跨區域應急協作視角下化工園區空間布局的失衡與應對策略分析*

王 飛，胡小麗，魏玖長

(1. 中山大學 國際金融學院，廣東 珠海 519082； 2. 中國科學技術大學 管理學院， 安徽 合肥 230026)

0 引言

化工園區內分布著大量危險源和污染源，這些危險化學品不僅種類繁多且儲備密集，一旦發生事故很容易產生“多米諾骨牌效應”，從而造成嚴重的社會影響，如： 2015年天津港“8·12”特別重大火災爆炸事故，造成165人遇難，8人失聯，并產生了極為負面的社會影響[1]。隨著工業化進程加快，全國化工園區數量逐年遞增，且呈現出集中分布的態勢，這大大增加了跨區域重大突發事件發生的可能性，但同時也為區域應急協作一體化提供了地緣基礎。

目前，我國化工園區之間還未形成完備的應急協作體制，尤其在應急物資的儲備方面，各園區間尚未形成系統性的資源共享、聯動儲備應急預案。由于各化工園區應急資源和應急能力有限，因此在應對重大突發事件時往往需要外部應急物資的支持。如何實現跨區域應急協作成為化工園區應急管理領域的重點和難點問題。

針對跨區域應急合作，Namkoong等[2]指出要避免化工園區重大災害損失，僅從事態縱向發展的演化過程著手是不全面的，應更多地考慮化工園區的特征與集中分布的區域風險性，其中關鍵性問題在于如何界定區域應急協作的邊界[3-4]。目前，國內做法主要是從地緣政治、經濟的角度選擇區域應急協作的對象，如“京津冀”、“長三角”與“珠三角”區域應急協作機制的構建[5]，而從應急能力水平與應急需求匹配性的角度來看，這種區域應急協作的思路很難滿足化工園區應急救援需求。

基于此，本文將結合自組織特征映射神經網絡分類方法和多元線性回歸研究全國范圍內化工園區安全事故的空間分布規律及其影響因素；并從風險分布與應急協作需求的匹配性角度，討論我國現有應急協作機制存在的潛在問題，如：以地緣經濟為基礎的應急協作能否滿足現實需求等；最后，本文將從化工園區的空間布局規劃、應急聯動模式與信息共享機制等方面提出若干政策建議。

1 文獻回顧

關于風險情境下化工園區應急管理的研究主要聚焦于以下3個方面。

1)安全規劃。傳統的化工園區安全規劃以土地利用規劃分區為基本原則，充分考慮到對人體健康及環境脆弱性的影響，進一步定量確定準確的安全距離和可承受風險[6]。由于缺乏系統化的程序和方法，化工園區選址及內部布局出現眾多不合理的情況，許銘等[7]揭示了重大化工園區危機事故的頻繁發生往往與其安全規劃不合理密切相關，如與人口密集的居民區、民用設施、水源等脆弱性環境的安全距離嚴重不足；楊春生[8]從選址規劃、布局規劃、企業準入規劃和安全生產規劃的制度體系入手，力圖通過合理的園區規劃來降低園區整體性風險。

2)應急能力。現有研究主要從應急響應、應急保障、應急專家等方面強調應急能力的建設。如陳文濤和葛世友[9]以危險化學品泄漏事故為對象，從園區企業、園區自身、外部救援3大責任主體角度分析應急救援能力；李菲菲和龐素琳[10]針對應急響應能力的評估、安全事故事后重建及環境改善提出了相應的解決方案；張海波和童星[11]則強調了應急管理者的能力在事故救援中的重要作用。

3)政府角色。目前應急管理研究工作中，普遍側重政府部門在應急管理中的角色扮演[12]，如張海波[13]提出政府應當主張從構建立體化的應急預案體系、樹立風險評估科學理念、健全以情景構建為主線的預案管理流程、完善應急演練檢驗與優化預案機制以及提高應急預案數字化水平5個方面進行重點改進與完善。

