（安全技术及工程专业论文）化工园区安全水平评价指标体系研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a s s e s s m e n tf a c t o r so fs a f e t ys t a t ef o rc h e m i c a li n d u s t r i a lp a r kh a v e b e e n c o m p o s i t i v e l yr e s e a r c h e db yt h em o d e lo fm a t t e r - e l e m e n ta n dt h ea n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s t h et e c h n o l o g i c a lm e t h o do nt h es e l e c t i o no fs a f ea s s e s s m e n tf a c t o r s t h e c l a s s i f i c a t i o no fs a f e t yp a r a m e t e r sa n dt h ew e i g h tc o n f i r m i n go fs a f e t yp a r a m e t e r s ，h a s b e e no b t a i n e d t h ea c r o s s t h e a b o a r da s s e s s m e n tp a r a m e t e r ss y s t e mo fs a f es t a t ec a nb e c o n s i s t e do f2 6s a f e t ya s s e s s m e n tp a r a m e t e r sw h i c hi n c l u d e5a s p e c t s ( s a f em a n u f a c t u r e s t a t eo f p l a n t s ，l a y o u ts t a t e ，e n t i r o n m n e tq u a l i t y , u s i n gc a p a b i l i t yo ft h el a s h u p r e s o u r c e s ，a n ds o c i a la n de c o n o m i cs t a n sf o rt h er e g i o n ) a c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n g s t a n d a r d ，c r i t e r i o na n dt h ec h e c k a b l ed a t a ，c l a s s i f i c a t i o na n dw e i g h ic o n f i r m i n go fe a c h p a r a m e t e rh a v eb e e nd o n eb yu s i n ga n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s t h ej u d g i n gm o d e lo f m a t t e r - e l e m e n to n r e g i m e n t a t i o nr e c o g n i s a t i o n i se s t a b l i s h e d b yu s i n g t h e m a t t e r - e l e m e n t ，e x t e n s i o n ma g g r e g a t ea n dc o r r e l a t i v ef u n c t i o nt h e o r y , a n di ti su s e da s t h ec o n c r e t ec a l c u l a t i o na n de v a l u a t i o nf o rs a f e t ys t a t ei nc i t yz o n e t h ed e s i g n e dm o d e l i su s e df o rt h eh i e r a r c h yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fw a nz h o uc h e m i c a li n d u s t r i a l p a r k t h eg r a d eo fs a f es t a t eo ft h i sp a r ki s r e l a t i v e l