国外区域火灾风险评估技术及应用现状.doc

作者：杜霞,张欣,刘庭全,马玉河 2004-8-24 8:21:00 页面功能 【字体：大 中 小】 【关闭】【发 表 评 论】【推 荐】 摘要: 介绍了英国的区域火灾风险评估技术及日本和美国相关技术的现状, 对区域火灾风险评估技术的应用研究工作提出了建议。 关键词: 区域火灾; 火灾风险; 评估 1前言 火灾风险评估技术是现代火灾科学的重要组成部分。它是通过分析影响火灾发生和发展过程中的各种因素, 充分利用历史数据, 预测火灾的发生概率和灾害后果, 合理量化火灾风险的一门现代消防技术。 火灾风险评估技术的内容非常丰富, 不同的评估方法根据其评估的目的、对象、内容和指标具有不同的应用价值。其中, 区域火灾风险评估技术可以为城市配置灵活合理的消防力量, 为火灾事故指挥者确定灭火预案提供基础, 还可以作为城市和社区综合消防安全管理决策科学化的基础。 笔者主要介绍英国区域火灾风险评估技术的研究状况以及日本和美国的相关情况, 以期待我国能尽早开展有关的技术研究和应用, 使城市消防力量的配备更加科学。 2英国区域火灾风险评估技术的现状 2. 1研究背景 英国区域火灾风险在消防力量规划中的应用研究始于1936 年。1944 年制订的消防力量的响应时间、速度和程度的标准, 是根据建筑规模和环境密度确定的,对于火灾风险的评估是一种以财产风险为基础的定性方法。这种方法将城市的典型区域划分成A、B、C、D等几个风险等级, 每种风险等级代表具有某类典型特征的区域。对于不同风险等级的区域, 规定了相应的第一出动响应时间最低标准, 并于1958 年和1985 年进行了两次修订。 该标准将大部分城市消防力量分配到了市中心的商业区, 而居住区的消防力量则相对薄弱, 造成在过去30 至40 年间, 75% 的家庭火灾都有人员伤亡, 这表明目前火灾风险较高的区域是居住区。1995 年英国审计委员会提出了更新消防力量标准的提案, 建议降低生命风险新的火灾风险评估方法, 并在3 年后有了初步成果。新方法以评估生命风险为基础, 目的是使消防安全措施与生命、财产、环境的风险等级达到最优平衡。 2. 2有关风险评估的研究内容 风险评估方法对风险的定义是可能性与后果的乘积, 即: 风险= 可能性后果。研究内容包括: (1) 风险评估中考虑了以生命风险和财产风险为重点的五种类型风险: 个体生命风险、社会生命风险、财产风险、环境风险和历史遗产风险。 (2) 风险评估中采用了卫生与安全行政部门的可容忍性的风险框架(见图1)。 通过收集、分析、研究大量的火灾统计数据和人口统计资料等, 确定出几种风险的表示方法: 人员的伤亡率、指定区域/人口类型/群体的火灾发生率、一个区域内预测的重大灾害发生次数等, 推荐了全国可以忍受程度的风险指标。 (3) 研究火灾风险因素, 包括建筑内含物、居住者、消防安全管理、建筑物内主动消防安全设施、建筑物内被动消防安全设施等。 (4) 开发出大量的风险评估工具箱, 包括住宅(12 层)、其他建筑(除1 2 层住宅建筑以外)、特殊服务、重大事故等, 并确定了几十种典型的火灾场景, 帮助消防队评估辖区内的风险。评估工具是在分析和研究了伤亡率、重大火灾次数、人员特征、建筑物特征等因素的基础上开发而成的。其特点是具有灵活性, 以事故的历史记录和经验为基础, 焦点在生命风险, 适用于英国的消防队资源分配。 (5) 1999 年至2002 年, 在18 个消防队的应用实践证明了风险评估工具箱具有一定的实用性。实验区域包括一些中心城市、偏僻乡村、大城市的居住区和商业区, 以及中小城市的居住区和商业区。事故类型包括低层和高层住宅群、现代化和非现代化商业建筑以及汽车火灾事故等。 2. 3火灾风险评估工具箱的主要内容 (1) 住宅建筑区域的评估工具箱。