基于事故樹分析法的古建筑消防安全風險分析＊

許文杰

（中國人民武裝警察部隊學院，河北 廊坊 065000）

古建筑是我國古代勞動人民的智慧結(jié)晶，是各民族人民寶貴的財富。中華民族有著輝煌燦爛的建筑文化遺產(chǎn)，至今還保存著大量的古建筑。據(jù)統(tǒng)計，目前全國現(xiàn)存123座歷史文化名城、252個歷史文化名鎮(zhèn)、276個歷史文化名村、8 630家文物保護單位、3 744個古村寨，其內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)幾乎都屬于木構(gòu)古建筑。由于古建筑建筑材料自身原因，普遍存在耐火等級低、火災(zāi)荷載大等問題，有較大的先天性火災(zāi)隱患，給消防安全工作帶來很大的壓力[1]。以我國古建筑分布最多的山西省來說，1998年至今山西省共發(fā)生古建筑火災(zāi)20起，直接經(jīng)濟損失553萬元，受損的文物價值無可估量，造成了無法彌補的損失。況且文物古建筑作為人類歷史長河中的瑰寶，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會造成不可估量的損失和社會影響。因此，保護好現(xiàn)存的文物古建筑，利在今世，功在千秋。

然而，人們在對已發(fā)生的火災(zāi)事故進行分析時往往只注重引起火災(zāi)發(fā)生的直接原因，忽視了間接原因和各原因之間的邏輯關(guān)系，不能展現(xiàn)事故發(fā)生的全過程，造成同一原因的事故重復(fù)發(fā)生。因此，在對古建筑進行風險分析時要選用一種系統(tǒng)、綜合的方法進行分析，研究清楚事故發(fā)生的前因后果，找到事故發(fā)生的本質(zhì)原因，在此基礎(chǔ)上制訂相應(yīng)的防范措施，預(yù)防事故的再次發(fā)生。

1 事故樹分析原理

1.1 事故樹分析方法

事故樹分析法又稱故障樹分析法，是安全系統(tǒng)工程中進行安全分析的一種重要方法。該方法運用數(shù)學邏輯方法從特定事故開始，通過定量和定性分析系統(tǒng)的火災(zāi)危險性，層層分析火災(zāi)發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因為止。這種方法不僅能找到事故發(fā)生的直接原因，還能揭示出事故發(fā)生的潛在原因。

在古建筑的消防安全應(yīng)用中，該方法可以直觀地告訴人們造成頂上事件發(fā)生的事件的基本種類，再根據(jù)這些基本事件來分析發(fā)生火災(zāi)的可能性和概率，從而指導(dǎo)古建筑火災(zāi)隱患排查和火災(zāi)預(yù)防，使得古建筑免受火災(zāi)的侵害。

1.2 基本數(shù)學公式

1.2.1 基本事件結(jié)構(gòu)重要度

結(jié)構(gòu)重要度是權(quán)衡各基本事件發(fā)生對頂上事件發(fā)生影響的程度。一些基本事件發(fā)生較另一些基本事件發(fā)生對頂上事件發(fā)生有很大的影響，即各基本事件的重要度不同，為顯示哪個初始事件的發(fā)生對頂上事件的發(fā)生是最重要的，需要用基本事件的重要度來衡量，其公式為：

式（1）中：k為事故樹包含的最小割集數(shù)目；m為包含第i個基本事件的最小割集數(shù)目；Rj為包含第i個基本事件的第j個最小割集中基本事件的數(shù)目。

1.2.2 基本事件概率重要度

基本事件概率重要度屬于事故樹定量分析的范圍，其取決于事故樹的結(jié)構(gòu)，其公式為：

式（2）中：g（q）為事故樹的概率函數(shù)；q（i）為第i個基本事件發(fā)生的概率。

1.2.3 頂上事件發(fā)生概率

根據(jù)已知的各基本事件發(fā)生概率，可以求解出頂上事件的發(fā)生概率，因而進行事故預(yù)防。對于事故樹的變量，都僅能取0和1兩個值，1代表事件發(fā)生，0代表事件不發(fā)生?？傻贸鼋Y(jié)構(gòu)函數(shù)的一般表達式為：

