（安全技术及工程专业论文）江苏省城市火灾的时间序列分析.pdf

a b s t r a c t f i r ed i f f e r sf r o mt h en a t u r ed i s a s t e rr e m a r k a b l yo fi t sc l o s er e l a t i o n s h i pw i t h h u m a nb e h a v i o r s ，w h i c ha r ea f f e c t e db yt h es o c i o e c o n o m i cf a c t o r s i nt h i sp a p e r , s o m er e s e a r c ho nt h er e l a t i o n s h i po fs o c i o e c o n o m i cf a c t o r sa n df i r ei nc h i n ai s c a r r i e do u t c o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w st h a ti nc h i n a ，s o c i o e c o n o m i cf a c t o r sh a v e n o t a b l ei n f l u e n c eo nf i r e b u tt h ed e g r e eo fc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e mi nc h i n ai s d i f f e r e n tf r o mt h a ti no t h e rc o u n t r i e s f i r eo c c u r r e n c e si nap a r t i c u l a rb u i l d i n ga r er e a l l yr a r ee v e n t s s ot h ef i r e o c c u r r e n c e si nac i t yc a nb ea p p r o x i m a t e dp o i s s o nd i s t r i b u t i o nw i t hp a r a m e t e r 九 w h i c hi sd e f i n e df i r ef o r c e b a s e do nt h ed a t af r o mf i r es t a t i s t i c sa n n u a lo fj i a n g s u ， t h ef i r er a t e so f6c i t yo fj i a n g s uc a nb eo b t a i n e da n di tc a nb ef o u n dt h a tt h e r ei st h e i d e n t i f i a b l e s e a s o n a l i t yp r e s e n t sb y t h es t a b l e s e a s o n a l i t y t e s ta n dm o v i n g s e a s o n a l i t yt e s t s w i t ht h em e t h o do ft i m es e r i e sd e c o m p o s i n g ，t h es e r i e so f f i r ef o r c e c a nb ed e c o m p o s e di nt w os e r i e s ，t h es e r i e so ft r e n dc i r c l ef a c t o ra n dt h es e r i e so f s e a s o n a lf a c t o r t h es e r i e so ft r e n dc i r c l ef a c t o ra n dt h es e r i e so fs e a s o n a lf a c t o rb o t h p r e s e n t st h ep e r i o d i c i t ya n dt h er e a s o ni sg i v e n i nt h ea r t i c l e f u r t h e r m o r et i m es e r i e sm e t h o dw a su s e dt oa n a l y z et h ee f f e c to ft h ef i r e d i s a s t e ra n ds e r i o u sf i r eo nf i r eo c c u r r e n c ei n6c i t i e sr e s p e c t i v e l yf r o mj a n u a r y1 9 9 7 t od e c e m b e r2 0 01i nj i a n g s u p r o v i n c e a f t e rr e m o v i n go u t l i e r si nt h ei r r e g u l a