大型地下超市消防安全綜合評(píng)估

●陳 凱,羅 帥,甘衛(wèi)鋒

(1.舟山市消防支隊(duì),浙江 舟山 316100;2.周口市消防支隊(duì),河南 周口 466000)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各類(lèi)大型地下超市越來(lái)越多,成為一些大城市地下空間建設(shè)的重點(diǎn)之一。由于這類(lèi)超市的建筑特點(diǎn)與普通的建筑物有所不同,內(nèi)部人員流動(dòng)性大,可燃物品多,一旦發(fā)生火災(zāi),疏散和撲救都將非常困難,嚴(yán)重危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此,科學(xué)分析影響大型地下超市消防安全的各種因素,對(duì)大型地下超市進(jìn)行消防安全綜合評(píng)估,對(duì)大型地下超市火災(zāi)的預(yù)防、控制與消防管理具有十分重要的意義。

由于影響大型地下超市消防安全的因素有很多,比較復(fù)雜,因此本文采用模糊層次分析法對(duì)大型地下超市的消防安全進(jìn)行綜合評(píng)估,使決策者對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)多因素的評(píng)價(jià)決策思維過(guò)程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化,使評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分配更加科學(xué)、合理[1],提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。

1 層次分析法的基本原理和步驟

1.1 大型地下超市消防安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

本文在對(duì)大型地下超市的消防安全進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)規(guī)范[2,3]科學(xué)分析影響其消防安全的因素,按照科學(xué)性、可行性、可比性的原則,從眾多參考因素中選取能較好反映其主要特征和基本狀況且沒(méi)有重復(fù)內(nèi)容的 4個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和 24個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo),如圖 1所示。

1.2 構(gòu)造判斷矩陣

圖1 消防安全評(píng)估指標(biāo)體系

層次分析法(AHP)的信息主要是靠人們對(duì)每一層次中各因素兩兩比較的相對(duì)重要性的認(rèn)識(shí)給出恰當(dāng)?shù)呐袛?這種判斷通過(guò)引入合適的標(biāo)度用數(shù)值加以量化,從而構(gòu)成各層次的判斷矩陣。表 1是判斷矩陣的一般表達(dá)形式,A為上層某一因素,B1,B2,…,Bn為相鄰下層與A有關(guān)各因素,aij為因素Bi與因素 Bj兩兩比較的標(biāo)度值。aij通常取 1,2,…,9及它們的倒數(shù)作為比較標(biāo)度,其標(biāo)度含義如表 2所示。

表1 判斷矩陣

表2 AHP 1～9標(biāo)度含義

1.3 計(jì)算指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重

在構(gòu)造判斷矩陣 A后,求出判斷矩陣A的最大特征值 λmax,再利用它對(duì)應(yīng)的特征方程 AW=λmaxW解出相應(yīng)的特征向量,然后將其特征向量 W歸一化,即為同一層次的各因素相對(duì)于上一層中某一因素的重要性權(quán)重。本文選用“根法”計(jì)算判斷矩陣 A的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量,具體計(jì)算步驟如下：

首先判斷矩陣 A中的元素按行相乘,得到行元素的乘積 Mi,其為：

然后將向量 W′i歸一化,其為：

最后計(jì)算判斷矩陣的最大特征根 λmax,其為：

1.4 判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

判斷矩陣是分析者憑個(gè)人知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的,由于受多種主客觀因素的影響,難免存在誤差。為使判斷結(jié)果更好地與實(shí)際狀況相吻合,在得到λmax后,還需要對(duì)判斷矩陣的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)公式為CR=CI/RI,其中CI為一致性檢驗(yàn)指標(biāo)按式(5)計(jì)算：

其中,n為判斷矩陣的階數(shù);RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),其取值如表 3所示。

表3 RI的取值

當(dāng) CR＜0.1時(shí),一般認(rèn)為判斷矩陣具有滿(mǎn)意的一致性,否則必須對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整,重新進(jìn)行計(jì)算和檢驗(yàn),直至判斷矩陣具有滿(mǎn)意的一致性為止。

