基于層次分析法的化工園區事故風險綜合評價及分級預警研究

王嘉豪，李艷，王男，梁滿意，楊庭湘

基于層次分析法的化工園區事故風險綜合評價及分級預警研究

王嘉豪1，李艷1，王男2，梁滿意1，楊庭湘1

（1. 沈陽理工大學 環境與化學工程學院，遼寧 沈陽 110159； 2. 遼寧省沈陽生態環境監測中心，遼寧 沈陽 110159）

通過對化工園風險識別與分析，構建基于企業環境風險危害性、企業安全性、企業應急管理和企業污染治理能力4個準則層指標及17個底層指標的事故風險評估預警指標體系。采用層次分析與模糊綜合評價結合的分析方法構建評估預警模型，對園區內潛在風險企業進行綜合評價并根據風險等級進行分級預警，做到及時判斷警度、報告警級、發布警情，從而預先控制潛在風險事故發生的趨勢，避免事故發生。

化工園區； 層次分析法； 模糊綜合評價法； 分級預警

我國化工園區具有裝置大型化、產業集中度高、規模效應明顯等特點[1]。園區內各企業生產過程中往往伴隨著危化品的生產、輸送、儲存和使用，而各類危險化學品通常具有易燃易爆、有毒有害以及腐蝕性等危險特性，在一些不利條件下會造成嚴重的事故風險[2]。根據資料顯示，在2010—2019年間我國各地化工企業發生大小安全生產事故共計 5 598起[3-4]，加之化工園區一體化、聚集化等特點，園區內任何一家企業出現事故就會引起“多米諾效應”引發整個化工園區一連串的事故連鎖反應[5]。因此，如何根據化工園區及園區各企業的具體情況建立事故風險評估預警指標體系，并采用合理的評價方法評估園區各類型生產企業潛在風險等級，提前發出風險預警信號并加以防范，減少不必要的人員傷亡與財產損失，提高整個化工園區的風險抵抗能力，是當今環境科學亟待研究的問題。

張二強[6]等從化工園區日常的安全生產入手，采用標度擴展法建立判斷矩陣，選取“物-環-管” 3項綜合指標因素，建立化工園區的安全風險評估預警模型，實現園區整體安全風險評估；胡東紅[7]針對煤化工企業安全生產的特點，分析歷年來類似企業出現的事故風險特點，從本質原因、直接原因、根本原因3方面入手建立煤礦安全預警指標體系，采用模糊綜合評價法評估分析企業安全狀況。 CHEN[8]等根據風險系統理論結合化工園區各行業特點，從源頭固有風險、防控機制有效性、脆弱性等方面建立化工園區企業風險評估指標體系，并提出了一種基于巨災理論的綜合風險評估預警方法，將化工企業風險等級劃分為非常安全、安全、一般安全、不安全和非常不安全5個等級。本文通過對化工園風險識別與分析建立了園區事故風險評估預警指標體系，但由于指標體系中部分定性指標難以量化且在評價過程中對其風險級別劃分存在模糊 性[9]，因此采用層次分析與模糊綜合評價相結合的方法建立評估預警模型，既能夠將定性指標進行定量化處理，又能克服部分指標的模糊性，使評價結果更為準確。

1 化工園區事故風險因素分析

對于化工園區各企業的風險等級評估，首先要對存在潛在事故隱患的企業風險源進行識別與分析。風險因素識別內容具體分為以下幾點：

1）物料危險性識別，主要是對不同生產企業的原輔材料、產品、副產品、中間產品以及伴生或次生污染物具有的易燃性、易爆性以及毒害作用等特性進行識別。易燃性與物質的閃點有關，通常液態化學品閃點越低其揮發性就越強，越易與空氣形成混合氣云在遇明火或是與高熱能環境接觸后達到閃火點造成火災事故；易爆性主要由爆炸極限進行判斷，爆炸極限范圍越寬且爆炸極限下限越低，危險性就越大[10]；以呼吸道吸入半數致死濃度（LC50）或經口、經皮半數致死量（LD50）作為識別各企業中有毒有害物質的識別標準[11]。通常情況下，如果某種危險化學品具有多個危險性質，則按風險級別高的性質進行識別[12]。

2）生產系統危險性識別，主要是對園區內生產企業主要生產裝置、危險廢物處理設施、儲運設施、公共或輔助生產設施以及環境保護設施等進行風險識別，分析其風險特點、存在條件以及轉化為事故的觸發因素[13]。化工園區作為諸多化工企業的聚集區域往往因為其中某一家企業由于其生產系統設計欠缺、人員專業素質不高造成違章操作或是造成設備故障、危險廢物處理設施落后或數量不足等原因引發“多米諾”連鎖事故[5]。

3）企業危害性識別，企業環境危害間接地與企業規模、經營時間、行業類別、企業生產過程工藝類型以及應急管理能力等因素有關[14]。企業規模越大、經營時間越長、應急能力薄弱潛在風險越大。

