基于安全度與運營格局的油庫選址優(yōu)先級評價方法研究*

王其磊 賈春雷 康習(xí)鋒 馬曙光 張芳 張曉明 劉峰

(中國人民警察大學(xué) 河北廊坊 065000)

0 引言

隨著國內(nèi)成品油使用量不斷加大，如何在開采、加工及流通環(huán)節(jié)有效控制成本，油庫作為連接煉油廠和加油站的重要的中間環(huán)節(jié)，作用巨大。因此在油庫的選址過程中，在充分考慮人口密度、經(jīng)濟環(huán)境、政策力度、環(huán)境影響等基本條件外，還要充分考慮安全性，這主要是由于成品油的易燃易爆等危險特性，極易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。因此相較于普通的商品儲運中心，油庫選址時所考慮的原則、因素要復(fù)雜的多。對油庫區(qū)選址就要充分考慮定量與定性因素，進行綜合評價，如何從安全性和運營格局出發(fā)均衡考慮財務(wù)、交通、環(huán)境和安全方面各種因素，確定各個備選地址的優(yōu)劣程度，從而保證選址的合理與科學(xué)顯得至關(guān)重要。

關(guān)于如何對油庫選址進行高效、合理、正確的評價很多學(xué)者進行了探討，李橫等[1]對油庫的優(yōu)化選址方法進行了研究，運用指標(biāo)體系歸一化的處理方法，采用遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的計算方式，具有一定的參考價值。程飛等[2]在如何確定油庫選址的指標(biāo)權(quán)重及隸屬度關(guān)系方面進行了分析，并對模糊評判體系模型進行了構(gòu)建。但目前的研究方法中偏向于臨時油庫的選址，一般不具有經(jīng)營性，因此考慮面一般只側(cè)重于油庫的工藝流程、油庫的安全和補給的經(jīng)濟與困難程度，而對于經(jīng)營和環(huán)境等方面分析較少，不能滿足油庫選址的運營要求[3-6]，且目前采用的多為層次分析法，它是一種多層次權(quán)重分析決策方法，但是在進行判斷矩陣標(biāo)準(zhǔn)修正時，主觀性強，缺乏科學(xué)的理論和方法。國外油庫選址主要利用多目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)模型，并且以給周圍居民和環(huán)境造成影響最小化為目標(biāo), 在提高油庫區(qū)安全度指數(shù)基礎(chǔ)上考慮如何降低運營成本，確定較優(yōu)選址。

本文主要依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、專家經(jīng)驗及改進模糊層次分析評價方法，對油庫消防響應(yīng)、周圍人員密度、地形地質(zhì)條件、鐵路公路數(shù)量、市場投資收益、政策支持和消防隊伍等相關(guān)影響因素權(quán)重及評價辦法進行關(guān)聯(lián)分析，能夠有效對油庫選址的優(yōu)先級進行評價比對。

1 評價體系與方法

油庫選址評價指標(biāo)體系是評價油庫區(qū)選址安全度和運營指數(shù)的基礎(chǔ)。要充分結(jié)合油庫選址的基本原則，以提高油庫區(qū)安全度、降低運營成本及滿足客戶需求為前提，因此在選擇評價指標(biāo)時不僅要考慮油庫地址的市場需求、地形地質(zhì)、交通及環(huán)境狀況，而且還要部分考慮對于安全及運營有重要影響的人類活動、消防安全保障及數(shù)據(jù)指標(biāo)的可獲得性等其他影響因素。結(jié)合油庫選址建造的的實際特征,利用客觀性與易操作性原則，根據(jù)評價指標(biāo)相關(guān)性原則, 建立多層因素集。充分考慮國家、地區(qū)、企業(yè)各層次的影響，涉及環(huán)境、成本效益、發(fā)展可持續(xù)性等各目標(biāo)的平衡，還要對油庫選址的適應(yīng)性及影響變化的其他因素綜合考慮，以便于滿足不同層次的目標(biāo)對項目的要求，評價指標(biāo)的構(gòu)建需要分層次，體現(xiàn)出油庫建設(shè)項目涉及的各類因素。在綜合分析與調(diào)查研究的基礎(chǔ)上, 提出了油庫區(qū)選址安全與運營優(yōu)劣評價體系, 如表1所示。

