hoofdgroep "BESLISSINGSMODEL TUNNELS" Eindrapport van het project door C.M.A. Jansen L.A.M. Janssen \" _._---' Ref.nr.

Transcriptie

1 hoofdgroep maatschappelijke technologie organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek Eindrapport van het project "BESLISSINGSMODEL TUNNELS" door C.M.A. Jansen L.A.M. Janssen \" _._---' I postbus AH apeldoorn bezoekadres laan van westenenk 501 telex tnoap telefoon Ref.nr Dossiernr Datum juni 1983 "Voor de rechten en verplichtingen van de opdrachtgever met betrekking tot de inhoud van dit rapport wordt verwezen naar de Algemene Voorwaarden van TNO". Niets uh deze uitgave mag worden verveelvoudigd e%f openbaar ge maakt door middel van druk, fotocopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van TNO. TNO aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid met betrekking tot de inhoud e%~~fde vorm van deze uitgave.

2 /AKS INHOUDSOPGAVE Blz. SAMENVATTING 3 1. INLEIDING Algemeen 1.2 Doelstelling en omvangvan de studie 1.3 Project-organisatie OPZET VAN DE STUDIE 7 3. RESULTATEN EN CONCLUSIES 9 4. LITERATUUR 12

3 /AKS SAMENVATTING In opdracht van Rijkswaterstaat is door de Afdeling Industriële Veiligheid van de Hoofdgroep Maatschappelijke Technologie van TNO een onderzoek met betrekking tot risico's als gevolg van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels uitgevoerd. Deze studie heeft, overeenkomstig de doelstelling, geleid tot een beslissingsmodel ten behoeve van het maken van keuzen tussen zogenaamde tunnelroutes en omleidingsroutes in geval van het vervoer van gevaarlijke stoffen. In de studie is aandacht besteed aan het effect en de toepasbaarheid van brandwerende maatregelen. Daarnaast is de invloed van de mate van toelating van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels op de risico's voor de tunnelconstructie beschouwd. Het ontwikkelde beslissingsmodel is toegepast op een bestaande tunnelsituatie. Dit rapport is het afsluitend eindrapport van bovengenoemde studie. In het kader van deze studie zijn naast dit rapport drie deelrapporten uitgebracht [2, 3,4].

4 /AKS INLEIDING -1.1 Algemene inleiding Het vervoer van gevaarlijke stoffen in de zin van artikel 15a van het Wegen Verkeers Reglement (WVR) levert een aantal problemen op zoals het al dan niet toestaan van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels. Het toestaan resulteert in een kans op vernieling van de tunnel met daaruit voortvloeiende grote materiële en economische schade en veelal hoge slachtofferaantallen. Het verbieden van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels impliceert omleiding van de transporten, waardoor mogelijk een hogere kans op ongevallen kan ontstaan. Daarbij zal evenwel de mogelijke omvang van de gevolgen van ongevallen voor omleidingsroutes anders kunnen zijn dan voor tunnelroutes. Een onderbouwde keuze ten aanzien van het al dan niet toelaten van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels is daarom a priori moeilijk te m~ken. Rijkswaterstaat heeft, deze problematiek onderkennend, door de Afdeling Industriële Veiligheid van TNO een voorstudie van dit beslissingsprobleem laten uitvoeren. Deze voorstudie [1] had ten doel na te gaan op welke wijze het onderhavige beslissingsprobleem kan worden gestructureerd en in hoeverre op kwantitatieve wijze materiaal ten behoeve van de beslissing kan worden aangedragen. In de voorstudie is hiertoe een hypothetische situatie van een tunnel en een tweetal omleidingsalternatieven geanalyseerd. In het betreffende rapport is voor deze situatie een aanzet tot een beslissingsmodel gegeven. In het vervolgproject, waarvan in dit rapport verslag wordt gedaan, zijn een aantal aspecten met betrekking tot risico's van het vervoer van gevaarlijke stoffen over de weg en meer specifiek door tunnels, nader uitgewerkt: het risico voor de tunnelconstructie, voor de tunnel- en weggebruikers en het risico voor de omgeving van routes. De resultaten, welke daarbij zijn verkregen, zijn gebruikt in het uiteindelijk ontwikkelde beslissingsmodel.

