化工园区应急管理能力评估研究*

王飞跃，王　维

(中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075)

0　引言

随着我国经济社会的快速发展，化工园区在各地不断涌现。园区规模越来越大的同时，园区内危险化学品事故也不断发生，如南京化工园区爆燃事故(2015.6.12)、江苏常州滨江化工园某化工厂爆燃事故(2015.8.5)、太原阳煤集团化工园区粗苯罐爆炸事故(2016.8.18)等。化工园区内化工企业众多，各企业生产、储存的危险化学品种类多、数量大、密集度高，如果园区事故应急能力不足，发生的危险化学品事故得不到及时有效处置，极有可能产生多米诺效应，造成事故迅速扩大[1]。因此，政府和社会高度关注化工园区的应急管理能力建设，专家学者也开展了大量相关研究。

应急管理能力界定方面的研究。一是在应急能力和应急管理能力的区别上，国内外学者对这2个概念并未完全区分开来，在不同的文献中两者都有使用，且具体内容并无区别；二是应急管理内涵与外延方面，学者之间仍然存在较大分歧，一些学者认为，预警是应急管理的前奏，不是应急管理的构成，应急管理是在事故已经发生的情况下进行，只能努力减少损失或者终止损失事故的蔓延[2]，而大部分学者认为，应急管理是指在应对事故的过程中，为减轻事故造成的危害，对事故产生原因、发展过程、损失后果进行综合分析，整合内外部各种应急资源，以实现事故的预警、控制、处理的目的，应急管理包括事故分析、风险评估、监测控制、预测预警、决策指挥、救援处置、恢复重建等各个环节[3-4]。基于以上分析，结合当前发展趋势，化工园区应急管理能力可以定义为：园区管理部门以事故预防为原则，从事前准备、事中应对到事后恢复的事故发展的全周期内，运用应急资源，实现对园区内生产安全事故致因、事故后果的有效控制与治理，最大程度减少事故发生、减少人员伤亡及财产损失的能力。

应急管理能力评估方面的研究。潘科和许开立[5]根据化工园区的应急能力建设特殊需求及国家相关法律法规及标准的规定，从事故预防与应急准备、监测与预警能力、应急处置与救援能力、事后恢复与重建能力等应急的4个步骤构建了化工园区应急能力的评估指标体系；杨继星[6]通过一定的指标选取原则，构建了包括危险识别与控制能力、预防与应急准备能力、应急处置与救援能力、事后恢复与重建能力、应急保障能力等5个一级指标和23个二级评估指标的评估指标体系；王久文[7]构建了包括应急准备、预警能力、应急能力、恢复能力4个一级指标及20个二级指标的化工园区应急能力评估指标体系，并采用模糊层次分析法对各级评估指标的权重进行了计算；陈文涛和葛世友[8]以危险化学品泄漏事故为研究对象，从企业、园区、外部援助3个方面出发，构建了化工园区应急救援能力评估指标体系，并建立了基于三角模糊数理论和模糊综合评估理论的应急能力模糊综合评估模型；杨振宏等[9]建立了以应急时间逻辑为基础的，包含预防与应急准备能力、监测与预警能力、应急处置与救援能力和事后恢复与重建能力等一级评估指标，事故监测能力、应急保障能力、事件预警能力、紧急救援能力、恢复重建能力等9项二级评估指标及31项三级评估指标的化工园区应急管理能力三级评估指标体系，运用传统层次分析法计算了各级指标的权重，并在此基础上，引进可拓理论构建了化工园区应急管理能力的AHP—可拓评估模型；谭珮琮[10]根据指标体系构建原则及建立步骤，从化工园区应急事前、事中、事后的时间顺序出发，构建了化工园区事故应急能力评价指标体系，选取层次分析法与熵技术相结合的方法来确定各级指标权重，并以此为基础构建了化工园区事故应急能力多层次模糊综合评价模型。

分析以上专家学者相关应急能力评估研究成果可以发现，在应急能力评估指标体系构建方面，基本都是从应急过程不同阶段进行考虑，忽略了各阶段指标之间的关联性；在指标权重计算方面，多采用主观性较强的层次分析法或在层次分析法的基础上使用一定的修正方式，计算过程复杂且指标权重的合理性方面仍需探讨；在应急能力评估模型构建方面，评估指标等级的确定，多采用专家评判法，该方法有待改善。因此，拟针对以上3方面问题开展进一步研究。

1　应急管理能力指标体系的建立

指标体系指的是若干个相互联系的指标所组成的有机体，它是将抽象的研究对象按照其本质属性和特征的某一方面的标识分解成为具有行为化、可操作化的结构，并对指标体系中每一构成元素(即指标)赋予相应权重的过程[11]。化工园区应急管理能力指标体系是描述和确定化工园区应急能力建设具体内容和重点方向的可度量参数的集合。

