CN109615237A - 一种基于三维风险分析的加油站安全评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的三维风险分析的加油站安全评估方法，所述安全评估方法包括以下步骤：步骤1：构建基于事故发生可能性、事故后果严重度和社会敏感度的加油站三维风险数学模型；步骤2：确定三维风险分析模型各指标数值；步骤3：基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权重赋值。

Description

一种基于三维风险分析的加油站安全评估方法

技术领域

本发明涉及加油站安全技术领域，特别是涉及基于三维风险分析的加油 站安全评估方法。

背景技术

由于缺少针对性危险源特性的基础研究、缺乏***全面的风险辨识理论 解释，近年来各类加油站安全事故频发，并有上升趋势。作为危险化学品的 经营企业，加油站采用的安全评价方法主要是道化法和模糊综合评价法等。 道化法主要用于火灾***影响区域研究，而模糊综合评价法主观性较强，两 种方法均存在一定的局限性。因此，***开展加油站风险评价方法研究，优 化整体安全性评价及风险控制策略，对保证加油站的安全运行，具有重要的 现实意义。

加油站风险定性分析方法主要包括安全检查表法、故障类型和影响分析 等，这些安全评价方法可以定性分析加油站，这类方法比较容易理解和掌 握，评价过程简单。定量评价方法主要包括道化学火灾***指数法、事故树 法和危险性与可操作性分析等，这些安全评价方法可以定量分析加油站存在 的风险因素。这类方法使用相对复杂繁琐，但可以确定造成加油站事故的原 因以及制定有针对性的预防措施。与定性方法相比，它可以更好的保证加油 站的安全。

对于任何复杂的评价体系而言，体系中的每个指标的权重可从数值上直 观反映各因素对于体系的重要性，是衡量指标相对重要性的综合指标。权重 是否合理与整个***的准确性和科学性密切相关。对加油站进行安全评价的 过程就是对复杂体系进行评价的过程，只有综合评价各类风险因素并进行合 理量化，才能得出科学合理，客观的结论。

发明内容

本发明公开的基于三维风险分析的加油站安全评估方法，所述安全评估 方法包括以下步骤：

所述安全评估方法包括以下步骤：

步骤1：构建基于事故发生可能性、事故后果严重度和社会敏感度的加 油站三维风险数学模型；

步骤2：确定三维风险数字模型各指标数值；

步骤3：基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权重赋值。

优选地,所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：以所述事故发生的可能性和事故后果严重度构建平面坐标系；

步骤1.2：利用安全检查表和危险性与可操作分析从人为因素和设备因素 对加油站的风险因素进行定量和定性的分析；

步骤1.3：在步骤1.1平面坐标系的基础上，引入所述社会敏感度作为第 三个维度，从三个维度对加油站进行风险进行定量分析，

即:R＝f(P,L,S)＝P×L×S

式中:R为加油站的风险值；P表示事故发生可能性，即事故发生的概 率，可能性越大，事故越容易发生；L表示事故严重性，即事故发生可能导 致的后果严重程度，事故越严重则损失越大；S表示社会敏感性，指导致社 会发生的空间和人员敏感程度，特定地理位置或者特定人群发生事故后果更 严重。

优选地,所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：确定事故发生可能性风险因素估值；

步骤2.2：基于蒸汽云***模型确定事故发生后果严重程度估值；

步骤2.3：确定事故发生的社会敏感度值。

优选地，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：对不同种类的指标进行层次化的分析,进而构成有序的递阶层 次结构。

步骤3.2：根据两两比较判断对每个目标层进行比较,比较判断结果建立 每一层次的判断矩阵，最终得到二级指标在层次结构中的权重。

优选地,所述步骤3基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权 重赋值，三维风险分析方法计算公式为：

其中：d_i,d_j,d_k分别为第i,j,k个指标现实得分；ω_i,ω_j,ω_k分 别为第i,j,k个指标现对于1级指标的权重；n,m,l分别为可能性，严重 性、敏感性评价指标个数。