r c o m p o n e n to fo r i g i n a ld a t as e r i e sa n ds e a s o n a la d ju s t m e n t ，i n t e r v e n t i o nm o d e lw a s u s e dt om o d e lt h ee f f e c to ft h ef i r ed i s a s t e ra n ds e r i o u sf i r eo nm o n t h l yf i r eo c c u r r e n c e r a t eo ft h e s ec i t i e si nj i a n g s up r o v i n c e t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ei m p a c to nm o n t h l y f i r eo c c u r r e n c en u m b e r sl a s t so v e r3m o n t h l a gf o re i g h tc i t i e sa n d2m o n t h - l a gf o r t w oc i t i e s o t h e rp h e n o m e n o nw a sd e t e c t e di nt h e s e6c i t i e s s o m ee x p l a n a t i o n sh a v e b e e ng i v e nf i n a l l y t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n6c i t i e s i nj i a n g s us e a s o n a l i t yf a c t o ro f f i r eo c c u r r e n c ef r o m19 9 7 - 2 0 01a n dw e a t h e rf a c t o r sh a sb e e ns t u d i e db yu s i n gl i n e a r r e g r e s s i o nm e t h o d t h er e s u l t sh a v es h o w nt h a tw e a t h e rf a c t o r sh a v eg r e a ti n f l u e n c e o ns e a s o n a l i t yf a c t o ro ff i r eo c c u r r e n c ea f t e r3m o n t h s a b s t r a c t v i _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ - i _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ - 。_ _ - - _ _ - - _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - - _ - _ _ _ _ _ - _ _ - 一一 k e y w o r d s ：f i r e ，s o c i o e c o n o m i c ，t i m es e r i e s ，s e a s o n a la d ju s t e d ，s e a s o n a lf a c t o r ， i n t e r v e n t i o nm o d e l 致谢 致谢 i i i _ 一 在论文完成之际，首先要感谢我的导师杨立中教授在论文的选题及完成的全 过程中给予的悉心指导。杨老师治学之严谨、学识之渊博、视野之开阔，置身其 f - - 1 ，潜移默化，将一个科研的门外汉领进了火灾科学的殿堂。杨老师对科研工作 具有敏锐的洞察力和创新精神，他独到的见解总是给我以启迪和思考，他的悉心 教诲将使我受益终身。 在经常性的试验室内部讨论会上，陈晓军老师和邓志华老师给我提出了很对 有价值的思路和建议，拓宽了研究思路，丰富了本文的研究内容，研究工作少走 。 了很多弯路。， 论文的完成离不开课题组和实验室其他同仁的并肩奋斗，尤其要感谢邹兰， 她为研究工作的完善提供了很大的帮助。对课题组的其他成员在此也深表感谢， 正是他们的团结奋斗，活泼严肃的工作作风鼓舞着我，使我顺利完成论文工作。 还要感谢所有曾鼓励和帮助我的人。 最后要把我要感谢我的父母和所有亲人，谢谢他们对我的支持与付出的一 切。 陈恒 2 0 0 6 年5 月于中国科大 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 城市火灾风险的概念和特征 1 1 1 城市火灾风险的概念 ( 1 ) 火灾风险的定义 火灾风险一般指的是狭义的风险，即只有损失的可能而无获利的可能的风 险。因此，我们在这里采用“损失不确定性”的提法。不确定性主要体现在下面几 个方面： a 导致损失的火灾事件是否发生不确定； b 火灾发生的时间不确定： c 火灾发生的地点不确定； d 火灾发生后造成的损失程度和范围不确定，即不可预见和不可控制。 ( 2 ) 火灾的风险频率和损失程度 火灾风险频率亦称火灾损失频率，是指在一定时期内，一定规模的危险单位 可能发生火灾的次数。其公式为： 火灾损失频率= 火灾发生次数危险单位总量1 0 0 火灾损失程度是指一次火灾发生所导致的损毁程度，其公式为： 火灾损失程度= 损毁价值危险单位总价值量x1 0 0 ( 3 ) 城市火灾风险属性 城市火灾的属性表明其所具有的性质。城市火灾风险的基本属性是自然属 性、社会属性和经济属性。 a 自然属性 自然属性表明事物本身固有的运动规律和不受外界影响的事物本质。自然界 的运动规律是客观的，是不以人们的意志为转移的。风险的自然属性一般称为不 可抗力。就城市火灾风险而言，城市火灾风险是始终存在的，是无法消除的，我 们只能在一定的时间和空间内改变城市风险存在和发生的条件，降低火灾发生的 频率和损失幅度，但不能完全消除火灾风险。 b 社会属性 第1 章绪论 风险是客观存在，但风险是在一定的环境下产生的，这就是风险的社会属性。 任何风险的发生均属于一定的社会制度、技术条件和生产关系，没有抽象的风险。 就城市火灾风险而言，某一个具体的地方或人的火灾风险是不确定的、偶然的： 就整个城市总体而言其火灾风险损失是有规律的、可测的。我们就是要运用风险 的这种社会性，对整个城市的火灾风险进行评估和预测，从而降低风险。 c 经济属性 风险的经济属性强调风险一旦发生其产生的经济后果。火灾对人类的人身安 全和经济利益造成经济损失时，体现出了火灾风险的经济属性。 1 1 2 城市火灾风险的特征 ( 1 ) 火灾风险存在的客观性 火灾风险具有客观性。风险是一种客观存在，不以人们的意志为转移的客观 现实。但是，在一定环境下，风险的发生具有一定的规律性。人们通过这些火灾 风险发生的规律，认识火灾风险、估测火灾风险和选择火灾风险的有效管理方法， 进而将火灾风险对人民生命财产安全的冲击减少到最小。 ( 2 ) 火灾风险发生的不确定性 火灾风险是客观的、普遍的，但是就某一具体的事物而言，其发生是不确定 的，是一种随机现象。例如，建筑物发生火灾是一种意外事故，是客观存在的风 险。但是就某一建筑物是否会发生火灾，是不确定的，是不可预知的。 ( 3 ) 总体风险发生的可测性 某一具体事物的火灾发生具有不确定性，是不可预知的。但是一个城市总体 的火灾事故的发生是具有规律性。可测性的。我们运用概率论和大数法则原理对 大量相互独立的随机事件，在服从于一定概率分布的条件下，测量出其发生的频 率和损失率，从而反映火灾事故发生的规律。 1 2 城市火灾统计的基本内容 火灾统计的基本内容非常广泛，凡是不能用数学关系式表达的各种因素与火 第1 章绪论 灾的关系，都可以用统计的方法，表示它们与火灾的相关关系。下面是些常见 的影响火灾发生的因素。 ( 1 ) 与火灾有关的各种绝对总量 例如：每年、月或日发生的火灾的总次数，总的伤亡人数、总的经济损失( 直 接经济损失) 等各种总量。 ( 2 ) 以火灾统计单元在社会中的属性为界，进行的分类统计，以便说明不同统计 单元火灾危险性的大、小。通常按工业、农业、政府机关、商业、文教卫生、科 研机构、公共娱乐场所以及个人住宅等进行分类统计。 ( 3 ) 以火灾统计单元中的火灾参数与时间( 主要是分析火灾在一天中不同时间段 发生率) 的关系为研究内容的专项统计。 ( 4 ) 专项统计 a 以人为研究对象的统计。 b 以物( 建筑、设备、工具等) 为研究对象的统计。 c 以环境( 这里指的环境包括自然条件，如风速、气温、湿度、地形、水 文等各种因素；还包括社会条件，如社会的经济情况，社会的教育水平，社会的 安定情况等) 为研究对象的统计。 1 3 城市火灾统计的基本方法和研究意义 1 3 1 城市火灾统计的基本方法 火灾统计分析的方法一般有三种。一种是用概率的方法分析建筑火灾的分布 即不同类型建筑物的火灾风险程度。一种是用线性回归的方法分析社会经济因素 和火灾次数的相关关系，一种是用时间序列的分析方法来分析城市火灾率自相关 性，以及重特大火灾对火灾率的影响。 概率的统计定义无非是一种通过试验去估计事件的概率的方法。在火灾上， 我们通过对不同类型的建筑物的火灾事件的分析，可以得到不同建筑不同的风险 水平，有的放矢的配备安全器材。还可以通过分析火灾分布的一些参数，找出异 常点，然后分析出现异常的原因，最后解决它，消除安全隐患。 第1 章绪论 另外，在些含有变量的系统中，考察一些变量对另一些变量的作用是必要 的。它们之间可能存在一种简单的函数关系，也可能存在一种非常复杂的函数关 系。对后一种情形，或许希望用一些简单的函数，如多项式去逼近这种关系。通 过考察这种近似函数，往往能够对隐含的内在关系有更多的了解，并且在某些重 要变量变化时评价它们单独的或共同的作用。 在有些情况下，利用结构式模型来预测某些变量y ，也许比较困难或者根本 就不可能。例如，在无法获得那些被认为影响y 的解释变量的数据时，或是及 时可得到解释变量的数据，但是回归模型系数的标准误差太大而无法接受时，利 用结构模型来解释y 的变动就不合适。 即使我们能够估计出一个关于y 的显著性上令人满意的回归方程，其结果 可能也不能用于预测，这是因为在用回归方程预测y 之前，必须先得到非滞后 解释变量的预测值，而这可能比预测y 更困难。 