基于指標(biāo)體系的城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與軟件設(shè)計(jì)

郭惠

（北京市西城區(qū)消防救援支隊(duì)，北京 100032）

0 引言

地震是危害人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，當(dāng)前我國(guó)城市面臨地震災(zāi)害尤其是其次生災(zāi)害火災(zāi)的威脅十分嚴(yán)重，因此，研究城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估十分重要。日本的掘內(nèi)二郎、水野、青木等人在地震火災(zāi)預(yù)測(cè)方面進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性的工作，他們提出的震后著火模型與氣候、時(shí)間、建筑數(shù)量、燃?xì)夤艿赖榷喾N因素有關(guān)，并在大量的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行地震火災(zāi)預(yù)測(cè)[1]。對(duì)地震火災(zāi)的研究，國(guó)內(nèi)目前主要限于地震發(fā)生時(shí)火災(zāi)的處置方法和火災(zāi)發(fā)生后的應(yīng)急處置，然而，對(duì)策性的研究本身迫切地需要數(shù)據(jù)和科學(xué)方法的承載。本文基于建立的城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)專(zhuān)家調(diào)查法確定出各指標(biāo)的相對(duì)重要性，利用層次分析法計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重，采用Visual C++6.0 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。該項(xiàng)研究為進(jìn)行城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估奠定了理論基礎(chǔ)、為整改火災(zāi)隱患提供了科學(xué)方法，這必將對(duì)科學(xué)地進(jìn)行城市地震次生災(zāi)害火災(zāi)的預(yù)防發(fā)揮重要作用。

1 地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

1.1 地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本步驟

城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般需要經(jīng)過(guò)如下幾個(gè)步驟[2]：

1）資料收集：明確評(píng)價(jià)的對(duì)象和范圍，了解評(píng)價(jià)對(duì)象的區(qū)域特征、城市建筑情況、消防站的建設(shè)情況及社會(huì)環(huán)境狀況等。

2）根據(jù)影響地震火災(zāi)的主要因素，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3）本文利用層次分析法和專(zhuān)家賦權(quán)計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重，確定各個(gè)分指標(biāo)或者評(píng)價(jià)因素對(duì)總體評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度。

4）評(píng)估模型的選擇過(guò)程。由于層次分析法具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)層次性和邏輯分析過(guò)程，對(duì)城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的諸多因素有著較強(qiáng)的層次區(qū)分能力，所以選用層次分析法，作為開(kāi)展評(píng)估的主要評(píng)估模型。

5）根據(jù)所選擇的指標(biāo)，收集對(duì)待評(píng)估對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步的統(tǒng)計(jì)分析和處理，為計(jì)算其評(píng)估值奠定基礎(chǔ)。

6）計(jì)算最后的評(píng)估值，給出待評(píng)估區(qū)域的火災(zāi)等級(jí)，并提出降低或控制危險(xiǎn)的安全對(duì)策措施。在此，主要指利用評(píng)估結(jié)果，提高相關(guān)指標(biāo)的安全度，從而降低城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.2 底層指標(biāo)的處理及說(shuō)明

由于對(duì)地震火災(zāi)指標(biāo)的影響因素沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可參考，本文通過(guò)查閱資料將主要介紹對(duì)城市地震火災(zāi)影響程度較大的因素，而對(duì)于和民事火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系中類(lèi)似的因素的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，則可以參考相關(guān)的規(guī)范，本文不再詳述。評(píng)分時(shí)，5 分為最高得分，表示火災(zāi)危險(xiǎn)性大，城市面臨的地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，1分為最低得分。

1.3 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

本文把城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)劃分為V、IV、III、II、I 五個(gè)等級(jí)，分別表示該城市危險(xiǎn)、較危險(xiǎn)、一般安全、較安全、安全。根據(jù)層次分析法，可知，對(duì)城市進(jìn)行地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，主要包括以下幾個(gè)方面[3]。

