Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy - Chương pot

Thông thường, có 4 ñịnh nghĩa về rủi ro ñược ñưa ra phân tích: - Rủi ro là xác suất xảy ra một sự cố ngoài ý muốn trong một quy trình/quá trình hay của một ñối tượng.. ðiều này ñặc biệt

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH RỦI RO

2.1 Giới thiệu chung

Trước khi ñề cập ñến phân tích rủi ro, cần xem xét khái niệm rủi ro Trong các cuộc thảo luận, khái niệm rủi ro rất mơ hồ Theo từ ñiển Oxford, rủi ro là “khả năng xảy ra kết quả xấu, gây thiệt hại ”

ðịnh nghĩa trên có ñề cập ñến xác suất (khả năng xảy ra) và hậu quả ðịnh lượng và so sánh các rủi ro chỉ dựa vào xác suất là không thực tế, vì rủi ro trong trường hợp mất 100 nghìn ñồng với khả năng 50% không giống với rủi ro mất 1 triệu ñồng với khả năng 50%

Các nhà phân tích rủi ro không thống nhất về khái niệm rủi ro Thông thường, có 4 ñịnh nghĩa

về rủi ro ñược ñưa ra phân tích:

- Rủi ro là xác suất xảy ra một sự cố ngoài ý muốn trong một quy trình/quá trình hay của một ñối tượng

- Rủi ro là hậu quả của một sự cố ngoài ý muốn

- Rủi ro là tích số của xác suất xảy ra sự cố và hậu quả do sự cố

- Rủi ro là hàm của xác suất xảy ra thiệt hại và hậu quả thiệt hại

Nhìn chung, hai ñịnh nghĩa ñầu không phù hợp lắm Rủi ro do các xác suất nhỏ nhưng gây ra hậu quả rất lớn hoặc xác suất lớn nhưng có hậu quả nhỏ, vì vậy ñịnh nghĩa thứ nhất không giải thích thỏa ñáng, tương tự ñịnh nghĩa thứ hai cũng vậy

ðịnh nghĩa thứ ba ñưa ra sự so sánh tốt hơn về rủi ro Thực tế ta có thể xác ñịnh giá trị hậu quả chấp nhận ñược của một quá trình Trong nhiều trường hợp giá trị này tương ứng với thiệt hại xảy ra trong thời gian dài Với ñịnh nghĩa này, xác suất xảy ra sự cố ngoài ý muốn và hậu quả của nó ñóng vai trò quan trọng như nhau

Do xác suất xảy ra sự cố là ñại lượng không thứ nguyên, nên theo ñịnh nghĩa này xác suất xảy

ra sự cố cũng ngang bằng với hậu quả của nó ðịnh nghĩa tuy ñơn giản nhưng hậu quả của một sự cố ngoài ý muốn xảy ra thường có thứ nguyên và khác nhau về tính chất (thiệt hại về vật chất, thương vong, gây hoang mang ) nên rủi ro không thể diễn tả chỉ trong một con số ðịnh nghĩa rủi ro cuối cùng là tổng quát nhất trong bốn ñịnh nghĩa nêu trên Ba ñịnh nghĩa ñầu là những trường hợp ñặc biệt của ñịnh nghĩa thứ tư Qua ñó, ta có thể xác ñịnh trọng số ñối với hậu quả của sự cố ngoài ý muốn tuỳ theo tính chất nghiêm trọng của nó ðiều này ñặc biệt quan trọng ñối với trường hợp xác suất xảy ra sự cố nhỏ nhưng hậu quả lớn, khi không xác ñịnh ñược thiệt hại lâu dài Việc ñánh giá rủi ro phải tính ñến các rủi ro không mong muốn

Hậu quả của một sự cố ngoài ý muốn có thể là tất ñịnh hoặc bất ñịnh Nếu hậu quả mang tính bất ñịnh thì có thể ñịnh nghĩa rủi ro bằng hàm mật ñộ xác suất ñể xác ñịnh các ñại lượng quan tâm

ðịnh nghĩa tổng quát nhất về rủi ro là: tích số của xác suất xảy ra thiệt hại với luỹ thừa bậc n của hậu quả thiệt hại: Rủi ro = xác suất thiệt hại * (hậu quả thiệt hại)n Luỹ thừa mũ n phụ thuộc vào tình trạng của hệ thống, thông thường với n = 1 là trường hợp phân tích rủi ro tự nhiên, trường hợp này ta có thể tính ñược các giá trị dự kiến, trong khi n > 1 phản ánh trường hợp rủi ro không mong muốn