因此，在有些情况下，我们需要寻求y 的另一条途径：从图形中观察时间 序列，并且由此得到关于它的过去行为的有关结论，进而对时间序列过去的行为 进行推断。例如，我们可以用时间序列分解的方法，确定y 是否有增长的趋势， 是否会出现循环周期性的行为，是否会出现随季节变化的周期性，如果确定了这 些性质，我们就可以利用序列过去的这种行为外推它的未来走向。 1 3 2 城市火灾统计的价值和意义 人们对火灾的研究更多的是把火灾当作一门自然科学，着眼于从燃烧学、系 统安全科学的角度去研究和防治火灾，把火灾原因归结为放火、电气、违章操作 等直接原因。这种研究促进了火灾科学的发展，在一定程度上提高了世界各国的 火灾防治能力。但是这种方法过于偏重对于火灾的具体的、微观的研究，而忽略 了火灾的宏观的、随机的一面。 其实，火灾的规律既有确定性的一面，又有随机性的一面。只有既研究其 确定性和随机性，又研究二者的综合，才能真正从整体上认识火灾的规律。火灾 危险评估模型正是建立在火灾随机性的基础之上，研究区域火灾危险评估模型对 于从宏观方面了解和预测一个地区的火灾形势，把握火灾的随机性规律有着重要 第1 章绪论 的意义。 火灾统计是通过对已经发生的火灾进行统计和分析，以便对未来的火灾发展 趋势做出预测，并使其成为制定防火对策的依据。所以世界各国都非常重视火灾 统计工作，特别是随着计算机技术的发展，为处理大量的统计数据提供了条件。 通过大量的统计数字表明的关系，人们对火灾的认识有了突破，发现了火灾具有 随机性和确定性的双重性。只要对火灾的确定性的认识不断加深，就能提高防止 火灾发生的准确性，降低火灾随机性的比重，达到降低火灾危险性，提高火灾投 入经济性的效果。 对城市火灾风险做出合理的预测，对城市中所存在的对生命安全造成危险的 情况、火灾频率、气候条件、人口统计等因素，进而评价社区的消防部署和消防 能力等抵御风险的因素。除此之外，在评估过程中另一个重要的情况是要关注社 区从财政及其他方面为消防规划中所要求的总体消防水平提供支持的能力和意 愿。 当今的消防组织和地方政府要担负日益加重的安全责任，面对来自公众的对 抵御各种风险的更多的期望，以及调整消防机构人员、设备及其他预算方面的压 力，迫切需要确认某一给定辖区内的具体风险和危险的等级。 具体地说，城市区域风险评估在消防方面的目的就是：使公众和消防员的生 命、财产的预期风险水平与消防安全设施以及火灾和其他应急救援力量的种类和 部署达到最佳平衡。 1 4 研究背景介绍 由于火灾是有一些不确定因素影响的随机现象。人们发展了各种方法去预 测不同建筑机构的火灾发生率。r u t s t e i n 矛d c l a r k ei l l 估计了不同类型的工业厂房的 火灾概率。在它们的研究中，他们将用每年的火灾次数除以处于火灾风险中的建 筑物的数目，他们发现火灾率和建筑物的大小是非线性的函数关系。关于非线性， 他们给出了两个可能的原因。r u t s t e i n1 2 j 还给出了不同的建筑物不同的年火灾 率。r a m a c h a n d r a n1 3 】的研究表明建筑物起火的概率可以表示为f ( 么、) = k a a ，其 中a 代表建筑物的面积，k 和0 【是常数，k 和a 是和建筑物的类型有关的( 不同风 第l 章绪论 险类型的建筑物有不同的k 和q ) 。f ( 4 ) 通常被表达成建筑物面积的幂率函数。 通常a 的值不接近l ，不能近似为l 。r a m a c h a n d r a n 还给出了u k 的不同建筑物的 k 和旺的值。 l i e 4 1 矛 1 b u r r o s 5 1 将火灾的概率预测又向前进一步发展，并且得到了结构性 的故障的概率和经济损失的期望。由于建筑物火灾是统计意义下的小概率事件， 所以可以假设建筑物起火的次数是一个p o i s s o n 过程，这个p o i s s o n 过程的参 数即年起火率( 每年每平方米建筑起火的次数) 。l i e 芹d b u r r o s 关于建筑物火灾 发生次数的概率估计都是基于这个假设的。 r a h i k a i n e n ，k e s k i r a h k o n e n 和t i l l a n d e r 6 - 9 1 做了一系列的工作来确定芬兰不 同用途的建筑的起火频率。他们研究得出，对于小型建筑的起火频率和建筑的面 积有强烈的相关性，但是对于大型建筑，起火概率近似为一个常数。另外，他们 还发现起火频率有强烈的周期性，无论是按月统计，按星期统计，按天统计，甚 至是按小时统计，起火的频率都存在着周期性。 关于火灾发生率和起火率各种各样的研究继续发展和深入，有人研究了跳火 引起的火灾和不是由跳火引起的火灾的概率估计，防火装置出现故障的概率，建 筑物出口出现故障的概率和火灾损失( 包括人员伤亡和财产损失) 的分析1 1 0 - 1 2 l 等等。这一系列文章的发展和改进t l i e 币t l b u r r o s 的方法【1 3 l 。另外，有些文章重 点关注火灾发生的次数和火灾的时间之间的联系1 1 4 l 。在美国和台湾，已经发表 了调查了不同的类型的建筑物的情况的1 1 5 | 。 上面是用概率的方法分析火灾事件，另外还有大量的文献是用应用统计的方 法从宏观上来研究火灾事件。 