式（3）中：xi為基本事件i的狀態(tài)變量；yi為狀態(tài)變量xi所取的狀態(tài)，1或0；y為狀態(tài)矢量，y＝（y1，y2，…，yi，…，yn）；Σy為全部狀態(tài)矢量之和。

2 事故樹分析法的具體應(yīng)用

2.1 事故樹確立

軌跡交叉理論認為，人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是引起事故發(fā)生的直接原因，在事故發(fā)展的過程中，人的因素的運動軌跡和物的因素的運動軌跡相交，事故就會發(fā)生。運用事故樹分析法對1980—2009年30年間我國發(fā)生的44起古建筑火災(zāi)進行事故原因定量分析，結(jié)合軌跡交叉理論可作出古建筑火災(zāi)發(fā)生的事故樹圖，如圖1所示。

由圖1可知，事故樹中頂上事件為古建筑發(fā)生火災(zāi)，人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是引起事故發(fā)生的兩個直接原因，相互之間通過“與”門連接，只有當兩個直接原因在同一事件、空間相互作用時火災(zāi)才會發(fā)生。

圖1 事故樹圖

表1 定量分析結(jié)果計算表

促使事故發(fā)生的事件叫作割集，或者說是事故發(fā)生的初始原因，圖中用x1，x2，x3，…，x10表示。這些引起頂上事件發(fā)生的初始原因的集合稱為最小割集，是頂上事件發(fā)生的充分必要條件，圖中最小割集共有82組，具體如表1所示。在事故樹中與割集相對的徑集，表示基本事件的集合不發(fā)生，即頂上事件不發(fā)生的因素。使頂上事件不發(fā)生所必需的條件集合稱為最小徑集。在此事故樹中，最小徑集共有4組。我們可以對最小割集和最小徑集進行分析找到事件發(fā)生的初始原因，從而對癥下藥開展事故預(yù)防。

2.2 風險分析

2.2.1 最小割集分析

事故樹中有多少最小割集，頂上事件發(fā)生就有幾種可能，最小割集越多，系統(tǒng)就越危險，消防的火災(zāi)風險就越高。最小割集中基本事件數(shù)越多，事故就越難發(fā)生；反之，基本事件數(shù)越少，事故發(fā)生就越容易[2]。在該事故樹圖中共有82組最小割集，每個最小割集都有4個割集，這就意味著致使古建筑發(fā)生火災(zāi)的原因共有82種，每一種途徑都有4個致使火災(zāi)發(fā)生的間接原因。最小割集在古建筑的消防安全方面有2個運用：①當火災(zāi)事故發(fā)生后，可以對最小割集中的基本割集一一對應(yīng)，確定核實火災(zāi)事故的直接原因和間接原因，為之后防護措施的制訂提供參考依據(jù)。②可通過最小割集制訂火災(zāi)防護措施。由最小割集的定義可知，當一個最小割集中所有割集在同一時間、空間發(fā)生時，事故就會發(fā)生。因此在火災(zāi)預(yù)防時，只有破壞最小割集中的任意一個割集，則該最小割集就失去了危險性。例如在k1＝{x7，x14，x8，x15}最小割集中，致使火災(zāi)發(fā)生的間接原因共有4種，分別為x7，x8，x14，x15，分別代表著游客焚香燒紙、日常消防宣傳不到位、火災(zāi)荷載大和無消防設(shè)施保護4個風險，通過最小割集對火災(zāi)的致災(zāi)因素進行分析可以起到一一對應(yīng)的效果，預(yù)防效果較好，但存在工作量大、工作時間長等問題。

