логико-вероятностная оценка риска ущербов от аварийного излива воды из бассейна суточного регулирования Зарамагской ГЭС-1 Logical-probabilistic assessment of risk of damages due to fail water pouring out the daily regulation basin of the Zaramagskaya HPP-1 |
| description |
Наведено результати оцінки ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1, що будується в Росії на ріці Ардон. Розглянуто три можливі сценарії аварійного виливу води з басейну з різними очікуваними збитками. Під час оцінки ймовірності аварії на гідроспоруді за модельними сценаріями використано логіко-імовірнісний метод дерев відмов та статистично-експериментальні дані щодо відмов і несправностей обладнання та пошкодження гідроспоруд у процесі експлуатації. Оцінка узагальненого ризику збитків від аварії проводилася в рамках класичної моделі ризику у вигляді добутку збитку та ймовірності його реалізації з використанням байєсівського перетворення ймовірностей. У результаті досліджень встановлено найбільш ризикований сценарій можливої аварії, який слід приймати до уваги під час розробки заходів щодо підвищення безпеки гідроспоруд.
Приведены результаты оценки риска ущербов от аварийного излива воды из бассейна суточного регулирования Зарамагской ГЭС-1, строящейся в России на р. Ардон. Рассмотрены три возможных сценария аварийного излива воды 0441 из бассейна с различными ожидаемыми ущербами. При оценке вероятности аварии был использован логико-вероятностный метод деревьев отказов и статистически-экспериментальные данные относительно отказов и неисправностей оборудования и повреждения гидросооружений в процессе эксплуатации. Оценка обобщенного риска ущербов от аварии осуществлялась в рамках классической модели риска в виде произведения ущерба и вероятности его реализации с использованием байесовского преобразования вероятностей. В результате исследований установлен наиболее рискованный сценарий возможной аварии, который следует принимать во внимание при разработке мероприятий по повышению безопасности гидросооружений
The results of assessment of risk of damages due to fail water pouring out the daily regulation basin of the Zaramagskaya HPP-1 which is under construction in Russia on the river Ardon are given. Three possible scenarios for emergency spills water from the pool with different expected losses are considered. The logic-probabilistic fault tree method and statistical and experimental data on failures and malfunctions of equipment and damage of hydraulic structures in service were used in assessment of the accident probability. Assessment of overall risk of damages of the accident was carried out in the frame of classical risk model as a product of damage and its probability using Bayesian probability transformation. As a result of studies the most risky scenario of the possible accident that should be taken into account while designing measures to improve the safety of hydraulic structures of the hydro power plant is found.
|
| issn |
1681–6048 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85103 |
| citation_txt |
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 / Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчик // Системні дослідження та інформаційні технології. — 2013. — № 3. — С. 130-141. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT stefanišindv logíkoímovírnísnaocínkarizikuzbitkívvídavaríinogovilivuvodizbaseinudobovogoregulûvannâzaramagsʹkoíges1 AT romančikkg logíkoímovírnísnaocínkarizikuzbitkívvídavaríinogovilivuvodizbaseinudobovogoregulûvannâzaramagsʹkoíges1 AT stefanišindv logikoveroâtnostnaâocenkariskauŝerbovotavariinogoizlivavodyizbasseinasutočnogoregulirovaniâzaramagskoigés1 AT romančikkg logikoveroâtnostnaâocenkariskauŝerbovotavariinogoizlivavodyizbasseinasutočnogoregulirovaniâzaramagskoigés1 AT stefanišindv logicalprobabilisticassessmentofriskofdamagesduetofailwaterpouringoutthedailyregulationbasinofthezaramagskayahpp1 AT romančikkg logicalprobabilisticassessmentofriskofdamagesduetofailwaterpouringoutthedailyregulationbasinofthezaramagskayahpp1 |
| first_indexed |
2025-11-27T02:58:31Z |
| last_indexed |
2025-11-27T02:58:31Z |
| _version_ |
1850795742392745984 |
| fulltext |
© Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук, 2013
130 ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3
УДК 519.22:626/627
ЛОГІКО-ІМОВІРНІСНА ОЦІНКА РИЗИКУ ЗБИТКІВ
ВІД АВАРІЙНОГО ВИЛИВУ ВОДИ З БАСЕЙНУ ДОБОВОГО
РЕГУЛЮВАННЯ ЗАРАМАГСЬКОЇ ГЕС-1
Д.В. СТЕФАНИШИН, К.Г. РОМАНЧУК
Наведено результати оцінки ризику збитків від аварійного виливу води з ба-
сейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1, що будується в Росії на ріці
Ардон. Розглянуто три можливі сценарії аварійного виливу води з басейну
з різними очікуваними збитками. Під час оцінки ймовірності аварії на гідро-
споруді за модельними сценаріями використано логіко-імовірнісний метод де-
рев відмов та статистично-експериментальні дані щодо відмов і несправностей
обладнання та пошкодження гідроспоруд у процесі експлуатації. Оцінка уза-
гальненого ризику збитків від аварії проводилася в рамках класичної моделі
ризику у вигляді добутку збитку та ймовірності його реалізації з викорис-
танням байєсівського перетворення ймовірностей. У результаті досліджень
встановлено найбільш ризикований сценарій можливої аварії, який слід
приймати до уваги під час розробки заходів щодо підвищення безпеки гід-
роспоруд.
