城市安全風險評估區域評估模型應用研究

汪 婷

（首都經濟貿易大學 安全與環境工程學院，北京 100070）

0 引言

我國城市化速度的加快，城市規模的擴大，不僅為社會經濟高速發展注入源源不斷的活力，同時也為城市的安全運行帶來新的難題：首先從城市中行業眾多角度來說，行業的多樣性使得城市安全風險類型復雜多樣；其次從城市空間角度來說，城市的密集化放大了事故災難的后果嚴重程度。2013年11月22日青島輸油管道發生的爆炸事件、2014年12月上海外灘發生的踩踏事故、2015年8月12日天津港的爆炸事故、2016年12月24日江西豐城電廠施工平臺發生的坍塌事故，這些事故體現了城市公共安全管理方面所存在的漏洞。為遏制重特大事故頻發，黨和國家將城市風險辨識、評估、管控提升到一個新的高度。習近平總書記發表9次加強安全生產工作重要講話，30多次安全生產工作重要批示，21次對遏制重特大事故提出明確要求。國務院安委會辦公室印發多個關于遏制重特大事故的文件[1-2]。

國際上對城市安全問題的研究多依據本國的特點，關注城市安全的不同方面，歐洲等國由于社會問題較為嚴重，他們更注重人身安全防護，故城市公共安全的側重點也偏向于社會治安；日本由于自身地理位置特殊，城市安全以災害為中心，轉向注重多災種的綜合防災管理體系角度[3-4]。相對于國外，我國的城市安全研究工作起步較晚，我國的城市安防行業才發展20多年。但是城市安全是人們對美好生活的需要[5]，我國城市安全問題引起眾多學者關注，并根據自己從事的學科進行了大量研究，有從城市安全評價體系構建角度研究的，如雷璐寧、徐豐良、肖艷等人[6-8]；有從行業角度分析的，如研究城市中軌道交通的安全風險評估理論的熊義、徐田坤等人[9-10]；有從減災救援角度研究的，如劉軍奎、趙中辛等人[11-12]。本文雖然也采用了常用的構建指標體系的方法——層次分析法，但是在指標體系的劃分上選擇了在實際城市安全風險辨識工作中的辨識重點，而且將城市以不同等級網格化劃分辦法劃分成不同的區域，構建評估模型，計算出不同區域的風險值，確定風險大的區域，方便城市管理者監管。

城市安全風險評估工作分為辨識、評估、控制3個關鍵步驟。風險辨識是城市風險評估工作的首步工作，是開展城市風險管控當中最重要的一個方面。全面辨識和評估復雜的城市安全風險，首先要將評估對象劃分為多個評估單元，完成風險辨識工作后，還需要對風險進行評估，從而對風險進行分級，突出風險，找出監察管理重點，實施分級管控。本文從風險評估工作中區域評估出發，區域風險評估——區域沒有所謂的大小，可以是區縣、鄉鎮、街道、村等等。區域評估需要選用科學合理的評估模型，然后將某個區域內存在的各類風險進行疊加，得出區域的整體風險程度，再將各區域風險程度值比較排序，確定出重點監管的區塊，達到安全風險差異化動態管理[13]。

1 區域評估模型評估指標

1.1 評估指標選取

由于城市重大事故風險涉及工業風險源、人員密集場所風險源、公共設施類風險源等多個風險要素，各單元之間和各要素之間既相互獨立又相互關聯，因此城市重大事故風險水平是一個較為復雜的決策問題，不同行業之間的風險評估也是一個難題，本文以燕山地區為研究對象，基于層次分析法建立城市重大事故風險水平指標體系，結合重大事故風險辨識結果，建立區域評估模型。城市重大事故風險水平指標體系共四層結構，包括4個二級指標，9個三級指標，19個四級指標[14]，詳細分級，如圖1。

圖1 指標體系結構圖Fig.1 Indicator system diagram

1.2 計算方法

層次分析法，是美國匹茲堡大學教授T.L.Saaty提出的一種系統分析方法。該方法將人的定性分析變成定量化計算，把復雜問題分級化。層次分析法既可以用于系統的綜合評價與決策，也可以評價系統各要素的權重大小[15]。

計算權重步驟如下：

（1）建立層次結構模型：應用AHP法研究問題時，首先要根據問題中各因素不同屬性分成若干個層次，通常第一層為目標層，其他層次為準則層或者指標層。

（2）構造判斷矩陣：比較n個因子Bl，B2，……Bn對其上層因素A的影響大小，通常采用對因子進行兩兩比較的辦法，建立判斷矩陣。層次分析結構模型建立以后，將問題轉化為下層次中的因素對于上層因素相對重要性的排序問題。

