基于層次分析法的某地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

鐘 委，韓 寧，田 英，王瀟杰

(鄭州大學(xué)力學(xué)與安全工程學(xué)院，鄭州，450001)

0 引言

城鎮(zhèn)-森林交界域是指城鎮(zhèn)建筑與森林植被相鄰區(qū)域或者建筑植被混合區(qū)域[1]。城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活用火、防火間距過小、可燃物的連續(xù)分布以及環(huán)境條件的相互聯(lián)系、共同作用是造成城鎮(zhèn)-森林交界域火災(zāi)主要原因[2]。

近年來國內(nèi)外城鎮(zhèn)-森林交界域火災(zāi)[3]頻發(fā)，人員財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重。2017年5月2日，大興安嶺阿木珠蘇林場(chǎng)附近住戶因傾倒燃燒剩余物殘?jiān)l(fā)森林火災(zāi)，造成6人不同程度受傷，森林過火面積達(dá)1.148萬公頃。2017年10月8日晚，美國加州舊金山灣區(qū)北部多地發(fā)生林火，大火造成42人死亡、數(shù)百人受傷，至少8900棟民宅及其他建筑被夷為平地，過火面積達(dá)24.5萬多公頃。2019年7月以來，高溫和干旱等極端天氣導(dǎo)致澳大利亞多地林火肆虐，共造成33人死亡，過火面積超過1000萬公頃[4]。

之前有學(xué)者已經(jīng)對(duì)城市棚戶區(qū)消防安全問題進(jìn)行了研究，但是對(duì)林業(yè)城鎮(zhèn)里的棚戶區(qū)消防安全問題研究較少。鄭雅芝[5]分析江西省贛州市章貢區(qū)棚戶區(qū)消防安全的現(xiàn)狀，提出了對(duì)策和建議。周艷華[6]對(duì)目前棚戶區(qū)基本情況、特點(diǎn)、存在的消防安全隱患以及如何改善棚戶區(qū)消防工作措施等做了簡(jiǎn)要的介紹。馬紅霞[7]對(duì)南昌市西湖區(qū)棚戶區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行分析。青劍[8]對(duì)四川自貢榮縣近年來棚戶區(qū)危舊房火災(zāi)案例進(jìn)行分析并提出針對(duì)性措施。

林業(yè)一直是林業(yè)城鎮(zhèn)的支柱產(chǎn)業(yè)，依托林業(yè)經(jīng)濟(jì)，村民在林區(qū)興建了大量的居民區(qū)，形成了林區(qū)與居民區(qū)相互交錯(cuò)的格局。近年來隨著退耕還林工作的推進(jìn)，林區(qū)不斷逼近城鎮(zhèn)邊緣區(qū)域，“家火上山，野火進(jìn)城”的風(fēng)險(xiǎn)與日俱增。本文針對(duì)某地區(qū)不同林業(yè)城鎮(zhèn)周邊的棚戶區(qū)存在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，針對(duì)其火災(zāi)隱患提出了對(duì)策和建議。

1 某地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)概況

調(diào)研結(jié)果顯示，林區(qū)棚戶區(qū)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，現(xiàn)存建筑物主要為2000年以后修建。建筑物的使用功能主要為住宅，臨街建筑存在變更使用功能的情況，建筑防火性能強(qiáng)弱是造成火災(zāi)發(fā)生的重要因素之一。同時(shí)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)基數(shù)大，涉及人口多，建筑產(chǎn)權(quán)復(fù)雜，責(zé)任主體不明，存在大量火災(zāi)隱患。首先，棚戶區(qū)建筑多為木質(zhì)承重結(jié)構(gòu)，耐火等級(jí)低，火災(zāi)時(shí)易坍塌。其次，林區(qū)冬季多采用木柴燒火取暖，密集堆積的木柴增大了棚戶區(qū)的火災(zāi)荷載，也增大了火災(zāi)撲救難度，能否及時(shí)清除火災(zāi)危險(xiǎn)源是控制火災(zāi)發(fā)生的重要條件。再次，當(dāng)?shù)叵涝O(shè)施嚴(yán)重缺乏，城鎮(zhèn)沒有消火栓、消防水鶴等公共消防設(shè)施；居民家中也缺乏滅火器，而消防設(shè)施等救援力量對(duì)于火災(zāi)初期的撲滅有著重大幫助。最后，林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)缺乏對(duì)居民消防安全宣傳，加強(qiáng)消防知識(shí)宣傳是提高社會(huì)群眾消防安全意識(shí)與區(qū)域火災(zāi)防治能力的重要途徑。

統(tǒng)計(jì)資料顯示：該地區(qū)各林業(yè)城鎮(zhèn)目前共有棚戶區(qū)114626戶，涉及人口32.1萬人。具體分布如表1所示。

表1 不同林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)分布信息Table 1 Distribution information of shanty towns in different forestry towns

