大型商場火災(zāi)危險性評價方法研究

任停停

(安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001)

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大型商場火災(zāi)危險性評價方法研究

任停停

(安徽理工大學(xué) 能源與安全學(xué)院，安徽 淮南 232001)

摘要：由于大型商場具有空間大、人員密集和可燃物多等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，會造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡，也會給城市帶來嚴(yán)重的形象危機(jī)。首先，應(yīng)用突變理論，借鑒模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的確定方法確定因素的隸屬度值，通過突變歸一公式本身的內(nèi)在作用決定各自的權(quán)重，并進(jìn)行量化遞歸運(yùn)算，求出總突變隸屬函數(shù)值；然后，利用灰關(guān)聯(lián)分析法對評價指標(biāo)因素進(jìn)行排序并得出影響大型商場火災(zāi)風(fēng)險的關(guān)鍵因素；最后，將該評價方法應(yīng)用于龍湖商場火災(zāi)風(fēng)險評價中，得出其火災(zāi)風(fēng)險水平并給出改進(jìn)措施。通過對龍湖商場的火災(zāi)危險性評估結(jié)果可知，該評估模型有助于大型商場的火災(zāi)安全管理，可有效地預(yù)防大型商場火災(zāi)事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：大型商場；火災(zāi)；突變理論；綜合評價

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，大型商場已成為城市發(fā)展的一個標(biāo)志。但是，由于大型商場存在建筑結(jié)構(gòu)跨度較大、內(nèi)部布局復(fù)雜、影響因素較多、人流密度較大等特點(diǎn)，使得火災(zāi)成為影響大型商場安全的一個重大威脅[1]。2013年，我國共有火災(zāi)152 157起，造成1 028人死亡，575人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失21.78 億元，其中商場火災(zāi)占很大比例。因此, 對大型商場進(jìn)行火災(zāi)危險性評估，有助于相關(guān)管理部門有針對性地制定防火安全措施，對于減少火災(zāi)中的人員傷亡和財產(chǎn)損失有重大作用[2]。

本文結(jié)合突變理論與模糊數(shù)學(xué)[3-5]對大型商場火災(zāi)危險性進(jìn)行評價，根據(jù)歸一公式對各指標(biāo)的重要性進(jìn)行量化，減少人為主觀性，有利于實(shí)際應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上采用灰關(guān)聯(lián)評價法得出火災(zāi)風(fēng)險水平和影響火災(zāi)風(fēng)險的關(guān)鍵因素，最后將該方法應(yīng)用于龍湖商場的火災(zāi)風(fēng)險水平評價中并給出改進(jìn)措施。

1基礎(chǔ)理論研究

突變理論是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的一門關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)變量的特征對控制變量的依從關(guān)系的新興學(xué)科[6]，主要研究某種系統(tǒng)或過程從一種穩(wěn)定態(tài)到另一種穩(wěn)定態(tài)躍變的不連續(xù)性。

(1)典型的突變評價模型。

典型的突變理論共有7種突變模型[7-8]，其中用到評價中的模型有尖點(diǎn)突變、燕尾突變和蝴蝶突變等，其突變特征如表1所示。

(2)歸一公式的導(dǎo)出方式。

突變理論中的歸一公式的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)理論中的奇點(diǎn)理論。在突變理論中，由勢函數(shù)f′(x)=0，可得到一個平衡曲面方程。通過二階導(dǎo)數(shù)f″(x)=0可得到該平衡曲面的奇點(diǎn)集，因此，突變現(xiàn)象又被稱為“不穩(wěn)定奇點(diǎn)”。由f′(x)=0和f″(x)=0可得到表示狀態(tài)變量與控制變量之間關(guān)系的分解形式的分歧方程。由分歧方程可導(dǎo)出歸一公式,該公式將系統(tǒng)內(nèi)部各控制變量不同的質(zhì)態(tài)歸化為可比較的同一種質(zhì)態(tài)。利用歸一公式,可求出表征系統(tǒng)狀態(tài)特征的總突變隸屬函數(shù)值[4-5]。

表1　常見的突變系統(tǒng)類型特征及其歸一公式

2基于突變理論的商場火災(zāi)灰色綜合評價模型的建立

本文基于突變理論評價法[9](catastrophe evaluation method)建立了一種大型商場的突變灰色綜合評價模型。

2.1建立大型商場火災(zāi)危險評價指標(biāo)體系

通過對某市龍湖商場的調(diào)查和分析，基于突變理論，從評價對象的系統(tǒng)性考慮，全面分析該商場火災(zāi)發(fā)生的影響因素，將該商場的火災(zāi)危險性評價指標(biāo)體系劃分為消防因素、消防安全管理、人員疏散和商場環(huán)境等4個方面、3個層次[10](見表2)。