5 /AKS l.~ Doelstelling en omvang van de studie De algemene doelstelling van de studie is geweest het ontwikkelen van een beslissingsmodel, dat het mogelijk maakt om tunnelroutes en omleidingsroutes voor wat betreft risico's.ten gevolge van het vervoer van gevaarlijke stoffen te vergelijken. Met dit model worden de volgende doelen beoogd. Het model moet het mogelijk maken om via een met de hand uitvoerbare methode de mogelijke consequenties in termen van aantallen slachtoffers en materiële schade vergelijkenderwijs voor de beschouwde routes te schatten. Het model dient inzicht te geven in de aard van het beschouwde keuzeprobleem om daarmee te onderkennen welke aspecten van wezenlijk belang zijn bij de te maken keuze. Daarbij dient het model ook de mogelijkheid te geven de hardheid van de verkregen resultaten te toetsen. Tenslotte dient het model steunpunten aan te bieden bij de waardering van het resultaat, welke nodig zijn om tot een keuze te komen. Met betrekking tot de hier geformuleerde doelstelling is het van belang erop te wijzen dat uitgangspunt is geweest dat Rijkswaterstaat gebruiker is van het model ten behoeve van rijkstunnels. Andere tunnelbeheerders kunnen dit model eveneens gebruiken. Naast het risico-aspect van het vervoer van gevaarlijke stoffen is tevens, meer algemeen, aandacht besteed aan de milieuaspecten geluidshinder en luchtverontreiniging. Om tot het beslissingsmodel te komen zijn in de studie een aantal onderdelen onderscheiden: Onderzoek naar de risico's voor tunnelconstructies bij normaal verkeer (de huidige situatie), waarbij ook de invloed van het nemen van brandbeschermende maatregelen wordt beschouwd, alsmede de schatting van risico's voor tunnelgebruikers. Onderzoek naar bovengenoemde risico's ingeval van gedeeltelijke of algehele toelating van gevaarlijke stoffen in de zin van artikelisa van het WVR, waarbij onderscheid wordt gemaakt naar risico's met betrekking tot brand en explosie.

6 /AKS Onderzoek naar de risico's van het vervoer van gevaarlijke stoffen in bebouwd gebied. 'Ontwikkeling van een beslissingsmodel en uitwerking daarvan met behulp van de resultaten van bovenstaande onderzoekspunten, alsmede het toetsen van de toepasbaarheid aan de hand van een specifieke situatie. 1.3 Project-organisatie Het project is uitgevoerd door de Afdeling Industri~le Veiligheid van de Hoofdgroep Maatschappelijke Technologie van TNO in opdracht van de Directie Sluizen en Stuwen van Rijkswaterstaat. Het project is begeleid vanuit de Rijkswaterstaat door een begeleidingscommissie bestaande uit de volgende leden: Ir. M.R.W. Bos * Hoofddirectie van de Waterstaat P.H. Kuipers Hoofddirectie van de Waterstaat Ir. H.J.C. Oud (voor- Directie Sluizen en Stuwen RWS zitter) Ing. R.F.B. Quack Hoofddirectie van de Waterstaat Ir. G.1. Tan Directie Sluizen en Stuwen RWS Mw. J. Vedder Hoofddirectie van de Waterstaat Ir. D. Wiebes Rijkswaterstaat, Directie Zuid-Holland Ing. P.F. Zorn Rijkswaterstaat, Directie Zuid-Holland * als vervanger van Ing. R.F.B. Quack Van de zijde van TNO is de studie uitgevoerd door: D. van der Brand Ir. C.D.J. Cieraad C.M.A. Jansen Dr. Ir. 1.A.M. Janssen W. Mulder Ir. G. Snellink Ir. J.F.J. van Steen Als secretaris van de Begeleidingscommissie fungeerde Ir. A.C. van Mameren van het Bureau Industriële Veiligheid TNO.

