内河危化品码头安全风险评估

许茂增， 王纪东

(重庆交通大学 管理学院，重庆 400074)

一、引言

近年来，长江下游城市经济的发展和国家在上游地区的战略储备带动了内河危化品运输市场的发展，内河运输与铁路、公路相比，具有投资少、运力大、成本低、能耗小的优势，使内河危化品运输量大幅增长。内河危化品运输的发展使内河危化品运输和装卸安全问题日益突出。危险品是一种动态危险源，若在运输或码头作业过程中发生事故，极易造成燃烧、爆炸及环境污染等严重后果。码头的安全运行是保证内河运输是否顺利的前提条件，也是促进内河经济和环境可持续发展的基础，故码头的安全风险评价显得尤为重要。

国外学者就危化品运输以及港口码头风险进行研究，E.Planas提出基于区域责任的在欧洲区域的危险品运输监控的MITRA(危险品运输的监测和干预)项目，该项目对危险品运输实时监控和对危险情况进行警告和紧急处理有很大帮助[1]；Joanne Ellis首先在故障树和事件树组合方法基础上构建了高层次的风险模型，给出了FN曲线加以证实，然后对美国HMIRS和英国MAIB的两大数据库覆盖1998—2008年11年期间的水上危险品事故记录进行分析，确定了危险品在包装和集装箱运输中发生事故的因素，发现自燃和包装是致使事故发生和死亡率较高的原因[2-3]；Michael R.Greenber对特别港口安全具有挑战性的应用程序列出了三个元素，并确定一组真实的场景进行风险评估，为应对这些挑战提出了建议[4]。

国内学者也有相应的一些研究，曲衍国描述了危险品的风险特性，分析了危险品物流过程中的安全风险因素，对危险品物流安全风险管理的基本对策进行了探讨[5]；孙莉等构建了危险化学品港口装卸作业装卸标准化体系的建设框架[6]；孙颖等采用危险分析和安全检查表法对港口危险品货物作业进行评估，并根据结果给予建议[7]；杨波等将MATLAB应用于专用线易燃易爆危险品装卸区安全评价[8]；王宁从船舶航行、码头营运管理、装卸、堆存及运输等环节对危险品集装箱码头环境风险事故提出预防管理对策措施[9]。本文拟从内河危化品码头安全风险评估研究入手进行相关研究。

二、内河危化品码头安全风险分析

(一)风险源辨识

通过对以往事故和重庆危化品码头的调研数据收集，并从内河危化品码头的人—机—环境系统角度分析，发现安全风险影响因素主要有六个方面，即人员因素、货物因素、设施设备因素、安全管理因素、码头环境因素、船舶因素。

(二)风险指标体系建立

根据对上述各因素的分析，针对每个因素提取关键指标，建立内河危化品安全风险评估指标体系，详见图1。

图1 内河危化品码头安全风险评价体系

(三)风险评价方法确定

目前，国内外常用的风险评价方法有LEC评价法、MES评价法、MLS评价法、道化学火灾爆炸危险指数评价法、蒙德法、层次分析法、模糊评价法和BP神经网络法等多种评价方法，每种方法都有各自的特点。这些评价方法要么过于简单，信息丢失太多，使评价结果难以令人信服；要么过于复杂，可操作性不强，缺乏使用价值。

内河危化品码头是一个动态、模糊的灰色系统。首先，人们在评价时只能选取有限的主要指标进行分析；其次，指标数据有些可以通过资料获得，有些无法从资料获取。因此，该系统具有的信息不完全。鉴于此，本文选取层次分析和灰色聚类相结合，进行综合风险评价。将两者结合，利用层析分析法获取各指标相对权重，利用灰色聚类中的白化权函数对专家信息进行描述，得到不同灰类向量，加以计算获得综合评价。这样，可减少层次分析法的人为因素影响，更好地对内河危化品码头安全风险进行评估。

基于灰色层次法的具体步骤为：(1)针对评估对象建立指标评价体系，即层次结构；(2)计算个指标权重；(3)建立评估指标值矩阵；(4)建立白化权函数；(5)计算灰色评估系数；(6)计算灰色评估权向量和权矩阵；(7)不同层次指标评估与排序，确定评估对象的综合评估。

