автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Модели и алгоритмы обоснования величины индивидуального пожарного риска для управления безопасностью людей в зданиях и сооружениях

Фнрсов Алексей Викторович

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБОСНОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЛЮДЕЙ В ЗДАНИЯХ И.СООРУЖЕНИЯХ

Специальность: 05.13.10-Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1« МАЯ 2013

005053^

005059443

Фирсов Алексей Викторович

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБОСНОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЛЮДЕЙ В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

Специальность: 05.13.10-Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России на кафедре гражданской защиты Учебно-научного комплекса гражданской защиты.

Научный руководитель: Харисов Гаяз Харисович

доктор технических наук, профессор кафедры гражданской защиты учебно-научного комплекса гражданской защиты Академии ГПС МЧС России

Официальные оппоненты: Брушлинский Николай Николаевич,

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, начальник научно-исследовательского центра управления безопасностью сложных систем Академии ГПС МЧС России

Красавин Александр Вадимович, кандидат технических наук, заместитель начальника отдела экспертизы предупреждения чрезвычайных ситуаций ФАУ «Главгосэкспертиза России»

Ведущая организация: ФГБУ «Всероссийский научно - исследовательский

институт противопожарной обороны» МЧС России.

Защита состоится 22 мая 2013 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан 22 апреля 2013 г.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию Государственной противопожарной службы по указанному адресу.

Телефон для справок: (495) 683-19-05

Ученый секретарь, д.т.н., доцент

С.Ю. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертационной работы. В настоящее время в Российской Федерации наблюдается самый высокий в мире уровень индивидуального пожарного риска. За последние три года он составлял: в 2010 г. - 92-10"61/чел. год; в 2011 г. - 84-10 6; в 2012 г. - 78-10 6.

В странах, сопоставимых по климату с Российской Федерацией, уровень индивидуального пожарного риска составляет: в Швеции, США и Канаде - 12-Ю6 1/чел. год; в Норвегии - 13-Ю"6, причем указанные уровни признаются в этих странах и приемлемыми и допустимыми.

В соответствии со статьей 79 Технического регламента «О требованиях пожарной безопасности» (далее - Технический регламент), нормативное значение индивидуального пожарного риска регламентируется на уровне не выше 10~6 в год при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания и сооружения точке. Таким образом, получается, что, с одной стороны, наблюдаемый на практике уровень индивидуального пожарного риска в Российской Федерации является самым высоким в мире, а с другой - Технический регламент устанавливает нормативное значение индивидуального пожарного риска на уровне намного ниже наблюдаемого на практике в наиболее развитых странах, причем последний признается в этих странах и приемлемым и допустимым. Между тем, как показано во второй главе диссертации, снижение индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях Российской Федерации в 2009-2011 годах всего на одну миллионную в год стоило в среднем 1404 млн. рублей.

Указанное нормативное значение индивидуального пожарного риска впервые было зафиксировано в ГОСТ 12.1.004-76 «Пожарная безопасность. Общие требования», и ни в одном году, как до 1976 года, так и после 1976 г., индивидуальный пожарный риск, наблюдавшийся на практике, не снижался до указанного нормативного значения. В 1897 г. он составлял 24-10"5, в 1960 г. - 9-10"6. Это наименьшие из зафиксированных индивидуальных пожарных рисков в нашей стране. На этом основании можно сделать вывод: нормативное значение индивидуального пожарного риска, регламентируемое Техническим регламентом, не имеет технико-экономического обоснования, должно быть пересмотрено и научно обосновано.

В соответствии с п. 7 Технического регламента, порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска регламентируется Методикой определения расчетных величин пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности (приложение к приказу МЧС России от 31.06.09, №382) (далее - Методика). Анализ Методики показал, что она завышает расчетную величину индивидуального пожарного риска в сотни раз в зависимости от количества людей, находящихся в здании или сооружении. Завышенные расчетные величины индивидуальных пожарных рисков приводят к тому, что владельцы объектов принуждаются повышать пожарную безопасность объектов до уровней, не соответствующих уровню развития национальной экономики и материально-технической базы Российской Федерации. Таким образом, Методика нуждается в корректировке так, чтобы расчетная величина индивидуального пожарного риска в здании или сооружении адекватно отражала его пожарную опасность.

Объектом исследования является индивидуальный пожарный риск в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Предметом исследования являются модели и алгоритмы обоснования нормативных значений и расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях.

Целью исследования является совершенствование управления пожарной безопасностью и уточнение методики расчета индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Для достижения указанных целей необходимо было решить следующие научные задачи: обосновать нормативное значение индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности и скорректировать формулу для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска в указанных зданиях и сооружениях. Частные научные задачи:

> проанализировать статистические данные по гибели и травмированию людей при пожарах в Российской Федерации и в других странах, сопоставимых по

климату с Россией, а также экономические показатели, связанные с обеспечением пожарной безопасности и материальным ущербом от пожаров;

> разработать математическую модель, связывающую расходы на обеспечение пожарной безопасности с индивидуальным пожарным риском;

> установить численные значения индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности;

> проанализировать параметры, входящие в формулу для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности;

> разработать имитационную модель индивидуального пожарного риска и осуществить его моделирование.

Основные методы исследования: математический анализ; матричный анализ; теория вероятностей и математическая статистика; имитационное моделирование методом Монте-Карло.

Научная новизна работы: обоснованы нормативные значения индивидуального пожарного риска для зданий и сооружений, соответствующие уровню развития национальной экономики и материально-технической базы страны;

обоснован условный индивидуальный пожарный риск в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Практическая ценность и значимость работы. Обоснованные нормативные значения индивидуального пожарного риска и скорректированная формула для определения его расчетной величины позволяют рассчитывать величину индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности и обосновывать условия их соответствия требованиям пожарной безопасности, которые соответствуют уровню развития национальной экономики, материально-технической базы, а также уровню научно-технического развития страны.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Работа базируется на официальных статистических данных ВНИИПО МЧС России за 20092011 годы, которые представлены в приложениях. Все ссылки на литературу, выведенные формулы, модели и алгоритмы проверяемы и воспроизводимы с однозначными ответами. Математические модели разработаны с использованием

надежных и проверенных временем математического анализа, теории вероятностей и математической статистики, матричного анализа и имитационного моделирования. Процедуры статистического анализа, матричного анализа и имитационного моделирования представлены в приложениях.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на заседании Учебно-научного комплекса гражданской защиты Академии ГПС МЧС России, а также на международных научно-практических конференциях «Системы безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России) 2006, 2008; в виде стендовых докладов в 2010, 2011, 2012 г.); «Экологические проблемы XXI века» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных трудов, из которых 8 - в изданиях, утвержденных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации, и 3 - в других изданиях.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автором обоснованы и предложены:

> нормативные значения индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности с учетом уровня развития национальной экономики, материально-технической базы, а также уровня научно-технического развития страны;

