SKALAFJORDTUNNELEN VURDERING AF UDFØR- TE RISIKOANALYSER

Transkript

1 Til Innlendismálarádid Dokumenttype Rapport Dato Februar 2010 Vurdering af udførte risikoanalyser af Skalafjordtunnelen SKALAFJORDTUNNELEN VURDERING AF UDFØR- TE RISIKOANALYSER

2 1 Revision 1 Dato Udarbejdet af KRHL, JTB Kontrolleret af SAT Godkendt af SAT Beskrivelse Skalafjordtunnelen, Vurdering af udførte risikoanalyser Ref

3 2 INDHOLD 1. Introduktion 3 2. Sammenfatning, konklusioner og Anbefalinger Sammenfatning Foreløbige konklusioner Anbefalinger til yderligere arbejde 5 3. Forudsætninger 6 4. Metodik Risikopolitik og acceptkriterier Modellering af scenarier Frekvensmodellering Konsekvensmodellering 9 5. Resultater Konsekvensmodellering Vurdering af konklusion 12

4 3 1. INTRODUKTION I forbindelse med den planlagte skalafjordtunnel er der af SINTEF udført forskellige risikoanalyser til vurdering af risikoen for brand i tunnelen. Analyserne er udført for forskellige tunnelalternativer omfattende to løsninger: 1. To separate tunneler 2. T-formet tunnel med rundkørsel i knudepunktet Risikoanalyserne er udført i to omgange. I første rapport blev begge tunnelalternativer vurderet. I anden rapport blev det andet alternativ - den T-formede tunnel med rundkørsel - revurderet. Som resultat af alle analyserne har SINTEF konkluderet, at risikoniveauet befinder sig på et acceptabelt niveau, men at der er en vis usikkerhed på de fundne resultater. Netop denne usikkerhed på de fundne resultater har bevirket, at Rambøll er blevet bedt om at foretage et review af de gennemførte analyser dels for at vurdere den overordnede metodik, dels for at vurdere de fundne resultater og dels for at give anbefalinger til yderligere arbejde, der måtte kunne minimere den usikkerhed, der er vurderet at være på de foreliggende resultater. I denne rapport har Rambøll foretaget en gennemgang af de udførte risikoanalyser. I gennemgangen er følgende aktiviteter udført: Gennemgang af forudsætninger og vurdering af de foretagne forudsætningers indflydelse på resultaterne Vurdering af den anvendte metodik for risikoanalyserne, herunder vurdering af: Risikopolitik Acceptkriterier Modellering af scenarier Frekvensmodellering Konsekvensmodellering Gennemgang af resultater Gennemgang og vurdering af konklusioner Rambøll har på basis af det udførte review anført nogle foreløbige konklusioner samt givet anbefalinger til nogle yderligere aktiviteter. Som grundlag for vurderingerne i denne rapport ligger de to udførte risikoanalyser fra SINTEF: Risikoanalyse af Skalafjordtunnelen, (rapport 1) Risikoanalyse af Skalafjordtunnelen (Del 2), (rapport 2) Resultaterne af reviewet er givet i de følgende afsnit. Der er etableret tabeller, hvori er givet kommentarer til relevante afsnit i SINTEF rapporterne.

