城市环境火灾风险评估（共10篇）
城市环境火灾风险评估 篇1
0 引言
近年来, 随着我国城镇化快速推进, 小城市发展迅速, 城市规模不断扩大。与此同时, 小城市消防发展落后, 消防公共设施“欠账”严重, 导致火灾事故频发, 造成了巨大损失。城市的消防安全水平直接关系到一个城市或地区能否实现经济、社会与环境的平衡发展[1]。2015 年8 月, 公安部发布了《关于加强城镇公共消防设施和基层消防组织建设的指导意见》, 要求着力加强城乡消防规划、公共消防设施、消防安全管理组织网络和灭火救援力量体系建设。合理进行火灾风险评估, 是科学编制消防专项规划的重要基础。侯遵泽等应用层次分析方法对北京市宣武区进行火灾风险评估; 周亚飞等[2]曾利用GIS叠置分析模型得出城市火灾风险等级图; 张一先等[3]利用模糊综合评判法, 对苏州古城区的火灾危险进行分级; 周详等[4]应用城市用地火灾危险性分指标分析了天津市城市用地火灾危险性。虽然国内外学者对城市火灾风险评估有一定的研究, 但较少涉及资料收集相对困难的县级城市。承德县位于河北省东北部, 近年来, 城市发展日新月异, 中心城区面积和人口规模不断扩大, 城市火灾损失也逐年递增。
为此, 本文以承德县中心城区 ( 下板城) 为研究对象, 应用GIS空间分析方法, 建立基于城市总体规划地块单元的空间模型, 将历年城市火灾数据与城市地理因素引入模型, 根据不同用地性质和火灾影响因子空间分布特征, 计算评价指标体系权重及贡献值。利用GIS叠加分析技术对每个地块各指标按权重进行加权总和计算, 得到城市火灾风险评估图, 使评价结果更具直观性和可分析性, 为消防专项规划资源配置提供参考。
1 数据及研究方法
1. 1 数据
1) 承德县火灾基本情况。
a. 近年火灾情况。自2012 年以来, 承德县总共发生火灾169 起, 无人员死亡, 共计造成经济损失达283 万元。具体情况见表1。
b. 火灾起数分析。从图1 可以看出, 近年来, 承德县火灾总体呈下降趋势, 表明承德县火灾预防能力在逐步提升。
c. 单次火灾财产损失分析。从图2 可以看出, 随着经济社会发展, 火灾损失呈明显递增趋势, 消防安全状况仍不容乐观。
2) 消防安全布局现状。
a. 易燃易爆危险品库。城区有易燃易爆危险品库20 家, 其中加油、加气站16 家, 鞭炮库1 家, 燃气、液化气储备库2 家, 民用爆炸物品储存库1 家。
b. 建筑密集区。中心城区 ( 下板城) 建筑耐火等级低或灭火救援条件差的建筑密集区主要为城市棚户区及城中村, 主要有下板城村、东窑村、中磨村等17 处, 分布零散。这些地区普遍存在建筑密度大、耐火等级低, 消防车通道不畅, 消防水源不足等问题, 消防安全隐患大。
3) 消防公共设施现状。
中心城区 ( 下板城) 现状城市建设用地11. 7 km2, 有城市消防站1 座, 老城区外围区域基本上不在5 min责任区范围内。
1. 2 火灾评估方法
根据承德县历年火灾发生情况, 城市易燃易爆危险化学物品设施布局状况及现状消防能力, 应用GIS空间分析方法, 以地块为单位, 对承德县中心城区 ( 下板城) 进行火灾风险评估。
1. 3 城市火灾风险评估指标体系
由于基础资料有限, 从火灾发生概率、火灾损失、火灾危险性、消防救援能力4 方面构建4 个指标, 应用yaahp软件, 采用AHP法获取权重。具体指标及权重见表2。
2 承德县中心城区 ( 下板城) 火灾风险评估
2. 1 城市火灾指标风险评估
1) 火灾概率评价见表3。
根据中心城区 ( 下板城) 历年火灾数据, 分析每类用地的火灾发生概率, 分别赋予每类用地火灾概率评价值。
2) 火灾损失评价见表4。
根据中心城区 ( 下板城) 历年火灾数据, 分析每类用地火灾发生的损失, 分别赋予每类用地火灾损失评价值。
3) 火灾危险性评价见表5。
根据中心城区 ( 下板城) 易燃易爆危险品场所及耐火等级低建筑分布区域, 分析各地块火灾危险性, 赋予每个地块火灾危险性评价值。
4) 消防救援能力评价见表6。
根据现状消防站布局, 分析每个地块消防救援能力, 赋予每个地块消防救援能力评价值。
2. 2 火灾风险评估
将地块各指标评价值进行加权总和计算, 对评价结果进行分级, 1 < 评价值≤1. 5 为轻度风险, 1. 5 < 评价值≤2. 5 为中度风险, 评价值> 2. 5 为高度风险, 得到火灾风险评估结果图 ( 见图3) 。从图3 中可以看出, 高度风险区主要为老城区耐火等级低的建筑密集区和劳动密集固定资产高的工业生产区。
2. 3 承德县火灾风险评估的措施与建议
1) 加快老城区棚户区改造。
积极推进棚户区改造工作, 重点完成下板城村、东窑村、杨树林村、老县服装厂片区、中磨村、大杖子村、干沟门村、大小兰窝、大平台村棚改工作, 在棚户区改造过程中, 同步建设消防供水、消防车通道等设施。近期不能纳入旧城统一改造的村庄, 要结合村庄实际消防条件, 完善消防设施。对于长条形棚户区或沿街耐火等级低的建筑, 宜每隔80 m ~ 100 m采用防火分隔措施。如拆除一些破旧的房屋。有条件的地方, 可每隔100 m ~ 120 m开辟或拓宽防火通道, 其宽度不宜小于6 m, 既可阻止火势蔓延, 又可作为消防车通道, 且方便居民平时通行。
2) 完善消防公共设施建设。
推进甲山一级普通消防站建设, 对现状损坏的消火栓进行整修, 随道路、给水管网改造或新建同步建设消火栓。加强消防人员编制和消防设备的建设, 加强建立社会抢险救援联动机制。
3) 加强重点单位监管力度。
建立消防安全重点单位档案, 对消防安全重点单位进行每日防火巡查, 对公众聚集场所使用或开业前进行监督检查, 举办大型群众性活动前进行消防安全检查。
3 结语
根据城市历年火灾情况和消防安全现状, 选取了4 个评价指标, 建立了基于中心城区地块GIS城市火灾风险评估模型, 结果表明:
1) 以城市历年火灾数据为基础构建评价指标体系, 更能反映城市火灾特点, 符合评估城市消防安全实际情况。
2) 以城市地块为评价单元构建GIS火灾风险评估模型, 能够更好的体现自然要素和社会要素的空间变异性, 为高分辨率的火灾风险评估提供支撑, 使评估结果更具科学性。
3) 对于资料收集相对困难的小城市, 本论文方法简单实用, 能较好反映城市火灾风险状况。
摘要：以城市历年火灾数据、城市消防安全布局现状等资料为基础, 从火灾发生概率、火灾损失、火灾危险性、防护能力4个方面, 应用AHP法构建了火灾风险评估指标体系, 应用GIS空间分析技术, 对地块各指标体系按权重进行叠加分析, 并以承德县中心城区 (下板城) 为例, 得到城市火灾风险评估图。
关键词：小城市,火灾风险评估,GIS,叠加分析,AHP法
参考文献
[1]李冰可.中小城市火灾统计分析[J].科技信息, 2012 (20) :159.
[2]周亚飞, 刘茂.基于GIS的城市火灾风险评价及其在防灾规划中的应用[J].灾害学, 2010, 25 (10) :258-263.
[3]张一先, 王建平, 方宗堂, 等.城市定量火灾安全评估方法——以苏州古城区为例[J].苏州科技学院学报 (工程技术版) , 2003, 16 (4) :27-33.
[4]周详, 倪照鹏, 郝爱玲.城市用地火灾危险性指标分析[J].消防科学与技术, 2013 (2) :33-35.
城市环境火灾风险评估 篇2
按照提出的基于宏观经济指标(国民生产总值GDP和人口资料)进行火灾损失预测评估的方法和根据河北省1980-间发生火灾的资料分析而建立的GDP火灾损失率与火灾风险指数的统计关系,通过把研究对象以50 m×50 m为单位划分网格,并根据网格格点的人口和研究对象的人均GDP值计算得到单元格点的GDP值,进而根据GDP火灾损失率和火灾风险指数的关系与火灾发生概率得到研究对象预测的火灾损失估值.提出的`方法采用易于更新和获取的社会经济数据作为火灾损失的分析基础,可方便地用于没有详细的各类设施分类数据的区域进行火灾损失预测;对于经济发展快速的城市,该方法容易通过社会经济数据的及时搜集和更新得到新的火灾损失预测结果.
