危險化學(xué)品基地安全預(yù)警評價模型的構(gòu)建與應(yīng)用

張曉偉，張曉鵬

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲 056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山 316022）

危險化學(xué)品基地安全預(yù)警評價模型的構(gòu)建與應(yīng)用

張曉偉1，張曉鵬2

（1.河北峰煤焦化有限公司，河北邯鄲 056201；2.浙江海洋大學(xué)，浙江舟山 316022）

危險化學(xué)品（以下簡稱?；罚┗刈鳛槲；焚A存、轉(zhuǎn)運的重要場所，一旦發(fā)生事故，將會給人員、財產(chǎn)和環(huán)境帶來巨大災(zāi)難。為了保障?；坊氐陌踩\行，減少事故的發(fā)生，有必要對危化品基地整體安全預(yù)警水平進(jìn)行研究，建立?；坊匕踩A(yù)警評價模型，從而提高?；坊貙κ鹿实膽?yīng)急響應(yīng)能力。該文運用模糊綜合評價法建立了?；坊匕踩A(yù)警評價模型，利用層次分析（AHP）法確定了各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重，并以浙江省舟山市某?；坊貫槔?，對構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評價模型進(jìn)行了應(yīng)用，得出該?；坊乜傮w安全運行狀態(tài)良好，符合實際情況。同時驗證了該文建立的?；坊匕踩A(yù)警評價模型有較好的應(yīng)用效果。

?；坊?；安全預(yù)警；評價模型；模糊綜合評價

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，?；沸枨笠搽S之上升；與此同時，?；分卮笪ｋU源也顯著增加。據(jù)統(tǒng)計，截至2015年底，我國危化品生產(chǎn)、貯存企業(yè)共有危化品重大危險源1.2萬余個，數(shù)量多、分布廣、潛在安全風(fēng)險大。特別是近年來，全國?；分卮蟀踩鹿暑l發(fā)。2013年6月2日，中國石油天然氣集團(tuán)大連石化分公司發(fā)生油罐爆炸事故，導(dǎo)致2人重傷，2人失蹤。2015年7月16日，山東石大科技集團(tuán)旗下的石化公司發(fā)生天然氣球罐爆炸事故，導(dǎo)致7輛消防車被毀，2名消防員輕傷，部分球罐及周邊設(shè)施不同程度毀壞。2015年8月12日，天津港瑞海公司?；穫}庫發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，導(dǎo)致165人遇難，8人失蹤，798人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失68.66億元，財產(chǎn)損失和人員傷亡之大，讓人觸目驚心。

近些年來，國家安監(jiān)局先后頒發(fā)了《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》（國家安監(jiān)局令第40號公布，第79號令修正）和《危險化學(xué)品重大危險源辨識》（GB18218）等一系列規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，不斷強(qiáng)化重大危險源的安全管理，重大危險源監(jiān)控設(shè)施裝備、自動化設(shè)施、日常安全管理等方面都取得了顯著進(jìn)步。但目前，我國重大危化品安全方面仍存在監(jiān)控設(shè)施不完善、監(jiān)控預(yù)警信息化水平低等問題。

總體來看，市場對危化品的旺盛需求和落后的管理手段之間的矛盾依然較為突出，安全形勢依舊嚴(yán)峻，亟需構(gòu)建一個具有全面性和系統(tǒng)性的?；坊匕踩A(yù)警評價模型。

1 ?；坊匕踩A(yù)警評價指標(biāo)體系的確定

依據(jù)安全科學(xué)的基本方法，并結(jié)合企業(yè)管理層、技術(shù)人員以及專家學(xué)者的知識經(jīng)驗，科學(xué)合理地選取那些易量化、易監(jiān)測的安全預(yù)警評價指標(biāo)。危化品基地安全預(yù)警評價指標(biāo)體系主要分為人員、設(shè)備、環(huán)境和管理4個因素。其中，包括1個一級預(yù)警指標(biāo)、4個二級預(yù)警指標(biāo)和20個單因素預(yù)警指標(biāo)，如圖1所示。

2 ?；坊匕踩A(yù)警評價指標(biāo)權(quán)重的確定

在?；坊匕踩A(yù)警評價中，預(yù)警評價指標(biāo)的權(quán)重對預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大。因此，采用AHP法來確定?；坊匕踩A(yù)警指標(biāo)的權(quán)重。Yaahp V10.5是一款A(yù)HP法輔助軟件，輔助構(gòu)造AHP法的判斷矩陣、自動判斷矩陣的一致性、自動修改構(gòu)造矩陣和對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行分析及計算[1]。

