FORFATTER(E) OPPDRAGSGIVER(E) Skálafjorðtunnilin p/f GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG. Åpen /1

TITTEL SINTEF RAPPORT SINTEF Teknologi og samfunn Sikkerhet og pålitelighet Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: S P Andersens veg 5 7031 Trondheim Telefon: 73 59 27 56 Telefaks: 73 59 28 96 Foretaksregisteret: NO 948 007 029 MVA Risikoanalyse av Skalafjordtunnelen (Del 2) FORFATTER(E) Magnus Drøpping, Marianne Flø, Per Hokstad, Kristen Opstad, Jan P. Stensaas OPPDRAGSGIVER(E) Skálafjorðtunnilin p/f RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF50 F07001 Fortrolig Dávid Reinert Hansen GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Åpen 504084 37/1 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) Skalafjordtunnel Sluttrapport.doc Per Hokstad Lars Bodsberg ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG 2007-01-15 Lars Bodsberg, Forskningssjef Det er gjennomført en risikoanalyse med hensyn til brann i den planlagte undersjøiske Skalafjordtunnelen på Færøyene. Den er basert på en tidligere utført analyse, se rapport STF50 F06096, der to alternative tunnelløsninger og fire ulike rømningsalternativer ble vurdert. Den nye analysen baserer seg på en T-formet tunnel med rundkjøring i knutepunktet. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 GRUPPE 2 EGENVALGTE Sikkerhet Transport Tunnel Brann Safety Transport Tunnel Fire

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 10. januar 2007. Per Hokstad

3 INNHOLDSFORTEGNELSE Forord...2 1 Innledning...4 2 Systembeskrivelse og inngangsdata...5 2.1 Tekniske data for tunnelen...5 2.2 Ventilasjon...6 3 Ventilasjonsberegninger...6 3.1 Generelt om brannventilasjon...7 3.1.1 Inngangsdata for beregningene...7 3.1.2 Ventilasjonsløsninger...8 3.1.3 Beregning av nødvendig ventilasjonshastighet...10 4 Brannsimuleringer...12 4.1 Udyktiggjøring på grunn av giftige røykgasser og varm røyk...12 4.1.1 Evakueringshastigheter...13 4.1.2 Andre antakelser...13 4.2 Udyktiggjøring på grunn av giftige røykgasser og varm røyk...14 4.2.1 Kriterier for udyktiggjøring av personer...14 4.2.2 Beregningsresultater...14 4.2.3 Oppsummering av brannberegningene...19 5 Metodikk for risikoanalyse...20 5.1 TUSI; brannfrekvens...20 5.2 Brannfrekvens i rundkjøringen...21 5.3 Analyse av brannsenarier...22 5.3.1 Variable som brukes i hendelsestre-analysen:...22 5.3.2 Hendelsestre...23 5.4 Kvantifiseringer i hendelsestreet...24 5.5 Antall som blir eksponerte...26 5.5.1 Eksponerte ved brannhendelse midt i tunnelen...26 5.5.2 Eksponerte ved brannhendelse i rundkjøring...29 5.6 Snu/evakueringssannsynligheter...30 5.7 Fordelingen for antall omkomne...31 5.8 Akseptkriterium...31 5.9 Antakelser...33 6 Resultater av analysen...34 7 Anbefalinger og konklusjoner...36 8 Referanser...37 VEDLEGG A: Hendelsestre...38

4 1 Innledning Rapporten dokumenterer en risikoanalyse med hensyn til brann i Skálafjorðtunnilin, som er planlagt bygd på Færøyene. Analysen tilsvarer den som ble gjennomført for å vurdere ulike alternative løsninger for denne tunnelen (SINTEF 2006). I Avsnitt 2 presenteres den valgte løsningene med relevante inngangsdata. Det blir benyttet to ulike trafikkdata; data for lav trafikk (2014) og data for høy trafikk (2034). Tunnelen er T-formet med rundkjøring i knutepunktet. Det er ingen separat rømningsvei i tunnelen. Avsnitt 3 presenterer resultatene av ventilasjonsberegningene, og Avsnitt 4 presenterer en del brannsimuleringer. Kapittel 5 presenterer opplegget for risikoanalysen. Hyppigheten av branner estimeres ved hjelp av programmet TUSI (utviklet for Statens Vegvesen). Ellers baserer risikoanalysen seg 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. Inngangsdata og modell er gjennomgått på nytt, og er noe justert i forhold til (SINTEF, 2006). Analysen gir så sannsynlighetsfordeling for antall som omkommer, og en F/N-kurve kan da utledes, og denne 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.

5 2 Systembeskrivelse og inngangsdata 2.1 Tekniske data for tunnelen Tunnelen går fra Kallanes med tverrforbindelse Runavik Strendur, der tverrforbindelsen påkobles hovedtunnel under havbunnen med rundkjøring. Tunnelen har gjennomgående T13 profil med tre kjørefelt. Det ytterste kjørefeltet vil fungere som krabbefelt i motbakkene. Tekniske data for tunnelen er hentet fra notatet Skálafjorðtunnilin Tunneldata og valg av standard for undersjøisk tunnel (Grøv, 2006). Dette notatet er revidert i henhold til ny Håndbok 021 (Statens Vegvesen, 2006). Under refereres de tall som er brukt i brannberegningene og risikoanalysen. Strendur 2,1 km 1,8 km Runavik Tunnellengder (Figur 1): Kallanes rundkjøring: 7,3 km Runavik rundkjøring: 1,8 km Strendur rundkjøring: 2,1 km 7,3 km Stigning: Stigningene i de ulike tunnelløpene er hentet fra figur overlevert av oppdragsgiver. Største dyp er 234 m og største vertikale stigning er 6,9 %. Stigningene for delstrekningene er gitt i Tabell 1. Kallanes Figur 1: Tunnelløsning Tabell 1 Delengder og gjennomsnittlig stigning Skalafjordtunnelen (e-post av 19.12.06 fra E. Grøv). Dellengde Kalanes - lavbrekk Lavbrekk - rundkjøring Rundkjøring - Strendur Rundkjøring - Runavik Dellengder [km] 4 3,3 2,06 1,8 Stigning [%] 6,9 5 6,9 6,9 Skiltet hastighet: Kallanes rundkjøring: 80 km/t Runavik-Strendur: 80 km/t Trafikk skiltes ned til 60 km/t i god avstand til rundkjøring. Forventet trafikk (basert på bompenger kr 10/40) er gitt i dokument overlevert av oppdragsgiver, og gjengis i Tabell 2 under. Ut fra dette er tallene i Tabell 3 beregnet.

