油氣管道應急救援能力評估方法研究

黃亮亮，安玉肖，劉　蓉，李　豐.中國石油西氣東輸管道公司（上海　00）.中國石化管道儲運有限公司（江蘇　徐州　008）.中國石化北海液化天然氣有限責任公司（廣西　北海　56000）

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質量安全論壇

油氣管道應急救援能力評估方法研究

黃亮亮1，安玉肖2，劉蓉1，李豐3
1.中國石油西氣東輸管道公司（上海200122）
2.中國石化管道儲運有限公司（江蘇徐州221008）
3.中國石化北海液化天然氣有限責任公司（廣西北海536000）

為有效地評估和提高油氣管道企業的應急救援能力，提出一種基于組合賦權的評估方法。結合工程實際，建立了油氣管道企業應急救援能力評估的指標體系。為提高評估的準確性，采用組合賦權模型將層次分析法和熵權法所得權重進行融合。根據評估分值確定應急救援能力的水平。實例分析表明，應急準備能力和應急響應能力對應急救援能力的影響最大，應作為日常管理的重點；實例中輸氣站A的應急救援能力等級為一般，需要加強救援隊伍建設和應急預案響應等方面的工作。

油氣管道；應急救援；組合權重；層次分析法；熵權法

油氣管道企業的應急救援是風險管理的重要組成部分，是防止發生重大特大事故的最后一道屏障[1]。高效的應急救援能夠在很大程度上避免或減輕潛在事故所導致的人員傷亡、財產損失和環境污染。應急救援的效果受多方面因素的影響，其中主要取決于應急救援能力的高低。因此，對油氣管道企業的應急救援能力進行評估顯得十分必要。

近年來，研究人員針對應急管理方面的評估開展了一些工作：文獻[1]引入云模型理論評價石油化工企業的應急成熟度；文獻[2]采用G1法計算指標權重，繼而采用指標體系法評估油氣管道應急預案的質量；文獻[3]針對事故應急預案采用層次分析法和模糊綜合評價法進行相關的評估工作。以上的研究工作在權重獲取方面只采用主觀或客觀權重計算方法，并未同時體現出兩類方法的優勢。為此，在以上研究的基礎上，首先建立油氣管道企業的應急救援指標體系，分別采用層次分析法和熵權法計算指標的主觀和客觀權重，并采用組合賦權模型得到指標的組合權重以突出兩類賦權方法的特點，最后用于油氣管道企業的應急救援能力評估，以期為應急管理提供一種新的評估途徑。

1　應急救援能力評估指標體系的構建

油氣管道企業應急救援包括危險監測、應急準備、應急響應和事后恢復等過程，在遵循科學性、可比性、系統性、符合性等原則[4]的基礎上，結合已有的研究成果[1-5]，采用德爾菲法（Delphi）確定了各方面的主要底層指標（圖1），共包括4個一級指標和20個二級指標。

2　基于組合賦權的應急救援能力評估方法

2.1指標權重的獲取

應急救援能力評估的關鍵在于指標權重的確定方式是否合理。主觀賦權法能夠反映決策者的意愿或專家的經驗，但客觀性不足。客觀賦權法從樣本數據出發采用一定的數學方法獲取指標的權重，但無法體現決策者或專家的意見。為突出主觀賦權法和客觀賦權法的各自特點，分別采用層次分析法和熵權法計算主觀和客觀權重，然后將兩類權重融合成組合權重。

2.1.1基于層次分析法的主觀權重

層次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）是一種成熟的定量系統決策方法，被廣泛運用于經濟管理、風險評價和系統分析等領域[6]。采用AHP計算評估體系中各權重值的主要步驟[6-8]如下：

1）建立遞階層次結構。結合圖1所建立的油氣管道應急救援能力評估指標體系，建立相應的遞階層次結構模型，即以油氣管道應急救援能力U作為目標層；以危險監測能力U1、應急準備能力U2、應急響應能力U3和事后恢復能力U4作為準則層；最后，將所有底層指標作為指標層。

圖1　油氣管道應急救援能力評估指標體系

2）構建判斷矩陣。根據建立遞階層次結構模型，采用“1～9標度”描述在同一準則下各因素的相對重要性，含義見表1[6]，得到判斷矩陣A=(aij)n×n。

表1　“1～9標度”的含義

3）一致性檢驗。為了避免判斷矩陣偏差過大，保證結果的可靠性，需要對判斷矩陣進行一致性檢驗。

式中：CI為一致性指標；λmax為判斷矩陣的最大特征值。

由式（2）計算隨機一致性比例CR。當CR<0.1時，可認為矩陣具有滿意的一致性，否則應進一步調整判斷矩陣。式中，RI為平均一致性指標，取值查表2[6]所得。4）計算因素權重。采用式（3）計算同準則下的各因素AHP權重值wAi，所組成權重向量為wA。

根據以上過程計算得到圖1中所有指標的AHP權重值。

2.1.2基于熵權法的客觀權重

熵權法是一種客觀的權重獲取方法，它依據指標的客觀數據樣本，以信息熵的形式反映了數據的變化程度，進而得到各因素的權重值[4,9]。現假設有m個待評價對象和n個底層指標，xij為第j個評價對象的第i個指標的得分值，計算方法如下：