ys a f e t y ”f o rt h e “i n s e c u r i t y ” p a r a m e t e ri na s s e s s m e n t ，t h ew a yo fi m p r o v e m e n ti sa d v a n c e d k e yw o r d s ：c h e m i c a li n d u s t r i a lp a r k , s a f e t ys t a t u s ，z o n es a f e t yp l a n n i n g , p a r a m e t e r s s y s t e mo fs a f e t ya s s e s s m e n t ，m o d e lo fm a t t e r - e l e m e n t ，a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s i l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重迭太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：为匀嘻 签字日期：。6 年7 文月r 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重废太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废态堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密( ) ，在一一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：玉i 绰毒 导师签名： 签字目期：a - 力, 年胁月歹日 签字日期：兰e l 重庆大学硕士学位论文1 总论 1 总论 1 1 研究背景和目的 1 1 1 研究背景 城市化是人类社会发展的必然趋势，也是一个国家走向现代化的必经阶段。 占居住面积1 1 0 的世界城市面积居住着1 3 的世界人口，集中了世界2 3 以上的财 富i ”。其外在表现是大型工业企业、大型公共场所和高层建筑目益增加和城市经济 规模及综合价值的提升，而其内在价值则是对人类社会发展精华的汇聚。中国是 一个人口众多的发展中国家，目前正处于工业化和城市化快速发展的时期。随着 社会经济发展，我国的城市化进程近年来大幅跃进，城市化率由1 9 7 8 年的1 7 9 上升到1 9 9 7 年的3 0 ，现代经济的发展仍在加速这一进程。城市作为人类经济、 文化、政治、科技的中心和社会生产、生活枢纽的作用日显突出。客观上，工业 化进程使得社会经济的可持续发展已经主要依赖于城市的可持续发展。 随着经济的发展，我国的城市化进程近年大幅跃进。同时城市的发展与工业化 的建设是同步和相关的。特别是化工类型的企业、园区的建设对于城市的公共安 全，城市和周围人群的安全、环境影响都具有密切的关系。综合分析表明，城市 公共安全已经成为制约城市发展的重要因素，城市公共安全将与资源和环境问题 共同构成社会发展的重大战略课题，受到政府和社会各界越来越多的关注，完善 城市公共安全系统具有现实迫切性，因而，如何规划城镇的安全发展，是我国城 市建设和经营活动过程中必须要着力解决的重大课题【2 1 。目前，化工园区和企业规 划或建设的安全状况如何，如何从源头控制上来进行改进和完善是一项迫切需要 着手弄清的问题之一。 有媒体报道，近年来，我国每年约有2 0 万人因各类灾害被夺去生命，因公共 安全问题造成的经济损失计6 5 0 0 亿人民币，造成的g d p 损失高达6 。2 0 0 4 年4 月1 6 日，重庆市江北区天原化工总厂发生氯气泄漏事件，造成9 人死亡，3 人重 伤，附近3 公里内的1 5 万人被迫紧急疏散。4 月1 9 日，广东省茂名市一家私人炼 油厂发生一起中毒事故，造成3 人死亡。4 月2 0 日，吉林吉化集团公司一生产基 地发生爆炸事故，造成2 人死亡；南昌市江西油脂化工厂发生废弃氯气钢瓶残留 氯气泄漏事故，造成多人中毒。4 月2 1 日，浙江省台州市海正药业有限公司发生 甲苯反应釜爆炸事故，造成2 人死亡；4 月2 3 日，哈尔滨煤气管线泄漏，近3 0 0 0 名居民被迫疏散，疏散面积达3 5 平方千米。所以，有学者指出，“在谋求经济与 社会发展的全部过程中，人的生命始终是最宝贵的，应当像对待人口问题、资源 问题、环境问题一样，把重视公共安全作为一个基本国策来对待”1 3 。 城市公共安全主要指社会公众的生命、健康、重大公私财产以及城市公共生 重庆大学硕士学位论文 1 总论 产、生活的安全。也就是城市公民从事和进行正常的生活、学习、工作、娱乐、 交往所必需的稳定的外部环境和秩序。