> математическая модель индивидуального пожарного риска;

> вероятностная оценка, матричный анализ и имитационное моделирование индивидуального пожарного риска методом Монте-Карло;

> корректировка формулы для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска, изложенной в Методике.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационного исследования, в частности, рекомендуемые нормативные значения индивидуального пожарного риска для зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности, внедрены в учебный процесс саморегулируемой организации специалистов пожарной безопасности «ПожСоюз», автономная некоммерческая организация дополнительного образования «Научно - Образовательный Центр Прометей», а также в ООО «Энэван» в части реализации аудиторских проверок с использованием методики определения расчетной величины ин-

дивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе Академии ГПС МЧС России в дисциплинах: «Надежность технических систем и техногенный риск»; «Государственный пожарный надзор».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы (101 наименований) и 56 приложений. Основное содержание диссертации изложено на 196 страницах, включает 62 таблицы и 30 рисунков. Список литературы и приложения занимают 100 страниц.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель и обоснованные с ее помощью нормативные значения индивидуальных пожарных рисков для зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности.

2. Модель и результат обоснования условного индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

3. Предложения по использованию разработанных моделей и их результатов для управления безопасностью людей в зданиях и сооружениях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и степень проработанности темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, изложены научная новизна и практическая значимость работы, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ статистических данных по пожарам и их последствиям» проведен анализ официальных статистических данных по пожарам и их последствиям в Российской Федерации в 2009-2011 годах, и странах, сопоставимых по климату с Российской Федерацией.

Основные выводы по первой главе.

1. В Российской федерации в 2009-2011 годах наблюдалось устойчивое снижение числа погибших при пожарах людей в среднем на 7% в год.

2. Приемлемый (допустимый) индивидуальный пожарный риск в странах, сопоставимых по климату с Россией - Канаде, Швеции, Норвегии, США - составлял в 2006-2008 годах 12-106 1/чел. год.

3. Причиной гибели людей при пожарах в 71% случаев являются токсичные продукты горения, в 10% случаев - высокая температура, в 19% случаев - другие причины.

4. При пожарах в состоянии алкогольного (наркотического) опьянения погибает 53% людей, в состоянии сна - 20%, при других условиях - 27%.

5. Социальная группа, фиксируемая в статистических сборниках как «бомж и безработный», составляет 7% от численности населения России, а в числе погибших при пожарах людей они составляют 33%.

6. Эффективность работы всех видов пожарной автоматики - коэффициент оперативной готовности - составлял в среднем 0,728 (вычислен как среднее взвешенное число), то есть в 72,8% случаев пожаров все виды пожарной автоматики, установленной на объектах защиты, выполнили свою функцию. По видам пожарной автоматики указанный коэффициент составлял: установки охранно-пожарной сигнализации - 83,3%, установки пожарной сигнализации - 72,8%, установки пожаротушения - 34,5%, системы противодымной защиты - 50,4%, системы оповещения о пожаре - 84,6%.

Во второй главе «Обоснование нормативного значения индивидуального пожарного риска для зданий и сооружений» систематизированы данные для ряда стран, в том числе Российской Федерации, по рекомендуемым нормативным уровням индивидуального риска гибели людей от различных опасных факторов. Указанные уровни варьируют в диапазоне (1-100) • I О 6 1/чел. год. В результате экономического анализа обеспечения пожарной безопасности вычислены следующие показатели:

Ог (Ю _ приведенные затраты на обеспечение пожарной безопасности в долях ВВП (%) в зависимости от величины индивидуального пожарного риска И.;

(¿2 (Я) - прямой и косвенный ущерб от пожаров с учетом гибели и травмирования людей в долях ВВП (%) в зависимости от величины индивидуального пожарного риска Я;

Жизни погибших при пожарах и травмированных людей известным методом (Харисов Г.Х., Тетерин И.М. Экономический эквивалент человеческой жизни: Монография. Издание второе, исправленное и дополненное - М.: Академия ГПС МЧС России, 2008 - 57 с.) конвертированы в денежные единицы и просуммиро-

ваны с прямым и косвенным материальным ущербом от пожаров. На рис. 1 и 2 представлены зависимости (^(Я) и (2г(Ю от И.

Рис.1. Зависимость (^(Я) и <?2(Ю от Я для России и США

Рис.2. Зависимость и <22№) от Я для Швеции и Великобритании

В табл. 1 представлены исходные данные для обоснования нормативного значения индивидуального пожарного риска.

Таблица 1

Динамика основных показателей обстановки с пожарами в Российской Федерации для обоснования нормативного значения индивидуального пожарного риска

Наименование показателя Годы

2009 2010 2011 2012

Расходы федерального бюджета по разделу «Обеспечение пожарной безопасности», млн. руб. <21 (И) 75529,8 84864,2 92879,6 103492,2

Наблюдаемый индивидуальный пожарный риск (10 6 1/чел. год) И 98,3 91,5 84,0 78,0*

Погибло людей при пожарах 13946 13070 12018 11056'

Травмировано людей при пожарах 13269 13117 12516 11890'

Травмированые люди, приравненные к погибшим 1327 1312 1252 1189'

Погибшие + приравненные к погибшим 15273 14382 13270 12245

Прямой материальный ущерб от пожаров, млн. руб. 11194 14565 18042 14434'

Ущерб в результате гибели и травмирования людей, млн. руб. ** 159740 150421 138791 128070'

Суммарный ущерб от пожаров <52 (Ю 170934 164986 156833 142504*

<МЮ/<32(Ю 0,442 0,514 0,592 0,726'

*прогноз на основании аналитической справки за 9 месяцев 2012г;

**при среднем возрасте погибших людей 51,15 лет и экономическом эквиваленте человеческой жизни в этом возрасте - 10,459 млн. руб.

С учётом данных табл.1, при помощи метода наименьших квадратов разработана математическая модель зависимости СЮ и 02(Ю от

(2!(Я) = 235677 - 1664 Я - 0,010507 Я2 млн. руб (1)

(}2(Ю = 1809 И млн. руб. (2)

Точность формулы (1) составляет (+2%) - (-5%), формулы (2) - (+4%)- (-3%). На рис.3 представлены зависимости (^(Юф и (?2(й)ф от Я, то есть фактические значения, наблюдавшиеся на практике (статистические данные) и <?1(Д)Т, и (22(Д)т - теоретические значения, вычисленные по формулам (1) и (2). Пунктирная линия <?1(Я)Т показывает истинное направление этой линии, так как хорошо известно, что при Я—»0, (?1(/?)т—

Путем дифференцирования сК^^Ю/сШ вычислена цена единицы индивидуального пожарного риска, то есть стоимость снижения индивидуального пожар-

ного риска в стране на одну единицу равную 1 ■ 10~6. Сделано это путем численного дифференцирования. Для этой цели бесконечно малые значения сК^^Я^и (Ш заменены на конечные и известные значения Д ДЯ.

