基于AHP的化工園區安全風險容量評估模型研究

向 楨

(云南泰安工程技術咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

隨著化工工業園區的不斷發展，爆炸事故頻發，化工園區的安全受到了嚴重的危害，因此，如何保障園區內危險化學品的安全是國家及化工企業一直面臨的難題[1]。在世界經濟持續快速發展的背景下，世界各地對化學產業的發展有著巨大的需求，特別是在發展中國家，化學產業的發展速度和規模都非常迅速?；@區為化工企業的發展提供了方便，對當地的經濟發展起到了促進作用，但是，園區中危險化學品的種類繁多，且大多是易燃、易爆、有毒的化學品，如果發生安全事故，將會引起嚴重的后果，甚至還會引發連鎖事件[2]。近年來，我國化學工業企業的危險化學品泄漏爆炸等重大安全事故不斷出現，造成巨大的人身和財產損害，也帶來了嚴重的社會影響。

張建文等[3]根據化學品企業的脆弱性特征，在此基礎上，從災害機制的觀點出發，提出了基于事件原因的“影響—狀況—結果”的脆弱性理論，運用事件的原因分析，從事件發生的過程中，對化學品企業的風險隱患進行了辨識，并構建了一個評估指標系統。運用該評價模型對江蘇化工企業進行了風險評價，通過實例驗證了該評價模型的有效性，為評價評價指標的制定及評價流程奠定了基礎。劉大山等[4]為了對地震災害和工業企業事故的耦合風險進行有效的評價，通過對化工園區結構特點的研究，確定了主要承災體的類型，識別了其在地震中所引起的火災、爆炸、中毒等主要影響因子。利用該模型對化工園區內的石化公司進行評價，確定了公司Na-Tech事故危險度，并對其進行了評價。實驗證明，本算法具有較高的可用性，所需要的資料較少，能夠較好地反應出地震Na-Tech事故的危險性特征。

1 化工園區安全風險容量評估模型設計

1.1 計算化工園區安全風險容量評估指標權重

為了有效評估化工園區安全風險容量，利用層次分析法計算化工園區安全風險容量評估指標權重，在化工園區內，影響安全風險的因素熵值與變異水平之間是負相關的關系[5]。實際的化工園區安全風險容量評估中，只要確定了安全風險影響因素的變異水平，就可以得到安全風險不同影響因素的熵權值，提高評估的精度?；@區安全風險容量評估指標權重計算步驟如下：

針對a個待評估的化工園區安全風險容量和b個評估指標，構建了化工園區安全風險容量評估的初始判斷矩陣E=(eij)，表示為：

(1)

式中，rij代表第i個安全風險容量在第j個影響因素下的評估值。

利用式(2)計算出第i個安全風險容量在第j個影響因素下出現安全風險的概率，即：

(2)

當化工園區發生安全風險時，需要確定第j個影響因素的熵值，即：

(3)

其中，ξ代表對安全風險容量取對數的倒數。

根據第j個影響因素的熵值計算結果，確定第j個影響因素的熵權值，公式為：

(4)

利用層次分析法獲取化工園區安全風險容量的綜合權重，按照最小相對信息熵的理論[6]，計算化工園區安全風險容量評估指標權重，公式為：

(5)

通過構建化工園區安全風險容量評估的初始判斷矩陣，計算出化工園區出現安全風險的概率，利用層次分析法，計算化工園區安全風險容量評估指標權重。

1.2 構建化工園區安全風險容量評估模型

化工園區安全風險容量是指風險不超標的情況下，化工企業所能夠承載的危險品量。當園區內工作人員的平均風險值滿足公式(6)的關系時，說明化工園區安全風險在可接受水平內，此時的危險品容量就是安全風險容量：

Fq≤Fq上限

(6)

式中，Fq表示園區內工作人員的平均風險值；Fq上限表示平均風險的上限值。

如果化工園區內危險品容量不滿足公式(6)的關系，說明化工園區內危險品的容量具有較高風險，需要適當調整危險品的容量；如果化工園區內危險品容量滿足公式(6)的關系，說明化工園區內危險品的容量是合理的。

園區內工作人員的平均風險值可以按照危險品的種類進行計算：

(7)

式中，Pi表示爆炸型危險品產生的潛在生命損失值；m11表示存在爆炸型危險品的化工企業數量；Pj代表易燃型危險品產生的潛在生命損失值；m12表示存在易燃型危險品的化工企業數量；Pk表示具有毒性危險品產生的潛在生命損失值；m13表示存在毒性危險品的化工企業數量；Mt表示園區內工作人員的數量。

根據園區內危險品容量對工作人員構成的平均風險值，推算出化工園區內危險品的安全風險容量，滿足下式：

(Km1·F1+Km2·F2+Km3·F3)≤Fq上限

(8)

式中，Km1表示化工企業承載爆炸型危險品的容量；Km2表示化工企業承載易燃型危險品的容量；Km3表示化工企業承載毒性危險品的容量；F1表示每噸爆炸型危險品對工作人員造成的平均風險值；F2表示每噸易燃型危險品對工作人員造成的平均風險值；F3表示每噸毒性危險品對工作人員造成的平均風險值。

將公式(8)的不等式轉化為單變量的不等式求解問題，計算出化工園區內危險品的安全容量為：

(9)

當化工園區危險品容量滿足公式(8)的關系時，根據公式(9)的計算，構建化工園區安全風險容量評估模型，實現化工園區安全風險容量評估。

2 實驗分析

2.1 園區概況

本文以某綜合型老園區為研究的化工園區。經過多次的擴建，很多大型化工企業陸續遷入該園區。各大化工企業在多年的運營管理中提升了安全管理水平，但是整個園區的企業布局都是最初自發形成的，化工企業之間缺乏規劃的統一性。因此需要評估化工園區安全風險容量，圖1是該園區的部分化工企業分布圖。

圖1 園區化工企業分布圖

該化工基地屬于山地地形，地勢起伏，研究區內地震設防烈度為7度。

2.2 劃分風險等級

為了有效評估化工園區的安全風險容量，對風險等級進行劃分，結果如表1所示。

表1 化工園區安全風險等級劃分情況

根據表1的風險等級劃分情況，評估園區中各個化工企業的安全風險容量。

2.3 評估結果

利用基于AHP的化工園區安全風險容量評估模型對園區中各個化工企業的安全風險容量進行評估，借助軟件計算化工企業危險化學品的潛在生命損失值，結果如表2所示。

表2 各個化工企業的安全風險容量評估結果

從表2看出，化工企業B、化工企業E和化工企業I都處于低風險等級，化工企業A和化工企業G處于較低風險等級，化工企業D和化工企業H處于一般風險等級，化工企業F處于較高風險等級，化工企業C處于高風險等級，因此說明文中模型可以評估得到化工園區安全風險容量。

3 結束語

本文提出了基于AHP的化工園區安全風險容量評估模型研究，經過實驗測試發現，該模型可以評估得到化工園區安全風險容量，獲取化工園區的安全風險等級。但是本文的研究還存在很多不足，在今后的研究中，希望可以考慮到化工園區危險化學品倉儲聚集地的設置問題，有效控制危險化學品的總量，保證化工園區的安全性。