基于事故树分析法的古建筑消防安全风险分析＊

许文杰

（中国人民武装警察部队学院，河北 廊坊 065000）

古建筑是我国古代劳动人民的智慧结晶，是各民族人民宝贵的财富。中华民族有着辉煌灿烂的建筑文化遗产，至今还保存着大量的古建筑。据统计，目前全国现存123座历史文化名城、252个历史文化名镇、276个历史文化名村、8 630家文物保护单位、3 744个古村寨，其内部建筑结构几乎都属于木构古建筑。由于古建筑建筑材料自身原因，普遍存在耐火等级低、火灾荷载大等问题，有较大的先天性火灾隐患，给消防安全工作带来很大的压力[1]。以我国古建筑分布最多的山西省来说，1998年至今山西省共发生古建筑火灾20起，直接经济损失553万元，受损的文物价值无可估量，造成了无法弥补的损失。况且文物古建筑作为人类历史长河中的瑰宝，一旦发生火灾，将会造成不可估量的损失和社会影响。因此，保护好现存的文物古建筑，利在今世，功在千秋。

然而，人们在对已发生的火灾事故进行分析时往往只注重引起火灾发生的直接原因，忽视了间接原因和各原因之间的逻辑关系，不能展现事故发生的全过程，造成同一原因的事故重复发生。因此，在对古建筑进行风险分析时要选用一种系统、综合的方法进行分析，研究清楚事故发生的前因后果，找到事故发生的本质原因，在此基础上制订相应的防范措施，预防事故的再次发生。

1 事故树分析原理

1.1 事故树分析方法

事故树分析法又称故障树分析法，是安全系统工程中进行安全分析的一种重要方法。该方法运用数学逻辑方法从特定事故开始，通过定量和定性分析系统的火灾危险性，层层分析火灾发生原因，直到找出事故的基本原因为止。这种方法不仅能找到事故发生的直接原因，还能揭示出事故发生的潜在原因。

在古建筑的消防安全应用中，该方法可以直观地告诉人们造成顶上事件发生的事件的基本种类，再根据这些基本事件来分析发生火灾的可能性和概率，从而指导古建筑火灾隐患排查和火灾预防，使得古建筑免受火灾的侵害。

1.2 基本数学公式

1.2.1 基本事件结构重要度

结构重要度是权衡各基本事件发生对顶上事件发生影响的程度。一些基本事件发生较另一些基本事件发生对顶上事件发生有很大的影响，即各基本事件的重要度不同，为显示哪个初始事件的发生对顶上事件的发生是最重要的，需要用基本事件的重要度来衡量，其公式为：

式（1）中：k为事故树包含的最小割集数目；m为包含第i个基本事件的最小割集数目；Rj为包含第i个基本事件的第j个最小割集中基本事件的数目。

1.2.2 基本事件概率重要度

基本事件概率重要度属于事故树定量分析的范围，其取决于事故树的结构，其公式为：

式（2）中：g（q）为事故树的概率函数；q（i）为第i个基本事件发生的概率。

1.2.3 顶上事件发生概率

根据已知的各基本事件发生概率，可以求解出顶上事件的发生概率，因而进行事故预防。对于事故树的变量，都仅能取0和1两个值，1代表事件发生，0代表事件不发生。可得出结构函数的一般表达式为：

式（3）中：xi为基本事件i的状态变量；yi为状态变量xi所取的状态，1或0；y为状态矢量，y＝（y1，y2，…，yi，…，yn）；Σy为全部状态矢量之和。

2 事故树分析法的具体应用

2.1 事故树确立

轨迹交叉理论认为，人的不安全行为和物的不安全状态是引起事故发生的直接原因，在事故发展的过程中，人的因素的运动轨迹和物的因素的运动轨迹相交，事故就会发生。运用事故树分析法对1980—2009年30年间我国发生的44起古建筑火灾进行事故原因定量分析，结合轨迹交叉理论可作出古建筑火灾发生的事故树图，如图1所示。

由图1可知，事故树中顶上事件为古建筑发生火灾，人的不安全行为和物的不安全状态是引起事故发生的两个直接原因，相互之间通过“与”门连接，只有当两个直接原因在同一事件、空间相互作用时火灾才会发生。