作 者：冉海潮 孙丽华 郭英军 赵江浩 RAN Hai-chao SUN Li-hua GUO Ying-jun ZHAO Jiang-hao 作者单位：冉海潮,RAN Hai-chao(河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄,050018)孙丽华,郭英军,SUN Li-hua,GUO Ying-jun(河北科技大学电气信息学院,河北石家庄,050054)
城市环境火灾风险评估 篇3
填埋释放气体由大量CH4和CO2组成，其中CH4在空气中的浓度达到爆炸下限（5％～15％），容易引起爆炸。目前，我国许多城市都发生过垃圾填埋场气体爆炸事故：
1994年2月4日，重庆市一座垃圾场发生严重沼气爆炸事故，强大的气浪掀起的垃圾，将9名临时工埋没，当场死亡4人；
1994年8月11日，湖南省岳阳市一座约2万立方米的垃圾堆突然爆炸，上万吨的垃圾被抛向空中，摧毁了垃圾场附近的一座水泵和两道污水堤；
1995年，江苏无锡市桃花山垃圾填埋场的两个石笼突然起火，无法扑灭，燃烧多天经过一场暴雨才熄灭；
1995年9月、10月、12月北京昌平县接连三次发生垃圾场沼气爆炸事故，重伤2人……
这些惨痛的教训告诉人们，对于垃圾填埋沼气的回收利用系统的危险性要引起高度重视！因此，利用安全工程理论对填埋沼气回收利用系统进行全面的安全分析对于减少和避免火灾、爆炸的发生是十分必要的。
一、火灾爆炸危险度的综合评估模型
1．1 分析对象的确定
目前国内垃圾填埋沼气回收利用系统所采用的工艺为：净化后的填埋沼气大部分压缩装罐，作为燃料使用。剩余部分用于发电，供厂内生产生活使用。具体的工艺流程如图1所示。
1．2 火灾爆炸危险度的综合评估模型的建立
垃圾填埋沼气回收利用系统火灾爆炸危险度的综合评估系统，应该是火灾分析、预测、决策与安全配套措施的有机统一，并形成完善的安全运行机制，其评估系统的建立应从实际出发，以系统观点为指导，坚持安全定性与定量分析的有机结合，使安全综合评估系统具有科学性、实用性与可操作性。它主要包括火灾爆炸危险度的分析模型、评估模型及火灾危险预知训练与预测模型等，由此可建立起油库火灾爆炸危险度的综合评估体系如图2所示：
二、火灾爆炸危险度的综合评估模型的优点
2．1 在现有技术条件下，突出了安全管理的重要性
安全工程的最终目标在于系统的本质安全化，但是在目前的技术经济条件下，完全依赖从技术上消除工艺设备的危险性不足以将危险度降低到社会可以接受的水平，因此，模型中将安全管理置于与工艺设备安全性同等重要的水平，突出了在目前技术条件下加强安全管理工作的重要性。
2．2 分析内容的全面性
综合评估模型中涵盖了火灾爆炸分析模型、安全评估模型和火灾危险预防训练与预测模型，其中火灾爆炸分析模型阐述了导致火灾的危险因素、各因素之间的相互影响和火灾发展历程，对类似系统的事故数据进行统计分析和计算机模拟；安全评估模型针对系统的某一部分，乃至整体进行安全状况评价；火灾危险预防训练与预测模型则突出了“安全第一，预防为主”的方针，建立火灾爆炸预测模型，强调了安全管理中对火灾的预防与控制功能，将火灾危险消灭在萌芽状态。与过去的火灾爆炸评估体系相比较而言，这一模型具有以火灾机理研究为起点，以安全分析为重点，以安全评估为依据，结合火灾爆炸的预测，真正实现了对垃圾填埋沼气回收利用这一复杂大系统的全面安全分析，最终将该系统火灾爆炸危险度降低到社会可接受的程度。
2．3 将定性分析与定量分析结合起来
将定性分析方法和定量分析方法有机地结合起来，针对不同类型的具体对象进行相应级别的风险性评价，提高安全生产水平。鉴于垃圾填埋沼气回收利用系统中诸多因素不完全清楚，常规决策方法中的评估指标值在这里又多为不确定的模糊量，基于这一特点，把不知道的和不确定的分开考虑，充分利用已有的事故概率数据，实现垃圾填埋沼气回收利用系统的综合评判。采用的分析方法既有定性分析，例如火灾局势分析和安全检查表，又有各类定量、半定量分析方法，例如事故树分析、模糊综合评判和危险矢量评价。
比如，就安全评估模型而言，事故树分析是安全系统工程的重要方法，它能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入揭示事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。在应用中，由于安全数据的不充分性和基本事件的模糊性等原因，使传统的事故树分析方法受到限制。解决的办法是引入模糊数学理论，采用模糊事故树的分析方法。模糊事故树分析中底事件发生概率的获得，可以采用以下方法：对于可以通过可靠性手册、经验数据等途径获得事故率的底事件，根据事故率、概率分布参数和其他参数获得底事件的发生概率，这是精确值。对于没有统计数据的底事件及其他模糊事件，通常是通过专家的主观判断确定底事件的发生概率，获得底事件的模糊发生概率。一般的做法是：先对事故树中各事件(顶端事件、中间事件和基本事件)的安全程度进行模糊描述，一般用四个等级为度量所有事件的语言变量名称，即“安全”、“临界”、“危险”、“破坏”。接下来对每一个语言变量名称,以语气算子“极”、“很”、“微”加以修饰，例如：“极安全”、“很安全”、“微安全”等等。这样，就构成了事故树模糊分析中的全部语言变量，总计12个。再令每一个语言变量代表一个模糊子集，每一个模糊子集的隶属函数0≤ ≤1。这些模糊子集、语言变量和隶属函数构成12×12的隶属函数矩阵。最后，在事故树的所有基本事件都测得一个动态的模糊值之后，依据事故树所对应的逻辑表达式进行模糊运算的过程，就称之为对事故树所进行的模糊分析。运算的结果就是系统动态状态的一个模糊值。再对这个模糊值进行判定（例如采用模糊数学中关于“贴近度”的计算方法），就可以得到运行系统动态状态的一个模糊评估。
相对于Delphi法、专家打分法和头脑风暴法等评价方法而言，其优点在于将模糊数学引入事故树分析中，使用多种模糊数、语言值及精确概率值刻画事件的发生概率，并作统一处理，因而更符合工程实际，具有很高的工程实用价值。
2．4 分析方法的多样性和互补性
克服过去单纯依赖某一特定分析方法所带来的不可避免的缺陷，充分发挥多种分析方法的优点，实现了各种分析方法的有机结合，提高了模型预测的准确性。在本模型中，综合采用了事故树、模糊综合评判、随机过程的马尔克夫模型、危险矢量评估等多种安全评价方法，这些方法在具体应用中可以结合使用、相互补充。比如，传统的事故树分析法，运用条件概率的计算方法，估算火灾发生的概率和消防系统的可靠性。但这种静态分析方法，未考虑系统起火后火灾随时间的传播过程。在火灾灾变模型中，可以将火灾传播过程看作稳定的马尔克夫过程，火灾在某一时刻传播的方向和概率，只与该时刻火灾位置有关，而与火灾前期历史无关，并认为传播概率不随时间的推移而改变，从而建立了火灾传播的动态模型。在大多数情况下，垃圾填埋场的防火安全的重要因素以及火灾发展的最后状况，取决于消防系统的工作可靠性。首先，对消防系统的可靠性进行事故树分析；接着，求解基本原因事件的概率重要度，找到防火的重点和消防设计应该着重考虑的问题；紧接着，用马尔可夫状态转移矩阵描述火灾传播发生概率的时间分布；最后，求解出各个事件随火灾发展而产生的概率。运用动态马尔克夫模型估算消防系统随火灾传播被破坏的不同状态概率的时间分布，对制订消防灭火战术，具有重要意义。
所以，采用多种方法并充分利用其互补性，可以提高模型的精度，较好地反映实际情况及其发展变化，更有效地实现对系统安全的动态监控。
三、结论及展望
3．1 火灾爆炸危险度的科学评估是一项复杂的系统工程。应从系统危险致灾因素、火灾分析与处理、安全预测与决策等方面综合考虑与分析，并应借助火灾数据统计、火灾科学及安全消防技术的支持，其得出的评估结论方有科学性与可信性。
3．2应加强火灾系统评估理论的研究。立足于实际工作中使用的工艺设备，运用先进科学的评估理论以建立“全方位”的垃圾填埋沼气回收利用系统火灾防范措施及评估体系，是确保垃圾填埋沼气回收利用系统本质安全的可靠保证。由于安全系统工程本身就是一门新兴学科，其安全度及火灾爆炸危险度的研究将随着系统工程的不断发展，而不断地得到充实与完善。
探究城市区域火灾风险评估 篇4
一般,人们对于自己的前期工作经验或直观感觉非常依赖,会通过这些来对火灾风险作出评估与系统性的决策。伴随着计算机容量的增大及先进科学技术的不断发展,风险评估与风险管理技术逐渐演变为解决重大事项提供了很大的便利。在过去的二三十年的时间里,火灾风险评估在分析决策、科学管理、系统安全等方面发挥了非常重要的作用。
站在系统分析的层面进行分析:风险具备系统性与动态性两大显著特征。火灾风险本质上并不是以单一的个体或事物存在的,其属于一个系统性的范畴。如果整个系统产生明显的改变,那么就会出现显著的改变。较为常见的火灾风险评估模式包括:系统认定-对火灾风险系统进行风险防御;风险估算-设定火灾发生频率及所造成的严重后果,对整个计量系统的各项指标进行具体计算;风险评估-对于规定标准作出详细的计算,确定特定的风险值或计算出风险发生后的实际权重。
2 城市区域火灾风险评估的重要作用及发展现状
站在消防的层面进行分析,在全人类安全思想观念显著性提高的今天,建筑设计性能出现突飞猛进的进步,在此,很多人对建筑工程安全评估重视起来。譬如:美国消防协会制定的《NFPA101生命安全法规》,这是一部与火灾安全工作者息息相关的法律,它跟“NFPA101A”的性质是相同的,都是与医疗场合、监禁场合、办公场所等息息相关的一系列内容,对此制定出明确的安全评估方式,在建筑工程安全性评估工作中得到了广泛性的运用。
