基于事故樹分析法的古建筑消防安全風險分析＊

許文杰

（中國人民武裝警察部隊學院，河北 廊坊 065000）

古建筑是我國古代勞動人民的智慧結晶，是各民族人民寶貴的財富。中華民族有著輝煌燦爛的建筑文化遺產，至今還保存著大量的古建筑。據統計，目前全國現存123座歷史文化名城、252個歷史文化名鎮、276個歷史文化名村、8 630家文物保護單位、3 744個古村寨，其內部建筑結構幾乎都屬于木構古建筑。由于古建筑建筑材料自身原因，普遍存在耐火等級低、火災荷載大等問題，有較大的先天性火災隱患，給消防安全工作帶來很大的壓力[1]。以我國古建筑分布最多的山西省來說，1998年至今山西省共發生古建筑火災20起，直接經濟損失553萬元，受損的文物價值無可估量，造成了無法彌補的損失。況且文物古建筑作為人類歷史長河中的瑰寶，一旦發生火災，將會造成不可估量的損失和社會影響。因此，保護好現存的文物古建筑，利在今世，功在千秋。

然而，人們在對已發生的火災事故進行分析時往往只注重引起火災發生的直接原因，忽視了間接原因和各原因之間的邏輯關系，不能展現事故發生的全過程，造成同一原因的事故重復發生。因此，在對古建筑進行風險分析時要選用一種系統、綜合的方法進行分析，研究清楚事故發生的前因后果，找到事故發生的本質原因，在此基礎上制訂相應的防范措施，預防事故的再次發生。

1 事故樹分析原理

1.1 事故樹分析方法

事故樹分析法又稱故障樹分析法，是安全系統工程中進行安全分析的一種重要方法。該方法運用數學邏輯方法從特定事故開始，通過定量和定性分析系統的火災危險性，層層分析火災發生原因，直到找出事故的基本原因為止。這種方法不僅能找到事故發生的直接原因，還能揭示出事故發生的潛在原因。

在古建筑的消防安全應用中，該方法可以直觀地告訴人們造成頂上事件發生的事件的基本種類，再根據這些基本事件來分析發生火災的可能性和概率，從而指導古建筑火災隱患排查和火災預防，使得古建筑免受火災的侵害。

1.2 基本數學公式

1.2.1 基本事件結構重要度

結構重要度是權衡各基本事件發生對頂上事件發生影響的程度。一些基本事件發生較另一些基本事件發生對頂上事件發生有很大的影響，即各基本事件的重要度不同，為顯示哪個初始事件的發生對頂上事件的發生是最重要的，需要用基本事件的重要度來衡量，其公式為：

式（1）中：k為事故樹包含的最小割集數目；m為包含第i個基本事件的最小割集數目；Rj為包含第i個基本事件的第j個最小割集中基本事件的數目。

1.2.2 基本事件概率重要度

基本事件概率重要度屬于事故樹定量分析的范圍，其取決于事故樹的結構，其公式為：

式（2）中：g（q）為事故樹的概率函數；q（i）為第i個基本事件發生的概率。

1.2.3 頂上事件發生概率

根據已知的各基本事件發生概率，可以求解出頂上事件的發生概率，因而進行事故預防。對于事故樹的變量，都僅能取0和1兩個值，1代表事件發生，0代表事件不發生。可得出結構函數的一般表達式為：

式（3）中：xi為基本事件i的狀態變量；yi為狀態變量xi所取的狀態，1或0；y為狀態矢量，y＝（y1，y2，…，yi，…，yn）；Σy為全部狀態矢量之和。

2 事故樹分析法的具體應用

2.1 事故樹確立

軌跡交叉理論認為，人的不安全行為和物的不安全狀態是引起事故發生的直接原因，在事故發展的過程中，人的因素的運動軌跡和物的因素的運動軌跡相交，事故就會發生。運用事故樹分析法對1980—2009年30年間我國發生的44起古建筑火災進行事故原因定量分析，結合軌跡交叉理論可作出古建筑火災發生的事故樹圖，如圖1所示。

由圖1可知，事故樹中頂上事件為古建筑發生火災，人的不安全行為和物的不安全狀態是引起事故發生的兩個直接原因，相互之間通過“與”門連接，只有當兩個直接原因在同一事件、空間相互作用時火災才會發生。