7 82-0l2195/AKS OPZET VAN DE STUDIE Als vervolg op de voorstudie [1], waarin een algemene vorm voor het beslissingsmodel werd geformuleerd, zijn in deze studie een aantal aspecten nader beschouwd alvorens tot de formulering en invulling van het uiteindelijke beslissingsmodel te komen. Hiertoe zijn in de studie een aantal deelstudies [2, 3, 4] te onderscheiden (paragraaf 1.2). In een drietal deelrapporten, welke in het kader van deze studie zijn uitgebracht, zijn deze deelstudies beschreven [2, 3, 4]. In dit hoofdstuk zal in het kort aan de hand van deze deelstudies de opzet van de totale studie worden toegelicht. 1. Risico's voor tunnelconstructies in verband met brand, het effect van brandbeschermende maatregelen [2]. In het onderzoek is allereerst aandacht besteed aan het afschatten van verwachtingswaarden voor kosten als gevolg van schade aan tunnelconstructies ten gevolge van brand. Hierbij zijn op grond van schattingen voor.ongevalsfrequenties en schattingen voor de kans op zogenaamde vervolggebeurtenissen verwachtingswaarden voor tunnelschade berekend. Dit is gedaan voor de huidige situatie (geen toelating op basis van art. 15a van het Wegen Verkeers Reglement) en voor de situatie waarbij beperkte toelating is verondersteld. Ingeval van beperkte toelating worden stoffen die in de huidige situatie niet tot de tunnel worden toegelaten in geringe mate of volledig toegelaten. Zo worden tot vloeistof verdichte gassen (bijvoorbeeld LPG) slechts in zeer geringe hoeveelheden toegelaten terwijl brandbare vloeistoffen (bijvoorbeeld benzine) ongelimiteerd worden toegelaten. Voor gedetailleerde gegevens worden verwezen naar [2]. Voor beide situaties is daarbij nagegaan wat de invloed van brandwerende maatregelen is op de verwachtingswaarde voor materiële schade. 2. Risico's voor tunnelconstructie en tunnelgebruikers afhankelijk van de mate van toelating [3]. In dit tweede deelonderzoek zijn de risico's in de vorm van schadeomvang en frequentie van voorkomen voor zowel persoonlijk letsel (aantal doden) als voor materiële schade aan de tunnel

8 /AKS - 8- nader uitgewérkt voor de huidige situatie, de situatie in geval van beperkte toelating en de situatie van algehele toelating. Aan de hand van ongevalsfrequenties, kans schattingen voor mogelijke vervolggebeurtenissen, modellen en scenariobeschrijvingen voor de te onderscheiden effecten en schadesituaties zijn de genoemde risico's geschat. 3. Het Beslissingsmodel [4]. In het derde deel van de studie is het onderzoek gericht geweest 9P het ontwikkelen van het beslissingsmodel en het verzamelen van nog ontbrekende gegevens hiervoor. Ten aanzien van de nog te verzamelen gegevens is het onderzoek vooral gericht geweest op het nader analyseren en toepassen van ongevalsfrequenties op basis van verkeersgegevens en op het nader uitwerken van risico's in de vorm van schadeomvang voor persoonlijk letsel en materiële schade voor de omgeving van routes. De opzet van het beslissingsmodel is kort samengevat als volgt gegaan. Op basis van verkeersgegevens z1jn ongevalsfrequenties per voertuig bepaald voor wagens die gevaarlijke stoffen vervoeren, hierbij is onderscheid gemaakt tussen l-baans- en 2-baanswegen. Op basis van transportgegevens is de gemiddelde vervoerssamenstelling van gevaarlijke stoffen bepaald. Daarbij is onderscheid gemaakt in 4 stofcategorieën: ontploffingsgevaarlijke stoffen, brandbare gassen, t.cxf.schevloeistoffen en toxische gassen. Op basis van ongevalscasuïstiek is, gegeven een ongeval, de kans op vrijkomen van gevaarlijke stof bepaald, alsmede de kans op de onderscheiden vervolggebeurtenissen. Aan de hand van ongevalsscenario's zijn de gevolgen van de beschouwde vervolggebeurtenissen bepaald (effecten). Bij de beschrijving van de gevolgen (schade) is onderscheid gemaakt in een 4-tal omgevingscategorieën, variërend van nauwelijks tot dicht bebouwd. In het model zijn deze resultaten uiteindelijk samengevat in kans- en schadecijfers per wegtype en omgevingscategorie. Voor de tunnel zijn aparte cijfers bepaald.

9 /AKS Aan de.hand van deze cijfers kunnen met het model gemiddelde verwachtingswaarden voor aantal (dodelijke) slachtoffers en materiële schade worden bepaald. Voor de interpretatie van het rekenresultaat dat zodoende gevonden wordt, is een methodiek ontwikkeld om-op inzichtelijke wijze de aard van het keuzeprobleem duidelijk te maken. Afweging tussen slachtoffers en materiële schade en risico-aversie ten aanzien van grote ongevallen zijn daartoe als belangrijkste áspecten beschouwd.