我国在火灾风险评估体系方面的研究重点把握在对某一企业或某一建筑方面,譬如:将石油化工企业防火设计规范等消防规范与德菲尔专家调查法作为重要前提,针对石化企业的消防安全评估指标体系作出科学合理性的规划,通过采用层次分析法、道化指数法针对各项指标的权重进行最终的判定。采用线性加权模型得到炼油厂的消防安全评价结果。类似这种把某建筑作为评估目标的火灾风险评价是较为常见的,就像我国中国矿业大学周新权教授在分析建筑火灾出现原因的基础上,建立起建筑火灾风险评估因素体系,在这一过程中采用模糊评价法对我国高层民用建筑进行消防安全的客观性评价。
城市区域火灾风险评估是以火灾风险等级为基础,对消防救援力量作出系统性的分配与安排,针对城市消防体系作出合理化的改造,对于城市消防规划作出科学的指导。针对已经全部建成的城市区域火灾风险评估,一定要对各方面作出综合性的考虑,在城市区域火灾风险评估系统中,包含了所有城市建筑区域中有可能危及到人类生命安全的危险性要素、火灾发生概率、气候条件等,对于城市区域的消防部署、现有消防能力在奉献防御方面的能力做出系统性的评价。此外,安全风险评估过程当中,注重建筑物区域内财政及其他方面因素作为消防规划中的一个重要参考标准。伴随着各城市发展规模的不断增大、城市综合性能的进一步加强,整个城市区域内的学校、医院及护理场合开始逐渐地增多,为此,在对城市进行区域火灾风险评估方面要根据实际情况作出具体的科学调整。
3 运用城市区域火灾风险评估方法的目的
3.1 用于保险目的
火灾风险评估在火灾保险方面的运用成效最为明显的尤数美国保险管理部对城市火灾的分级方法。到现在为止,美国对社区政府部门在火灾的预防性能与实际状况方面作出类别划分、现实状况的自行评估。ISO方法将城市区域的消防情况划分为十大级别,其中,1级最好,10级最差。
ISO是遵循统一的标准针对各个建筑物区域内的现有的灭火性能所作出的客观性评估,确定了城市区域公共消防等级,这一标准最初的时候来源于美国消防协会与美国自来水公司协会共同制定的国家性规范当中。在ISO中,将城市消防分级方法具体地展现在其“市政消防分级表(CFRS)”当中。市政消防分级表将整个建筑物的具体用途、结构、防火距离、公共消防状况紧密地联系在一起,同时对相关数据做出统计分析,最终确定火险费用。ISO级别被保险公司在确定火灾费用的时候作为重要的参考,其纵使未展现出消防组织的其他应急救援性能,但是经常会应用在各建筑区域内公共灭火性能的具体确定上。
1974年起,市政消防分级表便开始进行运用,其通常是对各城区区域的7大指标状况进行考察,其中详细包含了:消防部门、火灾报警、消防法律规章制度、建筑法律规章机制、气候条件等方面。1980年,针对市政消防分级表当中的公共消防分级法作出了明确的选择,同时制定了详细的灭火力量等级表,此标准仅仅包含了前三项内容。同时,1974表格当中涵盖了很多评估标准,这些只是是具体的规定,若某一区域的情况未能达到相关方面的基本准求,那么就属于差额分,规定降低的表格可运用弹性区域,并不能对相关火灾风险评估状况进行正确的判断,也不能对相关技术情况作出评估。所以,ISO分级表被看做是一种性能化的评估方式。
3.2 用于消防力量部署的目的
我们的消防组织、地方政府部门背负着保护人们消防安全的重大责任。在面临广大公众对火灾风险抵御能力寄予无限期望的情况下,需对消防机构人员、消防设施及各方面预算作出科学性的合理调整,对该区域内的火灾风险情况与对风险级别的准确定位。
具体而言,城市区域火灾风险评估工作的开展主要是为了促使广大民众与消防工作者的生命财产安全得到真正意义上的有效保障,使得火灾风险预期标准、各消防安全设备、城市火灾应急救援能力等处于最佳的预备状态。
在美国地区,国家对于火灾风险、火灾救援能力是非常重视的。为此,美国消防学院、NFPA等作出了很多的工作与研究。20世纪90年代,国际消防局长协会创建国际消防组织资质认定委员会(CFAI),其一共由150名专业人士构成,通过9年的努力,最终制定《消防应急救援自我评估方法》与标准化的社区消防安全体系。此外,美国NFPA分别制定了NFPA1710、NEPA172标准,对消防力量作出明确化的指导,针对职业消防团队与消防志愿者提供一定的消防救援帮助,在对NFPA进行的近期调查当中笔者了解到,NFPA170于美国的30 500个消防部门中的3 300~3 600个消防机构得以投入使用,同时将其广泛运用到加拿大等其他国家。
1995年,美国审计委员会发布“消防方针”的具体考察报告,其中对于此方法的运用过程中,指出并未综合性地兼顾到各类建筑设施的实际占用现状、城市区域人口统计、社会经济发展状况等方面的重要因素,但并没有把建筑范围内的消防安全加入其中。为此,审计委员会报告工作小组、内政部消防机构对风险级别作出了明确性的划分,针对涵盖灭火范围内的所有应急救援力量做出了综合性的战略部署,充分地做好火灾消防安全设计方案,望能够促使很多风险评估问题得到很好的解决。同时针对使用的评估方法进行跟踪性的测试。最后,由Entec公司研发计算机软件,1999年4月份“,风险评估工具箱”测试版由内政部正式出台。
参考文献
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[2]李华军.城市火灾危险性模糊综合评价[J].火灾科学,1995(1):44-50.
[3]D Perry.Fire Suppression Rating Schedule[J].Five Engineering,1995,148(6):10.
建筑火灾风险评估的论文 篇5
1)录入评估对象的基本信息，包括建筑物名称、地址、投入使用时间等。
2)选择建筑类别。指标打分之前应根据建筑使用性质选取相应的风险评估体系，包括工矿企业、商场市场、公共娱乐场所、宾馆饭店和学校幼儿园。
3)指标打分。对每个指标进行打分，只能录入0～10的阿拉伯数字，当用户输入非阿拉伯数字、数值超出分值范围或遗漏某指标分值时，软件都会提示用户更改。软件已预先设置好每类建筑风险评估体系各指标的权重值，直接输入指标得分值即可。
4)报告生成。输入得分之后，直接点击“分析报告”便可生成分析报告，其中包含建筑物的基本信息、每一准则层得分及得分比重、每一准则层得分最低的3项指标、总得分及建筑消防安全等级。根据该报告可识别被评估建筑主要存在的消防问题，便于消防监管单位和建筑单位提高消防整改的针对性。然后点击“保存评估结果”，最终可生成txt文档格式的分析报告。
4实例分析
1)为方便广场内部货运及人员通行，商场内有多处常闭式防火门打开，少量防火卷帘下方位置被占用。一旦发生火灾，会导致烟气蔓延至相邻防火分区和疏散楼道内，不利于火灾的控制和人员的疏散。
2)该商场部分区域疏散指示标识间距大于20m，且部分安装位置过高，不便于疏散人员辨识。
3)商场部分区域正在施工，有多处安全出口被锁。
4)该商场缺少必要的消防演练，且只有15名专职消防员，没有相应的义务消防员。以上存在的消防安全问题与分析报告中得分低的指标项一致，据之可为建筑单位的消防整改提出明确建议，故该评估体系能被有效地运用于实际工程。
5结论
1)在指标权重计算过程中，将传统AHP法与聚类分析相结合，引入专家自身权重系数，提高了权重值的合理性和科学性。
2)基于评估理论基础，设计和开发了建筑火灾风险评估软件系统，实现了其操作运行功能。
城市火灾危险性的灰色评估 篇6
关键词：火灾风险评估,灰色系统理论,GM (1, 1) 模型,灰关联
随着我国经济建设的快速发展, 城市工业等产业的迅速扩大, 城市人口的不断增多, 火灾危险性也进一步增大。因此, 对城市火灾发生的危险性进行评估具有很重要的实用价值。笔者根据惠州市3个行政区域2002—2007年的火灾统计数据, 依据灰色系统理论GM (1, 1) 模型, 对3个区域2008年的火灾发生情况进行预测, 然后根据预测数据建立城市区域火灾风险的评价指标标准体系及区域火灾风险评估的灰关联评估模型。对惠州市3个区域下年度的火灾风险等级进行了分级, 预测了3个区域火灾危险性大小。
1 灰色系统的基本原理及其应用
1.1 灰色系统简介
灰色系统理论是由我国学者邓聚龙教授在20世纪80年代提出的一种新型数学理论, 是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法。灰色系统理论以“部分信息已知, 部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性为研究对象, 主要通过对“部分”信息的生成开发, 提取有用的信息, 实现对系统运行行为、演化规律的正确描述。
灰色系统中“灰数”是其基本的单元, 把只知道大概范围而不知道其确切值的数称为“灰数”。在实际应用中, “灰数”指在某一区间或某个一般的数集内取值不确定的数。“信息不完全”是“灰”的基本含义, 信息不完全、不确定具有普遍性, “灰”是绝对的, 信息完全是相对的、暂时的。
1.2 灰色预测方法
灰色预测是针对部分信息明确和不明确的情况, 以灰色模块为基础, 建立灰色预测模型的过程。所谓模块就是经一定的方式处理后的时间序列。这样处理有两个目的, 一是为建模提供中间信息, 二是将原有随机序列的随机性加以弱化。
设X0 (i) ={X0 (1) , X0 (2) , X0 (3) , X2 (4) }={1, 2, 1.5, 3}是随机数据 (如图1所示) , 但若将数据累加可得新的数据数列X1 (i) ={X1 (1) , X1 (2) , X1 (3) , X1 (4) }={1, 3, 4.5, 7.5} (如图2所示) 。可以看出, 图1的随机性是明显的, 没有规律性可言, 而图2的随机性被弱化, 呈现明显的增长性。对非负数据列, 累加次数愈多, 则随机性弱化程度越大, 当累加次数足够大时, 则可认为时间序列已由随机变为非随机。
1.3 灰色关联分析的概念及方法
所谓灰序列关联分析实质为灰色系统识别中多个序列 (离散数列) 之间接近度的序化分析, 这种接近度称之为数列之间的关联度, 它是一种几何分析法。灰关联分析的步骤是:
(1) 确定参考序列和比较序列。考虑m个时间序列, 见式 (1) 。
