城市綜合體火災(zāi)事件誘發(fā)因素研究

陳云國

摘要：城市綜合體的蓬勃建設(shè)在滿足城市多元化社會功能需求的同時，也對大型火災(zāi)事件的防范和應(yīng)急管理提出了新要求。運用系統(tǒng)工程理論，借助Matlab軟件，建立城市綜合體火災(zāi)事件誘發(fā)因素的多層遞階解釋結(jié)構(gòu)模型，厘清了各誘發(fā)因素間的層次關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，城市綜合體安保人員的防火巡查不到位是火災(zāi)發(fā)生的根源，日常消防演練不足是導(dǎo)致災(zāi)時前期處置不當(dāng)?shù)闹饕颍煌〒矶屡c消防部署和應(yīng)急資源配置失靈是延誤最佳救援時間的直接原因。根據(jù)模型結(jié)果，提出火災(zāi)風(fēng)險管理策略的四個層次，即制定并嚴(yán)格落實消防規(guī)劃、加強公眾自救互救意識、建立應(yīng)急指揮響應(yīng)機制、實現(xiàn)智慧消防等方面。

關(guān)鍵詞：城市綜合體；火災(zāi)事件；誘發(fā)因素；解釋結(jié)構(gòu)模型

中圖分類號：F293 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1001-9138-（2018）01-0071-79 收稿日期：2018-01-03

1 引言

城市及其中心城區(qū)的土地資源和容量的有限性與人口和產(chǎn)業(yè)增長的急劇性催生了集約型城市發(fā)展模式，并對城市物理空間規(guī)劃提出了新要求。城市綜合體是一定區(qū)域內(nèi)集商業(yè)、辦公、酒店、餐飲、文娛、教育和交通等三種及三種以上業(yè)態(tài)、功能復(fù)合、運轉(zhuǎn)高效的建筑群，通常位于城市中心、商務(wù)核心區(qū)或主干道沿線的城郊結(jié)合區(qū)域；其開發(fā)模式包括CBD中心均衡模式和寫字樓、酒店、住宅、商業(yè)核心模式等五種，具有空間尺度大、復(fù)合功能配置、通道樹型交通體系、地標(biāo)式建筑、高科技設(shè)施集成等典型特征。

建筑群落的立體化發(fā)展，為實現(xiàn)城市不同生活單元及其空間功能的有效利用提供了解決之道，成為城市建設(shè)的必然趨勢。近年來，大型城市綜合體建設(shè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。全國一二線城市爭相建設(shè)城市綜合體，其地標(biāo)性特征成為多數(shù)城市致力于重點打造的名片。其中，多數(shù)城市綜合體為100米以上的超高層或超限高層建筑，大半數(shù)建筑面積超過30萬平方米。

然而，盡管城市綜合體的出現(xiàn)既能有效緩解城市資源限制問題，又能滿足城市的多元化社會功能需求。但是，綜合體多地處城市核心區(qū)域，建筑體量龐大、人群集聚，向火災(zāi)事件的應(yīng)急管理提出新要求。一方面，多類型火災(zāi)易耦合。如酒店、車庫、交通等其中任何一類場所的火災(zāi)，在功能空間相互聯(lián)結(jié)的城市綜合體內(nèi)，易出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致單一火災(zāi)類型在同一空間疊加放大而引發(fā)重大災(zāi)難。另一方面，人員密集疏救難度大。城市綜合體內(nèi)的餐飲、文娛等經(jīng)營性場所人員聚集，一旦發(fā)生火災(zāi)，大量人員集中逃生，但安全出入口和疏散通道等設(shè)施有限，有毒煙氣在走道、房間、樓層、管井、連廊等部位迅速流動，極易導(dǎo)致重大人員傷亡。城市綜合體及其周圍密集建筑物火災(zāi)事故屢有發(fā)生，若其中單一建筑或特定空間發(fā)生火災(zāi)，災(zāi)情迅速蔓延至周圍建筑群，可能造成的人員傷亡與經(jīng)濟損失慘重。