5 4 2. SAMMENFATNING, KONKLUSIONER OG ANBEFALINGER 2.1 Sammenfatning SINTEF-rapporterne fremstår veldokumenterede og med en fremgangsmåde, der er kendt fra tilsvarende risikoanalyser med fastlæggelse af uheldsscenarier med tilhørende vurderinger af hyppighed og konsekvens og med en efterfølgende sammenligning med etablerede acceptkriterier. Der er dog følgende overordnede kommentarer til analysen: Frekvensanalyserne er baseret på velkendte kilder. Der er dog ikke foretaget en validering af resultaterne ved anvendelse af andre datakilder. Konsekvensanalyserne er udelukkende baseret på velfungerende ventilationsprincipper for sikre personer i tilfælde af uheld. Der er ikke taget hensyn til svækkelse af konstruktionssikkerhed eller til forekomst af scenarier, hvor de anvendte ventilationsprincipper ikke er gældende (stor brand fra en tankbil med brændstof). Det er vurderet, at acceptkriteriet er anvendt på fornuftigvis. Det er dog ikke beskrevet nærmere, hvor acceptkriteriet stammer fra, og om det normalt anvendes for tunneler, eller om det også gælder for almindelig vej. Der er konstateret enkelte fejl i rapporten. Det er dog ikke muligt at se, om beregningerne er udført med de rigtige tal, så fejlen kun er skrivefejl i rapporten eller om de forkerte tal er anvendt til beregningerne. Forskellige forudsætninger - dels indenfor samme rapport for de to tunnelalternativer og dels mellem de to rapporter gør det svært at sammenligne resultaterne. Der er ved fastlæggelsen af konsekvenser for brandscenarier foretaget nogle konservative antagelser vedrørende røglagets udbredelse som følge af brand. Der er således ikke taget hensyn til stratificering af røglaget, hvilket sædvanligvis bevirker, at der trods røgens udbredelse er fuld synlighed nederst i tunnelen, hvilket bevirker en hurtigere evakuering. Der er ved fastlæggelsen af konsekvenser for brandscenarier ikke givet vurderinger af mulige risikoreducerende tiltag og deres effekt på de kritiske bidrag til risikoen. Dette kunne eksempelvis omfatte: Vandtågeanlæg Sprinklersystem Begge tiltag vil medvirke til at mindske påvirkningen fra en brand på personsikkerheden, samt medvirke til at give minimereusikkerheden på de fundne resultater. Den overordnede konklusion i rapporterne om, at risikoen er fundet acceptabel, synes rimelig og er i overensstemmelse med de fundne resultater. Det bemærkes, at kommentaren om, at risikoanalyser altid er omfattet af nogen usikkerhed ikke alene gælder risikoberegningerne, men i lige så høj grad det formulerede acceptkriterium. Skulle usikkerhederne således medføre, at den fundne risiko er bestemt for lavt, så kan dette forhold ligeledes være gældende for det fastlagte acceptkriterium.

6 5 2.2 Foreløbige konklusioner Risikoanalyser er en velkendt og afprøvet metodik til at dokumentere, hvorvidt en tunnel har en tilstrækkelig sikkerhed mod personskader, afbrydelser, etc. På basis af Rambølls review af de foreliggende risikoanalyser vurderer Rambøll at: Risikoen ved de undersøgte tunnelalternativer er for begges vedkommende på et acceptabelt niveau og er ikke højere end øvrige sammenlignelige tunneler i Europa. Alternativet med en rundkørsel har et acceptabelt risikoniveau. Rundkørsler anvendes andre steder i tunneler i Europa, bl.a. i Norge (Finnfast), hvor Rambøll DK og Rambøll NO har forestået brand- og risikoanalyser. Metodikken til beregning af risikoen er velkendt og tilsvarende metodik anvendes til dokumentation af en tilstrækkelig lav risiko på andre tunnelprojekter i Europa. I Danmark har Rambøll således anvendt en tilsvarende metodik ved dokumentation af risikoniveauet på Øresundstunnelen, Femern Bælt tunnelen, Limfjordstunnelen, Nordhavnsvejstunnelen samt tunnelen under Marselis Boulevard. Rambøll anbefaler, at der foretages nogle yderligere analyser, for at kvalificere ovenstående foreløbige konklusioner. Rambøll forventer ikke, at disse analyser vil ændre ovenstående konklusioner, men resultatet af de nye analyser kan øge sikkerheden i de fundne resultater. 2.3 Anbefalinger til yderligere arbejde På basis af ovenstående anbefales det at kvalificere de allerede udførte beregninger ved at udføre følgende for begge alternativer: Gennemførelse af en mere detaljeret konsekvensanalyse for at undersøge påvirkningen (konsekvenserne) fra de forskellige brandscenarier. Gennemførelse af Computational Fluid Dynamics (CFD) beregninger for røgspredning samt for påvirkning fra ventilationen. Det sidste kan evt. udføres med flere ventilationshastigheder/ventilationsstrategier for om muligt at optimere ventilationsprincippet, så der dannes grundlag for en vurdering af, hvorvidt det foreslåede ventilationsprincip alene er tilstrækkeligt eller om det er nødvendigt med andre risikoreducerende tiltag (vandtågeanlæg, sprinklersystem etc.). Statificering af røglaget under røgspredning bør i denne sammenhæng vurderes, idet dette har stor betydning for tiden for rømning efter brandens opståen. Yderligere kan der foretages analyser af effekten af at introducere disse tiltag i udvalgte områder til optimering af personsikkerheden. Som udgangspunkt for etablering af scenarier til CFD beregninger bør det endeligt besluttes/undersøges hvilke brandscenarier, der skal regnes på (størrelsen på branden i mega watt). Dette udføres ved et nærmere studie af den vurderede transport af gods (farligt gods, brændbart gods etc.). Detaljering af frekvensanalyser, hvor TUSI (norsk uheldsdatabase) indgår. Detaljering af konsekvensanalyser, hvor der udføres nærmere studier af antallet af dræbte ved uheld i forhold til CFD beregningerne. I denne forbindelse foreslås et studie af mulige rømningsalternativer baseret på erfaringer fra tilsvarende tunnelprojekter. Den formulerede vurdering af usikkerheden på resultaterne af en risikoanalyse bør kommenteres yderligere og størrelsen på usikkerheden kvantificeres nærmere i forbindelse med en opdatering af analyserne. Dette gælder helt tilsvarende for det fastlagte acceptkriterium.

