曾小紅，畢海普，甘元慶

（1重慶大學資源及環(huán)境科學學院，重慶 400030）

近年來，工業(yè)化進程不斷加劇，化工產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，生產(chǎn)、儲存裝置日益大型化。與此同時，重特大事故也不斷發(fā)生［1］。從1995年開始，我國各省、市興起一股興建化工園區(qū)的熱潮。2000年后，這股熱潮進一步升溫。據(jù)不完全統(tǒng)計，通過十多年的發(fā)展，我國迄今擁有省級以上人民政府批準建設(shè)的新建化學化工園區(qū)就達60多處［2］。化工園區(qū)的建設(shè)與發(fā)展，在促進當?shù)亟?jīng)濟和化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，也帶來了新的安全問題［3］。由于化工園區(qū)中多為化工石化企業(yè)，生產(chǎn)、儲存、使用、運輸著大量易燃、易爆、有毒的危險化學品，而且園區(qū)內(nèi)重大危險源數(shù)量眾多，因此頻頻發(fā)生特大事故［4］?，F(xiàn)有的預測方法中以灰色理論預測較為準確?；疑到y(tǒng)理論認為:雖然客觀系統(tǒng)表象復雜，數(shù)據(jù)離亂，但還是蘊含著某種內(nèi)在規(guī)律?？梢酝ㄟ^一系列數(shù)據(jù)整理，如累加生成、累減生成和映射生成等方法，弱化其隨機性，呈現(xiàn)其規(guī)律性［5，6］。魯來祥［7］等運用GM（1，1）模型，結(jié)合平煤13礦11111巷道高冒區(qū)遺煤自燃氧化CO量變化值進行了預測，預測結(jié)果為煤礦做出決策提供了科學的依據(jù)。肖云［8］等，以大冶鐵礦東露天采場獅子山北幫滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用灰色理論，將滑坡的預測模型與滑坡運動特征相結(jié)合，推導出GM（1，1）模型，通過驗算，GM（1，1）模型預測曲線與實測曲線的拐點及發(fā)展趨勢高度吻合，模擬精度高，預測值可信度大，對臨滑滑坡也有一定的預警意義。

1 灰色預測原理

灰色系統(tǒng)理論是我國學者鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的，目前在很多行業(yè)都得到了廣泛的應用。該理論將信息完全明確的系統(tǒng)定義為白色系統(tǒng)，將信息完全不明確的系統(tǒng)定義為黑色系統(tǒng)，將信息部分明確、部分不明確的系統(tǒng)定義為灰色系統(tǒng)［9］?；疑Ｐ停?0］（Gray Model）簡稱GM模型，是灰色系統(tǒng)理論的基本模型，也是灰色控制理論的基礎(chǔ)。

灰色預測具有要求樣本數(shù)據(jù)量少、實用、精確的特點，對于受人為因素干擾、以及其他各種原因?qū)е碌氖鹿蕵颖玖可俚那闆r具有優(yōu)勢，而化工事故的發(fā)生存在很大的偶然性，引起化工事故的原因復雜，既有確定性的因素，又有非確定性的因素，因而具有灰色系統(tǒng)的特點，理論上適合應用灰色系統(tǒng)理論來預測化工事故的發(fā)生。

2 GM（1，1）模型［11］

（1）建立原始數(shù)據(jù)序列

（2）對原始數(shù)據(jù)序列x（0）作累加變換，得:

（3）對累加生成序列x（1）的前后相鄰數(shù)據(jù)取平均值，得:

（4）計算模型的中間參數(shù)C、D、E、F:

（5）計算發(fā)展系數(shù)a和灰輸入量b:

（6）構(gòu)造預測模型。由GM（1，1）的灰微分方程x（0）（k）+az（1）（k）=b，可得到其白化響應式:

（8）模型精度的檢驗。一個預測模型要經(jīng)過檢驗才能判定是否合格，是否能有效的預測事故。在灰色系統(tǒng)理論中，通常采用關(guān)聯(lián)度檢驗和均方差檢驗。

3 我國化工事故的預測

根據(jù)表1給出的我國近年來較大及其以上級別事故數(shù)目統(tǒng)計，形成一個已知的原始數(shù)據(jù)序列，采用灰色預測模型GM（1，1）進行預測。

表1 2001-2008年我國化工企業(yè)較大及其以上級別事故數(shù)及傷亡人數(shù)統(tǒng)計［12］

3.1 事故數(shù)預測

（1）構(gòu)造預測模型。原始序列為x（0）=（13，8，9，20，15，16，17，21）。根據(jù)式（2）-（5）可計算得到:

參數(shù)C D E F a b計算值411 106 6 996 30 957 －0.113 1 8.499 4

因此預測模型為:

根據(jù)還原模型（7）將數(shù)據(jù)還原處理，得到事故數(shù)目的預測值，結(jié)果見表2及圖1。

表2 2001～2008年我國化工企業(yè)較大及其以上級別事故數(shù)目統(tǒng)計及預測結(jié)果

從圖1可以看出，較大級別以上的化工事故數(shù)可能有增大的趨勢。事故數(shù)的預測值與實際值曲線整體趨勢吻合的較好，只是在2002年和2004年這兩年預測值與實際值偏差稍微有點大。這主要是因為每年化工事故的發(fā)生與當年的實際情況有緊密的聯(lián)系，并且化工事故的發(fā)生有很大的偶然性，而不是遵循單一的趨勢，因此數(shù)據(jù)會有所波動。

（2）模型精度檢驗。在灰色理論中，通常采用關(guān)聯(lián)度檢驗和均方差檢驗。采用關(guān)聯(lián)度來檢驗模型的精度。檢驗等級見表3［13］。