三、灰色层次评估模型

(一)确定评价指标矩阵

1.确定评价指标的权重

根据建立的评价指标体系和层析分析法，邀请专业工作人员和领导对指标进行判断，构造判断矩阵，并检验判断矩阵的一致性，从而获取各指标针对上一层以及目标对象的权重。

2.确定风险评价指标矩阵

(1)确定评价等级对指标Cij量化。本文采用五段十分制评分标准，将分值10分划分为五段(d=2,4,6,8,10)，其中每一段依次对应“非常差”、“比较差”、“一般”、“比较好”、“非常好”。

(2)确定样本矩阵。组织专家按照上述评分标准对指标进行评分，得到样本矩阵。设专家序号为k，k=1，2，...，p，即有p个专家进行打分，则二级指标Cij的分数为dijk，统计所有二级指标，从而得到样本矩阵D：

其中：i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；k=1，2，…，p。

(二)确定评价白化权函数

本文将内河危化品码头安全风险评估水平分为5个级别，分别为1高风险、2较高风险、3正常风险、4较低风险、5低风险，并分别赋值2、4、6、8、10，数值越高，风险越低，将安全风险评估的灰类分为5类，灰类序号为e(e=1，2，3，4，5)，各灰类等值化向量为λ=(2，4，6，8，10)。相对应的白化权函数分别为f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)、f5(x)。

本文白化权函数是依据中心点三角白化权函数法进行设计，减少灰类的交叉重合，即根据上述5个级划分标准、内河危化品码头实际情况及经验级别来确定中心点和各指标点的取值区间。其中，1级专家打分一般不高于4分；2级一般为2—4分，不高于6分；3级以6分居多，范围介于2—8分；4级中心值为8分，范围介于6—10分；5级分值大于8分，当超过8分或者10分的都归为此类。故五个白化权函数定义如下：

1.高风险，(e=1),灰数⊗1∈[0,2,4]

2.较高风险，(e=2),灰数⊗2∈[0,2,4,6]

3.正常风险，(e=3),灰数 ⊗3∈[2,6,8]

4.较低风险，(e=4),灰数⊗4∈[6,8,10]

5.低风险，(e=5),灰数⊗5∈[8,10,∞]

(三)灰色评价系数、权向量及评分结果

1.灰色评价系数计算

2.灰色评价权向量计算

因灰类共5个，故Cij对于各个灰类评价权向量记为：αij=(αij1，αij2，αij3，αij4，αij5)，则得到Cij对于各个灰类评价权矩阵为：

3.评价对象的综合评价

得到评价对象A的评价权矩阵，结果为：A=[BA·B″]=[b1，b2，b3，b4，b5]，其中BA是一级指标针对对象A的层次分析权重。

根据上述计算，则评价对象的综合评价值为W，分值越高风险越小，反之越大。

四、实例研究

重庆蓬威石化码头隶属于重庆市蓬威石化有限公司，码头位于宜渝航道551千米处主航道南岸，水域占用岸线510米。在2008年1月获批进行建设，码头为3000吨级(兼顾5000吨级)杂货、化危品液体码头，其中杂货泊位2个(用于精对苯甲二酸出口，100万吨/年)；化危品液体泊位1个(用于对二甲苯及醋酸进口，62万吨/年)，设计吞吐量为162万吨/年。另外还有中转罐3个(2个3000立方装对二甲苯，1个1000立方装醋酸)，中转房1个，其中危化码头泊位拥有泵船1艘，泵船装卸臂1台，以及各类阀门、管道、输送管、防静电、消防、防泄漏等配套装置，采用泵船装卸臂+浮式钢引桥管道输送方案。码头岸线直顺、水域宽阔、水深良好，总占地面积约73亩，总投资约11 000万元，已通过政府和相关部门验收，可对PX进行装卸作业，为全市规模13个危化码头之一，是国家“十一五”期间西南地区布局的重要石化类项目之一。

(一)确定评价指标矩阵

首先，确定各评价指标的组合权重。根据AHP方法以及重庆蓬威石化码头公司领导的指标判断，得到一级指标权重为：wi=(0.365,0.130,0.071,0.203,0.114,0.117)