QW

J 8000D-150000 т

= 235ь*"' - I ?>64К - 0.111050711' - затраты на обеспечение пожарной безопасности, млн. руб/год; <^:(к|г = 18"'Ж - прямой материальный ущерб от пожаров + ущерб в рс1ультатс гибели и травмирования люден; К - индивидуальный пожарный риск

0:(К|Ф

«|(1!)ф

0HR),

i-

1"

ГПГ'

84 | 91.51 98,?

"t"

1-

135 R (I О"6)

0 15 30 45 60 75

78

Рис.3. Теоритические (т) и фактические (ф) зависимости Qi(/?), и Qi(R),\>, Q2{R), и Q2(Д)ф от Д в Российской Федерации

Снижение индивидуального пожарного риска с 98,3 • 10"6 до 91,5 • 10~б, на ДR = 6,8 • 10~6, обошлось в:

А <?!(/?) = 84864 - 75530 = 9334 млн. руб. (табл. 1). (3)

Цена AQi(Ri) снижения R на одну единицу (т.е. на 1 • 10~6) равна:

A<2i(Ki) = A Q^RVAR = 9334/6,8 = 1373 млн. руб. (4)

Аналогично при снижении индивидуального пожарного риска:

с 91,5 • 10"6 до 84,0 • 10"6 на 7,5 ■ 10"6

AQ^RJ = 8016/7,5 = 1069 млн. руб.

с 84,0 ■ Ю-6 до 78,0 • 10 6 на 6 • 10~6

(5)

(6)

Д<?1(К1) = Ю612/6 = 1769 млн. руб. Среднее значение А(21(И1)С= (1373 + 1069 + 1769)/3 = 1404 млн. руб. (7) Доверительный интервал для А<?1СЙ1)с при 90% доверительной вероятности составляет (927-1881).

Примерно такие же значения получены при дифференцировании функции

й(11{К)/<Ш = - 1664 - 0,021014/?. (В)

При Я = (98,3 + 91,5 + 84,0 + 78,0)/4 = 88 (9)

<К}1{К)/йК=- 1664-0,021014 • 88 = - 1666 млн. руб./год (10) Знак минус указывает на то, что функция (1) по мере увеличения риска И уменьшается, то есть уменьшение (?!(/?) на 1666 млн. руб./год приводит к увеличению риска Я на 1 • 10"6. Полученное число укладывается в вычисленный выше 90% доверительный интервал. Прогнозируемые затраты на обеспечение пожарной безопасности, вычисленные по формулам (1) и (2), представлены в табл.2.

Таблица 2

Прогнозируемые затраты на обеспечение пожарной безопасности и соответствующие им

индивидуальные пожарные риски в Российской Федерации

Наименование показателя Индивидуальный пожарный риск К( 11) 1/чел. год

781 68 56 12 I5

Расходы федерального бюджета по подразделу 0310 «Обеспечение пожарной безопасности», млн. руб. в ценах 2009-2011 годов 41 (Л) 103492 122476 142460 215708 2340036

Суммарный ущерб от пожаров(прямой материальный ущерб + ущерб в результате гибели и травмирования людей), млн. руб. в ценах 2009-2011 годов 142504 123012 101304 21708 1809

<г2сю 0,73 1,00 1,41 9,94 129,35

1 Наблюдавшийся на практике в 2012 г; 103492 млн. руб. в ценах 2012 года.

2 Прогнозируемый в точке пересечения кривых (>^(11) и ()2(И) (рис. 3).

3 Прогнозируемый с учетом опыта Швеции, где наиболее эффективно расходуются средства, выделяемые на обеспечение пожарной безопасности (<?1(Л)/<?2№) — 1.42; рис. 2).

4 Прогнозируемый с учетом опыта Швеции, где Я = 12 1/чел. год (рис.2).

5 Прогнозируемый с учетом статьи 79 Технического регламента.

6 В десятки раз заниженное число (рис.3, разность между пунктирной линией и линией

<?1(К)т).

Прогнозируемые числа третьей, четвертой и пятой колонок табл. 2 можно считать вполне обоснованными и реалистичными, так как они базируются на линейной математической модели, опирающейся на статистические данные за 2009-

2012 годы. Прогнозируемое число (^(Ю шестой колонки намного занижено (в десятки раз), так как оно, так же как и числа третьей, четвертой и пятой колонок, базируется на линейной математической модели. Однако, по мере приближения значения индивидуального пожарного риска (и любого другого риска) к нулю, расходы на его нейтрализацию резко увеличиваются.

Отношение в зависимости от /? в различных странах представле-

но в табл. 3.

Таблица 3

Отношение (^СК)/()2(К) в зависимости от й в различных странах по статистическим и расчетным данным

Индивидуальный (¿^Я) - затраты на обеспечение Стоимость* содержа-

пожарный риск, пожарной безопасности ния пожарной охраны

10* <?2(Я)- прямой материальный Источник в расчете на одного

Страна (1/чел. год), ущерб от пожаров + ущерб в ре- жителя в год (в ценах

« зультате гибели и травмир. люден 2009-2011 годов)

Россия 98,3 0,44 статистика 532 руб.

91,5 0,51 статистика 598 руб.

84,0 0,59 статистика 655 руб.

78,0 0,73 статистика 729 руб.

68,0 1,00 прогноз 863 руб.

56,0 1,41 прогноз 1003 руб.

12,0 9,94 прогноз 1519 руб.

1,0 129,35 прогноз 1648 руб.**

США 12,0 4,00 статистика 127 долларов

Вели- 8,0 2,12 статистика 67 евро

кобри-

тания

Шве- 12,0 1,42 статистика 47 евро

ция

*вычислено путем деления (¡¿К) на среднюю численность населения страны в 2009 -2011 годах.

**см. примечание 6 к табл.2.

Анализ табл. 2 и 3 показывает, что по намного заниженным оценкам обеспечение индивидуального пожарного риска на уровне не более 10"6 1/чел. год, как это предписывает статья 79 Технического регламента, потребует 234003 млн. руб.

в год по ценам 2009-2011 годов. В 2012 году на эти цели было выделено 103492 млн. руб., в 2013 году 92499 млн. руб. Таким образом, можно сделать заключение: нормативное значение индивидуального пожарного риска (10~б Учел, год), зафиксированное в статье 79 Технического регламента, не может соблюдаться в России (и в других странах) по экономическим причинам. В соответствии со статьей 3 Федерального закона №184 от 2002 г. «О техническом регулировании», одним из принципов технического регулирования является соответствие технического регулирования уровню развития национальной экономики, развития материально-технической базы, а также уровню научно-технического развития.

С учетом всех рассмотренных выше факторов, а также данных табл. 2 и 3, автором рекомендуются следующие нормативные значения индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях (табл. 4).

