1.土木与交通工程学院 广东工业大学 广州 510006 2.公安司法系 海南政法职业学院 海口 570100
摘要：为有效评估危险品隧道运输的环境污染和人员伤害，提出一种突发事故下有毒危险品隧道运输的风险度量模型。考虑突发事故的随机性和事故后果的危害性，界定运输风险的内涵；依据有毒危险品的理化特性和隧道交通容量的有限性，构建风险后果度量模型；借鉴生态环境风险评估方法，构建风险容量计算模型。最后，通过算例验证模型的有效性，计算结果显示：新模型能够有效度量隧道运输有毒危险品对环境和人员的有害影响。
关键词：有毒危险品；隧道；运输风险；风险度量；环境容量；突发事故
1 引言
有毒危险品具有易燃易爆、腐蚀、氧化等特性，在运输过程中易发生燃烧、爆炸等事故，会对生态环境和社会健康造成有害影响[1]。有毒危险品运输以公路为主，隧道是公路运输的薄弱环节[2]。目前的危险品运输风险研究主要适用于开放空间。其中，最为常用的是美国交通管理局提出的传统风险模型[3]，它将风险表示为一定事故概率下的事故后果；后来，国外学者提出事故概率模型[4]，感知风险模型[5]，条件风险模型和期望-方差模型[6]；魏航[7]考虑暴露人员数量的动态性，构建了时变风险模型；赵佳虹[8]建立了环境风险度量模型；田巧珍[9]分析了危险品公路运输事故以及灾难风险；孟祥妹[10]提出了基于事故变化率改进的道路危险品运输事故率分析模型；刘萌斐[11]基于层次分析法和二级模糊综合评价法，建立了危险品运输事故概率评估方法。
以上研究都没有度量隧道运输危险品的风险，没有考虑交通基础设施的容量限制，忽略了多个风险受体的联合评估。因此，本文结合隧道结构特点，提出突发事故下有毒危险品隧道运输的风险度量模型。依据突发事故的随机性、危险品特性和隧道容量有限性，将隧道环境和人员作为最初和最终风险受体，评估其有害影响，并通过算例验证模型的有效性。
2风险分析
本文将有毒危险品的隧道运输风险定义为：突发事故下，有毒危险品泄露的有害物质对隧道周边环境和人员造成的危害。该风险考虑了突发事故的随机多样性，有毒危险品的多样性，以及隧道结构的有限性，评估环境和人员遭受的影响。
3 风险度量
突发事故后，有毒危险品在隧道内扩散，隧道（i，j）内运输有毒危险品w的风险Rwij是突发事故概率Pij和事故后果Cwij的乘积。其中，危险品运输车辆为重型车辆，突发事故概率Pij是重型车辆数s和泄露率HVij的乘积；事故后果Cwij是危险品运输量Qwij与隧道环境容量Iwij的比值。若用CONw表示人体所能承受的有毒物质浓度，设定参数转换因子CF（取值1×10-9），当隧道内人员数量为Nij时，Iwij可表示为隧道所能承受的危险品总量，即
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（1）
其中，人员数量Nij是密度POPij与隧道宽度dij、长度Lij的乘积。由于隧道内的人员数量主要来源于内部行驶车辆的驾驶员和乘车人员，因此本文设定Fij为隧道内的运输车辆日交通量，e为运输车辆平均人员含有因子，人/辆；vij为隧道运输车辆平均时速，widij是隧道车辆的宽度，将人员密度POPij计算为
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（2）
整合上述内容和公式（1）（2），可得有毒危险品隧道运输风险Rwij的度量模型为：
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（3）
4 算例
某公司从A向B地运输有毒危险品w1，w2，w3各50吨，毒性参考浓度分别为0.01，0.02和0.03 mg/kg·d。运输车辆5台，载重30 吨。A至B地的三条运输路径分别通过隧道O1、O2、O3。
首先，采用新模型计算各隧道内不同有毒危险品的风险结果。如表1所示，新模型的推荐方案为：含隧道O1的运输路径。其次，采用人员伤亡模型[12]度量算例中各隧道运输风险，并比较两种模型的计算结果。人员伤亡模型中的威胁半径设为0.80km，计算结果显示：O3为3.07×10-4人，O2为1.22×10-4，O1为0.25×10-4。人员伤亡模型的推荐方案为：含隧道O3的运输路径。对比两个模型的计算结果可知：（1）如图1（a）所示，新模型的风险排序为O1< O2< O3；如图1（b）所示，人员伤亡模型的风险恰恰相反。（2）人员伤亡模型评估的风险受体只是人员，新模型的风险受体是人员和环境。（3）人员伤亡模型只统计伤亡数量；新模型评估了一定交通环境容量下的人员伤亡程度，是社会和环境风险的联合度量。（4）新模型依据隧道的结构特性，考虑了隧道环境容量等因素，更贴近运输管理实际。
表1 新模型计算结果
Table 1 Results of the proposed risk assessment
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（a） （b）
图1新模型（a）和人员伤亡模型（b）的隧道风险计算结果
FIG.1 Results of the proposed risk assessment（a）& exposure population（b）
5 结论
为有效评估隧道运输危险品的环境污染和人员伤害，本文提出了一种突发事故下有毒危险品隧道运输的风险度量模型。考虑突发事故的随机性和事故后果的危害性，界定了运输风险的内涵；依据有毒危险品的理化特性和隧道交通容量的有限性，构建了风险后果度量模型；以隧道内人员为最终风险受体，借鉴生态环境风险评估方法，建立了风险容量计算模型；最后的算例结果显示：新模型能有效度量突发事故下隧道运输有毒危险品对环境和人员的危害。
参考文献：
[1]国家质量监督检验检疫总局国家标准化管理委员会.GB6944-2005 危险货物分类和品名编号.北京：中国标准出版社，2005.
[2]刘勇，施式亮，李润求，周荣义，崔燕.危险化学品公路隧道运输风险评价模型及应用[J].湖南科技大学学报（自然科学版），2018，33（04）：20-25.
[3]U.S.EPA.Risk Assessment Guidance for Superfund.1989.
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[5]ABKOWITZ M，LEPOFSKY M，Cheng P.Selecting Criteria for Designating Hazardous Materials Highway Routes[J].Transportation Research，1992，1333：30-35.
[6]ERKUT E，INGOLFSSON，Catastrophe Avoidance Models for Hazardous Materials Route Planning[J].Transportation Science，2000，34（2）：165-179.
[7]魏航.时变条件下有害危险品运输的路径选择研究[D].西南交通大学.2006
[8]赵佳虹.考虑环境风险的危险废物回收体系选址—路径问题研究[D].西南交通大学，2015.
[9]田巧珍.公路运输中危险品风险分析方法及应用研究[J].现代经济信息，2016（23）：342-343.
[10]孟祥妹.基于GIS-T道路危险品运输风险分析及选线关键技术研究[D].大连交通大学，2013.
[11]刘萌斐.南京绕越高速仙林段危险品运输风险评估[D].南京大学，2014.
[12]万凤娇.基于多目标的危险废弃物物流选址-选线模型研究[D].武汉理工大学.2010.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61803091），广东省自然科学基金资助项目（2016A030310263），广东省大学生创新创业训练计划项目省级项目（201811845126）.
作者简介：赵佳虹（1986-），女，副教授，主要研究方向为危险品运输组织，危险废物物流管理系统优化；通讯作者王丽（1986-），女，助教，主要研究方向为交通管理与控制，Email：514364401@qq.com