Risikoanalyse av Skalafjordtunnelen FORFATTER(E) OPPDRAGSGIVER(E) Skálafjorðtunnilin p/f GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG

Transkript

1 SINTEF RAPPORT TITTEL SINTEF Teknologi og samfunn Sikkerhet og pålitelighet Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: S P Andersens veg Trondheim Telefon: Telefaks: Foretaksregisteret: NO MVA Risikoanalyse av Skalafjordtunnelen FORFATTER(E) Magnus Drøpping, Marianne Flø, Per Hokstad, Bodil Mostue, Kristen Opstad, Jan P. Stensaas OPPDRAGSGIVER(E) Skálafjorðtunnilin p/f RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF50 F06096 Fortrolig Dávid Reinert Hansen GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Åpen /2 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Skalafjordtunnel Sluttrapport.doc Per Hokstad Lars Bodsberg ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG Lars Bodsberg Det er gjennomført en risikoanalyse med hensyn til brann i den planlagte undersjøiske Skalafjordtunnelen på Færøyene. Det er to alternative løsninger; den ene består av en T-formet tunnel med rundkjøring i knutepunktet. Den andre løsningen består av to separate tunneler. De to ulike løsningene er vurdert med hensyn til effekt av ulike rømningsalternativer. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Sikkerhet Safety GRUPPE 2 Transport Transport EGENVALGTE Tunnel Tunnel Brann Fire

2 2 Forord Studien er gjennomført som et samarbeid mellom SINTEF Sikkerhet og pålitelighet, SINTEF Transportsikkerhet- og informatikk og SINTEF NBL. Vi takker for velvillig bistand fra oppdragsgiver Dávid Reinert Hansen og Eivind Grøv. Trondheim 16. oktober Per Hokstad

3 3 INNHOLDSFORTEGNELSE Forord Innledning Systembeskrivelse og inngangsdata Beskrivelse av tunnelen Alternativ 1 Lang tunnel mellom Kallanes og Breiðagil og kort tunnel mellom Selvindi og Breiðagil Alternativ 2 - Tunnel fra Kallanes med tverrforbindelse Selvindi Breiðagil, der tverrforbindelsen påkobles hovedtunnel under havbunnen med rundkjøring Ventilasjon Ulykkesfrekvenser Brannsimuleringer Ventilasjon Evakueringshastigheter Andre antagelser Kriterier for udyktiggjøring av personer Beregningsresultater Brann i personbil (5 MW) Brann i liten lastebil/buss (20 MW) Brann i stor lastebil (100 MW) og trekkretningen snur etter 10 min Oppsummering av brannberegningene Metodikk for risikoanalyse TUSI; brannfrekvens Analyse av brannsenarier Variable som brukes i hendelsestre-analysen: Hendelsestre Kvantifiseringer I hendelsestreet Antall som blir eksponerte Eksponerte ved brannhendelse midt i tunnelen Eksponerte ved brannhendelse ved utgangen Snusannsynligheter Evakueringssannsynligheter for fire alternativer med hensyn til rømningsveier Generelt Rømningskanal Fluktrom Separat rømningstunnel Rangering av rømningsalternativene Fordelingen for antall omkomne Akseptkriterium Antakelser...36 Rundkjøringens påvirkning på antall branntilfeller Resultater av analysen Alternativ 1: Tunnel uten T-løsning (rundkjøring) Lav trafikk Høy trafikk Alternativ 2: Tunnel med T-løsning (rundkjøring) Lav trafikk Høy trafikk...40

4 4 6 Anbefalinger Konklusjoner Referanser...45 VEDLEGG A: Dokumentasjon av simuleringsmodellen for brann...46 VEDLEGG B: Beskrivelse av slutthendelsene i hendelsestreet...51

5 5 1 Innledning Rapporten dokumenterer en risikoanalyse med hensyn til brann i Skálafjorðtunnilin, som planlagt bygd på Færøyene. Det foreligger to alternative løsninger; enten to separate tunneler eller én T- formet tunnel. I Avsnitt 2 presenteres begge løsningene med relevante inngangsdata. Det blir benyttet to ulike trafikkdata; data for lav trafikk (2009) og data for høy trafikk (2024). Tre ulike typer rømningsveier (pluss ingen rømningsvei) blir vurdert. Avsnitt 3 presenterer resultatene av en del brannsimuleringer. Kapittel 4 presenterer opplegget for risikoanalysen. Hyppigheten av branner estimeres ved hjelp av programmet TUSI (utviklet for Statens Vegvesen). Ellers baserer risikoanalysen seg så på hendelsestrær som er utviklet for de aktuelle brannscenariene. En tar hensyn til størrelse og plassering av brannen, tid på døgnet (rush/ikke rushtrafikk), sannsynligheten for at tunnelen stenges og sannsynligheten for at ventilasjonen fungerer. Videre anslås sannsynlighet for at ulike trafikantkategorier klarer å kjøre ut etter start av brann (evt. snu) og for redning til fots. Dette gir en sannsynlighetsfordeling for antall som omkommer, og en F/N-kurve kan da utledes og sammenliknes med et gitt akseptkriterium. Bergninger av denne typen vil bygge på en rekke forutsetninger og på parameteranslag som er meget usikre. De gitte risikotall må derfor oppfattes som rene overslag. Metodikken vil imidlertid vise risikoreduksjon som oppnås ved de ulike rømningsalternativene. Rapporten gir også en liste over aktuelle risikoreduserende tiltak, og den avsluttes med å presentere konklusjoner.

6 6 2 Systembeskrivelse og inngangsdata 2.1 Beskrivelse av tunnelen Tekniske data for tunnelen er hentet fra notatet Skálafjorðtunnilin Tunneldata og valg av standard for undersjøisk tunnel (Grøv, 2006). Her refereres de tall som er brukt i brannberegningene og risikoanalysen. To tunnelalternativer er vurdert. Begge alternativene har gjennomgående T13 profil med tre kjørefelt. Det midterste kjørefeltet vil fungere som krabbefelt i motbakkene Alternativ 1 Lang tunnel mellom Kallanes og Breiðagil og kort tunnel mellom Selvindi og Breiðagil Tunnellengder: Kallanes Breiðagil: 8 km Selvindi Breiðagil: 2,8 km Stigning: Stigningene i de ulike tunnelløpene er beregnet ut fra figurer i rapporten Skálafjarðartunnilin. Ein frágreiðing frá arbeiðsbólki um undirsjóvartunlar, figur, s 19. Stigningene for delstrekningene er gitt i Tabell 1 og Tabell 2. Tabell 1 Stigning i tunnelen mellom Kallanes Rundkjøring (6,8 km) Dellengder [m] Stigning [%] 6,0 6,0 6,7-6,0-5,4-3,0-4,0 Tabell 2 Stigning i tunnelen mellom Selvindi Breiðagil (2,8 km) Dellengder [m] Stigning [%] 7,0 7,0 6,8 0-7,3-7,0-7,0 Skiltet hastighet: Kallanes Breiðagil: 80 km/t Selvindi Breiðagil: 80 km/t Selvindi 2,8 km Breiðagil Forventet trafikk: Kallanes Breiðagil: 4000 kjt/d 5600 kjt/d Selvindi Breiðagil: 1900 kjt/d 2600 kjt/d Andel tungtrafikk er satt til 15 % for begge tunnelene. 8 km Kallnes Figur 1: Alternativ med to tunneler