化工园区应急管理能力指标内容复杂，指标选取是否合理，对应急管理能力评估的准确性有着重要的影响[12-13]。针对从不同阶段构建评估指标体系存在的问题，本文从事故致因的视角构建园区应急管理能力指标体系，认为园区应急管理工作的核心是对事故致因相关要素进行控制，因此应急管理能力可以理解为针对事故致因相关要素进行有效控制的水平。指标体系的构建应在充分考虑化工园区应急管理工作特殊性的基础上，根据法规要求并征求相关专家意见，按照科学性、完备性、可操作性和相对独立性进行。

通过调研应急管理能力建设相关研究资料和征求专家意见，拟定从人员组织建设、预案及制度建设、应急基础保障、应急技术支持、指挥协调建设、事后处置等6个一级指标及相关32个二级指标入手，建立化工园区应急能力评估指标体系，各指标层次结构如图1所示。

图1　化工园区应急管理能力评估指标框架Fig.1　Emergency management capability evaluation indexes of chemical industrial park

2　基于FAHP的评估指标权重确定

评估指标权重的确定是构建评估指标体系的重要环节，指标权重是指标在评估过程中不同重要程度的反映，是评估问题中指标相对重要程度的一种主观评价和客观反映的综合度量[14]。目前用于确定指标权重的方法主要分为3类：主观赋权法、客观赋权法、主客观综合赋权法。由于客观赋权法需要大量的原始数据，而我国各行业缺乏长期、有效的事故统计和分析原始资料，因此客观和主客观综合赋权法应用受到限制[15]。相比之下，主观赋权法由于易于操作和实现而得到广泛应用，且在应用主观赋权法时，常将专家调查法和层次分析法结合起来[16]。为了体现不同专家对指标的判断差异，将专家自身属性进行考虑[17]。同时，为了避免传统层次分析法需要对判断矩阵进行一致性检验的弊端，采用三标度的模糊层次分析法计算指标权重[18]。

2.1　专家自然属性权重

由于专家们的学习、工作经历不同，在对某2个指标进行重要性判别时可能出现差异，为了调节这种差异，需要对专家的自然属性进行考虑。具体做法为：将专家学历、专业、从业年限、职称(职务)、年龄等5项分别进行赋权，计算专家个人意见权重并将权重向量进行归一化处理[19]，当各位专家对某2个指标重要性判别出现差异时，将判别结果相同各组的专家的权重相加，以权重相加值最大的一组的判别结果为准，以此最大程度避免专家个人因素对判别结果产生影响。专家自然属性赋值情况如表1所示。

表1　专家自然属性权重赋值Table1　Weight of expert natural attributes

2.2　模糊层次分析法

传统的层次分析法在专家打分时一般使用1—9比例标度，这种标度分级太多，分级标准模糊，专家在进行打分时很难做出准确的判断，模糊层次分析法可以有效避免这种情况[20]。

2.2.1重要度判别矩阵H=(uij)m×m

(1)

式中：s(i)和s(j)分别表示指标ui和uj的相对重要度。

当各位专家对某2个指标重要性判别出现差异时，将判别结果相同各组的专家的权重相加，以权重相加值最大的一组的判别结果为准，判别流程如图2。

图2　指标重要性判别流程Fig.2　Flow chart of appraisal of index importance

2.2.2模糊一致矩阵R

定义：若矩阵R=(rij)m×m满足rij=rik-rjk+0.5，则矩阵R为模糊一致矩阵。模糊一致矩阵通过变换重要度判别矩阵H得到。

第一步：先对矩阵H按行求和，即

(2)

第二步：做行变换，即

(3)

2.2.3指标权重计算

第一步：计算矩阵R每行除自身比较外的元素的和，即

(4)

第二步：计算指标ui权重。由于li表示指标ui对于上层目标的重要性，故对li进行归一化处理就可得到指标ui的权重，即

(5)

3　应急管理能力综合评估

在建立化工园区应急管理能力评估指标体系，确定指标权重计算方法的基础上，运用模糊综合评价法对化工园区应急管理能力进行评估[21]。

化工园区模糊综合评估模型构建程序如下：

1)确定评估指标层次

设指标集为U={u1,u2,…,um}，其中ui(i=1,2，…,m)为第1层中第i个指标，它由第2层中的n个指标确定，即ui={ui1,ui2,…,uij}，其中j=(1,2，…,n)。化工园区应急管理能力评估指标层次如图1所示。

2)确定评估指标权重集

根据各层评估指标权重计算结果，得到各层指标权重集。

3)确定评估等级集

设评估等级集为V={v1,v2,…,vo}，根据我国现行法规和标准要求，将化工园区应急管理能力评估等级分为：好(v1)、较好(v2)、一般(v3)、较差(v4)和差(v5)5个等级[22]。