对经济因素与火灾关系的研究起于1 9 7 7 年，s c h a e m a n 等人对四个城市 ( c h a r l o t t e ，n c ，s t p e t e r s b u r g e ，f l ，s a nd i e g o ，c a ，a n ds e a t t l e ，w a ) 和一 个县( f a i r f a xc o u n t r y ，v a ) 的数据进行了研究，结果表明经济水平的落后会导 致火灾危险的上升。他发现了三个对火灾影响最大的社会经济参数，分别是双亲 在家时间、贫穷、缺乏教育。这三个参数每一个平均都能引起这些地区火灾发生 率的3 9 。其中双亲在家时间与火灾发生率成负向相关关系，而贫穷和缺乏教育 则与火灾发生率成正向相关关系【1 6 l 。 为了进一步的研究为何低收入地区有较高的火灾发生率，g u n t h e r ( 1 9 8 1 ) 第1 章绪论 对o h i o 地区的t o l e d o 市建立了火灾原因模型1 1 7 1 。他把统计数据按照不同的收入 和种族分成五组，利用回归分析，g u n t h e r 发现在收入与火灾发生率之间有着强 烈的负向关系。当收入升高时火灾发生率有着显著的下降。g u n t h e r 接着研究了 收入和他调查的七种火灾原因之间的关系。结果表明，收入水平同样与七种火灾 原因中的四种有着强烈的负向关系，他们分别是纵火不明、抽烟、烧饭时起火 和儿童玩火。值得注意的是，这四种火灾原因都和人的行为有直接的关系，而和 机械故障关系较小。因此，g u n t h e r 认为这说明加强公众教育是减少这类火灾发 生率的最有效方法。对于另外三种火灾原因，热源火灾、电气火灾、加热器火灾， g u n t h e r 的研究表明他们和收入水平没有明显的关系。 1 9 9 6 年j e n n i n g s 的工作进一步尝试弄清与火灾有关的环境、建筑和人1 3 因 素之间的关系1 8 l 。j e n n i n g s 进一步强调了社会经济因素和环境因素在火灾研究中 的重要性。他认为，在决定火灾损失的因素中，社会经济因素和环境因素比火灾 防治因素更重要。在模型中j e n n i n g s 运用多元回归分析分析了建筑因素、社会 家庭系统、人口因素、经济因素这四个社会经济因素与火灾发生率的关系。 j e n n i n g s 没有选择教育水平作为社会经济因素，因为他发现教育水平与经济水平 高度相关。当经济水平提高时，教育水平同样提高，因此教育水平必须从回归分 析中舍去。多元回归分析的结果表明，j e n n i n g s 模型中的每一个社会经济因素与 火灾发生率的关系都是显著的。他们在所研究的住宅火灾发生率数据的变化因素 中占了6 3 的份额。 j e n n i n g s 的模型在研究社会经济因素和火灾的关系方面是非常有意义的。他 的工作把这方面的研究推向寻找有效参数以预测不同社区和家庭的火灾发生率 的方面。这件事情很重要，因为正如s c h a e m a n 等人指出的，确认火灾预测参数 和确认高火灾发生率直接原因不是回事。根据j e n n i n g s 的模型，人们可以发展 和检验进一步的理论来研究社会经济因素和起火因素与住宅火灾发生率之间的 关系。 1 9 9 7 年澳大利亚新南威尔消防局( n s w f b ) 1 1 9 1 发表了对悉尼数据的研究。 研究者用多种统计方法对五种火灾参数进行了分析，这五个参数分别是：火灾总 次数、住宅火灾、结构火灾、纵火和森林与草原火灾。对此他们确立了六个显著 影响火灾发生率的社会经济因素，分别是年龄、少数民族、教育、收入、失业率 第l 章绪论 和住房拥挤情况。与以往大部分研究不同的是n s w 的研究包括了一个单一火灾 原因即纵火与社会经济因素之间的关系。 m a v i sd u n c a n s q n l 2 0 1 等人研究了新西兰社会经济因素和重大建筑火灾之间的 关系。火灾数据取自于新西兰火灾服务与信息纪录系统( f i r s ) 从1 9 9 3 年7 月 到1 9 9 8 年6 月的数据。而社会经济数据则来自于n z d e p 9 6 ，n z d e p 9 6 用来刻画 新西兰每一个“屯”的社会经济状况。“屯”是新西兰统计局定义的一个地理单元， 平均每一个“屯”包括9 0 个人。n z d e p 9 6 的取值范围为1 到1 0 。 1 0 代表最贫穷 和落后，l 代表最富裕和发达。经过数据处理表明，新西兰不同的“屯”随着 n z d e p 9 6 值的升高，火灾发生率有着显著的升高。 m a v i sd u n c a n s o n 等人还认为，社会经济因素主要通过房屋结构和质量、 探测器、吸烟和酗酒、单个父母和低水平教育影响火灾发生率。通过提高房屋安 全、装备火灾探测器和尽可能减少吸烟带来的火灾危险，可以有效的减少火灾次 数。他们还讨论了公众教育的作用，肯定了加强公众教育可以减少火灾危险。 1 5 本文需要解决的问题及布局安排 在第2 章，我们主要研究从建国以来，中国城市的情况火灾。选取了五个不 同的火灾参数，分别是火灾率、死亡率、损失率、重特大率、行业死亡度。