6 Tabell 2 Trafikktall for tunnelen Strekning Strendur- Kallanes Runavik- Kallanes Runavik- Strendur 2014 2034 Lett trafikk Tung trafikk Samlet Lett trafikk Tung trafikk Samlet 879 176 1.056 1.332 266 1.599 3.010 471 3.481 4.583 719 5.302 1.864 256 2.120 2.872 395 3.267 Tabell 3 Trafikktall for tunnelen per løp Strekning Kallanesrundkjøring Runavikrundkjøring Strendurrundkjøring 2014 2034 Lett trafikk Tung trafikk Samlet Lett trafikk Tung trafikk Samlet 3.889 647 4.537 5.915 985 6.901 4.874 727 5.601 7.455 1.114 8.569 2.743 432 3.176 4.204 661 4.866 2.2 Ventilasjon Tunnelene skal ha tidsstyrt ventilasjonsretning, hvor ventilasjonsretningen skal ha samme retning som rushtrafikken. Det vil si at ventilasjonen for hovedtunnelen skal gå fra Strendur og Runavik fra kl 00.00 til kl. 12.00, og motsatt i tidsrommet kl. 12.00 til kl. 00.00. Ventilasjonshastigheten er i brannberegningene satt til 3,5 m/s. Ved naturlig ventilasjon, det vil si vindhastigheten i tunnelen uten aktivt ventilasjonsanlegg er satt til 1 m/s i brannberegningene.

7 3 Brannventilasjonsberegninger 3.1 Generelt om brannventilasjon Figur 4 viser resulterende trekkretning i tunnelen avhengig av brannens plassering i tunnelen og ventilasjonsretningen. Dersom ventilasjonshastigheten (fra høyre mot venstre i Figur 2) er for lav, vil røyken spre seg mot ventilasjonen (såkalt backlayering ). Dette skyldes at drivkreftene fra brannen på dette tidspunktet overvinner drivkraften fra ventilasjonen, som vist i tilfelle 2 i Figur 2. ( = ventilasjonsretning) Figur 2: 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. I tilfelle 2 er ikke ventilasjonshastigheten stor nok til å styre røykspredningen i ventilasjonsretningen. 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 50 MW brann i undersjøiske tunneler. Dette vil innbære at ventilasjonsanlegget må generere en viss minste ventilasjonshastighet (trykk), i den delen av tunnelsystemet hvor brannen befinner seg. Hvis ventilasjonshastigheten er like eller større enn denne hastigheten, vil man unngå backlayering. 3.1.1 Inngangsdata for beregningene Følgende data for tunnelen brukes i beregningene av nødvendig brannventilasjon: - Temperatur i Tunnel: 10 C - Vindhastighet ute: 5 m/s - Tunnel lengde: 9100 M - Omkrets: 37,7 M - Tverrsnittsareal last T12,5: 75 m 2

8 - Diameter: 12,00 M - Stigningskoeffisient: 6,9 % - Branneffekt: 50 MW - Avstand fra brann til utløp (andel av tunnellengde): 0,44 - - Motstandskoeffisient: 0,035 - - Innløpskoeffisient: 0,6 - Kallanes k 1 = +45 m L 1 = 4 km α 1 = 6,9 % Lavbrekk k 2 = -230 m L = lengde (m) α = helning k = kote L 2 = 3,3 km α 2 = 5 % L 3 = 2,06 km α 4 = 6,9 % Rundkjøring k 3 = -82 m Strendur k 4 = +42 m α 3 = 6,9 % L 4 = 1,8 km Runavik k 5 = 60 m Total lengde tunnel: 11,176 km Figur 3: Oppriss av Skalafjordtunnelen med lengde og hellingsvinkler av de forskjellige delene av tunnelen (kilde: Eivind Grøv). 3.1.2 Brannventilasjonsløsninger De mest optimale ventilasjonsløsningene for å oppnå tilstrekkelig hastighet i den delen av tunnelen hvor brannen befinner seg er vist i tabell 1. Ettersom ventilasjonen ved vanlig drift i prinsippet skal være den samme som kjøreretningen, vil det være nødvendig å snu ventilasjonsretningen i en av de to grentunnelene for tilfelle 3, 4, 7 og 8 i tabell 1. Dette gjøres for å kunne få tilstrekkelig hastighet i den grentunnelen hvor brannen befinner seg (se avsnitt 3.1.3). For å oppnå en raskest mulig vending eller skifting av ventilasjonsretningen, er man avhengig av at personer melder fra om brannen via telefonene utplassert ved jevne mellomrom i tunnelen. Figur 4 viser de mest optimale ventilasjonsløsninger for tunnelen, avhengig av brannens plassering i tunnelen. Prinsippet for brannventilasjonen er å opprettholde opprinnelig ventilasjonsretning forbi brannstedet. Brannventilasjon aktiveres så raskt som mulig med full effekt.

