基于IAHP的地下商業街火災風險評價

潘 杰，施式亮，李潤求，唐 凌

(湖南科技大學 能源與安全工程學院，湖南 湘潭411201)

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基于IAHP的地下商業街火災風險評價

潘 杰，施式亮，李潤求，唐 凌

(湖南科技大學 能源與安全工程學院，湖南 湘潭411201)

摘要：為了降低地下商業街火災帶來的損失，提出運用區間層次分析法(IAHP)對地下商業街火災進行風險評價。采用改進的Delphi法，從防火能力、滅火能力、消防管理和疏散能力4個方面，構建地下商業街火災3級安全評價指標體系。運用區間特征根法(IEM)計算各評價指標的權重值，并在總目標下進行權重排序。為了印證評價模型的可靠性，以湘潭河西地下商業街火災系統為實例進行運算，結果表明湘潭河西地下街火災主要危險因素為：人員的逃生能力、消防宣傳力度、火災負載，評價結論與實際情況相符。

關鍵詞：湘潭；地下商業街；火災；區間層次分析法；IAHP；風險評價；權重排序

隨著城市經濟的發展，地下商業街的規模已成為城市發達水平的重要衡量標準。與地上建筑相比，地下建筑火災存在火災負載大、火勢難以控制、撲救困難、人員傷亡及財產損失大等特點[1-3]。據統計，地下空間一旦發生火災，其造成的損失遠勝于地上空間火災。因此，采用科學的方法對地下商業街火災進行安全評價，有著極其重要的意義。為了解決這些問題，馬德鐘等[4]采用貝葉斯網絡模型對地下空間火災進行風險評價，此方法解決了地下商業街火災因素的不確定性，但其結構繁雜，評價結果容易出現偏差；楊勝州等[5]對地下交通樞紐站火災煙氣控制進行數值模擬研究，但對于地下商業街這樣的模糊系統，該方法計算量大且容易忽視火災誘發潛在因素；吳鳳等[6]對地下商業街火災煙氣流動進行實驗研究，但其偶然性強，且操作環境條件高。區間層次分析法(Interval Analytic Hierarchy Process，簡稱IAHP)將區間模糊數學與傳統AHP相結合[7]。在繼承了傳統層次分析法(AHP)化繁為簡和全面考慮優點的同時，優化了專家打分環節，克服傳統層次分析法的片面性。基于此，本文提出運用區間層次分析法(IAHP)對地下商業街火災進行風險評價。

1 基于IAHP地下商業街火災風險評價模型

1.1 地下商業街火災風險評價指標體系

運用改進的 Delphi法，咨詢地下商業街總設計師、街內安全防火負責人和消防機構，結合人、物、環境和管理，構建地下商業街火災3級風險評價指標體系[8]。分別定義為目標層、準則層和影響因子層。地下商業街火災風險層次結構模型如圖1所示。

1.2 地下商業街火災風險區間判斷矩陣

IAHP定量過程與AHP相似，專家結合評分標度對影響因子間對比嚴重程度進行區間評估。專家組由6名資深防火專家組建而成，評分標度采用AHP“1～9”標度[9]。由地下商業街火災安全評價層次指標體系，結合專家評分結果，可構造5個區間判斷矩陣，即：總目標下區間判斷矩陣(B-A)，防火能力區間判斷矩陣(C1i-B1)，滅火能力區間判斷矩陣(C2i-B2)，消防管理水平區間判斷矩陣(C3i-B3)和疏散能力區間判斷矩陣(C4i-B4)。

1.3 IAHP權重計算與排序

IAHP權重計算方法主要包括區間特征根法、隨機模擬法、迭代法、構造互補矩陣法等。筆者選擇區間特征根法(IEM)。由于計算量較大，宜采用計算機軟件運算。主要計算過程如下[10]：