7 6 3. FORUDSÆTNINGER I nærværende afsnit er foretaget en gennemgang af de forudsætninger SINTEF har anvendt i sine risikoanalyser. Gennemgangen er vist ved reference til sidenumre/tabeller i SINTEF-rapporter samt tilhørende Rambøll kommentarer. Forudsætningerne for rapporterne omfatter tekniske data for de to tunnelforslag (længder, stigninger, hastighedsgrænser, ÅDT (høj og lav), ventilationsforhold etc.). Rapport/Afsnit Beskrivelse Rambølls vurdering/kommentar 1/ tabel 1 I teksten til tabel 1 står der: " Tabel 1 hører til tunnelalternativ 1, som mellom Kallanes Rundkjøring er to separate tunneler, der er derfor ingen (6,8 km)". rundkørsel, så der burde have stået " Kallanes - Breiðagil (8 km)". 1/ /2.1.2 tabel 3 1/2.1.2 tabel 4 Ved angivelsen af tunnellængder står der: "Kallanes Breiðagil: 6,8 km". I teksten til tabel 3 står der: " mellom Kallanes Breiðagil (8 km)". I teksten til tabel 4 står der: " mellom Selvindi Breiðagil (2,8 km)". Dette gentages i tabel 10. Denne beskrivelse hører til tunnelalternativ 2, så der burde have stået "Kallanes Rundkjøring: 6,8 km". Tabel 3 hører til tunnelalternativ 2, så der burde have stået " Kallanes Rundkjøring (6,8 km)". Ifølge beskrivelsen tidligere i afsnit 2.1.2, samt figur 2 burde der i begge tabeller have stået: " Selvindi Breiðagil (3,5 km)". 2/2.1 Tunnellængderne for tunnelalternativ 2 er ændret i forhold til rapport 1. 1/2.1.1 og 1/2.1.2 Den forventede trafik (ÅDT) for de to tunnelalternativer er forskellig. 1/2.1.1 og 1/2.1.2 Den forventede trafik er givet for år 2009 og /2.1 Den forventede trafik er givet for år 2014 og /4.9 For tunnelalternativ 1 er risikoen kun vurderet for den længste tunnel mellem Kallanes og Breiðagil. Der er generelt stor forvirring omkring tunnellængder for de to tunnelalternativer i rapport 1, og det er ikke rigtig til at se, om de forkerte længder anvendes til beregningerne senere i rapporten. Dette kan gøre det svær at sammenligne resultaterne i de to rapporter. Det er svært at gennemskue, hvorfor der er denne forskel. Denne forskel mellem årstal kan gøre det svær at sammenligne resultaterne i de to rapporter. Risikoen burde være vurderet for den samlede tunnel både mellem Kallanes - Breiðagil og mellem Selvindi Breiðagil. For tunnelalternativ 2 i rapport 1 vurderes risikoen for den samlede tunnel. Når dette ikke gøres for tunnelalternativ 1 er det svært at sammenligne de to tunnelalternativer. I rapport 2 vurderes risikoen for den samlede tunnel.