2.2.2 最小徑集分析

最小徑集不發(fā)生意味著頂上事件就不發(fā)生，控制住這幾個事件就可以預(yù)防頂上事件的發(fā)生。在此事故圖中，最小徑集共有 4 組，分別為{x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7}、{x8，x9，x10}、{x15，x16，x17}、{x11，x12，x13，x14}.在事故預(yù)防時，只要提前消除最小徑集中的某一徑集，就可以防止事故的發(fā)生。由古建筑火災(zāi)的最小徑集可以看出，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的途徑共有4條，分別為清除火源、增強人員的消防意識，提升建筑的耐火性能和強化古建筑的技術(shù)保護。只要從這4條途徑中的任意一條途徑入手強化，便可降低古建筑發(fā)生火災(zāi)的概率。例如在實際工作中對最小徑集p1風險進行預(yù)防控制，禁止任何點火源中出現(xiàn)古建筑，便可消除古建筑發(fā)生火災(zāi)的初始原因，起到良好的火災(zāi)預(yù)防作用。由此可見，通過最小徑集對事故進行預(yù)防相較最小割集來說更加經(jīng)濟有效，實際操作性強。

2.2.3 基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析

結(jié)構(gòu)重要度是權(quán)衡各基本事件發(fā)生對頂上事件發(fā)生的影響程度。在古建筑的火災(zāi)事故中，造成火災(zāi)發(fā)生的初始原因有很多，但由于現(xiàn)實條件、人員數(shù)量等客觀原因的限制，在古建筑的火災(zāi)防控中，很難在最短的時間內(nèi)消除所有火災(zāi)隱患。因此在事故預(yù)防措施的選擇上應(yīng)有輕重緩急，優(yōu)先解決最重要的問題，首先消除最重要的初始原因。在該事故樹事件中，基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序為：I（17）＞I（9）＞I（11）＞I（14）＞I（16）＝I（5）＞I（10）＞I（8）＞I（1）＝I（12）＝I（13）＞I（2）＞I（15）＝I（3）＞I（7）＞I（6）＞I（4）?？梢钥闯?，最先解決的問題應(yīng)為I（17）、I（9）、I（11）、I（14）、I（16）和I（5），對應(yīng)的火災(zāi)發(fā)生初始原因為消防水源不足、監(jiān)督管理不到位、建筑材料未經(jīng)防火處理、火災(zāi)荷載大、滅火救援力量不足和電氣線路使用年限較長。在制訂對策時，應(yīng)優(yōu)先考慮以上6個因素，有針對性地展開火災(zāi)防控工作。

3 相關(guān)建議

3.1 夯實古建筑消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

我國現(xiàn)存的木質(zhì)結(jié)構(gòu)古建筑普遍時間較長，且由于建筑材料的原因，存在耐火等級較低、火災(zāi)危險性大等火災(zāi)隱患，且多數(shù)古建筑建造于遠離人群的環(huán)境當中，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防部隊很難在第一時間到達現(xiàn)場組織火災(zāi)撲救。因此，解決古建筑的消防安全問題需要從建筑滅火設(shè)施做起。由上文分析可知，從古建筑火災(zāi)的基本事件結(jié)構(gòu)重要度分析可以看出，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面首先應(yīng)解決水源問題。

筆者建議可依靠市政管網(wǎng)建立環(huán)狀供水管網(wǎng)，增強管網(wǎng)的供水壓力，對于位置偏僻的古建筑，在設(shè)立市政管網(wǎng)時確有困難的可依靠天然水源、人造水池、消防水池等水源保證供水，對于重點單位，配備不少于兩臺消防水泵，一臺工作，其余備用，并通過備用電源保證其供電可靠，設(shè)置遠程水泵啟動裝置，以便一旦發(fā)生火災(zāi)，可對消防水泵進行遠程啟停。同時冬季做好管網(wǎng)和水源的保暖工作，防止結(jié)冰。

此外，應(yīng)加大對古建筑內(nèi)部消防設(shè)施的投入，推廣使用獨立型感煙火災(zāi)探測器和極早型空氣采樣火災(zāi)探測器，充分運用物聯(lián)網(wǎng)等手段，依靠視頻監(jiān)控系統(tǒng)建立遠程監(jiān)控平臺，確保在第一時間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。

