化學品槽車泄漏事故救援風險評估研究

汪文野，劉 靜，羅陽洪

(中國人民警察大學，河北 廊坊 065000)

0 引言

隨著經濟社會的穩定快速發展，化學品的種類和數量不斷增加，據不完全統計，人民生活中常用的化學品達7萬多種。同時，化學品物流業的飛速發展，化學品槽車運輸量大幅度增加[1]。但是，由于具有易燃、易爆、腐蝕、毒害、放射等危險特性，一些化學品在其運輸或者裝卸過程中一旦發生泄漏，極易引發火災、爆炸、有毒有害氣體擴散、環境和生態污染等嚴重事故，不僅給人民的生命財產安全造成極大損失，也給消防隊伍的應急救援工作帶來了巨大挑戰。近年來，由于缺乏系統的理論知識儲備，消防救援人員在處置槽車泄漏事故過程中屢屢出現傷亡[2]。例如，2012年10月6日，湖南懷化沅陵縣發生一起液化石油氣槽車側翻泄漏事故，在現場處置過程中發生爆炸，造成3名消防員犧牲；2004年2月18日，裝載丙烯的槽車在廣州市北環高速上發生泄漏，現場處置過程中7名消防員中毒。這些案例中，救援人員往往對救援過程中的風險認識不足，極易引起傷亡，必須引起我們足夠的重視。

對化學品槽車泄漏事故救援過程中存在的風險進行評估，可以明確現場救援過程中風險最大的因素，對于提高消防救援人員應急處置能力、減少傷亡具有極為重要的意義。我國于20世紀60年代初期引進風險管理概念，風險管理學科研究起步較晚，仍處于引進、消化和吸收階段[3]，而許多學者對于化學品槽車泄漏事故的風險評估研究，大都屬于定性分析。

本文結合“人—機—環境—管理系統”安全工程理論和Delphi法構建了化學品槽車泄漏事故救援風險評估指標體系，運用層次分析法確定各級指標權重，并在此基礎上利用模糊評價法確定化學品槽車泄漏事故救援風險評價等級隸屬度。

1 評估指標體系構建

1.1 評估指標體系結構的確定依據

安全原理指出，事故是由于環境因素、設備因素、管理因素等被突發事件觸發而造成[4]。“人—機—環境—管理系統”理論就是通過分析系統中的人員素質、設備危險性、系統危險性、綜合管理等主要成分，找出主要關系，建立系統的綜合評價方法。Delphi法則是以匿名調查問卷的形式向專家發送問卷，通過對問卷的回收整理來優化問卷結構、精簡問卷內容，再次向專家發放[5]。經多次重復上述過程之后，專家對于評估指標的意見趨于一致。

“人—機—環境—管理系統”理論具有很強的科學性，并能夠較為全面地概括出化學品槽車泄漏事故處置中的風險因素，但是無法突出評估對象的具體特征；Delphi法能充分利用專家豐富的經驗知識，并且簡單易行，但評估指標缺乏全面性。因此，將上述兩種方法綜合運用于化學品槽車泄漏事故救援風險評價中，能夠充分發揮兩種方法的長處，起到優勢互補的作用。

1.2 評估指標體系結構

在確定化學品槽車泄漏事故救援風險評估指標體系時，基于“人—機—環境—管理系統”工程理論確立了4個一級指標(B1,B2,B3,B4)；基于Delphi法確立了16個二級指標(C1,C2,…,C16)，如表1所示。

2 指標權重的確定

2.1 指標權重的確定方法

在評價指標體系中，不同評價指標對于整個評價系統的影響程度和功效都不同。因此在評價指標體系中引入權重概念，用來衡量各項指標對于總體評價指標的貢獻程度大小。目前，常用來確定指標權重的方法有Delphi法、環比法、層次分析法(AHP)、主成分分析法、模糊評價法等[6]。本文將采用AHP-模糊綜合評價法確定化學品槽車泄漏事故救援風險指標體系的權重。