7 Alternativ 2 - Tunnel fra Kallanes med tverrforbindelse Selvindi Breiðagil, der tverrforbindelsen påkobles hovedtunnel under havbunnen med rundkjøring Tunnellengder: Kallanes Breiðagil: 6,8 km Selvindi Breiðagil: 3,5 km Stigning: Stigningene i de ulike tunnelløpene er hentet fra rapporten Skálafjarðartunnilin. Ein frágreiðing frá arbeiðsbólki um undirsjóvartunlar, figur, s 19. Stigningene for delstrekningene er gitt i Tabell 3 og Tabell 4. Tabell 3 Stigning i tunnelen mellom Kallanes og Breiðagil (8 km) Dellengder [m] Stigning [%] 6,0 6,0 6,7-3,3-2,0-7,4-7,0-6,0 Tabell 4 Stigning i tunnelen mellom Selvindi Breiðagil (2,8 km) Dellengder [m] Stigning [%] 7,0 7,0 6,8 0-7,3-7,0-7,0 Skiltet hastighet: Kallanes Breiðagil: 80 km/t Selvindi Breiðagil: 60 km/t Selvindi 1,6 km 1,9 km Breiðagil Forventet trafikk: Kallanes Breiðagil: 4000 kjt/d 5600 kjt/d Selvindi Breiðagil: 2100 kjt/d 3000 kjt/d Andel tungtrafikk er satt til 15 % for begge tunnelene. 6,8 km Kryss: Tunnelene er planlagt koblet sammen med rundkjøring. Kallnes Ventilasjon Figur 2: Alternativ med T-løsning Tunnelene skal ha tidsstyrt ventilasjonsretning, hvor ventilasjonsretningen skal ha samme retning som rushtrafikken. Det vil si at ventilasjonen for hovedtunnelen skal gå fra Breiðagil til Kallanes fra kl til kl , og motsatt i tidsrommet kl til kl Ventilasjonshastigheten er i brannberegningene satt til 3 m/s. Ved naturlig ventilasjon, det vil si vindhastigheten i tunnelen uten aktivt ventilasjonsanlegg er satt til 1 m/s i brannberegningene Ulykkesfrekvenser Følgende relevante ulykkesfrekvenser er hentet fra trafikksikkerhetshåndboka (TØI, 2001):

8 8 Tabell 5: Ulykkesfrekvenser (per 10 6 km) U f Rundkjøring T-løsning 0,03 Tunnel m/stigning > 6 % m før 0,42 Første m 0,36 Midtsone 0,12 Hele strekningen 0,15 Alle tunneler uavh. stigning Alle 0,13 Rundkjøringer har lavest ulykkesrisiko av ulike krysstyper. Risikoen er uttrykt som antall politirapporterte personskadeulykker per millioner innkommende kjøretøy. Tunnel med høy stigningsgrad har høyere ulykkesfrekvenser enn tunneler med lav stigningsgrad. Risikoen er uttrykt som antall politirapporterte personskadeulykker per millioner kjøretøykilometer. Ulykkesfrekvensene er basert på norske erfaringstall fremkommet i perioden Det er disse verdiene som ligger til grunn for beregningene i denne rapporten. Ettersom færøyingene som nordmenn er vant til å kjøre i tunneler antar vi at de samme ulykkesfrekvensene kan benyttes på Færøyene.

9 9 3 Brannsimuleringer Brannscenariene som er lagt til grunn for vurderingene er som følger (20 MW design scenario og 100MW er brukt for å representere mulige større branner): brann i en personbil (5 MW) brann i liten lastebil/buss (20 MW) brann i en lastebil (100 MW) Selv om tunnelen er dimensjonert for en brann på maksimalt 20 MW, kan man ikke se bort fra at større branner kan inntreffe. Brann i en trailer med last (stor lastebil) forventes å gi i brann størrelsesorden 100 MW og brann i tankbil fylt med drivstoff, kan medføre effektiv varmeutvikling på flere 100 MW. Store branner har lav sannsynlighet, men revidert Håndbok 163 (Vegnormal for norske tunneler) har for eksempel innført 100 MW som designbrannscenario. 100 MW brannscenariet er tatt med i denne analysen slik at branner over design kriteriet (20 MW) også er representert, for dermed å gi et komplett risikobilde. Tabell 6: Brannkarakteristikker benyttet i beregningene. Type kjøretøy Maksimal varmeeffekt Brannens varighet Q maks [MW] [min.] Bil 5 30 Liten lastebil/buss Stor lastebil Følgende brannvekst er benyttet opp til maksimal varmeeffekt Q maks er nådd: Hvis Q maks 30 MW vil brannveksten være 10 MW/min. Hvis Q maks > 30 MW vil brannveksten være 20 MW/min. Dette er en brannvekst foreslått i UPTUN (2001 ), På grunn av at slokkefasen av brannen i de aller fleste tilfeller ikke vil få nevneverdig betydning for resultatene, har vi antatt at brannen slokker momentant, slik som vist i Figur 3.

10 Varmeeffekt (MW) Personbil (5MW) Lastebil/buss (20 MW) Stor lastebil (100 MW) Tid etter antennelse (min.) Figur 3: Antatt brannforløp for henholdsvis brann i personbil, buss og lastebil Ventilasjon Følgende ventilasjonshastigheter er brukt i brannberegningene: Ingen ventilasjon: 1 m/s (på grunn av naturlig trekk i tunnelen) Ventilasjon på: 3 m/s For brann i stor lastebil (100 MW brann) antas det i beregningene at luften oppvarmes og ekspanderer, slik at den i snitt sprer seg nedstrøms for brannen med dobbel hastighet i forhold til ventilasjonshastigheten oppstrøms. Dersom ventilasjonen virker mot oppdriftskreftene generert av brann i stor lastebil (100 MW brann), antas det at trekkretningen, og dermed røykspredningen, skifter retning 10 minutter etter brannstart. Dette på grunn av drivkreftene fra brannen (oppdrift og forhindret termisk ekspansjon) på dette tidspunktet overvinner drivkraften fra ventilasjonen, som vist i tilfelle 1 og 2 i Figur 4.