10 /AKS RESULTATEN EN CONCLUSIES De resultaten van de in hoofdstuk 2 genoemde deelstudies zijn in een eerder stadium al gerapporteerd in een drietal deelrapporten [2, 3, 4]. Voor zover cijfermatige resultaten op basis van, tijdens het verdere verloop van de studie, nieuw verkregen inzichten zijn veranderd, zijn deze veranderingen in het ontwikkelde beslissingsmodel [4] opgenomen. In dit hoofdstuk zijn de belangrijkste resultaten en conclusies kort samengevat. Ten aanzien van het effect van brandwerende maatregelen heeft de" studie tot de volgende conclusies geleid. De verwachtingswaarde voor brandschade aan tunnels welke voor de huidige situatie is geschat op gulden per tunnel per jaar 1 ) kan naar schatting worden gereduceerd met een factor 100 tot gulden per tunnel per jaar door het aanbrengen van een thermisch isolerende deklaag van 2 cm dikte. De kosten van een dergelijke voorziening zijn geschat op circa gulden per tunnel per jaar. In geval van beperkte toelating is in het onderzoek voor de gemiddelde verwachtingswaarde voor brandschade aan tunnels een waarde geschat van gulden per tunnel per j aar*. Ook hier kan een reductie met een factor 100 worden bereikt van gulden per tunnel per jaar door het aanbrengen van een brandwerende voorziening in de vorm van een thermisch isolerende deklaag van 3,5 cm dikte. De kosten van een dergelijke voorziening zijn geschat op circa gulden per tunnel per jaar. Voor wat betreft de invloed van de mate van toelating van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels heeft de studie tot de volgende conclusies geleid. 1) Gebaseerd op een gemiddelde tunnelwaarde van gulden.

11 /AKS Het effect dat voor wat betreft de frequentie van voorkomen het grootste risico vormt voor het onherstelbaar beschadigen van de tunnel, zowel bij de huidige situatie als bij beperkte toelating, is brand. Bij beperkte toelating wordt de frequentie van optreden van brand waarbij onherstelbare schade optreedt ruim twee maal zo groot geacht als voor de huidige situatie. In het geval van algehele toelating kan naast brand ook onherstelbare schade optreden als gevolg van BLEVE en van explosie. De frequentie van optreden van onherstelbare schade wordt in dat geval geschat op tweemaal zo groot als die voor beperkte toelating en circa vijf maal zo groot als die voor de huidige situatie. Voor de huidige situatie is voor de frequentie van optreden van onherstelbare schade een waarde geschat van circa per tunneljaar. Het ontwikkelde beslissingsmodel zelf is beschreven in deelrapport 3 [4]. In figuur 1 is een algemeen schema van het model weergegeven. Het model omvat de volgende onderdelen: Het opnemen van routegegevens van de te beschouwen route-alternatieven aan de hand van kaartgegevens. In het model worden daarbij de volgende aspecten onderscheiden: Het inventariseren van de verschillende wegtypen waaruit de routes zijn samengesteld. Indien mogelijk dienen hierbij ongevalsfrequenties van de betreffende wegen, bij voorkeur aan de hand van VOR1)-gegevens, te worden bepaald. Als dit niet mogelijk is, worden in het model voor de verschillende wegtypen gemiddelde ongevalsfrequenties toegepast. Het inventariseren van de omgeving langs de routes. In het model wordt de schade-omvang, ten gevolge van de beschouwde ongevallen, bepaald voor een viertalomgevingscategorieën met verschillende bebouwings- en inwonerdichtheid. 1) VOR: Verkeers Ongevallen Registratie

12 /AKS Het karakteriseren van de in de routes aanwezige tunnel en desgewenst andere kunstwerken. Het rekenschema Met behulp van het rekenschema wordt, aan de hand van een aantal factoren, de mogelijke consequenties van de routekeuze gekwantificeerd. Deze consequenties beperken zich tot 3 hoofdaspecten: slachtoffers, gedifferentieerd - naar doden in de omgeving van de route en onder de verkeersdeelnemersj materiële schade zowel in de omgeving als onder de verkeersdeelnemers alsook de economische schade; de directe kosten van eventuele omleidingen voor het vervoer van gevaarlijke stoffen. Het toegepaste rekenschema maakt gebruik van een schademodel. Met behulp van het schademodel wordt het aantal slachtoffers bepaald aan de hand van de volgende parameters: de ongevalsplaats, de bij het ongeval betrokken stof en de ongevalsontwikkeling. Op analoge wijze vindt de vaststelling van de omvang van de materiële schade plaats. Naast een schademodel wordt tevens een kansmodel toegepast. Het kansmodel wordt toegepast omdat er "slechtst! een mogelijkheid is dat een ongeval zich voordoet. Het plaatsvinden van een dergelijk ongeval is onzeker. Gegeven een ongeval is het onzeker welke stof er bij het ongeval betrokken is. Vervolgens bestaat de mogelijkheid van verschillende ongevalsontwikkelingen alsmede verschillende schade~ontwikkelingen. Met behulp van een kansmodel worden bovenstaande onzekerheden gekwantificeerd. In het rekenschema z~jn nu het genoemde kansmodel en schademodel zodanig geaggregeerd dat factoren ontstaan per wegtype en omgeving, gesplitst naar slachtofferaantallen en materiële schade, aan de hand waarvan statistische verwachtingswaarden voor slachtofferaantallen en materiële schade ontstaan voor de onderscheiden routes.