圖1 危化品基地安全預(yù)警評價指標(biāo)體系

通過編制專家調(diào)查表對各預(yù)警評價指標(biāo)進(jìn)行賦值，然后利用Yaahp V10.5軟件進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的計算，最后得到?；坊馗黝A(yù)警評價指標(biāo)的權(quán)重值，結(jié)果如表1所示。

表1 ?；坊馗黝A(yù)警評價指標(biāo)的權(quán)重值

3 危化品基地安全預(yù)警評價模型的構(gòu)建

在對?；坊匕踩珷顩r進(jìn)行評價時，往往需采用多個指標(biāo)，其中定性指標(biāo)都無法精確量化，只能用模糊語言來表達(dá)它們的不同程度。而定量指標(biāo)在對?；坊剡M(jìn)行安全評價時又需有相應(yīng)的評價等級標(biāo)準(zhǔn)與之對應(yīng)。因為評價等級間的關(guān)系是模糊不清的，并沒有清晰的界線，所以具有模糊性。對于此類模糊評價問題，經(jīng)典的數(shù)學(xué)方法就不太實用了。此時，采用基于模糊數(shù)學(xué)的模糊綜合評價法往往效果更好。本節(jié)應(yīng)用模糊綜合評價法來構(gòu)建?；坊匕踩A(yù)警評價模型。

模糊綜合評價法的定義是：以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，運用模糊關(guān)系合成原理，把一部分界線不清晰、不容易定量的要素定量化，對評價對象的隸屬等級情況從多個要素實行綜合評價的一種評價方法[2]。

模糊綜合評價法的基本原理是：首先，把評價目標(biāo)視為由各種影響因素構(gòu)成的模糊集合（稱為因素集U）；其次，確定這些影響因素所對應(yīng)的評價等級，構(gòu)成評語的模糊集合（稱為評判集V）；再次，依次求出各個影響因素對各評價等級的歸屬程度（稱為隸屬向量），并建立評價矩陣R；最后，依據(jù)各個影響因素在評價目標(biāo)中的權(quán)重分配（稱為權(quán)重集W），通過模糊矩陣合成W·R，計算出評價對象的綜合評價結(jié)果S[3]。

綜上所述，依據(jù)?；坊匕踩A(yù)警評價指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)，運用多級模糊綜合評價法，建立?；坊匕踩A(yù)警的模糊數(shù)學(xué)評價模型。

（1）確定一、二級指標(biāo)的評語集

按照預(yù)警理論，將?；坊匕踩A(yù)警警級分為四級，分別為無警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）。 組成的評語集 V={V1，V2，V3，V4}={無警，輕警，中警，重警}。

（2）分別確立二級評價指標(biāo)A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的評價因素集 UA、UB、UC、UD。

（3） 分別確立二級評價指標(biāo) A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的單因素評價矩陣 RA、RB、RC、RD。

分別對評價因素 A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）中的各單因素做單因素評價。各指標(biāo)通過專家打分給出評定等級，然后統(tǒng)計該指標(biāo)被評定為無警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的比例，以此確定該指標(biāo)對評價等級V的隸屬度R。

（4） 分別計算二級評價指標(biāo) A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）的模糊綜合評價集 SA、SB、SC、SD。其中，WA、WB、WC、WD分別為評價因素 A（人員）、B（設(shè)備）、C（環(huán)境）、D（管理）中的各單因素的權(quán)重集。

（5）確立一級評價指標(biāo)H（?；坊匕踩A(yù)警評價模型）的評價因素集UH。

（7）計算一級評價指標(biāo)H的模糊綜合評價集SH。其中，WH為評價因素H中的各單因素（人員、設(shè)備、環(huán)境、管理）的權(quán)重集。SH為該評價指標(biāo)體系的最終模糊綜合評價集。

（8）確定模糊綜合評價結(jié)果

依據(jù)評語集V，對一級評價的評價集按最大隸屬度原則確定模糊綜合評價結(jié)果[4]，從而實現(xiàn)?；坊匕踩A(yù)警評價模型的結(jié)果輸出。