Xk={Xk (1) , Xk (2) , …, Xk (n) }, k=1, 2, …, m (1)
m个序列代表m种因素, 另给定时间序列, 见式 (2) 。
X0={X0 (1) , X0 (2) , …, X0 (n) } (2)
式 (2) 称为参考序列 (母序列) 。相应地, Xk (i) , k= 1, 2, …, m, 称为比较序列 (子序列) 。
(2) 求关联系数。 为了确定多个子序列Xj相对参考序列 (母序列X0) 的关联度, 需要构造关联离散函数{ξj0 (k) }, 如邓聚龙提出一种框架, 见式 (3) 。
undefined (3)
式中:Δj0为子序列{Xj (k) }相对母序列X0的点的接近度, 如取绝对差, 则有式 (4) :
Δj0 (k) =|Xj (k) -X0 (k) | (4)
Δmin和Δmax是最小和最大极差, 即:
undefined
分辨系数ρ∈[0, 1], 无验前信息多取ρ=0.5。
显然, ξj0描述了多个序列间相对第k个点的“距离”, 称之为关联系数。
(3) 求关联度。 如果关联系数的相应权重为wj (1) , wj (2) , …, wj (n) , 则关联度rj0为:
rj0=undefinedwj (k) ξj0 (k) (6)
(4) 关联度按大小排序。 {rj0}全体便构成关联序关系, 从中可确定关联性最大, 隶属程度最高的序列。
2 基于GM (1, 1) 模型的城市火灾预测
2.1 建立GM (1, 1) 模型
虽然火灾的发生存在一定程度的随机性, 但一个城市或者地区火灾的统计结果则表现出一定的规律性。灰色控制理论认为任何随机过程都可以看作是灰色过程, 随机量可看作是灰色量。GM (1, 1) 模型的建立过程如下:
(1) 构建原始数列。 X[0] (t) = {X[0] (1) , X[0] (2) , X[0] (3) , … X[0] (n) }
上述原始数列不能直接进行建模, 因为时间数据序列大多是随机的。为弱化原始数据序列的随机性, 将原始数据序列通过累加生成, 得到新的数据序列X[1] (k) 。
X (k) =undefinedX[1] (i) (7)
得:X[1] (k) ={X[1] (1) , X[1] (2) , X[1] (3) , …, X[1] (n) }
(2) 确定系数矩阵B, Yn。
undefined
(8)
Yn={X[0] (2) , X[0] (3) , X[0] (4) , …, X[0] (n) } T (9)
(3) 求参数向量。
undefined
(10)
(4) 确定模型方程。
undefined (11)
得时间响应函数为:
undefined
还原模型方程为:
undefined (13)
2.2 数据分析及模型预测
惠州市3个区域的火灾统计数据如表1所示。
以惠阳区经济损失X[6] (t) d为原始数列建立模型, 并进行累加。
X[6] (t) d={205.8, 300.2, 421.1, 541.4, 483.4,
720.6}
X[6] (t) d′={205.8, 506, 927.1, 1 468.5, 1 951.9,
2 672.5}
Yn={X[6] (2) d′, X[6] (3) d′, X[6] (4) d′…X[6] (6) d′}T
={506, 927.1, 1 468.5, 1 951.9, 2 672.5}T
建立矩阵B。
undefined
undefined
求得灰数参量:
undefined
得到时间响应函数 (X[6] (1) =X[6] (1) d′=205.8) 。
undefined
利用模型进行预测:
undefined
1 634.01e0.183 62×6-1 428.21≈825 (万元)
即2008年惠州市惠阳区的财产损失应该在825万元左右。
GM (1, 1) 模型预测所需样本较少, 较适用于短期预测, 用于长期预测时仅时间相距最近的几个数据有一定的实际意义和预测精度, 而时间相距较远的数据只能反映趋势或作为规划值。
2.3 模型精度检测
为了保证预测的准确性, 还应对预测模型进行精度检验。GM (1, 1) 模型的检验方法通常有残差检验、关联度检验和后验差检验3种。笔者采用后残差检验方法检验模型的精度。残差检验即为计算相对误差, 以残差的大小判断模型的好坏, 具体方法如下:
残差为:Δ (k) =X0 (k) -X′0 (k) (15)
式中:X0 (k) 为原始数列;X′0 (k) 为预测数据列。
则GM (1, 1) 的残差相对值为:
undefined (16)
模型精度检验见表2所示。
在GM (1, 1) 模型中, 比较常用的检验精度的方法是残差分析法, 根据文献得知:精度 (相对误差) <10%, 模型等级为好;10%<精度 (相对误差) <30%, 模型等级为可行;精度 (相对误差) >50%, 模型等级为错误。从相对误差的数值看, 3个数据在“好”的范围内, 2个数据为“可行”, 可见模型基本准确, 可以用于惠阳区经济损失趋势预测。
用同样的预测及检验方法对3个区域所有数据进行预测及检验结果如表3～表5所示。
对得出的残差进行统计, 如表6所示。
经过统计, 68.9%的残差属于好的范围, 27.8%属于可行, 3.3%属于错误。由此可见, 预测模型基本准确, 预测数据可信度较好。
3 基于灰色关联度的城市火灾危险性分析
3.1 建立灰关联分析模型
设有m个拟进行火灾安全等级评价的区域, 每个区域有n个被评价的指标。它们可以排列为一个样本矩阵, 记为Xm (n) 。
undefined
对应n项指标的p级标准矩阵为:
undefined
在进行关联分析之前, 有必要将式 (17) ～ (18) 的元素归一化, 转变为[0, 1]之间的数。不妨规定:1级标准在Sp (n) 中的对应元素为1;p级标准在Sp (n) 中的对应元素为0;1-p级之间的标准在 (0, 1) 之间。对于数值越大, 级数越低的, 可采用下列变换方法。
undefined;k=1, 2, …, n) (19)
undefined
对于数值大、级数高的, 可采用下列变换方法。
undefined;k=1, 2, …, n) (21)
undefined
统一记Bp (n) 矩阵归一化后的标准矩阵Bp (n) 。
undefined
样本矩阵归一化后的矩阵Am (n) 。
undefined
构造关联离散函数。
undefined (25)
式中:Δji (k) =|bi (k) -aj (k) |。以此求得关联离:
ξji= (ξji (1) , ξji (2) , …, ξji (n) ) (26)
进而求得关联度rji:
rji=undefinedwj (k) ·ξji (k) (27)
式中:wj (k) 为第j个序列k中指标的权重值。
最后求得一个综合评判的关联矩阵R。
undefined
(28)
3.2 用于灰关联分析的数据处理
根据3个区域的火灾统计数据, 建立分级等级标准体系, 在标准体系中最危险等级的标准数值为预测数据中的最大值取整, 危险性最轻等级的数值为预测数值中的最小值取整。此标准可根据所评估的城市或区域的具体情况制定, 根据3个区域火灾数据预测的实际结果, 将评价等级分为5级, 如表7所示。
V=V1, V2, V3, V4, V5=一级, 二级, 三级, 四级, 五级 (一级为最危险, 危险等级依次递减) 。
把六个因素分为三个群组, 根据各群组的重要性确定相关权重 (人员伤亡>财产损失>火灾起数) , 如表8所示。
综合两级权重 (Cn=An×Bn) , 得到各因素的权重如表9所示。
建立安全等级评价标准矩阵O。
undefined
建立三个区域样本数据矩阵P。
undefined
利用式 (19) ～ (22) 将样本矩阵和标准矩阵归一化得归一化的标准矩阵Q。
undefined
归一化的样本矩阵R。
undefined
惠阳区所对应的样本数据为:
(53.23, 146.04, 464.51, 824.87, 5.63, 74.27)
按照灰关联分析方法, 结合样本的权重, 可得结果如下:
r11=0.238 028, r12=0.442 42, r13=0.625 65,
r14=0.603 54, r15=0.579 2
按照结果排列r13>r14>r15>r12>r11, 所以按照前面制定得安全等级分级方法, 惠阳区未来一年的火灾危险性等级为3级。
惠东县所对应的样本数据为:
(67.74, 100.47, 743.17, 976.65, 7.95, 98.76)
按照灰关联分析方法, 结合样本的权重, 可得结果如下:
r21=0.643 97, r22=0.638 34, r23=0.534 12,
r24=0.345 21, r25=0.215 82
按照结果排列r21>r22>r23>r24>r25, 所以按照前面制定得安全等级分级方法, 惠东县未来一年的火灾危险性等级为1级。
惠城区所对应的样本数据为:
(62.86, 114.52, 396.58, 613.64, 10.96, 89.32)
按照灰关联分析方法, 结合样本的权重, 可得结果如下:
r31=0.381 21, r32=0.415 54, r33=0.460 54,
r34=0.484 12, r35=0.494 3
按照结果排列r35>r34>r33>r32>r31, 所以按照前面制定得安全等级分级方法, 惠城区未来一年的火灾危险性等级为5级。
由以上结果可知在未来一年里, 3个区域的火灾危险性以惠东县最大, 惠阳区次之, 惠城区最小。
惠东县为惠州市的老城区, 主要是手工业和轻工业, 居住人口比较密集, 所以发生火灾的危险性较大。惠阳区居住人口相对较少, 但有许多轻工业聚集在这里, 以劳动密集型为主, 所以火灾危险性也较大。惠城区为惠州市的主城区, 商业发达, 人口密集, 但人员流动速度快, 停留时间较短, 且大部分建筑物都是重新修复过的, 耐火等级相对较高, 消防设施比较完善, 所以火灾危险性相对较小。因此, 预测结果与3个行政区域的消防实际情况较为吻合, 从某种意义上验证了该评估方法的可行性。