Таблица 4

Рекомендуемые нормативные значения индивидуального пожарного риска в Российской Федерации

Класс функциональной пожарной опасности зданий и сооружений (в соответствии со статьей 32 Технического регламента) Рекомендуемое нормативное значение индивидуального пожарного риска, (ИГ4 1 /чел. год) к„ Среднегодовое количество людей, погибших при пожарах в 2009-2011годах Доля людей, погибших при пожарах Расходы на обеспечение пожарной безопасности млн. руб/год

Ф 1.1; Ф 1.2; Ф 3.4; Ф 4.1; Ф 4.2 1 72 0,005534 1295

Ф 1.3; Ф 1.4 56 11913 0,915610 130439

Все остальные классы функциональной пожарной опасности 12 1026 0,078856 17010

Итого - 13011 1,000000 148744

Для сравнения в табл.5 представлены расходы на обеспечение пожарной безопасности в зависимости от прогнозируемых значений индивидуального пожарного риска при условии, что каждое отдельно взятое значение обеспечивается в зданиях всех классов функциональной пожарной опасности.

Таблица 5

Расходы на обеспечение пожарной безопасности в зависимости от прогнозируемых

значений индивидуального пожарного риска

Класс функциональной пожарной опасности зданий и сооружений (в соответствии со статьей 32 Технического регламента) Прогнозируемое значение индивидуального пожарного риска, СЮ"® 1 /чел. год) Я Расходы на обеспечение пожарной безопасности млн. руб/год ОгОО

Все классы 1 234003 (табл.2)*

Все классы 56 142460 (табл.2)

Все классы 12 215708 (табл. 2)

*см. примечание к табл.2.

Таким образом, для соблюдения указанных в табл.4 рекомендуемых нормативных значений индивидуального пожарного риска потребуется

1295+130439+17010=148744 млн. руб. в год. Такие расходы вполне соответствуют уровню развития национальной экономики и развития материально-технической базы Российской Федерации. На рис. 4 представлен алгоритм расчета норматив-

ных значений индивидуального пожарного риска.

Рис.4. Алгоритм расчета нормативных значений индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности

В третьей главе «Обоснование расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной по-

жарной опасности» анализируется формула для расчета величины индивидуального пожарного риска, содержащаяся в Методике.

Расчетная величина индивидуального пожарного риска <2в( для г'-го сценария пожара рассчитывается по формуле:

ОвИ = <2*1 ■ (1 - Кап,0 ■ РпрЛ ■ (1 - Рэ.0 ■ (1 - Кп.3,0 , (11)

где (}п1 - частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных, приведенных в приложении №1 к Методике;

^апд - коэффициент, учитывающий соответствие установок автоматического пожаротушения требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.

- вероятность присутствия людей в здании, определяемая из соотношения Рпр [• = ^фупкцл /24, где 1функц^ - время нахождения людей в здании в часах за сутки;

РэХ - вероятность эвакуации людей;

^п.зд - коэффициент, учитывающий соответствие системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре, требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.

Анализ этой формулы показал, что она завышает индивидуальный пожарный риск в среднем в N„/0,072878 раз, где Л?н - номинальная вместимость зданий и сооружений по количеству людей; 0,072878 - средняя условная вероятность гибели людей при среднестатистическом пожаре в здании и сооружении (при условии возникновения пожара), или математическое ожидание (среднее число) людей, погибающих при среднестатистическом пожаре.

Пожарный риск, создаваемый людьми в количестве /V,, человек, а также всем пожароопасным содержимым здания или сооружения, в соответствии с формулой (11) возлагается на каждого отдельно взятого человека в здании ((}В1 - индивидуальный пожарный риск), и таким образом индивидуальный пожарный риск завышается в Мн раз. Кроме того, в соответствии с формулой (11), завышение индивидуального пожарного риска происходит еще и вследствие того, что частота возникновения пожара в здании (}п1 отождествляется с частотой воздействия опасных факторов пожара на людей, то есть любой пожар приводит к воздействию

опасных факторов пожара на людей или при любом пожаре индивидуальный пожарный риск реализуется. В третьей главе установлено, что условная вероятность гибели людей при среднестатистическом пожаре, при условии возникновения пожара, которое обозначено индексом равна 0,07287В. Другими словами, далеко не каждый пожар приводит к воздействию его опасных факторов на людей и их гибели. Оба указанных фактора приводят к тому, что индивидуальный пожарный риск, вычисляемый по формуле (11), завышается в Ын/0,072878 раз, и для корректировки указанной формулы ее необходимо разделить на это число.

В третьей главе показано, что пожарный риск, создаваемый людьми в количестве Л/„ человек, а также всем пожароопасным содержимым здания или сооружения, равномерно распределяется на Ын человек. Такой вывод сделан на основе вероятностного анализа индивидуального пожарного риска, матричного анализа и анализа методом Монте-Карло. Все три указанных метода дали один и тот же результат: пожарный риск, создаваемый людьми в количестве Ын человек в здании или сооружении, а также всем их пожароопасным содержимым, равномерно распределяется на Л/н человек. В таблице 5 представлены результаты анализа для вычисления условного индивидуального пожарного риска в здании с номинальной вместимостью /V,, = 10 человек.

Таблица 5

Результаты анализа для вычисления условного индивидуального пожарного риска

в здании с номинальной вместимостью NH человек

Число лю- Число лю- Число способов, Число способов, Условный индивидуальный по-

ден, погиб- дей, подвер- которыми может которыми мо- жарный риск Qaï, вычисленный с

ших при гавшихся погибнуть инди- гут погибнуть использованием:

одном пожа- риску гибе- видуум при пожа- N„человек в вероят- матрич- методом

ре ли ре комбинациях по ностного ного Монте-

N человек анализа анализа Карло

N N. Ncn N«. N Nh Ncn NHcn п„*

0 10 0 1 0 0 0

1 10 1 10 0,1 0,1 0,1

2 10 9 45 0,2 0,2 0,2

3 10 36 120 0,3 0,3 0,3

4 10 84 210 0,4 0,4 0,4

5 10 126 252 0,5 0,5 0,5

6 10 126 210 0,6 0,6 0,6

Число лю- Число лю- Число способов, Число способов, Условный индивидуальный по-

дей, погиб- дей, подвер- которыми может которыми мо- жарный риск (}„,, вычисленный с

ших при гавшихся погибнуть инди- гут погибнуть использованием:

одном пожа- риску гибе- видуум при пожа- N. человек в вероят- матрич- методом

ре ли ре комбинациях по ностного ного Монте-

N человек анализа анализа Карло

N N. №п N... N N01 п„'

N11 Ннсп

7 10 84 120 0,7 0,7 0,7

8 10 36 45 0,8 0,8 0,8

9 10 9 10 0,9 0,9 0,9

10 10 1 1 1,0 1,0 1,0

* при числе имитационных прогонов п„ —» оо

Статистические данные по количеству пожаров с гибелью людей и вычисленные условные индивидуальные пожарные риски сведены в табл. 6.