它包括经济安全、环境安全、卫生安全、 政治安全、社会安全和信息安全等方面1 4 1 。 但是如何将这些个方面的因素综合进行考虑，确定一套科学、有效的体系可 供决策参考，是目前面临的紧迫问题。这种新的现代科学方法，可以为科学地规 划、组织城市灾害与事故的预防预报、应急救援和灾后处理提供依据 5 1 。应该是城 市公共安全研究的重要内容。一个可靠和高效的城市公共安全保障体系需要对城 市公共安全进行科学定位，对体系建设进行合理规划。要求将城市安全规划纳人 城市建设发展规划和土地使用规划，在老城区改造、新城区开发和工业园区建设 规划中增加安全专项规划和应急救援专项规划内容，将“安全第一，预防为主” 的方针切实落实到城市规划、工厂选址、项目设计等源头阶段，从源头控制灾害、 环境生态危害的发生【6 】。 因此，对城市进行总体的安全规划设计非常必要，这也正是城市公共安全规 划的意图所在。城市公共安全规划作为一项科学预测应具有严密的科学性。如何 进行城市公共安全规划设计，规划中需要研究哪些问题，采取什么样的模式，都 是急需解决的问题1 7 1 。 城镇区域的安全规划，在国内目前来说，基本属于空白。目前进行的安全评 价体系：安全预评价、安全验收评价、安全现状综合评价和专项安全评价【s j 主要是 针对单位、企业内部的安全事故、存在隐患来说明对企业和周围的影响，侧重于 企业内部的生产安全和经营，是为生产经营服务的，但是有关规划、周围人口、 环境及社会各方面的状况却很少涉及。这正是本课题需要研究的主要目的之一。 由国家安全生产监督管理局安全科学技术研究中心承担的“十五”国家科技 攻关计划课题“城市公共安全规划与应急预案编制及其关键技术研究”于2 0 0 4 年 5 月1 3 日通过了科技部专家委员会验收。该课题主要围绕城市公共安全规划和城 市重大事故应急预案及应急决策支持技术开展研究。在公共安全科技领域，该课 题率先以重大危险源辨识、重大事故风险评价和控制为研究主线，以威胁城市公 共安全的重大危险源为主要研究对象。 可见我国在这一方面的研究还是取得了一定成绩的，该课题主要是以重大危 险源来开展评价、控制和规划。但是对于企业建设发展的安全规划，有的不一定 构成重大危险源，对于该类项目的建设是否符合规划，其安全水平如何，是本课 题要着重进行探讨和研究的。 进行此课题的研究，首先可以作为城市、城镇区域范围内的危险化学品安全 规划的方法研究作为一种探讨，其次对于该区域范围内为危险化学品企业的选址 建设提供外部综合评价的一个指标体系，最后能够实际用于区域的安全规划作可 2 重庆大学硕士学位论文 1 总论 供参考的方法进行综合的定性、定量分析和评价，为区域重大安全决策、安全规 划和现状安全水平状况改善提供参考依据和决策指导。 1 1 2 研究目的 城市公共安全规划方案的设计要求在考虑国家有关政策规定、城市公共安全 问题和公共安全目标、公共安全状况、投资能力和效益的情况下，提出具体的城 市公共安全总体规划目标、城市灾害防治的措施和对策，具有科学性、系统性、 实用性和经济性。本课题以危险化学品目前在该区域的安全水平，建立一套综合 的安全指标体系和相应的模型来评判其安全水平，为规划、政府相关决策部门提 供指导。 在目前国内的政府管理体制下，由于部门的、区域的行政隶属关系，目前城 市公共安全资源尚处于条块分割、资源分散的状态，部门与部门之间、社区与社 区之间以及区域与区域之间整体联系都不够，部门之间缺乏协调合作，在信息、 基础设施、安全检测等公共资源上都不能实现全面共享，不能进行全局的调控和 综合使用。当有重大公共安全事件发生时，市政府在统一调配整体资源上容易陷 于被动，不能完全保证人力、物力、财力、信息和其它公共安全资源的有效供给， 资源整体运行效率不高，没有形成整体的应对合力【9 】。 因此，政府在积极利用市 场机制对资源配置功能的同时，应本着“集中指挥、统一调度、信息集成、资源 共享、快速高效”的原则，充分发挥自身的主导作用，对城市公共安全资源进行 整合，统一规划，优化配置，以促成实现区域公共安全体系的整体联动。 化工园区的安全水平评价指标体系的研究就是作为城镇公共安全的一个方面 来进行探索，寻求科学、有效的方法为城市公共安全的规划方法的研究参考，最 终为城市的安全规划、控制和发展编制作必要的理论基础和充分的依据。 1 2 安全评价研究现状 区域性的安全评价体系建设、公共安全规划和专项的安全规划目前在国内还 处于探索阶段。要研究这方面的内容，首先应从区域安全规划的整体出发，因为 这是安全控制和评价的源头，属于城市公共安全建设的内容。安全规划的内容、 要求和指标可以作为该区域安全评价体系建设的重要项目，将其纳入安全评价指 标体系，或者作为依据和参考项目，因此安全规划的现状对于安全评价具有不可 忽视的作用。 1 2 1 国外安全评价概况 安全评价技术起源于2 0 世纪3 0 年代，是随着保险业的发展而发展起来的f l o - 1 2 1 。 