11 11 Figur 4: Resulterende trekkretninger (angitt med pil) i forhold til brann. I tilfelle 1 er det ingen styrt ventilasjon, mens i tilfelle 2 og 3 går den styrte ventilasjonen fra høyre til venstre. Store branner kan endre naturlig trekkretning i undersjøiske tunneler med helning. Figuren over viser resulterende trekkretning forfølgende tre tilfeller: 1)Trekkretning i tunnelen uten brann (naturlig ventilasjon eller trekk). 2) Drivkreftene fra brannen overvinner tunnelventilasjonen og 3) Tunnelventilasjonen og drivkreftene fra brannen virker i samme retning. Brannventilasjon kan tilpasses for å overvinne eventuelle drivkrefter på grunn av 100 MW brann i undersjøiske tunneler, men det kan innbære betydelig oppgradering av ventilasjonen. Konsekvensene og mulighetene for slik brannventilasjon er ikke vurdert Evakueringshastigheter Det antas at personer i tunnelen vil rømme med følgende ganghastigheter, avhengig av om de er fanget i røyken eller ikke: Rømning i røykfri tunnel: 1,4 m/s Rømning i røykfylt tunnel: 0,2 m/s Andre antagelser I Tabell 7 er forutsetninger og antagelser for beregningene gitt. Tabell 7: Forutsetninger og antagelser i beregningene som er felles for alle tunnelene. Starttemperatur i tunnel To: To = 10,0 ( C) Strålingstap, Fr: Fr = 30,0 (%) Gjennomsnittlig brennverdi av det brennbare i kjøretøyet: H c = (kj/kg) Varmetapskoeffisient (konvektiv varmeovergang.): h c 0,030 kw/m2 C Andel sot pr kg brensel ved forbrenning, Ys: Y s = 0,1 (kg/kg) Andel CO pr kg brensel ved forbrenning, Yco: Y co = 0,15 (kg/kg) Tunneltverrsnitt (T 12,5 i henhold til Håndbok 021) A t 75 m 2

12 Kriterier for udyktiggjøring av personer Følgende kriterier blir benyttet med hensyn til udyktiggjøring 1 av personer, ved brann i tunnelen: Temperatur: 60 C Andel av dødelig dose FID 2 : 1 Udyktiggjøring av personer er antatt å inntreffe ved det tidspunkt når en av betingelser med hensyn til sikt, temperatur og giftige gasser oppnås først. Kriterier for sikt er følgende: Sikt: 10 m 3.2 Beregningsresultater Brann i personbil (5 MW) Av Figur 5 ser man at en 5 MW ikke vil medføre fare for udyktiggjøring med hensyn til temperaturen i røyken, verken for 1 eller 3 m/s ventilasjonshastighet. Det samme gjelder for giftige gasser fra brannen, det vil si CO, CO 2 og redusert O 2. Sikten vil imidlertid bli raskt redusert i tunnelen til under 10 m. Figur 6 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart. Det antas her at evakuering starter 1 minutt etter brannstart. Det fremgår av figuren at en person kan evakuere forbi røyken bare dersom vedkommende har en ganghastighet på 1,4 m/s og ventilasjonen er 1 m/s. Ved en ventilasjonshastighet på 3 m/s vil vedkommende ikke greie det, selv ikke med 1,4 m/s ganghastighet. Personer som blir omhyllet av røyk, vil imidlertid evakuere med en hastighet på bare 0,2 m/s. Dermed vil personer i tilfelle en 5 MW bilbrann bli omhyllet av røyk, men denne røyken vil ikke medføre at personene blir udyktiggjort. En brann i en personbil vil altså ikke medføre direkte risiko fra brannen for personer i tunnelen. 1 2 Udyktiggjøring av en person vil si at personen blir ute av stand til å rømme på egen hånd. FID = Fractional incapasitation dose, det vil si når andelen av dødelig dose med hensyn på CO, CO 2 og redusert oksygen er lik 1. Beregningsmodell for beregning a FID er dokumentert i vedlegg.

13 Røykgasstemperatur ( C) m/s ventilasjonshastighet 3 " " Tålegrense Tid etter antennelse av brann (min.) 60 Figur 5: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart og 10 m fra brannen, i tilfelle en brann i en personbil (5 MW brann) Avstand fra brann (m) Sikt = 10 m (1 m/s) Sikt = 10 m (3 m/s) 1,4 m/s gange 0,2 m/s gange Tid etter brannstart (min.) Figur 6: Kurvene viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (kurver med tykke, stiplete streker) og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart ved en 5 MW brann. Det antas at personer starter evakueringen 1 minutt etter brannstart.

14 Brann i liten lastebil/buss (20 MW) Figur 7 viser tilsvarende gjennomsnittstemperaturen i røykgassen 10 m fra brannen i tilfelle brann i en liten lastebil eller buss (20 MW), avhengig av tiden etter brannstart. Det fremgår av figuren at ved 1 m/s ventilasjonshastighet vil temperaturen føre til udyktiggjøring av personer etter 2 minutter, dersom de befinner seg 10 m fra brannen og det ikke er styrt ventilasjon i tunnelen Røykgasstemperatur ( C) m/s ventilasjonshastighet 3 " Tålegrense Tid etter antennelse av brann (min.) Figur 7: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart 10 m fra brannen, i tilfelle en brann i en liten lastebil/buss (20 MW brann). Figur 8 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (tykk sort kurve), røyk med temperatur lik 60 C (stiplet kurve), røyk som medfører udyktiggjøring (rød kurve) og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s (stiplete kurver med henholdsvis x og + ) har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart, i tilfelle en brann på 20MW brann. Det antas at personer starter evakueringen 1 minutt etter brannstart. Det fremgår av figuren at området som medfører udyktiggjøring på grunn av temperaturen i røykgassene strekker seg 85 m nedstrøms for brannen ved 1 m/s ventilasjonshastighet (naturlig ventilasjon). Personer som befinner seg på brannstedet vil bli udyktiggjort på grunn av høy temperatur temmelig tidlig i brannforløpet, mens for personer til ca 85 m fra brannen tar det mer enn 3 minutter før de blir udyktiggjort. Personer på brannstedet vil bli udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter 17 minutter. Det samme skjer for personer 500 m fra brannen etter 25 minutter. Figuren viser at personer på brannstedet, og som starter rømning etter 1 minutt, vil bli fanget inn a røyken. Disse vil rømme med en hastighet på 0,2 m/s på grunn av røyken, og de vil bli udyktiggjort etter ca 22 minutter. På dette tidspunktet blir de ute av stand til å rømme videre ved egen hjelp. Personer blir ikke udyktiggjort på grunn av temperatur eller giftige gasser ved 3 m/s forsert ventilasjon i tunnelen, verken av temperatur eller giftige gasser.

