Анализ и управление техногенными и природными рисками

А.А. Александров, 
В.И. Ларионов, С.П. Сущев
АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ 
ТЕХНОГЕННЫМИ
И ПРИРОДНЫМИ
РИСКАМИ
Рекомендовано федеральным учебно-методическим объединением 

в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство» в качестве учебника для студентов, 
обучающихся по основным образовательным программам высшего 
образования по направлению подготовки магистров 20.04.01 

«Техносферная безопасность»
9

УДК 614+504.05
ББК 20.1
 
А46
Рецензенты:
академик РАН В.И. Осипов;
кафедра «Инженерная защита окружающей среды»
ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»
(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.И. Беспалов)
Александров, А. А.
А46  
Анализ и управление техногенными и природными рисками : учебник / А. А. Александров, В. И. Ларионов, С. П. Сущев. — Москва : 
Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 357, [3] с. :  ил.
ISBN 978-5-7038-5108-1
Изложены теоретические основы анализа и управления техногенными 
и природными рисками. Показан единый научно-методический подход к решению задач анализа риска возникновения чрезвычайных ситуаций. Рассмотрены 
основные характеристики природных и техногенных опасностей, причины 
отказов технических систем. Приведены методы исследования надежности 
технических систем и типовые примеры расчетов, методы оценки и анализа 
рисков в техногенной и природной сферах с применением ГИС-технологий, 
расчетно-аналитический и статистический подходы к зонированию по риску 
объектов и территорий. Рассмотрены экономические аспекты управления 
безопасностью.
Соответствует курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для студентов высших технических учебных заведений, аспирантов, специализирующихся в области техносферной безопасности, экологии и природообустройства. Может быть полезен специалистам, занимающимся планированием мероприятий по снижению техногенных и природных рисков.
УДК 614+504.05
ББК 20.1
Фото на обложку любезно предоставлено Вадимом Нанскани
© Александров А.А., Ларионов В.И., 
 
Сущев С.П., 2019
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-5108-1  
 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .      8
ВВЕДЕНИЕ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    10
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    15
ЧАСТЬ 1. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА РИСКА .  .  .  . . .    17
Глава 1. Общая методология анализа риска аварий и катастроф  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .    19
1.1. Модели воздействия .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    21
1.2. Функции уязвимости .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    29
1.2.1. Функции уязвимости зданий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . .    29
1.2.2. Функции уязвимости людей .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .    34
1.3. Методология прогнозирования последствий аварий и катастроф .  .  . . .    35
1.3.1. Прогнозирование объемов разрушений на площадных и линейных объектах .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    36
1.3.2. Прогнозирование количества пострадавших людей  .  .  .  .  .  .  . . . . . .    39
1.4. Общая методология анализа риска  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . .    41
1.4.1. Базовая терминология .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    41
1.4.2. Оценка показателей риска  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .    43
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .    50
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    50
Глава 2. Методические основы применения ГИС-технологий для анализа риска .  . .    52
2.1. Общие требования к специализированной ГИС .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .    52
2.2. Блок базы данных .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    55
2.2.1. Картографическая информация .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .    55
2.2.2. Семантическая информация .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .    59
2.2.3. Система управления базой данных .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .    62
2.3. Расчетно-аналитический блок  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   63
2.3.1. Структура и содержание .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . .    63
2.3.2. Уровень детализации математических моделей  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .    66
2.3.3. Сопряжение математических моделей и базы данных .  .  .  .  .  . . . . .    66
2.4. Пользовательский интерфейс .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    68
2.5. Блок тематического картографирования и документирования .  .  .  .  . . . .    69
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .    72
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    72
3