ВСТУП
Проблематика аналізу й оцінки ризику аварій на гідроспорудах не нова і на-
була звучання ще в 70-80-х роках минулого століття [1]. Найбільш концент-
ровано вона була представлена на 20-му конгресі Міжнародної комісії з ве-
ликих гребель (ІCOLD), що проводився у Пекіні (Китай, 2000), де
розглядалося окреме спеціалізоване питання 76 «Використання аналізу ри-
зику при прийнятті рішень та забезпеченні безпеки гребель» [2]. Значну ува-
гу було приділено також логіко-імовірнісним методам, що вже використо-
вувалися в атомній енергетиці [3].
Мета роботи — презентація практичного застосування цих методів,
зокрема методу дерев відмов, у задачах оцінки ризику аварій на гідроспору-
дах — об’єктах, що не мають чітко вираженої мережевої структури. Про
особливості застосування цього методу при оцінці ризику аварій на гід-
роспорудах у теоретичному аспекті йдеться в [4], окремі задачі
розв’язувалися в [5–7].
ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕНЬ
Об’єктом досліджень є басейн добового регулювання (ДБР) Зарамагської
ГЕС-1, що будується в Північній Осетії (Росія) на ріці Ардон (притока Тереку).
Зарамагська ГЕС-1 є унікальним гідроенергетичним об’єктом на пост-
радянському просторі, з розрахунковим напором на турбінах 619 м. Буду-
ється ГЕС у складі єдиного гідроенергетичного комплексу (рис. 1), що роз-
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 131
діляється на дві групи гідроспоруд [8]: споруди головного вузла (Головна
ГЕС) і споруди Зарамагської ГЕС-1. За нормами Росії [9] споруди комплексу
віднесено до ІІ класу відповідальності, тоді як БДР Зарамагської ГЕС-1 —
до І, найвищого класу.
Конструктивно БДР Зарамагської ГЕС-1 являє собою огородження
у вигляді бетонної гравітаційної споруди зі сторони р. Ардон. Для недопу-
щення неконтрольованого переливу води через споруду передбачено влаш-
тування аварійного шахтного водоскиду з вільним переливом води. Конс-
труктивні особливості споруди визначають три можливі сценарії аварійного
виливу води з БДР, які були визначені як розрахункові в завданні проектної
організації (ВАТ «Ленгідропроект»):
1A — руйнування (вивал) з різних причин секції бетонної конструкції
огородження ДБР, у тому числі при максимальному розрахунковому земле-
трусі (МРЗ), що має період повторення 1000 років, з виливом води у бік
р. Ардон; збитки від аварії оцінюються в 50% від вартості будівництва ГЕС;
2A — неконтрольований перелив води через гребінь бетонної конструк-
ції огородження БДР у бік р. Ардон; сукупні збитки від аварії за цим сцена-
рієм оцінюються майже в 30% від вартості будівництва ГЕС;
3A — аварійний вилив води через шахтний водоскид у бік р. Ардон;
сукупні збитки можуть скласти біля 5% від вартості будівництва ГЕС.
Крім того, при моделюванні сценаріїв 2A , 3A мали враховуватися ава-
рійні ситуації (сценарії): 1.2A — руйнування турбінного водоводу з перекрит-
тям гідравлічного тракту; 2.2A — втрата пропускної здатності гідроагрегатів
ГЕС; 3.2A — блокування шахтного водоскиду (тільки для сценарію 2A ). Всі
сценарії 1A , 2A , 3A та 1.2A , 2.2A , 3.2A мали представлятися як стохастично
незалежні, сумісні події.
