化工園區(qū)防洪水及次生災(zāi)害設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀研究*

孔祥北，羅艾民，魏利軍

(1.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，北京 100012;2.重大危險(xiǎn)源監(jiān)控與事故應(yīng)急技術(shù)國(guó)家安全監(jiān)管總局安全生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

0 引言

自然災(zāi)害是引發(fā)化工園區(qū)發(fā)生安全事故的重要原因[1]。由洪水及其引發(fā)的泥石流、滑坡等次生災(zāi)害可能造成化工園區(qū)發(fā)生泄漏、火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，最終導(dǎo)致環(huán)境污染、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[2]。

20世紀(jì)90年代以后，國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家開(kāi)始對(duì)由自然災(zāi)害引發(fā)的工業(yè)事故(NATECH事件[3])進(jìn)行研究。Valerio等[2]人通過(guò)分析1960—2007年間工業(yè)事故數(shù)據(jù)庫(kù)中272件洪水引發(fā)的工業(yè)事故，建立不同沖擊形式下設(shè)施的損害模型，用于定量評(píng)估洪水引發(fā)事故后果的事件樹(shù)研究；Antonioni等[4]人用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法(QRA)進(jìn)行不同洪水事故對(duì)加壓設(shè)備破壞的概率研究；MAHB(歐盟重大事故危害局)[5]自2003年以來(lái)召開(kāi)了一系列專題研討會(huì)，旨在為Natech事件研究提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理的框架和實(shí)用方法；史培軍等[6-7]對(duì)我國(guó)自然災(zāi)害引發(fā)災(zāi)害系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出災(zāi)害鏈的致災(zāi)強(qiáng)度遠(yuǎn)超過(guò)其關(guān)聯(lián)的各單一致災(zāi)因子的總和；明曉東等[8]對(duì)國(guó)內(nèi)外15個(gè)典型國(guó)家和地區(qū)的10余種自然災(zāi)害和4種化學(xué)品事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與方法進(jìn)行研究，得到不同災(zāi)種的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法特點(diǎn)；盧穎等[9]對(duì)區(qū)域內(nèi)多災(zāi)種之間的相互作用關(guān)系進(jìn)行研究，提出一種基于觸發(fā)關(guān)系的多災(zāi)種耦合危險(xiǎn)性評(píng)估方法，計(jì)算單災(zāi)種耦合后的危險(xiǎn)性指數(shù)。國(guó)內(nèi)外科學(xué)家從事故鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、多災(zāi)種評(píng)價(jià)方法、事故耦合指標(biāo)分級(jí)等不同角度進(jìn)行了研究。

本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外多起由洪水引發(fā)的典型化工事故案例進(jìn)行剖析，以化工園區(qū)發(fā)生的洪水及其次生災(zāi)害為研究對(duì)象，從園區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與評(píng)估角度出發(fā)，梳理我國(guó)石油化工行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于預(yù)防洪水及其次生災(zāi)害對(duì)化工園區(qū)、化工企業(yè)和設(shè)備設(shè)施造成影響的條款，總結(jié)現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于化工園區(qū)、化工企業(yè)和設(shè)施選址、總體規(guī)劃布局、防洪標(biāo)準(zhǔn)、豎向設(shè)計(jì)等7個(gè)方面要求，指出現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中存在的問(wèn)題，并對(duì)相關(guān)條款的改進(jìn)思路提出建議。

1 洪水及其次生災(zāi)害造成化工事故案例剖析

中國(guó)地質(zhì)條件和氣候類(lèi)型復(fù)雜，受多種自然災(zāi)害影響。記錄于世界衛(wèi)生組織(WHO) EM-DAT數(shù)據(jù)庫(kù)的1985—2015年間中國(guó)所有自然災(zāi)害事件中，受洪水災(zāi)害影響的人數(shù)最多，達(dá)到4.77億人[10]。化工園區(qū)作為我國(guó)化工行業(yè)發(fā)展的主要載體常受到洪水災(zāi)害影響。表1為6起典型洪水對(duì)化工園區(qū)、化工企業(yè)和設(shè)備設(shè)施造成事故影響的案例。

表1 化工園區(qū)、化工企業(yè)和設(shè)施洪水事故案例Table 1 Flood accident cases in chemical industrial park, chemical enterprises and facilities