điều chỉnh

Xác đinh xác suất xảy ra sự cố

Tiêu chuẩn, tiêu chí

Cấp độ rủi ro chấp nhận

đánh giá

Tần suất và mức độ thiệt hại

Ra quyết định Rủi ro

Kết hợp XS

và thiệt hại

Tiêu chuẩn tham chiếu

đối t−ợng phân tích rủi ro

Mô tả hệ thống

Liệt kê các sự cố và thảm họa

có thể xảy ra

định l−ợng hậu quả

Hỡnh 2.1 Sơ ủồ quỏ trỡnh phõn tớch rủi ro

Hỡnh 1 mụ tả cỏc thành phần trong phõn tớch rủi ro của một hệ thống theo phương phỏp ngẫu nhiờn ðầu tiờn là mụ tả cỏc thành phần trong hệ thống cụng trỡnh phũng chống lũ như cỏc ủoạn ủờ, cống và cỏc cụng trỡnh thành phần khỏc Tiếp theo là danh mục liệt kờ cỏc kiểu nguy

cơ và sự cố hư hỏng cú thể xảy ra ðõy là một bước quan trọng trong phõn tớch rủi ro bởi nếu thiếu một kiểu sự cố (một cơ chế phỏ hoại) cũng cú thể gõy ảnh hưởng nghiờm trọng ủến ủộ

an toàn trong thiết kế Bước kế tiếp là ủịnh lượng hậu quả cho tất cả sự cố cú khả năng xảy ra

Vớ dụ 2.1

Một bể chứa ngầm ủược dựng ủể chứa chất thải ủộc hại Sự cố mụi trường của hệ thống bể chứa này là xảy ra rũ rỉ, chảy tràn chất thải ủộc vào mụi trường ủất Dựa vào sự lan rộng của lượng chất thải ta cú thể xỏc ủịnh ủược thiệt hại mụi trường Trong trường hợp này, một số vấn ủề cần xem xột ủú là cỏc thiệt hại quan trọng làm ảnh hưởng ủến cấu trỳc ủất, mực nước ngầm và dũng chảy, sự thẩm thấu ủất Lượng chất thải ủộc rũ rỉ (X) là hậu quả của sự cố ngoài ý muốn “Rũ rỉ bể chứa” và thiệt hại về mụi trường là một hàm số g(X)

Xem lượng chất thải ủộc bị rũ rỉ là sự cố ngoài ý muốn, cú giỏ trị trung bỡnh à và ủộ lệch chuẩn σ Xỏc suất của sự cố ngoài ý muốn là Pf Mật ủộ xỏc suất thiệt hại mụi trường ủược

mụ tả như sau:

g( )

f

f





− à



X

Nếu rủi ro ủược biểu diễn thụng qua giỏ trị kỳ vọng E(Pfg(X)), ta cú:

f

∞

∞

− à

∫

Việc giải toỏn hàm tớch phõn trờn cú thể tham khảo tại mục 2.4

Phân tích rủi ro ñược dùng cho nhiều mục ñích chẳng hạn kiểm tra ñộ an toàn của một quy trình hay ñối tượng có phù hợp với tiêu chuẩn hay ñạt tối ưu về kinh tế hay không Mục ñích chung của phân tích rủi ro là cung cấp cơ sở ñể ñưa ra quyết ñịnh cuối cùng dựa trên cơ sở kết quả phân tích rủi ro

Các ví dụ cho mục ñích này ñược áp dụng trong thiết kế công trình, tối ưu hoá thiết kế hệ thống phòng chống lũ và các hệ thống tương tự, tối ưu hoá về quy hoạch, duy tu bảo dưỡng Căn cứ vào các mục tiêu mà kết quả phân tích cần ñạt ñến chuẩn ñã thiết lập Liên quan ñến các vấn ñề về an toàn thì chính sách an toàn quốc gia là quan trọng nhất Chính sách này là các tiêu chuẩn trong nghị ñịnh do chính phủ ban hành Trong trường hợp cần thiết, quy trình

và thông số kỹ thuật của ñối tượng phải ñiều chỉnh ñể tuân theo các chuẩn ñó

Với mục ñích tối ưu hoá kinh tế thì rủi ro gắn với giá thành của ñối tượng cũng ñóng vai trò quan trọng Có thể xem xét rủi ro theo hướng tài chính Chẳng hạn người ta tập trung phân tích ñể làm giảm tối thiểu rủi ro và tổng giá thành khi triển khai và bảo dưỡng ñối tượng Trong những trường hợp như vậy, không thể xác ñịnh trước giá trị giới hạn rủi ro

Ví dụ 2.2

Khái niệm rủi ro liên quan ñến hệ thống công trình ñầu mối hồ chứa và vùng hạ lưu