9 Figur 4: Ventilasjonsløsninger ved brann i tunnelen = plassering av brann = dominerende kjøreretning = ventilasjonsretning Strendur 4 km 7,306 km 2,06 km 1,8 km Torshavn Kallanes Bunn av tunnel Bunn av tunnel Rundkjøring Rundkjøring Tilfelle: 1 Tidspunkt: kl. 24-12 Runavik Tilfelle: 2 Tidspunkt: kl. 24-12 Bunn av tunnel Rundkjøring Rundkjøring Bunn av tunnel Tilfelle: 3 Tidspunkt: kl. 24-12 Tilfelle: 4 Tidspunkt: kl. 24-12 = plassering av brann = dominerende kjøreretning = ventilasjonsretning Torshavn Bunn av tunnel Rundkjøring Rundkjøring Bunn av tunnel Tilfelle: 5 Tidspunkt: kl. 12-24 Tilfelle: 6 Tidspunkt: kl. 12-24

10 Bunn av tunnel Rundkjøring Rundkjøring Bunn av tunnel Tilfelle: 7 Tidspunkt: kl. 12-24 Tilfelle: 8 Tidspunkt: kl. 12-24 = plassering av brann = dominerende kjøreretning = ventilasjonsretning Bunn av tunnel Bunn av tunnel Rundkjøring Rundkjøring Tilfelle: 9 Tidspunkt: kl. 24-12 Tilfelle: 10 Tidspunkt: kl. 12-24 3.1.3 Beregning av nødvendig brannventilasjonshastighet Nødvendig forsert ventilasjon for å kunne kontrollere røykspredningsretningen i tunnelen er beregnet ved hjelp av beregningsformler for brannventilasjon beskrevet i vedlegg D i håndbok HB 021 fra Statens vegvesen (Statens vegvesen, 2002). Beregninger med dette formelverket og inngangsdataene spesifisert i forrige avsnitt, gir en minste gjennomsnittlig ventilasjonshastighet i tunneltverrsnittet på 3,1 m/s, ved en maksimal branneffekt på 50 MW i tunnelen. For å være på den sikre siden vil vi anslå en nødvendig gjennomsnittlig ventilasjonshastighet på 3,5 m/s for å kunne kontrollere røykspredningsretningen i tunnelen, dersom maksimal brannlast i tunnelen vil være en brann i en lastebil/trailer med maksimal branneffekt på 50 MW. Tilstrekkelig brannventilasjon er da oppnådd for alle tilfeller i tabell 5, bortsett fra tilfelle 9 med brann i rundkjøring og ventilering mot Kallanes. Grentunnelene vil i dette tilfellet ha en ventilasjonshastighet lik det halve av hovedtunnelen, dvs. omlag 1,75 m/s. For å oppnå 3,5 m/s i begge grentunnelene, må hastigheten i hovedtunnelen være 7 m/s. Risikoanalysen viser at bidraget fra brannulykker i rundkjøringen er marginale og man oppnår lite for å øke sikkerheten ved å doble ventilasjonskapasiteten. Hvis man likevel ønsker å kontrollere alle branner i rundkjøringen, kan man også vurdere å installere et lokalt automatisk slokkeanlegg som alternativ til økt ventilasjonskapasitet.

Hvis ventilasjonsanlegget skulle være ute av drift på grunn av tekniske problemer eller strømbrudd, antas det at det oppstår en naturlig ventilasjon med en gjennomsnittlig ventilasjonshastighet på 1 m/s. 11

12 4 Brannsimuleringer 4.1 Udyktiggjøring på grunn av giftige røykgasser og varm røyk Brannscenariene som er lagt til grunn for vurderingene er som følger (20 MW design scenario og 50 MW er brukt for å representere mulige større branner): brann i en personbil brann i liten lastebil/buss brann i stor lastebil/trailer (5 MW) (20 MW) (50 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 50-100 MW og brann i tankbil fylt med drivstoff, kan medføre effektiv varmeutvikling på 200 MW. Store branner har lav sannsynlighet. Revidert Håndbok 021 (Statens Vegvesen, 2006)) har imidlertid innført 100 MW som designbrannscenario for de mest kritiske tunnelene. I denne analysen er 50 MW brannscenariet gitt av oppdragsgiver som designkriterium. Brannkarakteristikker med hensyn til maksimal varmeeffekt og varigheten av brannen er gitt i tabell 4. Tabell 4: Brannkarakteristikker benyttet i beregningene. Type kjøretøy Maksimal varmeeffekt Brannens varighet Q maks [MW] [min.] Bil 5 30 Liten lastebil/buss 20 30 Stor lastebil 50 60 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 (2006), 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 5.

13 60 50 Varmeeffekt (MW) 40 30 20 Personbil (5 MW) Lastebil/buss (20 MW) Stor lastebil/trailer (50 MW) 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Tid etter antennelse (min.) 70 Figur 5: Antatt brannforløp for henholdsvis brann i personbil, buss og lastebil 4.1.1 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 4.1.2 Andre antakelser I Tabell 5 er forutsetninger og antagelser for beregningene gitt. Tabell 5: Forutsetninger og antagelser i beregningene som er felles for alle tunnelene. Parameter Symbol Verdi Enhet Starttemperatur i tunnel T o : T o = 10,0 ( C) Strålingstap, Fr: Fr = 30,0 (%) Gjennomsnittlig brennverdi av det brennbare i kjøretøyet: ΔH c = 30000 (kj/kg) Varmetapskoeffisient (konvektiv varmeovergang.): h c 0,030 kw/m2 C Andel sot pr kg brensel ved forbrenning, Y s : Y s = 0,1 (kg/kg) Andel CO pr kg brensel ved forbrenning, Y co : Y co = 0,15 (kg/kg) Tunneltverrsnitt (T 12,5 i henhold til Håndbok 021) A t 75 m 2 Gjennomsnittlig forsert ventilasjonshastighet u f : u f 3,5 m/s Gjennomsnittlig naturlig ventilasjonshastighet u n : u n 1

