化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

汪文野，劉 靜，羅陽洪

(中國(guó)人民警察大學(xué)，河北 廊坊 065000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定快速發(fā)展，化學(xué)品的種類和數(shù)量不斷增加，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，人民生活中常用的化學(xué)品達(dá)7萬多種。同時(shí)，化學(xué)品物流業(yè)的飛速發(fā)展，化學(xué)品槽車運(yùn)輸量大幅度增加[1]。但是，由于具有易燃、易爆、腐蝕、毒害、放射等危險(xiǎn)特性，一些化學(xué)品在其運(yùn)輸或者裝卸過程中一旦發(fā)生泄漏，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、有毒有害氣體擴(kuò)散、環(huán)境和生態(tài)污染等嚴(yán)重事故，不僅給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大損失，也給消防隊(duì)伍的應(yīng)急救援工作帶來了巨大挑戰(zhàn)。近年來，由于缺乏系統(tǒng)的理論知識(shí)儲(chǔ)備，消防救援人員在處置槽車泄漏事故過程中屢屢出現(xiàn)傷亡[2]。例如，2012年10月6日，湖南懷化沅陵縣發(fā)生一起液化石油氣槽車側(cè)翻泄漏事故，在現(xiàn)場(chǎng)處置過程中發(fā)生爆炸，造成3名消防員犧牲；2004年2月18日，裝載丙烯的槽車在廣州市北環(huán)高速上發(fā)生泄漏，現(xiàn)場(chǎng)處置過程中7名消防員中毒。這些案例中，救援人員往往對(duì)救援過程中的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，極易引起傷亡，必須引起我們足夠的重視。

對(duì)化學(xué)品槽車泄漏事故救援過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，可以明確現(xiàn)場(chǎng)救援過程中風(fēng)險(xiǎn)最大的因素，對(duì)于提高消防救援人員應(yīng)急處置能力、減少傷亡具有極為重要的意義。我國(guó)于20世紀(jì)60年代初期引進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)管理概念，風(fēng)險(xiǎn)管理學(xué)科研究起步較晚，仍處于引進(jìn)、消化和吸收階段[3]，而許多學(xué)者對(duì)于化學(xué)品槽車泄漏事故的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，大都屬于定性分析。

本文結(jié)合“人—機(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”安全工程理論和Delphi法構(gòu)建了化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上利用模糊評(píng)價(jià)法確定化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度。

1 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 評(píng)估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)的確定依據(jù)

安全原理指出，事故是由于環(huán)境因素、設(shè)備因素、管理因素等被突發(fā)事件觸發(fā)而造成[4]?！叭恕獧C(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”理論就是通過分析系統(tǒng)中的人員素質(zhì)、設(shè)備危險(xiǎn)性、系統(tǒng)危險(xiǎn)性、綜合管理等主要成分，找出主要關(guān)系，建立系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)方法。Delphi法則是以匿名調(diào)查問卷的形式向?qū)＜野l(fā)送問卷，通過對(duì)問卷的回收整理來優(yōu)化問卷結(jié)構(gòu)、精簡(jiǎn)問卷內(nèi)容，再次向?qū)＜野l(fā)放[5]。經(jīng)多次重復(fù)上述過程之后，專家對(duì)于評(píng)估指標(biāo)的意見趨于一致。

“人—機(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”理論具有很強(qiáng)的科學(xué)性，并能夠較為全面地概括出化學(xué)品槽車泄漏事故處置中的風(fēng)險(xiǎn)因素，但是無法突出評(píng)估對(duì)象的具體特征；Delphi法能充分利用專家豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并且簡(jiǎn)單易行，但評(píng)估指標(biāo)缺乏全面性。因此，將上述兩種方法綜合運(yùn)用于化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，能夠充分發(fā)揮兩種方法的長(zhǎng)處，起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用。

1.2 評(píng)估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

在確定化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系時(shí)，基于“人—機(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”工程理論確立了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)(B1,B2,B3,B4)；基于Delphi法確立了16個(gè)二級(jí)指標(biāo)(C1,C2,…,C16)，如表1所示。

2 指標(biāo)權(quán)重的確定

2.1 指標(biāo)權(quán)重的確定方法

在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于整個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的影響程度和功效都不同。因此在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中引入權(quán)重概念，用來衡量各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于總體評(píng)價(jià)指標(biāo)的貢獻(xiàn)程度大小。目前，常用來確定指標(biāo)權(quán)重的方法有Delphi法、環(huán)比法、層次分析法(AHP)、主成分分析法、模糊評(píng)價(jià)法等[6]。本文將采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法確定化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的權(quán)重。