Chức năng chính của một ñập dâng là trữ nước Nếu ñập bị vỡ, nước chảy tràn bất ngờ gây ra

lũ lụt dẫn ñến hậu quả nặng nề về tài sản và sinh mạng vùng hạ du Vì vậy, cần tránh vỡ ñập

vì nó là nguyên nhân gây ra thiệt hại to lớn về kinh tế, xã hội và con người

ðập tràn là giải pháp hữu hiệu ñể giải quyết vấn ñề ñiều tiết lũ Tuy nhiên, việc ñảm bảo an toàn cho ñập dâng là một vấn ñề luôn ñược quan tâm trong thiết kế Nếu lượng nước chảy vào

hồ chứa quá lớn tạo ra mực nước lớn hơn mực cho phép thì tràn xả lũ bắt ñầu hoạt ñộng Kết quả là mực nước và lưu tốc dòng chảy hạ lưu tăng lên gây xói lở nền sông, bờ sông ngay hạ lưu công trình Nếu so với hậu quả do vỡ ñập thì thiệt hại kiểu này không lớn và có thể sửa chữa với chi phí thấp hơn

Do mức ñộ lũ lụt khác nhau nên các cấp ñộ rủi ro chấp nhận do vỡ ñập cũng như những thiệt hại của công trình do mực nước, dòng chảy dâng cao cũng hoàn toàn khác nhau Vỡ ñập chỉ ñược chấp nhận với xác suất rất nhỏ (nhỏ hơn một lần mỗi năm), trong khi thiệt hại do phá hoại nền/bờ sông lại ñược chấp nhận với tần suất cao hơn nhiều Ví dụ hư hỏng không nghiêm trọng của chân kè hàng năm có thể ñược sửa chữa hoàn chỉnh và kịp thời (ñòi hỏi phải chuẩn

bị kế hoạch bảo dưỡng hoàn chỉnh) Trong trường hợp này, mức ñộ thiệt hại chấp nhận ñược xác ñịnh bằng giá thành tối ưu giữa vốn ñầu tư xây dựng ban ñầu và chi phí bảo dưỡng, khắc phục hậu quả

2.2 Cấp ñộ rủi ro chấp nhận ñược trong công tác phòng chống lũ

Một trong những vấn ñề quan trọng trong thiết kế ñập dâng là xác ñịnh tần suất xảy ra sự cố của công trình Quyết ñịnh cần phải ñược ñưa ra trong giai ñoạn thiết kế là với khoảng tần suất xảy ra lũ lụt là bao nhiêu thì có thể chấp nhận ñược cho một vùng cụ thể ðây không phải

là vấn ñề thuộc lĩnh vực kỹ thuật thiết kế công trình ñơn thuần, mà nó còn bao hàm cả phạm trù kinh tế và chính trị Ta có thể thấy ñược mối liên hệ giữa chi phí xây dựng hồ chứa và giá trị hàng hoá, của cải vùng hạ lưu (các ñập nước lớn hơn có chi phí xây dựng cao hơn, nhưng khi ñập nước ñược xây dựng thì cơ sở hạ tầng vùng hạ lưu ñược ñảm bảo hơn) Tuy nhiên, không thể giải quyết vấn ñề ñơn thuần dựa vào phân tích kinh tế mà không tính ñến các giá trị

về xã hội, tự nhiên, văn hoá, lịch sử nghệ thuật Các giá trị kinh tế về môi trường quan hệ

giữa con người với nhau hay giá trị của một khu bảo tồn tự nhiên, một ñịa danh lịch sử hay bảo tàng nghệ thuật là không thể tính ñược Mức ñộ an toàn của các công trình kinh tế văn hóa xã hội phụ thuộc vào mức ñộ tin cậy an toàn của công trình và ngoài ra còn phụ thuộc vào vốn ñầu tư hiệu quả của công trình

2.3 Các bước phân tích rủi ro

Rủi ro là hàm số xác suất của sự cố và hậu quả của nó Vì vậy, phân tích rủi ro bao gồm phân tích xác suất và hậu quả Hơn nữa, tùy thuộc vào mục tiêu, nhiệm vụ và ñối tượng phân tích ta

có thể xác ñịnh các tiêu chuẩn và tiêu chí mà rủi ro phải ñáp ứng Hình 2.1 trình bày sơ ñồ khái quát về các thành phần trong phân tích rủi ro Trong phân tích rủi ro, các khái niệm sau cần ñược phân biệt:

1- Một phân tích ñịnh tính bao gồm phân tích các chức năng và các thành phần của hệ thống, liệt kê các hiểm hoạ, các dạng sự cố, hậu quả và xác ñịnh các mối quan hệ nội tại