14 4.2 Udyktiggjøring på grunn av giftige røykgasser og varm røyk 4.2.1 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. Kriteriet for sikt er følgende: Sikt: 10 m Den minste sikten i tunnelen for å kunne gjennomføre rømning av tunnelen er satt til 10 m. Dersom sikten i tunnelen er mindre enn 10 m, vil personer i tunnelen ikke kunne evakuere tunnelen på grunn av at sikten er for dårlig. 4.2.2 Beregningsresultater Brann i personbil (5 MW) Av figur 6 ser man at en 5 MW ikke vil medføre fare for udyktiggjøring med hensyn til temperaturen i røyken, ved 3,5 m/s ventilasjonshastighet. Det samme gjelder for giftige gasser fra brannen, det vil si CO, CO 2 og redusert O 2. Figur 5 viser at gjennomsnittstemperaturen i røykgassene i tunneltverrsnittet bare vil bli vel 20 C. Sikten i tunnelen vil imidlertid raskt bli redusert til under 10 m. Det er også gjennomført brannberegninger for 1 m/s ventilasjonshastighet (naturlig ventilasjon), men resultatene fra disse beregningene blir ikke vist i kurvene. De vil imidlertid bli kommentert i den etterfølgende teksten. Figur 7 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (tykk sort kurve) og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg (stiplete kurver), avhengig av tiden etter brannstart. Det antas her at evakuering starter 1 minutt etter brannstart. Det fremgår av figuren at en person aldri vil kunne evakuere forbi røyken, selv ikke om vedkommende har en ganghastighet på 1,4 m/s. De vil dermed bli omhyllet av røyk med sikt mindre enn 10 m, men denne røyken vil ikke medføre at personene blir udyktiggjort verken på grunn av varme (temperatur) eller giftige gasser. En brann i en personbil vil altså ikke medføre direkte risiko for personer i tunnelen, annet enn redusert sikt. Samme konklusjon gjelder også i tilfelle av at ventilasjonsanlegget ikke var i drift, det vil si naturlig ventilasjon som genererer 1 m/s ventilasjonshastighet. 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.

15 70 60 Røykgasstemperatur ( C) 50 40 30 20 3,5 m/s ventilasjonshastighet Tålegrense 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Tid etter antennelse av brann (min.) Figur 6: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart og 10 m nedstrøms fra brannen, i tilfelle en brann i en personbil (5 MW brann). 1000 900 800 Avstand fra brann (m) 700 600 500 400 300 200 100 Sikt = 10 m 1,4 m/s gange 0,2 m/s gange 0 0 5 10 15 20 25 30 Tid etter brannstart (min.) Figur 7: Tykk heltrukket kurve viser hvor langt røyk med sikt på 10 m har beveget seg. Videre de to rettstiplete kurvene hvor langt 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 (5 MW brann og 3,5 m/s forsert ventilasjonshastighet).

16 Brann i liten lastebil/buss (20 MW) Figur 8 viser 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 en ventilasjonshastigheten lik 3,5 m/s vil personer ikke bli udyktiggjort på grunn av temperaturen ved 10 m er lengre avstand fra brannen. Det samme gjelder med hensyn til giftige gasser. Dersom ventilasjonshastigheten er 1 m/s vil personer bli udyktigjort på grunn av temperatur etter bare 1 minutt og på grunn av giftige etter vel 16 minutter 10 m fra brannstedet. 70 60 Røykgasstemperatur ( C) 50 40 30 20 3,5 m/s ventilasjonshastighet Tålegrense 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Tid etter antennelse av brann (min.) Figur 8: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart 10 m nedstrøms fra brannen, i tilfelle en brann i en liten lastebil/buss (20 MW brann). Figur 9 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (tykk sort kurve) og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg (stiplete kurver), avhengig av tiden etter brannstart. Det antas også her at evakuering starter 1 minutt etter brannstart. Det kan sees av figuren at en person ikke greier å evakuere forbi røyken bare dersom vedkommende har en ganghastighet på 1,4 m/s. De vil dermed bli omhyllet av røyk med sikt mindre enn 10 m, men denne røyken vil ikke føre til at personer blir udyktiggjort. En brann i en liten lastebil eller buss vil altså ikke medføre direkte risiko for personer i tunnelen, annet enn redusert sikt. Dersom ventilasjonen svikter, slik at ventilasjonshastigheten reduseres til 1 m/s, vil temperaturen i tunnelen bli over 140 C i stedet for i overkant av 50 C 10 m fra brannstedet, som vist i figur 7. Personer som befinner seg 10 m fra brannstedet, for eksempel fordi de er innesperret i et kjøretøy, vil bli udyktiggjort på grunn av temperatur etter 1 minutt, og etter 16 minutter på grunn av giftige gasser. De vil omkomme relativt kort tid etter dette.