8 7 Rapport/Afsnit Beskrivelse Rambølls vurdering/kommentar 1/2.1.3 Hastigheden for brandventilationen Forskellen mellem hastigheden for er 3 m/s. Hastigheden for brandventilationen kan gøre det svært at den naturlige ventilation er 1 sammenligne resultaterne for konsekvensberegninger m/s. for brand og dermed risikoen i de to rapporter. 2/2.2 1/ /5.2 Hastigheden for brandventilationen er 3,5 m/s. Hastigheden for den naturlige ventilation er 1 m/s. Frekvensen for uheld i rundkørsler, samt for uheld for forskellige zoner i tunneler med en stigning på mere end 6% er beskrevet. Frekvensen for uheld i rundkørsler er beskrevet. Det ser umiddelbart ikke ud som om, at disse frekvenser anvendes senere i beregningerne. Det er beskrevet, hvordan frekvensen for uheld i rundkørsler anvendes i de videre beregninger. Det gør det svært at sammenligne resultaterne i de to rapporter, hvis fremgangsmåden for beregningerne er forskellig.

9 8 4. METODIK I nærværende afsnit er foretaget en gennemgang af den overordnede metodik SINTEF har anvend i sine risikoanalyser. Gennemgangen er vist ved reference til sidenumre/tabeller i SINTEFrapporter samt tilhørende Rambøll kommentarer. 4.1 Risikopolitik og acceptkriterier Der er i risikoanalyserne ikke beskrevet nogen egentlig risikopolitik, men risikoen sammenlignes med et acceptkriterium. Rapport/Afsnit Beskrivelse Rambølls vurdering/kommentar 1/4.8 og 2/5.8 Acceptkriteriet stammer fra en vejledning til en norsk standard (NS 3901). Acceptkriteriet er udtrykt ved en FN-kurve, der udtrykker sammenhængen mellem antallet af dræbte (N) og frekvensen for uheld med N eller flere dræbte. Acceptkriteriet er givet pr. km tunnel. Det er ikke beskrevet nærmere hvor acceptkriteriet stammer fra, og om det normalt anvendes for tunneler, eller om det også gælder for almindelig vej. Det er vurderet, at acceptkriteriet er anvendt på fornuftigvis. Det bemærkes, at det anvendte acceptkriterium er taget fra en nork standard, og er således i overensstemmelse for sædvanlige principper for anvendelse af acceptkriterier. 1/3.1 og 2/4.2 Kriterier for udyktiggjøring av personer Der tages ikke hensyn til varmestråling fra brandkilden, dvs. der er intet acceptkriterium sat for varmestrålingen. 4.2 Modellering af scenarier I rapport 1 er der for hvert af de to tunnelalternativerne og for både høj og lav ÅDT vurderet 4 rømningsalternativer; ingen ekstra rømningsvej, rømningskanal (adskilt fra vejbane med betonvæg men i samme tunnelrør), flugtrum og separat rømningstunnel. I rapport 2 er der for både høj og lav ÅDT vurderet 1 rømningsalternativ; ingen ekstra rømningsvej. 4.3 Frekvensmodellering Til modellering af brandhyppigheden, der bruges som starthændelse i hændelsestræet anvendes programmet TUSI (TUnnel SIkkerhet) fra det norske Vegvesen. TUSI kan beregne frekvensen for uheld i tunneler pr. år samt antallet af brande i tunneler for henholdsvis lette og tunge køretøjer. Beregningen tager hensyn til følgende parametre, som er specifikke for tunnelen; længde, ÅDT, andel tung trafik, hastighedsgrænse, og geometriske data for tunnelen (stigninger/sving/tunnelradius). TUSI kan dog ikke tage hensyn til rundkørsler i tunneler, da datagrundlaget for dette er for lille. Antallet af brande dækker over både store brande, hvor hele bilen brander ned, men også mindre brande i f.eks. motorrum eller bremser. Udover TUSI er diverse kilder anvendt til statistiske analyser for at finde sandsynligheder til grenene i hændelsestræet.