1.5 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

邀請(qǐng) 10位消防專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)大型地下超市消防安全的實(shí)際情況以及他們的工作經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解,進(jìn)行兩兩因素間的比較,分別取標(biāo)度值的平均值構(gòu)造判斷矩陣,由式(1)～(5)進(jìn)行計(jì)算及一致性檢驗(yàn),得到大型地下超市消防安全各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,如表 4所示。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)

大型地下超市消防安全是一個(gè)由多因素構(gòu)成的多層次復(fù)雜系統(tǒng),根據(jù)其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,本文采用二級(jí)模糊綜合評(píng)判方法建立消防安全評(píng)估模型。

2.1 建立因素集

第一級(jí)因素集,U={U1,U2,U3,U4}={建筑物情況,防滅火能力,疏散系統(tǒng),管理因素}。第二級(jí)因素集,U1={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={建筑物結(jié)構(gòu)耐火等級(jí),建筑裝修材料燃燒性能,火災(zāi)荷載,周?chē)h(huán)境因素,消防車(chē)道,電氣設(shè)備};U2={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8}={火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),防火分區(qū),防排煙系統(tǒng),自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng),室外消防給水系統(tǒng),滅火器,消防隊(duì)滅火裝備器材};U3={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={疏散通道,疏散樓梯,安全出口,疏散指示標(biāo)志,應(yīng)急照明,火災(zāi)事故廣播系統(tǒng)};U4={u1,u2,u3,u4}={單位消防安全管理,消防監(jiān)督檢查,滅火與應(yīng)急疏散預(yù)案,人群消防安全意識(shí)}。

2.2 建立評(píng)判集

通過(guò)對(duì)大型地下超市的消防安全量化評(píng)分,確定其安全等級(jí),從而建立大型地下超市消防安全的評(píng)判集以表示其安全程度,同時(shí)確定每一安全程度所代表的安全等級(jí)及其對(duì)應(yīng)的得分[4-6]。評(píng)判集 V={v1,v2,v3,v4,v5}={很安全,安全,中等 ,危險(xiǎn) ,很危險(xiǎn)}。安全等級(jí)分值及安全等級(jí)見(jiàn)表 5和表 6。

表4 大型地下超市的指標(biāo)權(quán)重表

表5 安全等級(jí)分值表

表6 安全等級(jí)

2.3 進(jìn)行綜合評(píng)判

在已給出因素集和評(píng)判集的基礎(chǔ)上,仍然采取專(zhuān)家調(diào)查評(píng)分的辦法,分別得出四個(gè)子因素集的評(píng)判矩陣 R1、R2、R3、R4,結(jié)合權(quán)向量 A1、A2、A3、A4,采用M(·,+)算子作為模糊綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)化算子,求得一級(jí)綜合評(píng)判為：

3 應(yīng)用實(shí)例

該超市位于地下一層,建筑面積為 17717m2,所屬商業(yè)建筑共四層,首層及首層夾層為停車(chē)庫(kù),二層至四層為商業(yè)、餐飲及娛樂(lè)。超市的消防狀況為：建筑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),手動(dòng)報(bào)警按鈕 63個(gè),消防警鈴 13個(gè),感煙探測(cè)器 793個(gè),感溫探測(cè)器 10個(gè),噴頭 2579個(gè),防火分區(qū) 8個(gè),防火卷簾門(mén) 50個(gè),防排煙系統(tǒng) 13套,滅火器 230個(gè)(其中手提式 228個(gè),推車(chē)式 2個(gè)),滅火毯 4條,疏散通道 17個(gè),安全出口 44個(gè),應(yīng)急照明燈 20具,消防保安人員 41人,和商業(yè)建筑共用火災(zāi)事故廣播系統(tǒng) 1套,正壓送風(fēng)系統(tǒng)1套,541m3消防水池一個(gè),消防水泵 4臺(tái),噴淋泵2臺(tái),穩(wěn)壓泵 1臺(tái),水泵接合器 6個(gè),室內(nèi)消火栓 62個(gè),室外消火栓 4個(gè),主管消防中隊(duì) 28名戰(zhàn)斗員可乘 3輛水罐車(chē)及 1輛搶險(xiǎn)救援車(chē)在 8min內(nèi)到達(dá)。

