化工園區應急管理能力評估研究*

王飛躍，王　維

(中南大學 土木工程學院，湖南 長沙 410075)

0　引言

隨著我國經濟社會的快速發展，化工園區在各地不斷涌現。園區規模越來越大的同時，園區內危險化學品事故也不斷發生，如南京化工園區爆燃事故(2015.6.12)、江蘇常州濱江化工園某化工廠爆燃事故(2015.8.5)、太原陽煤集團化工園區粗苯罐爆炸事故(2016.8.18)等。化工園區內化工企業眾多，各企業生產、儲存的危險化學品種類多、數量大、密集度高，如果園區事故應急能力不足，發生的危險化學品事故得不到及時有效處置，極有可能產生多米諾效應，造成事故迅速擴大[1]。因此，政府和社會高度關注化工園區的應急管理能力建設，專家學者也開展了大量相關研究。

應急管理能力界定方面的研究。一是在應急能力和應急管理能力的區別上，國內外學者對這2個概念并未完全區分開來，在不同的文獻中兩者都有使用，且具體內容并無區別；二是應急管理內涵與外延方面，學者之間仍然存在較大分歧，一些學者認為，預警是應急管理的前奏，不是應急管理的構成，應急管理是在事故已經發生的情況下進行，只能努力減少損失或者終止損失事故的蔓延[2]，而大部分學者認為，應急管理是指在應對事故的過程中，為減輕事故造成的危害，對事故產生原因、發展過程、損失后果進行綜合分析，整合內外部各種應急資源，以實現事故的預警、控制、處理的目的，應急管理包括事故分析、風險評估、監測控制、預測預警、決策指揮、救援處置、恢復重建等各個環節[3-4]。基于以上分析，結合當前發展趨勢，化工園區應急管理能力可以定義為：園區管理部門以事故預防為原則，從事前準備、事中應對到事后恢復的事故發展的全周期內，運用應急資源，實現對園區內生產安全事故致因、事故后果的有效控制與治理，最大程度減少事故發生、減少人員傷亡及財產損失的能力。

應急管理能力評估方面的研究。潘科和許開立[5]根據化工園區的應急能力建設特殊需求及國家相關法律法規及標準的規定，從事故預防與應急準備、監測與預警能力、應急處置與救援能力、事后恢復與重建能力等應急的4個步驟構建了化工園區應急能力的評估指標體系；楊繼星[6]通過一定的指標選取原則，構建了包括危險識別與控制能力、預防與應急準備能力、應急處置與救援能力、事后恢復與重建能力、應急保障能力等5個一級指標和23個二級評估指標的評估指標體系；王久文[7]構建了包括應急準備、預警能力、應急能力、恢復能力4個一級指標及20個二級指標的化工園區應急能力評估指標體系，并采用模糊層次分析法對各級評估指標的權重進行了計算；陳文濤和葛世友[8]以危險化學品泄漏事故為研究對象，從企業、園區、外部援助3個方面出發，構建了化工園區應急救援能力評估指標體系，并建立了基于三角模糊數理論和模糊綜合評估理論的應急能力模糊綜合評估模型；楊振宏等[9]建立了以應急時間邏輯為基礎的，包含預防與應急準備能力、監測與預警能力、應急處置與救援能力和事后恢復與重建能力等一級評估指標，事故監測能力、應急保障能力、事件預警能力、緊急救援能力、恢復重建能力等9項二級評估指標及31項三級評估指標的化工園區應急管理能力三級評估指標體系，運用傳統層次分析法計算了各級指標的權重，并在此基礎上，引進可拓理論構建了化工園區應急管理能力的AHP—可拓評估模型；譚珮琮[10]根據指標體系構建原則及建立步驟，從化工園區應急事前、事中、事后的時間順序出發，構建了化工園區事故應急能力評價指標體系，選取層次分析法與熵技術相結合的方法來確定各級指標權重，并以此為基礎構建了化工園區事故應急能力多層次模糊綜合評價模型。

分析以上專家學者相關應急能力評估研究成果可以發現，在應急能力評估指標體系構建方面，基本都是從應急過程不同階段進行考慮，忽略了各階段指標之間的關聯性；在指標權重計算方面，多采用主觀性較強的層次分析法或在層次分析法的基礎上使用一定的修正方式，計算過程復雜且指標權重的合理性方面仍需探討；在應急能力評估模型構建方面，評估指標等級的確定，多采用專家評判法，該方法有待改善。因此，擬針對以上3方面問題開展進一步研究。