1）計算第j個評價對象的第i個指標得分值的比重pij。

表2　平均隨機一致性指標

2）按式（5）計算第i個指標的熵權值wSi，所組成的權重向量為wS。

2.1.3指標組合權重

為體現主觀和客觀賦權法的特點，本文采用式（6）計算得到所有指標的組合權重向量wZ[10]。

式中，α∈(0，1)，為權重系數，反映了主客觀權重的偏好，可視實際情況調整。

2.2應急救援能力評價

采用[0,10]的數值論域評價各底層指標的狀況，分值越高表示其狀況越好。根據式（6）得到所有指標的權重值之后，根據式（7）計算得到能夠反映油氣管道應急救援水平的分值C并可按表3進行分級[2]。

式中：wZi為第i個底層指標的組合權重值；Fi為第i個底層指標的評價分值；n為底層指標總數。

表3　應急救援能力等級劃分

3　案例分析

根據建立的評價方法，對我國東部某天然氣管道公司所轄的4個輸氣站場進行應急救援能力評估。

3.1指標評價及權重獲取

在收集完4個輸氣站場的評價所需資料之后，以問卷調查方式邀請專家對20項底層指標進行評價，通過式（1）～式（6）計算分別得到所有指標的AHP權重wA、熵權權重wS和組合權重wZ，其中權重系數取α=0.6，所得結果見表4。從表4的權重分布看，應急準備能力U2和應急響應能力U3的權重和的比重達到74.27%，應作為日常管理的重點；在二級指標中，應急預案響應和救援隊伍分別達到了15.27%和12.14%，需要給予重點關注。

表4　指標的評價分值及組合權重

3.2應急救援能力等級評定

依據式（7）和表4中的數據，計算可得4座輸氣站場的應急救援能力評估分值及等級，見表5。

由表4和表5可看出，該公司的B、C和D 3座站場應急救援能力較強，但A輸氣站處于一般水平，需要加強救援隊伍建設和應急預案響應等方面的工作，以確保能夠較好地處理天然氣管道的突發事件。

表5　應急救援能力評估分值及等級

4　結論

1）油氣管道企業應急救援是風險管理不可或缺的組成部分，本文從危險監測能力、應急準備能力、應急響應能力和事后恢復能力等4大方面建立了響應的評估體系。

2）采用組合賦權模型評價能夠發揮層次分析法和熵權法的特點，能夠體現決策者意愿和專家經驗并使結果更具客觀性。通過實例驗證，評估結果基本與客觀實際相符，可為應急管理提供一定的理論依據。

[1]黃亮亮，姚安林，祁云清，等.基于云模型的石化企業應急成熟度評價方法[J].石油與天然氣化工，2015，44(2):118-122.

[2]趙忠剛.基于G1賦權法的油氣管道應急預案質量評價[J].油氣儲運，2008，27(9):6-9.

[3]張麗，柏萍，汪忠雨，等.基于層次分析與模糊綜合評價的事故應急預案評估[J].中國安全生產科學技術，2015，11 (9):127-131.

[4]黃亮亮，姚安林，鮮濤，等.考慮脆弱性的油氣管道風險評估方法研究[J].中國安全科學學報，2014，24(7):93-99.

[5]楊力，劉程程，宋利，等.基于熵權法的煤礦應急救援能力評價[J].中國軟科學，2013(11):185-192.

[6]孫宏才，田平，王蓮芬.網絡層次分析法與決策科學[M].北京：國防工業出版社，2011.

[7]何沙，王志明.基于層次分析法的高含硫氣井鉆井風險評價研究[J].鉆采工藝，2010，33(2):28-30.

[8]趙勇，安翠花.基于層次分析法的質量管理定量評估方法研究[J].石油工業技術監督，2015，31(5):5-8.

[9]蔣常春，李燦，周福剛，等.基于熵權物元理論的管道坡面水毀失效可能性評價[J].石油工業技術監督，2015，31 (6):47-50.

[10]趙新好，姚安林，郭磊，等.基于AHP-熵權法的輸氣站場區塊風險因素權重確定方法研究[J].中國安全生產科學技術，2012，8(10):91-96.

In order to effectively evaluate and improve the emergency rescue capability of oil and gas pipeline enterprises, an evaluation method based on combination weightingis proposed. The emergency rescue capability evaluation index system of oil and gas pipeline en?terprises was established based on the engineering practice. In order to improve the accuracy of the evaluation, the weights obtained by the analytic hierarchy process and the entropy weight method are combined by combination weighting model, and the level of emergency rescue capability is determined according to the evaluation scores. Case analysis shows that emergency preparedness capacity and emer?gency response capacity have the greatest impact on the emergency rescue capacity, and they should be the focus of daily management. In the case, the emergency rescue ability level of the gas transmission station A is the general, so the construction of emergency rescue team and emergency response work should be strengthened.

oil and gas pipeline; emergency rescue; combination weight; analytic hierarchy process; entropy weight method

黃亮亮（1989-），男，碩士，主要從事天然氣管道運行管理工作。

本文編輯：王梅2015-11-30