化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估研究*

王飛躍，王　維

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

0　引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，化工園區(qū)在各地不斷涌現(xiàn)。園區(qū)規(guī)模越來越大的同時(shí)，園區(qū)內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品事故也不斷發(fā)生，如南京化工園區(qū)爆燃事故(2015.6.12)、江蘇常州濱江化工園某化工廠爆燃事故(2015.8.5)、太原陽煤集團(tuán)化工園區(qū)粗苯罐爆炸事故(2016.8.18)等。化工園區(qū)內(nèi)化工企業(yè)眾多，各企業(yè)生產(chǎn)、儲(chǔ)存的危險(xiǎn)化學(xué)品種類多、數(shù)量大、密集度高，如果園區(qū)事故應(yīng)急能力不足，發(fā)生的危險(xiǎn)化學(xué)品事故得不到及時(shí)有效處置，極有可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，造成事故迅速擴(kuò)大[1]。因此，政府和社會(huì)高度關(guān)注化工園區(qū)的應(yīng)急管理能力建設(shè)，專家學(xué)者也開展了大量相關(guān)研究。

應(yīng)急管理能力界定方面的研究。一是在應(yīng)急能力和應(yīng)急管理能力的區(qū)別上，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)這2個(gè)概念并未完全區(qū)分開來，在不同的文獻(xiàn)中兩者都有使用，且具體內(nèi)容并無區(qū)別；二是應(yīng)急管理內(nèi)涵與外延方面，學(xué)者之間仍然存在較大分歧，一些學(xué)者認(rèn)為，預(yù)警是應(yīng)急管理的前奏，不是應(yīng)急管理的構(gòu)成，應(yīng)急管理是在事故已經(jīng)發(fā)生的情況下進(jìn)行，只能努力減少損失或者終止損失事故的蔓延[2]，而大部分學(xué)者認(rèn)為，應(yīng)急管理是指在應(yīng)對(duì)事故的過程中，為減輕事故造成的危害，對(duì)事故產(chǎn)生原因、發(fā)展過程、損失后果進(jìn)行綜合分析，整合內(nèi)外部各種應(yīng)急資源，以實(shí)現(xiàn)事故的預(yù)警、控制、處理的目的，應(yīng)急管理包括事故分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)控制、預(yù)測(cè)預(yù)警、決策指揮、救援處置、恢復(fù)重建等各個(gè)環(huán)節(jié)[3-4]。基于以上分析，結(jié)合當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)，化工園區(qū)應(yīng)急管理能力可以定義為：園區(qū)管理部門以事故預(yù)防為原則，從事前準(zhǔn)備、事中應(yīng)對(duì)到事后恢復(fù)的事故發(fā)展的全周期內(nèi)，運(yùn)用應(yīng)急資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)安全事故致因、事故后果的有效控制與治理，最大程度減少事故發(fā)生、減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的能力。

應(yīng)急管理能力評(píng)估方面的研究。潘科和許開立[5]根據(jù)化工園區(qū)的應(yīng)急能力建設(shè)特殊需求及國家相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，從事故預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力、應(yīng)急處置與救援能力、事后恢復(fù)與重建能力等應(yīng)急的4個(gè)步驟構(gòu)建了化工園區(qū)應(yīng)急能力的評(píng)估指標(biāo)體系；楊繼星[6]通過一定的指標(biāo)選取原則，構(gòu)建了包括危險(xiǎn)識(shí)別與控制能力、預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備能力、應(yīng)急處置與救援能力、事后恢復(fù)與重建能力、應(yīng)急保障能力等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)和23個(gè)二級(jí)評(píng)估指標(biāo)的評(píng)估指標(biāo)體系；王久文[7]構(gòu)建了包括應(yīng)急準(zhǔn)備、預(yù)警能力、應(yīng)急能力、恢復(fù)能力4個(gè)一級(jí)指標(biāo)及20個(gè)二級(jí)指標(biāo)的化工園區(qū)應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系，并采用模糊層次分析法對(duì)各級(jí)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了計(jì)算；陳文濤和葛世友[8]以危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故為研究對(duì)象，從企業(yè)、園區(qū)、外部援助3個(gè)方面出發(fā)，構(gòu)建了化工園區(qū)應(yīng)急救援能力評(píng)估指標(biāo)體系，并建立了基于三角模糊數(shù)理論和模糊綜合評(píng)估理論的應(yīng)急能力模糊綜合評(píng)估模型；楊振宏等[9]建立了以應(yīng)急時(shí)間邏輯為基礎(chǔ)的，包含預(yù)防與應(yīng)急準(zhǔn)備能力、監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力、應(yīng)急處置與救援能力和事后恢復(fù)與重建能力等一級(jí)評(píng)估指標(biāo)，事故監(jiān)測(cè)能力、應(yīng)急保障能力、事件預(yù)警能力、緊急救援能力、恢復(fù)重建能力等9項(xiàng)二級(jí)評(píng)估指標(biāo)及31項(xiàng)三級(jí)評(píng)估指標(biāo)的化工園區(qū)應(yīng)急管理能力三級(jí)評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用傳統(tǒng)層次分析法計(jì)算了各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，并在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)可拓理論構(gòu)建了化工園區(qū)應(yīng)急管理能力的AHP—可拓評(píng)估模型；譚珮琮[10]根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建原則及建立步驟，從化工園區(qū)應(yīng)急事前、事中、事后的時(shí)間順序出發(fā)，構(gòu)建了化工園區(qū)事故應(yīng)急能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，選取層次分析法與熵技術(shù)相結(jié)合的方法來確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了化工園區(qū)事故應(yīng)急能力多層次模糊綜合評(píng)價(jià)模型。