Рис. 1. Загальна схема каскаду Зарамагських ГЕС
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3 132
ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА МОДЕЛЬНІ СЦЕНАРІЇ АВАРІЇ
Предметом досліджень є ризик збитків від аварійного виливу води з БДР
Зарамагської ГЕС-1 в умовах постійної експлуатації.
Аварії на гідроспорудах носять системний характер і можуть визнача-
тися різними природними і техногенними факторами, взаємодією споруд,
устаткування та обладнання, реалізуються за стохастичними законами
і відбуваються за різними сценаріями [4]. Аналіз та оцінювання ризику
аварій на гідроспоруді — складна задача, розв’язання якої потребує за-
стосування методів системного аналізу. При цьому недостатньо мати ре-
презентативні вибірки даних, застосувати строгі математичні моделі та
методи й сучасні обчислювальні технології. Аварії на кожній індивідуаль-
ній споруді можуть розглядатися лише як події-припущення [10], і саме
це ускладнює формалізацію задачі й вимагає евристичних прийомів
аналізу.
Метод дерев відмов дозволяє враховувати складність ієрархічної струк-
тури гідроспоруди як системи [4, 10] й виконати узагальнення (синтез) різ-
норідних оцінок ймовірностей різних аварійних подій на рівні сценаріїв, що
відповідають фізичним формам аварії (порушення стійкості споруди, пере-
лив через гребінь тощо). У разі реалізації методу ймовірності базових (по-
чаткових) аварійних подій і станів можуть встановлюватися незалежно від
поставленої задачі системного аналізу. За надмірної складності ієрархічної
структури гідроспоруди як системи може використовуватися системно-
інтегруючий підхід (агрегування), оскільки надмірна формалізація задачі не
завжди сприяє отриманню адекватних оцінок ймовірностей аварійних подій
в умовах невизначеності як даних, так і моделей [6]. По суті більш деталізо-
вані події й стани цілеспрямовано інтегруються у більш загальні й менш де-
талізовані події та стани, які надалі вже вважаються базовими. Таким чином
задача моделювання причинно-наслідкових відносин між аварійними подія-
ми, що встановлюються при декомпозиції задачі, спрощується. У свою чер-
гу нескладні додаткові перетворення на основі формули Байєса ймовірнос-
тей кількох узагальнених аварійних подій як сумісних сценаріїв аварії на
гідроспоруді безпосередньо при оцінці ризику збитку від аварій дозволяють
скористатися класичною моделлю ризику збитку у вигляді добутку величи-
ни збитку на ймовірність його реалізації [11].
ОЦІНКА УЗАГАЛЬНЕНОГО РИЗИКУ ЗБИТКІВ НА ОСНОВІ
БАЙЄСІВСЬКОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ЙМОВІРНОСТЕЙ
Скористаємося класичною моделлю ризику збитку у вигляді добутку вели-
чини збитку на ймовірність його реалізації. Шукатимемо узагальнений ри-
зик збитків у вигляді [11]:
i
n
i
i DDPDR ∑
=
=
1
)()( , (1)
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 133
де )( iDP — ймовірність виникнення збитку величиною ;iD n — загальна
кількість випадків виникнення збитків iD , .,1 ni =
Легко показати, що формула (1) є справедливою за умови несумісної
реалізації збитків iD . Якщо, наприклад, ,const=iD то ∑
=
n
i
iDP
1
)( не має пе-
ревищувати 1.
Нехай )(AP — ймовірність аварії, яка може відбутися за одним із мо-
дельних сценаріїв iA , ni ,1= , яким відповідають збитки iD , ni ,1= . Визна-
чимо ймовірність )( iDP збитку iD через ймовірність аварії )(AP як
,)()|()( APAAPDP ii = (2)
де )|( AAP i — ймовірність, яка згідно з формулою Байєса, буде:
,)()|()()|()|(
1
i
n
i
iiii APAAPAPAAPAAP ∑
=
= (3)
)( iAP — ймовірність реалізації сценарію iA (у нашому випадку — сумісної
події у групі подій iA , ni ,1= ); )|( iAAP — умовна ймовірність виникнення
аварії за сценарієм iA , яка, при нормалізації )( iAP буде [11]:
.)()()|(
1
∑
=
=
n
i
iii APAPAAP (4)
Використання імовірнісної міри щодо нормалізованих «ваг» (4) можна
виправдати тим, що будь-яка нормалізована система ненегативних величин
підкоряється аксіомам теорії ймовірностей.