10 9 Rapport/Afsnit Beskrivelse Rambølls vurdering/kommentar 1/4.1 Der står at: "Brannhyppigheten er Disse to udsagn modsiger hinanden, så ifølge TUSI uavhengig av fartgrensen begge dele kan ikke være rigtigt. og tunnelens helning." 2/5.1 Der står at: "Brannhyppigheten er ifølge TUSI avhengig av fartgrensen og andel tyngre kjøretøy." TUSI anvender hastighedsgrænse, tunnelens hældning og andelen af tung trafik som input til beregningerne, og resultaterne fra TUSI afhænger af alle inputparametre. Det ser umiddelbart ud som om, at TUSI beregningerne er lavet med hastighedsgrænse, tunnelens hældning og andelen af tunge køretøjer. Hvis dette er tilfældet har ovenstående modsigende udsagn ingen betydning. 4.4 Konsekvensmodellering Der er i det følgende foretaget en gennemgang af konsekvensmodelleringen som beskrevet i SINTEF-rapporterne. Kommentarerne knytter sig således til de ting, der er angivet i SINTEFrapporterne. Hvor Rambøll vurderer, at konsekvensmodelleringerne hensigtsmæssigt kunne udvides er beskrevet i afsnit 5.1. Rapport/Afsnit Beskrivelse Rambølls vurdering/kommentar 1/3 3 brandscenarier er vurderet; 5 MW, 20 MW og 100 MW. 2/4.1 3 brandscenarier er vurderet; 5 MW, 20 MW og 50 MW. Forskellen mellem brandscenarierne i de to rapporter kan gøre det svært at sammenligne resultaterne for de to rapporter. 1/4 og 2/5 Det er vurderet, at en 5 MW og en 20 MW brand har så lav sandsynlighed for dødsfald, at disse kan negligeres. 1/4.3 og 2/5.4 Det er oplyst, at tung transport hovedsageligt indeholder fisk, hvorfor brande ikke vil overstige 20 MW 1/3 og 2/3 Vurdering af nødvendig ventilationshastighed i tunnel. Det bør overvejes, om brandscenarier med højere MW-værdi skal med i den samlede risiko. Dette kunne belyses ud fra en analyse af den forventede trafik. Det bør overvejes, om der skal laves en nærmere analyse af tung transport i forhold til farligt gods for at fastsætte brand scenarierne. Der fremgår ikke af rapporten hvordan ventilationshastigheden er fundet. Ligeledes er der ikke redegjort for, hvordan trækhastigheden i tunnelen er fremkommet. Trækretning og hastighed kan påvirke røgspredning i tunnel væsentligt. Vindmiljøet i området kan give kraftig vindtryk på tunnel portalen og bør inkluderes.

11 10 1/3 og 2/4 Forutsetninger og antagelser for beregninger Tabell 7 1/3.2 og 2/3 Brandberegninger - Strålingspåvirkning 1/3.2 og 2/3 Brandberegninger maksimale temperaturer i brand scenarierne 1/VEDLEGG A Beregning af temperatur stigning i forbindelse med branden 1/VEDLEGG A Beregning af koncentrationen af CO (Side 47) 2/3 Inngangsdata for beregningene vinddata 2/3.1.2 Brannventilasjonsløsninger uklarhed omkring henvisning 2/3.1.2 Brannventilasjonsløsninger Alarmering af brand 2/3.1.2 Brannventilasjonsløsninger - opstartstid til brandventilation Der er ikke angivet mængde af CO2 der udvikles ved en brand. I beregninger indgår strålingspåvirkningen ikke i vurderingen. Strålingspåvirkning bør medtages, da denne kan påvirke personer tæt på brandstedet, samt kan give mulighed for brandspredning til andre køretøjer. De maksimale temperaturer for de forskellige brandscenarier er ikke belyst. Temperaturstigningen er modelleret som at midle temperaturprofilen fra brand over hele tunneltværsnittet efter at strålingsandelen er trukket fra brandeffekten. Efterhånden som branden udvikler sig, vil konstruktion modtage en væsentlig varme. Tilbagestrålingen fra tunnelvæggene kan bidrage til temperaturstigning længere væk fra brandkilden. Ved beregning af koncentrationen af CO henvises der til, at CO andelen fra forbrændt materiale varierer i området (side 47). Men ved beregning af sigtbarhed (nederst, side 47) henvises til at CO andelene varierer mellem 0.03 og En CO andel på 0.15 er brugt i rapporterne. CO andelen indgår ikke i beregning af sigtbarheden og bør derfor slettes. Men der bør præciseres, hvilken værdi der er anvendt. I rapporten er der anvendt en middelvind på 5 m/s. Men den målte middelvinden for Torshavn er 6.2 m/s iflg. DMI Tehnical Report Ligeledes er der et forøget vindmiljø på Færøerne, således kan der opstå situationer med meget kraftigere vind, som kan påvirke trækhastigheden i tunnelen. Der henvises til tilfelle 3,4,7 go 8 i tabell 1. Men tabell 1 indeholder kun data omkring tunnel længde og hældning. Det må være henvisning til figur 4. Der er kun taget hensyn til manuel alarmering i tilfælde af en brand. Andre muligheder forefindes. Der er ikke omtalt et specifikt krav til opstartstiden for ventilationen.

