城市安全风险评估区域评估模型应用研究

汪 婷

（首都经济贸易大学 安全与环境工程学院，北京 100070）

0 引言

我国城市化速度的加快，城市规模的扩大，不仅为社会经济高速发展注入源源不断的活力，同时也为城市的安全运行带来新的难题：首先从城市中行业众多角度来说，行业的多样性使得城市安全风险类型复杂多样；其次从城市空间角度来说，城市的密集化放大了事故灾难的后果严重程度。2013年11月22日青岛输油管道发生的爆炸事件、2014年12月上海外滩发生的踩踏事故、2015年8月12日天津港的爆炸事故、2016年12月24日江西丰城电厂施工平台发生的坍塌事故，这些事故体现了城市公共安全管理方面所存在的漏洞。为遏制重特大事故频发，党和国家将城市风险辨识、评估、管控提升到一个新的高度。习近平总书记发表9次加强安全生产工作重要讲话，30多次安全生产工作重要批示，21次对遏制重特大事故提出明确要求。国务院安委会办公室印发多个关于遏制重特大事故的文件[1-2]。

国际上对城市安全问题的研究多依据本国的特点，关注城市安全的不同方面，欧洲等国由于社会问题较为严重，他们更注重人身安全防护，故城市公共安全的侧重点也偏向于社会治安；日本由于自身地理位置特殊，城市安全以灾害为中心，转向注重多灾种的综合防灾管理体系角度[3-4]。相对于国外，我国的城市安全研究工作起步较晚，我国的城市安防行业才发展20多年。但是城市安全是人们对美好生活的需要[5]，我国城市安全问题引起众多学者关注，并根据自己从事的学科进行了大量研究，有从城市安全评价体系构建角度研究的，如雷璐宁、徐丰良、肖艳等人[6-8]；有从行业角度分析的，如研究城市中轨道交通的安全风险评估理论的熊义、徐田坤等人[9-10]；有从减灾救援角度研究的，如刘军奎、赵中辛等人[11-12]。本文虽然也采用了常用的构建指标体系的方法——层次分析法，但是在指标体系的划分上选择了在实际城市安全风险辨识工作中的辨识重点，而且将城市以不同等级网格化划分办法划分成不同的区域，构建评估模型，计算出不同区域的风险值，确定风险大的区域，方便城市管理者监管。

城市安全风险评估工作分为辨识、评估、控制3个关键步骤。风险辨识是城市风险评估工作的首步工作，是开展城市风险管控当中最重要的一个方面。全面辨识和评估复杂的城市安全风险，首先要将评估对象划分为多个评估单元，完成风险辨识工作后，还需要对风险进行评估，从而对风险进行分级，突出风险，找出监察管理重点，实施分级管控。本文从风险评估工作中区域评估出发，区域风险评估——区域没有所谓的大小，可以是区县、乡镇、街道、村等等。区域评估需要选用科学合理的评估模型，然后将某个区域内存在的各类风险进行叠加，得出区域的整体风险程度，再将各区域风险程度值比较排序，确定出重点监管的区块，达到安全风险差异化动态管理[13]。

1 区域评估模型评估指标

1.1 评估指标选取

由于城市重大事故风险涉及工业风险源、人员密集场所风险源、公共设施类风险源等多个风险要素，各单元之间和各要素之间既相互独立又相互关联，因此城市重大事故风险水平是一个较为复杂的决策问题，不同行业之间的风险评估也是一个难题，本文以燕山地区为研究对象，基于层次分析法建立城市重大事故风险水平指标体系，结合重大事故风险辨识结果，建立区域评估模型。城市重大事故风险水平指标体系共四层结构，包括4个二级指标，9个三级指标，19个四级指标[14]，详细分级，如图1。

图1 指标体系结构图Fig.1 Indicator system diagram

1.2 计算方法

层次分析法，是美国匹兹堡大学教授T.L.Saaty提出的一种系统分析方法。该方法将人的定性分析变成定量化计算，把复杂问题分级化。层次分析法既可以用于系统的综合评价与决策，也可以评价系统各要素的权重大小[15]。

计算权重步骤如下：

（1）建立层次结构模型：应用AHP法研究问题时，首先要根据问题中各因素不同属性分成若干个层次，通常第一层为目标层，其他层次为准则层或者指标层。

（2）构造判断矩阵：比较n个因子Bl，B2，……Bn对其上层因素A的影响大小，通常采用对因子进行两两比较的办法，建立判断矩阵。层次分析结构模型建立以后，将问题转化为下层次中的因素对于上层因素相对重要性的排序问题。

