大型地下超市消防安全综合评估

●陈 凯,罗 帅,甘卫锋

(1.舟山市消防支队,浙江 舟山 316100;2.周口市消防支队,河南 周口 466000)

0 引言

随着我国经济的快速发展,各类大型地下超市越来越多,成为一些大城市地下空间建设的重点之一。由于这类超市的建筑特点与普通的建筑物有所不同,内部人员流动性大,可燃物品多,一旦发生火灾,疏散和扑救都将非常困难,严重危害人民的生命和财产安全。因此,科学分析影响大型地下超市消防安全的各种因素,对大型地下超市进行消防安全综合评估,对大型地下超市火灾的预防、控制与消防管理具有十分重要的意义。

由于影响大型地下超市消防安全的因素有很多,比较复杂,因此本文采用模糊层次分析法对大型地下超市的消防安全进行综合评估,使决策者对复杂系统多因素的评价决策思维过程数学化、系统化,使评价指标的权重分配更加科学、合理[1],提高评价结果的准确性和客观性。

1 层次分析法的基本原理和步骤

1.1 大型地下超市消防安全评价指标体系的建立

本文在对大型地下超市的消防安全进行调查的基础上,结合相关规范[2,3]科学分析影响其消防安全的因素,按照科学性、可行性、可比性的原则,从众多参考因素中选取能较好反映其主要特征和基本状况且没有重复内容的 4个一级评价指标和 24个二级评价指标,如图 1所示。

1.2 构造判断矩阵

图1 消防安全评估指标体系

层次分析法(AHP)的信息主要是靠人们对每一层次中各因素两两比较的相对重要性的认识给出恰当的判断,这种判断通过引入合适的标度用数值加以量化,从而构成各层次的判断矩阵。表 1是判断矩阵的一般表达形式,A为上层某一因素,B1,B2,…,Bn为相邻下层与A有关各因素,aij为因素Bi与因素 Bj两两比较的标度值。aij通常取 1,2,…,9及它们的倒数作为比较标度,其标度含义如表 2所示。

表1 判断矩阵

表2 AHP 1～9标度含义

1.3 计算指标的相对权重

在构造判断矩阵 A后,求出判断矩阵A的最大特征值 λmax,再利用它对应的特征方程 AW=λmaxW解出相应的特征向量,然后将其特征向量 W归一化,即为同一层次的各因素相对于上一层中某一因素的重要性权重。本文选用“根法”计算判断矩阵 A的最大特征值对应的特征向量,具体计算步骤如下：

首先判断矩阵 A中的元素按行相乘,得到行元素的乘积 Mi,其为：

然后将向量 W′i归一化,其为：

最后计算判断矩阵的最大特征根 λmax,其为：

1.4 判断矩阵的一致性检验

判断矩阵是分析者凭个人知识及经验建立起来的,由于受多种主客观因素的影响,难免存在误差。为使判断结果更好地与实际状况相吻合,在得到λmax后,还需要对判断矩阵的一致性进行检验。判断矩阵的一致性检验公式为CR=CI/RI,其中CI为一致性检验指标按式(5)计算：

其中,n为判断矩阵的阶数;RI为平均随机一致性指标,其取值如表 3所示。

表3 RI的取值

当 CR＜0.1时,一般认为判断矩阵具有满意的一致性,否则必须对判断矩阵进行调整,重新进行计算和检验,直至判断矩阵具有满意的一致性为止。

1.5 指标权重的计算

邀请 10位消防专业人员根据大型地下超市消防安全的实际情况以及他们的工作经验和见解,进行两两因素间的比较,分别取标度值的平均值构造判断矩阵,由式(1)～(5)进行计算及一致性检验,得到大型地下超市消防安全各评价指标的权重,如表 4所示。

2 模糊综合评价

大型地下超市消防安全是一个由多因素构成的多层次复杂系统,根据其结构的复杂性,本文采用二级模糊综合评判方法建立消防安全评估模型。

2.1 建立因素集

第一级因素集,U={U1,U2,U3,U4}={建筑物情况,防灭火能力,疏散系统,管理因素}。第二级因素集,U1={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={建筑物结构耐火等级,建筑装修材料燃烧性能,火灾荷载,周围环境因素,消防车道,电气设备};U2={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8}={火灾自动报警系统,防火分区,防排烟系统,自动喷水灭火系统,室内消火栓给水系统,室外消防给水系统,灭火器,消防队灭火装备器材};U3={u1,u2,u3,u4,u5,u6}={疏散通道,疏散楼梯,安全出口,疏散指示标志,应急照明,火灾事故广播系统};U4={u1,u2,u3,u4}={单位消防安全管理,消防监督检查,灭火与应急疏散预案,人群消防安全意识}。