15 15 Brann i buss (20 MW) og 1 m/s ventilasjonshastighet 1000 Avstand fra brannen (m) Sikt = 10 m 0,2 m/s gange 1,4 m/s gange temp. = 60 C Giftdose =1 Tid etter branstart (min.) Figur 8: Brann 20 MW og 1 m/s ventilasjonshastighet Brann i stor lastebil (100 MW) og trekkretningen snur etter 10 min. Av figurene 9-11 kan vi blant annet lese følgende for personer som evakuerer til fots: 1 m/s ventilasjon (naturlig ventilasjon): Ved brannstedet stabiliserer temperaturen seg på ca 740 C, 5 minutter etter brannstart. Sikten blir redusert til mindre enn 10 m kort tid etter brannstart 0-50 m nedstrøms brannstedet. Personer som befinner seg innenfor ca 100 m fra brannstedet ved brannstart og som starter å rømme 1 minutt etter, vil bli fanget av røyken og bli udyktiggjort på grunn av temperaturen i røykgassene. Ved brannstedet blir personer udyktiggjort etter et halvt minutt på grunn av temperaturen, mens de blir udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter 3,5 minutt. Personer som befinner seg lenger bort fra brannen enn 240 m etter 2 minutter, vil ikke bli udyktigjort på grunn av temperaturen. Blir personer fanget inn av røyken, vil de bli udyktigjort etter kort tid. Personer som befinner seg mindre enn 200 m fra brannen på motsatt side (oppstrøms brannen før trekkretningen snur), og starter å rømme først når ventilasjonen snur, vil omkomme. Personer som befinner seg mer enn 350 m nedstrøms brannen (etter at ventilasjonen har snudd) vil ikke bli udyktiggjort på grunn av temperaturen, men primært pga giftige gasser.

16 Røykgasstemperatur ( C) m/s ventilasjonshastighet 3 " " Tålegrense Tid etter antennelse av brann (min.) Figur 9: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart ved brannstedet, i tilfelle en brann i en stor lastebil (100 MW brann) Brann i buss (100 MW) og 1 m/s ventilasjonshastighet (Ventilasjonen snur etter 10 min.) ,2 m/s gange Avstand fra brann (m) ,4 m/s gange temp. = 60 C Giftdose =1 Sikt = 10 m Tid etter brannstart (min.) Figur 10: Brann 100 MW og 1 m/s ventilasjonshastighet Kurvene i Figur 10 viser hvor langt røyk med temperatur lik 60 C og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart, i tilfelle en brann i stor lastebil (100MW brann). Det antas at personer starter evakueringen 1 minutt etter brannstart. 3 m/s ventilasjon: Sikten blir redusert til mindre enn 10 m kort tid etter brannstart 0-50 m nedstrøms brannstedet.

17 17 Ved brannstedet stabiliserer temperaturen seg på ca 250 C, 5 minutter etter brannstart. Personer som befinner seg mindre enn ca m fra brannstedet ved brannstart og som starter å rømme 1 minutt etter, vil bli fanget av røyken og bli udyktiggjort på grunn av temperaturen i røykgassene. Ved brannstedet blir personer udyktiggjort etter et halvt minutt på grunn av temperaturen, mens de blir udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter 9-10 minutter. Personer som befinner seg lenger bort fra brannen enn 410 m etter 2 minutter, vil ikke bli udyktigjort verken på grunn av temperaturen (eller giftige gasser). 10 min. etter brannstart (da ventilasjonen snur) vil personer bli udyktiggjort på grunn av giftige gasser nesten 100 m fra brannen. Personer som befinner seg nært brannen motsatt side (oppstrøms brannen før trekkretningen snur) vil omkomme 2 minutter etter ventilasjonen snur, det vil si 12 minutter etter brannstart. Personer på dette stedet vil bli udyktiggjort så å si øyeblikkelig på grunn av temperatur, det vil si i det ventilasjonen snur. Personer som befinner seg mer enn 400 m nedstrøms brannen (etter at ventilasjonen har snudd) vil ikke bli udyktiggjort på grunn av temperaturen (eller giftige gasser) Brann i buss (100 MW) og 3 m/s ventilasjonshastighet (Ventilasjonen snur etter 10 min.) 800 Avstand fra brann (m) ,2 m/s gange 1,4 m/s gange temp. = 60 C Giftdose =1 opp Sikt = 10 m Tidsforsinkelse for start rømning (min.): : Tid etter brannstart (min.) Figur 11: Brann 100 MW og 3 m/s ventilasjonshastighet. Kurvene i Figur 11 viser hvor langt røyk med temperatur lik 60 C og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart, i tilfelle en brann i stor lastebil (100MW brann). Det antas at personer starter evakueringen 1 minutt etter brannstart.

18 Oppsummering av brannberegningene Konklusjonene er vurdert ut fra personell som forlater kjøretøyet og vill prøve å evakuere til fots. For de som er i stand til å evakuere tunnelen ved hjelp av kjøretøy, vil kunne greie det så lenge de unngår å forsere brannrøyk. Følgende kan da konkluderes på grunnlag av brannberegningene: På grunn av at man ikke kan utelukke at branner med vesentlig større varmeutvikling enn 20 MW kan oppstå i tunnelen, må man også inkludere slike branner i risikoanalysen. For å få med hele risikobildet, er 5, 20 og 100 MW branner tatt med i analysen. En brann i en personbil (5 MW brann) vil ikke utgjøre noen fare for personer i tunnelen, bortsett fra de som eventuelt måtte bli sittende fastlåst i bilen. Sikten i tunnelen i nærheten av brannstedet vil umiddelbart bli redusert til under 10 m, og noe senere i hele tunnelen nedstrøms brannen. Dette gjelder alle brannscenarioene. Brann i en buss eller lastebil (20 MW brann), med naturlig ventilasjon: o Personer som befinner seg innenfor 85 m nedstrøms for brannen, ved 1 m/s ventilasjonshastighet (naturlig ventilasjon), vil bli udyktiggjort av varmepåkjenningen. o Videre vil personer på brannsted bli udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter ca 17 minutter, mens de vil bli udyktiggjort etter 17 minutter. o Personer på brannstedet, som starter rømning etter 1 minutt, vil bli fanget inn av røyken. Disse vil dermed rømme med en hastighet på bare 0,2 m/s, og de vil bli udyktiggjort etter ca 22 minutter. På dette tidspunktet vil de være ute av stand til å rømme ved egen hjelp. Brann i en buss eller en mindre lastebil (20 MW brann), med forsert (3 m/s) ventilasjon: Personer blir ikke udyktiggjort på grunn av temperatur eller giftige gasser ved 3 m/s forsert ventilasjon i tunnelen, verken av temperatur eller giftige gasser. Brann i stor lastebil eller trailer (100 MW brann), med naturlig ventilasjon (1 m/s): o Ved brannstedet blir personer udyktiggjort etter et halvt minutt på grunn av temperaturen, mens de blir udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter 3,5 minutt. o Personer som befinner seg lenger bort fra brannen enn 240 m, vil ikke bli udyktigjort på grunn av temperaturen. o Personer som befinner seg mindre enn 200 m fra brannen på motsatt side (oppstrøms brannen før trekkretningen snur), og starter å rømme først når ventilasjonen snur, vil omkomme. o Personer som befinner seg mer enn 350 m nedstrøms brannen (etter at ventilasjonen har snudd) vil ikke bli udyktiggjort på grunn av temperaturen, men primært pga giftige gasser. Brann i stor lastebil eller trailer (100 MW brann), med forsert (3 m/s) ventilasjon: o Personer som befinner seg mindre enn ca m fra brannstedet ved brannstart og som starter å rømme 1 minutt etter, vil bli fanget av røyken og bli udyktiggjort i første rekke på grunn av temperaturen i røykgassene. o Ved brannstedet blir personer udyktiggjort etter et halvt minutt på grunn av temperaturen, mens de blir udyktiggjort på grunn av giftige gasser etter 9-10 minutter. o Personer som befinner seg lenger bort fra brannen enn 410 m etter 2 minutter, vil ikke bli udyktigjort verken på grunn av temperaturen (eller giftige gasser). o 10 min. etter brannstart (da ventilasjonen snur) vil personer bli udyktiggjort på grunn av giftige gasser nesten 100 m fra brannen. o Personer som befinner seg mer enn 400 m nedstrøms brannen (etter at ventilasjonen har snudd) vil ikke bli udyktiggjort på grunn av temperaturen (eller giftige gasser).