Байєсівське перетворення виду (2)÷(4) ймовірностей виникнення аварії
за кількома сумісними сценаріями дозволяє за оцінки узагальненого ризику
збитків скористатися формулою (1), в якій ризики складуються.
ОЦІНКА ЙМОВІРНОСТІ АВАРІЇ МЕТОДОМ ДЕРЕВ ВІДМОВ
Згідно з методом дерев відмов ймовірності аварійних подій, що є наслідка-
ми, встановлюються за відомими ймовірностями причин у залежності від
логічних операторів, що моделюють логіку причинно-наслідкових зв’язків.
Зазвичай [3, 4, 10] при розв’язуванні практичних задач достатньо скориста-
тися логічними операторами «АБО» (логічна операція «диз’юнкція»), «І»
(логічна операція «кон’юнкція»), «ВИКЛЮЧНЕ АБО» («виключна
диз’юнкція»), «ЗАБОРОНА» (логічна операція «імплікація») (табл. 1).
У формулах (5)÷(8) ймовірності: )( iBP — події-причини iB ;
)(CP — події-умови ;C )(AP — події-наслідку ;A n — загальна кількість
подій iB .
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3 134
Т а б л и ц я 1 . Формули для розрахунку ймовірностей подій-наслідків
Найменування
оператора
Розрахункові формули
для оцінки ймовірності події-наслідку A
«АБО» ))(1(1)(
1
∏
=
−−=
n
i
iBPAP (5)
«ВИКЛЮЧНЕ АБО» ∑
=
=
n
i
iBPAP
1
)()( (6)
«І» ∏
=
=
n
i
iBPAP
1
)()( (7)
«ЗАБОРОНА» )()()( CPBPAP = (8)
Дерево відмов, за яким розраховувалася ймовірність аварії та ймовір-
ності окремих сценаріїв аварійного виливу води з БДР Зарамагської ГЕС-1
в умовах постійної експлуатації, наведено на рис. 2–7. На діаграмах дерева
відмов колами показано базові події, якими описувалися граничні стани спо-
руд, відмови та несправності систем та пристроїв, заокругленими прямокут-
никами — події-умови для розвитку аварійних подій. Прямокутниками по-
казано події-наслідки, ромбами — нерозкриті гілки дерева відмов.
МРЗ — максимальный
розрахунковий
землетрус
БДР — бассейн добового регулювання
Пошкодження конструк-
цій огородження БДР
Рис. 2. Дерево відмов для розрахунку ймовірності аварійного виливу води з БДР
Зарамагської ГЕС-1 (продовження див. на рис. 3, 4) та сценарію 1A
«ЗАБОРОНА»
«ЗАБОРОНА» «ЗАБОРОНА»
«ВИКЛЮЧНЕ АБО»
«АБО»
«ЗАБОРОНА»
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 135
Ри
с.
3
. Д
ер
ев
о
ві
дм
ов
д
ля
р
оз
ра
ху
нк
у
йм
ов
ір
но
ст
і с
це
на
рі
ю
A
2
Ц
ІВ
—
ш
ах
ма
тн
ий
в
од
о-
ск
ид
ТВ
—
т
ур
бі
нн
ий
в
од
ов
ід
М
РЗ
—
м
ак
си
ма
ль
ны
й
ро
зр
ах
ун
ко
ви
й
зе
мл
ет
ру
с
А
С
У
—
а
вт
ом
ат
из
ов
ан
а
си
ст
ем
а
уп
ра
вл
ін
ня
БД
Р
—
б
ас
ей
н
до
бо
во
го
ре
гу
лю
ва
нн
я
«В
И
КЛ
Ю
ЧН
Е
А
БО
»
«А
БО
»
«З
А
БО
РО
Н
А
»
«А
БО
»
«А
БО
»
«З
А
БО
РО
Н
А
»
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3 136
Ри
с.