眾多重大乃至特大突發(fā)火災(zāi)事件的發(fā)生引發(fā)學(xué)術(shù)界與實務(wù)界的深刻反思，本文將重點放在城市綜合體火災(zāi)事件的誘發(fā)因素上，試圖挖掘相關(guān)因素，尋找因素間的關(guān)聯(lián)耦合與分級關(guān)系，并從根源上尋找火災(zāi)事件發(fā)生的應(yīng)對策略。

2 研究現(xiàn)狀

在城市火災(zāi)原因研究方面，現(xiàn)有研究可分為宏觀與微觀兩方面。宏觀研究方面，研究者將火災(zāi)與經(jīng)濟發(fā)展和氣候變化相關(guān)聯(lián)。在社會經(jīng)濟因素的影響研究中，國外學(xué)者認(rèn)為火災(zāi)的發(fā)生與社會經(jīng)濟因素負(fù)有關(guān)（Jennings，1999；Holborn，2004），如火災(zāi)發(fā)生率與收入存在強烈負(fù)相關(guān)關(guān)系（Gunther，1981），與年齡、民族、住房擁擠、失業(yè)率等因素相關(guān)及房屋結(jié)構(gòu)、吸煙酗酒、單親、低教育水平有關(guān)（Duncanson，2002；Smith等，2008）。國內(nèi)一些學(xué)者認(rèn)為火災(zāi)與區(qū)域環(huán)境及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)，一些研究認(rèn)為經(jīng)濟越發(fā)達(dá)的區(qū)域，火災(zāi)發(fā)生率越高（楊立中，2003；吳松榮，2006），另一些學(xué)者則認(rèn)為經(jīng)濟發(fā)展對火災(zāi)態(tài)勢有改善（徐波和王振波，2011），同時，教育水平和火災(zāi)率也存在正相關(guān)關(guān)系（彭青松，2006）。在氣候變化因素的影響中，國內(nèi)外研究相似，認(rèn)為火災(zāi)發(fā)生次數(shù)與風(fēng)速、氣溫正相關(guān)，隨著氣溫的上升，城市火災(zāi)呈上升趨勢，而濕度、降水量等因素與火災(zāi)強度負(fù)相關(guān)（Jonathan等，2011；崔鍔，1995）。微觀研究方面，多數(shù)研究者認(rèn)為火災(zāi)發(fā)生與電器設(shè)備使用密不可分，且電氣火災(zāi)多發(fā)生在經(jīng)濟發(fā)達(dá)、用電量大的地區(qū)，尤其是在天氣炎熱或寒冷時用電量激增時期，這也印證了宏觀研究中的部分致因。此外，還有一些學(xué)者在研究火災(zāi)事件應(yīng)急管理與消防員心理過程中，涉及火災(zāi)誘因分析，認(rèn)為城市的區(qū)域布局、消防力量及人員素質(zhì)制約我國火災(zāi)風(fēng)險的發(fā)生（伍愛友等，2009）。

在城市綜合體火災(zāi)原因相關(guān)研究方面，很少有學(xué)術(shù)論文專門予以討論，鑒于城市綜合體的構(gòu)成多元，本文選取直接相關(guān)文獻進行回顧，包括研究城市高層建筑、城市住宅、城市管線、城市軌道交通等方面發(fā)生火災(zāi)的成因及預(yù)防：高層建筑火災(zāi)危險性主要表現(xiàn)在人員疏散困難、建設(shè)施工歷史欠賬問題較嚴(yán)重（張玉騰和戴武娟，2014）；住宅發(fā)生火災(zāi)通常與人的不安全行為或物的不安全因素所致，如電器使用導(dǎo)致短路、電氣設(shè)備老化或煙頭等可燃物起火等（李慶功等，2009）；城市管線的火災(zāi)（賀雷等，2015）；對于城市軌道交通火災(zāi)的研究認(rèn)為要重點關(guān)注乘客亂扔煙頭和電線短路問題（王艷輝等，2013）。在研究方法使用上，通常采取事件樹法、事故樹法、模糊綜合評價法、灰色關(guān)聯(lián)分析、層次分析法等評估火災(zāi)風(fēng)險或進行火災(zāi)發(fā)生預(yù)測（景國勛和張悅，2009；楚志勇，2011；盧億，2011）。