19 Vi observerer at en 20 MW brann med forsert ventilasjon ikke fører til at personer blir udyktiggjort. Ved naturlig ventilasjon (ventilasjonsanlegget er ute av drift) vil det være en viss fare for udyktiggjøring. Sannsynligheten for at ventilasjonsanlegget er ute av drift er imidlertid så lav at heller ikke dette gir vesentlig bidrag til sannsynlighet for omkomne. Innenfor den usikkerhet vi opererer med er det derfor ikke funnet grunn til å tallfeste denne muligheten. 19

20 20 4 Metodikk for risikoanalyse Basert på brannberegningene (Kapittel 3) vil ikke branner på 5 MW medføre fare for tap av liv, og for branner på 20 MW er også sannsynligheten så lav at den her neglisjeres. Disse brannene blir derfor ikke vurdert videre. Først presenteres brannfrekvenser funnet i TUSI. Deretter presenteres hendelsestreet for utvikling av brannscenariet. Deretter vurderes sannsynlighet for at ulike kategorier omkommer, gitt de ulike slutthendelser i hendelsestreet. 4.1 TUSI; brannfrekvens Beregningsprogrammet TUSI er benyttet for å estimere brannfrekvensen i tunnelalternativene. TUSI er en metode utviklet for beregning av sannsynlig antall branner i vegtunneler basert på data om vegtunnelens utforming og trafikk. Erfaring viser at følgende faktorer er viktige i forhold til branntilløp i tunneler: Trafikktetthet Tunnelens lengde Helning. Sannsynligheten for brann i tunge kjøretøy øker i lange, bratte bakker. Brannhyppigheten er ifølge TUSI uavhengig av fartsgrensen og tunnelens helning. Branner i kjøretøy starter oftest i motorer. Den andre hyppigste årsaken er kollisjoner (Amundsen et. al., 2001). Antakelser: Andelen tunge kjøretøyer er 15 % i begge tunnelalternativene. Stigningsforhold i tunnelene er som angitt i tabellene 1-4. Det antas at 80 % av branner/branntilløpene slokkes før de utvikler seg til å representere en fare i tunnelen. Erfaringene fra vegdirektoratets registreringer i Merkur (Amundsen og Engebretsen, ukjent årstall) tyder på at de aller fleste branner er små, har lite omfang og kan slokkes av de tilstedeværende i tunnelen. Brannvesenet ble tilkalt i bare 22 % av brannene/branntilløpene (16 tilfeller av 72). Det antas at 20 % av branner/branntilløpene utvikler seg slik at hele startbrannkjøretøyet involveres i brannen. Tabell 8: Brannfrekvenser Kallnes Breiðagil Kallnes Breiðagil (8 km) Type kjøretøy Alt.1 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Alt.2 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,241 0,102 0,343 0,172 0,073 0,245 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,70 0,30 1,00 0,70 0,30 1,00

21 21 Tabell 9: Brannfrekvenser Kallnes - rundkjøring Kallnes - Rundkjøringen (6,8 km) Type kjøretøy Alt.1 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Alt.2 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,151 0,059 0,209 0,211 0,082 0,293 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,72 0,28 1,00 0,72 0,28 1,00 Tabell 10: Brannfrekvenser Selvindi Breiðagil Selvindi Breiðagil (2,8 km) Type kjøretøy Alt.2 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Alt.4 ÅDT: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,027 0,008 0,035 0,038 0,012 0,050 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,77 0,23 1,00 0,76 0,24 1, Analyse av brannsenarier Brannscenariene utvikles først med hendelsestrær Variable som brukes i hendelsestre-analysen: Følgende variable benyttes i hendelsestreet: Ventilasjon Plassering av brann i tunnelen [med hensyn til 1) ventilasjonsretning og 2) brann ved tunnelåpning eller midt inne i tunnel] Tid på døgnet Hastighet på stenging av tunnel Ventilasjon Det blir sett på to ventilasjonshastigheter: henholdsvis 3 m/s (viftene virker), 1 m/s (viftene virker ikke). Plassering av brann i tunnelen Plassering av brann i forhold til ventilasjonsretning vil påvirke spredningen av røyk. Tunnelene som skal vurderes har stor helning og det vil dermed være vanskelig å kontrollere en brann på 100 MW.

22 22 Figur 12: Ulike plasseringer av brann Vi ser på følgende plasseringer av brannen i tunnelen: A: Her vil røyken trekke ned i tunnelen mot tunnelåpning 2, men etter hvert til brannen overta for ventilasjonen og røyken vil trekke ut tunnelåpning 1. Hvor langt røyken trekker ned i tunnelen før den snur vil være avhengig av ventilasjonshastighet og brannstørrelse. B: Dette er tilsvarende senario som A, men her vil røyken spre seg til større deler av tunnelen på grunn av at hendelsen inntreffer nær midten. C: Her vil røyken naturlig trekke samme vei som ventilasjonene. Det blir dermed ikke noe spredning motsatt vei. Røyken vil trekke ut åpning 2. D: Dette er tilsvarende som C, men her vil det være en liten del av tunnelen som vil være utsatt for røyk. Tid på døgnet Maks timetrafikk er satt til 10 % av ÅDT. Det er antatt rushtrafikk en time på morgenen inn mot Torshavn og en time på ettermiddagen ut fra Torshavn. Det antas ingen trafikk 4 timer på natten. Den resterende delen av ÅDT fordeles dermed på 18 timer. Hastighet på stenging av tunnelen Hvor fort tunnelene blir stengt vil avhenge av hvor fort en brann blir varslet. Det antas en vanlig varslingstid 4 på min, mens sen varsling gir stengning etter 10 min Hendelsestre For tunnelene mellom Kallanes Breiðagil bruker vi to plasseringer av brann; midt i tunnelen og ved åpningen. Det antas at med ulike ventilasjonsretninger, trafikktetthet og stengetider dekker de senariene som bidrar til risikoen. Følgende hendelsestre blir brukt i analysen av tunnelen Kallanes Breiðagil.