(1)將區間判斷矩陣分解成兩個定值矩陣：A-、A+。計算這兩個判斷矩陣的最大特征根：λ-，λ+；

(2)計算最大特征根所對應的歸一化特征向量：x-，x+；

(1)

(4)求區間權重向量W：

W=[kx-,mx+]

(2)

(5)為了簡化運算，將區間權重向量轉化為中心形式：

(3)

(6)總目標下權重排序：

通常：W(k)=P(k)P(k-1)P(k-2)…W(2)

(4)

式中W(k)為第k層元素相對于總目標的權重值；P(k)為第k層上元素對k-1層上各元素的權重排序。

2 應用實例

2.1 地下商業街基本情況

湘潭河西地下商業街由湘潭河西建設北路、韶山中路、車站路的地下部分呈三角之勢環繞而成，如圖2所示。全線貫通于2014年10月，全長1 800m。人行街道寬4.5m，內設600個商鋪，由于部分區域有商販擺攤，所以實際商鋪為678個。其中90%左右商鋪以銷售服裝與鞋包為主，其它為餐飲、電器和游樂場等。地下街平均人流量約為50人/min。整條地下街共有40號進出口，進出口成對存在，所以約每隔90m設1對進出口，街內有明顯安全出口引導標識。進出口階梯長約12m，寬2.5m，部分單向進口或出口寬1.5m。街道無明顯消防宣傳公告。內設30處室內消防栓，街內每隔100m，設置電動防火卷簾門。地下街通風靠10臺大功率風機24h不停運轉維持。設有6名執勤人員。

2.2 參數的確定

經綜合考慮，專家組成員確定如下：火災安全評價方面的大學教授2名，湘潭消防支隊防火副部長2名，湘潭地下商業街防火負責人2名。由專家對5個判斷矩陣進行區間賦值，賦值結果見表1～表5。

表1 總目標下區間判斷矩陣

表2 防火能力區間判斷矩陣

表3 滅火能力區間判斷矩陣

表4 消防管理水平區間判斷矩陣

表5 疏散能力區間判斷矩陣

2.3 權重計算與排序

表6 總目標下權重值

對指標層的權重值大小排序，排序結果為：C43>C32>C14>C42>C41>C13>C33>C22>C12>C31>C23>C11>C21。由排序結果可知各影響因子造成事故損失的危險程度。

2.4 評價結果分析

通過權重排序結果，得出湘潭地下商業街火災主要危險在于：人員的逃生能力，消防宣傳力度，火災負載。湘潭地下商業街出口隱蔽，街道行人大多為普通市民，缺乏安全逃生技能，疏散困難；街內廣告眾多，卻無一用于消防宣傳引導，顧客缺乏防火意識與滅火能力；商品類型大多為服裝、鞋、包等，火災負載大。

2.5 火災風險管理對策措施

結合上文評價結論與相關文獻參考，制定地下商業街火災風險管理對策措施。

(1)提高疏散效率：地下商業街人口密度大，且出口隱秘，火災發生時行人由于缺乏逃生技能，容易發生擁堵甚至踩踏事故。地下街應該聯合當地消防機構定期進行消防演練，優化逃生路線。同時加強消防宣傳與安全疏散引導，提高火災疏散效率。

(2)分區設置空間：地下商業街火災負載大，火勢蔓延迅速，為了減緩火勢的蔓延，可采用分區設計。分區類型一般包括敞開式和封閉式，湘潭地下街采用封閉式，火災發生時可關閉防火門，抑制火災發展，防止火勢擴大。

(3)提升排煙能力：地下街火災發生時，煙氣容易聚集。為了使煙氣迅速消散，在每個分區設立排煙口，通風機必須具備足夠的風量，并保證風機在高溫下能持續作業。

(4)加強防火監督：地下街商品類型多為易燃物品，一旦起火，火勢極易擴大。對于這些“重災區”，必須加強監督，防患于未然。首先配備精密攝像頭與溫感探測器，一旦發現火源，第一時間撲滅；其次，對店員進行防火培訓，提高防火意識，同時也能提醒與糾正顧客的不安全行為；最后，配備專業消防巡視人員，24 h巡查街內情況。