總體而言，國內(nèi)外對城市綜合體火災(zāi)事件誘發(fā)因素的相關(guān)研究很少。本文將專門針對這一主題，從多維度解構(gòu)火災(zāi)事件，挖掘事件發(fā)生的根本性因素，幫助政策制定者防患于未然。

3 建立城市綜合體火災(zāi)災(zāi)害誘發(fā)因素的解釋結(jié)構(gòu)模型

解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM，Interpretative Structural Modeling）方法是系統(tǒng)工程學(xué)中廣泛應(yīng)用的一種分析方法，由Warfield教授于1973年為分析復(fù)雜社會系統(tǒng)問題而開發(fā)的。在使用時的具體步驟包括，首先借助經(jīng)驗與前人研究成果尋找子系統(tǒng)要素并建立要素間的相互關(guān)系，然后使用矩陣變換求解要素間的鄰接矩陣和可達(dá)矩陣，借助計算機求解要素間的層次關(guān)系，識別具有表層、中層、深層影響的關(guān)鍵作用點（程聰慧，2015）。endprint

3.1火災(zāi)事件誘因系統(tǒng)分析

根據(jù)突發(fā)事件生命周期理論，如圖1所示，火災(zāi)事件的孕育-爆發(fā)-衰退-結(jié)束是從起火、閃燃到火勢擴大、黑煙噴出，繼而燃燒擴散到整幢甚至相鄰建筑物，引發(fā)次生災(zāi)害最后到可燃物質(zhì)燃燒殆盡、火勢衰退直至完全熄滅的全過程。本文將火災(zāi)事件的誘發(fā)因素集作為系統(tǒng)S，將火災(zāi)事件發(fā)生定義為系統(tǒng)的問題目標(biāo)，那么，在事件發(fā)生的不同生命周期階段可能存在不同誘因。下將結(jié)合系統(tǒng)分析方法，通過對相關(guān)文獻全面回顧，具體闡述火災(zāi)事件的誘因。

3.1.1 孕育期

火災(zāi)災(zāi)害的發(fā)生是多種因素耦合的結(jié)果，在孕育期，火災(zāi)的誘因主要是指城市綜合體本身存在的火災(zāi)危險源、消防安全設(shè)施不足與安全管理水平不足以及其他不穩(wěn)定因素，具體而言：

一是城市綜合體火災(zāi)危險源，可分為建筑物火災(zāi)風(fēng)險源和建筑施工火災(zāi)風(fēng)險源。由于城市綜合體平均建設(shè)周期約3年至8年或更長時間，建筑物施工過程中發(fā)生火災(zāi)的幾率增加。在原因分析中，前者包括：①輸電配電線路故障或老化；②電氣設(shè)備故障；③違章使用超限大功率電器設(shè)備；④地下管線老化；⑤可燃裝飾材料過多等方面。后者包括：①可燃物堆積；②施工人員不安全施工作業(yè)，如不按規(guī)章操作設(shè)備，動火作業(yè)或明火使用不慎；③疲勞施工等方面。

二是城市綜合體消防安全設(shè)施不足。根據(jù)國家2015年5月1日實施《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）的有關(guān)規(guī)定，民用建筑的層數(shù)和面積需達(dá)到相對應(yīng)的耐火等級要求，相鄰建筑物有防火間距，建筑物內(nèi)部構(gòu)造，如管道井、樓梯間、消防栓、給水管道等均須達(dá)到規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。但在實際中，很多建筑物建設(shè)并未達(dá)到相應(yīng)的要求，存在消火栓滅火系統(tǒng)布局不力、自動噴水滅火系統(tǒng)老化或維護不力、通風(fēng)排煙管道堵塞、建筑阻燃材料使用不當(dāng)?shù)葐栴}隱患。

三是城市綜合體安全管理水平不足。建筑物內(nèi)物業(yè)或安保人員的安全管理素質(zhì)，如員工防火巡查不到位甚至擅離職守、消防演練不足，對火災(zāi)隱患觸發(fā)具有直接影響。