1　應急管理能力指標體系的建立

指標體系指的是若干個相互聯系的指標所組成的有機體，它是將抽象的研究對象按照其本質屬性和特征的某一方面的標識分解成為具有行為化、可操作化的結構，并對指標體系中每一構成元素(即指標)賦予相應權重的過程[11]。化工園區應急管理能力指標體系是描述和確定化工園區應急能力建設具體內容和重點方向的可度量參數的集合。

化工園區應急管理能力指標內容復雜，指標選取是否合理，對應急管理能力評估的準確性有著重要的影響[12-13]。針對從不同階段構建評估指標體系存在的問題，本文從事故致因的視角構建園區應急管理能力指標體系，認為園區應急管理工作的核心是對事故致因相關要素進行控制，因此應急管理能力可以理解為針對事故致因相關要素進行有效控制的水平。指標體系的構建應在充分考慮化工園區應急管理工作特殊性的基礎上，根據法規要求并征求相關專家意見，按照科學性、完備性、可操作性和相對獨立性進行。

通過調研應急管理能力建設相關研究資料和征求專家意見，擬定從人員組織建設、預案及制度建設、應急基礎保障、應急技術支持、指揮協調建設、事后處置等6個一級指標及相關32個二級指標入手，建立化工園區應急能力評估指標體系，各指標層次結構如圖1所示。

圖1　化工園區應急管理能力評估指標框架Fig.1　Emergency management capability evaluation indexes of chemical industrial park

2　基于FAHP的評估指標權重確定

評估指標權重的確定是構建評估指標體系的重要環節，指標權重是指標在評估過程中不同重要程度的反映，是評估問題中指標相對重要程度的一種主觀評價和客觀反映的綜合度量[14]。目前用于確定指標權重的方法主要分為3類：主觀賦權法、客觀賦權法、主客觀綜合賦權法。由于客觀賦權法需要大量的原始數據，而我國各行業缺乏長期、有效的事故統計和分析原始資料，因此客觀和主客觀綜合賦權法應用受到限制[15]。相比之下，主觀賦權法由于易于操作和實現而得到廣泛應用，且在應用主觀賦權法時，常將專家調查法和層次分析法結合起來[16]。為了體現不同專家對指標的判斷差異，將專家自身屬性進行考慮[17]。同時，為了避免傳統層次分析法需要對判斷矩陣進行一致性檢驗的弊端，采用三標度的模糊層次分析法計算指標權重[18]。

2.1　專家自然屬性權重

由于專家們的學習、工作經歷不同，在對某2個指標進行重要性判別時可能出現差異，為了調節這種差異，需要對專家的自然屬性進行考慮。具體做法為：將專家學歷、專業、從業年限、職稱(職務)、年齡等5項分別進行賦權，計算專家個人意見權重并將權重向量進行歸一化處理[19]，當各位專家對某2個指標重要性判別出現差異時，將判別結果相同各組的專家的權重相加，以權重相加值最大的一組的判別結果為準，以此最大程度避免專家個人因素對判別結果產生影響。專家自然屬性賦值情況如表1所示。

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

2.2　模糊層次分析法

傳統的層次分析法在專家打分時一般使用1—9比例標度，這種標度分級太多，分級標準模糊，專家在進行打分時很難做出準確的判斷，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ui和uj的相對重要度。

當各位專家對某2個指標重要性判別出現差異時，將判別結果相同各組的專家的權重相加，以權重相加值最大的一組的判別結果為準，判別流程如圖2。

圖2　指標重要性判別流程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：先對矩陣H按行求和，即

(2)

第二步：做行變換，即

(3)

2.2.3指標權重計算

第一步：計算矩陣R每行除自身比較外的元素的和，即

(4)

第二步：計算指標ui權重。由于li表示指標ui對于上層目標的重要性，故對li進行歸一化處理就可得到指標ui的權重，即

(5)

3　應急管理能力綜合評估

在建立化工園區應急管理能力評估指標體系，確定指標權重計算方法的基礎上，運用模糊綜合評價法對化工園區應急管理能力進行評估[21]。

化工園區模糊綜合評估模型構建程序如下：

1)確定評估指標層次

設指標集為U={u1,u2,…,um}，其中ui(i=1,2，…,m)為第1層中第i個指標，它由第2層中的n個指標確定，即ui={ui1,ui2,…,uij}，其中j=(1,2，…,n)。化工園區應急管理能力評估指標層次如圖1所示。