3 結論

運用IAHP評價地下商業街火災系統，由AHP與模糊數學結合而成，評價過程層次分明，評價結論科學可靠，克服了專家決策的不確定性。以湘潭河西地下商業街為工程實例，其評價結果表明主要危險在于：人員的逃生能力，消防宣傳力度，火災負載，評價結果與實際情況相符。印證了IAHP運用于地下商業街火災風險評價的可行性。

參考文獻：

[1]婁樹立，劉華偉.地下商業建筑火災的特點及預防措施[J].重慶科技學院學報: 自然科學版,2008,10(6):146-150.

[2]王路之，王果山，朱玉貴.哈爾濱市地下商業街火災特點及滅火對策[J].武警學報,1998(1): 25-31.

[3]毛海林.淺談大型商場的火災危險性及消防安全管理對策-以重慶市沙坪壩區三峽廣場地下商場為例[J].中國科技投資，2012，2(12)：10-13.

[4]馬德仲，丁文飛，劉勝楠.基于貝葉斯網絡的地下空間火災風險評估方法研究[J].中國安全科學學報，2013，23(11)：151-155.

[5]楊勝州，莫善軍，潘遷宏.地下交通樞紐站火災煙氣控制數值模擬研究[J].中國安全生產科學技術，2012，8(12)：49-52.

[6]吳 鳳，鄧 軍.地下商業街煙氣流動實驗研究[J].中國安全科學學報，2005，15(12)：60-63.

[7]王 振，劉 茂.應用區間層次分析法(IAHP)研究高層建筑火災安全因素[J].安全與環境學報，2006，6(1)：12-18.

[8]葛 悅，汪 彤，徐亞博.基于灰色層次分析法的突發事件應急管理能力評價[J].中國安全生產科學技術，2014，10(12)：81-86.

[9]王 飛，胡靜嫻，黃 晶.AHP和模糊綜合評判在綠色建筑中的評價研究[J].河北工程大學學報: 自然科學版, 2014，2(31)：106-109.

[10]吳育華，諸 為，李新全，等.區間層次分析法-IAHP[J].天津大學學報: 自然科學版, 1995,28(5): 700-705.

(責任編輯王利君)

Underground commercial street fire risk evaluation based on IAHP

PAN Jie，SHI Shi-liang，LI Run-qiu, TANG Lin

(School of Energy & Safety Engineering, Hunan university of science & technology , Hunan Xiangtan 411201,China)

Abstract：To reduce the losses caused by fire disaster of underground commercial street, Using Interval Analytic Hierarchy Process (IAHP) to assess the risk of underground commercial street fire disaster. Applying modified Delphi method from 4 aspects such as ：fire resistance property, fire-fighting capability, fire management and evacuation capability to build third-level safety evaluation index system of underground mall fire disaster. Adopting IEM to calculate the weight value of each index, and conduct the rank of weight value under the overall objective. To confirm the reliability of evaluation model, Took west Xiangtan underground commercial street fire disaster system as an example for calculation, the result of evaluation showed that the main risk factors of the underground commercial street of west Xiangtan fire disaster are divided into three aspects: ability of escaping, fire fighting propaganda, fire load of fire disaster.AS a result, evaluation conclusion correspond with the actual situation.

Key words：underground commercial street; fire; Interval Analytic Hierarchy Process；IAHP; safety evaluation; rank of weight value

中圖分類號：X932

文獻標識碼：A

文章編號：1673-9469(2016)01-0071-05

doi:10.3969/j.issn.1673-9469.2016.01.016

作者簡介：潘杰(1988-)，男，湖南湘潭人，碩士，主要從事建筑火災風險評價方面的研究。

基金項目：國家自然科學基金資助項目(51274100)

收稿日期：2015-11-19