Таблица 6

Условный индивидуальный пожарный риск в зависимости от распределения числа людей,

погибших при одном пожаре

Число людей, погибших при одном пожаре (статистические данные) ЛГ Доля пожаров (условная вероятность пожаров) (статистические данные) п * Условный индивидуальный пожарный риск (табл.5) « N

0 0,939129 0 /л„

1 0,051775 Ши

2 0,007214 шл

3 0,001344 ша

4 0,000387 4/ЛГн

**5 и > 0,000151 7,25/Мн

Итого X 1,000000 -

* п - среднегодовое число пожаров с гибелью N = 0,1,2... №н человек;

** среднее число жертв при таком пожаре составляет 7,25 человек.

Число людей /V, погибших при одном пожаре, есть величина случайная, которая может принимать значения от нуля до Ыи. Сумма чисел колонки 2, табл. 6 указывает на то, что пожары с числом людей, погибших при одном пожаре от нуля до пяти и более человек, образуют полную группу событий. Условный индивидуальный пожарный риск <2ву для каждого вида пожара вычислен и представлен в колонке 3, табл. 6. На основании данных табл. 6 можно вычислить математиче-

ское ожидание условного индивидуального пожарного риска М((?ву):

М«ву) = — 0,939129 + 0,051775 + 0,007214 + — 0,001344 + — 0,000387

мн Мн ^н Мн

+ — 0,000151 = — (0,051775 + 0,014428 + 0,004032 + 0,001548 +

+ 0,001095) = (12)

Это число и есть средний условный индивидуальный пожарный риск при среднестатистическом пожаре в РФ на 2009-2011 г. С учетом свойств математического ожидания и вероятности события при единичном испытании, число 0,072878 можно интерпретировать как среднее число людей (математическое ожидание), погибающих при среднестатистическом пожаре, или как условную вероятность гибели людей при среднестатистическом пожаре (при условии возникновения пожара).

Для вычисления безусловного индивидуального пожарного риска, М(<?ву) необходимо умножить на (}П1 - частоту возникновения пожара в здании в течение года (формула 11). При наличии в здании установки автоматического пожаротушения, возможности отсутствия людей в здании, возможности эвакуации людей до наступления критических значений ОФП, наличии системы противопожарной защиты, произведение указанных двух чисел необходимо умножить на вероятность отказа перечисленных организационных мер и технических средств защиты людей от ОФП, как это сделано в формуле (11). Окончательно формула для расчёта индивидуального пожарного риска, с учётом проведённого выше анализа, должна быть такой:

<}вл = • )(1 - кап,0 ■ рпрИ ■ (1 - рэЛ) • (1 - кп.з,0 (13)

По сравнению с формулой (11) Методики здесь появился множитель 0,072878/Л/н, который представляет собой средний условный индивидуальный пожарный риск при среднестатистическом пожаре в РФ в 2009 - 2011 г. Будучи умноженным на (}п, этот множитель превращается в безусловный индивидуальный пожарный риск.

По формуле (13) можно вычислить индивидуальный пожарный риск при среднестатистическом пожаре, так как число 0,072878 получено с учетом всех пожаров и всех людей, погибших в зданиях различных классов функциональной

пожарной опасности. Другими словами, число 0,072878 представляет собой математическое ожидание числа погибших или условную вероятность гибели людей при среднестатистическом пожаре в среднестатистическом здании или сооружении с усредненным классом функциональной пожарной опасности от Ф 1 до Ф 5.

Однако Методика предусматривает определение расчетных величин индивидуального пожарного риска в зданиях различных классов функциональной пожарной опасности. Расчет величины индивидуального пожарного риска в зданиях различных классов функциональной пожарной опасности по формуле (13) будет либо завышать его, либо занижать в зависимости от класса функциональной пожарной опасности рассматриваемого здания. Значит, вместо числа 0,072878, отражающего пожарную опасность среднестатистического здания, для каждого здания определенного класса функциональной пожарной опасности в формуле (13) должно быть число, вычисленное с учетом этого класса функциональной пожарной опасности. Эти числа для зданий и сооружений, перечисленных в статистическом сборнике «Пожары и пожарная безопасность в 2011 г.» (под общей редакцией В.И. Климкина. - М.: ВНИИПО, 2012, -137 е.), вычислены и представлены в табл.7.

Таблица 7

Условная вероятность гибели людей при пожарах в зданиях различного класса функцио-

нальной пожарной опасности

№ п/п Объект пожара Класс функциональной пожарной опасности здания или сооружения Условная вероятность гибели людей при пожаре в зданиях или сооружениях, Руф

1 Здание производственного Ф5.1 0,045

назначения

2 Складские здания Ф5.2 0,020

3 Здание торгового предприятия Ф3.1 0,007

4 Здание учебно-воспитательного назначения Ф4.1 0,008

5 Здание для культурно-досуговой деятельности

населения и религиозных обрядов Ф2.1 0,091

6 Здание здравоохранения и Ф3.4 0,063

№ п/п Объект пожара Класс функциональной пожарной опасности здания или сооружения Условная вероятность гибели людей при пожаре в зданиях или сооружениях, Руф

социального обслуживания населения

7 Здание сервисного обслуживания населения Ф3.2 0,014

8 Административное здание Ф4.3 0,022

9 Здание для временного пребывания (проживания) людей Ф1.2 0,100

10 Здание жилого назначения и надворные постройки Ф1.3 0,091

в т. ч. жилой дом Ф1.4 0,143

11 Здание сельскохозяйственного назначения Ф5.3 0,033

12 Место открытого хранения материалов, сельскохозяйственные угодья Ф5.2 0,006

13 Сооружения, установки промышленного назначения Ф5.1 0,040

14 Строящееся (реконструируемое) здание 0,048

15 Неэксплуатируемое здание - 0,059

16 Транспортное средство - 0,006

17 Носильные вещи (вещи на человеке) 0,067

18 Прочий объект - 0,033

19 Итого по всем объектом всех классов функциональной пожарной опасности Ф1-Ф5 0,073

Теперь можно написать общую формулу для вычисления (}В1 - расчетной ве-

личины индивидуального пожарного риска:

<гв>. = <гп,. • О ■ (1 - Ка„,.) • р„Р,1 ■ (1 - Рэ.0 • (1 - Кп,,0 (14)

где РУф - условная вероятность гибели людей при пожаре в здании определенного класса функциональной пожарной опасности (табл. 7).

При невозможности отнесения здания к определенному классу функциональной пожарной опасности, при неизвестности класса функциональной пожарной опасности или при отсутствии статистических данных по РУФ в табл. 7, Руф в формуле (14) берется равным для усредненного здания Руф = 0,073 (табл. 7, последняя строка). Число 0,073 - это округленное число в формуле (13), взятое с тремя знаками после запятой.