4
. Д
ер
ев
о
ві
дм
ов
д
ля
р
оз
ра
ху
нк
у
йм
ов
ір
но
ст
і с
це
на
рі
ю
A
3
Ц
ІВ
—
ш
ах
ма
тн
ий
в
од
о-
ск
ид
ТВ
—
т
ур
бі
нн
ий
в
од
ов
ід
М
РЗ
—
м
ак
си
ма
ль
ны
й
ро
зр
ах
ун
ко
ви
й
зе
мл
ет
ру
с
А
С
У
—
а
вт
ом
ат
из
ов
ан
а
си
ст
ем
а
уп
ра
вл
ін
ня
БД
Р
—
б
ас
ей
н
до
бо
во
го
ре
гу
лю
ва
нн
я
«В
И
КЛ
Ю
ЧН
Е
А
БО
»
«А
БО
»
«З
А
БО
РО
Н
А
»
«А
БО
»
«А
БО
»
«З
А
БО
РО
Н
А
»
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 137
Ймовірності базових подій та подій-умов встановлювалися до розра-
хунку дерева відмов і несправностей (табл. 2).
Рис. 5. Дерево відмов для розрахунку ймовірності аварійної ситуації 1.2A
АСУ — автоматизована система управління
ТВ — турбінний водовід
«ВИКЛЮЧНЕ
АБО»
«АБО»
«ЗАБОРОНА»
«ЗАБОРОНА»
Рис. 6. Дерево відмов для розрахунку ймовірності аварійної ситуації 2.2A
МРЗ — максимальный
розрахунковий землетрус
НА — направляючий апарат
ТВ — турбінний водовід
«ВИКЛЮЧНЕ
АБО» «АБО»
«ЗАБОРОНА»
«АБО»
«АБО»
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3 138
Т а б л и ц я 2 . Базові події і події-умови та їх розрахункові ймовірності
Подія Опис події Ймовірність
1.1B Пошкодження бетонних конструкцій огородження БДР
при землетрусі не меншому МРЗ 0,1
2.1B Пошкодження бетонних конструкцій огородження БДР
з будь-яких причин, окрім землетрусів ≥ МРЗ 0,05
1C Землетрус ≥ МРЗ, із періодом повторення 1000 років 10–3, рік–1
2C Будь-яке небезпечне сполучення навантажень тощо,
окрім землетрусів ≥ МРЗ 0,0232, рік–1
3C Системна помилка оператора в умовах стресу,
викликаного аварійною ситуацією 0,3
4C Втрата живучості ушкодженої конструкції 0,04
1.2B Пошкодження турбінного водоводу при сейсмі ≥ МРЗ 0,1
2.2B Пошкодження турбінного водоводу з будь-яких причин,
окрім землетрусів ≥ МРЗ 0,05
3.2B Відмова АСУ через зовнішні впливи 0,0242, рік–1
4.2B Відмова АСУ з внутрішніх причин 0,15, рік–1
5.2B Ремонт гідроагрегату 0,1, рік–1
6.2B Відмова направляючого апарата гідротурбіни 0,036, рік–1
7.2B Обрив ЛЕП через вітрові і льодові навантаження 0,01, рік–1
8.2B Обрив ЛЕП через геологічні впливи
(землетруси, зсуви, селі тощо) 0,0242, рік–1
9.2B Пошкодження труби для промивки наносів
при землетрусі не меншому МРЗ 0,1
Рис. 7. Дерево відмов для розрахунку ймовірності аварійної ситуації 3.2A
МРЗ — максимальный
розрахунковий землетрус
ШВ — турбінний водоскид
«ВИКЛЮЧНЕ
АБО»
«АБО»
«ЗАБОРОНА»
«АБО»
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 139
Продовження табл. 2
10.2B Пошкодження труби для промивки наносів
з будь-яких причин, окрім землетрусів не менших МРЗ 0,05
11.2B Пошкодження конструкції шахтного водоскиду
при землетрусі не меншому МРЗ 0,1
12.2B Пошкодження конструкції шахтного водоскиду
з будь-яких причин, окрім землетрусів не менших МРЗ 0,05
5C Невчасне відновлення лінії видачі потужності 0,1
6C Системна помилка оператора при діях згідно з регла-
ментом в умовах стресу, викликаного аварією 0,1
13.2B Зовнішнє блокування шахтного водоскиду зі сторони
нижнього б’єфу 0,0242, рік–1
14.2B Зовнішнє блокування шахтного водоскиду
зі сторони верхнього б’єфу 0,15, рік–1
3B Шахтний водоскид у працездатному стані 0,828
Ймовірності подій 3C , 6C приймалися за даними [3]. Ймовірність події
4C приймалася рівною середньостатистичному коефіцієнту переходу
ушкоджень бетонної гідроспоруди в руйнування [4]. Ймовірності подій
,3.2B ,8.2B 13.2B приймалися рівними повній ймовірності виникнення не-
безпечних сполучень навантажень і впливів як сума ймовірностей подій-
умов 1C та 2C . Ймовірності подій 4.2B , 6.2B приймалися на основі статис-
тики відмов основних елементів автоматизованих систем управління на ГЕС
(табл. 3). Ймовірність події 5.2B приймалася з врахуванням статистики від-
мов, що вимагають проведення ремонтів, на гідроагрегатах російських ГЕС
[6]. Ймовірності подій 7.2B , 5C приймалися згідно з рекомендаціями Міжна-
родної електротехнічної комісії [12]. Ймовірність події 14.2B приймалася за
даними [13]. Ймовірність події 3B встановлювалася як доповнення до одини-
ці ймовірності аварійної ситуації 3.2A — блокування шахтного водоскиду.