图1 事故树图

表1 定量分析结果计算表

促使事故发生的事件叫作割集，或者说是事故发生的初始原因，图中用x1，x2，x3，…，x10表示。这些引起顶上事件发生的初始原因的集合称为最小割集，是顶上事件发生的充分必要条件，图中最小割集共有82组，具体如表1所示。在事故树中与割集相对的径集，表示基本事件的集合不发生，即顶上事件不发生的因素。使顶上事件不发生所必需的条件集合称为最小径集。在此事故树中，最小径集共有4组。我们可以对最小割集和最小径集进行分析找到事件发生的初始原因，从而对症下药开展事故预防。

2.2 风险分析

2.2.1 最小割集分析

事故树中有多少最小割集，顶上事件发生就有几种可能，最小割集越多，系统就越危险，消防的火灾风险就越高。最小割集中基本事件数越多，事故就越难发生；反之，基本事件数越少，事故发生就越容易[2]。在该事故树图中共有82组最小割集，每个最小割集都有4个割集，这就意味着致使古建筑发生火灾的原因共有82种，每一种途径都有4个致使火灾发生的间接原因。最小割集在古建筑的消防安全方面有2个运用：①当火灾事故发生后，可以对最小割集中的基本割集一一对应，确定核实火灾事故的直接原因和间接原因，为之后防护措施的制订提供参考依据。②可通过最小割集制订火灾防护措施。由最小割集的定义可知，当一个最小割集中所有割集在同一时间、空间发生时，事故就会发生。因此在火灾预防时，只有破坏最小割集中的任意一个割集，则该最小割集就失去了危险性。例如在k1＝{x7，x14，x8，x15}最小割集中，致使火灾发生的间接原因共有4种，分别为x7，x8，x14，x15，分别代表着游客焚香烧纸、日常消防宣传不到位、火灾荷载大和无消防设施保护4个风险，通过最小割集对火灾的致灾因素进行分析可以起到一一对应的效果，预防效果较好，但存在工作量大、工作时间长等问题。

2.2.2 最小径集分析

最小径集不发生意味着顶上事件就不发生，控制住这几个事件就可以预防顶上事件的发生。在此事故图中，最小径集共有 4 组，分别为{x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7}、{x8，x9，x10}、{x15，x16，x17}、{x11，x12，x13，x14}.在事故预防时，只要提前消除最小径集中的某一径集，就可以防止事故的发生。由古建筑火灾的最小径集可以看出，预防火灾发生的途径共有4条，分别为清除火源、增强人员的消防意识，提升建筑的耐火性能和强化古建筑的技术保护。只要从这4条途径中的任意一条途径入手强化，便可降低古建筑发生火灾的概率。例如在实际工作中对最小径集p1风险进行预防控制，禁止任何点火源中出现古建筑，便可消除古建筑发生火灾的初始原因，起到良好的火灾预防作用。由此可见，通过最小径集对事故进行预防相较最小割集来说更加经济有效，实际操作性强。

2.2.3 基本事件结构重要度分析

结构重要度是权衡各基本事件发生对顶上事件发生的影响程度。在古建筑的火灾事故中，造成火灾发生的初始原因有很多，但由于现实条件、人员数量等客观原因的限制，在古建筑的火灾防控中，很难在最短的时间内消除所有火灾隐患。因此在事故预防措施的选择上应有轻重缓急，优先解决最重要的问题，首先消除最重要的初始原因。在该事故树事件中，基本事件的结构重要度排序为：I（17）＞I（9）＞I（11）＞I（14）＞I（16）＝I（5）＞I（10）＞I（8）＞I（1）＝I（12）＝I（13）＞I（2）＞I（15）＝I（3）＞I（7）＞I（6）＞I（4）。可以看出，最先解决的问题应为I（17）、I（9）、I（11）、I（14）、I（16）和I（5），对应的火灾发生初始原因为消防水源不足、监督管理不到位、建筑材料未经防火处理、火灾荷载大、灭火救援力量不足和电气线路使用年限较长。在制订对策时，应优先考虑以上6个因素，有针对性地展开火灾防控工作。

3 相关建议

3.1 夯实古建筑消防基础设施建设

我国现存的木质结构古建筑普遍时间较长，且由于建筑材料的原因，存在耐火等级较低、火灾危险性大等火灾隐患，且多数古建筑建造于远离人群的环境当中，一旦发生火灾，消防部队很难在第一时间到达现场组织火灾扑救。因此，解决古建筑的消防安全问题需要从建筑灭火设施做起。由上文分析可知，从古建筑火灾的基本事件结构重要度分析可以看出，在基础设施建设方面首先应解决水源问题。

