Innlendismálaráðið Tinganes Att: Kaj Johannesen. Dagur 07. februar Notat vedr. sikkerhedsforhold i Skálafjarðartunnelen

Transkript

1 Innlendismálaráðið Tinganes Att: Kaj Johannesen Dagur 07. februar 2011 Notat vedr. sikkerhedsforhold i Skálafjarðartunnelen Innledning: Efter at have gjort Innlendismálaráðið opmærksom på forhold i risikovurderingerne fra SINTEF og Rambøll, som vi mener bør belyses/vurderes nærmere, har Innlendismálaráðið bedt os om at belyse disse forhold nærmere. SINTEF har for P/F Skálafjarðartunnilin, udført 2 risikoanalyser: 1. Risikoanalyse av Skalafjordtunnelen, dateret Risikoanalyse av Skalafjordtunnelen (Del 2), dateret Rambøll har for Innlendismálaráðið udført 1 risikoanalyse, dateret april Denne analyse tager delvis udgangspunkt i analyserne fra SINTEF. Men bygger denne også på resultaterne fra egne CFD-analyser. Innlendismálaráðið har ønsket at få belyst, om sikkerhedsniveauet i tunnelen er tilstrækkeligt. SINTEF og Rambøll gør indledningsvis opmærksom på, at risikovurderingen kun omhandler brand i tunneler. Der er ikke taget hensyn til at der, udover brand, også kan være andre forhold som har indflydelse på hvilke tab der kan være, pga. uønskede hændelser i tunnelen. Derfor kan det tænkes, at personer der ikke har indgående kendskab til tunneler, vil formode at rapporterne på fyldestgørende vis belyser risici i forbindelse med brug af tunnelen, også i forbindelse med eventuelle ulykker. Både SINTEF og Rambøll bruger den samme FN-kurve til at dokumentere sikkerheden. FN-kurver bliver brugt som et redskab til at fastlægge risikoen i forbindelse med en eller anden form for aktivitet. En FN-kurve viser hvor tit og hvor mange personer vil kunne omkomme, såfremt en uønsket hændelse måtte forekomme i forbindelse med denne aktivitet. Selv om risikoen måtte vise sig at ligger over eller under en forud defineret risiko, vil det i sidste ende være op til samfundet om dette vil acceptere denne risiko, i forhold til den samfundsmæssige gevinst denne aktivitet vil bidrage med. Såfremt tunnelen udføres iht. Norske forskrifter og denne skal udføres som en Type C tunnel, vil risikoanalysen være med til at afgøre om tunnelen skal udføres som enkeltrør eller dobbeltrør tunnel. Derfor er det vigtigt at FN-kurven er dækkende. Der er også risiko forbundet med udførelse af selve tunnelen. Men denne samfundsmæssige risiko må vurderes særskilt.