2 改進模糊層次分析法

根據(jù)油庫項目的實際情況，結(jié)合文獻分析，本研究選用改進模糊層次分析法，比傳統(tǒng)的模糊層次法更加準(zhǔn)確簡單利于實現(xiàn)，并且比較后發(fā)現(xiàn)：通過對油庫區(qū)各評價因素綜合分析，利用高進模糊分析法中矩陣一致性特點，構(gòu)造具有動態(tài)特點的分層次結(jié)構(gòu)。由于模糊矩陣具有較好的計算精度，且能夠滿足一致性條件與有效減少計算中的迭代次數(shù)，收斂速度快于傳統(tǒng)優(yōu)先判斷矩陣，且無需進行一致性檢驗，因此計算結(jié)果具有較好的應(yīng)用性和準(zhǔn)確性。

表1 油庫選址安全與運營評價指標(biāo)體系

(1) 經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理， 將決策矩陣規(guī)范化,建立具有模糊互補特性的優(yōu)先判斷矩陣F={fij}n×n，為了更有效地判斷矩陣中各元素的相對重要性，本研究中采用運算較為精確的兩元素標(biāo)度法，兩元素標(biāo)度法能夠在某準(zhǔn)則規(guī)范下準(zhǔn)確地描述任意兩個因素相對重要程度，為了使判斷分析定量化，選用0.1～0.9標(biāo)度表示，建立判斷矩陣元素標(biāo)度判斷標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 元素標(biāo)度

(3) 方根法求排序向量W(0):

(5) 以排序向量W(0)作為特征值法的迭代初值法的迭代初值V0，求精度較高的排序向量W(k)。

判斷：若‖Vk+1‖∞-‖Vk‖≤ε，則‖Vk+1‖∞即為最大特征值λmax，將Vk+1進行歸一化處理：

所得向量W(k)=Vi+1即為方案排序向量，迭代結(jié)束。

3 指標(biāo)權(quán)重與因素集的選擇

3.1 評估指標(biāo)

由于影響油庫區(qū)安全與運營的指標(biāo)較多，各個影響因素所占的權(quán)重比又有所不同且具有不確定和環(huán)境變化的干擾，很難對評價等級進行定量化評價與具體判值，因此油庫選址的指標(biāo)集的選取方法通常參照城市建設(shè)總體規(guī)劃、《石油庫設(shè)計規(guī)范》、《建筑防火設(shè)計規(guī)范》，按照靠近鐵路公路沿線，滿足地質(zhì)、防洪、生產(chǎn)、消防、生活所需的條件，綜合油庫選址工程的實際情況，一般將油罐選址的優(yōu)先級(安全度與運營優(yōu)劣)劃分成以下4個等級：優(yōu)、較優(yōu)、一般、差，見表3。

表3 油庫選址優(yōu)先級

3.2 油庫選址評價結(jié)果

4 實例分析

4.1 基本建設(shè)內(nèi)容

油庫主要存儲汽油、柴油，年吞吐量約為300萬t/年，庫容約為3.5萬m3，庫區(qū)面積300畝。油庫主要分為4個區(qū)域：卸油區(qū)、儲油區(qū)、發(fā)油區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及行政管理區(qū)，工程新建庫容3.5萬m3，油庫等級為一級。

4.2 選址基本條件

地址1：該地址緊鄰省道與鐵路站約1 km，東側(cè)地形開闊，西側(cè)為山，距居民區(qū)約5 km，用地充足，符合城市規(guī)劃，交通便利，距離城市約10 km。

地址2：該地址緊鄰省道與鐵路站約2 km，東側(cè)為高山，西側(cè)為河流，距離居民區(qū)與市區(qū)較近，約2 km，鐵路站點附近企業(yè)較多，用地充足，符合城市規(guī)劃。

地址3：該地址緊鄰省道與鐵路約2 km，東側(cè)為底山丘陵地形復(fù)雜，西側(cè)為開闊平地，距離居民區(qū)約5 km，距離城市較遠，用地充足，符合城市規(guī)劃且附近有其他油庫區(qū)。