本发明公开了三维风险分析的加油站安全评估方法，本发明针对加油站风 险因素的分类及功能研究，建立起加油站风险因素知识库，对***风险进行定 量计算，为建设先进的安全保障措施及决策支持***，实现加油站事故的有效 预防和控制提供了重要参考。本发明从多维角度对风险分析进行定性定量结合 评估，对于实现***风险分析多路径可读和可视具有重要贡献。

附图说明

图1是加油站三维风险分析模型图。

图2是加油站三维风险分析模型分级展示图。

图3是本发明三维风险分析的加油站安全评估方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附 图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似 功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而 不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

加油站的风险水平可能受以下因素影响：

1、储存的能力和方法。

2、通过现场的车辆数量和分配操作发生的次数。

3、定期在场地上或周围的雇员和公众人数。

4、设备的年限和类型。

5、与现场的其他活动和固定装置有关的汽油设备(分配器，填充点，储 罐，管道等)的位置，例如洗车场，商店，快餐店，车辆维修车库等。

6、汽油设备相对于非现场特征的位置，如邻近其他被占用建筑物，地下 隧道，公共通道等。

通过以上对加油站中人为因素和设备因素的分析，通过对加油站风险因 素的辨识，建立加油站风险评价体系，构成加油站的风险因素表，以事故发 生的可能性作为目标层，加油站的管理制度、人的行为、加油区、油罐区、 卸油区五个部分作为一级指标，事故发生的风险因素为二级指标，加油站的 风险因素表如表1所示：

表1加油站风险因素指标体系

一、首先，确定事故发生可能性。

对设备因素的分析表明，影响加油站安全的因素很多，按照功能及区域 将加油站划分为五个评价单元:A1管理因素、A2人的行为、A3加油区、A4 油罐区、A5卸油区。

1、首先通过专家打分,对每两个单元进行两两比较,从而得出相应的比较 矩阵A_ij，具体赋值查表2。

表2比较矩阵赋值表

计算重要性排序指数ri

式中:r_max＝max{ri},r_min＝min{ri}

2、构建判断矩阵B_ij

由比较矩阵A_ij以及下面的B_ij计算公式，得到判断矩阵B_ij

3、计算上述判断矩阵B_ij的传递矩阵C_ij c_ij＝lgb_ij (3)

4、计算传递矩阵C_ij的最优传递矩阵D_ij

5、计算判断矩阵B_ij的拟优一致矩阵E_ij e_ij＝10^dij (5)

6、求E_ij的特征向量:采用方根法计算E_ij的特征向量,具体方法是首先计 算E_ij每一行元素的乘积,然后对乘积开根号并做归一化处理,则可以计算出每 个一级指标在目标层中的权重。

7、利用上述方法分别构建A1-P、A2-P、A3-P、A4-P、A5-P矩阵，得到 每个二级指标在一级指标中的权重。

8、最终将每个一级指标在目标层中的权重和每个二级指标在一级指标中 的权重数值相乘，即可得到每个风险因素的权重值。

在评价事故发生的可能性时，我们通过评价加油站的人的方面和设备方 面来识别和辨识加油站的风险因素，所以我们就以加油站的管理制度、人的 行为、加油区、油罐区、卸油区为五个一级指标并以每个区域可能造成加油 站事故的风险因素作为二级指标，同时也采用专家打分法和层次分析法对这 两项指标进行合理的赋值并量化二级指标在一级指标中的权重，最后在计算 加油站总体风险值的时候，将专家打分的数值和权重相乘就可以得到事故发 生可能性的风险值。