安全评价技术在2 0 世纪6 0 年代得到很大的发展，最先使用于美国军事工业。1 9 6 4 年美国道( d o w ) 化学公司根据化工生产的特点，首先开发出著名的“火灾、爆炸 3 重庆大学硕士学位论文 1 总论 危险指数评价法”，用于对化工装置进行安全评价，现已发展到第七版1 1 ”，由于 该评价方法日趋科学、合理、切合实际，在世界工业界得到一定的应用，引起各 国的广泛研究、探讨，推动了评价方法的发展。如1 9 7 4 年英国帝国化学公司( i c i ) 蒙德( m o n d ) 部在道化学公司评价方法的基础上引进了毒性概念，并发展了某些补 偿系数，提出了“蒙德火灾、爆炸、毒性指标评价法”；1 9 7 4 年美国原子能委员会 在没有核电站事故先例的情况下，应用系统安全工程分析方法。提出了著名的核 电站风险报告( w a s h 一1 4 0 0 ) ，并被后来发生的核电站事故所证实；1 9 7 6 年日本 劳动省颁布了“化工厂安全评价六阶段法”，主要应用于化工产品的制造和贮存过 程中的火灾爆炸危险性评价l 难1 8 1 。9 0 年代初概率安全评价( p s a ) 开始用于工业 辐照设备的安全分析【恤2 1 1 ，近年来取得较大发展。在世界各国，安全评价工作也 越来越普及和专业化，据统计，美国各公司共雇用了3 0 0 0 名左右的风险评价和管 理人员从事安全风险评估事务。美国、加拿大等国就有5 0 多家专门从事安全评价 的“安全评价咨询公司”，且业务繁忙【2 2 - z 3 , s l 。当前，大多数工业发达国家己将安 全评价作为工厂设计和选址、系统设计、工艺过程、事故预防措施及制定应急计 划的重要依据。 1 2 2 国内安全评价现状 我国对安全评价技术的研究起步比较晚。2 0 世纪8 0 年代初，安全系统引入我 国，通过消化、吸收国外安全检查表和安全分析的方法，机械、冶金、化工、航 空、航天等行业的有关企业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表( s c l ) ，事 故树分析( r t a ) 、故障类型及影响分析( f m e a ) 、事件树分析( e t a ) 、预先危险性分 析( p h a ) 、危险与可操作性研究( h a z o p ) 、作业条件危险性评价( l e c ) 等计2 6 j 。为 推动和促进安全评价方法在我国企业安全管理中的实践和应用，1 9 8 6 年原劳动人 事部分别向有关科研单位下达了机械工厂危险程度分级、化工厂危险程度分级、 冶金工厂危险程度分级等科研项目。1 9 8 7 年原机械电子部首先提出了在机械行业 内开展机械工厂安全评价，并于1 9 8 8 年1 月1 目颁布了第一个部颁安全评价标准 机械工厂安全性评价标准，标志着我国机械工业安全管理工作进入了个新的 阶段。原化工部劳动保护研究所在吸收道化学公司“火灾、爆炸危险指数评价法” 的基础上，又提出的化工厂危险程度分级方法。除了上述危险分级方法外，我国 有关部门还颁布了医药工业企业安全性评价通则、航空航天工业工厂安全性 评价规程、石化企业安全性综合评价办法、电子企业安全性评价标准、兵 器工业机械工厂安全性评价方法和标准等l 孔3 1 l 。在“八五”和“九五”期间， 劳动部劳动保护科学研究所等单位还进行过“易燃、易爆、有毒重大危险源辨识、 评价技术研究”等专题研究，提出了一种定性和定量相结合的重大危险源辨识和 评价方法。然而在理论、技术手段上，我国安全评价方法与发达国家相比，仍有 4 重庆大学硕士学位论文 1 总论 较大的差距，加入w r 0 以后，国际标准趋向同一性，建立在高技术含量基础上的 政府决策、越来越大的社会评价需求，将对安全评价和安全中介组织的发展提出 了更高更新的要求。 1 2 3 国内外安全法律保障体系 在西欧，一些安全专家认为，有效防止事故发生的前提是对危险做出正确分 析和评价。世界范围频发的重大恶性事故造成巨大伤亡和财产损失促使各国政府、 议会立法或颁布规定，规定工程项目、技术开发项目都必须进行安全评价，并对 安全设计提出明确要求。比如日本的劳动安全卫生法规定由劳动基准监督署 对建设项目实行事先审查和许可证制度；美国对重要工程项目的竣工、投产都要 求进行安全评价；英国政府规定，凡未进行安全评价的新建企业不准开工；欧共 体1 9 8 2 年颁布了关于工业活动中重大危险源的指令；国际劳工组织g l o ) 也先 后公布了1 9 8 8 年的重大事故控制指南、1 9 9 0 年的重大工业事故预防实用规 程和1 9 9 2 年的工作中安全使用化学品实用规程，对安全评价提出了要求 3 2 - 3 3 。 在国内，安全评价也成为企业安全管理和政府决策的科学依据，并逐渐走上规 范化、法制化的轨道。1 9 9 4 年劳动部颁发了重大事故隐患管理规定，要求有关 部门对特大、重大事故隐患进行安全评估。