4 结 论
(1) 利用灰色系统理论建立模型预测火灾事故发展趋势, 计算方法简单, 模型精度较高, 不需要大量统计数据, 是一种简便易行的预测方法。
(2) 通过预测得到了惠州市3个区域在未来一年内的各种统计数据, 预测结果通过残差检验, 表明预测结果可信度较高。
(3) 通过对预测数据的分析, 将惠州市3个区域在未来一年内的火灾危险性大小进行排序, 结果与现实情况吻合, 表明此方法切实可行, 能够为当地消防部门起到一定指导作用。
(4) 由于数据来源地区的经济发展水平以及城市大小等原因, 统计数据相对较小, 而且不够完善, 在今后的研究中如果能够将各项火灾统计资料细化, 便可以更好的对城市火灾危险性进行预测评估。
参考文献
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城市加油站火灾风险分级研究 篇7
关键词：加油站,火灾风险分级,层次分析法,指标体系,分级模型
0引言
近年来,随着中国经济的快速发展、交通基础设施的不断改善和机动车保有量的快速增加,城市的加油站已成为民众生活中不可或缺的一部分。加油站的发展对推动市场经济的发展,完善交通、节约能源发挥了巨大的作用,但是,加油站发展失控也带来的弊端,由于加油站是储存和经营易燃易爆油品的场所,火灾危险性大,一旦发生火灾爆炸,不仅加油站受灾,对周围建筑物也有极大威胁,且随着加油站从业人员的不断增加及素质所限,消防安全问题日趋严重,成为城市发展的新隐患,对安全监管部门产生了更大的挑战。
1加油站风险分析
1.1加油站主要风险
加油站的事故灾难类风险主要是火灾(爆炸)风险。有关学者对近十年60例加油站典型事故案例的分析表明,火灾爆炸事故是加油站事故主体,占事故总数的86.7%,其危害性最大,造成的人员伤亡和财产损失最严重。60例加油站事故的主要环节如表1所示,火灾爆炸事故点火源统计如表2所示。从表中可以看出:加油、卸油作业环节是事故易发环节,静电、电器、明火等是主要点火源[1,2]。
1.2加油站火灾事故原因分析
(1)加油站的建设存在先天性隐患,表现为:加油站建设不按照国家标准规定进行建设,就会造成安全间距不足、建筑物耐火等级不够等严重威胁加油站安全的先天性隐患。
(2)电气设备不符合安全要求,如很多加油站的营业室及值班室内的照明线路不按要求敷设,不使用防爆灯具、防爆开关或安装不规范。有的加油站虽然在建设时采用了防爆电气,但后期管理上不严格按照要求使用,私自乱接乱拉电线导致防爆电气失去了应有的作用。
(3)安全技术保障措施不达标。如汽车油罐车采用敞口式卸油方式,且卸油场地没有设静电接地装置;储油罐没有设带有高液位报警功能的液位计等。
(4)操作人员文化素质低,不能对油品的易燃特性、静电防护等知识灵活地掌握,以致无法具备较高的操作水平甚至违章操作,如操作人员操作时不穿防静电工作服、鞋,违章给塑料桶加油;卸油速度过快;检修作业常常需要动火,油罐及其装油设备未清理、置换或未彻底清除就检修动火等等,极易引发火灾爆炸事故。操作人员对许多动态变化的情况不能及时觉察其中的危险,将事故消灭在萌芽当中,出了事故,又不能及时准确地控制,从而造成事故的恶化。
(5)安全管理粗放,“重效益,轻安全”思想严重,隐患往往得不到治理,员工得不到及时有效的培训[3]。
2加油站火灾风险分级指标研究
2.1加油站火灾风险分级指标体系框架的建立
根据城市公共安全监管对象面临风险因素,结合相关理论[4],从固有风险、安全管理水平、隐患及处罚记录情况、事故情况等四方面考虑,研究得出了加油站火灾主要风险的分级指标体系框架。
2.1.1 固有风险
从致灾因素(火源)、阻止火灾发生、控制火灾影响、火灾后果等方面综合考虑火灾风险影响因素,建立了火源因子、火灾蔓延因子、灭火设备设施因子、应急疏散因子以及火灾后果因子等5项指标来反映加油站火灾固有风险。
2.1.2 安全管理水平
安全管理水平的高低,对火灾的发生可能性及其后果具有较大的影响,因此引入安全管理水平指标[5,6]。
2.1.3 隐患及处罚记录情况
隐患及处罚记录情况是反映加油站企业对现有火灾防范相关法规标准的遵守程度,在一定程度上也是加油站火灾风险的整体反映。因此,引入隐患及处罚记录情况指标作为风险调整因子。同时,隐患及处罚记录是公共安全监管实施过程中最为直接可见的结果,此指标能够使监管过程与监管对象风险动态调整有机结合起来。
2.1.4 事故情况
事故发生情况是一个监管对象历史整体风险的最直接反映,而且应作为重要依据,因此,引入事故发生情况指标作为风险调整因子。
建立加油站火灾风险分级指标体系框架如图1所示。
2.2加油站火灾风险分级指标确定
按照火灾风险分级指标体系框架,参考《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB50156-2002)、《加油站作业安全规范》(AQ3010-2007)、《北京市汽车加油加气站安全管理规范(试行)》、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)等,结合建立的加油站火灾风险分级指标体系框架[7,8,9],建立如表3所示的加油站火灾(爆炸)风险分级指标体系。
2.3加油站风险分级模型的建立
2.3.1 确定火灾风险分级指标权重
根据确定的加油站火灾爆炸风险分级指标,建立各级指标的重要性判断矩阵,由专家通过讨论填写各个判断矩阵表,并对判断矩阵进行满意一致性检验,计算各个判断矩阵的最大特征值所对应的特征向量,从而确定各指标的权重值,各项指标权重结果如表3所示。
2.3.2 建立三级指标量化标准
为建立量化计算模型,参照各项指标的相关法律法规标准以及行业相关情况,确定各项三级指标的具体赋分标准如表4所示。各项指标值在0-100之间,分值越大,表明风险越大。其中火源因子(B1)、火灾后果因子(B5)、隐患及处罚记录因子(B7)、事故情况因子(B8)为正向指标;而火灾蔓延因子(B2)、灭火设备设施因子(B3)、应急疏散因子(B4)、安全管理因子(B6)为负向指标。
2.3.3 构建火灾风险值计算模型
根据确定的具体指标权重及风险值计算一般模型,将隐患及处罚记录指标和事故发生情况指标作为动态调整因子。为反映其重要性,对其取值贡献进行几何级数放大,采用使用较为广泛的2的指数函数来表示,构建加油站火灾爆炸风险值计算模型,如公式所示:
式中:RH —加油站火灾爆炸风险值;
Wi—第i项二级指标的权重;
Wij—第i项二级指标中第j项三级指标的权重;
Cij—第i项二级指标中第j项三级指标的得分,赋值标准见表4。
2.3.4 确定火灾爆炸风险分级表
根据RH值依据表5所示的标准对加油站火灾爆炸风险进行分级(ABC分级限值标准可以根据最终调查结果进行赋值)。
4结论
(1)从固有风险、安全管理水平、隐患及处罚记录、事故情况四方面的因素来考虑,提出了城市加油站火灾风险的分级指标体系框架,并建立了风险分级指标体系;采用层次分析法(AHP)确定了城市加油站火灾风险分级指标体系的各级指标权重;建立了可行的城市加油站火灾风险计算模型。
(2)以风险评估基础理论为依据,提出一种加油站火灾风险评估的方法。通过风险分级确定城市加油站火灾风险高低,并对高风险的加油站实施重点监管[10]。一方面有利于抓住城市公共安全问题的主要矛盾,另一方面有利于将有限的检查资源得到最大限度的利用,提高公共安全监管监察工作的效率,实现检查力量的优化配置。
(3)通过对城市加油站火灾风险分级的研究,可以为开展其他行业领域的风险分级研究工作起到借鉴作用,有助于建立城市区域分级监管模式,有效地减少安全生产事故的发生,减少经济损失,提高社会安全生产水平。
参考文献
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[7]GB50156-2002,汽车加油加气站设计与施工规范[S],2002
[8]AQ3010-2007,加油站作业安全规范[S],2007
[9]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S],2006
城市环境火灾风险评估 篇8
火灾风险评估的目的是为了防止火灾的发生,阻止火灾的蔓延,降低火灾造成的损失,保证人员的生命安全。随着我国经济社会的发展,大型公共建筑越来越多,其特点是使用功能复杂、人员密集且流动性大、大多数人员对建筑物结构不熟悉,一旦发生火灾很可能造成大量的人员伤亡和财产损失。因此,大型公共建筑火灾安全日益受到重视。
在火灾风险评估的过程中,影响火灾发生发展和风险评估的火灾安全管理人员可以分为建筑所有者、使用者和火灾风险管理者三类。其中,火灾风险管理者包括火灾风险评估、消防设计、现场安全管理和相关政府职能部门的人员,他们与火灾的关系比较密切。为了更好地控制火灾发生、降低火灾损失,笔者将针对不同人员的心理和行为进行分析与研究。
2 建筑所有者和使用者与火灾的关系
2.1 建筑所有者与火灾的关系
建筑所有者最关心的是与火灾安全相关的经济效益,其对于火灾风险评估的影响主要集中在对消防安全的投入上。针对某一特定功能的建筑,应该建立什么样的火灾安全和火灾损失目标,采取什么样的火灾控制方法和措施,怎样进行合理的安全投入,如何实现火灾防治的科学性、有效性和经济性的统一,这是建筑所有者及火灾安全研究者最为关心的问题。
图1是火灾损失与安全投入的关系图。可以看出,安全投入与安全效果之间的关系是非线性的,要提高安全效果必须合理增加安全投入。从经济效益的角度看,安全投入并不是越多越好,当安全投入达到一定规模时,再增加安全投入,取得的安全效果增长幅度相当微弱。因此,有必要对火灾安全投入进行最优化分析。