2.2 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法簡(jiǎn)介

層次分析法(AHP)是一種層次權(quán)重決策分析方法，由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家薩蒂提出。該方法只需要較少的定量信息便可將決策的思維過程數(shù)學(xué)化，通過建立層次結(jié)構(gòu)模型、計(jì)算指標(biāo)權(quán)重、一致性檢驗(yàn)、構(gòu)建判斷矩陣等步驟，將復(fù)雜的決策問題量化。模糊評(píng)價(jià)法由我國(guó)學(xué)者汪培莊教授提出，是一種建立于模糊集合理論基礎(chǔ)之上，利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，對(duì)不容易確定的因素和指標(biāo)進(jìn)行綜合來確定評(píng)價(jià)等級(jí)的數(shù)學(xué)方法。使用模糊評(píng)價(jià)法的前提之一是確定各指標(biāo)的權(quán)重，而這也是將層次分析法與模糊評(píng)價(jià)法結(jié)合使用的原因。

表1 評(píng)估指標(biāo)體系

2.3 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法步驟

運(yùn)用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法解決化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題的步驟如圖1所示。

圖1 AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)步驟

2.3.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型與判斷矩陣

根據(jù)“人—機(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”工程理論，化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。對(duì)于層次結(jié)構(gòu)模型內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)重要性，用數(shù)值表示出來的矩陣形式就是其模糊關(guān)系判斷矩陣。例如，n個(gè)因素B1，B2，…，Bn有聯(lián)系，則判斷矩陣見表2。

表2 判斷矩陣

表2中的數(shù)據(jù)表示不同指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度，相對(duì)重要程度越大，其具體數(shù)值就越大，含義見表3。

表3 判斷矩陣相對(duì)重要性標(biāo)度及其含義

2.3.2 計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重及判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

利用軟件Yaahp 6.0對(duì)判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算，可得到各指標(biāo)的權(quán)重和每項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于上層指標(biāo)的權(quán)重。但是，由于評(píng)價(jià)人員的主觀性和各指標(biāo)因素的復(fù)雜性，判斷結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生偏差，因此需要對(duì)判斷結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式如下：

(1)

(2)

式中，CR為一致性比例；CI為矩陣的相容指標(biāo)，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，其值見表4；λmax表示判斷矩陣的最大特征值；n表示判斷矩陣的階。

表4 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

當(dāng)CR<0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，否則應(yīng)重新計(jì)算。

2.3.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集合U和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合V

U={u1,u2,…,uN}

V={v1,v2,…,vn}

式中，N是二級(jí)指標(biāo)的個(gè)數(shù)；n是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)數(shù)。

2.3.4 確定隸屬度矩陣

為確定評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)模糊集的隸屬度，設(shè)對(duì)第i個(gè)指標(biāo)ui進(jìn)行評(píng)價(jià)，即得到相對(duì)于vj的模糊向量Ri:

Ri=(ri1,ri2,…,rij)

式中，i=1,2,…,N;j=1,2,…,n。

此時(shí)，模糊關(guān)系矩陣為：

其中rij表示ui因素具有vj的程度，因此0

2.3.5 計(jì)算評(píng)估結(jié)果

確定隸屬度矩陣后，需要進(jìn)一步的處理才能確定評(píng)估對(duì)象的最終等級(jí)。模糊算法的相關(guān)原理表明，存在4種不同特點(diǎn)的模糊算子[8]。本文采用加權(quán)平均模糊合成算子對(duì)矩陣進(jìn)行處理，這種算法保存信息最多，綜合性最強(qiáng)，評(píng)價(jià)結(jié)果最能體現(xiàn)對(duì)象的整體特點(diǎn)。

2.3.6 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

風(fēng)險(xiǎn)因素綜合評(píng)估值的計(jì)算公式為：

E=B·FT

(3)

最終確定被評(píng)價(jià)目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 應(yīng)用實(shí)例

以2009年北京東六環(huán)氯磺酸運(yùn)輸槽罐車泄漏事故搶險(xiǎn)救援為例，闡述AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法在化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用。

3.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型與判斷矩陣

該起事故案例的層次結(jié)構(gòu)模型如表1所示；構(gòu)造判斷矩陣采用的是問卷調(diào)查法，向5位從事化學(xué)品槽車泄漏處置工作的專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的基層消防部隊(duì)指揮員發(fā)放調(diào)查問卷，經(jīng)回收統(tǒng)計(jì)后對(duì)各層指標(biāo)進(jìn)行打分，構(gòu)造判斷矩陣。

3.2 計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重及判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

經(jīng)Yaahp6.0軟件計(jì)算，得到各層指標(biāo)的平均權(quán)重，如表5所示。

對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其結(jié)果如表6所示。

從檢驗(yàn)結(jié)果來看，每項(xiàng)指標(biāo)的一致性比例CR都小于0.1，均能通過一致性檢驗(yàn)。

表5 各層指標(biāo)相對(duì)上級(jí)指標(biāo)和總目標(biāo)的權(quán)重

表6 各指標(biāo)一致性檢驗(yàn)結(jié)果

3.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集合U和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合V

化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)集合：

A={B1,B2,B3,B4}

其中:

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合:

對(duì)集合中的4個(gè)等級(jí)賦值，得:

F={50,70,85,95}

其中，90分以上，方案為四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，可以立即執(zhí)行；80～90分，為三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別；60～80分，為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別；低于60分，為一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，需立即更改方案。

3.4 確定隸屬度矩陣

邀請(qǐng)5位基層指揮員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)估，統(tǒng)計(jì)得到隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果，如表7所示。

表7 隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果建立綜合評(píng)價(jià)矩陣，4種指標(biāo)結(jié)果如下：

3.5 計(jì)算評(píng)估結(jié)果

綜合各指標(biāo)的隸屬度矩陣結(jié)果，對(duì)每一層次中的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到相應(yīng)的權(quán)重向量為：

由評(píng)價(jià)公式Mi=WBi×RBi(i=1,2,3,4)可得：

評(píng)估向量:

3.6 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

此次化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為:

參考評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集合V可以看出,此次事故救援屬于二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，必須對(duì)救援行動(dòng)方案進(jìn)行優(yōu)化，以降低在實(shí)施救援行動(dòng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本文主要研究化學(xué)品槽車泄漏事故救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，首先利用Delphi法和應(yīng)急救援專家經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建了化學(xué)品槽車泄漏救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后運(yùn)用層次分析法確定了指標(biāo)體系中各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上引入模糊綜合評(píng)價(jià)理論，構(gòu)建了評(píng)價(jià)模型并將該模型應(yīng)用于一起化學(xué)品槽車泄漏事故中，驗(yàn)證了模型的效果。

4.1 充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)場(chǎng)不安全因素，有針對(duì)性地降低處置風(fēng)險(xiǎn)

以該事故為例，從表5各層指標(biāo)相對(duì)于上級(jí)指標(biāo)和總目標(biāo)的權(quán)重中可以看出，一級(jí)指標(biāo)中風(fēng)險(xiǎn)最大的是人的因素(B1)，權(quán)重為0.651 2；風(fēng)險(xiǎn)最小的是環(huán)境因素(B3)，權(quán)重為0.062 2；物的因素(B2)和管理因素(B4)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)接近，權(quán)重分別為0.138 5和0.148 1。二級(jí)指標(biāo)中，風(fēng)險(xiǎn)最大的為組織調(diào)度(C1)，權(quán)重為0.322 0；其他風(fēng)險(xiǎn)較大還有救援人員能力素質(zhì)(C3)和指揮作戰(zhàn)水平(C13)，權(quán)重分別為0.179 7和0.100 3。此外，在人的因素中風(fēng)險(xiǎn)最大的二級(jí)指標(biāo)是組織調(diào)度(C1)；在物的因素和管理因素中風(fēng)險(xiǎn)最大的二級(jí)指標(biāo)分別是槽車載物特性(C7)和指揮作戰(zhàn)水平(C13)。因此，當(dāng)發(fā)生化學(xué)品槽車泄漏事故,消防隊(duì)趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處置時(shí)，應(yīng)當(dāng)從“加強(qiáng)組織調(diào)度”“選擇能力素質(zhì)優(yōu)秀的指揮員和處置人員”“運(yùn)用合適的技戰(zhàn)術(shù)”“合理地組織指揮”“充分認(rèn)識(shí)槽車所載物質(zhì)危險(xiǎn)性”等方面入手，針對(duì)性地降低現(xiàn)場(chǎng)處置風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 為日后應(yīng)急救援隊(duì)伍提高化學(xué)品槽車泄漏事故處置能力指明方向

在文章所構(gòu)建的化學(xué)品槽車救援風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系里，一級(jí)指標(biāo)中占權(quán)重最大的為“人的因素”，權(quán)重達(dá)0.651 2，說明在應(yīng)急救援行動(dòng)中，人既是決定行動(dòng)成敗的決定因素，也是降低風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。因此，降低處置化學(xué)品槽車泄漏事故風(fēng)險(xiǎn)最直接、最有效的途徑就是盡可能地降低“人的因素”所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。消防隊(duì)在日常訓(xùn)練中，應(yīng)當(dāng)從提高指揮員和處置人員理論素養(yǎng)、業(yè)務(wù)素質(zhì)、心理素質(zhì)等方面入手，提升槽車泄漏事故處置能力。此外，消防隊(duì)?wèi)?yīng)該加強(qiáng)以人為中心的槽車泄漏事故處置操法研究，以操法訓(xùn)練模擬實(shí)戰(zhàn)環(huán)境。

4.3 為化學(xué)品槽車泄漏事故處置提供了一種量化思路

槽車泄漏事故處置屬于多目標(biāo)決策范疇，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，指揮人員要考慮的風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，因此指標(biāo)體系很難建立。使用“人—機(jī)—環(huán)境—管理系統(tǒng)”理論能夠較為全面地概括出處置過程中多方面的風(fēng)險(xiǎn)因素，之后，采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)方法能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行過濾、量化，確定其中最重要、最關(guān)鍵的因素，為現(xiàn)場(chǎng)消防人員規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、妥善處置提供參考。