四是其他不穩(wěn)定因素。①天然氣管道漏氣在外因作用下引發(fā)爆炸；②人為縱火；③雷擊、地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害引發(fā)；④燥熱氣候?qū)е驴扇嘉镒匀嫉取?/p>

3.1.2 發(fā)展期

發(fā)展期是火災(zāi)發(fā)生的初期階段，通常燃燒開始的5-20分鐘內(nèi)，火勢易被控制。但是，火災(zāi)未被及時察覺或即使察覺卻未被撲滅，就會導(dǎo)致火災(zāi)在初期撲救不力而逐步擴散蔓延。該階段火災(zāi)事件誘因主要與室內(nèi)消火栓或者排煙系統(tǒng)失效有關(guān)，或因監(jiān)控報警設(shè)備失靈而無法及時通知可能受災(zāi)人群，以及民眾自救互救意識淡薄、災(zāi)時群聚恐慌，均可能導(dǎo)致起火面積擴大至整個防火分區(qū)。

3.1.3 爆發(fā)期

爆發(fā)期是火災(zāi)事件超過正常閾值并對周圍環(huán)境造成巨大災(zāi)害的過程。在火勢迅速擴大過程中，大量熱煙氣流流動，引燃周圍可燃物品，繼而導(dǎo)致裝潢建筑材料燃燒掉落，建筑物內(nèi)人員被濃煙火焰包裹。建筑物棟與棟間朝下風(fēng)方向蔓延，層與層間朝管道樓梯向上蔓延。此時，火災(zāi)主要需要依靠消防隊撲滅。該階段火災(zāi)事件風(fēng)險誘因可能與消防有關(guān)：①建筑物內(nèi)工作人員驚慌失措或采取不當(dāng)措施而延誤救火時機；②城市中心區(qū)交通擁堵阻礙消防隊抵達(dá)現(xiàn)場；③消防部署少或站點位置偏遠(yuǎn)而責(zé)任面積大；④消防資源配置不足或滯后；⑤建筑物內(nèi)受災(zāi)民眾混亂逃竄而發(fā)生踩踏事件；⑥建筑物倒塌引發(fā)次生災(zāi)害。

3.1.4 衰退期

衰退期火勢下降，是受災(zāi)人員疏散與救援的主要階段，城市綜合體因人流量大且人員高度密集、可燃物多而為救援造成極大困難。該階段火災(zāi)事件風(fēng)險誘因包括：①應(yīng)急預(yù)案實施不力；②現(xiàn)場指揮效率低下；③建筑物內(nèi)疏散系統(tǒng)故障，如疏散通道、避難平臺、照明系統(tǒng)等出現(xiàn)故障；④消防、醫(yī)療、交通等多部門協(xié)同不力等。

3.1.5 消亡期

消亡期是火災(zāi)事件結(jié)束，恢復(fù)性社會生產(chǎn)活動全面展開的階段。此過程中存在的風(fēng)險誘因主要體現(xiàn)在建筑物重建過程中可能出現(xiàn)二次突發(fā)事件，受災(zāi)人群心理疏導(dǎo)不到位等方面。

3.2繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有向圖

前文闡述最終得到城市綜合體火災(zāi)事件發(fā)生的34個誘發(fā)因素，如表1所示。

根據(jù)因素間的因果關(guān)系和包含關(guān)系，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有向圖，如圖2所示。

3.3鄰接矩陣和可達(dá)矩陣

定義有向圖中的鄰接矩陣為A，那么，A就是表達(dá)系統(tǒng)間相互關(guān)系最簡捷的形式。用公式可表示為A=[aij]

式中：

根據(jù)上文分析，得到鄰接矩陣A如圖3所示。

進一步通過Matlab軟件計算得到可達(dá)矩陣R，用以描述因素i是否可以達(dá)到因素j。因此，對n*n的矩陣A，加一單位矩陣I，計算其n次冪，得到可達(dá)矩陣，如圖4所示，本文n=34。