2 Hvor intet er angivet, henviser nedenfor stående bemærkninger til rapporterne fra både SINTEF og Rambøll. FN-kurven: Rapporterne tager udgangspunkt i NS 3901 og behandler risikoen og konsekvenser for brand i tunnelen. Såfremt FN-kurven skal være dækkende i forbindelse med risikoen for at køre gennem tunnelen, skal samtlige risikoer være med i tunnelen og ikke kun brand. Foruden brand i tunnelen kan der være: 1. Trafikuheld uden brand. 2. Geologiske forhold. Svigt i fjeldet/hul som medfører oversvømmelse 3. Sten (store og små) som falder ned fra tunnelloftet. 4. Pumpesvigt. Tunnelen oversvømmes 5. Mennesker (cyklister) og dyr inde i tunnelen 6. Terror 7. Vejrforhold 8. Andre forhold Kurven i NS 3901 bygger på data fra norske tunneler. Dvs. et sikkerhedsniveau som Norge har valgt, ud fra eksisterende tunneler frem til omkring år Kurven tager ikke højde for store ulykker, som vil kunne ske. Selv om risikoen for store ulykker er lille, så skal disse være med i vurderingen. FN-kurven er kumulativ, dvs. den viser hvor tit og hvor mange, der mindst vil omkomme i tilfælde af en uønsket hændelse. Den i rapporterne viste FN-kurve standser ved 10 personer, såfremt denne skulle være dækkende, må der ikke være mere end 10 personer i tunnelen samtidig. Dette vil ikke være tilfældet. I erkendelse af de store konsekvenser brande i tunneler kan have, er der i Europa, som følge af de store tunnelulykker der har været, gjort et omfattende arbejde for at opgradere sikkerheden i tunneler. Eller sagt på en anden måde, der er et ønske om mindske om hyppigheden og tabene i forbindelse med tunnelsulykker (flytte grænsen i FN-kurven nedad). I en typisk FN-kurve vil der være en gråzone, hvor der kan vurderes om den forbedrede sikkerhed står i forhold til prisen for forbedringerne. Dette område kan kaldes for ALARA (As Low As Reasonably Achievable) eller ALARP (As Low As Reasonably Practicable). Denne findes ikke i NS 3901 kurven. Som alternativ til denne kurve, eller til at sammenligne acceptkriterierne med, kunne forslaget til en svensk FN-kurve i Värdering av risk fra Räddnings Verket bruges. Ved at sammenligne NS 3901 kurven med den Svenske kurve, ses at den absolut øverste grænse er en faktor ca. 10 lavere, mens den ønskede grænse ligger en faktor ca lavere. Så NS 3901 kurven kan ikke ukritiskt bruges til fastlæggelse af sikkerhedsniveauet.

3 Forudsætninger og antagelser Der er i rapporten flere matematiske modeller, antagelser, forudsætninger, sandsynligheder og tal der bygger på erfaringer i Norge og Danmark. Disse antagelser m.m. kan ikke ukritisk bruges til en sprængt fjeldtunnel på Færøerne. I det mindste skal der udføres følsomhedsanalyser, for disse antagelser. Nogle af antagelserne og forudsætningerne er: - Trafikfordelingen mellem personbiler/lastbiler er ca. 85/15, er ikke rigtig. Tal fra Akstovan viser 80/20. - Myldretiden er sat til 30 % over 2 timer. Myldretiden til og fra Tórshavn vil typisk ligge på ca. 20 minutter om morgenen kl og kl Det antages, at 10 % af personer påvirket af sigtbarhed under 10 m omkommer. Hvad underbygger denne påstand, kan tallet ikke lige så godt være 0 eller 100 %. - Kravet om 10 m sigtbarhed stammer fra evakuering i bygninger. I Vejledning til NS 3901 bruges dette som ud udgangspunkt, men man pointerer også, at sigtbarheden i tunneler skal være minst 10 m. - Sandsynligheden for antændelse ved et uheld med en lastbil med farligt gods er sat til 3 %. Her må der tages højde for, at i stejle tunneler er risikoen for brand større end i tunneler med lav gradient. - Rambøll antager at der er 1,61 person pr. bil. SINTEF antager 1,2 person pr. bil. - I TUSI beregningerne er hastigheden sat til 80 km/t. Den reelle hastighed ligger i gennemsnit på ca. 90 km/t. Højere hastighed vil, som udgangspunkt, medføre flere uheld. - SINTEF vurderer forskellige plaseringer af branden i tunnelen. - Rambøll ser på 2 plaseringer, i bunden af tunnelen og ved rundkørslen. Andre alternativer diskuteres ikke. - Evakueringen starter 1 minut efter brandstart % af brandene slukkes før disse udvikler sig. Vejledning for risikoanalyser af vegtunneler, udgivet af Statens Vegvesen, angiver denne andel til 70 %. - Det antages, alt efter plasering i tunnelen, at mellem 70 og 95 % vender om og kan komme væk. Det er næppe muligt at busser, lastbiler og andre store biler kan vende om, tværtimod vil disse store biler kunne gøre det umuligt at vende om. Design brande og scenarier: Valg af scenarier er sat til: 1. Personbil. 5 MW i 30 minutter 2. Lille lastbil eller stor varevogn. 20 MW i 30 minutter 3. Lastbil med brændbar last eller farligt gods. 100 MW i 60 minutter Det er ikke kun biler med farligt gods, som medfører store ulykker. I Mount Blanc tunnelen og ombord på DFDS færgen Lisco Gloria, var det biler som var lastede med mel og margarine, der var årsagen til at brandene blev så voldsomme og varede i så lang tid. Det er sandsynligt at brande bliver langt større end 100 MW, og at disse kan vare i flere timer og op til døgn. I Japan varede tunnelsbranden i Nihonzakatunnelen i 4 døgn og NFPA 502 henviser til brandeffekt på MW for tankvogne.