2 評(píng)估分析方法的介紹

2.1 層次分析法

本文采用層次分析法[9,10]對(duì)該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防安全開展定量評(píng)估。評(píng)估體系以林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防安全為總目標(biāo)，根據(jù)各林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防安全現(xiàn)狀，以科學(xué)、合理、有效為基本原則，運(yùn)用模糊層次分析法建立棚戶區(qū)風(fēng)險(xiǎn)的層次結(jié)構(gòu)，對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行權(quán)重分析和排序，實(shí)現(xiàn)將風(fēng)險(xiǎn)定量化的目的[11]。

2.2 棚戶區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系建立

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的建立原則，對(duì)辨識(shí)出的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本要素進(jìn)行歸類、調(diào)整，構(gòu)建如表2所示的消防安全評(píng)估指標(biāo)體系，即層次結(jié)構(gòu)模型。

表2 棚戶區(qū)消防安全層次評(píng)價(jià)體系Table 2 The level evaluation system of fire safety in shanty towns

2.3 指標(biāo)體系的權(quán)重

在確定評(píng)估指標(biāo)后，采用專家打分法對(duì)評(píng)估指標(biāo)之間的重要程度進(jìn)行量化比較。把比較結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)：同等重要、較重要、重要、很重要、非常重要，并且采用“1～9”標(biāo)度值表示[12]。

在確定了各因素的相對(duì)重要性等級(jí)后，將每組之間比較得到的相對(duì)重要性結(jié)果進(jìn)行如下處理，如式(1)所示：

(1)

式(1)中，aij為i因素相比于j因素的重要性比值，具體可參考比較矩陣表。n則為每一層次指標(biāo)因素的個(gè)數(shù)。明顯可以看出A屬于正互反矩陣，因?yàn)閍ij與aji互為倒數(shù)關(guān)系。

接下來則是利用公式(2)求解所構(gòu)建判斷矩陣的兩個(gè)參數(shù)。首先求出特征向量，進(jìn)而求出特征向量的最大特征值，其中特征向量用w表示，最大特征值用λmax表示[13]。

Aw=λmaxw

(2)

2.4 一致性檢驗(yàn)

一致性檢驗(yàn)[14]在層次分析法的計(jì)算過程中是非常關(guān)鍵的一步，這里使用的一致性指數(shù)CI的具體算法是：

(3)

不同的階數(shù)對(duì)應(yīng)了不同的一致性指標(biāo)數(shù)值，具體見表3。一致性比例CR即為CI和RI的比值。其中，RI稱為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，它只與矩陣階數(shù)n有關(guān)。

表3 RI值對(duì)應(yīng)表Table 3 RI value correspondence table

當(dāng)一致性比例CR小于0.10時(shí)，一般會(huì)認(rèn)為矩陣滿足一致性要求。如果一致性比例CR大于0.10，即無法通過一致性檢驗(yàn)，則需對(duì)重要度進(jìn)行調(diào)整，直至CR<0.10為止。

3 評(píng)分及結(jié)論判定

通過上述原理分析，以某一林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)為例進(jìn)行消防安全評(píng)價(jià)。首先根據(jù)2.2節(jié)確定消防安全評(píng)價(jià)體系。

3.1 確定棚戶區(qū)消防安全評(píng)價(jià)體系判斷矩陣和權(quán)重值

根據(jù)1～9標(biāo)度，通過專家打分法確定準(zhǔn)則層判斷矩陣，見表4。

表4 準(zhǔn)則層判斷矩陣Table 4 Criterion-level judgment matrix

轉(zhuǎn)化成矩陣以后，進(jìn)行歸一化運(yùn)算后，得到準(zhǔn)則層權(quán)重集為B=[0.4605,0.3166,0.1704,0.0525],最大特征值λmax=4.146，一致性指標(biāo)CI=0.049，通過查表得到n=4時(shí)，RI=0.96，計(jì)算得到CR=0.051<0.1，認(rèn)為準(zhǔn)則層判斷矩陣的一致性可以接受[15]。

同樣，根據(jù)上述方法可以計(jì)算各方案層的權(quán)重值并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，如表5～表8。

表5 建筑防火判斷矩陣及權(quán)重系數(shù)Table 5 Building fire protection judgment matrix and weight coefficient

表5計(jì)算得到CR=-0.19<0.1，可以認(rèn)為該方案層矩陣的一致性可以接受。

表6 火災(zāi)危險(xiǎn)源判斷矩陣及權(quán)重系數(shù)Table 6 Fire hazard source judgment matrix and weight coefficient

表6計(jì)算得到CR=-0.05<0.1，可以認(rèn)為該方案層矩陣的一致性可以接受。

表7 救援力量判斷矩陣及權(quán)重系數(shù)Table 7 Rescue force judgment matrix and weight coefficient

表7計(jì)算得到CR=-0.075<0.1，可以認(rèn)為該方案層矩陣的一致性可以接受。

表8 消防安全宣傳判斷矩陣及權(quán)重系數(shù)Table 8 Fire safety publicity judgment matrix and weight coefficient