2)確定評估指標權重集

根據各層評估指標權重計算結果，得到各層指標權重集。

3)確定評估等級集

設評估等級集為V={v1,v2,…,vo}，根據我國現行法規和標準要求，將化工園區應急管理能力評估等級分為：好(v1)、較好(v2)、一般(v3)、較差(v4)和差(v5)5個等級[22]。

4) 第二層模糊綜合評估

在對第二層每個評估指標進行模糊評估時，采用專家調查法對每個指標uij隸屬于某個評估等級的概率rij進行確定。具體操作時，考慮專家自然權重，針對每一個指標，統計各位專家等級判斷結果，將每個等級專家權重和作為該指標隸屬于該等級的概率。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判集為：

(7)

式中：°是模糊算子，根據實際情況選擇。

5) 第一層模糊綜合評判

第一層單一指標評判矩陣為：

(8)

由此得到第一層模糊綜合評判集為：

(9)

6) 評估等級確定

采用以上流程得到的是1個以向量形式表示的評估結果，缺乏直觀性，為了使結果更加直觀，需要對評估結果向量進行處理，在當前的研究中，最常用的處理方法有加權平均法和最大隸屬度法。最大隸屬度法指的是取評估向量中最大數值對應的評語集中的評語作為評估結果，此種方法只考慮了最大評估指標對評估結果的貢獻，對其他指標的貢獻考慮不足，丟失了許多有用信息，因此，本文采用加權平均法對結果進行處理。加權平均法指的是以評估向量各等級隸屬度為權重，對評語集V中每個元素vn進行加權平均，以求得的值作為模糊綜合評估的最終結果，此種方法綜合考慮了各評估指標對評估結果的貢獻。有鑒于此，本文采用加權平均法對評估向量進行處理，進而得到化工園區應急能力評估最終結果，即

(10)

由于評語集V中元素都是定性模糊描述性語言，為了便于最終結果計算，需要對評語進行定量轉換，各評語對應的百分制數值如表2所示。

表2　評語集元素對應分值Table 2　Score of comment set element

在加權平均計算中，每一評語用對應分值區間的中間數代替，即評語集向量：

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

(11)

4　應急管理能力指標權重計算

首先通過專家調查法對應急管理能力評估指標進行重要性判別。運用表1確定9位專家權重，得到權重向量如下：

(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，運用圖2判別流程，得到如表3所示的6項一級影響指標重要度判別矩陣。

表3　一級影響指標重要度判別矩陣Table 3　Discriminant matrix of first level indexes

利用式(1)～(5)依次計算可得第一層6項一級影響指標權重，最后求得的權重向量為：

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

由以上計算結果可知，一級影響指標的重要性排序為：

P1=P2>P3=P4=P5>P6

由此可知，專家們普遍認為事故防范能力在應急建設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，這一結論與當前“預防為主”的安全理念和發展趨勢一致。

5　應用實例

以某大型化工園區為例，運用模糊綜合評價法對該化工園區應急管理能力進行評估。限于文章篇幅，不再對每個二級影響指標實際情況進行介紹，二級指標等級集如表4所示。

根據式(9)，計算得到第一層綜合評估向量：

將所得評估向量運用式(10)和式(11)進行處理，得到評估最終結果為：

參照評語集元素對應分值表，該化工園區應急管理能力綜合評估結果等級為“較好”。

表4　某化工園區應急管理能力二級指標等級集Table 4　Grades of emergency management capability’s second level indexes

6　結論

1)提出基于事故致因控制的化工園區應急管理能力評估指標體系，該指標體系包括人員組織建設、預案及制度建設、應急基礎保障、應急技術支持、指揮協調建設、善后處置等6個一級影響指標和32個二級影響指標，克服了傳統基于應急管理過程構建的指標體系不足，能較為全面地反映化工園區應急管理工作特性。

2)考慮專家屬性權重對打分的影響，對各一級影響指標和二級影響指標的權重進行計算，其中一級影響指標的權重依次為0.233，0.233，0.150，0.150，0.150，0.084。

3)在應急能力評估模型構建方面，指標等級判斷以評判專家權重作為等級隸屬度，一定程度上克服了直接以專家人數比例為等級隸屬度所存在的過于主觀的問題，且應用也較為方便。

4)以某化工園區為研究對象，采用加權平均法對評估結果向量進行處理，得出該園區的應急管理能力為“較好”，“預案管理制度”、“安全檢查制度”、“應急物資保障”、“輔助決策系統”、“輿論引導”、“評估總結”等6項指標的等級判別結果“一般”及以下等級隸屬度超過76%，說明園區在這6項工作方面還存在不足，若能在這些方面進行有效改進，園區的應急能力還可以得到提高。

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