一是划分风险区域, 初步确定被分割区域的火灾风险等级。被分割区域内, 火灾发生率和火灾伤亡率应当普遍相似, 且风险区域应该有明显的“自然”边界。这个过程可以通过对具有典型特征的住宅区域的定性描述, 得到区域的火灾风险等级; 也可以根据社会- 人口统计及火灾呼叫分布的判断, 得到区域的火灾风险等级。 二是量化火灾发生率和火灾伤亡率, 确定区域的火灾风险等级。利用过去4 5 年内火灾事故的历史数据, 计算出两个关键的统计指标, 即每n 幢住宅建筑的年火灾发生率和每x 个居民的年火灾伤亡率。 式中: FDR1 是过去4 至5 年每个风险区域内住宅建筑报告的火灾数量。根据这两个指标确定火灾风险等级。 (2) 其他建筑(除1 2 层住宅建筑以外) 区域的评估工具箱。 阶段1: 选择一个区域并确定调查方案。评估开始时, 首先把一个消防行政区域(风险区) 划分为更小的子区域(风险群)。消防队行程时间是划分风险群的主要考虑因素。然后确定风险群中每种用途的建筑数量和调查抽样方法, 其目的是为了在精确的评估(即调查多少个建筑) 和承担的评估工作量之间找到一个平衡。 阶段2: 在每个调查的建筑内, 评估最大可能的生命、财产损失和火灾频率。评估一天中每4 h 间隔内失控火灾事故中可能遭受伤害的最大的人员数量; 评估消防队员没有干涉的情况下, 发生失控火灾最大可能的财产损失; 评估一个建筑失控火灾的可能性与英国这种用途建筑的火灾可能性的平均值相比是高或低。 前两个评估内容需要对火的蔓延发展、防火分隔等作出合理的分析判断, 第三个评估内容需要分析影响火灾可能性的各种因素, 其中包括消防安全系统的现状和管理。因此, 这个阶段的风险评估需要考虑建筑内消防设施的管理和消防安全设施失效的可能性, 以及考虑建筑的用途类型。 阶段3: 总的风险求和, 评估可容忍的风险水平,确定最不利规划场景。这个阶段是在调查的风险群中,把所有建筑风险相加的评估阶段, 得到该风险群的总风险。然后用总风险与设定的风险标准进行比较, 如果超出了消防队消防力量的水平, 必须提供适当的消防力量和其他消防安全措施, 使风险保持在可接受的水平。工具箱提供了如何确定最不利规划场景以及这些场景需要的消防力量的类型和数量。 3日本城市火灾风险评估现状 20 世纪80 年代, 日本对所有城市进行城市火灾风险评估、划分城市等级, 从城市防灾的角度加强行政管理, 就已经形成了一种制度。城市火灾危险度的表示方法主要采用的是“城市等级”法, 除此之外还有横井法、菱田法、数研法和东京都法。 “城市等级”法是日本在采纳了美国国家火灾保险商委员会(NBFU ) 制定的“城市消防情况和物质条件分级表”的基础上, 修改并用于消防领域。 “城市等级”是指从城市、市街地(确定城市等级的评估区域)、地区(计算时的基础单位) 的气象条件、木结构建筑物的种类以及结构状况、通讯设施、消防体制方面考虑, 对木结构建筑物的延烧采用火灾工程学的方法, 对通讯和灭火采用统计方法, 定量计算市街地内木结构建筑物每年预计的燃烧损失量, 并根据计算量大小确定城市等级, 表示城市潜在的火灾危险程度。 “城市等级”法评估的基本过程: (1) 为便于评估和计算, 根据不同情况规定了计算标准。包括: 划分评估区域、设定假想着火点、确定注水时间(由报警时间、准备出发时间、行程时间、水带延长时间组成)、平均风速、风力和频率、小火和大火的烧损面积、消防车的枪口数和每个枪口所包围的火焰长度、注水开始时间与烧损面积的关系、注水开始时间与火焰面周长的关系、注水开始时间与延烧距离的关系。 (2) 根据公式和图表计算烧损率。计算地区内非小火的烧损面积、市街地非小火的烧损面积、市街地每年预想的烧损面积和预想的烧损率。 (3) 确定城市等级。根据所计算出的预想烧损率,确定城市等级, 分为10 级。 