通過文獻回顧可知，研究者們從多個角度運用不同技術方法對化工園區危機事故的影響因素進行了探索與研究。然而，學者們大多進行了化工園區宏觀管理的理論探究及技術應用研究，尚缺乏空間聚類基礎上跨區域應急協作的實證研究。

2 研究設計

2.1 研究方法

自組織映射神經網絡(Self-Organizing Feature Map)是一種基于無監督學習方法的神經網絡理論，目前已廣泛應用于數據聚類、排序和樣本檢測等方面。自組織映射神經網絡包含輸入層和輸出層，輸入層是每個變量數據構成的神經元(聚類變量)，輸出層則是根據各變量之間的內在關系形成的拓撲結構(聚類結果)。整個聚類過程主要分為2大基本過程：競爭和合作。競爭過程就是最優匹配神經元的選擇過程，即選擇各變量內在結構聚類特征最為明顯的樣本；合作過程則是以最優匹配神經元為中心，提供相鄰神經元在拓撲領域中的空間位置，由此形成聚類初步結果，即形成多個相似樣本的特定類別；2部分之間密切相關，缺一不可，共同完成聚類過程。

有別于傳統聚類方法，SOFM的主要優點為超高的自適應識別功能，即無須事先設定分類標準，該程序可根據各組數據內在客觀聯系自動生成分類結果，從而保證分類結果的科學性。這種方法更加適用于無法明確界定分類標準的情況，本文中各地區危機事故結構復雜，誘因多樣，使用SOFM模型更有利于形成較合理的聚類結果。

2.2 變量選取與樣本收集

本文以現有研究為基礎，分別從化工園區的應急能力、應急制度、園區信息及災害事故信息4個方面選取SOFM模型的輸入變量。

化工園區的應急制度主要體現為應急預案制度的設計與執行情況，包括園區、地方應急預案及跨區域協作預案數量，年度預案演練次數。化工園區信息包括園區等級及園區企業密度；化工園區的等級分為國家級、省級和省級以下3個層級，分別編碼為1、2、3；企業密度=入駐企業數量/園區規模(規劃面積)。化工園區的事故類型以爆炸引起的災害事故居多，因此本文將該變量設置為虛擬變量，其中“1”表示爆炸，“0”表示其他類型。

本文基于中華人民共和國應急管理部網站搜集的近15 a全國的化工園區事故，園區信息來源于中國化工網及各化工園區官網，園區的制度指標信息從各地方應急管理部門網站獲得，園區交通信息來源于《中國統計年鑒》，經缺失值處理后，最終確定了203條樣本。

3 研究結果

3.1 空間布局分析

2001—2016年，我國化工園區在各省的分布及園區災難事故所造成的人員傷亡如圖1～2所示。圖2中，顏色越深說明死亡人數越多。由此可以看出，我國化工園區危機事故集中發生于沿海地區和西北地區，從整體空間布局上看，“東—西”、“南—北”呈現出較大差異，且各地區化工園區數量與傷亡人數之間并不一定成正比。這說明化工園區危機事故還存在其他重要影響因素，為探究這個問題，本文擬通過SOFM模型與多元統計回歸進行深入分析。

圖1 各省化工園區數量Fig.1 Numbers of chemical industry parks in each province

圖2 2001-2016年間化工園區事故傷亡人數的空間分布Fig.2 Spatial distribution of casualties caused by accidents in chemical industry parks during 2001-2016

3.2 空間聚類分析

基于SOFM模型算法，得出的分類拓撲結構如圖3(a)所示，六邊形中的軸線表示拓撲結構的距離，其中深色代表更大的距離，淺色反之；相似神經元之間顯示相似的顏色。各神經元權重距離和分類結果如表1所示。4組神經元所對應的危機事故在中國地圖上的空間分布如圖3(b)所示，其中顏色一致代表綜合情況相似。

表1 SOFM分類結果Table 1 Classification results of SOFM

注：顏色深度：取值1～4，顏色深度遞減

圖3 SOFM分類拓撲結構與空間分布Fig.3 The classification results of SOFM in terms of topological structure and spatial distribution