二级指标针对一级指标以及目标对象的权重详见表1。

其次，根据邀请的5位重庆蓬威石化码头的领导和员工对指标体系中的指标按评分规则进行评分，得到评价指标矩阵D：

表1 重庆蓬威石化码头安全风险各级指标评价评分表

(二)计算指标灰色评价系数和评价权向量

则C11的总体灰色评价系数为：n11=0+0.5+3.75+1+0=5.25

由C11的总体评价系数计算C11的灰色评价权向量α11：

α11=(0 0.0952 0.7143 0.1905 0)

同理，可得C12—C63的灰色评价系数和灰色评价权向量，见表1。

(三)计算指标和评估对象

根据指标α1层次分析的指标权重BiA，得到该层次指标评价权矩阵。

同理，可得w1—w6，见表1。

由公式：

A=BA·B″

再由公式：

W=A·λT

W=6.822，即重庆蓬威石化码头安全风险等级处于正常风险与较低风险之间，与实际相符。

对重庆蓬威石化码头的安全风险进行评估，结果显示：16个指标在占评价目标对象的比重来看，其中人员技能素质比重最大，为0.212；其次为安全管理中的领导重视问题，为0.11；人员培训频率为0.107；比重最少的为货物的易燃易爆性，为0.015；设备的更新率为0.021；码头布局为0.022。由此可以看出，人员因素3个指标中，有2个指标的比重在所有指标中比例较高，可反映这几个指标对内河危化品码头安全影响的重要程度。而货物的特性、设备的更新以及码头布局在现实操作中对码头系统安全的影响比重不是很大。

另外从各指标的最终得分来看，设备的完好率以8.8排在首位，其次为安全管理体系的完善程度8.2，设备的完善程度7.8。由得分靠前的3个指标可看出，设备的总体水平是较安全的，安全风险较低。相比之下，得分较低的货物泄露性4.769，货物易燃易爆性5.06，气候环境5.619，这3个指标的安全风险比较高，应加强措施或管理，对其进行改善。表1中的数据整体反映比较符合重庆蓬威石化码头的安全风险现状。

五、结论

由评估结果可看出，重庆蓬威石化码头各指标的安全风险在正常风险与较低风险之间，属于可控范围内。但也有少数指标风险较高，如货物自身安全风险，货物自身的燃烧、爆炸性以及泄露性较强，且安全风险较高，故在装卸过程中应严格按照相关流程进行操作。其次，人员文化素质、设备更新率、安全管理体系运行状况和码头布局等因素，在今后应加强管理力度。气候环境属于自然因素，需要人员的应变和管理来避免危险。

本文的模型为内河危化品评估提供了一种可行方法，能更好地帮助政府和企业提高危化品码头安全运作过程的安全性，提出的措施和建议更具针对性。由于资料的保密性，无法获取详细数据，有一定的局限性，今后会对该方法引进指标转化处理，加强该模型的说服力。

参考文献：

[1] Planas E,Pastor E,Presutto F,et al.Results of the MITRA project:Monitoring and intervention for the transportation of dangerous goods[J].Journal of Hazardous Materials，2008,152:516-526.

[2] Ellis Joanne,Björn Forsman,Susann Gehl,et al.A risk model for the operation of container vessels[J].WMU Journal of Maritime Affairs,2008(7):133-149.

[3] Ellis Joanne.Analysis of accidents and incidents occurring during transport of packaged dangerous goods by sea[J].Safety Science,2011,49:1231-1237.

[4] Michael R Greenber.Risk analysis and port security:some contextual observations and considerations[J]. Annals Operation Research,2011,187:121-136.

[5] 曲衍国.危险品物流安全风险及其管理[J].物流技术,2008,27(7):31-33.

[6] 孙莉,李振明,王孟天,等.危险化学品港口装卸作业危险性分析与对策[J].中国安全科学学报,2009,19(12):102-107.

[7] 孙颖,王晓.港口危险品货物作业的安全评估实例[J].工业安全与环保,2010,36(5):55-56.

[8] 杨波,徐姣.MATLAB在专用线危险品装卸区安全评价中的应用[J].铁道运输与经济,2011,33(3):47-51.

[9] 王宁.危险品集装箱码头环境风险事故预防管理对策措施[J].科技咨询,2012(23):209.