1 9 9 0 年劳动部颁发了建设项n ( t 程) 劳动安全卫生监察规定，要求凡符合下列情况之一的，必须进行劳动安全卫生预 评价【3 4 - 3 6 j ：大中型和限额以上的建设项目；火灾危险性生产类别为甲类的建 设项目；爆炸危险场所等级为特别危险场所和高度危险场所的建设项目；大 量生产或使用i 级、级危害程度的职业性接触毒物的建设项目；大量生产或使 用石棉粉料或含有1 0 以上的游离二氧化硅粉料的建设项目；劳动行政部门确 定的其他危险、危害因素大的建设项目。 1 9 9 8 年2 月5 日，( 原) 劳动部颁布了“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价单 位资格认可与管理规则”和“建设项目( 工程) 劳动安全卫生预评价管理办法”两部 法规，对建设项目劳动安全卫生与评价工作又迸一步做了详尽的规定。1 9 9 9 年国 家经贸委颁布的职业安全卫生管理体系试行标准要求：申请认证的组织应建 立和保持危害辨识、危险评价和必要控制措施的实施程序。2 0 0 2 年6 月2 9 日中华 人民共和国第7 0 号主席令颁布了中华人民共和国安全生产法规定：“生产经 营单位新建、改建、扩建工程项目的安全设施必须与主体工程同时设计、同时掩 工、同时投入生产和使用。”这从国家立法上明确了“三同时”含义，体现了“安 全第一、预防为主”的方针1 3 7 1 。 5 重庆大学硕士学位论文 1 总论 1 3 主要研究内容和方法 1 3 1 主要研究内容 本课题的主要研究内容如下： ( 1 ) 建立一套简单易用的安全评价的指标体系数学模型 目前危险化学品规划、布局等属于区域规划决策范畴，并且规划涉及的一些目 标和因素是没有定量的指标的。特别是生态方面和社会环境情况等内容，要求建立 的指标体系对于所有的情况都能够适用，而且要求进行定量化的评价，这样才能避 免评价适用的主观化。 ( 2 ) 确定指标体系内的各目标、因素的评价内容、评分原则和权重划分 评价指标体系主要包括的内容有： 区域企业安全生产状况与影响为研究基础，其本身的内容指标情况：从危险 化学品的种类特性、存用量、可能的危害事故( 泄露，爆炸。中毒) 、危害程度、 管理和监控等各方面进行分析； 区域规划情况：区域目前规划功能定位，人口密度，交通情况等指标的分析； 区域生态环境质量状况：环境质量现状，生态安全现状和生态状况的反应等 方面分析； 应急资源的利用：从消防、公安、医疗等方面在一定区域范围内可以提供的 资源和应急组织机构的配套完善状况进行分析； 社会经济状况：从区域经济承载能力，社会需求，科技、环保占社会投资比 重等方面建立分析。 要求将一些定量的描述定量化，最后确定各目标内各因素的等级、具体范围， 然后统计计算确定各目标的权重。 ( 3 ) 实例模型的建立和分析 可以选取重庆某区域的城市天然气管道，液化气运输、贮存，化工园区等， 经过调查目前的规划情况和相关的资料后，采用所建立的指标体系和物元评判模 型进行分析目前规划的安全水平，并根据分析内容，提出建议进行补正和完善的 措施和途径。 1 3 2 研究方法 城市灾害发生的原因千差万别，但每种灾害事故都有一个共性，都是由一些 相同的基本要素构成的。这些要素就是人( m a n ) 、物( m a c h i n e ) 、环境( m e d i u m ) 、管 理( m a n a g e m e n t ) ，即4 m 问题【3 8 删。因此，灾害事故的触发理论也应当成为城市公 共安全规划的理论基础，如基于能量学说的能量转换理论、人为失误理论、多米 诺骨牌理论和综合模型理论等。因此，分析的基础也是主要从这些方面进行考 虑和分析各自的目标、因素等。 6 重庆大学硕士学位论文1 总论 城市灾害可以通过技术手段( e n g i n e e r i n g ) 、教育手段( e d u c a t i o n ) 和管理手段 ( e n f o r c e m e n t ) 来预防和控制，即防止灾害事故的3 e 安全对策，也称为灾害事故的 预防理论【4 1 1 。由于安全水平的评价要求除要从3 e 方面考虑外，还要求系统整体性， 本课题的研究要以系统工程理论作为基础，从整体出发，在部分与整体的联系中， 揭示复杂系统的规律。 由于化工园区安全影响是多维因素的综合体，对其规划评价需经过从单因素 的小综合到多因素的大综合，这决定了单因素评价无法得出以地域为单位的区域 安全规划的综合评价要求。2 0 世纪8 0 年代蔡文创立的可拓学是定性和定量科学结 合的有力工具，它的理论支柱是物元理论和可拓集合论，其逻辑细胞则是物元【4 2 】。 