Т а б л и ц я 3 . Середньостатистичні ймовірності знаходження в непрацезда-
тному стані елементів автоматизованих систем управління (АСУ) на гідро-
електростанціях [14]
Елементи систем управління Ймовірність відмови, рік–1
Комп’ютери, включно периферія
Мережі передачі даних
Автоматичні перемикачі
Самописці рівнів води в б’єфах
Локальні мережі електропостачання
Направляючі апарати
Контролери
0,007
0,018
0,007
0,028
0,001
0,036
0,040
Відмова системи в цілому 0,137*
З запасом ризику імовірність відмови АСУ (подія 4.2B ) приймалася
рівною 0,15, рік–1.
Для оцінки щорічної ймовірності реалізації події-умови 2C формува-
лася повна група у складі подій 1C та 2C . Покладалося, що при розрахунко-
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2013, № 3 140
вому строку служби гідроспоруди 100=pT років (як для споруд I класу згідно
з російськими нормами [9]) повна ймовірність реалізації події-умови 1C буде:
[ ] .0952,0)101(1)(11),( 1003
11 =−−=−−= −pT
p CPTCP
Тоді, із врахуванням умови формування повної групи подій, повна
ймовірність реалізації події-умови 2C протягом 100=pT років:
.9048,00952,01),(1),( 12 =−=−= pp TCPTCP
Звідки щорічна ймовірність події-умови 2C , що доповнює умову :1C
[ ] 0232,0)9048,01(1),(11)( )100/1(
1
22 =−−=−−= pTpTCPCP , рік–1.
ОТРИМАНІ РЕЗУЛЬТАТИ
За період розрахунків дерева відмов (рис. 2–7) було отримано наступні ймо-
вірності аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамаг-
ської ГЕС-1: за сценарієм 5
11 1051,1)( −⋅=− APA , рік–1; за сценарієм
,1062,2)( 5
22
−⋅=− APA рік–1; за сценарієм ,1026,1)( 4
33
−⋅=− APA рік–1.
Повна ймовірність аварійного виливу води з БДР Зарамагської ГЕС-1 —
41067,1)( −⋅=AP , рік–1.
Результати розрахунків узагальненого ризику збитків зведено в табл. 4.
Т а б л и ц я 4 . Результати розрахунків узагальненого ризику збитків від
аварійного виливу води з ДБР Зарамагської ГЕС-1 (W — вартість будів-
ництва ГЕС)
Сценарії, iA
Параметри
1A 2A 3A
∑
)( iAP , рік–1 1,51⋅10–5 2,62⋅10–5 1,26⋅10–4 1,673⋅10–4
iD , в долях від W 0,5 0,2 0,05 0,77
)|( iAAP 0,090 0,157 0,753 1
)()|()( APAAPDP ii ⋅= , рік–1 1,5⋅10–5 2,62⋅10–5 1,258⋅10–4 1,67⋅10–4
Ризики збитків
ii DDP ⋅)( , рік–1 7,5⋅10–6 7,86⋅10–6 6,29⋅10–6 2,165⋅10–5
Було встановлено: узагальнений щорічний ризик збитків від аварійного ви-
ливу води з ДБР Зарамагської ГЕС-1 може досягти величини 2,165⋅10–5⋅ ,W рік–1,
де W — приведена на момент оцінки вартість будівництва ГЕС; найбіль-
шим «внеском» в узагальнений ризик збитків характеризується сценарій
2A — неконтрольований перелив води через гребінь бетонної конструкції
огородження БДР у бік р. Ардон, що слід приймати до уваги при розробці
заходів щодо підвищення безпеки гідроспоруд Зарамагської ГЕС-1.
Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2013, № 3 141
ВИСНОВКИ
Цінність подібних досліджень проявляється, насамперед, під час розв’язання
задач прийняття рішень щодо безпеки гідроспоруд в умовах невизначеності.
При цьому й потреба в коректних, адекватних оцінках ризику збитків від
аварій на гідроспоруді виникає з усвідомленням того, що врахування ризику
у випадку прийняття рішень сприяє розкриттю невизначеності на основі по-
рівняння альтернатив.
Оцінювання ризиків збитків від аварій на гідроспоруді слід розглядати
як «ітераційний» процес, що повторюється, коли надходить нова інформа-
ція. З новими даними оцінки ризику модифікуються, можуть виявлятися
нові визначальні сценарії аварій, фактори і параметри. Ефективність заходів,
спрямованих на зменшення ризику, оцінюється при співставленні ризиків,
які прогнозуються до і після запровадження відповідних заходів. У такому
вигляді дослідження ризику стають інтегральною складовою процесу забез-
печення безпеки гідроспоруди при її проектуванні, будівництві, експлуатації.
ЛІТЕРАТУРА
1. Hoeg K. New dam safety legislation and the use of risk analysis // Int. Journal on
Hydropower and Dams. — 1998. — № 5. — P. 85–88.
2. The use of risk analysis to support dam safety decisions and management. Trans. of the
20-th Int. Congress on Large Dams. — 1, Q, 76. Beijing-China, 2000. — 896 р.
3. Kumamoto H., Henley E.J. Probabilistic Risk Assessment and Management for En-
gineers and Scientists.— NY.: IEEE Press, 1996. — 597 р.
4. Векслер А.Б., Ивашинцов Д.А., Стефанишин Д.В. Надежность, социальная
и экологическая безопасность гидротехнических объектов: оценка риска
и принятие решений. — СПб.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 2002. — 591 с.
5. Stefanyshyn D.V. Assessment of accident risks to support safety of the Boureya
dam // Proc. of Int. Scientific School «Modelling and Analysis of Safety and Risk
in Complex Systems». June 24–28, 2008. Saint-Petersburg, Russia. — P. 377—382.
6. Стефанишин Д.В. Вибрані задачі оцінки ризику та прийняття рішень за умов
стохастичної невизначеності. — К.: Азимут-Україна, 2009. — 104 с.
7. Стефанишин Д.В., Романчик Е.Г. Вероятностное моделирование гипотетиче-
ских сценариев двух нетиповых аварий на гидроэнергетических объектах
при отказах автоматики // Предотвращение аварий зданий и сооружений. —
2011. — http://pamag.ru/pressa/vmgs-heo.
8. Данелия А.И., Кочиев П.Г. Зарамагские ГЭС: проектные решения и ход строи-
тельства и др. // Гидротехническое строительство, 2007. — № 6.— С. 54–59.
9. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. —
М.: Госстрой России, 2004.— 24 с.
10. Стефанишин Д.В. Прогнозування аварій на греблях в задачах оцінки
й забезпечення їх надійності та безпеки // Гідроенергетика України. —
2011. — № 3–4. — С. 52–60.
11. Романчук К.Г., Стефанишин Д.В. Використання байєсівського підходу при
управлінні ризиками аварій в складних системах // Математичне та
комп’ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: Зб. наук. праць. —
Кам’янець-Подільський: К-ПНУ. — 2008. — Вип. 1. — C. 149–155.
12. Нагрузка и прочность воздушных линий электропередачи. Международная
электротехническая комиссия, технический комитет 11: Рекомендации для
воздушных линий. — 1987.— 53 с.
13. Salmon G.M., Hartford D.N.D. Risk analysis for dam safety // Int. Water Power and
Dam Construction. March. — 1995. — Part I, II. — P. 42–47.
14. Lecornu J. Dam Safety in 1996 // From Engineers Duty to Risk Management.
ICOLD. — 1996. — 5. — Р. 43–56.
Надійшла 24.02.2012
|