圖1 事故樹圖

表1 定量分析結果計算表

促使事故發生的事件叫作割集，或者說是事故發生的初始原因，圖中用x1，x2，x3，…，x10表示。這些引起頂上事件發生的初始原因的集合稱為最小割集，是頂上事件發生的充分必要條件，圖中最小割集共有82組，具體如表1所示。在事故樹中與割集相對的徑集，表示基本事件的集合不發生，即頂上事件不發生的因素。使頂上事件不發生所必需的條件集合稱為最小徑集。在此事故樹中，最小徑集共有4組。我們可以對最小割集和最小徑集進行分析找到事件發生的初始原因，從而對癥下藥開展事故預防。

2.2 風險分析

2.2.1 最小割集分析

事故樹中有多少最小割集，頂上事件發生就有幾種可能，最小割集越多，系統就越危險，消防的火災風險就越高。最小割集中基本事件數越多，事故就越難發生；反之，基本事件數越少，事故發生就越容易[2]。在該事故樹圖中共有82組最小割集，每個最小割集都有4個割集，這就意味著致使古建筑發生火災的原因共有82種，每一種途徑都有4個致使火災發生的間接原因。最小割集在古建筑的消防安全方面有2個運用：①當火災事故發生后，可以對最小割集中的基本割集一一對應，確定核實火災事故的直接原因和間接原因，為之后防護措施的制訂提供參考依據。②可通過最小割集制訂火災防護措施。由最小割集的定義可知，當一個最小割集中所有割集在同一時間、空間發生時，事故就會發生。因此在火災預防時，只有破壞最小割集中的任意一個割集，則該最小割集就失去了危險性。例如在k1＝{x7，x14，x8，x15}最小割集中，致使火災發生的間接原因共有4種，分別為x7，x8，x14，x15，分別代表著游客焚香燒紙、日常消防宣傳不到位、火災荷載大和無消防設施保護4個風險，通過最小割集對火災的致災因素進行分析可以起到一一對應的效果，預防效果較好，但存在工作量大、工作時間長等問題。

2.2.2 最小徑集分析

最小徑集不發生意味著頂上事件就不發生，控制住這幾個事件就可以預防頂上事件的發生。在此事故圖中，最小徑集共有 4 組，分別為{x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7}、{x8，x9，x10}、{x15，x16，x17}、{x11，x12，x13，x14}.在事故預防時，只要提前消除最小徑集中的某一徑集，就可以防止事故的發生。由古建筑火災的最小徑集可以看出，預防火災發生的途徑共有4條，分別為清除火源、增強人員的消防意識，提升建筑的耐火性能和強化古建筑的技術保護。只要從這4條途徑中的任意一條途徑入手強化，便可降低古建筑發生火災的概率。例如在實際工作中對最小徑集p1風險進行預防控制，禁止任何點火源中出現古建筑，便可消除古建筑發生火災的初始原因，起到良好的火災預防作用。由此可見，通過最小徑集對事故進行預防相較最小割集來說更加經濟有效，實際操作性強。

2.2.3 基本事件結構重要度分析

結構重要度是權衡各基本事件發生對頂上事件發生的影響程度。在古建筑的火災事故中，造成火災發生的初始原因有很多，但由于現實條件、人員數量等客觀原因的限制，在古建筑的火災防控中，很難在最短的時間內消除所有火災隱患。因此在事故預防措施的選擇上應有輕重緩急，優先解決最重要的問題，首先消除最重要的初始原因。在該事故樹事件中，基本事件的結構重要度排序為：I（17）＞I（9）＞I（11）＞I（14）＞I（16）＝I（5）＞I（10）＞I（8）＞I（1）＝I（12）＝I（13）＞I（2）＞I（15）＝I（3）＞I（7）＞I（6）＞I（4）。可以看出，最先解決的問題應為I（17）、I（9）、I（11）、I（14）、I（16）和I（5），對應的火災發生初始原因為消防水源不足、監督管理不到位、建筑材料未經防火處理、火災荷載大、滅火救援力量不足和電氣線路使用年限較長。在制訂對策時，應優先考慮以上6個因素，有針對性地展開火災防控工作。

3 相關建議

3.1 夯實古建筑消防基礎設施建設

我國現存的木質結構古建筑普遍時間較長，且由于建筑材料的原因，存在耐火等級較低、火災危險性大等火災隱患，且多數古建筑建造于遠離人群的環境當中，一旦發生火災，消防部隊很難在第一時間到達現場組織火災撲救。因此，解決古建筑的消防安全問題需要從建筑滅火設施做起。由上文分析可知，從古建筑火災的基本事件結構重要度分析可以看出，在基礎設施建設方面首先應解決水源問題。