分析以上專家學(xué)者相關(guān)應(yīng)急能力評(píng)估研究成果可以發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建方面，基本都是從應(yīng)急過程不同階段進(jìn)行考慮，忽略了各階段指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性；在指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方面，多采用主觀性較強(qiáng)的層次分析法或在層次分析法的基礎(chǔ)上使用一定的修正方式，計(jì)算過程復(fù)雜且指標(biāo)權(quán)重的合理性方面仍需探討；在應(yīng)急能力評(píng)估模型構(gòu)建方面，評(píng)估指標(biāo)等級(jí)的確定，多采用專家評(píng)判法，該方法有待改善。因此，擬針對(duì)以上3方面問題開展進(jìn)一步研究。

1　應(yīng)急管理能力指標(biāo)體系的建立

指標(biāo)體系指的是若干個(gè)相互聯(lián)系的指標(biāo)所組成的有機(jī)體，它是將抽象的研究對(duì)象按照其本質(zhì)屬性和特征的某一方面的標(biāo)識(shí)分解成為具有行為化、可操作化的結(jié)構(gòu)，并對(duì)指標(biāo)體系中每一構(gòu)成元素(即指標(biāo))賦予相應(yīng)權(quán)重的過程[11]?；@區(qū)應(yīng)急管理能力指標(biāo)體系是描述和確定化工園區(qū)應(yīng)急能力建設(shè)具體內(nèi)容和重點(diǎn)方向的可度量參數(shù)的集合。

化工園區(qū)應(yīng)急管理能力指標(biāo)內(nèi)容復(fù)雜，指標(biāo)選取是否合理，對(duì)應(yīng)急管理能力評(píng)估的準(zhǔn)確性有著重要的影響[12-13]。針對(duì)從不同階段構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系存在的問題，本文從事故致因的視角構(gòu)建園區(qū)應(yīng)急管理能力指標(biāo)體系，認(rèn)為園區(qū)應(yīng)急管理工作的核心是對(duì)事故致因相關(guān)要素進(jìn)行控制，因此應(yīng)急管理能力可以理解為針對(duì)事故致因相關(guān)要素進(jìn)行有效控制的水平。指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)在充分考慮化工園區(qū)應(yīng)急管理工作特殊性的基礎(chǔ)上，根據(jù)法規(guī)要求并征求相關(guān)專家意見，按照科學(xué)性、完備性、可操作性和相對(duì)獨(dú)立性進(jìn)行。

通過調(diào)研應(yīng)急管理能力建設(shè)相關(guān)研究資料和征求專家意見，擬定從人員組織建設(shè)、預(yù)案及制度建設(shè)、應(yīng)急基礎(chǔ)保障、應(yīng)急技術(shù)支持、指揮協(xié)調(diào)建設(shè)、事后處置等6個(gè)一級(jí)指標(biāo)及相關(guān)32個(gè)二級(jí)指標(biāo)入手，建立化工園區(qū)應(yīng)急能力評(píng)估指標(biāo)體系，各指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估指標(biāo)框架Fig.1　Emergency management capability evaluation indexes of chemical industrial park

