區(qū)域的火災風險相關性研究

[摘 要] 文章通過分析目前國內(nèi)外火災研究現(xiàn)狀，以系統(tǒng)相關性原理為基礎，提出區(qū)域火災風險相關性的概念，利用隨機函數(shù)和隨機過程理論，建立了區(qū)域火災風險相關性計算模型，使其在火災預防、人員疏散、消防設施配置、區(qū)域規(guī)劃等方面具有關鍵性作用。

[關鍵詞] 區(qū)域火災 風險 相關性 隨機理論

隨著我國經(jīng)濟的進步，城市化的建設高速發(fā)展。與此同時，火災形勢也日益嚴峻，

在各類火災中，建筑火災發(fā)生頻率高，火災造成人員傷亡多，經(jīng)濟損失大。特別是城市中不同類型的多層、高層建筑與日俱增。其建筑內(nèi)裝修材料、電器設備等增多。因此形成建筑火災的特性:火災產(chǎn)生的煙氣多，毒性大;需要安全疏散的人員多，難度大;火勢蔓延快，煙氣擴散快;消防人員滅火撲救難等。

目前，國內(nèi)外的研究主要集中在對于火災過程、特性、煙氣、火災場景、疏散等各方面，采用模擬、實驗、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等方式，在火災的發(fā)生、發(fā)展以及火災的損失等方面均有深入研究，并已經(jīng)取得了成就。但是，對于各功能區(qū)域間的火災風險相互影響、相互關聯(lián)程度的研究，卻少之又少，主要集中在以多米諾效應為核心的模型上。而各功能區(qū)域的火災風險相互影響、關聯(lián)的程度直接影響著整體區(qū)域的布局。一個合理的布局，可以有效阻止火災蔓延或減緩火災蔓延的速度，有效地疏散人群，從而降低火災所造成的損失。

本文運用系統(tǒng)安全的原理，結合系統(tǒng)相關性的理念，討論區(qū)域之間的火災風險相關性，從而為整體布局、整體規(guī)劃提供有效的參考價值。

一、區(qū)域的劃分及區(qū)域火災風險相關性的定義

1.區(qū)域的劃分。對于一個火災風險評價目標，可視為一個整體系統(tǒng)，例如:商場、賓館等。而系統(tǒng)由于其功能性的相對獨立，又可以劃分各個子系統(tǒng)，即火災風險區(qū)域。例如，商場可以劃分為家電區(qū)、家具區(qū)、衣襪區(qū)等。

2.區(qū)域火災風險相關性的提出及定義。根據(jù)系統(tǒng)相關性的定義，系統(tǒng)的各個組成部分是按照一定方式、一定關系組合起來，各組成部分之間有一定的相互作用。而對于火災風險評價目標這個系統(tǒng)而言，火災過程尤其是火災蔓延過程，是由于系統(tǒng)內(nèi)各個區(qū)域之間存在相互影響的因素，進而相互作用影響火災風險。那么將區(qū)域火災風險相關性進行如下定義:

區(qū)域火災風險相關性是指系統(tǒng)內(nèi)各個區(qū)域之間的火災風險相互影響相互制約的程度。

3.區(qū)域火災風險相關性的意義。目前國內(nèi)外火災蔓延方面的研究，大都采用的是火災模擬或者以熱輻射、對流等熱量傳導形式建立的模型進行計算，從而確定火災從起火點蔓延到另一區(qū)域的時間及變化趨勢。對于一個區(qū)域規(guī)劃人員而言，他所需要了解整個區(qū)域內(nèi)的火災風險并進行合理布局，避免相互影響較大的不合理布局形式出現(xiàn)，從而在布局階段就開始對火災進行有效地預防和控制。同樣，火災風險相關性的研究也可以為危險源分布、消防設施配備、疏散通道設計等提供參考，如避免相互影響較大的危險源聚集，在影響較大的區(qū)域間設置消防設施、設計疏散通道等。

二、單個區(qū)域火災風險的評估

火災的形式、種類多種多樣，而且火災具有隨機性和確定性的雙重性規(guī)律。單個區(qū)域的火災風險取決于區(qū)域內(nèi)的危險物質(zhì)分布、數(shù)量、物質(zhì)的燃燒特性等等因素，這是其確定性的表現(xiàn)，但是火災的發(fā)生、發(fā)展均具有隨機性，而且對于具體某個區(qū)域而言，其火災發(fā)生、發(fā)展是與時間參數(shù)密切相關的。即單個區(qū)域的火災風險可表述為: (1)

其中為該區(qū)域火災發(fā)生概率函數(shù)(具有隨機性);

為該區(qū)域火災損失函數(shù)(具有確定性)。

三、火災風險相關性模型的建立

根據(jù)馬爾科夫隨機理論的分析，可以參照單體風險評價方式來確定單個區(qū)域火災風險 。單個區(qū)域火災風險是一個隨時間變化的隨機函數(shù)，也是一個隨機過程。

假設已經(jīng)將整個區(qū)域劃分為N個單體區(qū)域，根據(jù)隨機過程函數(shù)的特點，任意兩個單體區(qū)域i、j在任意時刻 均存在互協(xié)方差:(2)

其中為隨機過程的均值。

根據(jù)互協(xié)方差的定義，所表示的就是單體區(qū)域i、j在 時刻相互之間的影響程度。

根據(jù)區(qū)域火災風險相關性的定義，以任意區(qū)域之間的互相關函數(shù)，即互協(xié)方差函數(shù)，來表征火災風險相關性:

即區(qū)域i起火后，在t時間段內(nèi)對未起火區(qū)域j的火災風險影響。

那么對于整個區(qū)域而言，可以建立區(qū)域系統(tǒng)的火災風險相關性矩陣:(3)

從矩陣中可以得出，每行元素之和代表了單體區(qū)域火災風險對整個區(qū)域的火災影響程度。

四、結 論

本文通過提出火災風險相關性的概念，利用隨機過程互協(xié)方差的數(shù)學涵義，建立了火災風險相關性模型，為區(qū)域消防規(guī)劃、火災預防以及人員疏散等各個方面提供了有效參考。

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