火灾安全投入优化的目标是以最小的投入达到最大的安全效益,而效益是与消耗同时存在的。火灾安全消耗涉及两个方面:一是火灾事故造成的经济损失;二是火灾安全投入成本费用。两者之和构成了火灾安全经济负担的总量。如果火灾安全经济负担总量用函数B(s)表示,则有公式(1):
B(s)=L(s)+C(s) (1)
式中:L(s)为火灾损失函数;C(s)为火灾安全成本函数;B(s)为火灾安全经济的总体消耗。
火灾安全经济效益最优化的目标就是B(s)取最小值。由图1可以看出,火灾安全负担经济总量B(s)在S0处取得最小值。S0可由(2)式得到:
undefined
火灾安全投入成本与火灾损失是相辅相成的,通常投入越低,发生火灾的可能性越大,火灾的损失额度也越大。
2.2 建筑使用者与火灾危险源
对任一建筑而言,其内部不可避免地存在引发火灾的危险源。按照危险源在事故发展过程中的作用可将其分成两大类:第一类危险源和第二类危险源。第一类危险源包括可燃物、火灾烟气及燃烧产生的有毒、有害气体成分;第二类危险源是人们为了控制火灾发生、减小火灾损失所采取的消防措施的缺陷造成的隐患。
建筑物内可燃物的存在是火灾发生的根本原因。根据《中国火灾统计年鉴》对大型公共场所火灾事故分析表明,造成火灾的诸多原因中,火灾荷载过大是最主要的,其次是人为用火不当。这说明建筑使用者没有火灾危险源的意识或者意识不强。在火灾危险源存在并且聚集的环境中,人为用火不当或意外失火就会造成巨大的损失。
为防止火灾的发生,减少火灾损失,人们总是要采取各种消防措施和管理手段控制或改变火灾的发展过程。理想的状况是这些措施完全能够约束、限制火灾危险源,采用了消防措施的建筑就不会发生火灾,是安全的。然而,依据系统安全观理论,绝对安全是不存在的,这些消防措施和手段中总会存在一些缺陷和隐患,这些隐患在一定时间会导致建筑物发生火灾的可能。
3 火灾风险管理者的分析
火灾风险评估是火灾风险管理中的一部分内容。火灾风险管理者包括:火灾风险评估、消防设计、现场安全管理和相关政府职能部门的人员,涵盖了火灾风险评估整个过程的所有专业人员。笔者将着重对火灾风险评估、安全管理以及消防设计人员对火灾发生发展的影响进行讨论。
3.1 火灾风险评估者对火灾的影响分析
一个细致、完善的风险评估必须包括计算机模拟计算以及对大量历史数据的分析,然而这些历史数据往往难以得到。因此,性能化设计中的大多数风险评估在很大程度上是危险评估。火灾危险评估的目的是确定火灾场景的后果,较少考虑甚至不考虑火灾场景发生的可能性,即概率问题。这样火灾危险评估可以被认为是火灾风险评估的子集,即一个火灾风险评估过程是一系列加以概率分析的火灾危险评估的集合。
在进行火灾风险评估时,应尽可能多地利用计算机模型并辅助以专家判断来确定事件发生的后果。采用定量风险评估方法所得到的结论,其标准形式是给出所设定的风险指标出现的频率和概率,这些风险指标组成了一个风险评估基础的风险图。
由于诸多不确定性因素的存在,经过简化的定量方法计算得到的风险指标,并不能充分描绘未来事件(火灾)发生发展的真实情况,且在实际应用中缺乏可操作性。因此,作为评估者在选择方法时不要盲目认为定量评估方法是最好的。笔者认为,应该选择以半定量评估方法为主,定性和定量评估方法为辅的组合式火灾风险评估方法。
火灾风险评估是预测未来可能的意外事件发生的可能性和引起的后果,并采取相应降低风险的措施的过程。实际上,任何一个系统都存在着不确定性因素,如果考虑时间因素,不确定性因素在规模、影响方面会更大、更复杂。而火灾风险评估是人为的活动,如果再考虑人的主观性因素,可以想象,在火灾风险评估中的不确定性因素是不能不认真对待的。
3.2 安全管理人员对火灾的影响分析
人员安全疏散在火灾风险评估中具有举足轻重的影响。人员疏散和火灾发展可以认为同时沿着一条时间线不可逆地进行。在人员疏散过程中,现场安全管理人员的作用不可低估。火灾发生时,安全管理人员对火灾作出反应并采取行动的时间,以及该行动产生的结果对于延缓火势发展甚至扑灭火灾,及时顺利地疏散人员有重要的影响。因此,火灾发生后采取各种行动的起始时间在火灾发展过程中具有决定性作用。但由于人们的行为具有很大的不确定性,人员个体具有很大的差异,并且缺乏大量基本的数据资料,考虑安全管理人员对火灾反应的影响进行定量计算是较为困难的。
要定量地考虑人员反应对火灾发展的影响,最重要的是确定安全管理人员采取消防措施的起始时间。文献[14]描述了日本消防部门对一个消防安全中心的人员训练调查,显示了保持安全人员采取正确行动能力的必要性。在大多数情况中,一个消防控制中心有3～6人值班。显然,安全管理人员的数量对反应时间的分布是有直接影响的,其行动实施比例的大小以及分布时间范围,都对火灾的蔓延有不同程度的影响。行动实施的成功率越高,分布范围越小,越有利于阻止火灾蔓延。火灾紧急情况下,由于人群在慌乱中发生挤压、踩踏所酿成的重大人员伤亡事故屡有发生。因此,火场中的安全疏散指挥和管理显得格外重要。
3.3 消防设计人员对火灾风险评估的影响
消防设计工程师对消防系统,尤其是自动灭火系统的可靠性应有合理的认识。消防系统优劣的概率是一种“条件概率”,它依赖于系统响应效率、在线可用性和操作可靠性。因此,消防系统性能优劣的度量参数是系统响应效率、在线可用性和操作可靠性。
一般地说,消防系统功能的失效是指当紧急情况发生需要消防系统启动时,系统却不在可用状态或无法起到初始设计的作用。消防系统失效可分为:有紧急需求时系统处于不可用状态;由于未知错误导致无法满足要求;在限定时间内无法完成任务。
消防系统性能优劣的可靠性参数包括:
(1)系统可用性。紧急情况发生时在线,系统运作及时,即在线可用性;
(2)功能可靠性。有紧急需求时,系统具有满足功能要求的能力,即操作可靠性;
(3)时间可靠性。系统在规定时间内实现其功能,即响应效率。
因此,消防工程师如果在设计阶段考虑到消防系统的功能失效性,会对火灾风险评估起到积极的作用。
4 结 论
(1)为了降低火灾造成的损失,对建筑所有者必须要进行合理的、适当规模的火灾安全投入,对各种消防设备进行定期检查和维护,从根本上降低火灾发生的风险。对于使用者要充分了解所处建筑消防设施的可靠性和在线性能,以便在火灾初期尽可能地控制火灾,阻止或延迟火灾的蔓延。
(2)火灾风险评估者应合理地选择评估方法,针对特定的对象实施具体的火灾风险评估。性能化设计思想中没有最好的方法,只有更合适的方法,应当充分考虑评估过程中存在的不确定因素,在完成火灾风险评估的基础上,提出相应的对策。
(3)消防设计者在作出合理的消防系统设计时,还应从专业的角度根据建筑本身及其使用的特点设置应急预案,以防不测。
(4)建筑安全管理人员应当提高防范意识,管理工作重在预防。发生火灾后及时进行报警和疏散人群,是保证人员安全、减少火灾损失的最终保障。
火灾风险评估方法探讨 篇9
火灾风险分析 (Fire Risk Analysis) , 是火灾安全科学中一个非常有用而又不同寻常的分支。这种分析可以全面考察某些对象的火灾危险状况, 研究该对象的火灾危险如何随假设条件的改变而变化, 分析不同消防措施对控制火灾的影响, 并评价这些措施的经济性和有效性等。常见的火灾评估方法有特尔非方法、火灾危险度分析方法、火灾安全检查表法、事故树分析法、层次分析法、模糊层次分析法、美国达信风险评价等。
2 火灾风险分析的基本方面
2.1 分析对象及其火灾场景的确定
分析对象的范围是人为确定的。人们可以把一栋大楼、一个工厂、一个街区乃至一个城镇作为对象。一般来说, 大范围对象的分析应当以小范围对象的分析作基础。通常将这种确定的对象视为一个系统。
某系统与火灾有关的环境状况和燃烧条件综合起来称为火灾场景。一个系统包括多个部分, 可根据情况将其分解为若干子系统或单元。每个单元还将包括若干影响因素, 如可燃物性能、技术水平、使用现状及人员特点等。各个单元和因素的火灾危险性应当分别考虑。把对各部分的危险分析综合起来即为整个系统的危险分析, 系统、子系统、单元与因素之间应当建立合理的隶属关系。
2.2 描述参数及其量化方法
分析不同的方面应当使用不同的描述参数, 为了实施计算, 还应当对这些参数进行量化处理。火灾可能性一般应当用事故概率表示, 但由于火灾事故经常无法获得足够的统计资料, 难以归纳出可供实际使用的概率值, 故宜将火灾可能性用某种形式的分度值表示, 现称为事故率;火灾危害可用火灾造成的损失大小表示, 但除了直接经济损失外, 其它损失则很难用恰当的经济费用表示, 因此也适宜用一定的分度值表示, 现将这种分度值称为严重度:火灾危险性用火灾危险度表示, 它综合了火灾可能性和火灾危害性两个方面的影响。
对于各种参数的分度值, 有些模型用绝对值表示, 也有的用相对值表示。一般说用绝对值表的通用性不够强, 例如有的模型将某些因素的影响程度表示为一定范围的分值, 当把所有因素的分值作了相乘或相加处理后, 得到的系统总分度值便是一个相当大的数目。只有非常熟悉该方法的人才能对其作出合理的解释。因此宜将分度值均换算为百分数。
2.3 火灾可能性分析
根据火灾的发展过程, 火灾可能性至少涉及起火可能性和火灾蔓延可能性两大方面。分析起火可能性时, 主要考虑引起火灾的各种因素, 如室内可燃物的着火性能、火源及电源状况、安全管理措施、建筑物内人员素质和生活习惯等。一般说起火可能性的随机性很强。而火灾蔓延可能性主要考虑室内可燃物的燃烧性能及控制火灾发展的因素, 如室内火灾载荷、建筑物的防火设计状况、火灾探测报警系统及室内消防设施的性能等。
2.4 火灾危害性分析
火灾危害可分为实际危害和潜在危害两类。由已经发生的火灾所造成的危害是实际危害, 而潜在危害指的是如果火灾发生所能造成的危害, 事实上此时火灾尚未发生。主要为防火安全服务的风险分析所预测的是潜在危害。对于实际火灾危害是统计计算的问题。
2.5 火灾危险性分析