17 Avstand fra brann (m) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Sikt = 10 m 1,4 m/s gange 0,2 m/s gange 0 0 5 10 15 20 25 30 Tid etter brannstart (min.) Figur 9: Tykk heltrukket kurve viser hvor langt røyk med sikt på 10 m har beveget seg. Videre de to rettstiplete kurvene hvor langt 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 (20 MW brann og 3,5 m/s forsert ventilasjonshastighet). Brann i stor lastebil (50 MW) Figur 10 viser gjennomsnittstemperaturen i røykgassen 10 m nedstrøms fra brannen i tilfelle brann i en stor lastebil/trailer (50 MW varmeutvikling), som funksjon av tiden etter brannstart. Figur 11 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (tykk sort kurve), røyk som medfører udyktiggjøring ved en temperatur på 60 C (stiplet kurve med x ) og personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s (stiplete kurver) har beveget seg, avhengig av tiden etter brannstart, i tilfelle en brann i en stor lastebil/trailer med last begynner å brenne i tunnelen. Det antas at personer starter evakueringen 1 minutt etter brannstart. Det fremgår av figuren at personer 10 m nedstrøms fra brannstedet blir udyktiggjort på grunn av temperaturen i røykgassene har nådd 60 C vel 1 minutt etter brannstart. Udyktiggjøring på grunn av giftige gasser 10 m fra brannen skjer først ca. 26,1 min etter brannstart. Tilsvarende tall for avstander på 100, 500 og 1000 m fra brannen er 26,5, 28,4 og 30,7 min. etter brannstart. Kurvene i Figur 11 viser hvor langt røyk med sikt på 10 m (tykk heltrukket kurve) og temperatur lik 60 C (stiplet kurve med x ) har beveget seg. Videre hvor langt personer med ganghastighet på 0,2 og 1,4 m/s har beveget seg (rettstiplete kurver), avhengig av tiden etter brannstart, i tilfelle en brann i stor lastebil (50 MW brann). Det fremgår av figur 11 at personer som befinner seg mer enn 240 m fra brannstedet vil uansett ikke bli udyktiggjort på grunn av varme røykgasser. Dette fordi temperaturen har avtatt såpass mye at røykgasstemperaturen vil være under 60 C. Personene vil imidlertid kunne bli eksponert for giftige røykgasser med sterkt nedsatt sikt, som vil kunne medføre udyktiggjøring ved mye lengre avstander fra brannen enn 240 m. Ved 1 m/s vil temperaturen 10 m nedstrøms fra brannen bli ca 340 C etter ca 3 minutter fra brannstart og personer vil bli udyktiggjort på grunn av temperaturen har nådd 60 C allerede etter

18 ca et halvt minutt. Udyktiggjøring på grunn av giftige gasser 10 m nedstrøms for brannen oppnås allerede ca 5 min. 500 og 1000 m fra brannstedet skjer dette etter henholdsvis vel 13 og 21 minutter. 140 120 Røykgasstemperatur ( C) 100 80 60 40 3,5 m/s ventilasjonshastighet Tålegrense 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Tid etter antennelse av brann (min.) Figur 10: Temperaturutviklingen i tunnelen som funksjon av tiden etter brannstart 10 m nedstrøms fra brannstedet, i tilfelle en brann i en stor lastebil (50 MW brann). 1000 900 800 Avstand fra brann (m) 700 600 500 400 300 200 100 Sikt = 10 m 1,4 m/s gange 0,2 m/s gange T = 60 C 0 0 5 10 15 20 25 30 Tid etter brannstart (min.) Figur 11: Tykk heltrukket kurve viser hvor langt røyk med sikt på 10 m og røyk med temperatur lik 60 C (stiplet kurve med x ) har beveget seg. Videre de to rettstiplete kurvene hvor langt 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/trailer (50 MW brann og 3,5 m/s forsert ventilasjonshastighet).

19 4.2.3 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: For å kunne kontrollere røykspredningen i tunnelen, er det nødvendig at ventilasjonsanlegget i tilfelle brann i tunnelen generer en gjennomsnittlig ventilasjonshastighet i tunneltverrsnittet på minimum 3,5 m/s, i den delen av tunnelen som brannen befinner seg i. For å kunne få dette til vil det ved enkelte plasseringer av brannen (jf. tabell 1) være nødvendig å snu ventilasjonen i en av grentunnelene. Snuing av ventilasjonen må baseres på at personer i tunnelen melder fra om brannen til vaktsentral. Dette gir en fullverdig brannventilasjon bortsett fra brann i rundkjøring med ventilering mot Kallanes., se tabell 5, tilfelle 9. Tilfelle 9 gir fra risikoanalysen svært lite bidrag til totalrisikoen og kan derfor aksepteres. En brann i en personbil (5 MW brann) og en liten lastebil/buss (20 MW), ved 3,5 m/s ventilasjon i den delen av tunnelen hvor brannen befinner seg, vil ikke utgjøre noen fare for personer i tunnelen, bortsett fra de som eventuelt måtte bli sittende fastlåst i bilen. Personer i tunnelen vil verken bli udyktigjort på grunn av temperatur eller på grunn av giftige gasser. 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 brannscenariene. Røyken vil spre seg med en hastighet lik den forserte ventilasjonshastigheten (3,5 m/s). Røyken vil dermed relativt raskt kunne innhente personer som starter rømning i tunnelen. Dersom ventilasjonen ikke skulle fungere, og det oppstår naturlig ventilasjon med hastighet på 1 m/s, vil personer som befinner seg ca 10 m fra brannstedet kunne bli udyktiggjort etter kort tid på grunn av temperaturen i tilfelle branner med branneffekt på 20 MW brann. I tilfelle brann i stor lastebil eller trailer (50 MW brann), med forsert ventilasjon (3,5 m/s) i den delen av tunnelen hvor brannen befinner seg, kan følgende konklusjoner trekkes: o Personer som befinner seg 10 m nedstrøms fra brannstedet vil bli udyktiggjort på grunn av temperaturen vel 1 minutt etter brannstart. o Personer som befinner seg lenger bort fra brannen enn 240 m, vil ikke bli udyktigjort på grunn av temperaturen. Disse kan imidlertid bli udyktiggjort og omkomme på grunn av giftige gasser, dersom de ikke evakuerer tilstrekkelig raskt. o Udyktiggjøring på grunn av giftige gasser 10 m fra brannen skjer først ca. 26,1 min etter brannstart. Tilsvarende tall for avstander på 100, 500 og 1000 m fra brannen er 26,5, 28,4 og 30,7 min. etter brannstart. Vi observerer at en 20 MW brann med forsert ventilasjon (3,5 m/s) ikke fører til at personer blir udyktiggjort. Ved naturlig ventilasjon (ventilasjonsanlegget er ute av drift) vil det være en viss fare for udyktiggjøring dersom de blir værende på brannstedet, for eksempel på grunn av at de sitter fastlåst i bilen. 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.