Оглавление
ЧАСТЬ 2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА РИСКА В ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЕ .  .  .  .  . . . .    73
Глава 3. Модели воздействия при аварийных взрывах и пожарах  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .    75
3.1. Оценка надежности технических систем .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .    75
3.1.1. Основные критерии надежности .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .    76
3.1.2. Основные законы распределения в теории надежности .  .  .  .  . . . . .    80
3.1.3. Расчет надежности систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   93
3.2. Интенсивность отказов и частота аварийных событий  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .    94
3.2.1. Дерево отказов .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    95
3.2.2. Дерево событий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  102
3.3. Моделирование поражающих факторов пожара и взрыва .  .  .  .  .  .  . . . . . .  114
3.3.1. Методы расчета поражающих факторов пожара  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  114
3.3.2. Методы расчета поражающих факторов взрыва .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  121
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  129
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  129
Глава 4. Функции уязвимости при аварийных взрывах и пожарах  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .  131
4.1. Законы разрушения зданий при аварийных взрывах  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  131
4.1.1. Параметрические законы разрушения зданий .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . .  131
4.1.2. Определение вероятности разрушения зданий с применением 
пробит-функций  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  137
4.2. Законы поражения людей при аварийных взрывах и пожарах  .  .  .  .  . . . .  138
4.2.1. Параметрические законы поражения людей при взрывах  .  .  .  . . .  138
4.2.2. Определение вероятности поражения людей с применением 
пробит-функций .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  140
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  142
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  142
Глава 5. Методы оценки риска на опасных объектах .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  143
5.1. Пожаровзрывоопасные объекты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  143
5.1.1. Расчетно-аналитический метод количественного анализа риска  .  .  143
5.1.2. Метод анализа видов, последствий и критичности отказов  .  .  . . .  149
5.2. Химически опасные объекты .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  151
5.2.1. Основные определения и понятия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  151
5.2.2. Вероятность токсического поражения .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . .  152
5.2.3. Оценка риска на химически опасных объектах  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  154
5.3. Радиационно опасные объекты .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  155
5.3.1. Основные определения и понятия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  156
5.3.2. Общие положения метода расчета радиоактивного загрязнения .  .  159
5.3.3. Вероятность радиационного поражения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  161
5.3.4. Оценка риска на радиационно опасных объектах  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .  163
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  165
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  165
4

Оглавление
Глава 6. Анализ риска на магистральных нефтепроводах .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  167
6.1. Оценка объема аварийного разлива нефти .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  167
6.1.1. Оценка объема разлива в напорном режиме .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  169
6.1.2. Оценка объема разлива в безнапорном режиме .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  172
6.2. Распространение нефтяного загрязнения по земной поверхности .  .  . . .  175
6.2.1. Моделирование разлива нефти на суше .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . .  175
6.2.2. Применение ГИС-технологий для моделирования аварийных 
разливов нефти  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  178
6.3. Распространение нефтяного загрязнения по водной поверхности .  .  . . .  185
6.3.1. Распространение нефтяного загрязнения на малых реках  .  .  .  . . .  185
6.3.2. Распространение нефтяного загрязнения в акватории .  .  .  .  .  . . . . .  187
6.4. Оценка риска на магистральных нефтепроводах  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  190
6.4.1. Оценка частоты аварий на трубопроводах .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  190
6.4.2. Технический риск .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  193
6.4.3. Оценка риска для населения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . .  194
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  195
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  195
ЧАСТЬ 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА РИСКА В ПРИРОДНОЙ СФЕРЕ .  .  .  .  .  . . . . .  197
Глава 7. Анализ сейсмического риска  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  199
7.1. Общая методология анализа сейсмического риска  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . .  200
7.2. Моделирование сейсмического воздействия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . .  201
7.3. Функции уязвимости при землетрясениях .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  204
7.3.1. Характеристика зданий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  204
7.3.2. Параметрические законы разрушения зданий .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . .  205
7.3.3. Параметрические законы поражения людей .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  210
7.4. Оценка сейсмического риска .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  211
7.4.1. Моделирование поражения людей при землетрясениях .  .  .  .  . . . . .  211
7.4.2. Показатели сейсмического риска .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  213
7.5. Оценка масштабов последствий при землетрясениях .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  214
7.5.1. Завалы при разрушении зданий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .  214
7.5.2. Прогнозирование объемов разрушений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . .  216
7.5.3. Оценка людских потерь и разрушений по укрупненным 
показателям  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  217
7.5.4. Повреждение коммунально-энергетических сетей  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .  219
7.5.5. Повреждение дорог .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  221
7.5.6. Вторичные последствия сейсмических воздействий  .  .  .  .  .  . . . . . .  222
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  226
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  226
Глава 8. Анализ риска наводнений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  227
8.1. Общие положения .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  227
8.2. Определение площади водосборного бассейна .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  228
5