本课题将运用可拓学的原理和关联函数建立化工园区化学品安全水平评价的 物元数学模型，然后根据规划方面的要求和化学品安全特性确定各层次目标以及 目标下的因素，在依据现有国家已经颁布的法律、法规、标准、规范确定因素的 分级指标，最后采用层次分析法( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，简称a h p 法) 1 4 3 1 。 a h p 是一种系统工程中对非定量事件作定量分析的简便方法，是对人们主观判断 做客观描述的一种有效方法1 4 4 1 。本课题将采用a h p 数学统计分析方法计算各目标 和因素的权重。 物元数学方法的从提出到应用已经经过很多人的验证和使用，已经形成一套 以可拓集合为背景的理论体系。目前已经有人将物元模型该类方法用于城市生态 安全评价研究【4 5 1 ，将界限模糊性的问题作了客观确定性的定量评价，把可拓学的 原理和方法运用于我国十大城市生态安全评价，作了一种尝试与探索。 7 重庆大学硕士学位论文 2 安全评价模型及权重计算理论与技术 2 安全评价模型及权重计算理论与技术 2 1 安全评价物元模型 2 1 1 概述 物元分析它基于事物的功能目标与环境条件之间的可容性与事物系统的相关 性，把现实的问题概括为相容性和不相容性问题。现在，物元分析已经在宏观决 策方面取得了可喜的应用成效，在价值工程、新产品构思、经济管理、决策分析、 人工智能等方面显示了重要的应用前景。 2 ，1 2 物元的概念 我们把人、事和物统称为事物。事物，具有各种各样的特征，确定的事物关于 某一特征有相应的量值。事物的名称、特征和量值是描述事物的基本要素。 ( 1 ) 事物 为了区别和认识事物，人们用一些记号来代表它们，如桌子、张三和台风等。 这些记号就是事物的名称，简称为事物。 事物，有类事物和个事物之分。当n 代表具有某些相同性质的一类事物时， 称n 为类事物。当n 代表的是某一个具体的事物时，称n 为个事物。 在某一个时刻，个事物n 关于某特征c 只有一个量值v 与之对应。而相应的 类事物关于该特征的量值往往是个值域。 从事物的存在性来分，事物又分为存在事物和期望事物两类。现在存在或过 去存在过的事物，称为存在事物。假设的、设计的或者是幻想的、期望的事物， 统称为期望事物。存在事物的全体记为1 l r l ( n ) 。期望事物的全体记为1 l r2 ( n ) 。 一切事物的全体记为1 i r ( n ) ，即：1 i r ( n ) = 1 l r l ( n ) u1 i r2 ( n ) 。 ( 2 ) 特征 凡能表示事物的性质、功能、行为状态以及事物间的关系等征象都是事物的 特征。一个事物，可以通过各种各样的特征来体现。 描述事物的作用或用途的特征称为功能特征。如运输能力和发光程度等；描 述事物性质的特征称为性质特征。如酸碱度和导电率等；描述事物实体的特征称 为实义特征，如长、宽、重量和体积等。 ( 3 ) 量值 事物关于某一特征的数量、程度或范围等称为该事物关于这一特征的量值。 特征c 的取值范围，称为它的量域，记作v ( c ) 。量值可分为数量量值和非数量 量值。 用实数及某一量纲来表示的量值称为数量量值，不是使用实数来表示的量值 称为非数量量值。非数量量值可以通过数量化变为数量量值，以便进行定量计算。 各种指标、参数和衡量条件都可以通过数量化变为数量量值。 8 重庆大学硕士学位论文2 安全评价模型及权重计算理论与技术 ( 4 ) 物元的定义 给定事物的名称n ， r = ( n ，c ，v ) 它关于特征c 的量值为v ，以有序三元 组作为描述事物的基本元， 为物元的三要素。 ( 2 1 ) 简称为物元。同时把事物的名称、特征和量值称 根据物元的定义，v 由n 和c 确定，记作 v = c ( n ) ( 2 2 ) 因此，物元也可以表示为 r ：( n ，c ，c ) ( 2 3 ) 一个事物有多个特征，如果事物n 以n 个特征c ，c ：，c n 和相应的量值 v 1 ，v 2 ，v n 描述，则表示为 r = mq ，k 乞，屹 乞， ( 2 ，4 ) 这时，称r 为n 维物元，简记为r ：( n ，c ，v ) ( 2 5 ) 其中： q q 乞 并称r i = ( n ， 也记为 v 皇 k 眨 【吃 c i ，v i ) ( i = l ，2 ，n ) 为r 的分物元。为了书写方便， r = 【n ；( c 1 ，v 1 ) ，( c 2 ，v 2 ) ，( c n ，v h ) 】 = ( r 1 ，r z ，r 。) ( 2 6 ) 2 1 3 可拓集合的定义 在经典数学中，给定对象集u 的一个经典子集a ，那么，u 中不属于a 的元素 9 墨是。 r 重庆大学硕士学位论文 2 安全评价模型及权重计算珲论与技术 就属于a 。但在实际问题中，a 常由两类有本质不同的元素所组成。例如，某车床 加工的工件规格为中5 0 兰：，若对加工后的工件进行检验，可分为合格品和不合格 品，而在不合格品中，一类是直径d 5 0 1 的工件，一类是d 、 l 旺蚴 iz 以 l 冥中p 表不评判等级的全体，砩i 为p 夭十c 所取的量值范围。 