Описанный алгоритм представлен на рис.5

Анализ пожарной опасности здания

>• Объемно-ппан11рсеоч-ыерешения

> Теплойизичгос« характеристики ограждающих конструкций и размещению оборудования >• Вид, количество и размещение горючих веществ и материал®.

> Количеством места вероятного размещения людэ1.

> Системы пожарной сигнализации и пожаротушения, противодымнсй защиты, оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией гводей.

Определение частоты реализации пожароопасных ситуаций

ч

Построен!« попей опасных

факторов пожара для различных сценариев развития

Частота воздействия СКИП определяется для пожарсопаснсй ситуац^, котсрэч характеризуется наибольшей опасностью для жизни и здоровья людей, находящихся в здании

у

> Выбор сценария пожара.

>■ Формулировка математический модели и модел1*хеание динамки развития пожара,

> Определение времени блэ^рованияпутей эвакуации.

Оценка послед:твий воздействия опасных факторов пожара на людей 1пя различных сценариев его развития

>■ Формулировка математически модели моделирование эвакуации гюдей из здания при пожаре. >• Определение расчетисто времени эвакуации людей. V Расчет вероятности эвакуащ« людей

X

Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре

Наличие систем обеспечения пожарной безопасности

I —

Расчет величины инд1«идуагьнаго пожарного риска

—»{система противддьинсй заш,1тгы|-■г—Д-^Система пожаоной сигнализации]-

П1

Система автоматического пожаротушения

Расчет кпэффщиента оперативней готсености дежурнсй системы 3: К^; КСОуэ; Кддз; Кдщ • числа должны браться не менее чем с тремя значащей цифрами

-т-

Ч. = Ч. - (1 -к.„) Г^ (1 -р,) (1 - К., ^ Зг гАе нормативное значение индивидуального

Расчетное значение инд1-еидуапьного пожэрного риска не гревышает нормативное Вывод: индивидуальный пожарный риск не превышает допустимое значение

Л.

Ср < 1 • Ю * 1/год -для здании классов функциэнагънсй пожарной опасности Ф Ф1.2, ФЭ.4,Ф4,1, Ф4.2;

<56 ю-6 1/год — для зданий классов функциональная пожарной опасности Ф 1.3, Ф 1.4; <?£ < 12 • ю-* 1/год - для зданий остальных класс® функциональной пожарной опасности.

Расчетное значение индивидуального

пожарного риска _прееыиает нормативное

Вывод: индивидуальный пожарный риск трееышает допустимое значена

Разработка дополнительных противопожарных меропсияп-й

Рис.5. Алгоритм расчета величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности

Основные результаты работы и выводы

Основные научные результаты, выводы и предложения, полученные в диссертационной работе, состоят в следующем:

1. В Российской Федерации в 2009-2012 годах наблюдалось устойчивое снижение индивидуального пожарного риска и числа погибших и травмированных

при пожарах людей в среднем на 7% в год.

2. Приемлемый (допустимый) индивидуальный пожарный риск в странах, сопоставимых по климату с Российской Федерацией - Канаде, Швеции, Норвегии, США - составлял в 2006-2008 годах 12-10"6 1/чел. год.

3. Предусмотренное статьей 79 Технического регламента нормативное значение индивидуального пожарного риска на уровне не более 10~б 1/чел. год по экономическим причинам не может быть реализовано при обеспечении пожарной безопасности зданий и сооружений ни в Российской Федерации, ни в другой стране, сопоставимой с климатом в Российской Федерации. По намного заниженной оценке, для обеспечения указанного уровня индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях потребуется 234003 млн. руб. (табл. 2), тогда как на обеспечение пожарной безопасности в 2012 году в государственном бюджете было предусмотрено 103492,2 млн. руб., в 2013 г. - 92498,7, в 2014 г. - 94751,4, в 2015 г. - 97010,3. Указанное нормативное значение индивидуального пожарного риска не соответствует уровню развития национальной экономики и развития материально-технической базы в стране, а в соответствии с п. 10, статьи 9 ФЗ №184 от 27.12.02 «О техническом регулировании» должно соответствовать.

4. Нормативное значение индивидуального пожарного риска целесообразно установить на уровне (табл. 4):

не более 10~6 1/чел. год - для зданий классов функциональной пожарной опасности Ф 1.1, Ф 1.2, Ф 3.4, Ф 4.1, Ф 4.2;

не более 56 • 10_6 1/чел. год - для зданий классов функциональной пожарной опасности Ф 1.3, Ф 1.4;

не более 12 • 10_6 1/чел. год - для зданий остальных классов функциональной пожарной опасности.

Обеспечение указанных уровней индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях потребует 148744 млн. руб. в ценах 2009-2011 годов (табл. 4), а такие расходы вполне соответствуют уровню развития национальной экономики, развития материально-технической базы, а также уровню научно-технического развития, что подтверждается настоящей работой.

Эти нормативные значения обоснованы с учетом опыта обеспечения пожарной безопасности в Швеции, где климат сопоставим с климатом в Российской

Федерации и где средства, выделяемые на обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений, в соответствии со статистическими данными при их сравнении с другими странами, используются наиболее эффективно.

5. Формула (11) завышает расчетную величину индивидуального пожарного риска в среднем в N„/0,072878 раз. По этой причине указанная формула в качестве одного из сомножителей должна включать число Руф/ (формула 14), где РУф -условная вероятность гибели людей при пожаре в здании соответствующего класса функциональной пожарной опасности (табл. 7), /V,, - номинальное количество людей, на которое рассчитано здание и которое зафиксировано в нормативно-технической документации на здание. Все числа в формулах (13) и (14) должны браться не менее чем с тремя значащими цифрами.

6. Приложение №1 к Методике рекомендуется оставить в неизмененном виде, каким оно было до вхождения в силу приложения к приказу МЧС России от 12.12.11 №749 (Изменения вносимые в методику определения расчетных величин пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности).

7. Методика должна предусматривать расчет коэффициента оперативной готовности установок автоматического пожаротушения, систем пожарной сигнализации, систем противодымной защиты и систем оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей. Произвольное назначение коэффициента оперативной готовности указанных систем, которые названы коэффициентами, учитывающими соответствие систем требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, значений, соответственно 0,9; 0,8; 0,8; 0,8 только за то, что они соответствуют требованиям нормативных документов по пожарной безопасности, не имеет достаточного обоснования, которое требуется для вычисления числа с точностью до 10"6.

8. Усилить противопожарную пропаганду в части информирования людей о гибели и травмировании в состоянии алкогольного опьянения и сна.

9. Внедрять в жилой сектор пожарные извещатели, самоспасатели и спасательные устройства.

