大型商场火灾危险性评价方法研究

任停停

(安徽理工大学 能源与安全学院，安徽 淮南 232001)



大型商场火灾危险性评价方法研究

任停停

(安徽理工大学 能源与安全学院，安徽 淮南 232001)

摘要：由于大型商场具有空间大、人员密集和可燃物多等特点，一旦发生火灾事故，会造成严重的财产损失和人员伤亡，也会给城市带来严重的形象危机。首先，应用突变理论，借鉴模糊数学中隶属函数的确定方法确定因素的隶属度值，通过突变归一公式本身的内在作用决定各自的权重，并进行量化递归运算，求出总突变隶属函数值；然后，利用灰关联分析法对评价指标因素进行排序并得出影响大型商场火灾风险的关键因素；最后，将该评价方法应用于龙湖商场火灾风险评价中，得出其火灾风险水平并给出改进措施。通过对龙湖商场的火灾危险性评估结果可知，该评估模型有助于大型商场的火灾安全管理，可有效地预防大型商场火灾事故的发生。

关键词：大型商场；火灾；突变理论；综合评价

随着我国城镇化进程的加快，大型商场已成为城市发展的一个标志。但是，由于大型商场存在建筑结构跨度较大、内部布局复杂、影响因素较多、人流密度较大等特点，使得火灾成为影响大型商场安全的一个重大威胁[1]。2013年，我国共有火灾152 157起，造成1 028人死亡，575人受伤，直接经济损失21.78 亿元，其中商场火灾占很大比例。因此, 对大型商场进行火灾危险性评估，有助于相关管理部门有针对性地制定防火安全措施，对于减少火灾中的人员伤亡和财产损失有重大作用[2]。

本文结合突变理论与模糊数学[3-5]对大型商场火灾危险性进行评价，根据归一公式对各指标的重要性进行量化，减少人为主观性，有利于实际应用，并在此基础上采用灰关联评价法得出火灾风险水平和影响火灾风险的关键因素，最后将该方法应用于龙湖商场的火灾风险水平评价中并给出改进措施。

1基础理论研究

突变理论是20世纪60年代后期发展起来的一门关于系统状态变量的特征对控制变量的依从关系的新兴学科[6]，主要研究某种系统或过程从一种稳定态到另一种稳定态跃变的不连续性。

(1)典型的突变评价模型。

典型的突变理论共有7种突变模型[7-8]，其中用到评价中的模型有尖点突变、燕尾突变和蝴蝶突变等，其突变特征如表1所示。

(2)归一公式的导出方式。

突变理论中的归一公式的基础是数学理论中的奇点理论。在突变理论中，由势函数f′(x)=0，可得到一个平衡曲面方程。通过二阶导数f″(x)=0可得到该平衡曲面的奇点集，因此，突变现象又被称为“不稳定奇点”。由f′(x)=0和f″(x)=0可得到表示状态变量与控制变量之间关系的分解形式的分歧方程。由分歧方程可导出归一公式,该公式将系统内部各控制变量不同的质态归化为可比较的同一种质态。利用归一公式,可求出表征系统状态特征的总突变隶属函数值[4-5]。

表1　常见的突变系统类型特征及其归一公式

2基于突变理论的商场火灾灰色综合评价模型的建立

本文基于突变理论评价法[9](catastrophe evaluation method)建立了一种大型商场的突变灰色综合评价模型。

2.1建立大型商场火灾危险评价指标体系

通过对某市龙湖商场的调查和分析，基于突变理论，从评价对象的系统性考虑，全面分析该商场火灾发生的影响因素，将该商场的火灾危险性评价指标体系划分为消防因素、消防安全管理、人员疏散和商场环境等4个方面、3个层次[10](见表2)。

2.2底层指标原始数据标准化处理

在不同因素作用下，为保证评估结果的准确性，必须对底层原始数据进行标准化处理，本文采用极差变换法：

对于值越大效果越好型指标，令

(1)

对于值越小效果越好型指标，令

(2)

式中:xmin(j)为底层指标j的最小值；xmax(j)为底层指标j的最大值；xij为底层指标的原始值；yij为经过极差变换后得到的数据。

2.3计算商场火灾危险的突变隶属度值

依据突变理论，确定各指标相应的突变类型，利用归一公式对标准化处理后的数值进行量化递归运算，求出各级指标的隶属度值和评价系统的总突变隶属度值。在此过程中要遵循互补、非互补原则。若系统控制变量无明显的相互关联作用，则按“大中取小”的非互补原则计算；反之，则按互补原则取平均值作为系统的状态变量值。

2.4评价结果分析

根据计算结果，对大型商场火灾危险性进行全面的综合分析与评价。

表2　大型商场火灾危险评价指标体系及原始数据评分结果

3龙湖商场火灾危险性分析

龙湖商场高12.25 m，占地面积18 500 m2。一楼主要经营珠宝、化妆品；二楼主要经营男女服饰、箱包等；三楼为超市和儿童游乐场；四楼为多家餐厅；五楼为电影院和部分餐厅。该商场单层面积跨度较大、可燃物多、处于城市中心地段、人流量大。因此，本文以该商场为例，应用突变灰色综合评价模型对其进行火灾危险性评估。

3.1确定底层指标的突变隶属函数值

根据公共建筑的火灾严重程度，将火灾危险等级划分为5个等级。

3.2突变级数的计算与转换

设定评价集V，V={好(95～100)，较好(85～95)，一般(70～85)，差(50～70)，很差(0～50)}。请5位专家对评价指标进行打分，打分结果经式(1)和式(2)处理后，再根据各指标相应的突变类型和突变模型归一公式，可得出各层指标以及总目标的突变级数值(见表3)。