确定待评物元 岛，q ，五 色，恐 乞，瓦 ( 2 1 3 ) 表示，称为对象的待评物元。式中p 0 表示对象，x i 为p o 关于c 的量值，即待 评对象收集所得的具体数据。 ( 2 ) 确定待评对象关于各等级的关联度，令 删4 苇产x * e x o j i 眩 驰，。瓦考轧邸呲眨 对每个特征c i ，取a j 为权系数，令 k ( p o ) = a i 巧( 弓) ( 2 1 6 ) 称茁，( p 。) 为待评对象p o 关于等级j 的关联度 由p ( x i ，x o j i ) = i x , - o 5 ( a o j i + b o 儿) f 一0 5 ( b o ，i a o j i )( 2 1 7 ) ( 1 = 1 ，2 ，n ) p ( x i ，x p o ) ) = l x i 一0 5 ( a p o j + b p o j ) l 0 5 ( b p o j a p o 】) ( 2 1 8 ) ( 1 = 1 ，2 ，n ) 计算关联函数值。 ( 3 ) 对象等级的评定 若 一m a x x p o ) ( 2 1 9 ) j 1 ，2 ，m 则评定p o 属于等级j 0 ，若对一切j 重庆大学硕士学位论文 2 安全评价模型及权重计算理论与技术 玛( r o ) 0 表示p o 的评判等级己不在所划分的各评定等级范围之内，应舍去。 2 2 安全评价指标权重的确定方法 2 2 1 确定权重方法介绍 在出来多指标问题时，往往要考虑各指标的相对重要性。一般来说，指标的相 对重要性不能作定量的测量，只能作定性的比较判断。所以，在处理实际问题时， 常常感到是一个困难的问题【4 舯。目前用得比较多的是特而菲方法，这是一种调查 询问，集中众多专家意见的方法。假定有m 个指标，要确定其相对重要性，调查 了k 个有经验的专家，第k 个专家对m 个指标给定权重后，然后集中这k 个专家 的意见，把经统计的结果返回给k 个专家，请他们再予斟酌和修正。这样经过几 次反复，最后确定m 个指标的权重。这个方法比较简单，也比较古典。 另外一种新的方法是，特征值方法。为确定m 个元素相对重要性程度，一般 是通过逐对比较来实现的。为了使判断定量化，引入范围为1 - 9 的标度。标度中所 用的数量是绝对的。要确定相对重要性权重的指标有m 个，对它们进行逐对比较， 并按上述标度的定义赋值，然后计算特征矢量，这个特征矢量的各个分量，就是 我们要确定的相应指标的权重。该方法即为层次分析法。 层次分析法( a h p ，a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ) 是美国匹兹堡大学运筹学家萨 蒂( t l s a a t y ) 于二十世纪七十年代中期提出的一种多层次权重决策方法。这种方 法集定性与定量分析于一身，能够很好地提高绩效的可比性与客观性。该方法是 将评价对象或问题视为一个系统，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分 解成不同的组成要素，并按照要素间的相互关联度及隶属关系，将要素按不同层 次聚集组合，从而形成一个多层次的分析结构系统，把问题条理化、层次化。它 是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法，具有高度的逻辑性、 系统性、简洁性和实用性，特别适用于那些难以完全用定量进行分析的复杂问题 4 9 - 5 1 。 2 2 2 层次分析法的基本原理 ( 1 ) 基本原理 用层次分析法作系统分析，首先要把问题层次化。根据问题的性质和要达到的 总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联影响以及隶属 关系将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型。 在排序计算中，每一层次的因素相对于上一层次某一因素的单排序问题又可简 化为一系列成对因素的判断比较。为了将比较判断定量化，层次分析法引入1 9 比率标度方法，并写成矩阵形式，即构成所谓的判断矩阵。形成判断矩阵后，即 1 3 重庆大学硕士学位论文 2 安全评价模型及权重计算理论与技术 可通过计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，计算出某一层元素相对 于上一层次某一元素的相对重要性权值。在计算出某一层次相对于上一层次各个 因素的单排序权值后，用上一层次因素本身的权值加权综合，即可计算出某层因 素相对于上一层整个层次的相对重要性权值，即层次总排序权值。这样，依次由 上而下即可计算出最低层次因素相对于最高层的相对重要性权值或相对优劣次序 的排序值。