10. Рекомендовать начальникам ГУ МЧС субъектов РФ учитывать распределение числа погибших при пожарах при принятии управленческих решений в об-

ласти обеспечения пожарной безопасности путем воздействия не те причины и условия, которые приводят к снижению индивидуального и социального пожарного риска, и путем устранения или смягчения тех причин и условий, которые способствуют гибели и травмированию людей при пожарах.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

Издания, рекомендованные ВАК РФ.

1. Фирсов A.B. Об определение расчетных величин индивидуального пожарного риска // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. - 2012. - №4. - с.27-34.

2. Фирсов A.B. Математическая модель для обоснования нормативных значений индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - Вып. 1 (47). -7 с.-http://ipb. mos.ru/ltb.

3. Фирсов A.B., Крюков Е.В., Харисов Г.Х. О нормативном значении индивидуального пожарного рискаУ/ Пожаровзрывобезопасность, том 21, № 9, 2012, с. 14-16.

4. Фирсов A.B., Харисов Г.Х. Обоснование расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. Научный информационный сборник. - 2012. - №5. - с.36-47.

5. Фирсов A.B., Харисов Г.Х. Затраты на обеспечение индивидуальных пожарных рисков в заданиях и сооружениях // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - Вып. 5 (45). -3 с. -http://ipb.mos.ru/ttb.

6. Фирсов A.B., Харисов Г.Х. Учёт класса функциональной пожарной опасности зданий и сооружений при оценке индивидуального пожарного риска // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - Вып. 6 (46). -3 с. -http://ipb.mos.ru/ttb.

7. Тетерин И.М., Фирсов A.B. Некоторые вопросы анализа рисков при транспортировке грузов повышенной опасности. Часть 1. "Пожаровзрывобезопасность", 2008, №4 с.48-52.

8. Тетерин И.М., Фирсов A.B. Некоторые вопросы анализа рисков при транспортировке грузов повышенной опасности. Часть 2. "Пожаровзрывобезопас-ность", 2008, №5 с.61-63.

Другие научные издания.

9. Топольский Н.Г., Фирсов A.B. Комплексная безопасность территорий// Материалы 15-й НТК "Системы безопасности"- СБ-2006 Международного форума информатизации,- М.: Академия ГПС МЧС России, 2006 г. с 98-102.

10. Фирсов A.B. Управление рисками при проектировании автоматизированной интегрированной системы безопасности потенциально опасного объекта// Материалы 15-й НТК "Системы безопасности"- СБ-2006 Международного форума информатизации,- М.: Академия ГПС МЧС России, 2006 г. с 104-107.

11. Фирсов A.B. Алгоритм расчета вероятностей возникновения опасных событий при транспортировке грузов на территории Новороссийского транспортно-перегрузочного комплекса// Материалы 17-ой НТК "Системы безопасности"- СБ-2008 Международного форума информатизации.-М.:Академия ГПС МЧС России, 2008. с. 137-141.

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБОСНОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЛЮДЕЙ В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

Специальность: 05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор Харисов Г.Х.

Москва - 2013 Содержание

Введение....................................................................................................................................6

Глава 1. Анализ статистических данных по пожарам и их последствиям.......................12

1.1. Анализ нормативно - правовой базы, регламентирующейиндивидуальный пожарный риск.......................................................................................................................12

1.2. Допустимый (приемлемый) индивидуальный пожарный риск - зарубежный и отечественный опыт...............................................................................................................15

1.3. Травмирование людей при пожарах..............................................................................26

1.4. Условия и обстоятельства, способствующие гибели и травмированию людей при пожарах...................................................................................................................................30

1.5. Гибель и травмирование людей при пожарах по месяцам года и по дням недели ..36

1.6. Гибель людей при пожарах в зависимости от этажности, огнестойкости и вида собственности зданий............................................................................................................41

1.7. Распределение людей, погибших при пожарах, по полу и возрасту..........................46

1.8. Групповая гибель людей при пожарах.........................................................................52

1.9. Показатели оперативного реагирования и тушения пожаров....................................54

1.10. Эффективность работы установок пожарной автоматики при пожарах.................60

Выводы по первой главе........................................................................................................62

Глава 2. Обоснование нормативного значения индивидуального пожарного риска для зданий и сооружений.............................................................................................................65

2.1. Физический смысл нормативного значения индивидуального пожарного риска.... 65

2.2. Доминирующие причины, способствующие и препятствующие гибели людей при пожарах...................................................................................................................................68

2.3. Допустимые и нормативные уровни индивидуального риска гибели людей от различных опасных факторов: отечественный и зарубежный опыт.................................88

2.4. Экономический анализ обеспечения пожарной безопасности...................................99

2.5. Социально-экономическая модель гибелии травмирования людей при пожарах.. 110

2.6. Математическая модель для обоснования нормативных значений индивидуального пожарного риска для зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности............................................................................................................123

2.7. Алгоритм расчета нормативного значения индивидуального пожарного риска, для зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности.......144

Выводы по второй главе..........................................................................................................145

Глава 3. Обоснование расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности .... 147

3.1. Анализ формулы для расчета индивидуального пожарного риска...........................148

3.2. Условная вероятность гибели людей при пожарах......................................................155

3.3. Вероятностная модель индивидуального пожарного риска.......................................159

3.4. Уточнение формулы для расчета индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.......................179

3.5. Учет надежности систем противопожарной защиты...................................................186

3.6. Число значащих цифр в числах формулы для расчета индивидуального пожарного риска........................................................................................................................187

3.7. Предложения по использованию разработанных моделей и их результатов для

управления безопасностью людей в зданиях и сооружениях............................................188

Выводы по третьей главе.........................................................................................................193

Заключение.................................................................................................................................194

Список литературы...................................................................................................................197

Приложение 1............................................................................................................................206

Приложение 2............................................................................................................................209

Приложение 3............................................................................................................................210

Приложение 4............................................................................................................................212

Приложение 5............................................................................................................................214

Приложение 6............................................................................................................................216

Приложение 7............................................................................................................................219

Приложение 8............................................................................................................................222

Приложение 9............................................................................................................................223

Приложение 10..........................................................................................................................224

Приложение 11..........................................................................................................................225

Приложение 12..........................................................................................................................226

Приложение 13..........................................................................................................................227

Приложение 14..........................................................................................................................228

Приложение 15..........................................................................................................................229

Приложение 16..........................................................................................................................230

Приложение 17..........................................................................................................................231

Приложение 18..........................................................................................................................233

Приложение 19..........................................................................................................................234

Приложение 20..........................................................................................................................235

Приложение 21..........................................................................................................................236

Приложение 22..........................................................................................................................237

Приложение 23 ..........................................................................................................................238

Приложение 24..........................................................................................................................239

Приложение 25 ..........................................................................................................................240

Приложение 26..........................................................................................................................242

Приложение 27..........................................................................................................................244

Приложение 28 ..........................................................................................................................245

Приложение 29..........................................................................................................................246

Приложение 30..........................................................................................................................247

Приложение 31..........................................................................................................................248

Приложение 32..........................................................................................................................249