1）結(jié)合收集的資料，根據(jù)指標(biāo)的影響程度給每一個(gè)底層指標(biāo)評(píng)分。

因?yàn)樯蠈又笜?biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果取決于底層指標(biāo)，所以選取一個(gè)完整的底層指標(biāo)層次，即指標(biāo)體系中最外層的指標(biāo)作為基準(zhǔn)指標(biāo)，可得到每一個(gè)基準(zhǔn)指標(biāo)的得分。

2）用這些指標(biāo)的分值與該指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重相乘，并進(jìn)行累加，得到最后的評(píng)估分?jǐn)?shù)，公式如下：

式中，為評(píng)估分值；為底層指標(biāo)的得分；為每一個(gè)底層指標(biāo)的權(quán)重。

1.4 劃分城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

以分?jǐn)?shù)來(lái)衡量最終的評(píng)估結(jié)果，是各種系統(tǒng)評(píng)估中最常見(jiàn)的評(píng)價(jià)結(jié)果形式。對(duì)照所建立的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)?？芍?，如果某一個(gè)城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為W=4.7，則表示該城市地震火災(zāi)屬于風(fēng)險(xiǎn)較高狀態(tài)?；诳倷?quán)重為1 的評(píng)價(jià)結(jié)果與火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系[4]如表1 所示：

表1 評(píng)價(jià)結(jié)果與地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 軟件設(shè)計(jì)

本文采用Visual C++6.0 編寫(xiě)程序，程序中采用的Access 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)名為Demo.mdb，庫(kù)內(nèi)表名為DemoTable，表內(nèi)字段名為所有評(píng)估指標(biāo)字段，來(lái)構(gòu)造程序操作所需的數(shù)據(jù)庫(kù)。表中的第一行數(shù)據(jù)設(shè)置為權(quán)重，之后的數(shù)據(jù)行為各個(gè)地段的指標(biāo)值（每一個(gè)地段對(duì)應(yīng)一行）。M_FUNC 函數(shù)提供讀取當(dāng)前指針?biāo)赶驍?shù)據(jù)的結(jié)果計(jì)算，并對(duì)其結(jié)果評(píng)級(jí)，返回值給對(duì)話(huà)框，并最終顯示出來(lái)。

本程序直接由ADO 操作Access 數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)圖形界面實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)操作。通過(guò)ADO 所編寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)具有查詢(xún)、修改各項(xiàng)指標(biāo)及其權(quán)重、供專(zhuān)家打分等功能[5]。主菜單如圖1 所示。

圖1 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)主界面

圖2 主界面的一組下拉菜單

主菜單是整個(gè)應(yīng)用程序的神經(jīng)樞紐，該程序的各種功能都通過(guò)主菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)。

表2 菜單項(xiàng)的說(shuō)明

3 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例

以甘肅省金昌市為實(shí)例，按照評(píng)估的基本步驟，參照城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的底層指標(biāo)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)了分析，根據(jù)實(shí)際調(diào)查，一些基本數(shù)據(jù)列舉如下：金昌市位于東經(jīng)101°04′35″—102 ° 43 ′ 40 ″， 北 緯37 ° 47 ′ 10 ″ —39°00′30″，面積9 600 km2，該地區(qū)地震設(shè)防烈度為8 度，本市區(qū)人口大約22 萬(wàn)人，平均海拔1 500 m，氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂颍杲邓看蠹s為114 mm，平均氣溫7.5℃，綠化覆蓋率達(dá)到20%，地處甘肅省河西走廊東段。金昌市地勢(shì)以山地、平原為主，以戈壁沙漠東西展開(kāi)，相間排列，山地平川交錯(cuò)，綠洲荒漠相間，位于中國(guó)地震斷裂帶上，一旦發(fā)生地震將具有較高的地震火災(zāi)危險(xiǎn)性。