2　基于FAHP的評(píng)估指標(biāo)權(quán)重確定

評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定是構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系的重要環(huán)節(jié)，指標(biāo)權(quán)重是指標(biāo)在評(píng)估過程中不同重要程度的反映，是評(píng)估問題中指標(biāo)相對(duì)重要程度的一種主觀評(píng)價(jià)和客觀反映的綜合度量[14]。目前用于確定指標(biāo)權(quán)重的方法主要分為3類：主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法、主客觀綜合賦權(quán)法。由于客觀賦權(quán)法需要大量的原始數(shù)據(jù)，而我國各行業(yè)缺乏長期、有效的事故統(tǒng)計(jì)和分析原始資料，因此客觀和主客觀綜合賦權(quán)法應(yīng)用受到限制[15]。相比之下，主觀賦權(quán)法由于易于操作和實(shí)現(xiàn)而得到廣泛應(yīng)用，且在應(yīng)用主觀賦權(quán)法時(shí)，常將專家調(diào)查法和層次分析法結(jié)合起來[16]。為了體現(xiàn)不同專家對(duì)指標(biāo)的判斷差異，將專家自身屬性進(jìn)行考慮[17]。同時(shí)，為了避免傳統(tǒng)層次分析法需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的弊端，采用三標(biāo)度的模糊層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重[18]。

2.1　專家自然屬性權(quán)重

由于專家們的學(xué)習(xí)、工作經(jīng)歷不同，在對(duì)某2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行重要性判別時(shí)可能出現(xiàn)差異，為了調(diào)節(jié)這種差異，需要對(duì)專家的自然屬性進(jìn)行考慮。具體做法為：將專家學(xué)歷、專業(yè)、從業(yè)年限、職稱(職務(wù))、年齡等5項(xiàng)分別進(jìn)行賦權(quán)，計(jì)算專家個(gè)人意見權(quán)重并將權(quán)重向量進(jìn)行歸一化處理[19]，當(dāng)各位專家對(duì)某2個(gè)指標(biāo)重要性判別出現(xiàn)差異時(shí)，將判別結(jié)果相同各組的專家的權(quán)重相加，以權(quán)重相加值最大的一組的判別結(jié)果為準(zhǔn)，以此最大程度避免專家個(gè)人因素對(duì)判別結(jié)果產(chǎn)生影響。專家自然屬性賦值情況如表1所示。

表1　專家自然屬性權(quán)重賦值Table1　Weight of expert natural attributes

2.2　模糊層次分析法

傳統(tǒng)的層次分析法在專家打分時(shí)一般使用1—9比例標(biāo)度，這種標(biāo)度分級(jí)太多，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)模糊，專家在進(jìn)行打分時(shí)很難做出準(zhǔn)確的判斷，模糊層次分析法可以有效避免這種情況[20]。

2.2.1重要度判別矩陣H=(uij)m×m

(1)

式中：s(i)和s(j)分別表示指標(biāo)ui和uj的相對(duì)重要度。

當(dāng)各位專家對(duì)某2個(gè)指標(biāo)重要性判別出現(xiàn)差異時(shí)，將判別結(jié)果相同各組的專家的權(quán)重相加，以權(quán)重相加值最大的一組的判別結(jié)果為準(zhǔn)，判別流程如圖2。

圖2　指標(biāo)重要性判別流程Fig.2　Flow chart of appraisal of index importance

2.2.2模糊一致矩陣R

定義：若矩陣R=(rij)m×m滿足rij=rik-rjk+0.5，則矩陣R為模糊一致矩陣。模糊一致矩陣通過變換重要度判別矩陣H得到。

第一步：先對(duì)矩陣H按行求和，即

(2)

第二步：做行變換，即

(3)

2.2.3指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

第一步：計(jì)算矩陣R每行除自身比較外的元素的和，即

(4)

第二步：計(jì)算指標(biāo)ui權(quán)重。由于li表示指標(biāo)ui對(duì)于上層目標(biāo)的重要性，故對(duì)li進(jìn)行歸一化處理就可得到指標(biāo)ui的權(quán)重，即