基于本文案例總結(jié)出以下共性特征：

1)洪水災(zāi)害易形成次生災(zāi)害鏈

案例中洪水對(duì)化工園區(qū)及園區(qū)中化工企業(yè)和裝置造成的事故危害都以事故鏈形式爆發(fā)?；@區(qū)洪水災(zāi)害事故鏈?zhǔn)椒磻?yīng)特征如圖1所示，洪水及其次生災(zāi)害作用于化工園區(qū)，會(huì)造成生產(chǎn)存儲(chǔ)單元，公用工程及輔助設(shè)施發(fā)生水淹失效、構(gòu)筑物坍塌、物料泄漏、設(shè)備設(shè)施移位等危害，進(jìn)而引發(fā)中毒、燃燒、爆炸等事故；生命線系統(tǒng)則發(fā)生通訊中斷、應(yīng)急救援受阻的情況。洪水引發(fā)的事故鏈可能造成財(cái)產(chǎn)損失，威脅園區(qū)工作人員和附近居民的生產(chǎn)、生活以及生命安全，同時(shí)造成環(huán)境污染，引發(fā)社會(huì)問(wèn)題。圖1中標(biāo)注“*”塊表示阿科瑪化工廠洪水災(zāi)害事故鏈。

圖1 洪水引發(fā)化工園區(qū)事故鏈特征Fig.1 Characteristics of accident chain in chemical industrial park caused by flood

2)企業(yè)忽視管理部門(mén)預(yù)警

阿科瑪化工廠案例中，美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理局(FEMA)于2007年重新修訂了洪水地圖，該地圖顯示阿科瑪化工廠處在受洪水威脅的地區(qū)。2016年，化工廠已辨識(shí)出其具有發(fā)生洪水災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，但并未得到工廠管理人員的重視。可見(jiàn)，企業(yè)即使從監(jiān)管部門(mén)或其他途徑獲得了識(shí)別企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的有效信息，仍可能會(huì)因?yàn)橹匾暡蛔愕仍驘o(wú)法辨識(shí)出企業(yè)可能發(fā)生的危險(xiǎn)。

3)不良選址將使企業(yè)長(zhǎng)期受到自然災(zāi)害威脅

阿科瑪化工廠位于洪泛平原上，最近幾十年間該地區(qū)反復(fù)出現(xiàn)洪水災(zāi)害[13,16]；壽光受臺(tái)風(fēng)溫比亞影響嚴(yán)重的幾個(gè)化工園區(qū)，位于山東省以暴雨災(zāi)害為主、地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的魯中山區(qū)地段[17]；恩施市地形起伏大、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁、降雨充沛，多年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中滑坡災(zāi)害最為嚴(yán)重[18-19]；貴州晴隆縣是典型喀斯特地貌，地質(zhì)發(fā)育構(gòu)造復(fù)雜，極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，該地區(qū)所有地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)中滑坡災(zāi)害數(shù)量最大[20]，2017年受洪水影響發(fā)生天然氣管道泄漏事故后，2018年再次發(fā)生同類(lèi)事故?？梢?jiàn)，地理區(qū)位存在劣勢(shì)，具有氣象、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的地域會(huì)長(zhǎng)期受到如洪水、泥石流等自然災(zāi)害的威脅。

4)缺少有效指導(dǎo)性文件

阿科瑪化工廠在遭遇洪水災(zāi)害前，當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)已向其發(fā)出預(yù)警，化工廠技術(shù)人員隨即成立了應(yīng)對(duì)小組，但該公司的行業(yè)安全指南文件內(nèi)容十分有限，如文件并未要求采取足夠的預(yù)防或干預(yù)措施，未要求為避免洪水破壞工廠的安全系統(tǒng)應(yīng)將關(guān)鍵設(shè)施移至高處等[13]，因此該行業(yè)指南文件并未有效地指導(dǎo)該公司應(yīng)對(duì)此次洪水事故；為應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)對(duì)壽光化工園區(qū)造成的影響，山東聯(lián)盟化工集團(tuán)第一分公司廠區(qū)在洪災(zāi)發(fā)生后立即召開(kāi)了專題會(huì)議，會(huì)上制定了應(yīng)急措施以指導(dǎo)抗洪救災(zāi)工作[15]，但如果在災(zāi)害發(fā)生前有文件化的應(yīng)急指導(dǎo)文件，也許將縮短啟動(dòng)抗洪救災(zāi)工作的時(shí)間?？梢?jiàn)有效的應(yīng)急指導(dǎo)文件可加強(qiáng)災(zāi)害或事故發(fā)生后的風(fēng)險(xiǎn)管控。

