基于层次分析法的公众聚集场所火灾风险评估

张宏卫

北京市石景山区消防救援支队，北京 100042

0 引言

随着我国经济发展和建筑技术的不断进步，公众聚集场所数量不断增加，超高、超大、设计新颖的建筑大量涌现。这些场所在人们的生产生活中发挥着越来越重要的作用，带来的消防安全问题也日益严重，并越来越受到人们的重视。

火灾风险评估通过对特定对象的火灾风险进行科学评估，以达到预防和减少火灾事故发生的目的，从而最大限度降低火灾带来的人员伤亡和财产损失[1]。它不仅可以作为消防安全管理工作的客观依据，还有助于及时发现消防管理中存在的不足和薄弱环节，有针对性地提出改善消防安全水平的措施[2]。目前，我国的一些研究机构和学者已对公众聚集场所的火灾风险评估进行了研究，并提出不同的评估方法[3]。这些方法大体可分为3类，即：资料审查、现场检查等定性评估方法；专家评价法、火灾风险指数法[4]、模糊综合评价[5-7]以及消防安全工程评估方法等半定量评估方法；事件树、事故树、火灾动力学模拟和实体火灾试验等定量评估方法[8]。由于定量评估方法需要花费大量的人力、物力，在应用中往往受到一定限制[9]，目前在实践中大量使用的还是半定量评估方法[10-11]。

笔者采用基于层次分析法的评估模型对公众聚集场所进行火灾风险评估，结合公众聚集场所消防安全现状，对其火灾风险评估指标体系进行改进，提出一个合理、简单易行、操作性强的层次结构模型。在此基础上，对模型中各项参数给出合理的权重，计算公众聚集场所的火灾风险指数，对其火灾风险等级进行评判，从而建立合理的火灾风险评估模型。之后，利用该评估模型对某商务酒店进行火灾风险评估，确定其风险水平。

1 建立公众聚集场所火灾风险评估模型

1.1 公众聚集场所火灾风险评估指标体系构建

根据危险源辨识理论，影响公众聚集场所火灾风险的危险因素包括第一类火灾危险源和第二类火灾危险源。第一类火灾危险源是指评估对象中存在的可能意外释放的能量或危险物质；第二类火灾危险源是使消防安全技术措施或管理措施失效的因素，包括人员疏散、建筑防火措施、消防安全管理和消防救援力量等。将公众聚集场所火灾风险作为一级指标，上述5个方面作为二级指标，对公众聚集场所火灾风险评估具体指标进行分析。

1.1.1 火灾危险源

公众聚集场所的火灾危险源主要指第一类火灾危险源，三级评估指标包括可燃物、助燃物和点火源。通过调查研究国内外公众聚集场所重特大火灾事故的起火原因可知：此类场所的点火源主要有电气线路、吸烟、易燃易爆危险品、用火不慎、厨房等正常用火、纵火及其他固定或移动火源；可燃物有建筑构件等固定火灾荷载、家具等移动火灾荷载、纸张等临时火灾荷载；助燃物有室内空气、从门窗等开口进入的空气及其他助燃物。将上述三级指标对应的危险因素作为四级指标。

1.1.2 人员疏散

评估公众聚集场所人员疏散情况需考虑人员特性和安全疏散设施两个三级指标。人员特性的四级指标包括建筑内人员密度和人员逃生能力；安全疏散设施的四级指标包括建筑物内的疏散通道设置情况、安全出口设置情况、应急照明系统、疏散指示标志和消防应急广播。

1.1.3 建筑防火措施

建筑防火措施包括主动防火措施和被动防火措施两个三级指标。主动防火措施的四级指标包括火灾自动报警系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统、防排烟系统、灭火器；被动防火措施的四级指标包括建筑防火间距、建筑耐火等级、防火分区、防烟分区、防火分隔与封堵、消防车道。

1.1.4 消防安全管理

公众聚集场所消防安全管理主要考虑消防安全检查情况和消防安全制度及落实两个三级指标。消防安全检查情况的四级指标包括火灾隐患排查情况、火灾隐患处置情况；消防安全制度及落实情况的四级指标包括落实消防安全责任制、制定消防安全管理制度、制定应急预案、消防安全教育、消防技能培训、消防演练、火灾危险源管理、初起火灾处置能力、组织人员疏散能力、企业或义务消防队灭火救援。

1.1.5 消防救援力量

公众聚集场所的消防救援力量主要考虑消防队伍应急响应和消防力量及装备两个三级指标。消防队伍应急响应的四级指标包括消防救援队伍出警响应速度、消防救援队伍到场时间、灭火救援技战术、灭火救援开展情况；消防力量及装备的四级指标包括消防救援队伍警力是否充足、装备是否齐全。

综合上述5个方面的指标分析结果，确定公众聚集场所火灾风险评估模型如图1所示。

图1 公众聚集场所火灾风险评估模型

1.2 基于层次分析法的指标权重确定

层次分析法是一种主客观相结合的半定量分析方法，它采用运筹学原理，通过对指标重要性的相互比较，合理给出各指标的权重，目前广泛用于火灾风险评估模型中的指标权重确定[12-13]。