4 ?；坊匕踩A(yù)警評價模型的應(yīng)用

本節(jié)依據(jù)上節(jié)構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評價模型，對浙江省舟山市某?；坊剡M(jìn)行安全預(yù)警評價。

該?；坊匚挥谥凵绞卸ê^(qū)岑港鎮(zhèn)北部瀕海的赤坎村，占地面積約為96萬m2。東面為空地及環(huán)島公路，東北側(cè)約1 km為集中的居民區(qū)，南面為農(nóng)田和養(yǎng)豬場，西面為護(hù)塘河及防浪大堤、海域，北面為舟山市政府新圍涂的西大塘圍墾地。屬于亞熱帶南緣海洋型季風(fēng)氣候，春季降水豐富，且歷時長；夏季梅雨天氣，盛行東南風(fēng)；秋季天氣干燥，冷暖變化大；冬季以干燥晴冷氣候為主，盛行西北風(fēng)。該基地年平均氣溫為16.1℃，年平均降水量為1 186.7 mm，年平均風(fēng)速為5.2 m/s，年平均相對濕度為79%，年平均雷暴日數(shù)為28天。該基地貯存的危化品有原油、化工輕油、汽油和柴油等。該?；坊鼐唧w地理位置如圖2所示。

4.1 確定隸屬度

圖2 ?；坊氐乩砦恢?/p>

使用等級比重法確定評價指標(biāo)對評價結(jié)果的隸屬度[5]。由10名專家和管理技術(shù)人員組成的評價組依據(jù)他們的工作經(jīng)驗和該?；坊氐陌踩O(jiān)測數(shù)據(jù)及表1，對該?；坊馗鞫壷笜?biāo)按4個評價等級進(jìn)行評價，最后根據(jù)等級比重法確定各二級指標(biāo)對評價等級的隸屬度。匯總?cè)绫?所示。

表2 單因素評價指標(biāo)隸屬度

4.2 二級評價指標(biāo)模糊綜合評價

依據(jù)表 1、表 2 和公式（5）、（6）、（7）和（8）進(jìn)行二級評價指標(biāo)模糊綜合評價。下式的計算利用Matlab軟件進(jìn)行計算。

4.3 一級評價指標(biāo)模糊綜合評價

依據(jù)表1、公式（10）和上述計算結(jié)果，進(jìn)行一級評價指標(biāo)模糊綜合評價。下式的計算利用Matlab軟件進(jìn)行計算。

4.4 模糊綜合評價結(jié)果輸出

由上述計算結(jié)果可知，該?；坊匕踩A(yù)警警級為：無警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的隸屬度分別是 0.516 6，0.389 4，0.094 0，0。依據(jù)最大隸屬度原則，即SH=0.516 6，因此該危化品基地安全預(yù)警警級為無警，預(yù)警等級為綠色，也就是說該?；坊乜傮w安全運行狀態(tài)良好。

但同時需要注意的是，二級評價指標(biāo)人員因素的預(yù)警警級為：無警（綠色）、輕警（黃色）、中警（橙色）和重警（紅色）的隸屬度分別是0.420 8，0.456 5，0.122 8，0。依據(jù)最大隸屬度原則，即SA=0.456 5，人員因素的安全預(yù)警警級達(dá)到了輕警，說明該?；坊氐墓ぷ魅藛T的安全性不是太理想，今后需重點關(guān)注。

5 結(jié)論

本文運用模糊綜合評價法建立了危化品基地安全預(yù)警評價模型，利用AHP法確定了各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重，并以浙江省舟山市某?；坊貫槔?，對構(gòu)建的?；坊匕踩A(yù)警評價模型進(jìn)行了應(yīng)用，得出該?；坊乜傮w安全運行狀態(tài)良好，符合實際情況。同時驗證了本文建立的?；坊匕踩A(yù)警評價模型有較好的應(yīng)用效果。

本文構(gòu)建的危化品基地安全預(yù)警評價模型，今后可以同硬件設(shè)備監(jiān)測采集、軟件系統(tǒng)計算分析相結(jié)合，構(gòu)成一個科學(xué)客觀、實時監(jiān)測、及時預(yù)警的智能型數(shù)字化的安全預(yù)警系統(tǒng)平臺。

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10.13752/j.issn.1007-2217.2017.03.011

2017-06-21

2016年浙江省科技計劃項目（2016C31114）