(二)其次，计算事故后果严重度

通过分析，加油站内最严重的事故类型是油罐内的可燃气体的燃烧爆 炸。所以计算事故发生的半径时，我们采取蒸汽云***模型来计算加油站的 死亡半径。

蒸汽云***模型计算半径：蒸汽云***是可燃气体与空气形成的混合气 体并且可燃气体的浓度达到***极限的区间内，遇到明火的情况下可以导致 蒸汽云***。主要采用TNT当量法和TNO模型法定量计算蒸汽云***造成的 损失。我们采用TNT当量法来计算蒸汽云***产生的所造成的半径。蒸汽云 ***主要因为***时产生的强大的冲击波对周围的人员和建筑造成伤害，因 此可以用超压准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。

1、计算储罐的最大贮存质量为：W_f＝ρv (6)

2、计算储罐***时的TNT当量计算公式为：

式中：地面***系数为1.8；a为蒸气云当量系数，取a＝0.04；Q_f为汽 油的爆热，取Q_f＝44000kJ/kg；Q_TNT为TNT的爆热，取Q_TNT＝4500kJ/ kg。

3、确定伤害半径R1、R2、R3

(1)死亡半径R1R1＝13.6(W_TNT/1000)^0.37 (8)

(2)重伤半径

重伤半径R₂由下列方程式求解：

(3)轻伤半径

轻伤半径R₃由下列方程组求解：

当发生***时,如果离***中心的距离之比与***量Q的3次方根之比相 等,则所产生的冲击波超压相同。

用公式表示:

R/R_O＝(Q_TNT/Q_O)^1/3,则ΔP＝ΔP₀ (11)

式中:R为目标与***中心的距离(m)；

R₀为目标与基准***中心的距离(m)；

Q₀为基准***能(TNT当量,kg)；

Q_TNT为***时产生冲击波所消耗的能量(TNT当量，kg)；

ΔP为目标处的超压(MPa)；

ΔP₀为基准目标处的超压(MPa)；

(4)财产损失半径R_财

财产损失半径R_财的计算公式为：R_财＝K_IIW_INT ^1/3/(1+(3175/W_TNT)²)^1/6 (12)

式中：K_Π为建筑物二级破坏系数，取5.6。

4、由死亡半径、重伤半径、轻伤半径，计算出死亡、重伤、轻伤人数。

死亡人数

重伤人数

轻伤人数

财产损失N₄＝3.14R_财ρ₄ (16)

式中：R₀为无人区半径，一般取R₀＝0

ρ₁为死亡区平均人员密度，人/m²

ρ₂为重伤区平均人员密度，人/m²

ρ₃为轻伤区平均人员密度，人/m²

ρ₄为破坏区平均财产密度，0.05万元/m²

损失工作日数N计算N＝6000N₁+3000N₂+105N₃(17)

事后财产损失：

在确定各类伤害的半径范围以后，我们可以确定在某个伤害范围里的人 员密度，从而可以用公式计算出在该范围内可能造成的人员伤亡情况，最终 由伤亡情况可以计算出加油站事故造成的经济损失。在根据经济损失对事故 后果严重进行分级时，参考重大事故所造成的经济损失。

我们将事故发生时的***半径和经济损失这两个方面作为评价加油站事 故严重后果的一级指标，同时采用专家打分法和层次分析法对这两项指标进 行赋值和计算一级指标在目标层中的权重，最后在计算加油站总体风险值的 时候，对一级指标的四级至一级分别赋值1、2、3、4(如表2所示)，从而 可以计算出加油站事故后果严重的风险值和总的风险值。

表2事故后果严重度分级

三、社会敏感度计算

要判断加油站周围的环境，就需要对城市中的不同区域进行划分和定 义，可以通过以下几个方面对城市功能区进行定义和划分：

1、区域内是否存在重大危险源。

2、人员的易损性：例如发生事故时，在区域内人员是否可以快速撤离到 安全区域。在事发的区域内有无高层建筑或医院等，导致在区域内人员在短 时间内无法达到安全区域，在发生二次事故时会造成人员伤害。