设问题A中有B1，B2，……，Bn个指标，则构造的判断矩阵B为：

bij（i=1,2, …,n；j=1,2, …,m）表示纵列Bi与横行Bj的比较结果。

计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi：

计算Mi的n次方根

对向量W=[W1,W2,Wn]正规化，即：

则W=[W1，W2，……Wn]T，即为所求的特征向量。

（3）计算判断矩阵的最大特征根：

式中 ：

（AW）i—向量AW的第i个元素。

（4）一致性检验。当判断矩阵的阶数多时，通常难于构造出满足一致性的矩阵来。但判断矩阵偏离一致性条件又应有一个度，为此，必须对判断矩阵是否可接受进行鉴别，这就是一致性检验的内涵，当不符合一致性检验时需要从新打分。

λmax比n大得越多，A的不一致程度越严重，将定义为一致性指标。CI=0时A为一致阵；CI越大A的不一致程度越严重。

为了确定A的不一致程度的允许范围，需要找出衡量A的一致性指标CI的标准。Saaty又引入随机一致性指标RI，见表1。

表1 随机一致性指标RITab.1 Random consistency indicator (RI)

（5）计算权向量。一般的，判断矩阵A的关于最大特征值λmax的归一化特征向量ω反映了各因子对某因素的影响权重，称为权向量。

（6）计算组合权向量。各方案对目标的权向量，称为组合权向量。

设上一层A层含m个因素Al,A2，…，Am，它们对总目标的排序为a1，a2...，am。再设下一层B层含n个因子Bl,B2，…，Bn，B层n个因素对上层A中因素为Aj层次的单排序为b1j,b2j,…bnj（j=1,2,…,m）。B层对于目标的总排序即B层第i个因素对总目标的权值为

2 计算结果与讨论

2.1 数据采集

本文以燕山地区作为研究对象，将燕山地区划分A街道、B街道、C街道、D街道4个区域，根据燕山地区城市安全风险评估项目的进行，实地采集燕山地区内的风险源情况，进行分类和汇总，详细分布情况，见表2至表5。

表2 A街道不同等级安全风险情况Tab.2 Disserent levels of safety risk for Street A

表3 B街道不同等级安全风险情况Tab.3 Disserent levels of safety risk for Street B

2.2 结果计算

根据所建立的城市重大事故风险水平评价指标体系，可得重大事故风险水平因素集：

表4 C街道不同等级安全风险情况Tab.4 Disserent levels of safety risk for Street C

表5 D街道不同等级安全风险情况Tab.5 Disserent levels of safety risk for Street D

根据上表中计算结果，得到D层指标的权重如下：

得到指标体系后，结合不同等级风险点的数量，建立区域风险评估数学模型：

式中：

WDDm—D层指标Dm的权重；

A—指标Dm包含的风险源个数；

WDDn—D层指标Dn的权重；

b—指标Dn包含的风险源个数；

WDDs—D层指标Ds的权重；

k—指标Ds包含的风险源个数；

m,n,s—1～19且互不相等；

M、N—分别为不同街道人口、区域面积的修正因子。

表6 燕山地区重大事故风险水平评估指标体系判断矩阵及单层次排序重要性系数Tab.6 Judgment matrix of evaluation Index system and importance coeffcient of single level sorting for major accident risk level in Yanshan area

按照1.2中的评估方法，计算出各指标权重，根据表2至表5的风险点统计数据，结合公式5计算得出A街道对燕山地区的风险贡献为28.37%，B街道对燕山地区的风险贡献为24.25%，C街道对燕山地区的风险贡献为40.12%，D对燕山地区的风险贡献为7.26%。区域风险等级划分标准，见表7，区域风险区域图，如图2。

表7 区域风险等级划分标准Tab.7 Regional risk rating

3 结论

（1）经过在城市安全风险评估指标体系进行可操作性的筛选后，可以建立一个具有针对性的、实际可操作性的城市安全风险区域评估模型。

（2）本文通过实地采集数据的形式，运用层次分析法建立一套合理的指标体系，提出了四层结构，包括4个二级指标，9个三级指标，19个四级指标，而且通过计算，算出城市重大事故风险水平评估指标体系中指标层D对总指标层A的重要性系数，在建立一个数学模型后，计算得出量化的燕山地区4个所属街道的风险值，通过4个街道的区域风险系数，可以判断出重点监管区域。

图2 燕山地区安全风险区域图Fig.2 Regional map of safety risks in Yanshan area

（3）在建立模型中，虽然考虑到不同街道人口、区域面积等因素的影响，但是对于这些因素是根据资料主观定性量化的，欠缺一定准确度，还需要进一步研究。