10位消防專(zhuān)業(yè)人員結(jié)合該大型地下超市的實(shí)際消防狀況以及《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50098-98)、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)等國(guó)家有關(guān)地下超市消防安全的規(guī)范,根據(jù)評(píng)判集對(duì) 24個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分,然后對(duì)評(píng)判結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,得到四個(gè)模糊評(píng)判矩陣：

由表 4可知相應(yīng)子因素集權(quán)向量：A1=(0.0767,0.2842,0.3511,0.0452,0.0966,0.1462);A2= (0.1238,0.0409,0.0262,0.2357,0.3048,0.0760,0.0472,0.1454);A3=(0.3409,0.2491,0.2043,0.1108,0.0610,0.0338);A4=(0.1511,0.0705,0.2436,0.5348)。

根據(jù)公式 (6),可得一級(jí)綜合評(píng)判：B1=(0.0292,0.6484,0.3224,0,0);B2= (0.3032,0.5894,0.0632,0.0442,0);B3=(0.2338,0.4666,0.2498,0.0498,0);B4=(0.1374,0.2304,0.2044,0.4278,0)。得到總評(píng)價(jià)矩陣：

由表 4可知第一級(jí)因素集對(duì)應(yīng)的權(quán)向量：A=(0.0832,0.2686,0.4938,0.1545),再次根據(jù)公式(6)得出二級(jí)綜合評(píng)判：B=(0.2205,0.4782,0.1987,0.1026,0),根據(jù)公式得到系統(tǒng)總得分 f=75.229 5,查表 6得出該地下超市的消防安全屬于“安全”級(jí)別,表明該超市的消防安全是可靠的,發(fā)生重、特大火災(zāi)及群死群傷事故的可能性較小,應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)管理,不可麻痹大意。

4 結(jié)論

4.1 應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立的模糊評(píng)判模型,充分體現(xiàn)評(píng)價(jià)因素和評(píng)價(jià)過(guò)程所固有的模糊性,但不需要分析各因素間復(fù)雜的邏輯關(guān)系,并且充分利用了專(zhuān)家資源及現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)與資料,盡量減小了個(gè)人主觀臆斷所帶來(lái)的弊端,比一般的評(píng)比打分等方法更符合客觀實(shí)際,從而使得評(píng)價(jià)結(jié)果可信、可靠。

4.2 指標(biāo)的權(quán)重反映了評(píng)價(jià)指標(biāo)的價(jià)值,是綜合評(píng)價(jià)的重要信息。權(quán)重的確定方法有多種,本文采用定性與定量相結(jié)合的層次分析法(AHP)來(lái)計(jì)算指標(biāo)的權(quán)重。實(shí)踐證明,層次分析法對(duì)權(quán)重的賦值更加科學(xué)、合理,能較好地反映各指標(biāo)的重要程度。

4.3 評(píng)估的最關(guān)鍵問(wèn)題是評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定。本文在整個(gè)指標(biāo)體系的建立過(guò)程中,盡管本著科學(xué)、客觀、全面、可比性的原則,但由于指標(biāo)的選擇及其隸屬層次的確定是相當(dāng)困難的,因此本文所建立的地下超市消防安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系尚有不足之處,仍需進(jìn)一步探討。

[1]謝季堅(jiān),劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2006：148-161.

[2]GB50098-98,人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3]GB50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[4]王鵬飛,鄒聲華,肖國(guó)清.商廈火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2003,29(5)：27-29.

[5]杜紅.高層建筑與地下設(shè)施防火[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2006.

[6]賀挺.大型商場(chǎng)建筑消防安全評(píng)估[D].重慶：重慶大學(xué),2005.