3、人员暴露的可能性：在事故发生时，在区域内暴露的人员数量。在事 故发生时，暴露在外的人员数量越多，造成的人员伤亡就越大。

根据以上的几个方面确定城市中各类功能区以及各类功能区可接受风险 基准，并将对可接受风险要求相似的功能区划分为相同的等级，从而划分出 四类不同等级的城市安全功能区。在参考《危险化学品生产、储存装置个人 可接受风险标准和社会可接受风险标准(试行)》(安监局2014年第13号 令)的基础上，确定将城市中的区域按照不同类型的分为四类功能区，以及 每个功能区的最大可接受风险基准范围。

在评价事故发生的社会敏感度时，我们以加油站所在的城市功能区(即 空间因素)和评价目标周围的人口密度作为2个二级指标评价加油站事故发 生后的社会敏感度，同时也采用专家打分法和层次分析法对这两项指标进行 赋值和计算一级指标在目标层中的权重，最后在计算加油站总体风险值的时 候，对一级指标的四级至一级分别赋值1-4，从而可以计算出加油站事故后 果严重的风险值和总的风险值如表3所示：

表3加油站事故后果严重的风险值和总的风险值

四、加油站三维风险分析模型

基于加油站风险评价的三维模型及各指标的赋值和相对应的权重值，即 可计算出该加油站的风险数值:通过比较矩阵得到事故发生可能性中一级指标 和二级指标的权重和赋值，事故发生的严重后果和社会敏感度中四级、三 级、二级、一级分别赋值为1、2、3、4，利用公式

算出该加油站的风险数值。并根据图1所示的风险分级模型，将最高风 险值64与最低风险值4之间分为4个等级，并根据结合实际数据信息，得出 加油站风险值在三维风险分析模型中的风险等级区域。从而评价加油站的安 全。

在评价事故发生的可能性时，我们通过评价加油站的人的方面和设备方 面来识别和辨识加油站的风险因素，所以我们就以加油站的管理制度、人的 行为、加油区、卸油区、油罐区为一级指标并以每个区域可能造成加油站事 故的风险因素作为三级指标，同时也采用专家打分法和层次分析法对这两项 指标进行赋值和计算一级指标在目标层中的权重，最后在计算加油站总体风 险值的时候，将专家打分的数值和权重相乘就可以得到事故发生可能性的风 险值，从而可以计算出加油站事故后果严重的风险值和总的风险值。

我们将事故发生时的***半径和经济损失这两个方面作为评价加油站事 故严重后果的一级指标，同时采用专家打分法和层次分析法对这两项指标进 行赋值和计算一级指标在目标层中的权重，最后在计算加油站总体风险值的 时候，对一级指标的四级至一级分别赋值1、2、3、4，从而可以计算出加油 站事故后果严重的风险值和总的风险值。

在评价事故发生的社会敏感度时，我们以加油站所在的城市功能区(即 空间因素)和评价目标周围的人口密度作为2个二级指标评价加油站事故发 生后的社会敏感度，同时也采用专家打分法和层次分析法对这两项指标进行 赋值和计算一级指标在目标层中的权重，最后在计算加油站总体风险值的时 候，对一级指标的四级至一级分别赋值1、2、3、4，从而可以计算出加油站 事故后果严重的风险值和总的风险值。

最终，在确定利用层次分析法，可以确定事故发生的可能性、事故的后 果严重度、社会敏感度三方面的风险值以及所评价的加油站的整体风险值， 就可以在三维风险分析模型中确定该加油站属于哪一类的风险等级以及确定 在三维模型中位置，如图2所示。

根据计算结果，对于不同风险评估区域分别提出不同的风险防控措施建 议。

第四类风险区域：在三维模型中的风险值范围为1～12。在这个区间内 的加油站事故发生可能性比较小，不太可能发生比较严重的事故，并且相对 位于第四类城市功能区中。这样的加油站在平时的生产生活中要继续保持已 有的管理制度和检查制度。属于安全的加油站。