2.2底層指標(biāo)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

在不同因素作用下，為保證評估結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須對底層原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，本文采用極差變換法：

對于值越大效果越好型指標(biāo)，令

(1)

對于值越小效果越好型指標(biāo)，令

(2)

式中:xmin(j)為底層指標(biāo)j的最小值；xmax(j)為底層指標(biāo)j的最大值；xij為底層指標(biāo)的原始值；yij為經(jīng)過極差變換后得到的數(shù)據(jù)。

2.3計算商場火災(zāi)危險的突變隸屬度值

依據(jù)突變理論，確定各指標(biāo)相應(yīng)的突變類型，利用歸一公式對標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值進(jìn)行量化遞歸運(yùn)算，求出各級指標(biāo)的隸屬度值和評價系統(tǒng)的總突變隸屬度值。在此過程中要遵循互補(bǔ)、非互補(bǔ)原則。若系統(tǒng)控制變量無明顯的相互關(guān)聯(lián)作用，則按“大中取小”的非互補(bǔ)原則計算；反之，則按互補(bǔ)原則取平均值作為系統(tǒng)的狀態(tài)變量值。

2.4評價結(jié)果分析

根據(jù)計算結(jié)果，對大型商場火災(zāi)危險性進(jìn)行全面的綜合分析與評價。

表2　大型商場火災(zāi)危險評價指標(biāo)體系及原始數(shù)據(jù)評分結(jié)果

3龍湖商場火災(zāi)危險性分析

龍湖商場高12.25 m，占地面積18 500 m2。一樓主要經(jīng)營珠寶、化妝品；二樓主要經(jīng)營男女服飾、箱包等；三樓為超市和兒童游樂場；四樓為多家餐廳；五樓為電影院和部分餐廳。該商場單層面積跨度較大、可燃物多、處于城市中心地段、人流量大。因此，本文以該商場為例，應(yīng)用突變灰色綜合評價模型對其進(jìn)行火災(zāi)危險性評估。

3.1確定底層指標(biāo)的突變隸屬函數(shù)值

根據(jù)公共建筑的火災(zāi)嚴(yán)重程度，將火災(zāi)危險等級劃分為5個等級。

3.2突變級數(shù)的計算與轉(zhuǎn)換

設(shè)定評價集V，V={好(95～100)，較好(85～95)，一般(70～85)，差(50～70)，很差(0～50)}。請5位專家對評價指標(biāo)進(jìn)行打分，打分結(jié)果經(jīng)式(1)和式(2)處理后，再根據(jù)各指標(biāo)相應(yīng)的突變類型和突變模型歸一公式，可得出各層指標(biāo)以及總目標(biāo)的突變級數(shù)值(見表3)。

從表3中各級指標(biāo)的突變隸屬函數(shù)值可以看出，突變評價法計算出的評價值存在數(shù)值偏高、評價值之間的差距偏小的缺陷，這使得從直觀上根據(jù)評價值對評價對象進(jìn)行“優(yōu)”、“劣”判斷很困難。為了克服上述缺陷，用得分變換法[11]加以修正：設(shè)底層指標(biāo)對應(yīng)的隸屬度均取值為xi(i=1，2，…，n)，由突變評價法進(jìn)行計算，可得其綜合評價值為yi(i=1，2，…，n)。當(dāng)n足夠多時，可建立yi與xi的對應(yīng)關(guān)系表。由對應(yīng)關(guān)系表，可將yi變換為相應(yīng)的xi。由于底層指標(biāo)的隸屬度取值具有習(xí)慣意義上的“優(yōu)”、“劣” 概念, 因此變換后的突變評價值也具有習(xí)慣意義上的“優(yōu)”、“劣”概念?；诒?評價體系的x與y的對應(yīng)變換關(guān)系如表4所示。

表3　火災(zāi)危險等級劃分

表4　x與y的對應(yīng)關(guān)系表

系統(tǒng)總目標(biāo)的突變隸屬函數(shù)值y=0.909 9經(jīng)變換可得x=0.736 5。由此可知該大型商場的火災(zāi)危險性處于一般安全狀態(tài)，即存在火災(zāi)隱患可能導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生，與實(shí)際情況相符。