根據(jù)該油庫選址優(yōu)先級評價調(diào)查結(jié)果，依據(jù)專家打分法，得出各評價指標(biāo)的評價值，如表4所示。

表4 油庫選址優(yōu)先級評價指標(biāo)值

4.3 改進的模糊層次分析法計算權(quán)重

利用優(yōu)先判斷矩陣，結(jié)合表1與表2的判斷標(biāo)準(zhǔn)，判斷評價指標(biāo)兩兩相對重要性，油庫區(qū)指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系主要分為4個層次，經(jīng)過分析可以建立9個優(yōu)先判斷矩陣，矩陣分別為：

C6-C6i優(yōu)先判斷矩陣：

以C6-C6i優(yōu)先判斷矩陣為例進行計算，利用轉(zhuǎn)換公式，得到模糊一致性判斷矩陣：

方根法求排序向量

通過轉(zhuǎn)換公式將判斷矩R={rij}5×5轉(zhuǎn)換成互反型矩陣E：

迭代計算精度ε=0.000 1，令V0=W(0)=(0.237 0.229 0.224 0.325 0.287 0.165)T作為特征值法的迭代初值，迭代3次后求得W(3)=(0.312 0.224 0.325 0.267 0.212 0.172)T，計算精度‖x3‖∞-‖x2‖∞≤0.000 1。同樣的方法得到A-B、B1-C、B2-C、C1-C1i、C2-C2i、C3-C3i、C4-C4i、C5-C5i矩陣的結(jié)果分別為(0.286 0.313), (0.42 0.63),(0.35 0.65 0.56 0.43), (0.317 0.286), (0.45 0.55), (0.43 0.53 0.61), (0.306 0.341), (0.332 0.305 0.156)。

利用改進的模糊層次分析法模型，結(jié)合專家打分法及判斷矩陣，得出油庫區(qū)選址優(yōu)先級安全評價指標(biāo)體系權(quán)重，如表5所示。

表5 改進模糊層次分析法權(quán)重值

然后結(jié)合油庫選址優(yōu)先級評價指標(biāo)值與權(quán)重比，計算出該油庫的18個安全評價指標(biāo)的組合權(quán)重(Ni)，見表6。

表6 評價指標(biāo)權(quán)重值

利用評價公式，對表中數(shù)值進行求和計算：

由計算結(jié)果可以得出，3個選址的最終評價分數(shù)為：0.71,0.697,0.689，對照表3可以發(fā)現(xiàn)：這3個地址優(yōu)先級第一個為較優(yōu)，其余兩個為一般，經(jīng)過比較分析，如需選址，選第一個較為合適，且與實際情況相符合。由表6指標(biāo)權(quán)重值比較可以發(fā)現(xiàn)：油庫選址中對于運營較為重要的為鐵路公路交通條件及市場投資收益，如地址3周圍有油庫會影響投資收益，因此分數(shù)較低。對于安全較為重要的為周圍企業(yè)與人員密度，地址2距離居民區(qū)較近，存在安全隱患。因此在選擇地址時應(yīng)充分考慮各方面因素，但由于油庫遷建項目所涉及的方面較多，還需進一步考慮財務(wù)、風(fēng)險、環(huán)境等因素。

5 結(jié)論

(1)基于安全度與運營格局的油庫選址方法兼顧了油庫區(qū)有效運營的安全因素及運營基礎(chǔ)，為油庫的選址提供了科學(xué)依據(jù)與參考。油庫選址以自然、人口、交通、經(jīng)濟及其他因素作為評價因子，考慮了諸多不確定因素，給出了油庫選址方法評價體系，建立了改進模糊層次分析模型，并給出了指標(biāo)權(quán)重與因素集的確定方法。

(2)通過實例驗證發(fā)現(xiàn)：改進模糊層次法對該項目中的各因素進行了有效評價，比較3個地址，分別給出了不同的評價結(jié)果，針對評價結(jié)果給出了相應(yīng)的解決措施與建議，并且確立了油庫選址各指標(biāo)的重要程度,從而進一步明確了油庫區(qū)選址過程中要充分考慮環(huán)境風(fēng)險等因素。