基于物元理論的石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力評(píng)估

(華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院 北京 101601)

引言

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)石油產(chǎn)品的需求量日益增加，從而推動(dòng)了國(guó)家石油庫(kù)的建設(shè)和發(fā)展。由于石油本身具有易揮發(fā)、易燃燒、易爆炸等特性，石油庫(kù)就不可避免地存在火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)。石油庫(kù)火災(zāi)具有燃燒速度快、火焰高，熱輻射強(qiáng)、容易形成沸溢和噴濺，擴(kuò)大過(guò)火面積、難以施救等特點(diǎn)。

目前，鮮有用物元可拓模型來(lái)評(píng)價(jià)石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力，結(jié)合物元可拓模型進(jìn)行研究的也并非災(zāi)害領(lǐng)域。本文主要通過(guò)確立石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力指標(biāo)體系，構(gòu)建基于物元理論的可拓模型，對(duì)石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合石家某油庫(kù)庫(kù)實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用。

一、物元分析理論概念

在物元分析理論中，描述事物的基本元為事物、特征和量值這個(gè)有序三元組，記為：R=(P,c,v)。其中P為事物，事物的特征c是指所有能表示事物的功能、性質(zhì)、行為狀態(tài)和相互關(guān)系的指標(biāo)的集合，量值v是事物特征的具體量化值，可以使數(shù)量、程度，也可以是范圍。為了使解決矛盾問(wèn)題的過(guò)程定量化，并方便后期用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，物元分析必須建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，也就是可拓集合論。當(dāng)用物元作為可拓集合的元素時(shí)，就構(gòu)成了可拓物元集，可拓集合是由關(guān)聯(lián)函數(shù)和物元具體限制條件來(lái)限制，這就是物元分析理論的基本框架。

二、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

(一)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在自然災(zāi)害損失等級(jí)評(píng)價(jià)[1]、水資源承載力[2]、地下水質(zhì)評(píng)價(jià)[3]、加油站火災(zāi)應(yīng)急能力評(píng)估等可拓評(píng)估中多把評(píng)估等級(jí)劃分為4個(gè)或5個(gè)層次，按照事故和災(zāi)難的可控性、嚴(yán)重程度和影響范圍，應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別原則上分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)響應(yīng)，所以本文中將其劃分為4個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、中、差。

(二)確立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

本文依據(jù)GB50074《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50160《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、SH3063《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)文件確定了用于評(píng)價(jià)石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力的指標(biāo)體系。

指標(biāo)值確定方法如下：

(1)安全管理指標(biāo)：C11由可用報(bào)警器材與總數(shù)量的比值確定；C12由專家組成員指出的不合理之處的數(shù)量確定；C13根據(jù)該石油庫(kù)應(yīng)急演練次數(shù)、效果等情況打分確定，打分區(qū)間為[0,1]；C14根據(jù)進(jìn)行過(guò)的安全教育的內(nèi)容對(duì)員工進(jìn)行隨機(jī)測(cè)試，計(jì)算其合格率。

(2)人員應(yīng)急素質(zhì)指標(biāo)：C21由除領(lǐng)導(dǎo)外的全體員工結(jié)合歷史事故、演練效果等具體情況對(duì)領(lǐng)導(dǎo)的指揮能力進(jìn)行打分，區(qū)間為[0,1]；C22和C23由全體員工進(jìn)行打分，區(qū)間為[0,1]。

(3)消防設(shè)施指標(biāo)：C32的確定方法為n=N0/N，其中N0為實(shí)際消防冷卻水儲(chǔ)量，N為按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該具備的儲(chǔ)量；C33的確定方法為x=X0/X，其中X0為泡沫液的實(shí)際儲(chǔ)量，X為設(shè)計(jì)規(guī)范要求的儲(chǔ)量的2倍；C31的確定是由同等材料在實(shí)驗(yàn)條件下得出的實(shí)際耐火時(shí)間與規(guī)范要求耐火時(shí)間之比確定的，C34是由規(guī)范要求從火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到火源后，經(jīng)消防報(bào)警主機(jī)發(fā)給泵房啟泵信號(hào)，到有水噴出整個(gè)過(guò)程的最慢反應(yīng)時(shí)間與最快反應(yīng)時(shí)間的比值的倒數(shù)確定的。

(4)外部救援指標(biāo)：C41由消防部隊(duì)接接警后到消防車到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間確定，車速為30km/h；C42由120接到報(bào)警后到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間確定；C43由增援的消防人員和車輛到達(dá)的時(shí)間確定。

(三)關(guān)聯(lián)度計(jì)算

關(guān)聯(lián)度反映了兩個(gè)事之間的關(guān)聯(lián)程度，在物元可拓理論評(píng)價(jià)當(dāng)中關(guān)聯(lián)度表征了事物處于某一個(gè)級(jí)別、具有某種性質(zhì)的程度，可由關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算出。通過(guò)用關(guān)聯(lián)函數(shù)計(jì)算出關(guān)聯(lián)度可以快速高效的對(duì)石油庫(kù)的火災(zāi)應(yīng)急能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、實(shí)例應(yīng)用

(一)指標(biāo)值及其權(quán)重的確定

石家莊某油庫(kù)占地面積110畝,屬于二級(jí)油庫(kù)。油庫(kù)現(xiàn)有儲(chǔ)油罐15座，乙醇罐2座，全部為立式鋼制內(nèi)浮頂油罐，設(shè)計(jì)總儲(chǔ)量86000m3，依照《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》(GB18218-2009)的規(guī)定，已經(jīng)屬于重大危險(xiǎn)源。該油庫(kù)有應(yīng)急預(yù)案，每年會(huì)組織兩次安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案的演練，總體布局是按照《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》布置的，符合規(guī)范。油罐之間以及裝卸區(qū)域均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。離該油庫(kù)最近的且具有救護(hù)車的醫(yī)院距離為4.6km,距該油庫(kù)最近的消防站距離為4.1km,離最近的消防大隊(duì)距離為9.1km。依照規(guī)定計(jì)算出總的消防用水量為19443m3，泡沫液用量總和為313.392m3。依照上述步驟，評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示：

表1 油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力評(píng)價(jià)結(jié)果表

四、結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)石油庫(kù)火災(zāi)的發(fā)生過(guò)程，結(jié)合燃燒類型、著火方式、石油庫(kù)規(guī)模以及相關(guān)國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)提出了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和14個(gè)二級(jí)指標(biāo)，建立基于物元理論的可拓模型，從而對(duì)石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力進(jìn)行全過(guò)程的評(píng)估，保障其本質(zhì)安全。

(2)在用物元可拓模型對(duì)石油庫(kù)火災(zāi)應(yīng)急能力進(jìn)行評(píng)估的過(guò)程中，某些指標(biāo)的經(jīng)典域還不能確定明確的提法，很多指標(biāo)和權(quán)重的確定具有一定的主觀性，導(dǎo)致該評(píng)價(jià)模型還不能完全由客觀量值的計(jì)算來(lái)進(jìn)行，需要進(jìn)一步完善。