(5)

3　應(yīng)急管理能力綜合評(píng)估

在建立化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估指標(biāo)體系，確定指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)化工園區(qū)應(yīng)急管理能力進(jìn)行評(píng)估[21]。

化工園區(qū)模糊綜合評(píng)估模型構(gòu)建程序如下：

1)確定評(píng)估指標(biāo)層次

設(shè)指標(biāo)集為U={u1,u2,…,um}，其中ui(i=1,2，…,m)為第1層中第i個(gè)指標(biāo)，它由第2層中的n個(gè)指標(biāo)確定，即ui={ui1,ui2,…,uij}，其中j=(1,2，…,n)?；@區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估指標(biāo)層次如圖1所示。

2)確定評(píng)估指標(biāo)權(quán)重集

根據(jù)各層評(píng)估指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果，得到各層指標(biāo)權(quán)重集。

3)確定評(píng)估等級(jí)集

設(shè)評(píng)估等級(jí)集為V={v1,v2,…,vo}，根據(jù)我國現(xiàn)行法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，將化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估等級(jí)分為：好(v1)、較好(v2)、一般(v3)、較差(v4)和差(v5)5個(gè)等級(jí)[22]。

4) 第二層模糊綜合評(píng)估

在對(duì)第二層每個(gè)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)估時(shí)，采用專家調(diào)查法對(duì)每個(gè)指標(biāo)uij隸屬于某個(gè)評(píng)估等級(jí)的概率rij進(jìn)行確定。具體操作時(shí)，考慮專家自然權(quán)重，針對(duì)每一個(gè)指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)各位專家等級(jí)判斷結(jié)果，將每個(gè)等級(jí)專家權(quán)重和作為該指標(biāo)隸屬于該等級(jí)的概率。由此得到如下模糊判斷矩陣：

(6)

由此得到第二層模糊綜合評(píng)判集為：

(7)

式中：°是模糊算子，根據(jù)實(shí)際情況選擇。

5) 第一層模糊綜合評(píng)判

第一層單一指標(biāo)評(píng)判矩陣為：

(8)

由此得到第一層模糊綜合評(píng)判集為：

(9)

6) 評(píng)估等級(jí)確定

采用以上流程得到的是1個(gè)以向量形式表示的評(píng)估結(jié)果，缺乏直觀性，為了使結(jié)果更加直觀，需要對(duì)評(píng)估結(jié)果向量進(jìn)行處理，在當(dāng)前的研究中，最常用的處理方法有加權(quán)平均法和最大隸屬度法。最大隸屬度法指的是取評(píng)估向量中最大數(shù)值對(duì)應(yīng)的評(píng)語集中的評(píng)語作為評(píng)估結(jié)果，此種方法只考慮了最大評(píng)估指標(biāo)對(duì)評(píng)估結(jié)果的貢獻(xiàn)，對(duì)其他指標(biāo)的貢獻(xiàn)考慮不足，丟失了許多有用信息，因此，本文采用加權(quán)平均法對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理。加權(quán)平均法指的是以評(píng)估向量各等級(jí)隸屬度為權(quán)重，對(duì)評(píng)語集V中每個(gè)元素vn進(jìn)行加權(quán)平均，以求得的值作為模糊綜合評(píng)估的最終結(jié)果，此種方法綜合考慮了各評(píng)估指標(biāo)對(duì)評(píng)估結(jié)果的貢獻(xiàn)。有鑒于此，本文采用加權(quán)平均法對(duì)評(píng)估向量進(jìn)行處理，進(jìn)而得到化工園區(qū)應(yīng)急能力評(píng)估最終結(jié)果，即

(10)

由于評(píng)語集V中元素都是定性模糊描述性語言，為了便于最終結(jié)果計(jì)算，需要對(duì)評(píng)語進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，各評(píng)語對(duì)應(yīng)的百分制數(shù)值如表2所示。

表2　評(píng)語集元素對(duì)應(yīng)分值Table 2　Score of comment set element

在加權(quán)平均計(jì)算中，每一評(píng)語用對(duì)應(yīng)分值區(qū)間的中間數(shù)代替，即評(píng)語集向量：

V={95,85,75,65,30}

(11)