4 SINTEF vælger at se bort fra risikoen i forbindelse med 5 og 20 MW brand. Såfremt der skal ses bort fra noget, må dette bygge på en robust dokumentation/følsomhedsanalyse. Blot at vælge at se bort fra tabet er ikke korrekt. Resultaterne fremkommer ud fra forudsætningerne, er disse ikke helt korrekte, er der fare for at se bort fra et scenarie som vil kunne ændre resultatet. SINTEF henviser til scenarier med 100 MW effekt og i myldretid/udenfor myldretid ved portalen/midt i tunnelen / gunstige vindforhold/ugunstige vindforhold / med ventilation/uden ventilation / hurtig lukning/langsom lukning Rambøll henviser til scenarier som fordeler sig på branden at slukkes/udvikler sig personbil/lastbil/tankbil / ingen antændelse/antændelse / hurtig slukning/fuldt udviklet brand / med ventilation/uden ventilation / hurtig lukning/langsom lukning. Andre scenarier vil kunne være: 1. Forkert betjening af ventilationen 2. Ugunstige vindforhold 3. Andre plaseringer af brande 4. Svigt i flugtvejsbelysningen 5. Trafikale forhold, så som stillestående trafik (køer), langsomt kørende trafik m.m. 6. Fyldt bus med gangbesværede personer (ældre borgere) Ventilationen: Hverken SINTEF eller Rambøll, diskuterer om ventilationsprinsippet (Jetfan s) overhovedet kan bruges til denne tunnel. Selv om hele brandsikkerheden er afhængig af ventilationen. Denne type ventilation vil ikke kunne holde tunnelen røgfri. I andre lande er der begrænsninger til anvendelse af dette ventilationsprincip, netop på grund af at det ikke er muligt at holde tunnelen røgfri. For enkeltrørs tunneler med trafik i begge retninger, er der i Frankrig begrænsninger (ned til) maks. 800 m lange tunneler, i Tyskland er maks. længden 2 km. Problematikken om hvad der vil ske med røgen i selve rundkørslen er ikke belyst. Hvordan skal røgen styres og kan det overhoved lade sig gøre? Således som portalerne vender på Østerø, er det ikke utænkeligt, at vinden vil ligger ind på disse samtidig og at vindhastigheden i tunnelen, når denne har passeret rundkørslen mod Strømø øges betydeligt. I værste fald, kan vindhastigheden blive ca. den dobbelte i tunnelen, som den er ved portalerne. For brande større end bilbrand (ca. 5 MW), vil denne type ventilation desuden kunne få brandene til at udvikle sig 2 til 3 gange hurtigere og øge brandeffekten med 20 til 50 %. Vinden som vil være i tunnelen vil, alt efter vindretningen kunne bidrage til at øge røghastigheden eller at der dannes en røgprop. Vindforhold: Selv om vindforholdene spiller en vigtig rolle i forbindelse med røgforholdene i tunneler, har Rambøll ikke medtaget disse. Selv med en lav vindhastighed ind på portalen, er det et problem at røgudlufte tunneler. Erfaringer fra de 2 andre undersøeske tunnler viser, at der selv med små vindhastigheder ind på portalene danner sig en røgprop flere hundrede meter ind i tunnelen.