Приложение 33 ..........................................................................................................................250

Приложение 34..........................................................................................................................251

Приложение 35 ..........................................................................................................................252

Приложение 36..........................................................................................................................253

Приложение 37..........................................................................................................................254

Приложение 38 ..........................................................................................................................255

Приложение 39..........................................................................................................................256

Приложение 40..........................................................................................................................257

Приложение 41..........................................................................................................................258

Приложение 42..........................................................................................................................259

Приложение 43 ..........................................................................................................................260

Приложение 44..........................................................................................................................261

Приложение 45 ..........................................................................................................................262

Приложение 46..........................................................................................................................263

Приложение 47..........................................................................................................................264

Приложение 48 ..........................................................................................................................266

Приложение 49..........................................................................................................................267

Приложение 50..........................................................................................................................272

Приложение 51..........................................................................................................................277

Приложение 52..........................................................................................................................282

Приложение 53 ..........................................................................................................................283

Приложение 54..........................................................................................................................284

Приложение 55 ..........................................................................................................................285

Приложение 56..........................................................................................................................286

Акты о внедрении результатов исследования......................................................................287

Введение

Актуальность и степень проработанности проблемы. В настоящее время в Российской Федерации наблюдается самый высокий в мире уровень индивидуального пожарного риска. За последние три года он составлял: в 2010 г. - 92-Ю"6 Учел, год; в 2011 г. - 84-10"6; в 2012 г. - 78-Ю-6.

В странах, сопоставимых по климату с Российской Федерацией, уровень индивидуального пожарного риска составляет: в Швеции, США и Канаде - 12-10"6 1/чел. год; в Норвегии - 13-10-6, причем указанные уровни признаются в этих странах и приемлемыми и допустимыми [13,14].

В соответствии со статьей 79 Технического регламента [1], нормативное значение индивидуального пожарного риска регламентируется на уровне не выше 10"6 в год при размещении отдельного человека в наиболее удаленной от выхода из здания и сооружения точке. Таким образом, получается, что, с одной стороны, наблюдаемый на практике уровень индивидуального пожарного риска в Российской Федерации является самым высоким в мире, а с другой стороны, Технический регламент [1] устанавливает нормативное значение индивидуального пожарного риска на уровне намного ниже наблюдаемого на практике в наиболее развитых странах, причем последний признается в этих странах и приемлемым и допустимым. Между тем, как будет показано во второй главе, снижение индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях Российской Федерации в 2009-2011 годах всего на одну миллионную в год стоило в среднем 1404 млн. рублей.

Указанное нормативное значение индивидуального пожарного риска впервые было зафиксировано в ГОСТ 12.1.004-76 «Пожарная безопасность. Общие требования», и ни в одном году, как до 1976 года, так и после 1976 г., индивидуальный пожарный риск, наблюдавшийся на практике,

не снижался до указанного нормативного значения. В 1897 г. он составлял 24-10" , в 1960 г. -9-10"6 [20]. Это наименьшие из зафиксированных наблюдавшихся индивидуальных пожарных рисков в нашей стране. На этом основании можно сделать вывод: нормативное значение индивидуального пожарного риска, регламентируемое Техническим регламентом [1], не имеет технико-экономического обоснования, должно быть пересмотрено и научно обосновано.

В соответствии с п. 7 Технического регламента [1], порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска определяется нормативными правовыми актами Российской Федерации. Такими нормативными правовыми актами являются Постановление [5], Правила [6], приказ [7], Методика [8], приказ [9], Изменения [10]. Анализ Методики [8] показал, что она завышает расчетную величину индивидуального пожарного риска в десятки, сотни и тысячи раз, в зависимости от количества людей, находящихся в здании или сооружении. Завышенные расчетные значения индивидуальных пожарных рисков приводят к тому, что владельцы объектов принуждаются повышать пожарную безопасность объектов до уровней, не соответствующих уровню развития национальной экономики и материально-технической базы Российской Федерации. Таким образом, Методика [8] нуждается в корректировке так, чтобы расчетная величина индивидуального пожарного риска в здании или сооружении адекватно отражала его пожарную опасность.

Объектом исследования является индивидуальный пожарный риск в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Предметом исследования являются модели и алгоритмы обоснования нормативных значений и расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях.

Целью исследования является: совершенствование управления пожарной безопасностью и уточнение методики расчета индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Для достижения указанных целей необходимо было решить следующие научные задачи: обосновать нормативное значение индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности и скорректировать формулу для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска в указанных зданиях и сооружениях.

Частные научные задачи:

^ проанализировать статистические данные по гибели и травмированию людей при пожарах в Российской Федерации и в других странах, сопоставимых по климату с Россией, а также экономические показатели, связанные с обеспечением пожарной безопасности и материальным ущербом от пожаров;

> разработать математическую модель, связывающую расходы на обеспечение пожарной безопасности с индивидуальным пожарным риском;

> установить численные значения индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности;

> проанализировать параметры, входящие в формулу для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности;

> разработать имитационную модель индивидуального пожарного риска и осуществить его моделирование.

Основные методы исследования: математический анализ; матричный анализ; теория вероятностей и математическая статистика; имитационное моделирование методом Монте-Карло.

Научная новизна: разработана математическая модель для обоснования нормативного значения индивидуального пожарного риска; разработана вероятностная модель индивидуального пожарного риска; усовершенствован алгоритм расчета величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности; скорректирована формула для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Практическая ценность и значимость работы. Обоснованные нормативные значения индивидуального пожарного риска и скорректированная формула для определения расчетной величины индивидуального пожарного риска позволяют рассчитывать значение индивидуального пожарного риска в зданиях и сооружениях различных классов функциональной пожарной опасности и обосновывать условия их соответствия требованиям пожарной безопасности, которые соответствуют уровню развития национальной экономики, материально-технической базы, а также уровню научно-технического развития страны.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Работа базируется на официальных статистических данных, которые представлены в приложениях. Все ссылки на литературу, выведенные формулы, модели и алгоритмы проверяемы и воспроизводимы с однозначными ответами. Математические модели разработаны с использованием надежных и проверенных временем математического анализа, теории вероятностей и математической статистики, матричного анализа и имитационного моделирования.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на заседании Учебно-научного комплекса гражданской защиты Академии ГПС МЧС России, а также на международных научно-практических конференциях «Системы безопасности» (Москва, Академия ГПС МЧС России) 2006, 2008; в виде стендовых докладов в 2010, 2011, 2012 г.); «Экологические проблемы XXI века» (Москва, Академия ГПС МЧС России, 2013 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных трудов, из которых 8 - в изданиях, утвержденных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации, и 3 - в других изданиях. В работах, опубликованных в соавторстве, лично автором, предложены и обоснованы: нормативные значения индивидуального пожарного риска для зданий различных классов функциональной пожарной опасности с учетом уровня ра