火灾危险性应综合火灾可能性和火灾危害性确定, 但是如何进行综合则是需要仔细研究的。相加和相乘是常用的综合方法, 而其结果直接取决于各因素值的量化方式。需要根据不同单元或因素在系统中的作用, 对它们赋于不同大小的值, 或者赋于不同的权重。火灾危险分析的结果可以比较全面地反映建筑物的火灾安全状况, 是火险分析的重要阶段。
3 美国达信风险评价法
美国达信风险评价是由前英国塞奇维克公司开发的, 故曾称为“英国塞奇维克风险评价”, 现称为“美国达信风险评价”。
达信风险评价方法采用的是“4分法” (4—0分) 。它运用安全系统工程中的安全检查表法, 将被评装置、系统按照“工艺装置布局、工艺控制系统、紧急停车系统、燃烧安全措施、机械监队遥控隔离、卸压、压力释放、防火、泵密封设计、排水系统、控制室安全设计、操作文件、工作许可证、操作人员配置、气体检测、火灾报警、检测、消防水系统、手控和固定式防火措施、设备等”等18个几乎基本固定一致的软硬件工艺、安全、消防等设备和设施及人员、制度为内容, 从硬件为主, 作为每项的“评估要素”, 进行评定打分, 按照评价分值范围予以危险程度分级。
“4分法”的评价分值范围为4—0分, 共划分为6个等级, 即:4—3.4分为“优秀”级, 3.4—2.5分为“好”级, 2.5—2.1分为“平均水平”级, 2.1—1.3分为“基本达标”级, 1.3—0.5分为“差”级, 0.5—0分为“很差”级。
对各装置、系统按“4分法”评定之后, 然后根据被评装置、系统的生产能力高低和价值大小、工艺设备工艺物料介质特性和关键性传动机械设备运行参数、事故发生概率及损失等诸多因素作计算机数据处理, 再列出建议安全对策措施和用色标标明优先整改目标的排列顺序。
用标色表示的优先整改目标为“顶级优先”——黄色, 在今后6—12个月内应该解决;“中级优先”——蓝色, 在今后的两年内应该实行;“低级优先”——绿色, 长期计划;由于费用等原因的“最低级优先”——红色, 如果经济状况好转应解决等, 四档整改时间程序。
最后, 在上述各被评装置、系统被评估的基础上撰写总评估报告。达信风险评价报告有下面八大内容应包括在内:概况, 风险评估方法, 被评企业简况, 风险评估结论意见, 被评装置、系风险等级划分概述及风险矩阵, 各被评装置、系统安全特性、等级评定和建议意见, 有关“评仓要素”标准的说明, 低级优先整改事件风险分析计算 (如方法概论、财损金额、资损风险分析、资产损失商务中断、综合资产损失、业务中断情况、有毒气体分散风险等) 。
4 达信风险评价步骤
4.1 收集被评价装置、系统的信息和资料
在开展达信风险评价之前, 需要被评价装置、系统所在单位提供二套资料, 即一般资料和专业资料。一般资料应事先准备好供美国达信公司评价人员在被评价装置、系统现场调研、评估时供给。
一般资料主要有九方面的内容。
(1) 被评价装置、系统的资产重置价值。应具体到每个工艺装置、系统的细节。其目的是为了估算最大事故损失和考虑降低风险时的优先顺序。
(2) 有关的营业收入和成本的资料。大体上需准备评价期间两年的被评价装置、系统所在单位的毛利润值和预测值 (即总营业收人减去可变成本) , 以及每一套被评价装置、系统的销售收入和评价期间的当年的固定运营成本和可变运营成本。
(3) 评价期过去十年间因事故原因装置、系统财产损坏的损失记录。
(4) 被评价装置、系统的员工组织结构网络图 (包括总人数) 。
(5) 一份现场整体平面布置图和一份标明现场消防供水系统的现场平面分布图。
(6) 一份详细介绍现场工艺操作过程的情况资料 (即工艺流程说明) 。
(7) 列出一份被评价装置、系统的投产时间、设计能力和评价期间上一年的平均生产能力清单。
(8) 一份储罐、球罐清单, 标明其类型、储存量、储存物品种类和现场消防设施。
(9) 防火方面资料。包括列出一份可移动式消防灭火器材设备、内装灭火剂品种和数量及喷射速度清单;现场总消防泡沫和干粉量;消防队人员详细情况;消防泵及消防供水系统的详细情况。
专业资料主要有六方面的内容 (被评价装置、系统各提供一套) 。
(1) 简易工艺流程图, 须标明工艺压力、温度和关键的远距离遥控操作隔离阀。
(2) 工艺装置、系统位置图和设备清单。
(3) 工艺管道和仪表示意图 (即PI图, 需在仪表控制室中提供) 。
(4) 工艺装置、系统烃类液体存量体积计算 (m3) 。
·最大的分馏塔/反应器 (分项列出设备容积、操作压力、温度和物料组成) ;
·有毒物料存量清单;
·液化石油气/热汽油 (>120℃) 容器 (容积大于5m3) 、塔和桶或容器 (分项列出设备容积、操作压力、温度和物料组成) 。
(5) 工艺操作手册、事故应急处理程序和操作许可单。
(6) 现场填写若干调查表。
提供被评价装置、系统及所在毒物的原始资料的准确性和完整性, 对风险评价结果的真实性有很大影响, 否则会产生评价偏差。因此, 这是一项风险评价的最基础工作, 务必要加以重视和做好。涉及到有关重要的经济情报数据、事故案例和事故统计数据的秘密性资料, 还必须与美国达信公司签订保密协议书, 进行法律保护。
4.2 被评价装置、系统的单位需派出有关专业人员陪同评估
美国达信公司风险评价人员赴被评价装置、系统, 按事先议定的评价日程表, 按检查表目录, 对现场的工艺设备、消防安全设施及安全生产工况进行调查和评估。被评价装置、系统除要准备好PFD、PID、设备一览表、安全操作规程或手册、安全作业票证等有关现场资料外, 还要派出工艺、设备、安全、消防等专业人员现场陪同检查, 一来是了解风险评价全过程, 评价人员有疑问可随时解答, 有建议可随时听取;二来也为现场调查、评估引导开路;三来保障评价人员的现场人身安全和对现场安全生产负责。
4.3 对被评价装置进行等级评定、数据处理和风险排列分级
前已提及, 美国达信风险评价的等级按0—4分划分。通过风险评价划出等级后应按下列方式处理:0—0.5分为“很差”级, 0.5—1.3分为“差”级, 在这2级范围内的装置、系统必须重建、重新设计;1—1.3—2.1分为“基本达标”级, 其装置、系统应予以必要的安全改进;2.1—2.6分为“平均水平”级, 其装置、系统的一些相关部分 (即危险点、源或薄弱环节) 要进行安全改进, 多数的被评价装置、系统的风险评价在“平均水平”级的范围内属正常情况;2.6—3.4分为“好”级, 3.4—4分为“优秀”级, 4分为满分, 是最高的评价等级, 安全情况圆满无缺, 在此2级范围内的装置、系统其安全实际良好, 4分则为工艺安全所要追求的实际目标。
4.4 现场风险评价之后, 依照实际的调查、评估情况, 绘制风险等级图表
美国达信风险等级图表是一种非常重要的图表。它以“工艺单元风险矩阵”的形式出现, 列出等级评定风险排列表, 按美国达信公司创立的“风险矩阵等级评定表”和现场实际调查、评估的分级情况, 提出风险评价整改意见后, 作出最后的风险评价评定。
5 结语
火灾风险评价的方法及应用是火灾安全工程学研究的基本方面, 它可以为“性能化”防火设计提供依据, 使火灾防治对策更科学、合理、有效。火灾风险评价方法各有优缺点, 相信随着火灾安全工程学在我国的发展, 火灾风险评价将会发挥更大的作用。
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城市环境火灾风险评估 篇10
近年来, 随着中国经济的高速发展, 汽车开始进入越来越多的普通家庭。2000年后, 中国汽车工业进入高速增长期, 其中民用汽车呈井喷一样的增长。然而我们在享受汽车所带来的生活便利与经济发展的同时, 却不能忽视汽车所带来的危害。根据消防部门公布的数据, 每年全国发生的各类火灾中, 汽车火灾的发生数量、造成的财产损失和人员伤亡均呈现逐年递增的趋势, 2007至2011年五年间全国每年约发生1.1~1.3万起汽车火灾, 由此引发的车辆所有者与保险公司、制造商、销售商以及与物业管理者, 还有保险公司与制造商等等之间的矛盾也越来越突出。
由于汽车结构较为复杂, 汽车火灾发生的原因以及位置也是多种多样。其中, 发动机舱发生火灾的情况较为常见。这主要是由于发动机舱内空间狭小, 整体温度较高, 油电混存。一旦电路出现短路或是油路出现漏油等故障极易形成燃烧。因此, 发动机舱内发生火灾的概率较高, 火灾风险较大。同时汽车的核心零部件较多安置在发动机舱内, 车辆发动机舱内发生失火, 即便较小的火灾都能带来较大的财产损失, 如果扑救不及时, 整车都可能被完全烧蚀。将发动机舱内复杂的结构划分为电气系统、燃油系统、排气系统、润滑系统以及冷却系统, 对以上各系统可能存在的火灾风险点进行分类、识别, 能够清晰地得到发动机舱内火灾风险项。组织有经验的专家对各系统火灾风险进行定量分析, 运用模糊理论建立火灾风险评价模型。通过该火灾风险评价模型能够将汽车火灾风险从定性分析转化为定量分析, 较为直观准确的研究汽车发动机舱内火灾风险。
1、发动机舱内火灾风险的识别
发动机舱结构复杂, 环境恶劣, 主要包括电气系统, 燃油系统, 排气系统, 润滑系统以及冷却系统等。各系统在结构上相互交叉, 因此, 在发动机舱内存在较多的火灾风险点, 下面从以下各个系统分别识别发动机舱内的火灾风险点:
1.1 电气系统
发动机舱内电气系统发生故障, 引发火灾的现象较为常见。这是因为发动机舱内电气系统结构复杂, 包括的零部件较多, 各零部件一直处在高温环境内且常有电流通过, 如果零部件耐热等级不够, 又或者零部件与周边环境出现干涉磨损, 同时多数电气系统所用的材料为可燃材料, 一旦电路出现故障, 可燃材料易被引燃, 用电设备易被烧蚀。
(1) 蓄电池。大多数的蓄电池安装在车辆发动机舱内, 由于事故或者装配不良引起的震动可能会导致蓄电池外壳破裂;极柱的接线部位氧化或松动等造成接触不良, 蓄电池上放置金属件或蓄电池上方积水等造成极柱间或极柱与车身短路都有可能引起绝缘层起火。