其中， 火灾率、死亡率、损失率和重特大率最能代表火灾的形势以及危害程度，分别用 火灾次数、火灾死亡人数、火灾直接损失和重特大火灾次数比上相应地区的总人 口数来表示。在社会经济因素的选取中，受数据可获得性的影响，本文选取了经 济水平和教育水平这两个最常用和最主要的社会经济因素，通过和国外研究成果 的对比，得到我国城市火灾和社会经济因素的关系。 在第3 章，我们得到了城市火灾是服从p o i s s o n 分布的结论，然后用 p o i s s o n 过程的强度作为城市火灾强度的度量，得到了城市火灾强度的按月的 时间序列。首先，我们证明了城市火灾强度是受季节影响的，然后通过利用时间 序列分析方法，把城市火灾强度序列分成季节调整后的序列，季节因子序列，然 后再在第4 章中对这两个序列分别进行更深入的处理，以便于我们对未来城市火 灾更精确的预测。 第1 章绪论 在第4 章，我们将在第3 章中得到的季节调整后的序列，结合城市重特大火 灾的次数数据，建立时间序列和回归分析组合模型，也被称为干涉模型，分析重 特大火灾对城市火灾强度的影响。对于第3 章中得到的季节因子序列，我们采用 线性回归模型分析降水和月平均气温对城市火灾强度的影响，以及这种影响的滞 后程度。 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 2 1 城市火灾的社会经济因素的选取 火的使用把人类带入了文明之门，而火灾自此也就一直伴随着人类社会， 可以说火灾是人类社会发展的产物。人是火灾的受害者，火灾的发生绝大部分 可以归结为人的行为。火灾不同于自然灾害的一个显著特征是它与人的行为密 切相关，而人的行为则是在社会整个经济条件下的具体表现，因此，在宏观上 火灾也必定受着社会经济因素的影响。研究社会经济因素与火灾的关系对于从 宏观方面了解和预测一个地区的火灾形势，把握火灾的随机性规律有着重要的 意义。国外的研究表明，社会经济因素是一个地区火灾发生率最好的预测因子。 在火灾因素方面，几乎所有相关的研究都选择火灾发生率作为火灾参数，而 在n s w ( 1 9 9 7 ) i ”1 的研究中选取了五个参数：总火灾次数、住宅火灾、结构火灾、 纵火和森林与草原火灾。本文则选取了另外五个不同的火灾参数，分别是火灾率、 死亡率、损失率、重特大率、行业死亡度。其中，火灾率、死亡率、损失率和重 特大率最能代表火灾的形势以及危害程度，分别用火灾次数、火灾死亡人数、火 灾直接损失和重特大火灾次数比上相应地区的总人口数来表示。在本文，行业 死亡度( 简称死亡度) 的定义为各行业发生火灾次数的平均死亡人数，它可以用 来表征在各种不同行业也即不同经济类型中火灾造成的死亡危险程度，也可以用 来分析造成火灾死亡的原因。 在社会经济因素的选取中，受数据可获得性的影响，本文选取了经济水平和 教育水平这两个最常用和最主要的社会经济因素。其中，经济水平用人均国民生 产总值( 人均g d p ) 来衡量，它是用来标志社会经济因素发展阶段的最主要参 数；教育水平用大专以上教育程度来衡量( 简称教育程度) 。 2 2 数据来源和说明 本文所选取的数据来源于1 9 9 4 年一2 0 0 0 年的中国火灾统计年鉴和中 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 国统计年鉴。这是有关我国火灾和社会经济因素的权威统计数据资源。其中中 国统计年鉴中没有各年受教育程度在大专以上人口数量的统计数据，考虑到中 国统计年鉴各年的统计抽样率，本文中大专人口数据由各年的在校大专人口数 累加得出。 在计算损失率时，由于主要考虑的是损失率与人均g d p 的相关关系，不需 要将损失率按照各年的通货膨胀系数和物价指数折合成不变价格计算，因为人均 g d p 中也包含了通货膨胀和物价指数的影响在内。 由于9 7 年实施了新的火灾统计方法，将以往难以统计的小火灾计入火灾发 生数中，影响了火灾数据的连续性，火灾发生数在9 7 年前后不具有可比性。如， 上海1 9 9 6 年的火灾发生率为6 2 次1 0 0 人，而1 9 9 7 年的火灾发生率跃变为5 0 4 次1 0 0 万人，约为1 9 9 6 年的8 倍。所以我们将数据分为两段，分别加以处理。 另外，中国火灾数据与同时期世界其它各国的火灾数据相比明显偏低。1 9 9 9 年中国平均火灾发生率为1 4 3 次1 0 0 万人，火灾死亡率为2 18 人1 0 0 万人。( 附 录表1 是美国1 9 8 8 1 9 9 8 和表2 中国1 9 9 0 1 9 9 9 年火灾情况表) 但是1 9 9 7 年世界 部分城市的火灾数据表明大部分城市和地区的火灾发生率都在5 0 0 次1 0 0 万人 以上，火灾死亡率在1 5 人1 0 0 万人左右，最低的瑞士也达到5 3 人1 0 0 万人。 造成这种结果的一种可能原因为各国火灾统计方法的不同，但本文的数据分析主 要发生在相同的统计方法下的不同时期或不同地区的数据之间，这些数据具有一 定的一致性和可比性，因此对本文的结论不会有太大的影响。 2 3 数据分析方法 在这一章，我们主要是对城市火灾和社会经济因素进行相关分析。相关分析 的主要目的是研究变量之间的密切程度，它揭示了不同变量之间的关联性，可以 告诉我们一组数据的变化究竟能引起另外一组数据多大程度上的变化。