3.3評價結(jié)果分析及建議

由突變綜合評價可知，該大型商場的火災(zāi)危險等級為一般安全。影響該大型商場火災(zāi)危險性的最大因素為商場環(huán)境，其次為人員疏散。由實(shí)際調(diào)查可知該大型商場存在的問題有：內(nèi)部布局復(fù)雜且無明顯的指示標(biāo)志；存在攤位占用疏散通道的現(xiàn)象，給人員準(zhǔn)確識別疏散通道造成很大困難；內(nèi)部餐廳較分散，餐廳內(nèi)人員多且存在可燃性的液化氣罐；該大型商場處于市中心商業(yè)繁華地段，周圍建筑物密集，人員較多且消防車道被其它車輛占用。這些問題都會嚴(yán)重影響該大型商場的火災(zāi)救援活動。

因此，該大型商場應(yīng)加強(qiáng)管理，對其內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行整頓，清除疏散通道上的攤位，同時應(yīng)在疏散通道設(shè)立疏散指示標(biāo)志，保證緊急情況下人員能夠正常疏散，將餐飲部分統(tǒng)一集中到某一層以便統(tǒng)一管理。針對商場周圍環(huán)境，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁在消防通道上停車和設(shè)置攤位，以確保消防通道的暢通。

4結(jié)論

本文采用基于突變理論的灰色綜合評價方法對某市龍湖商場進(jìn)行了火災(zāi)危險性評估，得出以下結(jié)論：

(1)該模型應(yīng)用突變評價得出大型商場的火災(zāi)危險等級，然后根據(jù)各指標(biāo)的突變隸屬度值得出影響大型商場火災(zāi)危險性的關(guān)鍵因素。該模型的優(yōu)點(diǎn)在于對各目標(biāo)重要性的量化是根據(jù)突變理論中歸一公式本身的內(nèi)在作用機(jī)理確定的，不是決策者主觀“權(quán)重”確定的，從而相對減少了主觀性。其評價結(jié)果可為消防管理部門制定消防安全規(guī)定提供依據(jù)，具有一定的實(shí)際意義。

(2)本文首次將突變理論引入到大型商場火災(zāi)危險評價中，并建立了大型商場的突變綜合評價模型，為大型商場火災(zāi)安全評價的研究提供了一種新視角，拓寬了突變理論在安全評價中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]霍然，胡源，李元洲.建筑火災(zāi)安全工程導(dǎo)論[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1999.

[2]曹秀平.高層建筑火災(zāi)風(fēng)險評估的研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2008.

[3]杜紅兵,周心權(quán),張敬宗.高層建筑火災(zāi)風(fēng)險的模糊綜合評價[J].北京:中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,31(3):242-245.

[4]謝季堅,劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.

[5]王喆，蔡夢賢.基于突變理論的鐵路危險貨物辦理站安全評價[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版)，2012,36(1)：142-143.

[6]蔣軍成.突變理論及其在安全工程中的應(yīng)用[J].南京化工大學(xué)學(xué)報,1999，21(1)：24-27.

[7]程毛林.突變模型在綜合評價中的應(yīng)用[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2004,21(4):24-28.

[8]劉文遠(yuǎn),陶娟.基于突變理論的近海船舶航行安全評價[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2010,20(10):113-118.

[9]丁元春,翁發(fā)祿,唐敏康.基于突變理論的高層建筑火災(zāi)安全綜合評價[J].建筑科學(xué)，2012 (1):22-25.

[10]吳松林,杜揚(yáng).基于突變理論的國內(nèi)外火災(zāi)科學(xué)研究進(jìn)展和展望[J].火災(zāi)科學(xué),2013, 22(2):59-64.

[11]李英輝,張倩,李永剛.某大型商業(yè)建筑火災(zāi)危險評估[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2009(2):117-120.

Fire risk assessment method research for shopping mall

REN Ting-ting

(SchoolofEnergyandSafety,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)

Abstract：Due to a large space,crowded customers and combustible materials in shopping mall,once the shopping mall is on fire it will cause heavy casualties and huge property losses,which will have a negative social impact on the image of a city.First,catastrophe theory is used,consulted the way of establishing membership function in the fuzzy mathematics,the value of membership of each index is established.Based on the intrinsic mechanism of the unitary formula,the each index’s weight in the model is determined,and the total function value can be got through recursion operation with the unitary formula.Then sort of evaluation factors with grey relational analysis method and the key factors influencing the large-scale mall fire risk can be concluded.Finally the evaluation method is applied to evaluate fire risk of Longhu shopping mall and give some improvement measures.The fire risk assessment results showed that this model can monitor effectively large shopping malls.

Key words：shopping mall;fire risk;catastrophe theory;comprehensive evaluation

中圖分類號：X928

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.01.015

文章編號:1674-7046(2016)01-0084-05

作者簡介：任停停(1980—)，女，河南周口人，碩士研究生。

收稿日期：2015-09-23