表8計(jì)算得到CR=-0.02<0.1，可以認(rèn)為該方案層矩陣的一致性可以接受。

3.2 實(shí)際評(píng)分及等級(jí)判定

首先對(duì)14個(gè)方案層定性判斷指標(biāo)設(shè)置評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，基于對(duì)該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)區(qū)域特征的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，結(jié)合各城鎮(zhèn)實(shí)際現(xiàn)狀及工作開展情況對(duì)指標(biāo)打分，分為A、B、C、D四檔[16]，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)為得分越低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高，分檔A表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性極高；B表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性較高；C表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性中等；D表示火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性低，如表9所示。由高校及當(dāng)?shù)叵谰仍畽C(jī)構(gòu)組成相關(guān)專家根據(jù)評(píng)估分析內(nèi)容以及評(píng)分判定基準(zhǔn)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行區(qū)間賦分，由集值統(tǒng)計(jì)法[17]可將區(qū)間賦分情況計(jì)算處理，最終求得各變量層指標(biāo)的準(zhǔn)確量化評(píng)分，將方案層指標(biāo)得分乘以對(duì)應(yīng)權(quán)重，計(jì)算出準(zhǔn)則層評(píng)估指標(biāo)得分，進(jìn)而由準(zhǔn)則層指標(biāo)得分乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重，計(jì)算出評(píng)估目標(biāo)的整體評(píng)估得分，如表10所示。

表9 評(píng)估指標(biāo)分值判斷標(biāo)準(zhǔn)Table 9 Evaluation index score judgment standard

從表10可知，該鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防安全水平得分為25.52分。林業(yè)城鎮(zhèn)(區(qū)域)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果按總分值劃分為極高風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。其判斷標(biāo)準(zhǔn)如表11所示。對(duì)應(yīng)分值該林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)消防安全水平風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)。

表10 棚戶區(qū)消防安全層次評(píng)價(jià)體系Table 10 Hierarchical evaluation system of fire safety in shanty towns

表11 林業(yè)城鎮(zhèn)(區(qū)域)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)Table 11 Forestry towns (regions) fire risk classification standards

按照上文所述的方法，從19個(gè)調(diào)研林業(yè)城鎮(zhèn)中，抽取10個(gè)典型林業(yè)城鎮(zhèn)作為評(píng)分對(duì)象，得到各林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)評(píng)分分值和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表12所示。

以實(shí)際進(jìn)行評(píng)分的各林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)作為樣本，可對(duì)該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行描述。經(jīng)計(jì)算可得，該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)60%處于高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)，40%處于極高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)。

表12 林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)評(píng)分及對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Table 12 Forestry town shanty town score and corresponding risk level

3.3 對(duì)策與建議

從評(píng)分結(jié)果來看，準(zhǔn)則層得分較低的是“建筑防火”和“救援力量”兩項(xiàng)，需要針對(duì)進(jìn)行整改，方案層中的“消防組織機(jī)制”“個(gè)人消防設(shè)施”所占權(quán)重較高，分別為0.479和0.540，說明對(duì)這些方面尤其需要加強(qiáng)管理。具體整改對(duì)策如下：

(1)加強(qiáng)對(duì)消防通道的管理。改善消防間距不足的問題，嚴(yán)防居民在消防車道亂停亂放車輛和堆放木垛等行為。

(2)完善消防設(shè)施的建設(shè)?？梢栽谂飸魠^(qū)周邊建立微型消防站，每戶居民都要有基本的消防設(shè)施，鄉(xiāng)鎮(zhèn)消防設(shè)施要求標(biāo)準(zhǔn)要提高。

(3)加強(qiáng)居民消防安全意識(shí)。發(fā)動(dòng)網(wǎng)格管理人員和消防志愿者，通過走家入戶、發(fā)放宣傳圖等形式，讓人們認(rèn)識(shí)火災(zāi)特點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)。

(4)加強(qiáng)建筑耐火等級(jí)。在城鎮(zhèn)-森林交界處的棚戶區(qū)的內(nèi)、外墻體表面應(yīng)盡量減少木質(zhì)建筑材料的應(yīng)用，防止“家火上山”現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)論

為避免城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)的發(fā)生，對(duì)某地區(qū)19個(gè)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)實(shí)地考察，對(duì)各個(gè)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和火災(zāi)隱患進(jìn)行調(diào)查。根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果建立了該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，包含建筑防火等4個(gè)一級(jí)指標(biāo)因素，耐火等級(jí)等14個(gè)二級(jí)指標(biāo)因素，通過專家打分、層次分析法綜合判斷得出各個(gè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，選取10個(gè)典型的林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)進(jìn)行計(jì)算得到多數(shù)地區(qū)得分在20分～30分之間，結(jié)果表明：該地區(qū)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)60%處于高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)，40%處于極高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)。最后，針對(duì)其消防薄弱環(huán)節(jié)提出了對(duì)策和建議。