2 現(xiàn)行化工園區(qū)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)化工園區(qū)工作委員會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，全國(guó)重點(diǎn)化工園區(qū)(或以化工和石油產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的工業(yè)園區(qū))已經(jīng)達(dá)到601家[21]。我國(guó)化工園區(qū)長(zhǎng)期存在規(guī)劃布局不合理，安全及環(huán)保存在隱患等問(wèn)題[22]。行業(yè)主管部門(mén)出臺(tái)了《促進(jìn)化工園區(qū)規(guī)范發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)化工園區(qū)安全管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件，要求化工園區(qū)樹(shù)立安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，科學(xué)評(píng)估園區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)，提出消除、降低或控制安全風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策措施。洪水作為對(duì)化工園區(qū)有重要影響的氣象因素，是園區(qū)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作的重要內(nèi)容，而相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)又是化工園區(qū)針對(duì)洪水因素進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作的重要依據(jù)。

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中防洪要求條款梳理

本文選取18個(gè)針對(duì)防洪有明確要求的工業(yè)企業(yè)、化工企業(yè)、石油化工工廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行條款梳理。經(jīng)梳理發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中涉及防洪的內(nèi)容有7個(gè)方面，分別是選址、總體規(guī)劃布局、防洪標(biāo)準(zhǔn)選取、外部防護(hù)、場(chǎng)地排水、豎向設(shè)計(jì)和管線布置。化工園區(qū)包括以化工和石化產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)業(yè)示范基地、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園和政府依法設(shè)立的化工企業(yè)集中區(qū)，表2為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中防洪相關(guān)條款對(duì)照表，其中“√”表示標(biāo)準(zhǔn)中具有對(duì)應(yīng)的條款。

2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條款內(nèi)容總結(jié)及討論

各設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)選址等7個(gè)方面內(nèi)容的語(yǔ)言表述存在差異，但要求內(nèi)容基本一致。表3為7個(gè)方面具體內(nèi)容的歸納總結(jié)和討論。

表2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中防洪相關(guān)條款對(duì)照Table 2 Comparison of relevant provisions for flood prevention in design standards

表3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中防洪相關(guān)條款內(nèi)容總結(jié)

表3(續(xù))

3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題及建議

石油化工行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范石油化工工廠、化工企業(yè)建設(shè)的技術(shù)準(zhǔn)則。從防洪的角度，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的選址、總體布局、防洪工程、工業(yè)管廊等要求，是化工園區(qū)進(jìn)行自然環(huán)境危險(xiǎn)有害因素分析、選址與布局安全性分析、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、生命損失的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、自然災(zāi)害多米諾效應(yīng)分析等工作的重要依據(jù)，關(guān)系到化工園區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的質(zhì)量。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中部分條款內(nèi)容較籠統(tǒng)，不夠明確，多從宏觀/區(qū)域角度做出規(guī)定，多是定性要求，缺少定量規(guī)定和必要條款，本文結(jié)合對(duì)事故案例的分析，提出現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中部分條款存在的問(wèn)題和修改建議如表4所示。

表4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中洪水相關(guān)條款存在的問(wèn)題及建議Table 4 Problems and suggestions of relevant provisions for flood prevention in design standards

4 結(jié)論

1)現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中與洪水相關(guān)的條款有選址、總體規(guī)劃布局、防洪標(biāo)準(zhǔn)選取、外部防護(hù)、場(chǎng)地排水、豎向設(shè)計(jì)、管線布置7個(gè)方面內(nèi)容。化工園區(qū)在針對(duì)洪水因素進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作時(shí)，需圍繞上述7個(gè)方面內(nèi)容開(kāi)展工作。

2)我國(guó)目前現(xiàn)有關(guān)于化工園區(qū)應(yīng)對(duì)洪水及其次生災(zāi)害的相關(guān)石油化工行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，存在缺少定量規(guī)定、降低標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的硬性條件不明確、缺少生產(chǎn)單元防洪要求、缺少應(yīng)對(duì)洪水災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案條款等問(wèn)題。

3)化工園區(qū)在規(guī)劃建設(shè)階段，應(yīng)結(jié)合所在區(qū)域地勢(shì)特點(diǎn)，按照國(guó)家法律法規(guī)和相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，科學(xué)選址、布局、選取相應(yīng)防洪技術(shù)指標(biāo)。已建成的化工園區(qū)進(jìn)行洪水安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作時(shí)，應(yīng)結(jié)合園區(qū)實(shí)際情況，補(bǔ)充完善如生產(chǎn)單元防洪要求等必要內(nèi)容，科學(xué)評(píng)估化工園區(qū)洪水災(zāi)害的各項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)，以避免或減少洪水及其次生災(zāi)害造成的損失，提高園區(qū)整體安全管理和應(yīng)急能力水平，保障園區(qū)人員和財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)化工園區(qū)可持續(xù)發(fā)展。