大型地下超市消防安全綜合評估

●陳 凱,羅 帥,甘衛鋒

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

0 引言

隨著我國經濟的快速發展,各類大型地下超市越來越多,成為一些大城市地下空間建設的重點之一。由于這類超市的建筑特點與普通的建筑物有所不同,內部人員流動性大,可燃物品多,一旦發生火災,疏散和撲救都將非常困難,嚴重危害人民的生命和財產安全。因此,科學分析影響大型地下超市消防安全的各種因素,對大型地下超市進行消防安全綜合評估,對大型地下超市火災的預防、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,比較復雜,因此本文采用模糊層次分析法對大型地下超市的消防安全進行綜合評估,使決策者對復雜系統多因素的評價決策思維過程數學化、系統化,使評價指標的權重分配更加科學、合理[1],提高評價結果的準確性和客觀性。

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價指標體系的建立

本文在對大型地下超市的消防安全進行調查的基礎上,結合相關規范[2,3]科學分析影響其消防安全的因素,按照科學性、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有重復內容的 4個一級評價指標和 24個二級評價指標,如圖 1所示。

1.2 構造判斷矩陣

圖1 消防安全評估指標體系

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

表1 判斷矩陣

表2 AHP 1～9標度含義

1.3 計算指標的相對權重

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

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

判斷矩陣是分析者憑個人知識及經驗建立起來的,由于受多種主客觀因素的影響,難免存在誤差。為使判斷結果更好地與實際狀況相吻合,在得到λmax后,還需要對判斷矩陣的一致性進行檢驗。判斷矩陣的一致性檢驗公式為CR=CI/RI,其中CI為一致性檢驗指標按式(5)計算：

其中,n為判斷矩陣的階數;RI為平均隨機一致性指標,其取值如表 3所示。

表3 RI的取值

當 CR＜0.1時,一般認為判斷矩陣具有滿意的一致性,否則必須對判斷矩陣進行調整,重新進行計算和檢驗,直至判斷矩陣具有滿意的一致性為止。

1.5 指標權重的計算

邀請 10位消防專業人員根據大型地下超市消防安全的實際情況以及他們的工作經驗和見解,進行兩兩因素間的比較,分別取標度值的平均值構造判斷矩陣,由式(1)～(5)進行計算及一致性檢驗,得到大型地下超市消防安全各評價指標的權重,如表 4所示。

2 模糊綜合評價

大型地下超市消防安全是一個由多因素構成的多層次復雜系統,根據其結構的復雜性,本文采用二級模糊綜合評判方法建立消防安全評估模型。

2.1 建立因素集

第一級因素集,U={U1,U2,U3,U4}={建筑物情況,防滅火能力,疏散系統,管理因素}。第二級因素集,U1={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={建筑物結構耐火等級,建筑裝修材料燃燒性能,火災荷載,周圍環境因素,消防車道,電氣設備};U2={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8}={火災自動報警系統,防火分區,防排煙系統,自動噴水滅火系統,室內消火栓給水系統,室外消防給水系統,滅火器,消防隊滅火裝備器材};U3={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={疏散通道,疏散樓梯,安全出口,疏散指示標志,應急照明,火災事故廣播系統};U4={u1,u2,u3,u4}={單位消防安全管理,消防監督檢查,滅火與應急疏散預案,人群消防安全意識}。

2.2 建立評判集

通過對大型地下超市的消防安全量化評分,確定其安全等級,從而建立大型地下超市消防安全的評判集以表示其安全程度,同時確定每一安全程度所代表的安全等級及其對應的得分[4-6]。評判集 V={v1,v2,v3,v4,v5}={很安全,安全,中等 ,危險 ,很危險}。安全等級分值及安全等級見表 5和表 6。

表4 大型地下超市的指標權重表

表5 安全等級分值表

表6 安全等級

2.3 進行綜合評判

在已給出因素集和評判集的基礎上,仍然采取專家調查評分的辦法,分別得出四個子因素集的評判矩陣 R1、R2、R3、R4,結合權向量 A1、A2、A3、A4,采用M(·,+)算子作為模糊綜合評價的優化算子,求得一級綜合評判為：

3 應用實例

該超市位于地下一層,建筑面積為 17717m2,所屬商業建筑共四層,首層及首層夾層為停車庫,二層至四層為商業、餐飲及娛樂。超市的消防狀況為：建筑采用鋼筋混凝土結構,手動報警按鈕 63個,消防警鈴 13個,感煙探測器 793個,感溫探測器 10個,噴頭 2579個,防火分區 8個,防火卷簾門 50個,防排煙系統 13套,滅火器 230個(其中手提式 228個,推車式 2個),滅火毯 4條,疏散通道 17個,安全出口 44個,應急照明燈 20具,消防保安人員 41人,和商業建筑共用火災事故廣播系統 1套,正壓送風系統1套,541m3消防水池一個,消防水泵 4臺,噴淋泵2臺,穩壓泵 1臺,水泵接合器 6個,室內消火栓 62個,室外消火栓 4個,主管消防中隊 28名戰斗員可乘 3輛水罐車及 1輛搶險救援車在 8min內到達。

10位消防專業人員結合該大型地下超市的實際消防狀況以及《人民防空工程設計防火規范》(GB50098-98)、《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)等國家有關地下超市消防安全的規范,根據評判集對 24個二級評價指標進行打分,然后對評判結果進行統計處理,得到四個模糊評判矩陣：

由表 4可知相應子因素集權向量：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)。

根據公式 (6),可得一級綜合評判：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)。得到總評價矩陣：

由表 4可知第一級因素集對應的權向量：A=(0.0832,0.2686,0.4938,0.1545),再次根據公式(6)得出二級綜合評判：B=(0.2205,0.4782,0.1987,0.1026,0),根據公式得到系統總得分 f=75.229 5,查表 6得出該地下超市的消防安全屬于“安全”級別,表明該超市的消防安全是可靠的,發生重、特大火災及群死群傷事故的可能性較小,應繼續加強管理,不可麻痹大意。

4 結論

4.1 應用模糊數學方法建立的模糊評判模型,充分體現評價因素和評價過程所固有的模糊性,但不需要分析各因素間復雜的邏輯關系,并且充分利用了專家資源及現有經驗與資料,盡量減小了個人主觀臆斷所帶來的弊端,比一般的評比打分等方法更符合客觀實際,從而使得評價結果可信、可靠。

4.2 指標的權重反映了評價指標的價值,是綜合評價的重要信息。權重的確定方法有多種,本文采用定性與定量相結合的層次分析法(AHP)來計算指標的權重。實踐證明,層次分析法對權重的賦值更加科學、合理,能較好地反映各指標的重要程度。

4.3 評估的最關鍵問題是評價指標體系的確定。本文在整個指標體系的建立過程中,盡管本著科學、客觀、全面、可比性的原則,但由于指標的選擇及其隸屬層次的確定是相當困難的,因此本文所建立的地下超市消防安全評價指標體系尚有不足之處,仍需進一步探討。

[1]謝季堅,劉承平.模糊數學方法及其應用[M].武漢：華中科技大學出版社,2006：148-161.

[2]GB50098-98,人民防空工程設計防火規范[S].

[3]GB50016-2006,建筑設計防火規范[S].

[4]王鵬飛,鄒聲華,肖國清.商廈火災危險性評價研究[J].工業安全與環保,2003,29(5)：27-29.

[5]杜紅.高層建筑與地下設施防火[M].北京：中國勞動社會保障出版社,2006.

[6]賀挺.大型商場建筑消防安全評估[D].重慶：重慶大學,2005.