我们这里 主要采用，由p e a r s o n 提出的p e a r s o n 相关系数( 也叫积矩相关系数) 其计算公 式如下： ：( m x ) ( r i 一】，) ，一：二! ! ：! ：，一 一施露i 而面丽 2 1 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 其中：( x 。，y ，) ，i = l ，2 ，n 是( x ，y ) 的1 3 组样本观测值； r 为x 与y 的完全相关系数； r = 1 表示x 与y 之间完全正相关，r - - 1 表示x 与y 完全负相关。 另外，如果固定其他自变量的影响，则可用偏相关系数解释某一自变量与因 变量之间的关系，并用下列公式表示： 某个因素与因变量的偏相关系数= 塑全喾券雾箬墓姜麓冀掣 也即如下公式： 气，2 ( 2 2 ) 其中：r ：，是指第一个自变量固定时，第二个自变量的偏相关系数： 尺；啦是指包括两个自变量之后的确定系数； r m 2 是指因变量与第一个自变量的确定系数。 2 4 数据分析结果 2 4 1 建国以来全国的火灾形势与社会经济因素的关系 ( 1 ) 建国以来中国火灾率、火灾死亡率及人均g d p 的变化关系 + 图2 1 是1 9 5 2 年到1 9 9 6 年的火灾与经济因素关系图。由于9 7 年前后火灾 统计规则出现了很大的变化，火灾数据有了一个突变，故图中没有包括1 9 9 7 年 2 0 0 0 年的数据。 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 图2 11 9 5 2 1 9 9 6 年中国火灾率，死亡率及人均g d p 折线图 注1 1 9 7 9 年以前的火灾数据按照中国火灾大典中的统计数据填写； 2 1 9 8 0 年以后的火灾数据均按每年的火灾年报或中国火灾统计年鉴中的统计数 据填写。 从全国近4 5 年来的火灾数据与人均g d p 的变化，参看图2 1 ，我们可以看 出，除了1 9 6 6 1 9 7 6 年文革时期火灾形势变化较为不规则以外，全国范围内的火 灾形势有着明显的下降趋势。从图中我们还可以认为，我国的火灾形势随着经济 的发展而有了一定程度上的稳定和好转，火灾率与经济水平呈现负相关关系，其 完全相关系数为一0 5 0 7 ，p 值接近于0 。 下面将我国改革开放以来的数据进行进一步的分析。1 9 7 8 年至1 9 9 6 年，我 国人均g d p 与火灾率和死亡率的相关系数分别为0 4 2 3 和0 4 5 3 ，表明改革开放 以来，火灾形势与经济水平也保持着一定的负相关关系，只是与上面的分析相比 负相关程度有所减弱，其显著性也有所下降。 对改革开放以来的火灾数据进行更细致的分析发现：1 9 7 8 年以后全国的火 灾率稳步下降，直至1 9 8 9 年变为2 1 4 ( 次1 0 万人) ，但到了1 9 9 0 年，全国的火 灾率却达到了5 0 9 ( 次1 0 万人) ，且自此以后火灾率又一次稳步下降。直至1 9 9 7 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 年火灾统计方法改变后的四年中火灾率出现了缓慢上升的趋势。现在对1 9 7 8 年1 9 8 9 年、1 9 9 0 年- 1 9 9 6 年、1 9 9 7 年一2 0 0 0 年的数据分别进行相关分析，发现 这三个阶段的相关系数分别为一0 7 3 9 ，0 7 2 2 和0 8 6 2 。其中前两个系数的显著性 非常高，最后一个系数值则不显著。由此我们可以推断，经济水平与火灾形势是 有着负相关关系的。对上面的最后个系数可以作如下理解：在现阶段，由于过 分强调经济的发展，火灾形势也有可能与经济水平的变动方向相反，在一定程度 上有回升的趋势。但一旦从整体上来看待这段时期，两者之间的负相关关系又会 体现出来。图2 2 表示了从1 9 7 8 年到1 9 9 6 年，火灾形势和人均g d p 的变化。 图2 21 9 7 8 1 9 9 6 年中国火灾率，死亡率及人均g d p 折线图 图2 3 所表示的是在1 9 9 9 年，中国具有不同g d p 水平的地区的不同的火 灾率。图2 3 表明，在中国，火灾率最高的两个城市是北京和上海，同时也是人 均g d p 最高的地区；陕西省是经济最不发达的地区，同时有最低的火灾率；广 东省，江苏省是相对较发达的地区，火灾率也属于中等。 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 爹、 。穸歹穸 带 图2 31 9 9 9 年中国不同地区的火灾形势 图2 4 是表明在1 9 9 7 2 0 0 0 年( 也就是火灾统计新办法实施) 这个时期中国 火灾率和社会经济因素的关系。 弋2 1 8 一2 3 3 1 9 1 ，7 r 一，一。一一一 ! ：s：步 秣m b 6 0 5 6 3 1 6 曼37 0 8 塑& 一+ j 一一o ：3 1 1 9 9 71 9 9 31 9 9 9z 0 0 0 一人均g d p ( + 1 0 0 ) ，一具有大专以上文凭的人口比例( l o ) ，一火灾率( 每百万人的 火灾次数) ，一火灾死亡率( 每百万人的火灾死亡人数) 图2 41 9 9 7 - - 2 0 0 0 年中国火灾形势和经济因素折线图 从图2 4 可以看到，从1 9 9 7 年到2 0 0 0 年，中国的经济以一个稳定的增长 率增长，人均g d p 从1 9 9 7 年的7 3 l 美元增长到2 0 0 0 年的8 5 6 美元。