23 23 F(100mw) Ventilasjon virker Plassering brann i forhold til ventilasjonsretning Plassering brann Tid på døgnet Rask stenging Lav Ugunstig Midt Rush Stengning 10 min 1 2 Utenfor rush Stengning 10 min 3 4 Åpning Rush Stengning 10 min 5 6 Utenfor rush Stengning 10 min 7 8 Gunstig Midt Rush Stengning 10 min 9 10 Utenfor rush Stengning 10 min Åpning Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Normal Ugunstig Midt Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Åpning Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Gunstig Midt Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Åpning Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min 21 Figur 13: Hendelsestre Kallanes Breiðagil 32 For tunnelene mellom med T-løsning bruker vi 2 plasseringer av brann; i hovedtunnel og i grentunnel. Det antas at med ulike ventilasjonsretninger, trafikktetthet og stengetider dekker de senariene som bidrar til risikoen. Følgende hendelsestre blir brukt i analysen av tunnelen med T- løsning

24 24 F(100mw) Ventilasjon virker Plassering brann i forhold til ventilasjonsretning Plassering brann Tid på døgnet Rask stenging Lav Ugunstig Midt Rush Stengning 10 min 1 2 Utenfor rush Stengning 10 min 3 4 Gren Rush Stengning 10 min 5 6 Utenfor rush Stengning 10 min 7 8 Gunstig Midt Rush Stengning 10 min 9 10 Utenfor rush Stengning 10 min Gren Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Normal Ugunstig Midt Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Gren Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Gunstig Midt Rush Stengning 10 min Utenfor rush Stengning 10 min Gren Rush Stengning 10 min Utenfor rush Figur 14: Hendelsestre T-løsning Stengning 10 min 21 32

25 Kvantifiseringer I hendelsestreet Fordeling av branner Vi inndeler brannene (som ikke slokkes) i 3 kategorier. Dette blir gjort da det ikke vil være mulig å regne på alle brannstørrelser. Kategoriene må derfor ses på som samlebolker for branner av ulik størrelse. 5 MW Vanlige branner i personbiler, (representant for branner 0-12 MW). 20 MW Stor brann som kan forekomme ved antennelse av større kjøretøyer eller flere personbiler, (representant for branner MW). 100 MW Svært kraftig brann som kan oppstå ved antennelse av store lastebiler ved brennbart materiale (farlig gods) som last, (representant for branner 50 MW). Det er opplyst 3 at tungtransport gjennom tunnelen i hovedsak inneholder fisk, og at andelen farlig gods er liten. Basert på dette er det antatt at det fleste branner i lastebiler ikke vil overskride 20 MW. Det er også gjort en analyse av branner i norske tunneler fra (Statens vegvesen, 1997). Det er gitt data for i alt 41 branner. Tallmaterialet inneholder kun branner som har fått utvikle seg, og ikke tilløp. Brannstørrelsene er antatt ut fra beskrivelsene gitt i rapporten, og resultatene av vurderingene er gjengitt i Tabell 11. Det må poengteres at ingen av brannene var på 50 MW. Men istedenfor å bruke estimatet 0 for sannsynlighet for 50MW branner, er det her konservativt antatt at hvis en hadde det dobbelte antall branner (82) kunne én av dem ha vært en 50 MW brann. Som et konservativt anslag fås da at sannsynligheten for branner 50 MW er lik 0,5/ Tabell 11: Vurdering av fordelingen for 41 branner Effekt Antall Sannsynlighet 5 MW MW 5 0,12 50 MW 0,5 0,012 Verdiene plottes en et koordinatsystem og punktene tilpasses en eksponensialkurve (se Figur 15). 3 Ref. David Reinert Hansen

26 26 Sansynlighet med tilpassning 1,2 1 P(>verdi) 0,8 0,6 0,4 P(> verdi brann ikke slokkes) Expon. (P(> verdi brann ikke 0,2 y = e -0,0897x R 2 = 0, effekt Figur 15: Sannsynligheter for at effekt i brann overstiger gitte verdier Tilpassingen gir R 2 = 0,96 noe som må ses på som godt. Vi får følgende formel for kurven: der x er brannstørrelse i MW. y = e 0,0897 x TUSI beregningene gir totalt branner og tilløp. Det antas at 80 % av brannene blir slukket før de rekker å utvikle seg til en brann. Fordelingen av branner blir dermed regnet ut for de resterende 20 %. Vi får dermed følgende formel for sannsynligheten for brannstørrelsene x MW: y = 0,2 e 0,0897x 0,2e 0,09x Dette gir følgende sannsynligheter (Tabell 12). Totalsannsynlighet for branner som ikke slokkes blir altså 20 %. Tabell 12: Sannsynlighet for brannstørrelse Utfall Effekt Sannsynlighet Brann i personbil 5 MW (0-12 MW) 0,13 Brann i lastebil 20 MW (12-50 MW) 0,07 Brann i lastebil 100 MW ( 50MW) 0,002 I tabellene under gis grensannsynlighetene i hendelsestreet for de ulike forhold en tar hensyn til i risikoanalysen. Ventilasjon:

27 27 Tabell 13: Sannsynlighet for at ventilasjon fungerer Utfall Effekt Sannsynlighet Ventilasjon normal 3 m/s 0,98 Ventilasjon redusert 1 m/s 0,2 Gunstig/ugunstig plassering av branner i forhold til ventilasjon: Tabell 14: Sannsynlighet for ugunstig plassering av brann Utfall Sannsynlighet Gunstig 0,5 Ugunstig 0,5 Plassering av branner i tunnelen: Tabell 15: Sannsynlighet for plassering av brann i tunnel Utfall Sannsynlighet Utgang 0,05 Midt 0,95 Tidspunkt for brann: Det er antatt at 30 % av ÅDT er fordelt over de to timene med rush. Det antas derfor at 30 % av brannene oppstår i forbindelse i rushtrafikken. Tabell 16: Sannsynlighet for tidspunkt av brann Utfall Sannsynlighet Rush 0,30 Normal 0,70 Tid til stenging av innløp: Det er antatt at bommer normalt vil stenge tunnelen etter 4 min ved en brann. Ved sen stenging vil det ta 10 min før tunnelen stenges. Tabell 17: Sannsynlighet for stenging av tunnel Utfall Sannsynlighet 4 min 0,98 10 min 0,02

