Лекции для студентов

Лекция по системному анализу в чрезвычайных ситуациях. Часть 3

2.1.4. Энергоэнтропийная концепция опасностей

Ранее были рассмотрены различные виды опасностей, проявляющихся в системе «Человек — среда обитания». Несмотря на разнообразие опасных и вредных факторов, все они так или иначе связаны с накоплением опасных веществ и энергии. Опасности могут проявляться как в производственной, бытовой сферах, так и иметь экологический характер. Исходной предпосылкой единого подхода к оценке опасностей в системе «Человек — среда обитания» может служить энергоэнтропийное толкование природы опасностей.

Оно заключается в том, что опасность объективно обусловлена естественным стремлением энтропии к росту — постепенному или скачкообразному ухудшению свойств материальных объектов вследствие разрушения связей между их элементами.

Сам ущерб проявляется в процессе старения и появления происшествий, которые считаются результатом неконтролируемых вредных выбросов (в широком смысле слова) - высвобождения, распространения и вредного воздействия на окружение потоков энергии и вещества, а также искажения соответствующей информации.

Повседневная деятельность связана с потреблением, переработкой, накоплением энергии, вещества и информации.

Рис. 2.4.

Разрушительному высвобождению этих потоков предшествует цепи предпосылок (отказы техники, неправильное обращение с ней, недопустимые воздействия извне, в т.ч. из-за природных бедствий. Таким образом системы «человек — машина — среда» — это открытые, нелинейные системы. Их поведение часто оказывается непредсказуемым или труднопредсказуемым. В таких системах одни и те же элементы могут быть одновременно и источниками угроз и объектами причинения возможного ущерба (Рис. 2.4).

Энергоэнтропийная концепция может быть представлена следующими утверждениями:

1. Производственная деятельность человека потенциально опасна, т.к. связана с проведением технологических процессов, а последние — с энергопотреблением (т.е. выработкой, хранением, преобразованием тепловой, механической, электрической, химической и др. энергии).

2. Производственная опасность проявляется в результате несанкционированного или неуправляемого выхода энергии, накопленной в оборудовании и веществах, непосредственно в самих работающих, во внешней среде.

3. Наряду с накоплением энергии со временем имеет место снижение прочности, устойчивости систем из-за естественных процессов (усталость, коррозия) (см. схему развития ЧС)

4. Несанкционированный или неуправляемый выход энергии сопровождаются в определенных условиях возникновением происшествий с гибелью людей или ухудшением состояния их здоровья, поломками и повреждениями технологического оборудования, загрязнением ОС.

5. Возникновение происшествий является следствием появления и развития причинной цепи предпосылок, приводящих к потере управления технологическим процессом, высвобождением энергии (Инициирование).

6. Инициаторы и составные части причинной цепи:

а) ошибочные и несанкционированные действия персонала,

б) плохая профессиональная подготовка

б) неисправности и отказы технологического оборудования (низкая надежность)

в) нерасчетные (неожиданные или превышающие допустимые пределы) внешние воздействия (агрессивное влияние среды)

г) износ, старение оборудования.

Рассмотренная концепция называется энергоэнтропийной, т.к. она формулируется в соответствии с 2-м началом термодинамики, утверждающим объективное стремление энтропии к росту в естественных условиях.

Действительно, например, получение химически чистых веществ, выработка, аккумулирующая энергии, очистка и обогащение природных материалов являются, как бы, «противозаконными», т.к. ведут к снижению энтропии. Но понятие энтропии связано также и с вероятностью того или иного состояния системы. Максимум энтропии соответствует наиболее вероятному состоянию. Деятельность же человека — это действия в области низких значений вероятности. «… наше конструкторское искусство содержится как частный случай в границах потенциального конструкторского искусства Природы, с тем лишь существенным дополнением, что оно находится там, где значения вероятностей резко уменьшаются, становясь чем-то несравнимо микроскопическим.» .

Образно говоря, законы термодинамики играют в природе роль бухгалтера (1-й) и диспетчера (2-й). Т.е. они утверждают о стремлении любой энергии переходить в тепло, равномерно распределяемое среди окружающих тел, а энтропия системы обратно пропорциональна величине ее свободной энергии, т.е. той, что способна к дальнейшим превращениям. В силу этого каждая предоставленная сама себе физическая система неминуемо переходит в состояние с максимальной энтропией, характеризуемое отсутствием энергетических потенциалов — равновесное состояние, которое соответствует наибольшей степени дезорганизации, хаоса и беспорядка. Поэтому любые попытки вывести систему из таких состояний требуют преодоления естественных энергетических барьеров и рассматриваются как приводящее ее в неустойчивое, а стало быть — потенциально опасное состояние.

Таким образом безопасность следует представить системно, а не просто в виде суммы частностей. Безопасность должна интерпретироваться как свойство окружающих источников потенциальных опасностей занимать состояния с минимальной вероятностью причинения ущерба вследствие высвобождения и распространения разрушительных потоков энергии или вещества.