1.2.1 二级指标权重的确定

利用层次分析法确定指标权重时，需要先对指标的重要性进行互相比较。设上一层级的某个因素对应的下一层级有n个指标，各指标对上层因素影响的重要程度可能各不相同，需要对指标的重要性进行两两比较，并将比较结果构造成判断矩阵，以便利用矩阵运算得出各指标的权重值。影响公众聚集场所火灾风险大小的5个二级指标分别为：火灾危险源、人员疏散、建筑防火措施、消防安全管理、消防救援力量。对上述指标的相对重要性进行分析，可得到判断矩阵R：

通过求解矩阵R的特征向量，并进行归一化处理，得到二级指标A、B、C、D、E的权重值分别为0.744 7，0.047 1，0.193 7，0.011 4，0.003 1。

1.2.2 三级指标权重的确定

根据建立的层次分析模型，分别对5组三级指标的相对重要性进行分析，得到以下判断矩阵：

计算上述矩阵的特征向量并进行归一化处理，得到各三级指标的权重值，见表1。

表1 各三级指标权重

1.2.3 一致性检验

表2 随机一致性指标RI值

当一致性比率CR=CI/RI<0.1时，矩阵满足一致性检验的要求，可以用归一化的特征向量作为指标的权重；如果不满足一致性检验要求，则需要对指标的比较结果进行调整，直到满足一致性检验为止。(1)对矩阵R进行一致性检验。矩阵R的特征值λ=5.237 5，n=5，则CI=0.059 375。查表得RI=1.12，所以CR=CI/RI=0.053 01<0.1，故合理。(2)对矩阵A进行一致性检验。矩阵A的特征值λ=3.064 9，n=3，则CI=0.032 45。查表得RI=0.58，所以CR=CI/RI=0.055 95<0.1，故合理。(3)矩阵B、C、D、E均为二阶矩阵，且为完全一致性矩阵，故不必进行一致性检验。

综上，各判断矩阵设置较为合理，可以利用求得的权重值进行后续计算。

1.3 火灾风险分级

采用5分制对三级指标进行赋值，具体赋值过程如下：(1)按照评估模型中的四级指标对被评估对象进行现场消防安全检查，记录检查结果；(2)某个三级指标对应的四级指标总数为N，根据消防安全检查情况，存在风险的指标数为M，定义风险因素比ri为实际存在风险的指标数与总指标数之比，即ri=M/N。(3)计算ri的值，根据表3中ri的取值范围对三级指标的风险指数大小进行赋值。

表3 火灾风险指数赋值

三级指标共有11项，依次设其风险指数值为Rj(j=1,…,11)，权重为wj，得到各二级指标的风险值为：

设二级指标A、B、C、D、E的风险值为Ra、Rb、Rc、Rd、Re，权重值分别为wa、wb、wc、wd、we，则总火灾风险：

式中，i=a，b，c，d，e。

将火灾风险分为5个等级，具体分级标准见表4。根据模型确定的权重值和火灾风险赋值，计算出被评估对象总体火灾风险指数，再根据表4判定火灾风险等级。

2 评估模型的工程应用实例

以某商务酒店为例，通过实际调查和现场询问等方式，对酒店的各项风险因素即评估指标体系中的四级指标进行分析。三级指标A1包含的火灾风险因素总数为7，根据现场安全检查情况，酒店实际存在的火灾风险因素数量为4，二者比值为4/7，再对应表3的赋值标准，得到指标A1的火灾风险指数为3。同理，得到其他指标的火灾风险指数值。该酒店各项风险因素检查情况和三级指标的赋值结果见表5。

表4 火灾风险分级

表5 某商务酒店风险因素检查结果和三级指标赋值

二级指标的火灾风险指数值通过相对应的三级指标值乘各自的权重，然后求和得到；建筑的总体火灾风险值等于每个二级指标指数值乘各自的权重并求和得到。经计算，该酒店的火灾风险值为3.465，根据表4，该场所的火灾风险等级为II级，火灾风险处于较高水平。建议根据四级指标检查情况，针对存在问题的风险因素，采取相应措施进行控制，以降低火灾风险，提高消防安全水平。

3 结论

以改进的火灾风险评估指标体系为基础，结合公众聚集场所火灾风险特点构建了风险评估模型，并运用层次分析法确定了各指标的影响权重。通过现场消防安全检查对指标进行赋值，并确定了火灾风险分级标准，将公众聚集场所的火灾风险分为5级。运用该模型对某商务酒店进行火灾风险评估，通过现场检查的方法对指标风险值进行量化，运用模型计算出建筑总体火灾风险指数，确定该场所火灾风险等级为II级，风险水平较高。

该模型能够较为全面地反映公众聚集场所存在的消防安全问题，并提出针对性改进措施，能够适用于此类场所的火灾风险自查和火灾风险管理，从而有效预防和控制火灾事故的发生。