12 11 5. RESULTATER I nærværende afsnit er foretaget en gennemgang af de beregnede resultater SINTEF har fundet i sine risikoanalyser. Gennemgangen er vist ved reference til sidenumre/tabeller i SINTEFrapporter samt tilhørende Rambøll kommentarer. Helt overordnet bemærkes det, at SINTEF-rapporten angiver, at de fundne resultater ligger under de anvendte acceptgrænser. Rambøll finder de fundne resultater rimelige, og har ikke i reviewet fundet nogle forhold der gør, at risikoen skulle forøges væsentligt og dermed overskride acceptkriteriet. Med hensyn til de angivne bemærkninger til 5.1 Konsekvensmodellering Følgende bemærkninger omkring resultater for Konsekvensmodellering er givet: 1/3.2 Brand i personbil (5 MW), Lastbil og stor lastbil - vurdering af beregningsresultater Beregningerne tager ikke hensyn til stratificering af røg laget. Ved en mindre brand vil røglaget være stratificeret, således at det ikke slår direkte ned i opholdszonen. Herved vil personer kunne evakuere sig med fuld sigtbarhed i tunnel og ikke en reduceret ganghastighed. Der bør tages hensyn til røgstratificeringen for at kvantificere indflydelse på personerne også i forhold til deres evakueringshastighed i tunnelen. Stratificering kan dog have både en positiv og negativ indflydelse på vurdering af resultaterne, specielt når brandeffekten øges. 1/3.2 og 2/4.2 Ved gennemgang af beregningsresultaterne tages der ikke hensyn til den direkte stråling fra brand. Det er muligt for en person at bevæge sig forbi en mindre brand, hvis røglaget er stratificeret. Dette vil ikke være muligt ved en større brand, da strålingsintensiteten er for stor.

13 12 6. VURDERING AF KONKLUSION Den overordnede konklusion i rapporterne om, at risikoen er fundet acceptabel, synes rimelig og er i overensstemmelse med de fundne resultater. Den formulerede vurdering af usikkerheden på resultaterne af en risikoanalyse bør kommenteres yderligere. Specielt bør det bemærkes, at usikkerheden optræder i risikoanalyser både i forbindelse med frekvensmodelleringen og i forbindelse med konsekvensmodelleringen. For frekvensmodelleringen optræder usikkerheden af flere grunde: Der er tale om sjældne hændelser, der gør, at det bagvedliggende datamateriale er sparsomt, hvorfor ulykkesfrekvenserne er omfattet med nogen usikkerhed. Man modellerer uheldsscenarier på basis af erfaringer og registrerede uheld. Der kan være tale om, at antallet af scenarier enten er over- eller undervurderet. For konsekvensmodelleringen er der følgende faktorer, der spiller ind på usikkerheden: Detaljeringsgraden af den anvendte model til fastlæggelse af konsekvenser, dels på eks. brandudvikling og dels på effekten på menneskeliv. Identifikation og effekt af risikoreducerende tiltag. Ligeledes er det vigtigt, at når man angiver, at risikoanalyser er omfattet med stor usikkerhed også beskriver, at denne usikkerhed også relaterer sig til fastlæggelsen af acceptkriteriet. Acceptkriteriet er sædvanligvis også baseret på statistik og er derfor helt analogt til frekvensmodelleringen sårbar overfor det faktum, at der er tale om sjældne hændelser. Acceptkriteriet kan derfor ligeledes være fastsat for konservativt eller omvendt.