3.2 加強古建筑防火的消防宣傳教育

基于近些年來旅游業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展，古建筑所面臨的火災(zāi)風險也在不斷增加，需要通過社會各界的消防宣傳提升公民的防火意識和對古建筑的保護意識。首先，消防部門應(yīng)充分利用“五一”“十一”黃金周等游客較多的時間段，通過漫畫、動畫、視頻等人民群眾喜聞樂見、易于接受的形式開展古建筑的消防安全宣傳。消防部隊還可充分利用車載廣播和LED屏進行消防知識宣傳，利用景區(qū)各大賓館、景點處懸掛的消防宣傳條幅、景區(qū)LED顯示屏、張貼的消防安全公約、發(fā)放的消防宣傳資料、移動互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)送的消防安全提示短信等方式進行立體式全方位的古建筑消防安全知識宣傳。將古建筑消防安全融入消防宣傳的“四進”活動，通過微信、微博等互聯(lián)網(wǎng)手段營造良好的消防氛圍和社會輿論。旅游部門應(yīng)對導(dǎo)游開展消防宣傳培訓，將消防宣傳教育納入到對導(dǎo)游的入崗培訓和年度考評中，要求帶團導(dǎo)游對古建筑游玩的游客進行消防安全教育，古建筑的管理人員要對游客進行消防安全提示。同時旅游局應(yīng)要求旅行社、導(dǎo)游、星級賓館等從業(yè)人員開展消防安全知識培訓，對于不符合消防法律法規(guī)的旅行社、星級賓館等旅游業(yè)單位，不得核發(fā)相關(guān)證照或予以審驗，對未經(jīng)消防安全培訓的導(dǎo)游，不得核發(fā)或?qū)忩瀸?dǎo)游資格證。

3.3 強化古建筑的消防安全管理

在強化古建筑的消防安全管理方面，應(yīng)從以下3方面入手做起：①從制度入手。古建筑管理單位多達20多個，但我國并沒有一部法律法規(guī)或政府規(guī)范性文件明確規(guī)定古建筑各個管理部門的消防安全職責，一旦發(fā)生火災(zāi)，難免會出現(xiàn)相互之間推諉扯皮的現(xiàn)象，不利于管理。因此，政府應(yīng)當制訂相關(guān)政策，明確各部門的消防安全職責，落實消防安全責任，制訂責任倒查機制和追究機制，形成社會各部門齊抓共管的局面。②從管理入手。我國現(xiàn)存的大部分木質(zhì)結(jié)構(gòu)古建筑均為寺廟或者木塔，建筑內(nèi)燃燈、蠟燭、香等點火源較多，而游人香客燒香用火不慎是近幾年中古建筑火災(zāi)的主要原因之一。在日常工作中，古建筑的管理人員應(yīng)加強對火源的管控，使用酥油燈、智慧燈等時必須設(shè)立燈罩，專人管理，人走燈滅。對于人流量較多的古建筑，應(yīng)將香爐等裝置設(shè)立在室外空間，確保古建筑內(nèi)部沒有火源存在。③從監(jiān)督入手。公安派出所、公安機關(guān)消防機構(gòu)應(yīng)加大對古建筑的消防安全檢查力度，運用事故樹分析法中最小割集理論開展消防安全檢查，發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生的初始原因，堅決杜絕火災(zāi)隱患。同時應(yīng)加強對古建筑周圍的商店、旅館、飯店等九小場所的消防安全檢查，對于距離古建筑較近的場所，應(yīng)積極引導(dǎo)其搬離，其他場所應(yīng)規(guī)范其日常生活中使用明火的行為，防止因日常生活用火不慎引發(fā)火災(zāi)。

［1］吳俊奇.新時期我國古建筑消防安全的現(xiàn)狀及對策研究［J］.給水排水，2017（4）：85-90.

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［3］蒙慧玲.古建筑消防安全保護技術(shù)［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2017.

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