20 5 Metodikk for risikoanalyse Basert på brannberegningene (Kapittel 4) vil branner på 5 og 20 MW gi en meget lav sannsynlighet for tap av liv. 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. 5.1 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 avhengig av fartsgrensen og andel tyngre kjøretøy. 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 Tabell 1. 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. Følgende stigningstall er benyttet i beregningene: Kallanes og lavbrekk: 6,9 % lavbrekk og rundkjøring: 4,5 % Rundkjøring-Runavik: 6,9 % Rundkjøring-Strendur: 6,9 %

21 Tabell 6: Brannfrekvenser Kallanes - Rundkjøring Alt.1 2014 ÅDT: 4.537 Alt.2 2034 ÅDT: 6.901 Kallanes-rundkjøring (7,3 km) Type kjøretøy Lett bil: Tung bil: Sum: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,182 0,073 0,254 0,276 0,111 0,387 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,71 0,29 1,00 0,71 0,29 1,00 Tabell 7: Brannfrekvenser Runavik - rundkjøring Alt.1 2014 ÅDT: 5.601 Alt.2 2034 ÅDT: 8.569 Runavik - Rundkjøringen (1,8 km) Type kjøretøy Lett bil: Tung bil: Sum: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,050 0,015 0,065 0,077 0,022 0,100 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,77 0,23 1,00 0,77 0,33 1,00 Tabell 8: Brannfrekvenser Strendur - rundkjøring Alt.1 2014 ÅDT: 3.176 Alt.2 2034 ÅDT: 4.866 Strendur rundkjøring (2,1 km) Type kjøretøy Lett bil: Tung bil: Sum: Lett bil: Tung bil: Sum: Antall branner pr år 0,025 0,007 0,032 0,038 0,011 0,049 Andel branner i lett og tungt kjøretøy 0,78 0,22 1,00 0,77 0,23 1,00 5.2 Brannfrekvens i rundkjøringen Ulykkesfrekvens kan uttrykkes som antall politirapporterte personskadeulykker per millioner kjøretøykilometer. Tunnel med høy stigningsgrad har høyere ulykkesfrekvenser enn tunneler med lav stigningsgrad. Rundkjøringer har lavest ulykkesrisiko av ulike krysstyper. Ulykkestallet kan her uttrykkes som antall politirapporterte personskadeulykker per millioner innkommende kjøretøy. Ifølge trafikksikkerhetshåndboka (TØI 2003) er ulykkesfrekvensen lik 0,03 10-6 per passerende kjøretøy. Ulykkene som oppstår er sjelden alvorlige; som oftest er det blikkskader på kjøretøyet.

22 Det vil derfor ikke være stor sannsynlighet for at brann oppstår som følge av en trafikkulykke i selve rundkjøringen, selv om ekstra nedbremsing fram mot krysset kan øke faren for brann som følge av varmgang i bremsene. Ulykkesfrekvensene er basert på norske erfaringstall fremkommet i perioden 1991-94. 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. Statistikk for perioden 1990-2004 viser at 0,0422 % av trafikkulykker fører til branner med personskader. Totale ÅDT tall er gitt i Avsnitt 2.1. Når en bruker ulykkesfrekvensen 0,03 10-6 for rundkjøring, og videre antar at 0,0422 % av disse ulykkene gir brann, får en følgende verdier for forventet antall branner per år. I den siste kolonnen er antall branner øket med 20 %, idet en tar hensyn til nedbremsing ned mot rundkjøring. Det er disse tallene som benyttes. Tabell 9 Trafikk og forventet antall branner i rundkjøring per år År ÅDT Forventet antall Forventet antall Forventet antall trafikkulykker branner branner, justert 2014 6.657 0,0729 3,2 10-5 3,8 10-5 2034 10.168 0,1113 4,8 10-5 5,8 10-5 5.3 Analyse av brannscenarier Brannscenariene utvikles først med hendelsestrær. Merk at vi i denne analysen også har lagt inn som et scenario at brannen inntreffer i rundkjøringen. 5.3.1 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 eller ved rundkjøringen] Tid på døgnet Hastighet på stenging av tunnel Ventilasjon Det blir sett på to ventilasjonshastigheter: henholdsvis 3,5 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 kan være vanskelig å kontrollere en brann på 50 MW. Det kan dermed oppstå spredning av røyk i begge retninger i tunnelen.

23 Figur 12: Ulike plasseringer av brann Vi ser på følgende plasseringer av brannen i tunnelen: A: Hovedtunnel mot Kallanes B: Hovedtunnel med rundkjøring C: I rundkjøring D: I grentunnel 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. 5.3.2 Hendelsestre For tunnelen bruker vi 3 plasseringer av brann; i hovedtunnel og i grentunnel; samt i rundkjøring. Det antas at med ulike ventilasjonsretninger, trafikktetthet og stengetider dekker de senariene som bidrar til risikoen. Hendelsestrær er gitt i Vedlegg A.

