浅析HAZOP分析结合QRA分析在水电施工安全管理中的应用

白 毅，冯锦平，晏国顺，陶 坤

(1.中国水利水电第七工程局，四川 成都 611130；2.华电西藏能源有限公司大古水电分公司，西藏 山南 856000)

危险与可操作性分析(Hazard and Operability Study)简称HAZOP。是英国某化学工业公司(ICI)于上世纪60年代发展起来的以引导词(Guide Words)为核心进行系统危险分析的方法。由于其分析方法的特殊性，我国已将其结合QRA分析识别危险、模拟事故后果及针对性采取控制安全措施熟练应用于石油化工行业。

水电工程施工受地质地形、水文条件、气象条件影响大，质量安全问题突出，施工安全隐患多，施工组织复杂。目前尚无一套系统的定性定量识别危险源方法，水电施工引入HAZOP(危险与可操作性分析)结合QRA分析对施工工艺进行定性定量分析识别危险源来完成安全控制管理是十分有必要的[1]。

1 分析方法介绍

1.1 HAZOP分析方法介绍

危险与可操作性(HAZOP：Hazard、Operability)研究是以系统工程为基础的一种用于定性分析和定量评价的评价方法，用于研究生产装置和工艺过程中的危险及其原因，寻求对策。通过分析生产运行过程中工艺参数的变动，操作控制中可能出现偏差，以及这些变动与偏差对系统的影响以及可能导致的后果，找出出现变动与偏差的原因，明确装置或生产过程中存在的危险、危害因素，并针对变动与偏差后果提出相应措施。分析流程见图1。

图1 HAZOP分析流程图

HAZOP研究方法可按分析的准备、完成分析和编制分析报告3个步骤完成。由专业人员(工艺、设备、自控、现场操作人员等)按照规定方法对偏离设计的工艺条件进行过程危险与可操作性研究。HAZOP分析方法与其他安全分析方法明显不同之处是，其他方法可由某人单独使用，而HAZOP分析必须由一个多方面、专业、熟练的人员组成的小组来完成。HAZOP分析作为一种结构化评价方法，能充分考虑整个施工工艺，能够进行风险识别、风险后果分析、客观定性评价、针对性进行节点安全控制等优点。

1.2 QRA分析方法介绍

定量风险评价(Quantitative Risk Analysis)也称概率风险评价方法，采用定量化概率风险值(个人风险、社会风险)对系统危险性进行描述的风险评价方法。用于识别潜在危险，对潜在危险发生概率及可能造成后果完成分析。定量风险分析技术已成为企业制定安全管控政策的一项重要依据。定量风险评价包括辨识潜在危险(公共健康、安全、环境等)，并评估危险发生概率和严重度。定量风险评价技术已广泛应用于工区危险、有毒有害物质运输、环境中毒物质浓度及评价发生概率小而后果严重的事故。

定量风险评价(QRA)采用的评价指标一般为个人风险和社会风险。个人风险指区域内固定位置的人员，因区域内潜在事故施加于其的个人死亡概率(或指特定的伤害水平)；社会风险指引起大于等于N人死亡的所有事故频率。社会风险与区域内人口密度密切相关。个人风险关注的是点，社会风险关注的是面，反映的是公众所面临的风险。分析步骤如图2所示。在西藏某水电站石方明挖爆破作业一例中，采用ALOHA事故模拟软件进行此量化分析确定个人风险及社会风险。

图2 QRA分析步骤图

2 HAZOP分析及QRA分析工程实例应用

2.1 爆破作业HAZOP分析

爆破作业安全影响因素众多，各因素之间相互作用产生影响，危险源辨识难以达到系统和全面。因此，爆破作业安全评价不仅要对工艺中潜在风险准确定位，还要对爆破整体有准确的判断[2]。根据爆破作业工艺流程，按照HAZOP分析步骤，对爆破作业进行单元划分，将整个作业流程划分为爆破设计和爆破施工单元，详细划分如表1所示。

表1 爆破作业HAZOP分析单元划分表

HAZOP分析单元划分完成，将Ⅱ级单元作为分析节点，选取Less(少)、More(多)、Part Of(部分)、Reverse(相反)、Other Than(其他)作为HAZOP分析引导词，根据引导词确定HAZOP分析模型中的偏差并进行分析，找出引起偏差的原因及造成后果，并编制相应安全控制措施。分析结果如表2、表3所示。