教育水平 也是逐年上升，具有大专以上文凭的人口比例从1 9 9 7 年的2 5 增长到2 0 0 0 年 的3 1 。火灾率从1 9 9 7 年的每年每百万人11 3 次增长到2 0 0 0 年的每年每百万 o o o o 0 0 o 0 o 0 0 如钙们拍拍加巧如0 o 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 人1 4 6 次。火灾死亡率也从1 9 9 7 年的2 2 人每百万人增长到2 0 0 0 年的2 3 人每 百万人。很明显，火灾率随之经济水平的快速发展也快速增长。 ( 2 ) 不同经济水平的城市的火灾形势比较 有些地区随着经济的增长，火灾率也快速的增长。例如北京市，火灾率从 1 9 9 7 年的每百万人3 6 5 次增长到2 0 0 0 年的每百万人4 9 5 次，一共增长了2 9 ， 而同期，北京事的人均g d p 增长了1 7 。图2 5 是1 9 9 7 2 0 0 0 年北京市火灾形 势和经济因素折线图。另外一个经济欠发达地区的例子是安徽省。火灾率从1 9 9 7 年的每百万人7 2 次上升到2 0 0 0 年的每百万人1 0 2 次。图2 6 是1 9 9 7 2 0 0 0 年 安徽省火灾形势和经济因素折线图。 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 xc n 口 4 咙一一兰”一删3 j 。曼一一一一) o 4 2 1 、。 一ouu 1 6 7 1 7 9 1 9 薯一0 2 5 - _ 了蔼 2 2 。 1 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 0 一人均g d p ( + 1 0 0 ) ，一具有大专以上文凭的人口比例( 1 0 ) ，一火灾率( 每百万人的 火灾次数) ，一火灾死亡率( 每百万人的火灾死亡人数) 图2 51 9 9 7 - - 2 0 0 0 年北京市火灾形势和经济因素折线图 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 1 4 0 1 2 0 蒸1 0 0 豢8 0 邻 村r - r 6 0 * 董4 0 2 0 0 一l1 3 2 1 11 1 0 4 9 7 誓，、1nn y 1 1 0 1 7 2 静一一一7 7 4 7 4 7 4 4_-_ 4 8 7 2 4 一。一一j 3 3 1 7 1 6 一= 一一”一 1 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 0 一人均g d p ( + 1 0 0 ) ，一具有大专以上文凭的人口比例( 门0 ) ，一火灾率( 每百万人的 火灾次数) ，一火灾死亡率( 每百万人的火灾死亡人数) 图2 61 9 9 7 - - 2 0 0 0 年安徽省火灾形势和经济因素折线图 上海在中国有着最发达的经济水平。上海市的人均g d p 从1 9 9 7 年的3 1 2 0 美元增长到2 0 0 0 年的4 1 7 2 美元，但是同期火灾率从每百万人5 0 4 次下降到每百 万人3 0 8 次，火灾死亡率从3 5 人每百万人下降到2 4 人每百万人。图2 7 是1 9 9 7 - - 2 0 0 0 年上海市的火灾形势和经济因素折线图。 第2 章我国城市火灾和社会经济因素的关系 6 0 0 0 5 、0 。4 4 9 1 。气4 4 6 3502 8 7 3 0 8 x 3 撇4 5 - r2 9 3 、 2 5 8 2 7 5、2 3 9 1 2 3 1 5 9 8 7 9 5 ， ” 1 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 0 一人均g d p ( + i o o ) ，一具有大专以上文凭的人口 ：t f f i j ( l o ) ，十火灾率( 每百万人的 火灾次数) ，一火灾死亡率( 每百万人的火灾死亡人数) 图2 71 9 9 7 - - 2 0 0 0 年上海火灾形势和经济因素折线图 2 4 2 1 9 9 7 2 0 0 0 年中国4 个省市的火灾形势和社会经济因素的关系 ( 1 ) 1 9 9 7 2 0 0 0 年全国社会经济因素和火灾率的相关系数 1 9 9 7 2 0 0 0 年，人均g d p 和火灾率的相关系数分别是0 9 4 1 ，0 9 3 3 ，0 9 3 2 ，0 7 2 7 ， 平均值为0 8 8 3 ，表l 即为相关系数表。这些值都是正值，说明火灾率和经济水 平存在着正相关性，火灾率会随着经济的增长而增长。同样，火灾死亡率和教育 水平也存在着正相关性，但是这种相关性不明显。 表2 1 全国社会经济因素和火灾率的平均相关系数 人均g d p教育水平火灾率火灾死亡率 人均g d p 教育水平 l