3.4級間分解

級劃分的目的是將系統(tǒng)各要素分為不同的級。對于每個要素Pi，將其可達(dá)要素組成的集合定義為可達(dá)集R（Pi），即可達(dá)矩陣中對應(yīng)于Pi的行中所有元素為1的列所對應(yīng)的要素組成。將到達(dá)Pi的要素組成的集合定義為Pi的前因集A（Pi）。如果用L0 ，L1，L2，...，Li表示從上到下的各級，那么Pi的前因集A（Pi）包括Pi本身、可到達(dá)的下級要素及與它同級的強鏈接要素。順次找出最高級及次高級等單元要素，直至S-L0-L1-L2-...-Lj-1=?時停止運算。此時，級間分解的結(jié)果記為S={L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7}，各級因素如表2所示。

3.5 結(jié)構(gòu)矩陣和結(jié)構(gòu)模型

使用級間分解的結(jié)果，畫出因素之間的關(guān)系，得到城市綜合體火災(zāi)事件誘發(fā)因素的解釋結(jié)構(gòu)模型如圖5所示。

4 城市綜合體火災(zāi)災(zāi)害誘發(fā)因素結(jié)構(gòu)模型的解釋

圖5建立了具有七層的遞階結(jié)構(gòu)模型，是火災(zāi)事件的誘發(fā)因素集合結(jié)構(gòu)。根據(jù)ISM理論，結(jié)合人-機-環(huán)境的系統(tǒng)可靠性理論，圖中的連接線揭示出這些誘因之間的層次關(guān)系。endprint

第一層是研究目標(biāo)，第二層是影響火災(zāi)事件發(fā)生的最直接因素，如違章使用電氣設(shè)備、明火使用不慎、人為縱火等均是火災(zāi)發(fā)生的人為導(dǎo)火索，直接促成了火災(zāi)事件產(chǎn)生。同時，處于施工狀態(tài)的綜合體內(nèi)可燃物堆積或建筑阻燃材料使用不當(dāng)，那么在其周圍出現(xiàn)火花時便可能直接引起燃燒直至不可控制。如果搜救過程中現(xiàn)場指揮效率低下，次生災(zāi)害發(fā)生，那么突發(fā)火災(zāi)事件便可能演化為重大火災(zāi)事故。

第三層與第五層為間接的具體化因素。其中，第三層因素大多數(shù)是災(zāi)后應(yīng)急管理過程中出現(xiàn)的風(fēng)險原因，應(yīng)急管理處置不當(dāng)會直接影響火勢蔓延。例如某市的一次火災(zāi)事件，火災(zāi)發(fā)生后由于施工企業(yè)為施工方便擅自放空消防水箱儲存用水，致使消防設(shè)施未能發(fā)揮作用，火勢迅速擴大。第四層因素多與受災(zāi)民眾和施救阻力有關(guān)。一方面，火災(zāi)發(fā)生后，現(xiàn)場民眾災(zāi)時恐慌、員工驚慌失措等心理障礙因素導(dǎo)致民眾混亂逃竄，不利于應(yīng)急救援行動展開。另一方面，城市綜合體因其體量大、人流量大等特點，導(dǎo)致火災(zāi)態(tài)勢通常較為嚴(yán)重，對消防資源的供給要求更高，再加上綜合體地處城市擁擠區(qū)，交通不便易阻礙消防車、貽誤最佳施救時間。第五層因素相對于前兩層因素而言更為根本，火災(zāi)發(fā)生后，如果監(jiān)控報警設(shè)備失靈、排煙系統(tǒng)失靈，再加上民眾自救互救意識較弱，火災(zāi)態(tài)勢就可能迅速蔓延。

最后兩層為根本性因素。城市綜合體內(nèi)工作人員的防火巡查不到位是造成火災(zāi)發(fā)生的最根本原因。作為建筑物的安保方，如果能將火災(zāi)隱患得以排查解除，那么后續(xù)就不易發(fā)生火災(zāi)事件。次一層中的氣候變化亦是造成火災(zāi)的重要原因，一方面燥熱氣候引發(fā)可燃物自燃的概率很大，另一方面輸電配電線路、地下管線等在正常使用的老化之外，受氣候變化因素，尤其是雨雪冰凍天氣的影響很大。如果氣候變化導(dǎo)致輸電配電線路老化而未被發(fā)現(xiàn)，就會共同促成火災(zāi)發(fā)生。加之日常消防演練不足，在面對火災(zāi)突發(fā)事件時應(yīng)急處置不當(dāng)導(dǎo)致重大人員傷亡。