Оглавление
8.3. Прогнозирование стока воды с водосборного бассейна  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .  230
8.3.1. Метод прогнозирования стока воды .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  230
8.3.2. Расчет объема стока  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.3.3. Определение уровня подъема воды в створе .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  234
8.4. Определение зон затоплений по уровню подъема воды в створах .  .  . . .  236
8.5. Последствия наводнений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  239
8.6. Оценка риска наводнений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  241
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  243
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  243
Глава 9. Анализ риска гидродинамических аварий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  244
9.1. Определения, допущения и исходные данные .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  245
9.2. Моделирование зон затоплений при гидродинамических авариях  .  .  . .  247
9.3. Последствия гидродинамических аварий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  252
9.4. Оценка риска гидродинамических аварий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  254
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  256
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  256
Глава 10. Анализ риска возникновения цунами  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .  257
10.1. Возникновение цунами и классификация цунамиопасных территорий .  . .  258
10.1.1. Возникновение и распространение волн цунами .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . .  258
10.1.2. Классификация цунамиопасных территорий .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . .  260
10.2. Функции уязвимости при воздействии цунами  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  261
10.2.1. Параметрические законы разрушения зданий .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  261
10.2.2. Параметрические законы поражения людей .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . .  264
10.3. Прогнозирование последствий цунами .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  265
10.3.1. Оценка зоны затопления .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  265
10.3.2. Разрушение зданий и сооружений .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  268
10.3.3. Оценка численности пострадавших при воздействии цунами  .  .  270
10.4. Оценка риска цунами .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  271
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  272
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  272
Глава 11. Астероидная уязвимость Земли .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  273
11.1. Воздушный взрыв космического тела .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .  274
11.1.1. Огненный шар .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  274
11.1.2. Воздушная ударная волна  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  276
11.1.3. У
язвимость элементов риска при воздействии Челябинского 
метеорита .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  276
11.2. Падение космического тела на земную поверхность .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . .  278
11.2.1. Параметры поражающих факторов .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  278
11.2.2. Уязвимость населения при падении космического тела на земную поверхность .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  281
11.3. Подводный взрыв космического тела .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . .  283
11.3.1. Параметры волн подводных взрывов .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . .  283
6

Оглавление
11.3.2. У
язвимость населения при взрыве космического тела 
в акватории .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  284
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  285
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  285
ЧАСТЬ 4. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫМИ И ПРИРОДНЫМИ 
РИСКАМИ .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  287
Глава 12. Нормирование рисков .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  289
12.1. Методические подходы к анализу риска  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  289
12.1.1. Расчетно-аналитический подход .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  289
12.1.2. Статистический подход  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . .  290
12.1.3. Динамический анализ риска .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . .  292
12.1.4. Эвристический подход .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  298
12.2. Рекомендуемые уровни рисков  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  302
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  306
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  306
Глава 13. Управление рисками .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  307
13.1. Концептуальная система управления рисками .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . .  307
13.2. Методы обоснования мер по снижению рисков  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . .  310
13.2.1. Критерии оценки эффективности вариантов снижения 
ущерба .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  311
13.2.2. У
язвимость и риски для оценки эффективности мероприятий .  . .  313
13.2.3. Многокритериальные задачи .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . .  315
13.3. Методы оптимизации мероприятий при реагировании на масштабные катастрофы .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  327
13.3.1. Оптимизация дислокации сил и средств спасения .  .  .  .  .  .  . . . . . .  327
13.3.2. Оптимизация распределения сил и средств спасения .  .  .  .  .  . . . . .  329
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  332
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  333
Глава 14. Зонирование по риску .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  334
14.1. Расчетно-аналитический подход  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  334
14.1.1. Зонирование по риску объектов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . .  334
14.1.2. Зонирование по риску территорий .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . .  337
14.2. Статистический подход  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  344
Контрольные вопросы и задания .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . .  346
Литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  346
Заключение .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  347
Основная литература  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  349
Предметный указатель .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  350
7

ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник написан на базе лекций по теории анализа и управления 
рисками, читанных в течение ряда лет студентам МГТУ им. Н.Э. Баумана, 
а также на основе опыта научно-исследовательских работ авторов в разных 
областях. Книга соответствует программе цикла специальных дисциплин: 
«Теория анализа и управления рисками», «Анализ опасностей и надежность 
промышленных систем», «Системный анализ и моделирование процессов 
в техносфере», «Производственная безопасность», «Применение ГИС-технологий для анализа рисков на опасных территориях и объектах», «Управление 
пожарными рисками производственных объектов, зданий и сооружений», 
преподаваемых в технических университетах, а также в МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
В учебнике излагается единая научно-методическая база анализа риска 
для решения теоретических и практических задач в области техногенной 
и природной безопасности. Издание рассчитано в основном на бакалавров 
и магистров по направлению «Техносферная безопасность», аспирантов, 
преподавателей вузов. Вместе с тем оно может служить практическим руководством для специалистов в области предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций и планирования мероприятий по снижению риска для 
населения и территорий, а также промышленной безопасности объектов.
Авторы изложили материал в логической последовательности, начиная 
с отдельных фактов и переходя к обобщениям, использовали наглядные 
способы визуализации информации (графики, схемы, диаграммы, таблицы), 
показали применение предлагаемых методов на примерах. Модульное построение учебника и единообразная организация модулей дают возможность 
студентам лучше ориентироваться в материале, самостоятельно выбирать 
способ изучения изложенных в учебнике сведений, способствуют их более 
качественному усвоению, позволяют преподавателю определять порядок 
и полноту прохождения модулей, организовать эффективный контроль над 
формированием знаний и умений учащихся, а также придают учебному процессу системность, структурную четкость и гибкость.
Книга снабжена большим количеством примеров расчетного характера, 
в которых применение излагаемых методов иллюстрируется на конкретном 
практическом материале и доводится до численного результата. Приведенные типовые контрольные вопросы и задания необходимы для оценки знаний, умений и уровня овладения учебным материалом в процессе освоения 
дисциплины. К каждой главе и в конце книги указан список литературы, 
8