5 Her vil målinger fra DMI, kunne bruges til at bestemme hyppighed af vindretning og vindhastighed ind på portalerne. I SINTEF rapporten er der dog regnet med 1 m/s uden ventilation og 3 m/s med ventilation. Så SINTEF har denne problematik i tankerne, selv om hastigheden er for lav. CFD beregningerne i Rambøll rapporten: I CFD-modellen vises en tunnel med glat overflade og 5 ventilationsgrupper. I de to andre undersøeske tunnler på Færøerne, er der omkring 30 ventilationsgrupper, selv om disse er kortere. Målinger udført i Norðoyartunnelen viser at ventilationen, når denne kører med fuld kraft (brandsituationen), ikke klarer at blæse med mere end ca. 3 til 4 m/s (målt ca. 2 m over vejbanen). Røghastigheden for en stor brand i en tunnel med længdefald på 7 %, er langt højere (over 6-7 m/s). Modellen tager ikke højde for den meget ujævne overflade i tunneler, havarinicher og andre udvidelser af tunnelsprofilen. I CFD-modellen er ruheden på væggene og vejbanen sat til 0.01 m (10 mm). Det er alt for lavt, ruheden på tunnelsvægge i sprængte tunneler er langt større (Kan godt være op til over 1 m). Overfladetemperaturen i tunnelen er ikke oplyst, denne vil for tunneler på Færøerne typisk ligge på omkring 5 grader. Overflade temperaturen vil næppe have den store betydning for selve branden, men den vil få betydning når røgen bevæger sig væk fra brandområdet, da røgen afgiver varme til fjeldet. Mere varme røgen afgiver til fjeldet, hurtigere vil røgen lægge sig ned på kørebanen. Røgpotentialet er sat til 400 db/m, dette svarer til brand i PUR-lignende materiale. Hvordan passer det forudsatte røgpotentiale, CO, og CO 2 i forhold til test med bilbrande, som f.eks. EUREKAtesten? En stor del af Rambøll rapporten bygger på CFD-simuleringen, så ovenfor nævnte forhold må belyses/diskuteres, i rapporten. Lukning af tunnelen og Evakueringstid Det forudsættes at evakueringen starter 1 minut efter brandstart og at en hurtig lukning vil tage 4 minutter og en langsom lukning vil tage 10 minutter. Hvad er forudsætningen for disse tal, kan tunnelen være ubemandet eller skal tunnelen være bemandet på stedet? I fjeldtunneler er lys- og synsforholdene langt fra lige så gode som i betontunneler. Forudsætningen for at evakueringen starter efter 1 minut, kan kun være gældende for personer lige ved siden af selve branden. Billederne nedenfor viser lysforholdene i Norðyartunnelen og en betontunnel i England.

6 PIARC henviser til nedenfor stående værdier: Varslingstiden t v, bestemmes til: Reaktions- og beslutingstiden t rb, bestemmes til: -Ubemandede tunneler, min. 5 min. -Bemandede tunneler, 2-5 min. -Ubemandede tunneler, 5-15 min. -Bemandede tunneler med gode varslingsmuligheder, så som gode brandalarmer og nødradio eller talende besked, 1 min. I forhold til bygninger, er grundlagte for fastlæggelse af hvordan mennesker vil reagere i tunnler, langt mindre. Nedenforstående figur udarbejdet af Harbst og Madsen i 2004, viser hvordan mennesker vil reagere i krisesituationer, uanset hvilken type af krise. Dette må være med i overvejelserne, i forbindelse med fastlæggelse af evakueringstiden i uvandte steder, som i en tunnel.