2- Một phân tích ñịnh lượng bao gồm tính toán xác suất xảy ra sự cố, ñịnh lượng hậu quả xảy

ra, tính toán rủi ro và ñánh giá kết quả bằng cách thử nghiệm trên các hệ thống chuẩn 3- Ra quyết ñịnh và kiểm ñịnh rủi ro

Phân tích ñịnh lượng không phải luôn luôn có khả năng thực hiện ñược hay có thể ước lượng ñược Vì vậy chỉ có thực hiện phân tích ñịnh tính mới có thể ñánh giá rủi ro một cách tổng thể

và qua ñó nâng cấp, cải tiến ñược quy trình, hệ thống hoặc ñối tượng nghiên cứu

Các bước trong phân tích rủi ro thường dùng các thành phần ñưa ra trong hình 2.2 Mũi tên chỉ theo thứ tự thực hiện Thủ tục này ñưa ra nhằm hỗ trợ thực hiện một phân tích rủi ro ñại biểu và không mang tính chất bắt buộc

Có khi các thành phần ñược thêm vào các bước phân tích bởi vì chúng liên quan ñến việc ñưa

ra quyết ñịnh Nếu không có ảnh hưởng lớn, chúng bị bỏ qua do không (chưa) hợp lý về mặt

kỹ thuật hay do giá thành quá lớn Tuy nhiên chỉ ñưa thêm vào khi chúng có những ảnh hưởng thích hợp

2.4 Kế hoạch từng bước của phân tích rủi ro

2.4.1 Mô tả quy trình/quá trình hay ñối tượng một cách hệ thống

Phân tích rủi ro sử dụng nền tảng là lý thuyết hệ thống Tiến trình hay ñối tượng ñược xem xét qua mô tả thành phần ñầu vào - ñầu ra (xem hình 2.2) Thông thường hệ thống ñược chia 2thành các thành phần và các hệ thống con Mỗi thành phần như vậy ñược khái quát hoá như một thành phần ñầu vào - ñầu ra Thông qua các mối tương quan nội tại, chúng hình thành nên hệ thống tổng thể

Sự chia nhỏ các thành phần và hệ thống con dẫn ñến cấp ñộ xác ñịnh xác suất xảy ra sự cố

Hình 2.2 Hệ thống ñầu vào- ñầu ra

2.4.2 Liệt kê khả năng xảy ra các sự cố ngoài ý muốn, các ảnh hưởng và hậu quả

Giai ñoạn này nhằm liệt kê và ñưa ra tất cả các sự cố ngoài ý muốn có thể xảy ra có thể xảy

ra và hậu quả của chúng

Một hệ thống hay một bộ phận ñược coi là gặp sự cố nếu nó không còn thực hiện các chức

năng mong muốn Sự cố xảy ra theo nhiều cách khác nhau Mỗi cách ñó ñược gọi là cơ chế

dẫn ñến sự cố Ranh giới giữa vùng sự cố và vùng an toàn ñược gọi gọi là trạng thái giới hạn

Trong thực tế có 2 dạng biên giới hạn, một dạng gây ra sự cố tạm thời hay sự cố một phần và

một dạng gây ra sự cố lâu dài hay hoàn toàn Trong các tài liệu tham khảo, các dạng này ñược

hiểu:

Trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ (S.L.S); là các trạng thái giới hạn mà chức năng hoạt

ñộng có thể ñược thực hiện, ñược gọi là biên hữu ích Ví dụ cho trạng thái này là tình trạng

cảng tạm thời không thể làm việc do song quá cao

Trạng thái giới hạn cuối cùng (U.L.S), là trạng thái giới hạn tối ña Thông qua sự cố và hư

hỏng thường xuyên của một ñối tượng dẫn ñến sự dừng hoạt ñộng Ví dụ như ñập chắn sóng

tại cửa vào cảng bị vỡ, hậu quả sẽ là xuất hiện các con sóng trong cảng có chiều cao lớn hơn

chiều cao cho phép, ñiều này dẫn ñến việc ngừng hoạt ñộng của cảng

ðiều quan trọng nhất với tất cả các cơ chế này là chúng phải ñược ñề cập càng kỹ càng tốt

trước khi tiến hành phân tích ñịnh lượng Trong thực tế, các hư hỏng xảy ra do không xác

ñịnh ñược kiểu sự cố (không ñề cập ñến) nhiều hơn so với lỗi do phân tích một kiểu sự cố