Предисловие
который призван дать читателям возможность самостоятельно ознакомиться 
с различными позициями и подходами ученых к наиболее актуальным проблемам дисциплины, глубоко и полно изучить материал и успешно выполнить 
задания для самостоятельной работы, сформировать свою точку зрения по 
вопросам дисциплины.
В отношении математической подготовки от читателя требуется знакомство с вузовским курсом высшей математики, а также владение элементами 
теории вероятностей.
При изучении изложенного в учебнике материала бакалавры и магистры направления подготовки «Техносферная безопасность», приобретут способность:
знать: теоретико-методологические основы исследования и управления 
природно-техногенной безопасностью, а также базовые концепции, теории, 
принципы, методы системного анализа и синтеза природно-техногенной 
безопасности на основе повышения надежности технических систем, прогнозирования показателей риска и управления рисками, предупреждения 
аварий и опасных природных явлений;
уметь: использовать методы количественной и качественной оценки 
опасностей производственных объектов и природных явлений и анализа 
природных и техногенных рисков для разработки и оптимизации мероприятий по повышению безопасности, снижению риска и принятию решений 
при реагировании на масштабные ЧС;
владеть: методами математического моделирования, системного анализа 
основных видов риска и источников их возникновения, разработки мероприятий по снижению риска до приемлемого уровня, а также современными 
программными комплексами для расчета риска и зонирования территории 
по риску, моделирования, анализа и оценки функционирования технологического оборудования по критериям работоспособности и надежности.
Совокупность приведенных знаний, умений и навыков в полной мере 
соответствует профессиональным компетенциям, отмеченным в федеральных государственных образовательных стандартах высшего образования 
и самостоятельно устанавливаемых МГТУ им. Н.Э. Баумана образовательных 
стандартах по направлению подготовки «Техносферная безопасность» для 
бакалавриата и магистратуры.
Учебник содержит ряд новых, ранее не публиковавшихся, материалов, 
разработанных авторами в последние годы. К таким материалам следует отнести: параметрические законы разрушения зданий при аварийных взрывах, 
сейсмических и гидродинамических воздействиях; моделирование аварийных 
разливов нефти на суше; методы анализа риска цунами; методы оценки астероидной уязвимости Земли; динамический анализ риска.
Проблемам снижения риска на производственных объектах различного 
назначения будет посвящена следующая книга авторов «Инженерные мероприятия по снижению техногенных и природных рисков».
9

ВВЕДЕНИЕ
Доля техногенных чрезвычайных ситуаций (ЧС), возникающих на территории 
Российской Федерации, составляет более 60 % от общего числа ЧС. В зонах 
возможного воздействия поражающих факторов при возникновении ЧС на 
промышленных объектах, включая химически опасные, ядерные и радиационно опасные, а также гидротехнические сооружения, проживают свыше 
80 млн человек.
Опасные природные явления по интенсивности и продолжительности могут 
оказать негативное воздействие, превышающее по масштабу техногенные ЧС. 
Доля ущерба, вызываемого природными явлениями, составляет более 80 % 
от общего ущерба в ЧС на территории РФ за год.
Все это предопределяет необходимость долгосрочного прогнозирования 
возникновения чрезвычайных ситуаций, мониторинга основных источников 
техногенной и природной опасности, проведения анализа риска на объектах 
и территориях и разработки мероприятий по снижению риска. Риски являются интегральными показателями, определяющими степень техногенных 
и природных опасностей в пределах территории. 
Необходима новая стратегия обеспечения безопасности населения и территорий от ЧС техногенного и природного характера, требующая единого 

научно-методического подхода к анализу риска, а также к управлению рисками на основе оптимизации мероприятий по защите населения при реагировании на масштабные аварии и катастрофы.
Учебный материал, изложенный в книге, дает возможность в процессе 
освоения курса получить теоретические и практические навыки управления 
техногенной и природной безопасностью. При изложении теоретических 
основ анализа и управления рисками сложные процессы, приводящие 
к авариям и катастрофам в техногенной и природной сферах, рассмотрены 
на основе простых событий с применением теории вероятностей, а при 
необходимости с использованием статистической информации по наблюденным значениям.
Предметная основа дисциплины «Теория анализа и управления рисками» 
состоит в выявлении и исследовании закономерностей, которым подчинены 
процессы, составляющие базу анализа риска. Полученные закономерности 
имеют не только теоретическую ценность, но и широко применяются на практике — при обеспечении безопасности в техногенной и природной сферах.
10