淺析城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立

陳蕾

摘要：城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是對(duì)區(qū)域內(nèi)火災(zāi)破壞能力和抗御能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為制定滅火救援方案和科學(xué)布局消防站點(diǎn)提供依據(jù)，同時(shí)提出消防管理工作的具體措施建議，是分析城市消防安全狀況、查找消防工作短板問(wèn)題的有效手段，本文介紹了常用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法并詳細(xì)闡述了城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立。

關(guān)鍵詞：消防安全;火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn);評(píng)估模型

一、常用的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

目前，常用的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法通常采用綜合指標(biāo)體系法，計(jì)算方法有定性法、定量法、半定量法。如表1所示。

定性法以安全檢查打分法、專(zhuān)家打分法最為典型，主要以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)章的有關(guān)規(guī)定為評(píng)判依據(jù)，確定風(fēng)險(xiǎn)特征，帶有指示標(biāo)準(zhǔn)地消除火險(xiǎn)隱患。[1]此方法主要適用于點(diǎn)型評(píng)估單元（如一個(gè)建筑物）。

定量法是在風(fēng)險(xiǎn)量化的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)數(shù)學(xué)方法將不確定的定性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為量化值。主要用于確定火災(zāi)的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)，其通過(guò)假設(shè)、數(shù)據(jù)以及算法，得出量化結(jié)果并體現(xiàn)潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)的分布形態(tài)[2]，由于實(shí)現(xiàn)了評(píng)估指標(biāo)的量化，因而能夠比較準(zhǔn)確的描述系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。典型評(píng)估方法為概率分析法和事故后果分析法，其對(duì)評(píng)估對(duì)象的時(shí)間數(shù)據(jù)的積累、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集要求較高，執(zhí)行難度較大。

半定量法是火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)法，主要用來(lái)確定火災(zāi)的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，特點(diǎn)快捷簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)化強(qiáng)，應(yīng)用廣泛[3]。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外城市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)和做法，目前較為成熟的方法是通過(guò)劃分評(píng)估單元，利用綜合指標(biāo)評(píng)估法，應(yīng)用相對(duì)模糊算法建模，通過(guò)計(jì)算得出整體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法[4]。

二、城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估原則

（一） 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

針對(duì)城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，詳細(xì)體現(xiàn)地塊、區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)水平的分布特征，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分越細(xì)，越能體現(xiàn)區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)水平的差異性，但考慮工作量、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集難度，指標(biāo)量化難度，參考北京市火警應(yīng)急響應(yīng)劃分標(biāo)準(zhǔn)，并保持其一致性，設(shè)置五個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)劃分具體如下表所示。二級(jí)指標(biāo)采用下表分級(jí)，一級(jí)指標(biāo)及目標(biāo)層因疊加計(jì)算，采用自然斷裂法劃分五個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

（二） 指標(biāo)量化原則

1、客觀性原則。區(qū)域消防安全評(píng)估指標(biāo)應(yīng)該符合區(qū)域消防安全特點(diǎn)和安全的客觀實(shí)際情況，能夠充分反應(yīng)區(qū)域安全的特點(diǎn)和影響因素。

2、全面性原則。指標(biāo)體系要求覆蓋面廣，對(duì)于每一類(lèi)要素， 應(yīng)依據(jù)其內(nèi)在結(jié)構(gòu)，全面體現(xiàn)要素的構(gòu)成， 全方位地體現(xiàn)出地區(qū)消防安全現(xiàn)狀和水平。

3、層次性原則。消防安全評(píng)估指標(biāo)體系是涉及諸多要素的系統(tǒng)，按照這些要素可以將其劃分成許多的子系統(tǒng)[5]。對(duì)應(yīng)于每個(gè)子系統(tǒng)，應(yīng)在相應(yīng)的一級(jí)指標(biāo)體系下，按照客觀性原則和全面性原則，具體設(shè)計(jì)相應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)，從而形成指標(biāo)層次體系。

4、可操作原則。評(píng)估指標(biāo)體系要選擇容易收集、易于進(jìn)行比較的指標(biāo)[6];對(duì)于一些當(dāng)前難以收集數(shù)據(jù)的指標(biāo)，也要考慮在適當(dāng)調(diào)整或間接量化方式提高可獲取性。

5、定性與定量結(jié)合原則。應(yīng)盡量選取可以直接賦值的指標(biāo);對(duì)于直接量化和舍棄較困難的指標(biāo)， 可應(yīng)用主觀打分方式賦值。本次評(píng)估采用上述定性與定量綜合的方法[7]。

三、 指標(biāo)體系框架

（一）城市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系如表1所示。

（二）指標(biāo)及各要素量化

由于一級(jí)指標(biāo)、決策層根據(jù)二級(jí)指標(biāo)運(yùn)算結(jié)果和權(quán)重進(jìn)行確定，因此僅需給出最末級(jí)指標(biāo)即二級(jí)指標(biāo)的量化原則。

根據(jù)二級(jí)指標(biāo)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，可分為描述型和數(shù)值型，描述型如文保單位的數(shù)據(jù)為國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí);數(shù)值型如高層建筑的高度數(shù)據(jù)為0～19099.262之間的數(shù)值。針對(duì)描述型數(shù)據(jù)和規(guī)范有相關(guān)要求的指標(biāo)采用經(jīng)驗(yàn)判讀分級(jí)，如數(shù)據(jù)充足或者規(guī)范分類(lèi)完善，則分為四級(jí)或五級(jí)，否則分為三級(jí)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為百分制進(jìn)行量化;針對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)，采用自然斷裂法，根據(jù)組間差異最大，組內(nèi)差異最小的原則，進(jìn)行分級(jí)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為百分制的量化結(jié)果。