24 5.4 Kvantifiseringer i hendelsestreet Inngangsdata til analysen er gjennomgått på nytt, og enkelte tall er noe justert i forhold til analysen i (SINTEF, 2006). 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 Brann i personbil. 20 MW Stor brann som kan forekomme ved antennelse av større kjøretøyer eller flere personbiler, (representant for branner 12-40 MW). 50 MW Svært kraftig brann som kan oppstå ved antennelse av store lastebiler med brennbart materiale (farlig gods) som last eller brann i flere kjøretøyer, (representant for branner 40 MW). 3 Det er opplyst 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 gjort en analyse av branner i norske tunneler fra 1990-1996 (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 10. Det ble vurdert slik at 5 av de 41 brannene var på 20 MW eller mer (dvs. sannsynlighet 5/41 0,12). Det må også understrekes at ingen av brannene var på 50 MW eller mer. Tabell 10: Vurdering av fordelingen for 41 branner 1990-1996 Effekt Antall Sannsynlighet 5 MW 41 1 20 MW 5 0,12 Disse sannsynlighetene tilpasses nå en eksponensialkurve, e -λ(x-5), (dvs. med sannsynlighet 1 for effekt, x=5). Når sannsynligheten skal være 0,12 for effekt, x =20, får en λ = 0,14135 0,14. Vi får da følgende formel for kurven (se Figur 13): y = e 0,14( x 5), x 5 der x er brannstørrelse (effekt) i MW, og y er sannsynligheten for at brannstørrelsen er > x. 3 Ref. David Reinert Hansen

25 1,2 1 P(>verdi) 0,8 0,6 0,4 0,2 Empirisk data Eksponensiell modell for branneffekt 0 0 20 40 60 80 100 120 Effekt (MW) Figur 13: Sannsynligheter for at effekt i brann overstiger gitte verdier 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 = 0,2e 0,14( x 5), x 5 Sannsynligheten for brann > 12 MW (som ikke slokkes) blir i denne modellen 0,075 (dvs. 7,5 %), og sannsynligheten for brann > 40 MW (som ikke slokkes) blir 0,0015 (dvs. 0,15 %). Ut fra dette finnes sannsynlighetene for de tre brannstørrelsene (Tabell 11). Totalsannsynlighet for branner som ikke slokkes blir altså 20 %. Tabell 11: Sannsynlighet for brannstørrelse Utfall Effekt Sannsynlighet Brann i personbil 5 MW (5-12 MW) 0,125 Brann i lastebil 20 MW (12-40 MW) 0,074 Brann i lastebil 50 MW ( 40MW) 0,0015 I tabellene under gis grensannsynlighetene i hendelsestreet for de ulike forhold en tar hensyn til i risikoanalysen.

26 Ventilasjon: Tabell 12: Sannsynlighet for at ventilasjon fungerer Utfall Effekt Sannsynlighet Ventilasjon normal 3,5 m/s 0,98 Ventilasjon redusert 1 m/s 0,2 Gunstig/ugunstig plassering av branner i forhold til ventilasjon: Tabell 13: Sannsynlighet for ugunstig plassering av brann Utfall Sannsynlighet Gunstig 0,5 Ugunstig 0,5 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 14: 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 15: Sannsynlighet for stenging av tunnel Utfall Sannsynlighet 4 min 0,9 10 min 0,1 5.5 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. 5.5.1 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.

27 Ventilasjonsretning er antatt å være i den retningen rushtrafikken går ved rushtrafikk, ellers antas jevn fordeling av trafikken. Dette er vist i Figur 14. Figur 14: Hendelse midt i tunnel Kjøretøyene i Figur 14 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 50 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. Følgende parametere brukes til å vurdere antall utsatt i tunnelen ÅDT Lengde på tunnelen Fartsgrense Tid før tunnelen stenges

28 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 0,7 18 60 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 16. Her er t m tiden det tar å kjøre til midten av tunnelen, som er en funksjon av lengden til tunnelen. Videre er a r antall biler per minutt i rush, a er antall biler per minutt ved normal trafikk og t v m er den tiden det tar å kjøre til midten av tunnelen.

29 Tabell 16: Utsatte kjøretøy i midten av tunnelen Rask stenging (4 min) Sen stenging (10 min) Plassering Tid på Del III Del II Del III Del II (Figur 12) døgnet A Rush = a 0,2 (4 + t ) = a 0,8 (4 + t ) = 0, 2 10 = 0,8 10 B 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, 2 10 0 r m Vanlig = a 0,5 (4 + t ) 0 = 0,5 10 0 v m m m a r a v a r a v a r a v 5.5.2 Eksponerte ved brannhendelse i rundkjøring Hendelser i rundkjøring inne i tunnelen vil si hendelser som inntreffer i eller i nær tilknytning til rundkjøring. Det antas i analysen at hendelsen inntreffer i rundkjøringens kjørebane og at det ved en fullt utviklet 50 MW brann ikke er mulig å kjøre gjennom rundkjøringen. Figur 15: Hendelse i rundkjøring I utgangspunktet vil trafikken i en rundkjøring kunne gå i en viss flyt på tross av en ulykke i rundkjøringens sirkulasjonsområde. Dette avhenger også av utformingen av trafikkøyen. Dersom det på grunn av geotekniske forhold er nødvendig med en bærende søyle i rundkjøringens senter vil dette redusere sikten og dermed også muligheten for andre å berge seg ut av situasjonen ved evt. å kjøre mot kjøreretningen i et av kjørefeltene i sirkulasjonsområdet. Dersom en brann skulle oppstå i rundkjøringen vil det kunne være mulighet til å effektivt berge seg ut i minuttene før brannen eventuelt skulle utvikle seg til en 50 MW brann. Men når først brann og røykutvikling har utviklet seg er det like vanskelig å evakuere som i resten av tunnelen. I forbindelse med en brann inne i rundkjøringen vil det komme kjøretøyer inn mot brannen fra tre kanter. Figur 15 viser en prinsippskisse av rundkjøringen. Brannen er tilfelding plasser. Vi antar at ved en 50 MW brann vil hele rundkjøringen bli blokkert på grunn av røyk. Ventilasjonen vil