5 結(jié)論和建議

本文采取解釋結(jié)構(gòu)模型對城市綜合體火災(zāi)事件的誘發(fā)因素進行分析，厘清了因素間的邏輯關(guān)系，有利于政府和決策者有針對性的采取相應(yīng)措施，杜絕或減少此類事件發(fā)生。根據(jù)文中的七層遞階模型，最底層的工作人員防火巡查不到位與此底層的消防演練不足、氣候變化及輸電配電線路故障是造成火災(zāi)事件的根本誘因，對該層采取應(yīng)對策略是“治本”；第二層是火災(zāi)事件的觸發(fā)點，第三層到第五層是具體性因素，嚴(yán)防這些行為能夠幫助“治標(biāo)”。具體措施可從以下四方面展開：

第一，制定并嚴(yán)格落實消防規(guī)劃。城市綜合體在建設(shè)施工上，應(yīng)嚴(yán)格按照國家規(guī)定使用防火材料，設(shè)立消防通道、應(yīng)急避難層等專用防火空間，并邀請專業(yè)人士分別制定符合地上和地下人群的疏散與避險策略。對于歷史較長的建筑，一定要排查火災(zāi)隱患，加固防火裝置、配備消防設(shè)施，并同步加固水電網(wǎng)等城市生命線公共基礎(chǔ)設(shè)施。激勵綜合體內(nèi)安全管理人員嚴(yán)格執(zhí)行日常防火監(jiān)督，全力杜絕火災(zāi)隱患。

第二，加強公眾自救互救意識。一是針對綜合體內(nèi)工作人員，定期舉行消防演習(xí)，培訓(xùn)使用消防設(shè)備。二是加強市民消防培訓(xùn)，可以在社區(qū)和城市綜合體周圍設(shè)置火災(zāi)自救宣傳欄，并以有獎答題小活動形式吸引公眾提高防火意識；可以通過短信或微信推送消防常識。

第三，建立應(yīng)急指揮響應(yīng)機制。一是編制火災(zāi)多發(fā)區(qū)域應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)專門針對火災(zāi)災(zāi)害事故多發(fā)的區(qū)域編制應(yīng)急預(yù)案，由多部門聯(lián)合發(fā)文，考慮可能發(fā)生的火災(zāi)情況。二是建立多部門間協(xié)同作戰(zhàn)機制。消防指揮中心在接警后應(yīng)與其他公共部門快速取得聯(lián)系，尤其是交通、醫(yī)療、供水供電相關(guān)部門，確保被處置綜合體周圍區(qū)域交通順暢，確保人員盡快就醫(yī)。三是優(yōu)化設(shè)置消防站點數(shù)量與位置，可結(jié)合實際情況，在城市綜合體內(nèi)建社微型消防站，配備消防設(shè)備與物資，并建立與附近消防部門聯(lián)防協(xié)作關(guān)系。一旦發(fā)生火災(zāi)，微型消防站可抓住最佳救援時機應(yīng)急響應(yīng)。

第四，利用大數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)實現(xiàn)智慧消防。應(yīng)建立城市綜合體等消防安全重點單位在危險點和消防設(shè)備配置等方面的綜合數(shù)據(jù)庫，利用大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)，對火災(zāi)事件提前感知、分析、研判，實現(xiàn)“智能”消防管理。突發(fā)火災(zāi)事件時，應(yīng)急決策者應(yīng)結(jié)合自身管理經(jīng)驗與計算機輔助數(shù)據(jù)，迅速規(guī)劃消防車救援、車流疏通、人流疏散等應(yīng)急響應(yīng)具體辦法，確保在最佳時點內(nèi)實施火災(zāi)救援。

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