13 /AKS Om onderscheid te kunnen make~ tussen kleine en grote ongevallen, worden vier verwachtingswaarden voor schade per route berekend: 1. Totale verwachtingswaarde voor het slachtofferaantal; 2. Verwachtingswaarde voor slachtoffers van alleen grote ongevallen; 3. Verwachtingswaarde materiële en economische schade; 4. Verwachtingswaarde materiële en economische schade bij grote ongevallen. Evaluatie van het rekenresultaat. Met behulp van de vier berekende verwachtingswaarden per route, wordt het keuzeprobleem gekarakteriseerd. Hierbij worden de volgende situaties onderscheiden: geen afwegingsprobleem; alle resultaten leiden tot dezelfde voorkeur; een afwegingsprobleem tussen persoonlijke schade en materiële schade; hierbij is de voorkeur voor een route, bij beschouwing van persoonlijke schade tegengesteld aan de voorkeur op grond van materiële schade; een risico-aversie-probleem; hierbij is de voorkeur op grond van de totale verwachtingswaarde (alle ongevallen) anders dan op grond van de verwachtingswaarden voor ernstige ongevallen. De uiteindelijke voorkeur is afhankelijk van de mate van waardering van schade ten gevolge van ernstige ongevallen; Een totaal afwegingsprobleem; hierbij is er zowel sprake van afweging tussen persoonlijke schade als van risico-aversie. Het model laat zien hoe, afhankelijk van de waardering van de diverse aspecten, er voorkeur voor één van de routes bestaat. Met behulp van uitgewerkte gevoeligheidsrelàties, kan met het model tevens nagegaan worden in hoeverre het eindresultaat verandert in geval van een andere waarde voor de diverse invoerfactoren. Daarnaast biedt het model de mogelijkheid om de berekende verwachtingswaarden voor de schade te differentiëren naar schadegroepen; schade op de weg, schade in de omgeving alsmede schade ten gevolge van normale verkeersongevallen.

14 /AKS Naast de risico's in termen van slachtoffers en directe materiële schade is in het model ook in meer algemene zin aandacht besteed aan de milieuaspecten geluidshinder en luchtverontreiniging. Ten aanzien van deze aspecten heeft het onderzoek tot de conclusie geleid dat als gevolg van het nauwelijks aanwezige effect ervan op de feitelijke situatie, deze aspecten vooralsnog nauwelijks een keuze zullen kunnen beïnvloeden. Het beslissingsmodel is als voorbeeld toegepast op een bestaande tunnelsituatie in het Drechtstedengebied [4, bijlage 1].

15 /AKS LITERATUUR [1] Cieraad, C.D.J. en Wiekema, B.J. Verkenning om te komen tot een model voor de beoordeling van de consequenties van het vervoer van gevaarlijke stoffen door tunnels of via omleidingsroutes. Ref.nr , februari [2] Jansen, C.M.A., Mulder, 'W., Snellink, G. Deelrapport 1. Beoordeling van de wenselijkheid van het aanbrengen van brandwerende bekleding in tunnels. Ref.nr , maart [3] Jansen, C.M.A. en Brand, van der D. Deelrapport 2. Omvang en frequentie van het optreden van schade als gevolg van effecten bij ongevallen in de huidige situatie, en bij beperkte dan wel algehele toelating. Ref.nr , november [4] Deelrapport 3. Handboek voor het toepassen van het beslissingsmodel vervoer gevaarlijke stoffen door tunnels of via omleidingen. Ref.nr , oktober 1982.

16 ver.zamelen kaart ge gevens opnemen route gegevens rekenscbema.categoriseren keuzeprobleem oms lagpunt en, af standen uitsplitsingen gevoeligbeidsanalyse (factoren) Figuur 1: Opzet van de methode