4) 第二层模糊综合评估

在对第二层每个评估指标进行模糊评估时，采用专家调查法对每个指标uij隶属于某个评估等级的概率rij进行确定。具体操作时，考虑专家自然权重，针对每一个指标，统计各位专家等级判断结果，将每个等级专家权重和作为该指标隶属于该等级的概率。由此得到如下模糊判断矩阵：

(6)

由此得到第二层模糊综合评判集为：

(7)

式中：°是模糊算子，根据实际情况选择。

5) 第一层模糊综合评判

第一层单一指标评判矩阵为：

(8)

由此得到第一层模糊综合评判集为：

(9)

6) 评估等级确定

采用以上流程得到的是1个以向量形式表示的评估结果，缺乏直观性，为了使结果更加直观，需要对评估结果向量进行处理，在当前的研究中，最常用的处理方法有加权平均法和最大隶属度法。最大隶属度法指的是取评估向量中最大数值对应的评语集中的评语作为评估结果，此种方法只考虑了最大评估指标对评估结果的贡献，对其他指标的贡献考虑不足，丢失了许多有用信息，因此，本文采用加权平均法对结果进行处理。加权平均法指的是以评估向量各等级隶属度为权重，对评语集V中每个元素vn进行加权平均，以求得的值作为模糊综合评估的最终结果，此种方法综合考虑了各评估指标对评估结果的贡献。有鉴于此，本文采用加权平均法对评估向量进行处理，进而得到化工园区应急能力评估最终结果，即

(10)

由于评语集V中元素都是定性模糊描述性语言，为了便于最终结果计算，需要对评语进行定量转换，各评语对应的百分制数值如表2所示。

表2　评语集元素对应分值Table 2　Score of comment set element

在加权平均计算中，每一评语用对应分值区间的中间数代替，即评语集向量：

V={95,85,75,65,30}

(11)

4　应急管理能力指标权重计算

首先通过专家调查法对应急管理能力评估指标进行重要性判别。运用表1确定9位专家权重，得到权重向量如下：

(0.306,0.276,0.257,0.223,0.287,0.276,0.306,0.287,0.221)

通过征求专家意见，运用图2判别流程，得到如表3所示的6项一级影响指标重要度判别矩阵。

表3　一级影响指标重要度判别矩阵Table 3　Discriminant matrix of first level indexes

利用式(1)～(5)依次计算可得第一层6项一级影响指标权重，最后求得的权重向量为：

W=(w1,w2,…,w6)=(0.233,0.233,0.150，0.150，0.150，0.084)

由以上计算结果可知，一级影响指标的重要性排序为：

P1=P2>P3=P4=P5>P6

由此可知，专家们普遍认为事故防范能力在应急建设过程中的重要性高于事故中的处置能力，事故中的处置能力高于事故后的处理能力，这一结论与当前“预防为主”的安全理念和发展趋势一致。

5　应用实例

以某大型化工园区为例，运用模糊综合评价法对该化工园区应急管理能力进行评估。限于文章篇幅，不再对每个二级影响指标实际情况进行介绍，二级指标等级集如表4所示。

根据式(9)，计算得到第一层综合评估向量：

将所得评估向量运用式(10)和式(11)进行处理，得到评估最终结果为：

参照评语集元素对应分值表，该化工园区应急管理能力综合评估结果等级为“较好”。

表4　某化工园区应急管理能力二级指标等级集Table 4　Grades of emergency management capability’s second level indexes

6　结论

1)提出基于事故致因控制的化工园区应急管理能力评估指标体系，该指标体系包括人员组织建设、预案及制度建设、应急基础保障、应急技术支持、指挥协调建设、善后处置等6个一级影响指标和32个二级影响指标，克服了传统基于应急管理过程构建的指标体系不足，能较为全面地反映化工园区应急管理工作特性。

2)考虑专家属性权重对打分的影响，对各一级影响指标和二级影响指标的权重进行计算，其中一级影响指标的权重依次为0.233，0.233，0.150，0.150，0.150，0.084。

3)在应急能力评估模型构建方面，指标等级判断以评判专家权重作为等级隶属度，一定程度上克服了直接以专家人数比例为等级隶属度所存在的过于主观的问题，且应用也较为方便。

4)以某化工园区为研究对象，采用加权平均法对评估结果向量进行处理，得出该园区的应急管理能力为“较好”，“预案管理制度”、“安全检查制度”、“应急物资保障”、“辅助决策系统”、“舆论引导”、“评估总结”等6项指标的等级判别结果“一般”及以下等级隶属度超过76%，说明园区在这6项工作方面还存在不足，若能在这些方面进行有效改进，园区的应急能力还可以得到提高。

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