该方法计算的烧损面积主要针对木结构建筑, 通过计算市街地的非小火部分的烧损面积、大火部分的烧损面积和小火部分的烧损面积之和, 计算出预想的烧损率, 用烧损率量化城市的火灾风险。不同的烧损率对应不同的城市等级, 烧损率越低, 表示城市等级越高, 火灾风险越小。该方法通过分析统计数据和经验判断, 得出了大量用于评估的计算公式和图表。 其他四种方法也采用了火灾危险度概念, 只是考虑的影响因素不同, 所定义的公式的形式有所不同。 4美国城市火灾风险评估现状 1866 年, 美国国家火灾保险商委员会(NBFU ) 为了提高城市防火和公共消防, 在评估了许多城市的火灾风险后, 开发了城市检查和等级系统。现行的“灭火分级制(FSRS) ”就是由此演变而来, 是美国保险事务所( ISO ) 在评估单个区域灭火能力时使用的手册。 在现行的“灭火分级制”中, 通过建立建筑物所需消防给水流量的计算公式NFFi= CiOi(X + P)i, 给出了一种火灾风险的分析方法。考虑的风险因素有: 建筑(Ci)、建筑用途(Oi)、暴露(Xi) 和每个选定的建筑间的连接因数(Pi) 或者防火分隔。这些风险因素由建筑结构、建筑有效面积、建筑内物质的可燃性、受影响建筑物外围护墙体的结构、距暴露建筑物的距离、暴露建筑物外围护墙体的长?高值、暴露建筑物外围护墙体的耐火极限、开口保护形式、防火分隔的结构和连接长度等子因素确定。该方法分别给出了各子因素的分值, 通过打分和计算, 确定建筑物所需的消防给水给水流量。然后, 经过对比和分析区域内各种建筑物所需的消防给水流量值, 选出一个有代表性的作为区域消防给水流量值。再根据该值确定区域的消防车数量、消防泵类型和消防装备数量等。 另外, 美国国家消防科学院和N FPA 也根据各自的研究成果, 在计算消防给水流量时, 确定了风险的分析方法。 5结束语 火灾风险评估的过程就是提供火灾证据、预测火灾风险的过程。在区域火灾风险评估技术作为常规的基本工具被采纳之前, 需要完成许多基础研究工作。 (1) 区域火灾风险评估技术是采用消防措施降低火灾风险的关键。因此, 开发精确而实用的评估工具至关重要, 它是使消防决策更科学、更合理的基础。开发风险评估工具的关键是建立评价指标体系、确定指标体系中各项指标的权值以及建立数学模型。火灾风险评估的结果是否准确, 依赖于火灾事故数据的采集与处理能力。 (2) 如果消防力量基于区域火灾风险评估, 则必须定义一个可以接受的火灾风险标准。不同国家、不同时期可接受的损失水平不同, 风险标准也应有所不同。 (3) 随着区域火灾风险评估技术的发展, 可能会开发出多种评估工具, 使用的评估方法也可能不一致, 每一种方法确定的风险等级的含义亦不会完全相同。不同方法确定的风险等级之间存在的量化关系如何, 需要输入的数据怎样协调统一, 不同的应用如何发展等,都是需要进一步研究的内容。 (4) 消防安全应该做到成本有效, 降低火灾风险的消防措施的成本也应该是风险评估技术研究的内容。 另外, 消防部门对一些特殊风险, 如化学危害事故、交通事故、环境危害事故等的处置工作将会增加。 因此, 开发特殊灾害的风险评估工具, 研究其紧急事故的类型和处置, 同样是十分有意义的工作。 参考文献: 1 A n Introduction to the Review of F ire Service Emergency Cover,F ire Research N ew s , 2000 (22) , W inter. 2 In the L ine of F ire, N ational Repo rt. 3 Out of the L ine of F ire, N ational Repo rt. 4 h ttp: ?www. fireservice. co. uk. 5 M ain Repo rt. 6 Technical Paper