3.3 事故誘因分析

本文利用SOFM模型將各個變量值作為輸入神經元導入，輸出的各特征變量的拓撲關系如圖4所示(亦稱為“地溫圖”)，主要通過顏色分布的相似性對變量關系進行定性分析。從多邊形顏色可判斷，傷亡人數中，六邊形顏色“由上而下、由左至右”顏色逐步加深，代表事故后果的變化趨勢相應加重。而在交通情況、應急資源、應急預案、演練及區域協作預案的拓撲結構圖中，情況大致相反，這說明其與傷亡人數之間存在反方向相關關系；災難類型與傷亡人數之間存在弱負相關關系；園區規模和入駐企業數量方向相反，對傷亡人數都有較弱影響。

圖4 危機事故關鍵影響因素拓撲結構Fig.4 Topological structure of key influencing factors for crisis accidents

基于SOFM模型的事故誘因分析結果，本文通過多元線性回歸模型進一步驗證該結論。表2結果顯示，化工園區的應急能力與應急制度建設和安全事故等級之間存在負相關關系；園區基礎信息方面，企業密度與安全事故傷亡人數具有正相關關系；事故信息方面，結果表明爆炸類安全事故所引發的不良后果更嚴重。

4 討論與建議

針對研究結果，分別從“宏觀空間布局、中觀跨區域協作和微觀誘因控制”3個方面，為化工園區集中區域內的空間布局優化、應急能力水平建設提出相應政策建議。

4.1 優化化工園區空間布局，尋求風險效益平衡

首先，本文對我國化工園區的空間布局進行了整體分析。目前我國化工園區空間布局以區域優勢為導向，大多忽略了化工園區集中區域的高風險與應急協作能力不足的問題，這種空間布局的失衡使得政府無法形成高效、統一的應急體制。應急管理者應綜合考慮化工園區大區域風險的空間分布、應急能力的分布(包括化工園區物資儲備、國家物資儲備庫儲備、國家應急救援隊伍等)以及各化工園區地理位置，制定科學的區域應急協作地理邊界，從而實現化工園區空間布局的優化。此外，從方法論上，本文利用自組織映射神經網絡方法，通過分析化工園區近15 a的安全生產事故特征及誘因的相似度，為如何界定應急合作區域提供了一種分析方案。

表2 多元線性回歸結果Table 2 Results of multiple linear regression

注：因變量：傷亡人數；+p<0.1，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001

4.2 構建應急聯動新模式，形成集中區域應急合力

本文研究結果強調了區域間的應急聯動機制在有效抵抗危機事故過程中的重要作用。跨區域應急協作預案是區域間應急信息及資源流動的基礎，研究結果表明，化工園區協作預案數量越多，參與方的危機事故越少。因此，實現跨區域應急協作的關鍵在于構建科學的應急聯動機制，能夠從跨區域應急協作的視角設計應急物資的儲備、調度方案以及跨區域應急協作的預案制度。

4.3 搭建化工園區信息管理平臺，加強安全源頭治理

本文研究結果表明，化工園區的企業密度是安全事故的重要誘因之一，因此從園區層面的安全管理角度，地方政府及園區管理者應努力尋求化工園區規模與入駐企業數量之間的平衡點，提高園區內的應急管理意識與水平，通過搭建化工園區內的信息管理平臺，實現對各企業運營過程中安全管理活動的動態評價與監督。

5 結論

1)以區域優勢為導向的化工園區空間布局是化工園區集中區域高風險與應急能力失衡的重要原因，同時也是政府無法形成高效跨區域應急協作機制的制約因素。

2)綜合考慮化工園區空間布局與應急能力水平，通過科學制定區域應急協作地理邊界，實現區域共享模式下的應急物資優化配置。

3)從化工園區的內部管理(如園區規劃、安全管理等)與外部協作(跨區域應急協作機制的構建)2個層面提高園區應急管理的效率。