第三类风险区域：在三维模型中的风险值范围为12～32。在这个区间内 的加油站事故发生可能性比较低，有时可能发生比较严重的事故，并且相对 位于第四类城市功能区或者第三类城市功能区中。这样的加油站在平时的生 产生活应加强对管理制度和检查制度的实施，同时第三类城市功能区中的加 油站要定期对安全预案进行演戏并宣传，属于安全较高的加油站。

第二类风险区域：在三维模型中的风险值范围为32～52。在这个区间内 的加油站事故发生可能性比较高，可能发生比较严重的事故，并且相对位于 第三类城市功能区或者第二类城市功能区中。这样的加油站在平时的生产生 活中根据辨识出的风险因素改进管理制度和检查制度。同时要在加油站附近 进行应急事故的宣传使周围群众在事故发生时可以快速的离开危险区域，属 于安全性比较低的加油站。

第一类风险区域：在三维模型中的风险值范围为52～64。在这个区间内 的加油站事故发生可能性很高，会发生比较严重的事故，并且相对位于第一 类城市功能区或者第二类城市功能区中。这样的加油站在平时的生产生活中 针对辨识出的风险因素制定相应的管理制度和检查制度，并对检查出的风险 因素进行整改，必要时可停业整改。同时要在加油站附近进行应急事故的宣 传使周围群众在事故发生时可以快速的离开危险区域，属于安全性最低的加 油站。

如图3所示三维风险分析的加油站安全评估方法包括以下步骤：

步骤1：构建基于事故发生可能性、事故后果严重度和社会敏感度的加 油站三维风险数学模型；

步骤2：确定三维风险分析模型各指标数值；

步骤3：基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权重赋值。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技 术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应 技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种三维风险分析的加油站安全评估方法，其特征在于，所述安全评估方法包括以下步骤：

步骤1：构建基于事故发生可能性、事故后果严重度和社会敏感度的加油站三维风险数学模型；

步骤2：确定三维风险数字模型各指标数值；

步骤3：基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权重赋值。

2.根据权利要求1所述的三维风险分析的加油站安全评估方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1：以所述事故发生的可能性和事故后果严重度构建平面坐标系；

步骤1.2：利用安全检查表和危险性与可操作分析从人为因素和设备因素对加油站的风险因素进行定量和定性的分析；

步骤1.3：在步骤1.1平面坐标系的基础上，引入所述社会敏感度作为第三个维度，从三个维度对加油站进行风险进行定量分析，

即:R＝f(P,L,S)＝P×L×S

式中:R为加油站的风险值；P表示事故发生可能性，即事故发生的概率，可能性越大，事故越容易发生；L表示事故严重性，即事故发生可能导致的后果严重程度，事故越严重则损失越大；S表示社会敏感性，指导致社会发生的空间和人员敏感程度，特定地理位置或者特定人群发生事故后果更严重。

3.根据权利要求2所述的三维风险分析的加油站安全评估方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：确定事故发生可能性风险因素估值；

步骤2.2：基于蒸汽云***模型确定事故发生后果严重程度估值；

步骤2.3：确定事故发生的社会敏感度值。

4.根据权利要求3所述的三维风险分析的加油站安全评估方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：对不同种类的指标进行层次化的分析,进而构成有序的递阶层次结构；

步骤3.2：根据两两比较判断对每个目标层进行比较,比较判断结果建立每一层次的判断矩阵，最终得到二级指标在层次结构中的权重。

5.根据权利要求1所述的三维风险分析的加油站安全评估方法，其特征在于：所述步骤3基于层次分析法对三维风险数学模型评估指标进行权重赋值，三维风险分析方法计算公式为：

其中：d_i,d_j,d_k分别为第i,j,k个指标现实得分；ω_i,ω_j,ω_k分别为第i,j,k个指标现对于1级指标的权重；n,m,l分别为可能性，严重性、敏感性评价指标个数。