設問題A中有B1，B2，……，Bn個指標，則構造的判斷矩陣B為：

bij（i=1,2, …,n；j=1,2, …,m）表示縱列Bi與橫行Bj的比較結果。

計算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi：

計算Mi的n次方根

對向量W=[W1,W2,Wn]正規化，即：

則W=[W1，W2，……Wn]T，即為所求的特征向量。

（3）計算判斷矩陣的最大特征根：

式中 ：

（AW）i—向量AW的第i個元素。

（4）一致性檢驗。當判斷矩陣的階數多時，通常難于構造出滿足一致性的矩陣來。但判斷矩陣偏離一致性條件又應有一個度，為此，必須對判斷矩陣是否可接受進行鑒別，這就是一致性檢驗的內涵，當不符合一致性檢驗時需要從新打分。

λmax比n大得越多，A的不一致程度越嚴重，將定義為一致性指標。CI=0時A為一致陣；CI越大A的不一致程度越嚴重。

為了確定A的不一致程度的允許范圍，需要找出衡量A的一致性指標CI的標準。Saaty又引入隨機一致性指標RI，見表1。

表1 隨機一致性指標RITab.1 Random consistency indicator (RI)

（5）計算權向量。一般的，判斷矩陣A的關于最大特征值λmax的歸一化特征向量ω反映了各因子對某因素的影響權重，稱為權向量。

（6）計算組合權向量。各方案對目標的權向量，稱為組合權向量。

設上一層A層含m個因素Al,A2，…，Am，它們對總目標的排序為a1，a2...，am。再設下一層B層含n個因子Bl,B2，…，Bn，B層n個因素對上層A中因素為Aj層次的單排序為b1j,b2j,…bnj（j=1,2,…,m）。B層對于目標的總排序即B層第i個因素對總目標的權值為

2 計算結果與討論

2.1 數據采集

本文以燕山地區作為研究對象，將燕山地區劃分A街道、B街道、C街道、D街道4個區域，根據燕山地區城市安全風險評估項目的進行，實地采集燕山地區內的風險源情況，進行分類和匯總，詳細分布情況，見表2至表5。

表2 A街道不同等級安全風險情況Tab.2 Disserent levels of safety risk for Street A

表3 B街道不同等級安全風險情況Tab.3 Disserent levels of safety risk for Street B

2.2 結果計算

根據所建立的城市重大事故風險水平評價指標體系，可得重大事故風險水平因素集：

表4 C街道不同等級安全風險情況Tab.4 Disserent levels of safety risk for Street C

表5 D街道不同等級安全風險情況Tab.5 Disserent levels of safety risk for Street D

根據上表中計算結果，得到D層指標的權重如下：

得到指標體系后，結合不同等級風險點的數量，建立區域風險評估數學模型：

式中：

WDDm—D層指標Dm的權重；

A—指標Dm包含的風險源個數；

WDDn—D層指標Dn的權重；

b—指標Dn包含的風險源個數；

WDDs—D層指標Ds的權重；

k—指標Ds包含的風險源個數；

m,n,s—1～19且互不相等；

M、N—分別為不同街道人口、區域面積的修正因子。

表6 燕山地區重大事故風險水平評估指標體系判斷矩陣及單層次排序重要性系數Tab.6 Judgment matrix of evaluation Index system and importance coeffcient of single level sorting for major accident risk level in Yanshan area

按照1.2中的評估方法，計算出各指標權重，根據表2至表5的風險點統計數據，結合公式5計算得出A街道對燕山地區的風險貢獻為28.37%，B街道對燕山地區的風險貢獻為24.25%，C街道對燕山地區的風險貢獻為40.12%，D對燕山地區的風險貢獻為7.26%。區域風險等級劃分標準，見表7，區域風險區域圖，如圖2。

表7 區域風險等級劃分標準Tab.7 Regional risk rating

3 結論

（1）經過在城市安全風險評估指標體系進行可操作性的篩選后，可以建立一個具有針對性的、實際可操作性的城市安全風險區域評估模型。

（2）本文通過實地采集數據的形式，運用層次分析法建立一套合理的指標體系，提出了四層結構，包括4個二級指標，9個三級指標，19個四級指標，而且通過計算，算出城市重大事故風險水平評估指標體系中指標層D對總指標層A的重要性系數，在建立一個數學模型后，計算得出量化的燕山地區4個所屬街道的風險值，通過4個街道的區域風險系數，可以判斷出重點監管區域。

圖2 燕山地區安全風險區域圖Fig.2 Regional map of safety risks in Yanshan area

（3）在建立模型中，雖然考慮到不同街道人口、區域面積等因素的影響，但是對于這些因素是根據資料主觀定性量化的，欠缺一定準確度，還需要進一步研究。