基于物元理論的石油庫火災應急能力評估

(華北科技學院 安全工程學院 北京 101601)

引言

近年來，國家對石油產品的需求量日益增加，從而推動了國家石油庫的建設和發展。由于石油本身具有易揮發、易燃燒、易爆炸等特性，石油庫就不可避免地存在火災、爆炸等危險。石油庫火災具有燃燒速度快、火焰高，熱輻射強、容易形成沸溢和噴濺，擴大過火面積、難以施救等特點。

目前，鮮有用物元可拓模型來評價石油庫火災應急能力，結合物元可拓模型進行研究的也并非災害領域。本文主要通過確立石油庫火災應急能力指標體系，構建基于物元理論的可拓模型，對石油庫火災應急能力進行評價，并結合石家某油庫庫實例進行應用。

一、物元分析理論概念

在物元分析理論中，描述事物的基本元為事物、特征和量值這個有序三元組，記為：R=(P,c,v)。其中P為事物，事物的特征c是指所有能表示事物的功能、性質、行為狀態和相互關系的指標的集合，量值v是事物特征的具體量化值，可以使數量、程度，也可以是范圍。為了使解決矛盾問題的過程定量化，并方便后期用計算機進行處理，物元分析必須建立相應的數學工具，也就是可拓集合論。當用物元作為可拓集合的元素時，就構成了可拓物元集，可拓集合是由關聯函數和物元具體限制條件來限制，這就是物元分析理論的基本框架。

二、評價指標體系建立

(一)分級標準

在自然災害損失等級評價[1]、水資源承載力[2]、地下水質評價[3]、加油站火災應急能力評估等可拓評估中多把評估等級劃分為4個或5個層次，按照事故和災難的可控性、嚴重程度和影響范圍，應急響應級別原則上分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級響應，所以本文中將其劃分為4個等級：優、良、中、差。

(二)確立評價指標體系

本文依據GB50074《石油庫設計規范》、GB50160《石油化工企業設計防火規范》、SH3063《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體監測報警設計規范》等相關文件確定了用于評價石油庫火災應急能力的指標體系。

指標值確定方法如下：

(1)安全管理指標：C11由可用報警器材與總數量的比值確定；C12由專家組成員指出的不合理之處的數量確定；C13根據該石油庫應急演練次數、效果等情況打分確定，打分區間為[0,1]；C14根據進行過的安全教育的內容對員工進行隨機測試，計算其合格率。

(2)人員應急素質指標：C21由除領導外的全體員工結合歷史事故、演練效果等具體情況對領導的指揮能力進行打分，區間為[0,1]；C22和C23由全體員工進行打分，區間為[0,1]。

(3)消防設施指標：C32的確定方法為n=N0/N，其中N0為實際消防冷卻水儲量，N為按照行業標準應該具備的儲量；C33的確定方法為x=X0/X，其中X0為泡沫液的實際儲量，X為設計規范要求的儲量的2倍；C31的確定是由同等材料在實驗條件下得出的實際耐火時間與規范要求耐火時間之比確定的，C34是由規范要求從火災探測器探測到火源后，經消防報警主機發給泵房啟泵信號，到有水噴出整個過程的最慢反應時間與最快反應時間的比值的倒數確定的。

(4)外部救援指標：C41由消防部隊接接警后到消防車到達火災現場的時間確定，車速為30km/h；C42由120接到報警后到達現場的時間確定；C43由增援的消防人員和車輛到達的時間確定。

(三)關聯度計算

關聯度反映了兩個事之間的關聯程度，在物元可拓理論評價當中關聯度表征了事物處于某一個級別、具有某種性質的程度，可由關聯函數計算出。通過用關聯函數計算出關聯度可以快速高效的對石油庫的火災應急能力進行評價。

三、實例應用

(一)指標值及其權重的確定

石家莊某油庫占地面積110畝,屬于二級油庫。油庫現有儲油罐15座，乙醇罐2座，全部為立式鋼制內浮頂油罐，設計總儲量86000m3，依照《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2009)的規定，已經屬于重大危險源。該油庫有應急預案，每年會組織兩次安全生產事故應急預案的演練，總體布局是按照《石油庫設計規范》布置的，符合規范。油罐之間以及裝卸區域均符合國家標準。離該油庫最近的且具有救護車的醫院距離為4.6km,距該油庫最近的消防站距離為4.1km,離最近的消防大隊距離為9.1km。依照規定計算出總的消防用水量為19443m3，泡沫液用量總和為313.392m3。依照上述步驟，評價結果如表1所示：

表1 油庫火災應急能力評價結果表

四、結語

(1)根據石油庫火災的發生過程，結合燃燒類型、著火方式、石油庫規模以及相關國家規范和標準提出了4個一級指標和14個二級指標，建立基于物元理論的可拓模型，從而對石油庫火災應急能力進行全過程的評估，保障其本質安全。

(2)在用物元可拓模型對石油庫火災應急能力進行評估的過程中，某些指標的經典域還不能確定明確的提法，很多指標和權重的確定具有一定的主觀性，導致該評價模型還不能完全由客觀量值的計算來進行，需要進一步完善。