Việc tìm ra các mối ñe doạ và các kiểu sự cố là công việc không ñơn giản Các phương pháp

hỗ trợ là thu thập dữ liệu về vùng bờ, vùng lân cận, nghiên cứu tài liệu, phỏng vấn, kinh

nghiệm kết hợp với so sánh các hệ thống, tổ chức họp ñể lấy ý kiến Các nguyên nhân chính

gây ra sự cố ñối với các hệ thống phổ biến thường ñược biết ñến và có thể tìm thấy trong sách

hướng dẫn và sổ tay kỹ thuật

2.4.3 Xác suất rủi ro thành phần:

Xác suất rủi ro thành phần bao gồm:

- Xác suất xảy ra sự cố ngoài ý muốn

Formatted: Space Before: 6 pt Formatted: Bullets and Numbering

- Xác suất sự cố ngoài ý muốn dẫn ñến/ gây nên tác ñộng nào ñó

- Xác suất mà tác ñộng này gây nên hậu quả ñáng kể

Các thành phần này có thể minh hoạ bằng:

- Xác suất xảy ra sự cố trượt mái ñê

- Xác suất nước tràn vào vùng lân cận khi mực nước dâng cao

- Xác suất xảy ra thiệt hại và thương vong

Có thể tính xác suất xảy ra sự cố ngoài ý muốn theo 2 cách khác nhau:

Cách thứ nhất là phương pháp quy nạp (phương pháp dựa trên kinh nghiệm) Theo phương pháp này người ta xác ñịnh xác suất của một sự cố chắc chắn xảy ra bằng số liệu (cơ sở dữ liệu) Thuận lợi của phương pháp này là không có kiểu hư hỏng quan trọng nào bị bỏ qua khi phân tích một quá trình hay một hệ thống Tuy nhiên, bất lợi của nó là không ñưa ra ñánh giá chi tiết ñối với các kiểu sự cố Kết quả là việc ngăn ngừa các sự cố kém hiệu quả Nếu dùng phương pháp quy nạp ñể xác ñịnh xác suất xảy ra sự cố thì một ñiều quan trọng là hệ thống và các ñiều kiện biên không thay ñổi theo thời gian

Cách thứ hai theo phương pháp nội suy Phương pháp này xem xét tất cả các kiểu sự cố có thể xảy ra Thuận lợi của phương pháp này là nhận xét thấu ñáo các kiểu sự cố từ ñó ñưa ra các biện pháp ñặc thù nhằm giảm thiểu xác suất xảy ra sự cố ngoài ý muốn

Việc xác ñịnh xác suất cho các tác ñộng có khả năng xảy ra và xác suất xảy ra hậu quả mà các tác ñộng ñó mang lại cũng tương tự như cách xác ñịnh xác suất xảy ra sự cố ngoài ý muốn

Nó có liên quan ñến các xác suất ñiều kiện Tổng xác suất thành phần của rủi ro là:

Trong ñó:

- E1 là sự cố ngoài ý muốn (chẳng hạn như sự cố vỡ ñê)

- E2 là tác ñộng của nó (chẳng hạn như ngập lụt vùng lân cận)

- G là hậu quả (chẳng hạn như số người chết ñuối)

Hàm xác suất P(E1)P(E2|E1) chính là xác suất xảy ra sự cố Pf Xác suất P(G|E1∩E2) có thể ñược xác ñịnh nếu hậu quả là tuân theo luật phân phối tất ñịnh hoặc biến rời rạc ngẫu nhiên với hàm mật ñộ xác suất cho trước (Xem 2.2)

2.4.4 Xác ñịnh và ñánh giá rủi ro

Sau bước xác ñịnh hậu quả và xác suất tương ứng là bước xác ñịnh và ñánh giá rủi ro Thông thường bước thử nghiệm rủi ro dựa trên các tiêu chuẩn cho trước Nếu dùng phân tích rủi ro

ñể thiết kế tiến trình hay ñối tượng thì các bước ñược lặp lại nhiều lần ñể ñiều chỉnh các chi tiết kỹ thuật của hệ thống ñể hướng tới một thiết kế tối ưu Bước tối ưu tài chính tính toán giá thành của quy trình, hệ thống hay ñối tượng cùng với rủi ro với mỗi bước lặp Thiết kế tối ưu nếu giá thành tối thiểu

2.4.5 Ra quyết ñịnh dựa trên kết quả phân tích rủi ro

Phân tích rủi ro thường hỗ trợ cho việc ñưa ra quyết ñịnh Về lý thuyết, một phân tích rủi ro xem là hoàn chỉnh sau khi ñánh giá và ñưa ra quyết ñịnh dựa trên phân tích rủi ro