2.2 AHP-模糊綜合評價法簡介

層次分析法(AHP)是一種層次權重決策分析方法，由美國運籌學家薩蒂提出。該方法只需要較少的定量信息便可將決策的思維過程數學化，通過建立層次結構模型、計算指標權重、一致性檢驗、構建判斷矩陣等步驟，將復雜的決策問題量化。模糊評價法由我國學者汪培莊教授提出，是一種建立于模糊集合理論基礎之上，利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，對不容易確定的因素和指標進行綜合來確定評價等級的數學方法。使用模糊評價法的前提之一是確定各指標的權重，而這也是將層次分析法與模糊評價法結合使用的原因。

表1 評估指標體系

2.3 AHP-模糊綜合評價法步驟

運用AHP-模糊綜合評價法解決化學品槽車泄漏事故救援風險評價問題的步驟如圖1所示。

圖1 AHP-模糊綜合評價步驟

2.3.1 構建層次結構模型與判斷矩陣

根據“人—機—環境—管理系統”工程理論，化學品槽車泄漏事故救援風險評價指標體系如表1所示。對于層次結構模型內各項指標的相對重要性，用數值表示出來的矩陣形式就是其模糊關系判斷矩陣。例如，n個因素B1，B2，…，Bn有聯系，則判斷矩陣見表2。

表2 判斷矩陣

表2中的數據表示不同指標之間的相對重要程度，相對重要程度越大，其具體數值就越大，含義見表3。

表3 判斷矩陣相對重要性標度及其含義

2.3.2 計算各指標權重及判斷矩陣的一致性檢驗

利用軟件Yaahp 6.0對判斷矩陣進行計算，可得到各指標的權重和每項指標相對于上層指標的權重。但是，由于評價人員的主觀性和各指標因素的復雜性，判斷結果可能會產生偏差，因此需要對判斷結果進行一致性檢驗，檢驗公式如下：

(1)

(2)

式中，CR為一致性比例；CI為矩陣的相容指標，RI為平均隨機一致性指標，其值見表4；λmax表示判斷矩陣的最大特征值；n表示判斷矩陣的階。

表4 平均隨機一致性指標RI

當CR<0.10時，認為判斷矩陣通過一致性檢驗，否則應重新計算。

2.3.3 確定評價指標集合U和評價標準集合V

U={u1,u2,…,uN}

V={v1,v2,…,vn}

式中，N是二級指標的個數；n是評價標準個數。

2.3.4 確定隸屬度矩陣

為確定評價對象對模糊集的隸屬度，設對第i個指標ui進行評價，即得到相對于vj的模糊向量Ri:

Ri=(ri1,ri2,…,rij)

式中，i=1,2,…,N;j=1,2,…,n。

此時，模糊關系矩陣為：

其中rij表示ui因素具有vj的程度，因此0

2.3.5 計算評估結果

確定隸屬度矩陣后，需要進一步的處理才能確定評估對象的最終等級。模糊算法的相關原理表明，存在4種不同特點的模糊算子[8]。本文采用加權平均模糊合成算子對矩陣進行處理，這種算法保存信息最多，綜合性最強，評價結果最能體現對象的整體特點。

2.3.6 確定風險等級

風險因素綜合評估值的計算公式為：

E=B·FT

(3)

最終確定被評價目標的風險等級。

3 應用實例

以2009年北京東六環氯磺酸運輸槽罐車泄漏事故搶險救援為例，闡述AHP-模糊綜合評價法在化學品槽車泄漏事故救援風險評估中的應用。

3.1 構建層次結構模型與判斷矩陣

該起事故案例的層次結構模型如表1所示；構造判斷矩陣采用的是問卷調查法，向5位從事化學品槽車泄漏處置工作的專家和經驗豐富的基層消防部隊指揮員發放調查問卷，經回收統計后對各層指標進行打分，構造判斷矩陣。

3.2 計算各指標權重及判斷矩陣的一致性檢驗

經Yaahp6.0軟件計算，得到各層指標的平均權重，如表5所示。

對每項指標進行一致性檢驗，其結果如表6所示。

從檢驗結果來看，每項指標的一致性比例CR都小于0.1，均能通過一致性檢驗。

表5 各層指標相對上級指標和總目標的權重

表6 各指標一致性檢驗結果

3.3 確定評價指標集合U和評價標準集合V

化學品槽車泄漏事故救援風險評估的指標集合：

A={B1,B2,B3,B4}

其中:

評價標準集合:

對集合中的4個等級賦值，得:

F={50,70,85,95}

其中，90分以上，方案為四級風險級別，可以立即執行；80～90分，為三級風險級別；60～80分，為二級風險級別；低于60分，為一級風險級別，需立即更改方案。

3.4 確定隸屬度矩陣

邀請5位基層指揮員對現場風險因素進行評估，統計得到隸屬度評價結果，如表7所示。

表7 隸屬度評價結果

根據隸屬度評價結果建立綜合評價矩陣，4種指標結果如下：

3.5 計算評估結果

綜合各指標的隸屬度矩陣結果，對每一層次中的指標權重進行統計，得到相應的權重向量為：

由評價公式Mi=WBi×RBi(i=1,2,3,4)可得：

評估向量:

3.6 確定風險等級

此次化學品槽車泄漏事故救援風險評估值為:

參考評價標準集合V可以看出,此次事故救援屬于二級風險級別，必須對救援行動方案進行優化，以降低在實施救援行動時的風險。

4 結論

本文主要研究化學品槽車泄漏事故救援風險評價方法，首先利用Delphi法和應急救援專家經驗構建了化學品槽車泄漏救援風險評價指標體系，然后運用層次分析法確定了指標體系中各級指標的權重，并在此基礎上引入模糊綜合評價理論，構建了評價模型并將該模型應用于一起化學品槽車泄漏事故中，驗證了模型的效果。

4.1 充分認識現場不安全因素，有針對性地降低處置風險

以該事故為例，從表5各層指標相對于上級指標和總目標的權重中可以看出，一級指標中風險最大的是人的因素(B1)，權重為0.651 2；風險最小的是環境因素(B3)，權重為0.062 2；物的因素(B2)和管理因素(B4)風險等級接近，權重分別為0.138 5和0.148 1。二級指標中，風險最大的為組織調度(C1)，權重為0.322 0；其他風險較大還有救援人員能力素質(C3)和指揮作戰水平(C13)，權重分別為0.179 7和0.100 3。此外，在人的因素中風險最大的二級指標是組織調度(C1)；在物的因素和管理因素中風險最大的二級指標分別是槽車載物特性(C7)和指揮作戰水平(C13)。因此，當發生化學品槽車泄漏事故,消防隊趕赴現場進行處置時，應當從“加強組織調度”“選擇能力素質優秀的指揮員和處置人員”“運用合適的技戰術”“合理地組織指揮”“充分認識槽車所載物質危險性”等方面入手，針對性地降低現場處置風險。

4.2 為日后應急救援隊伍提高化學品槽車泄漏事故處置能力指明方向

在文章所構建的化學品槽車救援風險評價指標體系里，一級指標中占權重最大的為“人的因素”，權重達0.651 2，說明在應急救援行動中，人既是決定行動成敗的決定因素，也是降低風險的關鍵因素。因此，降低處置化學品槽車泄漏事故風險最直接、最有效的途徑就是盡可能地降低“人的因素”所帶來的風險。消防隊在日常訓練中，應當從提高指揮員和處置人員理論素養、業務素質、心理素質等方面入手，提升槽車泄漏事故處置能力。此外，消防隊應該加強以人為中心的槽車泄漏事故處置操法研究，以操法訓練模擬實戰環境。

4.3 為化學品槽車泄漏事故處置提供了一種量化思路

槽車泄漏事故處置屬于多目標決策范疇，在實際現場，指揮人員要考慮的風險因素眾多，因此指標體系很難建立。使用“人—機—環境—管理系統”理論能夠較為全面地概括出處置過程中多方面的風險因素，之后，采用AHP-模糊綜合評價方法能夠對風險因素進行過濾、量化，確定其中最重要、最關鍵的因素，為現場消防人員規避風險、妥善處置提供參考。