2 研究方法

通過對化工園區各企業風險因素的識別與分析，逐層建立包括目標層、準則層與指標層的預警指標體系，采用層次分析與模糊綜合評價結合的分析方法評估化工園區各企業的潛在風險等級，并對各企業風險級別進行分級預警，及時判斷警度、報告警級、發布警情，以提供管理人員及時對不同警級的險企業采取分級管控措施，避免事故發生或預先控制事故風險發生趨勢。

2.1 評估預警指標體系建立

準則層要素從企業環境危害性、企業安全性、企業應急管理以及企業綜合治污能力4個方面分別建立，每個準則層指標又進一步構建成17個底層事故風險預警指標因素，以此來對總目標層進行風險因素指標分析[15]。

2.2 層次分析法法計算指標權重

層次分析法（AHP）通過層層排序最終計算出各指標層因素相對于上層準則要素或對總目標層的同級權重與全局權重大小，以此來輔助決策[16]。基于AHP的賦權方法步驟如下。

2.2.1 構造判斷矩陣、計算重要性排序

表1 各層次指標相互比較判斷矩陣

表2 相對重要性標度法

2.2.2 判斷矩陣一致性檢驗

為保證評估預警指標體系中各指標權重分配的合理性，需要對各層次判斷矩陣進行一致性檢驗，結果通過一致性比率進行表征，判別依據如表3所示。計算公式如式（1）和式（2）所示，式中參數選擇如表4所示。

表3 判斷矩陣一致性判別依據

表4 R.I.值參考標準

2.2.3 各層評估預警指標權重確定

構建的化工園區事故風險評估預警指標體系權重值如表5所示。

表5 化工園區事故風險評估預警指標體系權重值

2.3 模糊綜合評價法評估風險等級

模糊綜合評價法具有結果清晰、系統性強的特點，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合化工園區事故風險評估研究。

2.3.1 建立評價對象的因素集

2.3.2 確定評價對象的評價等級

表6 各指標的評價等級標準

2.3.3 計算各評價等級的隸屬度

2.3.4 確定評價對象的權重向量

2.3.5 計算模糊綜合評價結果

計算指標層上各個預警指標的模糊綜合評價結果向量，如公式（4）所示。選取模糊向量中最大的元素為最終評價結果，該值處于哪一個評價區間就對應哪個風險等級，對企業化工園區各企業風險級別做出判斷[12]。

式中：—化工園區事故風險評估的模糊向量；

—層次分析法計算所得指標權重向量；

—為隸屬度矩陣。

2.4 化工園區事故風險預警判斷

化工園區事故風險評估預警主要針對化工園區不同企業事故發生前的事前評估預警，目的在于以提高風險識別能力并預先對潛在風險企業做出判斷。依據AHP-FCE綜合評估園區各企業潛在風險等級結果劃分預警級別，參考《國家突發環境事故應急預案》中所規定的突發環境事件預警分級標準并采用不同顏色區分報警信號，即將評價所得風險等級高低分別用紅色、橙色、黃色和綠色表示[12]，做到及時報告風險等級、發布警情信號，促使管理部門快速做出應急響應措施[17]。事故風險預評估警級別劃分如表7所示。

表7 事故風險預警等級劃分

3 結束語

隨著化學工業園區與化工產業的不斷壯大，帶來經濟快速增長的同時，也存在著各類潛在事故風險，加之化工園區聚集性特點，各類事故的連鎖效應加劇了風險的危害性質[18]，因此構建化工園區事故風險綜合評估與分級預警體系十分重要。本文針對化工園區各個企業出現事故風險之前的企業應急管理、企業污染治理能力、企業環境危害性以及企業安全性建立事故風險評估指標體系，并采用層次分析與模糊綜合評價法相結合建立評估預警模 型[19-20]，及時判斷警度、報告警級、發布警情，預先控制或避免潛在風險事故。

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Research on Comprehensive Evaluation and Early Warning of Accident Risk in Chemical Industry Parks Based on Analytic Hierarchy Process

1,1,2,1,1

（1. Shenyang Ligong University, Shenyang Liaoning 110159, China;2. Shenyang Ecological Environment Monitoring Center of Liaoning Province, Shenyang Liaoning 110159, China）

Through the risk identification and analysis of the chemical park, based on the hazards of corporate environmental risks, corporate safety, corporate emergency management, and corporate pollution control capabilities, an accident risk assessment and early warning indicator system with 4 criterion-level indicators and 17 bottom-level indicators was constructed. The analysis method combining analytic hierarchy process and fuzzy comprehensive evaluation was used to construct an evaluation and early warning model. This evaluation and early warning model was used to comprehensively evaluate the potential risk companies in the park and perform hierarchical early warning according to the risk level for achieving timely judgment of the alarm level, reporting the police level, and releasing the alarm information, so as to control the trend of potential risk accidents in advance and avoid the occurrence of accidents.

Chemical industry park; Analytic hierarchy process; Fuzzy comprehensive evaluation method; Hierarchical early warning

社會治理科技專項（污染防治項目）（項目編號：20-206-4-10）。

2021-11-15

王嘉豪（1995-），男，陜西省渭南市人，碩士研究生，研究方向：環境規劃與評價。

李艷（1967-），女，教授，博士后，研究方向：環境規劃與評價。

X820.4

A

1004-0935（2022）06-0776-05