7 Ganghastigheder: Prognoser lavet på Færøerne viser, at i 2028 vil ca. 28 % af befolkningen være over 67 år. Gruppen af mennesker med en eller anden form for handicap udgør typisk ca. 5 % af befolkningen. Disse forhold er ikke belyste i rapporterne. SINTEF angiver ganghastighederne til: 1. 1,4 m/s i røgfri tunnel 2. 0,2 m/s i røgfyldt tunnel PIARC angiver ganghastigheden til: 1. 1,0 m/s i opad gående ramper 2. 0,6 m/s for personer med gangbesvær 3. 0,3 m/s i mørke Matematiske antagelser i SINTEF rapportene: Kvantifisering af størrelsen på brande: SINTEF bruger en matematisk model som bygger på 41 brande. Ingen af disse brande er over 50 MW. Som et estimat antages, at såfremt der var dobbelt så mange brande, så ville der være 1 brand som var over 50 MW. Ud fra denne antagelse fås en ekspotentiel kurve, med R 2 = 0,96. Denne kurve bruges til at fastlægge frekvensen af brandene. Denne matematiske model skal anvendes med omtanke. Kurven bygger på antagelser og ingen brande over 50 MW. Dvs. forudsætningerne er ikke dækkende til ukritiskt at bruge som grundlag for hyppigheden af store brandulykker. Rambøll bruger 85/15 som udgangspunkt og antager at 0,75 % er transport med farligt gods. Fordelingen bliver 85/15,25/0,75. Igen dette skal tages med forbehold. Som ovenfor nævnt kan lastbiler med ufarligt gods, sagtens medføre en stor brandeffekt. Alternativ flugtvej: SINTEF nævner 4 alternative flugtveje. Disse er: 1. Ingen ekstra flugtvej, dvs. bruge selve tunnelen som flugtvej. 2. Flugtvejskanal, skilt fra selve tunnelen med langsgående betonvægg. 3. Sikre rum 4. Seperat flugtvejstunnel Disse løsninger bliver vægtet og tildelt et fiktivt tal, som så bruges til fastlæggelse af sikkerhedesniveauet i FN-kurven. Hvad underbygger disse tal? Flugtvejskanalen ser ud til at få tildelt en lav karakter, da det forudsættes at de indgående flugtvejsdøre ikke vil lukkes i en 100 MW brand. Altenativt kunne der anvendes udadgående døre eller hydrauliskt styrede skydedøre kombineret med ventilation i kanalen og sektionsopdeling i kanalen. Sådanne antagelser ville sandsynligvis give en sikker flugtvejskanal. Men på grund af den lave karakter, er gevinsten ved flugtvejskanalen set i forhold til ingen ekstra flugtvej, næsten ubetydelig.

8 Fordeling af antal omkomne: SINTEF antager at antal omkomne følger en binomisk fordeling. Altså en matematisk model. Ud fra ovenfor viste punkter fås en FN-kurve som skal dokumentere sikkerhedsniveauet i tunnelen. Samtlige forslag, uden alternativ flugtvej, ligger på grænsen eller lige under acceptkriterierne. Dette i sig selv, bør medføre en kritisk gennemgang af forudsætningerne for selve risikoanalysen. Under alle omstændigeheder skal der udføres følsomhedsanalyser (hvad vil der ske med kurven, hvis vi ændrer på forskellige forudsætninger, antagelser m.m.). Bare en antagelse om, at der i myldretid vil være dobbelt så mange biler i tunnelen som forudsat, vil sandsynligvis ændre fuldstændigt på tabstallene og derved flytte FN-kurven op over acceptkriterierne. Slukningsmæssig indsats: I Skálafjørðinum er der kun ansat 1 brandmand på fuldtid, resten er frivillige. Det vil næppe blive aktuelt, at kommunerne ansætter flere brandmænd, kun til denne tunnel. Er det dækkende i forbindelse med at udføre en hurtig og effektiv indsats? Er det ikke mere reelt at forudsætte, at det kun er muligt med en rimelig effektiv indsats fra Tórshavn? Eller vil det være et krav, for at opretholde en tilfredsstillende grad af sikkerhed, at der skal være beredskabsmandskab knyttet til tunnelen hele døgnet? HMP Consult Hans Haraldsen