本文評(píng)價(jià)實(shí)例中，設(shè)定地震烈度為8 度，震源深度為220 km，與震中的距離為500 km，地震發(fā)生在15 時(shí)。結(jié)合專(zhuān)家小組對(duì)主觀因素的評(píng)分情況，經(jīng)過(guò)綜合處理，得出底層指標(biāo)的評(píng)分情況，結(jié)果見(jiàn)表3 至表7。

表3 金昌市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估地震因素底層指標(biāo)得分

表4 金昌市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估加油加氣站底層指標(biāo)得分

表5 金昌市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管網(wǎng)系統(tǒng)底層指標(biāo)得分

表6 金昌市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估消防系統(tǒng)底層指標(biāo)得分

表7 金昌市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估城市環(huán)境底層指標(biāo)得分

運(yùn)用城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，點(diǎn)擊“在此輸入需要操作的地區(qū)名稱(chēng)”按鈕輸入金昌市，如圖3 所示。

圖3 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)界面

點(diǎn)擊Access 數(shù)據(jù)庫(kù)，界面（如圖4 所示），

圖4 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)界面

然后雙擊DemoTable 表，將底層指標(biāo)評(píng)價(jià)分值輸入對(duì)應(yīng)的底層指標(biāo)下（如圖5 所示），

圖5 Demo Table 表

點(diǎn)擊“讀取”（按鈕如圖6 所示）可以直接讀取最后的評(píng)估分值。

圖6 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果1

由此，可得出最后的評(píng)估分值W=2.4，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為III 級(jí)，屬于一般安全。

實(shí)例中，設(shè)定的地震烈度為8 度，房屋倒塌但不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞，震源深度為220 km 屬于中源地震，與震中距離為500 km，為近震，地震發(fā)生在15 時(shí)，不屬于城市用火用電的高峰期，所以在地震強(qiáng)度不是特別大的情況下，該城市具有一定的抵抗地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力。改變地震因素中的相關(guān)指標(biāo)，設(shè)定地震烈度為9 度，震源深度為100 km，震中距離為200 km，地震發(fā)生在12 時(shí)，其余指標(biāo)不改變，則最后的評(píng)估分值如圖7 所示。

圖7 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果2

改變地震烈度、震中距離、震源深度和地震發(fā)生時(shí)間后，得出最后的評(píng)估分值W=4.3，地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為V 級(jí)，屬于危險(xiǎn)。

結(jié)果表明：對(duì)于地震強(qiáng)度較低的情況下，該城市具備一定的抵抗能力，而對(duì)于震中距較近、震源深度較淺的強(qiáng)度較高的地震，該城市將處于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的狀態(tài)，不具備抵抗強(qiáng)度較大的地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力。而評(píng)估的目的是為了評(píng)估城市的現(xiàn)狀，然后通過(guò)改變指標(biāo)體系中的相關(guān)指標(biāo)，降低城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，從而給出整改措施。保持改變后地震因素的相關(guān)指標(biāo)不變，提高城市的建筑抗震性能和燃?xì)夤芫W(wǎng)的抗震性能，計(jì)算城市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，結(jié)果見(jiàn)圖8 所示。

圖8 城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果3

由城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)計(jì)算出最后的評(píng)估分值W=3.3，地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為IV 級(jí)，屬于較危險(xiǎn)，由此得出，該城市目前的狀態(tài)不具備抵抗強(qiáng)度較大的地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力，但通過(guò)提高城市建筑的抗震性能和燃?xì)夤芫W(wǎng)的抗震性能，城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)可降低一級(jí)。

4 結(jié)論

評(píng)估結(jié)果表明：基于指標(biāo)體系所編寫(xiě)的城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，可快速得出城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的現(xiàn)狀，而通過(guò)提高相關(guān)指標(biāo)的安全度（即通過(guò)評(píng)估后的整改），可有效地降低城市地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，提高城市對(duì)于地震火災(zāi)的抵抗力。結(jié)果可為城市地震火災(zāi)預(yù)防提供參考，對(duì)城市抵抗地震火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。