筆者建議可依靠市政管網建立環狀供水管網，增強管網的供水壓力，對于位置偏僻的古建筑，在設立市政管網時確有困難的可依靠天然水源、人造水池、消防水池等水源保證供水，對于重點單位，配備不少于兩臺消防水泵，一臺工作，其余備用，并通過備用電源保證其供電可靠，設置遠程水泵啟動裝置，以便一旦發生火災，可對消防水泵進行遠程啟停。同時冬季做好管網和水源的保暖工作，防止結冰。

此外，應加大對古建筑內部消防設施的投入，推廣使用獨立型感煙火災探測器和極早型空氣采樣火災探測器，充分運用物聯網等手段，依靠視頻監控系統建立遠程監控平臺，確保在第一時間發現火災。

3.2 加強古建筑防火的消防宣傳教育

基于近些年來旅游業在我國的蓬勃發展，古建筑所面臨的火災風險也在不斷增加，需要通過社會各界的消防宣傳提升公民的防火意識和對古建筑的保護意識。首先，消防部門應充分利用“五一”“十一”黃金周等游客較多的時間段，通過漫畫、動畫、視頻等人民群眾喜聞樂見、易于接受的形式開展古建筑的消防安全宣傳。消防部隊還可充分利用車載廣播和LED屏進行消防知識宣傳，利用景區各大賓館、景點處懸掛的消防宣傳條幅、景區LED顯示屏、張貼的消防安全公約、發放的消防宣傳資料、移動互聯網平臺發送的消防安全提示短信等方式進行立體式全方位的古建筑消防安全知識宣傳。將古建筑消防安全融入消防宣傳的“四進”活動，通過微信、微博等互聯網手段營造良好的消防氛圍和社會輿論。旅游部門應對導游開展消防宣傳培訓，將消防宣傳教育納入到對導游的入崗培訓和年度考評中，要求帶團導游對古建筑游玩的游客進行消防安全教育，古建筑的管理人員要對游客進行消防安全提示。同時旅游局應要求旅行社、導游、星級賓館等從業人員開展消防安全知識培訓，對于不符合消防法律法規的旅行社、星級賓館等旅游業單位，不得核發相關證照或予以審驗，對未經消防安全培訓的導游，不得核發或審驗導游資格證。

3.3 強化古建筑的消防安全管理

在強化古建筑的消防安全管理方面，應從以下3方面入手做起：①從制度入手。古建筑管理單位多達20多個，但我國并沒有一部法律法規或政府規范性文件明確規定古建筑各個管理部門的消防安全職責，一旦發生火災，難免會出現相互之間推諉扯皮的現象，不利于管理。因此，政府應當制訂相關政策，明確各部門的消防安全職責，落實消防安全責任，制訂責任倒查機制和追究機制，形成社會各部門齊抓共管的局面。②從管理入手。我國現存的大部分木質結構古建筑均為寺廟或者木塔，建筑內燃燈、蠟燭、香等點火源較多，而游人香客燒香用火不慎是近幾年中古建筑火災的主要原因之一。在日常工作中，古建筑的管理人員應加強對火源的管控，使用酥油燈、智慧燈等時必須設立燈罩，專人管理，人走燈滅。對于人流量較多的古建筑，應將香爐等裝置設立在室外空間，確保古建筑內部沒有火源存在。③從監督入手。公安派出所、公安機關消防機構應加大對古建筑的消防安全檢查力度，運用事故樹分析法中最小割集理論開展消防安全檢查，發現事故發生的初始原因，堅決杜絕火災隱患。同時應加強對古建筑周圍的商店、旅館、飯店等九小場所的消防安全檢查，對于距離古建筑較近的場所，應積極引導其搬離，其他場所應規范其日常生活中使用明火的行為，防止因日常生活用火不慎引發火災。

［1］吳俊奇.新時期我國古建筑消防安全的現狀及對策研究［J］.給水排水，2017（4）：85-90.

［2］張景林，崔國璋.安全系統工程［M］.北京：煤炭工業出版社，2002：105-107.

［3］蒙慧玲.古建筑消防安全保護技術［M］.北京：化學工業出版社，2017.

［4］伍愛友.事故樹分析法在建筑物火災人員傷亡中的應用［J］.中國安全科學學報，2005（5）：92-95.

［5］劉永基.事故樹分析法及其在消防安全工作中的應用［J］.武警學院學報，1997（1）：30-32.