(2) 用电设备。在发动机舱内常见的用电设备可分为发电机、起动机、空调压缩机、灯光设备等等。如, 发电机、起动机以及空调压缩机内部普遍存在着线圈绕组, 本身存在着较高的火灾风险。又如灯光设备等在特定的环境中, 通电时间较长, 发热较为严重, 同时这些设备多是由可燃材料构成, 发生火灾的风险性较高。
(3) 电器盒。室外电器盒大多数安装在发动机舱内, 作为整车电源分配的设备, 电器盒内存在较多电源分配回路、各种继电器、保险丝以及连接各用电器的线束, 所用材料多为可燃材料, 如果电器盒防水保护不周, 或者电器盒内保险丝匹配不正确, 电器盒内接线柱安装力矩不足, 接触电阻过大, 造成发热严重, 容易造成电器盒的烧蚀。
(4) 线束系统。线束系统一般由线束、卡扣、绝缘胶带、护套、端子、继电器、保护装置等组成, 发动机舱内的线束系统是整个车辆最容易引起火灾的电气系统。线束在走向上与周边环境发生干涉都可能引起线束的烧蚀。
1.2 燃油系统
汽车的燃油系统主要由油箱、汽油泵、汽油滤清器、连接油管组成。汽车使用的燃油主要是汽油和柴油。除此之外, 发动机润滑系统存在的油液还有发动机油、齿轮液压油、助力转向液、制动液、变速箱油、冷却液等可燃易燃液体。这些油品都具有很高的火灾危险性, 一旦泄漏很可能被引火源引燃。燃油和润滑系统的主要火灾危险部位是:
(1) 输油管路。油从油箱经燃油泵、燃油滤清器、进油管进入燃烧室, 多余的油液通过回油管, 碳罐再回到燃油箱。在这个过程中沿路有许多塑料、橡胶或金属材料的管路, 且这些管路之间多为卡扣连接。线与线、管与管间距离都很近, 在装配不良的情况下极易出现干涉磨损的现象;在卡扣松脱造成燃料油泄漏遇到电气打火或导线短路产生的电火花又或者遇到排气高温易引起火灾。
(2) 喷油器。车辆喷油系统内部压力达0.2~0.3Mpa, 因此较小的泄漏点或接合处微小松动都会引起燃油在发动机舱内喷射并雾化, 迅速形成爆炸性蒸汽混合物, 该蒸汽可燃物一旦接触电弧火花, 涡轮增压器以及排气歧管等高温装置可能引发汽车火灾。
1.3 排气系统
汽车排气系统大部分部件装配在汽车底盘下方。但是排气歧管与发动机燃烧室相连接, 燃烧室的高温废气经排气管排出, 这样就使排气管要承受较高的温度, 因此在发动机舱内排气管也是汽车火灾的危险点。
1.4 润滑系统
通常, 发动机油底壳内有3~5L的机油, 靠油泵的压力输将机油送到需要润滑的零件或靠发动机工作时运动溅起的油滴或油雾润滑。由于连杆变形、弯曲甚至折断, 将气缸体击破, 可导致机油泄露。发动机机体组中主要危险源是机油和橡胶。
1.5 冷却系统
一般认为冷却液不是可燃液体, 但是如果冷却液 (乙二醇和水的混合物) 发生泄漏在发动机顶盖上聚集, 水分因高温就会逐渐蒸发, 留下的乙二醇就会形成可燃蒸汽, 该蒸汽可能被高温表面, 或者被配电器, 故障火花塞, 风扇或其他的电器设备内部产生的火花点燃。乙二醇是冷却系统的火灾危险源。同时汽车的散热器和冷却风扇都会用到聚合物材料, 这些产品在一定程度上都是可燃物。
2、发动机舱内火灾风险的评价
2.1 火灾风险评价模型
由于汽车结构的特殊性, 汽车火灾事故诱因多, 所涉及的系统复杂。引发汽车发生火灾的危险源较多, 同时火灾引起的财产损失, 社会影响以及人身安全较为严重。目前, 行业内对汽车火灾风险点危险性评价的研究较少, 多数主机厂对生产的车辆仅从积累的经验做出定性的评价, 这种传统的评价方式不够清晰明了, 难以很好的得到传承。本文参考建筑类火灾评价体系从模糊评价理论出发建立车辆火灾风险评价模型, 对发动机舱内各系统做出定量的火灾危险性评估, 该评价模型将火灾风险从传统的定性分析转化成定量分析, 能够较为清晰、准确地评价车辆火灾风险。
参考建筑类火灾风险评价标准, 定义车辆火灾风险由起火概率和火灾危害两个方面决定。即车辆火灾风险是车辆起火概率和起火危害性的函数, 可表达为:
车辆火灾风险R=f (P, D)
其中P表示车辆起火的概率;D表示车辆起火的危害性。
由于车辆起火概率与起火危害性是较为不确定的因素, 因此选择模糊理论对该起火概率与起火危害性进行数值处理。确定车辆起火概率由起火概率模糊向量与起火概率权重共同决定, 车辆起火危害性由危害性模糊向量与危害性权重共同决定, 即起火概率可表达为:起火概率P=PW°PA, 其中PW为起火概率的权重, PA为起火概率的模糊向量。
车辆起火危害性可表达为:危害性D=DW°DA, 其中DW为危害性的权重, DA为危害性的模糊向量。
根据《电气火灾原因技术鉴定方法》GB16840以及车辆火灾鉴定经验, 组织专家分别对车辆起火概率模糊向量和对应权重以及起火危害性模糊向量和对应权重进行定量评价, 分别构成模糊向量以及对应的权重。
车辆起火概率模糊向量可表达为:
对应的模糊权重可表达为:
对应的起火概率可表达为:
将得到的车辆起火概率P的模糊等级以及车辆起火危害性D的模糊等级构成评价车辆火灾风险的模糊向量, 得到火灾风险的模糊向量为:
组织专家对该模糊向量的权重进行评价, 得到权重向量为:RW=[rw1rw2]
则可得到车辆火灾风险:
3、案例分析
选择某一款汽车, 组织专家对该车型进行分析, 根据上述对发动机舱内火灾风险项的识别, 除去人为原因, 发动机舱内起火概率的因素可由电气系统, 燃油系统, 排气系统, 润滑系统、以及冷却系统等五大系统组成。将起火概率划分为四个等级:
其中pg1表示系统起火的可能性很大, pg2表示系统起火的可能性较大, pg3表示系统起火的可能性一般, pg4表示系统起火的可能性较小, 对应数值为0~1, 其中0.75~1表示可能性很大, 0.5~0.75表示可能性较大, 0.25~0.5表示可能性一般, 0~0.25表示可能较小;同时将火灾危害亦划分为四个等级:
其中hg1特大危害、hg2严重危害、hg3一般危害和hg4轻微危害等四个等级。对应数值为0~1, 其中0.75~1表示可能性很大, 0.5~0.75表示可能性较大, 0.25~0.5表示可能性一般, 0~0.25表示可能较小。
3.1 起火概率分析
针对所选择的某车型, 组织专家根据上述识别的火灾风险项, 从电气系统、燃油系统、排气系统、润滑系统以及冷却系统等五大系统对发动机舱内起火概率进行分析。根据实车情况, 对以上五大系统起火可能性方面进行实际的打分, 具体见表1:
得到表1的数据即为, 起火概率的模糊矩阵, 即:
针对于该款车型, 结合市场调查, 确定发动机舱内五大系统系统起火概率的权重为:
对P′进行归一化处理, 可得P=[0.18.0280.38.016]
即该汽车发动机舱发生火灾的概率很大的属度为18%, 较大的隶属度为28%, 一般的隶属度为38%, 较小的为隶属度为16%。
3.2 起火危害分析
由于车辆是一种作为载人或是载货的交通工作, 价格较为昂贵, 一旦发生火灾不仅对乘员的人身、财产造成威胁同时对交通以及周边环境等社会因素造成影响。因此, 通过专家从财产损失, 人身伤害以及社会影响三个方面对该款车辆发动机舱起火危害性进行评价。具体数据见表2:
得到表二的数据即为该车发动机舱起火危险性模糊矩阵, 即:
根据市场调差以及数据统计确定发舱内发生火灾对财产损失、社会影响以及人生伤害三个方面产生危害的权重为:
因此, 发动机舱起火危害性D′=DWoDA
对D′进行归一化处理, 可得D=[.0140.280.48.010]
即该汽车发动机舱发生火灾的危害很大的隶属度为14%, 较大的隶属度为28%, 一般的隶属度为48%, 较小的为隶属度为10%。
3.3 发动机舱火灾风险的综合评价
把汽车发动机舱内火灾风险亦分为四个等级, 记为:
FG=[fg1fg2fg3fg4], 其中, fg1为极高风险, fg2为高度风险, fg3为中等风险, fg4为低度风险。车辆发动机舱内火灾风险R由发动机舱内起火概率与起火危害两方面的因素共同决定。得到, 发动机舱内火灾风险评价数据为表3所示:
得到表三的数据即为该车辆发动机舱火灾风险的模糊矩阵, 即:
确定发动机舱内火灾概率以及火灾危害性的权重分别为0.6, 0.4, 则可得火灾风险模糊矩阵对应的权重矩阵为:
对R′进行归一化处理, 可得R=[0.170.270.380.18]
按照最大原则, 取发动机舱内火灾风险R为0.38, 属于第三等级风险, 说明该车辆发动机舱内火灾风险表现为中等风险。同时, 从数据中可以看出火灾风险属于第二等级的风险数据R为0.27, 同样表现较高, 因此该款车在正常使用情况下发生火灾的风险表现为中等, 该车辆较为安全, 但是存在着发生火灾风险的隐患。
4、结论
本文通过电气系统, 燃油系统, 排气系统, 润滑系统以及冷却系统对发动机舱内火灾风险点进行了详尽的识别, 对可能存在的火灾风险模式进行了分析。同时运用模糊理论分析方法建立了汽车发动机舱内火灾风险等级评价模型。通过专家评分与模糊计算将发动机舱内火灾风险等级定量化。对国内某款汽车运用该等级模型进行火灾风险验证, 得到该款汽车的发动机舱内火灾风险等级, 但是该方法对专家打分和个人经验依赖过强, 在实际运用中, 还需要进一步的修正完善。
摘要：汽车火灾发生的机理复杂, 造成的后果较为严重, 汽车发动机舱内存在较多的火灾风险点, 是火灾发生的重要部位。为了较为准确得到发动机舱内存在的火灾风险点, 将发动机舱内复杂的结构划分为电气系统, 燃油系统, 排气系统, 润滑系统以及冷却系统等五大系统。通过分析各系统可能存在的火灾故障, 对发动机舱内火灾风险进行详尽的识别。定义车辆火灾风险由起火概率和火灾危害两个方面决定, 组织专家对起火概率以及火灾危害进行评分, 运用模糊理论分别构建起火概率以及火灾危害的模型, 根据起火概率以及火灾危害模型建立汽车发动机舱内火灾风险等级评价模型。对某款汽车运用该评价模型进行火灾风险验证, 得到该车辆火灾风险等级。
关键词：发动机舱,火灾风险,模糊理论,评价模型,实车验证
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