28 Antall som blir eksponerte Når det gjelder hvor mange som kan komme fram til brannstedet ser vi bare på de ti første minuttene, da alle de som kommer senere, antas å snu før de ankommer brannstedet Eksponerte ved brannhendelse midt i tunnelen Det antas at hendelser som inntreffer inne i tunnelen, vil inntreffe nær midt i tunnelen (se Figur 12). Det antas å være en konservativ antakelse, da konsekvensene antas å være størst ved ulykker midt i tunnelen. Videre antas det at en hendelse fører til blokkering av begge kjøreretninger. Ventilasjonsretning er antatt å være i den retningen rushtrafikken går ved rushtrafikk, ellers antas jevn fordeling av trafikken. Dette er vist i Figur 16. Figur 16: Hendelse midt i tunnel Kjøretøyene i Figur 16 vil befinne seg i ulike situasjoner ved en hendelse: I. Kjøretøyene i del I av tunnelen har passert ulykkesstedet og kan dermed fortsette trygt ut av tunnelen gjennom åpning A. Det er antatt å trafikken beveger seg raskere enn røyken. Ved kø i tunnelen kan det forekomme at røyken beveger seg raskere enn kjøretøyene. Denne situasjonen blir sett bort fra på grunn av den relativt lave ÅDT i tunnelen. II. Kjøretøyene i del II av tunnelen er på vei mot ulykkesstedet. Ved god ventilasjon vil det ikke bli stor røykspredning i denne delen av tunnelen. Det vil dermed være mulig og evakuere tilbake ut tunnelåpning B. Dersom brannen er 100 MW og plassert slik at ventilasjonsretning er i nedoverbakke vil etter hvert (ca 10 min) brannen ta over for ventilasjonen og trekkretningen vil snu. Denne gruppa kan dermed bli utsatt for røyk hvis de ikke har evakuert de første 10 min. III. Kjøretøyene i del III vil være de mest utsatte. De er på vei inn mot hendelsen og røyken trekker i deres retning. En eventuell evakuering må skje med røyken i ryggen. Kjøretøyer som kjører inn i røyken vil ikke fungere. Faren for røykforgiftning er dermed størst i denne kategorien. IV. Kjøretøyene i del IV vil være i lik situasjon som del I, men vil ikke ha røykspredning i deres retning. De kan dermed evakuere mot åpning B. Selv om III anses som den farligste delen å befinne seg i, vil en stor eksplosjon kunne få innvirkning på kjøretøyer nær hendelsen i alle delene av tunnelen. Det antas at ¼ av kjøretøyene i tunnelen utsettes for stor risiko ved en brann ved jevn fordeling av trafikken. I rushtid antas det at 80 % av trafikken går i ventilasjonsretning. Dette vil si at kun 10 % av kjøretøyene befinner seg i del III.

29 29 Følgende parametere brukes til å vurdere antall utsatt i tunnelen ÅDT Lengde på tunnelen Fartsgrense Tid før tunnelen stenges For å finne hvor stor andel av de utsatte som forventes omkommet brukes følgende parametere til å bestemme andelen som klarer å evakuere: Ventilasjonshastighet Tid på døgnet Tid til stenging Evakueringsveier Det antas at det normalt tar 4 minutter før det slutter å komme nye kjøretøy inn i tunnelen etter en hendelse. Det vil normalt ta noe tid før en brann blir varslet og tunnelen blir stengt. ÅDT blir fordelt ut over 20 timer i døgnet (2 timer rush). Det antas dermed at trafikken på natten er svært liten. Følgende formler bruker for å anslå utsatte kjøretøyer: Gjennomsnittlig gjennomkjøringstid ( t ): t l = 60 v Der v er gjennomsnittshastighet, l er lengde til tunnelen. Antall kjøretøy per minutt: Rush Vanlig a r = ÅDT 0,15 60 a v = ÅDT 0, Antall kjøretøy i som et utsatt for brannen settes til antall kjøretøyer om som ankommer brannstedet. Dette vil være en funksjon av plassering og hvor rask tunnelen stenger. Det antas at etter 10 min vil så mange ha startet evakuering at de vil stoppe innkommende biler. Dermed vil det ikke komme nye biler inn i områdene med farlig røyk. I rushtrafikk antas det at 20 % (0,2) av kjøretøyene komme inn i del III av tunnelen, mens 80 % (0,8) antas å komme inn i del II. Ved normal trafikk antas trafikken å fordele seg jevnt mellom del III og del II (50 % på hver del). Ved rask stenging vil det komme kjøretøyer i 4 minutter pluss den tiden det tar å kjøre til ulykkesstedet. Ved sen stenging vil det komme kjøretøyer i 10 minutter. Antall utsatte kjøretøyer beregnes ved hjelp av formlene i Tabell 18. Her er t m tiden det tar å kjøre til midten av tunnelen, som er en funksjon av lengden til tunnelen. Videre er antall biler per minutt i rush, og a v er antall biler per minutt ved normal trafikk. a r

30 30 Tabell 18: Utsatte kjøretøy i midten av tunnelen Plassering (Figur 12) B C Rask stenging (4 min) Sen stenging (10 min) Tid på døgnet Del III Del II Del III Del II Rush = a 0, 2 (4 + t ) = a 0,8 (4 + t ) = 0, 2 10 = 0,8 10 r m r Vanlig = a 0,5 (4 + t ) = a 0,5 (4 + t ) = 0,5 10 = 0,5 10 v m v Rush = a 0, 2 (4 + t ) 0 = 0, r m Vanlig = a 0,5 (4 + t ) 0 = 0, v m m m a r a v a r a v a r a v Eksponerte ved brannhendelse ved utgangen Hendelser ved utgangen av tunnelen vil si hendelser som inntreffer meter inne i tunnelen. Det vil det variere hvilken retning ventilasjonen går. I Figur 17er tunnelåpning A nærmeste utgang. Figur 17: Hendelse ved tunnelåpning Det antas at kjøretøyer på som er i posisjon A lett vil kunne evakuere ut av tunnelen uavhengig av ventilasjonsretning. I. Kjøretøyene i del I vil være de mest utsatte. De er på vei inn mot hendelsen og røyken ved ventilasjonsretning B vil røyken trekke inn i tunnelen. En eventuell evakuering må skje ut tunnelåpning B hvis ikke andre evakueringskanaler er opprettet. Det vil være svært langt å evakuere til fots. I de tilfellene ventilasjonsretningen går i retning A vil ikke denne gruppen være utsatt. II. Kjøretøyene i del II av tunnelen har passert ulykkesstedet og kan dermed fortsette trygt ut av tunnelen gjennom åpning A. Det er antatt å trafikken beveger seg raskere enn røyken. Ved kø i tunnelen kan det forekomme at røyken beveger seg raskere enn kjøretøyene. Denne situasjonen blir sett bort fra på grunn av den relativt lave ÅDT i tunnelen. I rushtrafikk antas det at 20 % av kjøretøyene komme inn i del I av tunnelen, mens 80 % antas å komme ved åpning. Ved normal trafikk antas trafikken å fordele seg jevnt mellom del I og åpningen der at antas at alle klarer å evakuere (50 % på hver del). Det antas at det vil komme kjøretøyer til hendelsesstedet i 10 minutter avhengig av stengetid. Dette på grunn av at det vil ta