30 mellom 24 og12 gå fra Runavik (Løp B) og Strendur (Løp B) og til Kallanes (Løp C) (Tabell X, tilfelle 1) og mellom 12 og 24 gå fra Kallanes til Runavik og Strendur (Tabell X, Tilfelle 6). For hendelser som skjer mellom 24 og 12 vil kjøretøyer som kommer inn møt rundkjøringen i løp C være utsatt for røyk. For hendelser som skjer mellom 12 og 24 vil kjøretøyer som kommer inn møt rundkjøringen i løp A og B var utsatt for røyk. Situasjonen er antatt lik brann i et vanlig tunnelløp med tanke på antall utsatte. Vi tilnærmer derfor situasjonen lik Figur 14. Antall utsatte kjøretøyer beregnes ved hjelp av formlene i Tabell 17; ( minutt inn mot rundkjøringen fra alle løp i rush, alle per minutt ved normal trafikk og t m a v er antall kjøretøy per er antall kjøretøy inn mot rundkjøringen fra er den tiden det tar å kjøre til rundkjøringen) a r Tabell 17: Utsatte kjøretøy i rundkjøring Rask stenging (4 min) Sen stenging (10 min) Plassering Tid på Del III Del II Del III Del II (Figur 12) døgnet B Rush = a 0,2 (4 + t ) 0 = 0, 2 10 0 r m Vanlig = a 0,5 (4 + t ) 0 = 0,5 10 0 v m Del III blir biler på vei inn mot inngang A og B eller inngang C avhenging av ventilasjonsretningen. Tilsvarende blir Del II lik A og B eller C. 5.6 Snu/evakueringssannsynligheter 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. a r a v Tabell 18: Evakueringssannsynligheter for tunnelen Utsatte grupper Ankommer første 4 min Ankommer 4-10 min Andel som klarer å evakuere fra midt i tunnel eller grentunnel når ventilasjon fungerer Gruppe III 80 % 90 % Gruppe II 90 % 95 % Andel som klarer å evakuere fra midt i tunnel eller grentunnel når ventilasjon ikke fungerer Gruppe III 75 % 85 % Gruppe II 85 % 90 % Andel som klarer å evakuere fra rundkjøring når ventilasjon fungerer Gruppe III 90 % 95 % Gruppe II 95 % 95 % Andel som klarer å evakuere fra rundkjøring når ventilasjon ikke fungerer Gruppe III 85 % 90 % Gruppe II 95 % 95 %

31 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 kjøretøyer til de utsatte områdene. Bredden på tunnelen (3 felt) og den lave trafikken vil gjøre det relativt uproblematisk for personbiler å snu. 5.7 Fordelingen for antall omkomne 4 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 5.8 Akseptkriterium 5 I veiledning til NS3901 er det gitt et akseptkriterium for grupperisiko uttrykt ved en F/N-kurve. 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 16. 4 Her kunne en også bruke en Poisson-modell, som gir praktisk talt samme resultat. 5 F/N er forkortelse for Frequency-Number of fatalities

32 Akseptkriterium 1,00E-02 Frekvens for N eller felere drepte per kilomenter per år 1,00E-03 1,00E-04 1,00E-05 1 10 Antall drepte Figur 16: Akseptkriterium (pr km tunnel) Dette akseptkriteriet er utrykt per kilomenter og må derfor justeres for lengden de to tunnelopsjonene. Akseptkriterium for tunnelen er vist i Figur 17. Grafen er fremkommet ved å skalere opp akseptkriteriet med lengden på tunnelen på 11,1 km. 1,00E-02 Frekvens for N eller felere drepte per år 1,00E-03 1,00E-04 1 10 Antall drepte Figur 17: Akseptkriterium for tunnel

33 5.9 Antakelser En rekke viktige antakelser ligger innbakt i de inngangsdata som er brukt her. Ikke minst påpeker vi at resultatene er følsomme overfor frekvensen av 50 MW branner. Ellers er gjennomsnittlig antall personer per kjøretøy satt til 1,2. På grunn av en relativ lang responstid på brannvesen samt størrelsen på brannen anser vi det som lite trolig at brannvesen vil klare å redde personer ut av tunnelen. Det forutsettes derfor at personer i tunnelen må komme seg ut ved egen hjelp. Videre vil den modellen som er benyttet for å beregne fordelingen for antall omkomne (binomisk) anta at kjøretøyer/personer snur uavhengig av hverandre å lykkes i å evakuere uavhengig av hverandre. Videre er en gjennomsnittlig sannsynlig for å omkomme benyttet for de eksponerte.

34 6 Resultater av analysen Først presenteres inngangsverdiene brukt i analysen for henholdsvis lav/høy trafikk Tabell 19: Verdier brukt i analysen, 2014 (lav ÅDT) Variabel Verdi Frekvens Kallanes rundkjøring 0,254 per år Frekvens Runavik rundkjøring 0,055 per år Frekvens Strendur rundkjøring 0,085 per år Frekvens rundkjøring 0,000038 per år ÅDT Kallanes rundkjøring 4.537 ÅDT Runavik rundkjøring 5.601 ÅDT Strendur rundkjøring 3.176 Tabell 20: Verdier brukt i analysen, 2034 (høy ÅDT) Variabel Verdi Frekvens Kallanes rundkjøring 0,387 per år Frekvens Runavik rundkjøring 0,085 per år Frekvens Strendur rundkjøring 0,058 per år Frekvens rundkjøring 0,000058 per år ÅDT Kallanes rundkjøring 6.901 ÅDT Runavik rundkjøring 8.569 ÅDT Strendur rundkjøring 4.866 Merk at rundkjøringen bidrar med under en promille av brannfrekvensen. Resultatene er gitt i Figur 18. Begge F/N-kurver ligger under akseptkriteriet. Dessuten gis PLL 6 - verdier i tabellen under. Tabell 21: PLL for 2014 og 2034 ÅDT PLL Lav (2014) 2,6 E-03 Høy (2034) 4,0 E-03 6 PLL = Forventet antall omkomne per år