4　應(yīng)急管理能力指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

首先通過專家調(diào)查法對(duì)應(yīng)急管理能力評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行重要性判別。運(yùn)用表1確定9位專家權(quán)重，得到權(quán)重向量如下：

(0.306,0.276,0.257,0.223,0.287,0.276,0.306,0.287,0.221)

通過征求專家意見，運(yùn)用圖2判別流程，得到如表3所示的6項(xiàng)一級(jí)影響指標(biāo)重要度判別矩陣。

表3　一級(jí)影響指標(biāo)重要度判別矩陣Table 3　Discriminant matrix of first level indexes

利用式(1)～(5)依次計(jì)算可得第一層6項(xiàng)一級(jí)影響指標(biāo)權(quán)重，最后求得的權(quán)重向量為：

W=(w1,w2,…,w6)=(0.233,0.233,0.150，0.150，0.150，0.084)

由以上計(jì)算結(jié)果可知，一級(jí)影響指標(biāo)的重要性排序?yàn)椋?/p>

P1=P2>P3=P4=P5>P6

由此可知，專家們普遍認(rèn)為事故防范能力在應(yīng)急建設(shè)過程中的重要性高于事故中的處置能力，事故中的處置能力高于事故后的處理能力，這一結(jié)論與當(dāng)前“預(yù)防為主”的安全理念和發(fā)展趨勢(shì)一致。

5　應(yīng)用實(shí)例

以某大型化工園區(qū)為例，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)該化工園區(qū)應(yīng)急管理能力進(jìn)行評(píng)估。限于文章篇幅，不再對(duì)每個(gè)二級(jí)影響指標(biāo)實(shí)際情況進(jìn)行介紹，二級(jí)指標(biāo)等級(jí)集如表4所示。

根據(jù)式(9)，計(jì)算得到第一層綜合評(píng)估向量：

將所得評(píng)估向量運(yùn)用式(10)和式(11)進(jìn)行處理，得到評(píng)估最終結(jié)果為：

參照評(píng)語集元素對(duì)應(yīng)分值表，該化工園區(qū)應(yīng)急管理能力綜合評(píng)估結(jié)果等級(jí)為“較好”。

表4　某化工園區(qū)應(yīng)急管理能力二級(jí)指標(biāo)等級(jí)集Table 4　Grades of emergency management capability’s second level indexes

6　結(jié)論

1)提出基于事故致因控制的化工園區(qū)應(yīng)急管理能力評(píng)估指標(biāo)體系，該指標(biāo)體系包括人員組織建設(shè)、預(yù)案及制度建設(shè)、應(yīng)急基礎(chǔ)保障、應(yīng)急技術(shù)支持、指揮協(xié)調(diào)建設(shè)、善后處置等6個(gè)一級(jí)影響指標(biāo)和32個(gè)二級(jí)影響指標(biāo)，克服了傳統(tǒng)基于應(yīng)急管理過程構(gòu)建的指標(biāo)體系不足，能較為全面地反映化工園區(qū)應(yīng)急管理工作特性。

2)考慮專家屬性權(quán)重對(duì)打分的影響，對(duì)各一級(jí)影響指標(biāo)和二級(jí)影響指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，其中一級(jí)影響指標(biāo)的權(quán)重依次為0.233，0.233，0.150，0.150，0.150，0.084。

3)在應(yīng)急能力評(píng)估模型構(gòu)建方面，指標(biāo)等級(jí)判斷以評(píng)判專家權(quán)重作為等級(jí)隸屬度，一定程度上克服了直接以專家人數(shù)比例為等級(jí)隸屬度所存在的過于主觀的問題，且應(yīng)用也較為方便。

4)以某化工園區(qū)為研究對(duì)象，采用加權(quán)平均法對(duì)評(píng)估結(jié)果向量進(jìn)行處理，得出該園區(qū)的應(yīng)急管理能力為“較好”，“預(yù)案管理制度”、“安全檢查制度”、“應(yīng)急物資保障”、“輔助決策系統(tǒng)”、“輿論引導(dǎo)”、“評(píng)估總結(jié)”等6項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)判別結(jié)果“一般”及以下等級(jí)隸屬度超過76%，說明園區(qū)在這6項(xiàng)工作方面還存在不足，若能在這些方面進(jìn)行有效改進(jìn)，園區(qū)的應(yīng)急能力還可以得到提高。

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