31 31 over 6 min å kjøre gjennom tunnelen. Dermed vil en rask stenging ikke ha noen effekt her. Antall utsatte kjøretøyer beregnes ved hjelp av formlene i Tabell 18. Antall utsatte kjøretøyer beregnes ved hjelp av formlene i Tabell 18; ( er antall biler per minutt i rush, og a v er antall biler per minutt ved normal trafikk.) Ved tunnelåpningen antas at det ikke vil være fare for dødsfall ved gunstig ventilasjonsretning. Tabell 19: Utsatte kjøretøy ved tunnelåpning Plassering (Figur 12) A D Rask stenging (4 min) Sen stenging (10 min) Tid på døgnet Del I Del I Rush = a r 0, 2 10 = a r 0, 2 10 Vanlig = a v 0,5 10 = a v 0,5 10 Rush 0 0 Vanlig 0 0 a r 4.5 Snusannsynligheter Det vil være en betydelig sannsynlighet for at eksponerte bilister vil snu. Her tar en hensyn til relativ lav trafikk og trefelts-tunnel, som gjør det relativt enkelt å snu i god avstand fra brannen. Ved evakuering fra brannen antas sannsynlighetene gitt i tabell under. Tabell 20: Evakueringssannsynligheter for tunnel uten T-løsning Utsatte grupper Ankommer første 4 min Ankommer 4-10 min Andel som klarer å evakuere fra midt i tunnel Gruppe III 70 % 90 % Gruppe II 90 % 95 % Andel som klarer å evakuere fra tunnelåpning Gruppe I 70 % 90 % Det er antatt én sannsynlighet for de som ankommer de første 4 minuttene, og en annen for de som ankommer de neste 6 (4-10 min). Det antas at etter 10 min vil evakuerende stoppe som er på vei inn mot de røykbelagte områdene og dermed vil det ikke komme flere biler til de utsatte områdene. Bredden på tunnelen (3 felt) og den lave trafikken vil gjøre det relativt uproblematisk for personbiler å snu. For å finne antall omkomne ved de ulike senariene brukes det en binomisk fordeling. For løsningen med T-løsning (Tabell 21) er sannsynligheten for å evakuere justert ned i forhold til tunnelopsjon uten T-løsning. Dette er basert på at rundkjøringen kan medføre trafikkproblemer, samt at det ved en 100 MW brann vil det være problematisk å kontrollere ventilasjonen med grenløp.

32 32 Tabell 21: Evakueringssannsynligheter for tunnel med T-løsning Utsatte grupper Ankommer første 4 min Ankommer 4-10 min Andel som klarer å evakuere fra midt i tunnel Gruppe III 70 % 90 % Gruppe II 80 % 90 % Andel som klarer å evakuere fra grentunnel Gruppe III 70 % 90 % Gruppe II 80 % 90 % 4.6 Evakueringssannsynligheter for fire alternativer med hensyn til rømningsveier Generelt Følgende fire alternativer med hensyn til rømningsalternativer vil bli vurdert: 1. Ingen ekstra rømningsvei 2. Rømningskanal, det vil si utvidet tunneltverrsnitt der rømningsveg skilles fra vegbanen med en betongvegg 3. Fluktrom 4. Separat rømningstunnel I dette avsnittet vil det bli vurdert i hvilken grad de tre sistnevnte alternativene øker sjansen for ikke å bli udyktiggjort (dvs overleve) på grunn av en 100 MW brann i tunnelen. Følgende forutsettes med hensyn til rømningsalternativene 2-4: Det er selvlukkende branndører som fører inn til rømningsveiene/fluktrommene, med en avstand på 250 m mellom dørene. For fluktrom og separat rømningstunnel er det sluse mellom tunnel og rømningstunnel/fluktrom, med en selvlukkende branndør i hver ende av slusen. Det forutsettes at det ikke er etablert overtrykk i rømningsveiene/fluktrommene ved hjelp av ventilasjonen Rømningskanal En kritisk brann i tunnelen (100 MW) vil generere store overtrykk på grunn av oppdrift/termisk ekspansjon og skorsteinseffekten. Når brannen har nådd en vist nivå, kan drivkreftene overvinne den kraften døren lukkes med, slik at døra blir stående delvis åpen. Røyk vil dermed kunne spre seg inn i rømningskanalen og ut til det fri. En stund etter at brannen har utviklet seg til full effekt, kan rømningsforholdene med hensyn til sikt også raskt bli kritiske i rømningskanalen Fluktrom Det samme som nevnt under rømningskanal kan til en viss grad også skje i forbindelse med fluktrom. Ettersom det her er to selvlukkende dører, vil graden av røykinntrengning bli vesentlig mindre enn over. Dessuten vil personene i fluktrommet prøve å lukke dørene 100 % i større grad enn i tilfellet over. På den annen side er selve volumet til å tynne ut røyken i (dvs. volumet av selve fluktrommet) vesentlig mindre enn i en separat rømningskanal, som har utgang til det fri i enden av tunnelen.

33 33 Det kan dermed ved en langvarig og fullt utviklet brann (100 MW) i tunnelen oppstå kritiske forhold i rommet. Dette alternativet ansees å være det minst gunstige av de tre rømningsalternativene Separat rømningstunnel En separat rømningstunnel vil kombinere fordelen ved de to forannevnte alternativene, nemlig en sluse med to selvlukkende branndører og en lang kanal med mye større volum til å spre røyken i Rangering av rømningsalternativene På grunnlag av det ovennevnte anslås det at de fire rømningsalternativene øker sannsynligheten for å overleve (i forhold til rømning i tunnelen) med følgende faktorer (ved en 100 MW brann i tunnelen): Rømningskanal: 6 Fluktrom: 3 Separat rømningstunnel: 10 Disse betraktningene har gitt følgende anslag for sannsynlighet for vellykket evakuering hvis en ikke har lyktes i å snu bilen å kjøre ut, (andel som vil klare og evakuere ved hjelp av alternativ rømningsvei, blant de som ikke klarer å evakuere direkte i tunnel). Rømningskanal: Sannsynlighet = 0,48 Fluktrom: Sannsynlighet = 0,24 Separat rømningstunnel: Sannsynlighet = 0,8 4.7 Fordelingen for antall omkomne Antall omkomne antas her å være binomisk fordelt. Den binomiske fordeling er gitt ved punktsannsynlighetene n x n x bxnp (,, ) = p(1 p) x Her angir x antall omkomne, n antall eksponerte og p sannsynligheten for verken å lykkes i å snu eller i og evakuerer via rømningsvei. M.a.o. er p = p 1 p 2, der p 1 er sannsynligheten for ikke å lykkes i å snu og p 2 er sannsynligheten for ikke å lykkes i å evakuere. Kumulativ binomisk fordeling (sannsynligheten for at høyst x omkommer) blir B( xnp,, ) = bynp (,, ) x y= 0

34 Akseptkriterium I veiledning til NS3901 er det gitt et akseptkriterium gor grupperisiko uttrykt ved en F/N-kurve 4. Akseptkriteriet bygger på den sikkerhet som har vært i Norge frem til i dag, samt at den gjenspeiler samfunnet aversjon mot storulykker. Dette akseptkriteriet er også brukt i risikoanalysen av Nordøyatunnilin (Scandpower 2003). F/N-kurven utrykker risikoen knyttet til tap av liv. Kurven er kumulativ, dvs. den uttrykker frekvensen (F) for ulykker med N eller flere dødsfall. Den akseptable F/N-kurven er gitt i Figur 18. Akseptkriterium 1,00E-02 Frekvens for N eller felere drepte per kilomenter per år 1,00E-03 1,00E-04 1,00E Antall drepte Figur 18: Akseptkriterium (pr km tunnel) Dette akseptkriteriet er utrykt per kilomenter og må derfor justeres for lengden de to tunnelopsjonene. Akseptkriterium for tunnelen uten rundkjøring og med rundkjøring er vist henholdsvis i Figur 19 og Figur F/N er forkortelse for Frequency-Number of fatalities