圖1 我國化工事故數(shù)預測曲線

表3 模型檢驗等級參照表

計算x（0）與的灰色關(guān)聯(lián)度γ:

由表3可知該模型的關(guān)聯(lián)度為一級（好）。因此，所建立的灰色預測模型GM（1，1）可用于化工事故發(fā)生數(shù)目的預測。

3.2 傷亡人數(shù)預測

（1）構(gòu)造預測模型。原始序列為x（0）=（75，57，51，137，142，148，104，221），根據(jù)式（2）-（5）可計算得到:

從而得到x（0）與x^關(guān)聯(lián)度:

參數(shù)C D E F a b計算值2 926 860 434 300 1 686 665 －0.161 4 55.396 1

因此，傷亡人數(shù)預測模型為:

將數(shù)據(jù)根據(jù)還原模型（7）進行還原處理，得到化工事故傷亡人數(shù)預測值，結(jié)果見表4和圖2。

表4 2001～2008年我國化工企業(yè)較大及其以上級別事故傷亡人數(shù)統(tǒng)計及預測結(jié)果

從圖2可以看出，事故傷亡人數(shù)的預測值與實際值曲線整體趨勢吻合得良好。在2003年和2007年預測值稍微大于實際值，其余隔年預測值與實際值偏差的不大。

（2）模型精度檢驗。按照式（9）可計算出:

所以關(guān)聯(lián)度γ為:

由表3可知該模型的關(guān)聯(lián)度為一級（好）。因此，所建立的灰色預測模型GM（1，1）可用于化工事故傷亡人數(shù)的預測，且預測精度較高。

圖2 我國化工事故傷亡人數(shù)預測曲線

4 結(jié)果分析

從表2、表4及圖1和圖2可知，我國化工較大及其以上級別的事故數(shù)以及傷亡人數(shù)都有增加的趨勢。這主要是由于近幾年，全國范圍內(nèi)興建化工園區(qū)。這雖然有利于招商引資，目前已建成的化工園區(qū)大部分都是因可以招商引資而快速發(fā)展起來的，如沿江的大部分化工園區(qū)都是這樣的。也有利于改善長期困擾我國化學工業(yè)的技術(shù)落后，規(guī)模和布局“小而散”問題。通過園區(qū)的建設(shè)可采用先進技術(shù)，擴大生產(chǎn)規(guī)模，提升企業(yè)競爭力。符合化學工業(yè)內(nèi)在發(fā)展規(guī)律。另外相互關(guān)聯(lián)的化工裝置集聚在一起，有利于生產(chǎn)控制、安全操作和“三廢”集中治理。還有利于引進高新技術(shù)［13］?；@區(qū)的建設(shè)無論對發(fā)展國民經(jīng)濟，還是對于調(diào)整我國化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高化工產(chǎn)業(yè)集中度、提升生產(chǎn)技術(shù)水平、增強產(chǎn)業(yè)競爭力、發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟有著十分積極的意義。

但是，新建園區(qū)也存在一定的問題，主要表現(xiàn)在:（1）缺乏規(guī)劃?，F(xiàn)已建設(shè)成型的化工園區(qū)或者化工集中區(qū)域盡管有了園區(qū)總體規(guī)劃，但是由于缺乏經(jīng)驗借鑒和現(xiàn)實情況的制約，有些園區(qū)規(guī)劃仍然不夠完善。（2）園區(qū)投入不足，安全設(shè)施不夠健全。從某種意義上說，公用配套服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)完善與否，在很大程度上影響工業(yè)園區(qū)安全監(jiān)管。（3）部分園區(qū)安全監(jiān)管力量薄弱，安全責任難以落實。大部分園區(qū)在管理模式上都成立了管理委員會，作為獨立的一級政府派出機構(gòu)，與當?shù)氐陌脖O(jiān)部門一樣，受地方政府的統(tǒng)一領(lǐng)導，其內(nèi)部也設(shè)立了相應的安全監(jiān)管組織，履行安全監(jiān)管職責。但是，工業(yè)園區(qū)管委會受到機構(gòu)、人員、編制的影響，無法配備足夠的安全監(jiān)管力量。由于這些因素的存在，園區(qū)內(nèi)事故頻發(fā)。因此在大力興建化工園區(qū)，增長經(jīng)濟的同時更要注重安全，以免發(fā)生事故。

5 結(jié)論

根據(jù)化工園區(qū)事故的發(fā)生存在著許多不確定的因素，闡述了其灰色系統(tǒng)的特點。針對我國較大及其以上級別的化工事故數(shù)及傷亡人數(shù)，運用灰色系統(tǒng)理論分別建立了GM（1，1）預測模型，模型精度檢驗結(jié)果表明該模型的預測結(jié)果合理。

根據(jù)預測結(jié)果可知，在未來幾年內(nèi)我國化工類事故發(fā)生的總數(shù)將呈現(xiàn)增加的趨勢，這為今后一定時期內(nèi)制定安全目標提供了參考。同時，為了在以后的生產(chǎn)中保證安全，必須加強安全管理，將強職工的安全教育以及加大安全方面的投入，以便預防事故的發(fā)生。

由于預測是根據(jù)以往統(tǒng)計數(shù)據(jù)而做出的分析，判斷其整體遵循的規(guī)律，然后根據(jù)建立的模型進行預測，因此，存在預測結(jié)果于實際數(shù)據(jù)相偏離的現(xiàn)象。但是，為了在化工事故的預防工作中，使各級政府及有關(guān)部門引起高度重視，提前預防事故的發(fā)生。因此，應該對化工事故的發(fā)展趨勢進行預測還是相當有必要的。

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