笔者建议可依靠市政管网建立环状供水管网，增强管网的供水压力，对于位置偏僻的古建筑，在设立市政管网时确有困难的可依靠天然水源、人造水池、消防水池等水源保证供水，对于重点单位，配备不少于两台消防水泵，一台工作，其余备用，并通过备用电源保证其供电可靠，设置远程水泵启动装置，以便一旦发生火灾，可对消防水泵进行远程启停。同时冬季做好管网和水源的保暖工作，防止结冰。

此外，应加大对古建筑内部消防设施的投入，推广使用独立型感烟火灾探测器和极早型空气采样火灾探测器，充分运用物联网等手段，依靠视频监控系统建立远程监控平台，确保在第一时间发现火灾。

3.2 加强古建筑防火的消防宣传教育

基于近些年来旅游业在我国的蓬勃发展，古建筑所面临的火灾风险也在不断增加，需要通过社会各界的消防宣传提升公民的防火意识和对古建筑的保护意识。首先，消防部门应充分利用“五一”“十一”黄金周等游客较多的时间段，通过漫画、动画、视频等人民群众喜闻乐见、易于接受的形式开展古建筑的消防安全宣传。消防部队还可充分利用车载广播和LED屏进行消防知识宣传，利用景区各大宾馆、景点处悬挂的消防宣传条幅、景区LED显示屏、张贴的消防安全公约、发放的消防宣传资料、移动互联网平台发送的消防安全提示短信等方式进行立体式全方位的古建筑消防安全知识宣传。将古建筑消防安全融入消防宣传的“四进”活动，通过微信、微博等互联网手段营造良好的消防氛围和社会舆论。旅游部门应对导游开展消防宣传培训，将消防宣传教育纳入到对导游的入岗培训和年度考评中，要求带团导游对古建筑游玩的游客进行消防安全教育，古建筑的管理人员要对游客进行消防安全提示。同时旅游局应要求旅行社、导游、星级宾馆等从业人员开展消防安全知识培训，对于不符合消防法律法规的旅行社、星级宾馆等旅游业单位，不得核发相关证照或予以审验，对未经消防安全培训的导游，不得核发或审验导游资格证。

3.3 强化古建筑的消防安全管理

在强化古建筑的消防安全管理方面，应从以下3方面入手做起：①从制度入手。古建筑管理单位多达20多个，但我国并没有一部法律法规或政府规范性文件明确规定古建筑各个管理部门的消防安全职责，一旦发生火灾，难免会出现相互之间推诿扯皮的现象，不利于管理。因此，政府应当制订相关政策，明确各部门的消防安全职责，落实消防安全责任，制订责任倒查机制和追究机制，形成社会各部门齐抓共管的局面。②从管理入手。我国现存的大部分木质结构古建筑均为寺庙或者木塔，建筑内燃灯、蜡烛、香等点火源较多，而游人香客烧香用火不慎是近几年中古建筑火灾的主要原因之一。在日常工作中，古建筑的管理人员应加强对火源的管控，使用酥油灯、智慧灯等时必须设立灯罩，专人管理，人走灯灭。对于人流量较多的古建筑，应将香炉等装置设立在室外空间，确保古建筑内部没有火源存在。③从监督入手。公安派出所、公安机关消防机构应加大对古建筑的消防安全检查力度，运用事故树分析法中最小割集理论开展消防安全检查，发现事故发生的初始原因，坚决杜绝火灾隐患。同时应加强对古建筑周围的商店、旅馆、饭店等九小场所的消防安全检查，对于距离古建筑较近的场所，应积极引导其搬离，其他场所应规范其日常生活中使用明火的行为，防止因日常生活用火不慎引发火灾。

［1］吴俊奇.新时期我国古建筑消防安全的现状及对策研究［J］.给水排水，2017（4）：85-90.

［2］张景林，崔国璋.安全系统工程［M］.北京：煤炭工业出版社，2002：105-107.

［3］蒙慧玲.古建筑消防安全保护技术［M］.北京：化学工业出版社，2017.

［4］伍爱友.事故树分析法在建筑物火灾人员伤亡中的应用［J］.中国安全科学学报，2005（5）：92-95.

［5］刘永基.事故树分析法及其在消防安全工作中的应用［J］.武警学院学报，1997（1）：30-32.