从表3中各级指标的突变隶属函数值可以看出，突变评价法计算出的评价值存在数值偏高、评价值之间的差距偏小的缺陷，这使得从直观上根据评价值对评价对象进行“优”、“劣”判断很困难。为了克服上述缺陷，用得分变换法[11]加以修正：设底层指标对应的隶属度均取值为xi(i=1，2，…，n)，由突变评价法进行计算，可得其综合评价值为yi(i=1，2，…，n)。当n足够多时，可建立yi与xi的对应关系表。由对应关系表，可将yi变换为相应的xi。由于底层指标的隶属度取值具有习惯意义上的“优”、“劣” 概念, 因此变换后的突变评价值也具有习惯意义上的“优”、“劣”概念。基于表2评价体系的x与y的对应变换关系如表4所示。

表3　火灾危险等级划分

表4　x与y的对应关系表

系统总目标的突变隶属函数值y=0.909 9经变换可得x=0.736 5。由此可知该大型商场的火灾危险性处于一般安全状态，即存在火灾隐患可能导致火灾发生，与实际情况相符。

3.3评价结果分析及建议

由突变综合评价可知，该大型商场的火灾危险等级为一般安全。影响该大型商场火灾危险性的最大因素为商场环境，其次为人员疏散。由实际调查可知该大型商场存在的问题有：内部布局复杂且无明显的指示标志；存在摊位占用疏散通道的现象，给人员准确识别疏散通道造成很大困难；内部餐厅较分散，餐厅内人员多且存在可燃性的液化气罐；该大型商场处于市中心商业繁华地段，周围建筑物密集，人员较多且消防车道被其它车辆占用。这些问题都会严重影响该大型商场的火灾救援活动。

因此，该大型商场应加强管理，对其内部环境进行整顿，清除疏散通道上的摊位，同时应在疏散通道设立疏散指示标志，保证紧急情况下人员能够正常疏散，将餐饮部分统一集中到某一层以便统一管理。针对商场周围环境，相关部门应加强管理，严禁在消防通道上停车和设置摊位，以确保消防通道的畅通。

4结论

本文采用基于突变理论的灰色综合评价方法对某市龙湖商场进行了火灾危险性评估，得出以下结论：

(1)该模型应用突变评价得出大型商场的火灾危险等级，然后根据各指标的突变隶属度值得出影响大型商场火灾危险性的关键因素。该模型的优点在于对各目标重要性的量化是根据突变理论中归一公式本身的内在作用机理确定的，不是决策者主观“权重”确定的，从而相对减少了主观性。其评价结果可为消防管理部门制定消防安全规定提供依据，具有一定的实际意义。

(2)本文首次将突变理论引入到大型商场火灾危险评价中，并建立了大型商场的突变综合评价模型，为大型商场火灾安全评价的研究提供了一种新视角，拓宽了突变理论在安全评价中的应用。

参考文献

[1]霍然，胡源，李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1999.

[2]曹秀平.高层建筑火灾风险评估的研究[D].沈阳：东北大学，2008.

[3]杜红兵,周心权,张敬宗.高层建筑火灾风险的模糊综合评价[J].北京:中国矿业大学学报,2002,31(3):242-245.

[4]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.

[5]王喆，蔡梦贤.基于突变理论的铁路危险货物办理站安全评价[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2012,36(1)：142-143.

[6]蒋军成.突变理论及其在安全工程中的应用[J].南京化工大学学报,1999，21(1)：24-27.

[7]程毛林.突变模型在综合评价中的应用[J].苏州科技学院学报(自然科学版),2004,21(4):24-28.

[8]刘文远,陶娟.基于突变理论的近海船舶航行安全评价[J].中国安全科学学报,2010,20(10):113-118.

[9]丁元春,翁发禄,唐敏康.基于突变理论的高层建筑火灾安全综合评价[J].建筑科学，2012 (1):22-25.

[10]吴松林,杜扬.基于突变理论的国内外火灾科学研究进展和展望[J].火灾科学,2013, 22(2):59-64.

[11]李英辉,张倩,李永刚.某大型商业建筑火灾危险评估[J].中国安全生产科学技术,2009(2):117-120.

Fire risk assessment method research for shopping mall

REN Ting-ting

(SchoolofEnergyandSafety,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)

Abstract：Due to a large space,crowded customers and combustible materials in shopping mall,once the shopping mall is on fire it will cause heavy casualties and huge property losses,which will have a negative social impact on the image of a city.First,catastrophe theory is used,consulted the way of establishing membership function in the fuzzy mathematics,the value of membership of each index is established.Based on the intrinsic mechanism of the unitary formula,the each index’s weight in the model is determined,and the total function value can be got through recursion operation with the unitary formula.Then sort of evaluation factors with grey relational analysis method and the key factors influencing the large-scale mall fire risk can be concluded.Finally the evaluation method is applied to evaluate fire risk of Longhu shopping mall and give some improvement measures.The fire risk assessment results showed that this model can monitor effectively large shopping malls.

Key words：shopping mall;fire risk;catastrophe theory;comprehensive evaluation

中图分类号：X928

文献标识码：A

DOI:10.14140/j.cnki.hncjxb.2016.01.015

文章编号:1674-7046(2016)01-0084-05

作者简介：任停停(1980—)，女，河南周口人，硕士研究生。

收稿日期：2015-09-23