决策者根据对系统的这种数量分析，进行决策、政策评价、选择方案、 制定和修改计划、分配资源、决定需求、预测结局、找到解决冲突的方法等等。 采用a h p 确定系统指标权重的应用较多【5 2 删，如用a h p 法确定区域生态安全系 统各项指标权重是一种有效的方法，较常规的方法准确，可大大减少随机性。 假定有n 个物体，它们的重量分别为w 1 ，w 2 ，w 。，并假定它们的重量 和为单位1 p 比较它们之间的重犀，很容易得到它们之间逐对比较的判断矩阵： l 旦堕堕i 1w 旷睨l f 曼堕嘎l a _ 1w 旷瓦f = ( a i i ) 。m ( 2 2 0 ) 卜；l j 堡墨旦i i 嵋 一 睨l 显然 a i j = l a i i a i i 2 1 a i j = a i k a j k j ，j ， 用重量向量w = 【w 1 ，w 2 ， k 秣= 从上式 k = l ，2 ，n 里旦堕 w ”睨 w 睨 w 难看 旦形 一可 里睨 形一睨 w 。】右乘a 矩阵，其结果为： n w l n w 2 - - r l w ( 2 2 1 ) 出，以n 个物体重量为分量的向量w 是比较判断矩阵a 的对应 于n 的特征向量。根据矩阵理论可知，n 为上述矩阵a 唯一非零的，也是最大特 征根，而w 则为其所对应的特征向量。 m 砜 重庆大学硕士学位论文2 安全评价模型及权重计算理论与技术 同样，对于复杂的社会的、经济的以及科学管理等领域中的问题，通过建立层 次分析模型，构造两两因素的比较判断矩阵，就可应用这种求解判断矩阵最大特 征根及其特征向量的方法，来确定出相应各种方案、措施、政策等相对于总目标 的重要性排序权值。 ( 2 ) 确定定量化的标度 在层次分析中，为了形成判断矩阵，引入了l 9 比率标度方法，这就使得 决策者判断思维数学化。这种将判断思维数学化的方法大大简化了问题的分析， 使非常复杂的社会、经济以及科学管理领域中的问题定量分析成为可能。此外， 这种数学化方法还有助于决策者检查并保持判断思维的一致性。萨蒂( t l s a a t y ) 引用下表所示的1 9 标度方法。 表2 1判断矩阵标度及其含义 t a b l e2 1d e m a r c a t o ra n dm e a n i n g so ft h ej u d g e m m tm a t r i x 标度劫含义 1 j 因素与，因素同样重要 3 j 因素比_ ，因素稍微重要 5 j 因素比，因素明显重要 7 ，因素比，因素强烈重要 9 j 因素比，因素极端重要 2 , 4 ，6 , 8 ，与j 两因素重要性比较结果处于以上结果的中间 倒数 ，因素与，因素比较的判断a j i = 1 a i j ( 3 ) 判断矩阵的一致性及其检验 应用层次分析法保持判断思维的一致性是非常重要的，所谓判断一致性，即判 断矩阵a 有如下关系： a i j = a a j kj ，j ，k = l ，2 ，n 根据矩阵理论，判断矩阵在满足上述完全一致性条件下，具有唯一非零的，也 是最大的特征根 m a x - - n ，且除入。外，其余特征根均为零。层次单排序计算问题 可归结为计算判断矩阵的最大特征根及其特征向量的问题。如已知判断矩阵a ， 即计算满足： a w = n w( 2 2 2 ) 的特征根n 及对应的特征向量w 。见公式( 2 2 0 ) 。 但是，在一般决策问题中，决策者不可能给出精确的w 册度量，只能对它们 进行估计判断。这样实际给出的a i i 判断与理想的w i w j 有偏差，不能保证判断矩 阵具有完全的一致性。根据矩阵理论，相应于判断矩阵a 的特征根也将发生变化， 新的问题即归结为： 重庆大学硕士学位论文 2 安全评价模型及权重计算理论与技术 aw = 。w ( 2 2 3 ) 式中x 。为判断矩阵a 的最大特征根，相应的w 就是对应于x 。的特征向 量。 若判断矩阵具有完全一致性时，x 。劫，且除xm a x - - - - n 外，其余特征根均为零。 而当判断矩阵具有满意的一致性时，它的最大特征根稍大于矩阵阶数n ，且其余特 征根接近于零。这样基于层次分析法得出的结论方是合理的。 在层次分析法中引入判断矩阵最大特征根以外的其余特征根的负平均值，作 为度量判断矩阵偏离一致性的指标，即计算相容性指数( 2 1 ( c o n s i s t c n c yi n d e x ) n 旯一口 丑一1 为了度量不同阶判断矩阵是否具有满意的一致性，还需引入判断矩阵的平均 随机一致性指标r i ( r a n d o mi n d e x ) 值。随机一致性指标r i 是多次( 5 0 0 次) 重复进行随机判断矩阵特征值的计算后取算术平均值得到的。表2 2 是重复计算 1 0 0 0 次的r i 值。 表2 2随机一致性指标r j 值 t a b i e 2 2t h c v a l u e o f r i n123 4 567