Việc ghi chép những biến thể khác nhau, với những rủi ro ñi kèm, chi phí và lợi ích trong một

ma trận hay cây quyết ñịnh ñược coi như công cụ trợ giúp cho việc ra quyết ñịnh Qua ñó, lựa chọn tối ưu có thể ñược thực hiện từ một số các khả năng khác nhau

2.4.6 Rủi ro chấp nhận ñược trong thực tế

a Rủi ro theo quan ñiểm cá nhân

Cách thứ nhất ñể thiết lập xác suất xảy ra sự cố chấp nhận là coi nó tương ñương với xác suất thương vong ñược tính bằng bình quân ñầu người Các phân tích rủi ro dựa trên dữ liệu thống

kê mang tính xã hội thường ñưa ra một chỉ số trung bình rủi ro chấp nhận ñược về số người chết Theo phương pháp phân tích dựa trên lý trí và nhận thức, các cá nhân của một hoạt ñộng luôn ý thức về tính cân bằng giữa rủi ro và lợi nhuận chấp nhận ñược Phụ thuộc vào lợi ích của quá trình này mà hoạt ñộng tình nguyện có ñược bảo ñảm hay không Vì vậy mà tạo ra sự khác biệt giữa các hoạt ñộng tình nguyện ñược ñảm bảo và các hoạt ñộng không ñược bảo ñảm Theo như cách thức này, mức ñộ tình nguyện có liên quan ñến xác suất xảy ra tai nạn ñược dự báo trước

Số liệu thống kê về nguyên nhân tử vong thể hiện qua xác suất xấp xỉ 10-4 ñối với các hoạt ñộng tự do có ý thức mức trung bình Số liệu này sử dụng 1 chỉ số dành cho rủi ro cá nhân chấp nhận ñược ðối với các quốc gia không thuộc phương Tây, lợi tức cho 1 hoạt ñộng như vậy có thể khác biệt rõ so với minh hoạ trên, ví dụ như phụ thuộc vào ñịa lý, văn hoá và các nguyên do về kinh tế Rủi ro cá nhân chấp nhận ñược (Pdi) dành cho một hoạt ñộng cụ thể ñược tính bằng:

/

pi fi d Fi

di

di

pi

N P P

N

P

Trong ñó:

Npi là số thành viên của hoạt ñộng thứ i

Ndi là số người chết trong hoạt ñộng thứ i

Pfi là xác suất tai nạn của hoạt ñộng thứ i

Pd/Fi là xác suất tỉ lệ người chết xảy ra trong một tai nạn

b Rủi ro theo quan ñiểm xã hội (mang tính cộng ñồng)

Phương pháp tiếp cận này nhằm xác ñịnh rủi ro chấp nhận ñược của một dự án cụ thể với quan ñiểm là khó có khả năng xảy ra Câu hỏi dành cho khả năng chấp nhận của tập thể thực chất là một vấn ñề về phương pháp thử ñúng dần, từ ñó có 2 hướng xảy ra:

1) Xác ñịnh dựa vào kinh nghiệm số lượng thương vong chấp nhận ñược thông qua ñánh giá tai hoạ do sự cố công trình

2) Giảm thiểu vấn ñề về mặt tối ưu hoá kinh tế thông qua diễn giải tất cả hậu quả theo ñơn

vị thương vong/ thiệt hại

Trong nội dung thứ nhất, công thức sau ñược hình thành (TAW/CUR, 1990) dành cho xác suất xảy ra sự cố tối ưu

/

fop

I

+

Trong ñó:

I là chi phí ñầu tư cho một ñơn vị gia tăng về thông số ñộ bền (chiều cao ñỉnh, ñường kính

viên ñá)

- Cf là tổng chi phí liên quan ñến sự cố (rủi ro)

- Pd/f là xác suất thương vong của một sự cố

- NP là số người dân mà sinh mạng của họ phụ thuộc vào công trình;

- Cp là chi phí cho mỗi sinh mạng (ñiều này có thể bàn cãi)

- B là tham số kinh nghiệm dạng “mũ” của phân phối tải trọng, kể ñến ảnh hưởng của

việc gia tăng ñộ bền

- r là lãi suất thực tế

- g là tốc ñộ tăng trưởng kinh tế

Trong nội dung thứ hai, chỉ tiêu (Pfn) biến ñổi từ xác suất gây chết một người (số Nd), do sự

hiện diện vô tình trong các nhà máy, tàu thuỷ hay máy bay với số lần xuất hiện Nc của cá

thể ñó, và họ là thành viên trong tổng số N người:

Pfn=Nd/NNc

Nếu xác ñịnh trước một cấp ñộ rủi ro chấp nhận ñược thì bất kỳ công trình ñược xem xét nào

của dự án cũng có thể giới hạn ñược rủi ro theo giá trị ñịnh trước này

Nếu không có cấp ñộ rủi ro nào ñược xác ñịnh trước thì ñánh giá rủi do có thể căn cứ vào các

phân tích giá trị lợi nhuận kinh tế (BCN) về chi phí do thiệt hại hay thiệt hại về mạng sống

con người; hay chi phí bảo dưỡng và sửa chữa cũng tương tự như những chi phí này.Theo

phương pháp này, giá trị về con người có thể ñược xác ñịnh bằng tổng sản phẩm quốc nội

chia cho tổng dân số Tuy nhiên với phạm trù về ñạo ñức và tinh thần thì việc gán giá trị vật

chất cho sinh mạng con người là một ñiều nhức nhối và chưa dễ ñược chấp nhận vì sinh mạng

con người là quan trọng nhất và là vô giá

Một số giá trị phi vật thể, không thể ñánh giá chính xác ñươc, như giá trị thiệt hại về môi

trường xây dựng dự án công trình ñược diễn giải là chi phí “bóng” của dự án ñể phần nào

giảm nhẹ ảnh hưởng của các tác ñộng ngược

ðối với trường hợp mở rộng, rủi ro chấp nhận ñược có thể ñược xem xét lại dựa vào quan

hệ giữa các khả năng giám sát, ñiều tra và sửa chữa Vì vậy thiết kế có thể ñề cập ñến

những khả năng này ñể dự phòng các thủ tục ñiều tra và duy tu bảo dưỡng Ngược lại

thiếu các khả năng kể trên ñòi hỏi phải có ñược chấp nhận rủi ro tối thiểu

2.5 Phân tích rủi ro và sơ ñồ sự cố của hệ thống công trình phòng chống lũ

Nghiên cứu về ñộ an toàn công trình tập trung vào các khái niệm sự cố và hư hỏng công trình

Cho dù hai khái niệm này thường ñược dùng như có chung một ý nghĩa, tuy vậy, cũng cần có

sự phân biệt rõ ràng về sự khác biệt giữa chúng

Một kết cấu hay một thành phần kết cấu hư hỏng nếu nó không còn thực hiện ñược chức năng

chính, cơ bản của nó Chức năng của một công trình phòng chống lũ ñược xác ñịnh là ngăn

chặn lũ lụt, nghĩa là bảo vệ vùng có khả năng ngập lụt không bị nước lũ tràn vào, không bị

xảy ra các thiệt hại về sinh mạng và/hoặc thiệt hại về tài sản

Một công trình hay một thành phần công trình hư hỏng ñổ vỡ nếu dưới tác dụng của tải trọng

gây nên sự xuất hiện biến dạng với giá trị lớn nghiêm trọng làm mất ñi hình dạng ban ñầu của

Formatted: Font: Italic

Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic

Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic

Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic

Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic Formatted: Font: Italic

công trình Nhìn chung sự ựổ vỡ công trình thường tương ứng với xác suất xảy ra hư hỏng với

giá trị lớn đổ vỡ và hư hỏng không phải lúc nào cũng gây nên thiệt hại mang tắnh thảm họa

Chẳng hạn, ựập bị mất ổn ựịnh do trượt xảy ra tại thời ựiểm mực nước của hồ chứa ựang duy

trì ở mức thấp, trong thời gian dài sẽ không gây ra thảm hoạ cho khu vực hạ lưu Trường hợp

ngược lai, khi mực nước trong sông, hồ cao, có thể xảy ra sóng tràn, có thể làm hư hỏng công

trình phòng chống lũ (hư hỏng ựỉnh, mái phắa trong của ựê, ựập) nhưng kết cấu của nó vẫn có

thể ựược giữ nguyên

Một công trình phòng chống lũ phải ựược thiết kế sao cho trong suốt giai ựoạn xây dựng công

trình và thời gian phục vụ còn lại của nó, xác suất xảy ra sự cố hay ựổ vỡ ựảm bảo thấp để

xác ựịnh ựược tối ưu giữa quy mô công trình và mức ựộ an toàn, cần thiết phải thực hiện phân

tắch rủi ro Các thành phần phân tắch rủi ro ựược trình bày tóm tắt trên Hình 2.3

Hình 2.3 Các thành phần trong phân tắch rủi ro

Trong phân tắch rủi ro, có ba cụm từ khoá: nguy cơ xảy ra sự cố-cơ chế xảy ra sự cố - hậu quả

của sự cố Một phân tắch rủi ro thường ựược bắt ựầu bằng việc liệt kê các nguy cơ sự cố và cơ

chế xảy ra sự cố Một cơ chế xảy ra sự cố ựược mô tả là các phản ứng lại của công trình ựối

với từng nguy cơ sự cố Nguy cơ sự cố diễn biến theo cơ chế xảy ra sự cố, theo một xác suất

xuất hiện riêng, gây ra hư hỏng hoặc phá hỏng công trình hoặc thành phần công trình Biên

giữa các trạng thái hư hỏng và không hư hỏng, hay giữa phá hỏng và không phá hỏng thường