表2 爆破设计单元HAZOP分析表

表3 爆破施工单元HAZOP分析表

将爆破作业过程划分成两个一级单元，在一级单元中进行二级单元划分，通过引导词确定偏差进行HAZOP分析出可能产生的后果并确定原因，在实际施工中采取相应措施进行控制，高效地完成工艺安全管控。在水电施工中相比较其他安全分析方法，HAZOP分析可预见性、全面性、因果关联对应性的优点更能有效地完成作业安全分析，安全管理人员更加能够清晰地看到作业中因某个步骤偏差所反映出来的事故结果，从而目的性更加明确地进行安全管控。

2.2 爆破作业QRA分析

西藏某水电站位于北纬29°15′30″、东经92°25′11″，位于青藏高原气候区，基本特性为气温低、空气稀薄、大气干燥、太阳辐射异常强烈。气候属高原温带季风半湿润气候，每年11月～次年4月为旱季，5～10月为雨季。多年平均气温9.3℃，极端最高、最低气温分别为32.5℃和-16.6℃，多年平均风速为1.6 m/s，历年最大定时风速为19.0 m/s。以某次爆破乳化炸药最大用量500 kg为QRA分析实例，录入施工区域水文地理参数、危险品参数等，采用ALOHA事故后果模拟软件进行量化分析确定个人风险及社会风险，分析结论如下。

1)死亡半径：50 m内会导致人员死亡(个人风险)；重伤半径：200 m内会导致人员重伤；轻伤半径：250 m内会导致人员轻伤。

2)250内会造成飞石打击、声波伤害(社会风险)。QRA分析这一步骤能够清晰地反映出危险源产生的危害范围和危害强度，在职工安全教育和作业安全技术交底等方面更能够清晰直白地反映该危险源的危险度。并且，以QRA分析作为定量分析在施工组织计划阶段就进行了危险度计算，相比于其他以经验完成的安全分析，此安全分析方法在安全管理中更加有意义。

通过运用危险与可操作性分析法(HAZOP)及定量风险评价法(QRA)在西藏某水电站石方明挖爆破作业中进行安全控制管理，自2017年9月至2019年4月基坑及大坝基础开挖爆破作业过程无安全事故发生，达到安全生产零事故。

2.3 水电施工作业分析类比

水电建设施工条件复杂，从前期建设到后期装修涉及施工类别众多，截留引流、围堰工程、开挖支护工程、主体混凝土工程等。并且各类施工平行交叉进行，互相影响较大，涉及作业设备与措施较多。截流引流施工涉及爆破作业、临边作业甚至复杂工序还会涉及到水下作业等；围堰工程涉及爆破作业、土石方运输等；开挖支护涉及爆破作业、高空及临边作业、基础处理等；主体混凝土工程涉及危化品运输储存、临边及高空作业。在水电施工过程中一定会有大型特种设备参与，拌合系统还涉及危化品储存设备及管线[3]。在水电施工众多复杂施工工艺中，施工会产生偏差，偏差必定会有原因，从而导致后果，后果产生的危害等级有高有低。不论是涉及危险化学品还是施工作业步骤，都能够以引导词引出偏差，分析危害种类，量化危害大小从而采取措施进行安全控制。这使得各项施工的安全管理效果相比较当下自然能够得到大幅度提高。

HAZOP分析结合QRA分析在水电施工中进行安全管理预先分析，能够满足企业对施工过程中涉及到的危险源进行高效的定性识别，从而进行强针对性地采取预先预防措施。对比其他定性安全分析方法，HAZOP分析能够确立作业及工艺系统安全的观点；系统性及完善性高，有利于全面识别出系统中的各种潜在危险源；结构性好，易于掌握。QRA分析在定性分析识别危险源结果基础上进行可能造成的后果进行量化分析、模拟，企业通过反复定量分析，可以了解风险的发展趋势，揭示增减风险管理措施的必要性[4]。水电建设施工所涉及作业安全管理中，高风险作业应用HAZOP及QRA方法进行定性定量分析，针对性提出预防控制措施，能很大程度上节约安全管理成本，并且形成一套高效系统的管理办法[5]。

3 结 语

HAZOP分析及QRA分析作为一种成熟高效的定性定量安全分析方法，其在石油化工等高危行业已经应用十分广泛，并且已经衍生出很多不同事故模型的辅助分析软件，其应用结果十分高效，对企业来讲，不仅提高安全管理水平，节约安全管理成本，而且能够做到危险源识别具体化、风险量化、后果可视化，能够直观反映工艺系统的问题所在，针对性采取预防控制措施。通过对HAZOP分析及QRA分析的介绍及实例应用分析，以及其在水电建设施工行业的可行度及可行范围分析，此方法应当在水电施工行业安全管理工作中得到大力推广使用。