2.2 建立评判集

通过对大型地下超市的消防安全量化评分,确定其安全等级,从而建立大型地下超市消防安全的评判集以表示其安全程度,同时确定每一安全程度所代表的安全等级及其对应的得分[4-6]。评判集 V={v1,v2,v3,v4,v5}={很安全,安全,中等 ,危险 ,很危险}。安全等级分值及安全等级见表 5和表 6。

表4 大型地下超市的指标权重表

表5 安全等级分值表

表6 安全等级

2.3 进行综合评判

在已给出因素集和评判集的基础上,仍然采取专家调查评分的办法,分别得出四个子因素集的评判矩阵 R1、R2、R3、R4,结合权向量 A1、A2、A3、A4,采用M(·,+)算子作为模糊综合评价的优化算子,求得一级综合评判为：

3 应用实例

该超市位于地下一层,建筑面积为 17717m2,所属商业建筑共四层,首层及首层夹层为停车库,二层至四层为商业、餐饮及娱乐。超市的消防状况为：建筑采用钢筋混凝土结构,手动报警按钮 63个,消防警铃 13个,感烟探测器 793个,感温探测器 10个,喷头 2579个,防火分区 8个,防火卷帘门 50个,防排烟系统 13套,灭火器 230个(其中手提式 228个,推车式 2个),灭火毯 4条,疏散通道 17个,安全出口 44个,应急照明灯 20具,消防保安人员 41人,和商业建筑共用火灾事故广播系统 1套,正压送风系统1套,541m3消防水池一个,消防水泵 4台,喷淋泵2台,稳压泵 1台,水泵接合器 6个,室内消火栓 62个,室外消火栓 4个,主管消防中队 28名战斗员可乘 3辆水罐车及 1辆抢险救援车在 8min内到达。

10位消防专业人员结合该大型地下超市的实际消防状况以及《人民防空工程设计防火规范》(GB50098-98)、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)等国家有关地下超市消防安全的规范,根据评判集对 24个二级评价指标进行打分,然后对评判结果进行统计处理,得到四个模糊评判矩阵：

由表 4可知相应子因素集权向量：A1=(0.0767,0.2842,0.3511,0.0452,0.0966,0.1462);A2= (0.1238,0.0409,0.0262,0.2357,0.3048,0.0760,0.0472,0.1454);A3=(0.3409,0.2491,0.2043,0.1108,0.0610,0.0338);A4=(0.1511,0.0705,0.2436,0.5348)。

根据公式 (6),可得一级综合评判：B1=(0.0292,0.6484,0.3224,0,0);B2= (0.3032,0.5894,0.0632,0.0442,0);B3=(0.2338,0.4666,0.2498,0.0498,0);B4=(0.1374,0.2304,0.2044,0.4278,0)。得到总评价矩阵：

由表 4可知第一级因素集对应的权向量：A=(0.0832,0.2686,0.4938,0.1545),再次根据公式(6)得出二级综合评判：B=(0.2205,0.4782,0.1987,0.1026,0),根据公式得到系统总得分 f=75.229 5,查表 6得出该地下超市的消防安全属于“安全”级别,表明该超市的消防安全是可靠的,发生重、特大火灾及群死群伤事故的可能性较小,应继续加强管理,不可麻痹大意。

4 结论

4.1 应用模糊数学方法建立的模糊评判模型,充分体现评价因素和评价过程所固有的模糊性,但不需要分析各因素间复杂的逻辑关系,并且充分利用了专家资源及现有经验与资料,尽量减小了个人主观臆断所带来的弊端,比一般的评比打分等方法更符合客观实际,从而使得评价结果可信、可靠。

4.2 指标的权重反映了评价指标的价值,是综合评价的重要信息。权重的确定方法有多种,本文采用定性与定量相结合的层次分析法(AHP)来计算指标的权重。实践证明,层次分析法对权重的赋值更加科学、合理,能较好地反映各指标的重要程度。

4.3 评估的最关键问题是评价指标体系的确定。本文在整个指标体系的建立过程中,尽管本着科学、客观、全面、可比性的原则,但由于指标的选择及其隶属层次的确定是相当困难的,因此本文所建立的地下超市消防安全评价指标体系尚有不足之处,仍需进一步探讨。

[1]谢季坚,刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉：华中科技大学出版社,2006：148-161.

[2]GB50098-98,人民防空工程设计防火规范[S].

[3]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].

[4]王鹏飞,邹声华,肖国清.商厦火灾危险性评价研究[J].工业安全与环保,2003,29(5)：27-29.

[5]杜红.高层建筑与地下设施防火[M].北京：中国劳动社会保障出版社,2006.

[6]贺挺.大型商场建筑消防安全评估[D].重庆：重庆大学,2005.