①描述型數(shù)據(jù)和規(guī)范有相關(guān)要求的指標(biāo)-經(jīng)驗(yàn)判斷分級(jí)

根據(jù)描述型數(shù)據(jù)種類(lèi)，通常分為三級(jí)、四級(jí)和五級(jí)，根據(jù)越危險(xiǎn)得分越低的原則進(jìn)行量化。

② 數(shù)值型數(shù)據(jù)-自然斷裂法

自然斷裂分級(jí)法是將數(shù)據(jù)集中不連續(xù)的地方作為分級(jí)的依據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分級(jí)的方法[35]。原理是一個(gè)小聚類(lèi)，聚類(lèi)結(jié)束條件是組間方差最大、組內(nèi)方差最小。類(lèi)別基于數(shù)據(jù)中固有的自然分組。將對(duì)分類(lèi)間隔加以識(shí)別，可對(duì)相似值進(jìn)行最恰當(dāng)分組，并可使各個(gè)類(lèi)之間的差異最大化[36]。要素將被劃分為多個(gè)類(lèi)，對(duì)于這些類(lèi)，會(huì)在數(shù)據(jù)值的差異相對(duì)較大的位置處設(shè)置其邊界。

四、 指標(biāo)權(quán)重確定

（一）權(quán)重確定方法

采用專(zhuān)家參與的層次分析法，確定消防安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

層次分析法是一種定性與定量分析相結(jié)合的多因素決策分析方法，并通過(guò)決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷賦值。它是把一個(gè)問(wèn)題劃分為各種的因素，歸屬于為各層次，呈現(xiàn)出多層次結(jié)構(gòu)，建立判斷矩陣對(duì)每一層次內(nèi)各因素兩兩進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算判斷矩陣最大特征值和特征向量，得出該層因素的權(quán)重，在這個(gè)基礎(chǔ)上計(jì)算出各層次因素對(duì)于總體目標(biāo)的組合權(quán)重。

構(gòu)造體系層次

（1）建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型，模型通常分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和措施層。

（2）采用專(zhuān)家打分法進(jìn)行因素指標(biāo)的重要度排序處理，并采用表中的判斷方法對(duì)專(zhuān)家期望進(jìn)行匯總，匯總于構(gòu)造的判斷矩陣中進(jìn)行權(quán)重系數(shù)的處理。

（3）構(gòu)造判斷矩陣。

對(duì)于二級(jí)指標(biāo)較多的指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法兩兩比較權(quán)重較為困難，因此采用德?tīng)柗茖?zhuān)家調(diào)查法，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)和系統(tǒng)分析人員經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重。針對(duì)一級(jí)指標(biāo)及二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行德?tīng)柗茖?zhuān)家咨詢法。

（二）計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

由于構(gòu)造的判斷矩陣是正矩陣，故可求出最大特征根λmax所對(duì)應(yīng)的特征向量W。根據(jù)方程ZW=λmaxW，求出特征向量W，經(jīng)過(guò)歸一化處理后得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。此處選用“和積法”進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算步驟如下：

a）對(duì)判斷矩陣Z按列進(jìn)行規(guī)范化

b）將每列經(jīng)歸一化處理后的判斷矩陣按行相加

c）將按行相加得到的和向量進(jìn)行正規(guī)化計(jì)算所得到的特征向量即為權(quán)重向量。

計(jì)算所得到的特征向量即為權(quán)重向量。

d）根據(jù)方程BW=maxW，計(jì)算矩陣最大特征根

為了判斷構(gòu)造的判斷矩陣所求出的特征向量是否合理，還需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算一致性比率公式如下：

式中：CR為一致性比率，m為判斷矩陣的階數(shù)，RI是平均隨機(jī)一致性比率，其取值如表所示：

當(dāng)CR<0.1時(shí)，表示構(gòu)造的判斷矩陣通過(guò)了一致性檢驗(yàn)，則認(rèn)為該判斷矩陣具有滿意的一致性，否則，就需調(diào)整判斷矩陣，重新計(jì)算權(quán)重，直到取得滿意的一致性為止。

（三）指標(biāo)權(quán)重確定

將每列加權(quán)求和最終得到一級(jí)指標(biāo)新權(quán)重。公式如下所示。

式中：—第j 個(gè)指標(biāo)的新權(quán)重;

Ki——第i類(lèi)專(zhuān)家的權(quán)重;Wij——第i 個(gè)一致性檢驗(yàn)合格的專(zhuān)家對(duì)第j 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

本次參加打分的專(zhuān)家共20人，其中消防局專(zhuān)家5人，規(guī)劃院專(zhuān)家5人，其它防火專(zhuān)家10人。針對(duì)一級(jí)指標(biāo)及二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行德?tīng)柗茖?zhuān)家咨詢法。

按照專(zhuān)家期望值，列出判斷矩陣，第一列以“體育館”為比較基準(zhǔn)1，其它二級(jí)指標(biāo)對(duì)“體育館”的兩點(diǎn)距：

以此類(lèi)推，列出判斷矩陣。

（四） 權(quán)重計(jì)算結(jié)果

專(zhuān)家判斷一級(jí)指標(biāo)打分后得出權(quán)重如表3所示

本次評(píng)估指標(biāo)權(quán)重經(jīng)過(guò)一致性檢驗(yàn)，最終各指標(biāo)權(quán)重結(jié)果如表4所示：

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