ựược gọi là trạng thái giới hạn Có hai khái niệm về trạng thái giới hạn ựược ựưa ra: Trạng

thái giới hạn cuối cùng (ULS) và Trạng thái giới hạn phục vụ (SLS)

Kết quả của một quá trình phân tắch rủi ro là xác ựịnh hậu quả mà sự cố hư hỏng/phá hỏng

gây ra Trong trường hợp xảy ra sự cố của một hệ thống phòng chống lũ, cần phải ựánh giá

các ựặc trưng liên quan ựến ngập lụt (vắ dụ như ựộ sâu ngập lụt, tốc ựộ ngập lụt) và ước lượng

thiệt hại về vật chất và phi vật chất

Theo ựịnh nghĩa, rủi ro ựược xác ựịnh bằng tắch số giữa xác suất xảy ra sự cố và thiệt hại (=

hậu quả) do sự cố gây nên để có một thiết kế tối ưu tổng thể cho một hệ thống phòng chống

lũ, cần phải tìm ra sự cân bằng giữa mức ựộ rủi ro và chi phắ ựầu tư xây dựng hệ thống Khi

ựánh giá ựộ an toàn của hệ thống công trình phòng chống lũ, cần xem xét một cách tổng thể

toàn hệ thống chống lũ Hệ thống thường bao gồm nhiều thành phần, mỗi thành phần có thể bị

hư hỏng/sự cố theo nhiều nguy cơ và nhiều dạng cơ chế Sự ựổ vỡ của thành phần A có thể

Mô phỏng các cơ chế hư hỏng

Xác ựịnh XS xảy ra sự cố

Rủi ro = XS * Thiệt hại đánh giá thiệt hại

Liệt kê các kiểu thảm họa

Formatted: Centered Formatted: Centered

Formatted: Centered

Formatted: Centered

Formatted: Centered

Formatted: Centered Deleted: ờ

dẫn ñến nguy cơ hư hỏng thành phần B Hư hỏng của một số thành phần có thể dẫn ñến hư hỏng của toàn bộ hệ thống Liên kết giữa các thành phần tạo nên một “hệ thống nối tiếp” Trong các trường hợp khác, các thành phần trong một hệ thống có thể hỗ trợ, bổ sung cho nhau làm tăng ñộ bền của hệ thống, khi ñó chúng có thể tạo nên “hệ thống song song”

Hình 2.4 Ví dụ về sơ ñồ cây sự kiện (trái) và cây sự cố (phải)

ðối với một cây sự kiện, quá trình ñược bắt ñầu với sự hình thành của sự cố khởi tạo ngoài ý muốn (hư hỏng của một thành phần, hoả hoạn, sai sót do con người ) và kết thúc bằng việc ñánh giá những phản ứng lại của hệ thống và xác ñịnh hậu quả của hư hỏng hay sự cố Một sơ

ñồ cây sự cố dựa vào tiến trình ngược lại: bắt ñầu với một sự cố ngoài ý muốn, nó ñược phân tích xem do nguyên nhân nào gây ra Sơ ñồ cây sự cố sử dụng các biểu tượng “cổng và” và

“cổng hoặc” “cổngvà” sử dụng ñể mô tả một hệ thống song song, “cổng hoặc” dùng cho hệ thống nối tiếp Hình 2.6 minh hoạ sơ ñồ cây hư hỏng tổng quát áp dụng cho hệ thống ñê ðối với các kết cấu công trình ñiển hình, chẳng hạn như cửa lấy nước qua ñê, vấn ñề cần quan tâm lại không phải ở hư hỏng về mặt kết cấu mà là vấn ñề vận hành công trình, những sai sót của con người quản lý như không ñóng kịp cửa van trước khi xảy ra mực nước lũ xuất hiện Vấn ñề này cũng có thể ñược thể hiện theo sơ ñồ hư hỏng Hình 2.5 biểu diễn cây sự cố trong trường hợp không ñóng kịp cửa van của một công trình ngăn lũ

Hình 2.5 Ví dụ về sơ ñồ cây sự cố của hệ thống ñóng mở cửa van