王其磊 賈春雷 康習(xí)鋒 馬曙光 張芳 張曉明 劉峰

(中國人民警察大學(xué) 河北廊坊 065000)

0 引言

隨著國內(nèi)成品油使用量不斷加大，如何在開采、加工及流通環(huán)節(jié)有效控制成本，油庫作為連接煉油廠和加油站的重要的中間環(huán)節(jié)，作用巨大。因此在油庫的選址過程中，在充分考慮人口密度、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、政策力度、環(huán)境影響等基本條件外，還要充分考慮安全性，這主要是由于成品油的易燃易爆等危險(xiǎn)特性，極易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。因此相較于普通的商品儲(chǔ)運(yùn)中心，油庫選址時(shí)所考慮的原則、因素要復(fù)雜的多。對油庫區(qū)選址就要充分考慮定量與定性因素，進(jìn)行綜合評價(jià)，如何從安全性和運(yùn)營格局出發(fā)均衡考慮財(cái)務(wù)、交通、環(huán)境和安全方面各種因素，確定各個(gè)備選地址的優(yōu)劣程度，從而保證選址的合理與科學(xué)顯得至關(guān)重要。

關(guān)于如何對油庫選址進(jìn)行高效、合理、正確的評價(jià)很多學(xué)者進(jìn)行了探討，李橫等[1]對油庫的優(yōu)化選址方法進(jìn)行了研究，運(yùn)用指標(biāo)體系歸一化的處理方法，采用遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的計(jì)算方式，具有一定的參考價(jià)值。程飛等[2]在如何確定油庫選址的指標(biāo)權(quán)重及隸屬度關(guān)系方面進(jìn)行了分析，并對模糊評判體系模型進(jìn)行了構(gòu)建。但目前的研究方法中偏向于臨時(shí)油庫的選址，一般不具有經(jīng)營性，因此考慮面一般只側(cè)重于油庫的工藝流程、油庫的安全和補(bǔ)給的經(jīng)濟(jì)與困難程度，而對于經(jīng)營和環(huán)境等方面分析較少，不能滿足油庫選址的運(yùn)營要求[3-6]，且目前采用的多為層次分析法，它是一種多層次權(quán)重分析決策方法，但是在進(jìn)行判斷矩陣標(biāo)準(zhǔn)修正時(shí)，主觀性強(qiáng)，缺乏科學(xué)的理論和方法。國外油庫選址主要利用多目標(biāo)函數(shù)數(shù)學(xué)模型，并且以給周圍居民和環(huán)境造成影響最小化為目標(biāo), 在提高油庫區(qū)安全度指數(shù)基礎(chǔ)上考慮如何降低運(yùn)營成本，確定較優(yōu)選址。

本文主要依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、專家經(jīng)驗(yàn)及改進(jìn)模糊層次分析評價(jià)方法，對油庫消防響應(yīng)、周圍人員密度、地形地質(zhì)條件、鐵路公路數(shù)量、市場投資收益、政策支持和消防隊(duì)伍等相關(guān)影響因素權(quán)重及評價(jià)辦法進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，能夠有效對油庫選址的優(yōu)先級進(jìn)行評價(jià)比對。

1 評價(jià)體系與方法

油庫選址評價(jià)指標(biāo)體系是評價(jià)油庫區(qū)選址安全度和運(yùn)營指數(shù)的基礎(chǔ)。要充分結(jié)合油庫選址的基本原則，以提高油庫區(qū)安全度、降低運(yùn)營成本及滿足客戶需求為前提，因此在選擇評價(jià)指標(biāo)時(shí)不僅要考慮油庫地址的市場需求、地形地質(zhì)、交通及環(huán)境狀況，而且還要部分考慮對于安全及運(yùn)營有重要影響的人類活動(dòng)、消防安全保障及數(shù)據(jù)指標(biāo)的可獲得性等其他影響因素。結(jié)合油庫選址建造的的實(shí)際特征,利用客觀性與易操作性原則，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)相關(guān)性原則, 建立多層因素集。充分考慮國家、地區(qū)、企業(yè)各層次的影響，涉及環(huán)境、成本效益、發(fā)展可持續(xù)性等各目標(biāo)的平衡，還要對油庫選址的適應(yīng)性及影響變化的其他因素綜合考慮，以便于滿足不同層次的目標(biāo)對項(xiàng)目的要求，評價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建需要分層次，體現(xiàn)出油庫建設(shè)項(xiàng)目涉及的各類因素。在綜合分析與調(diào)查研究的基礎(chǔ)上, 提出了油庫區(qū)選址安全與運(yùn)營優(yōu)劣評價(jià)體系, 如表1所示。

2 改進(jìn)模糊層次分析法

根據(jù)油庫項(xiàng)目的實(shí)際情況，結(jié)合文獻(xiàn)分析，本研究選用改進(jìn)模糊層次分析法，比傳統(tǒng)的模糊層次法更加準(zhǔn)確簡單利于實(shí)現(xiàn)，并且比較后發(fā)現(xiàn)：通過對油庫區(qū)各評價(jià)因素綜合分析，利用高進(jìn)模糊分析法中矩陣一致性特點(diǎn)，構(gòu)造具有動(dòng)態(tài)特點(diǎn)的分層次結(jié)構(gòu)。由于模糊矩陣具有較好的計(jì)算精度，且能夠滿足一致性條件與有效減少計(jì)算中的迭代次數(shù)，收斂速度快于傳統(tǒng)優(yōu)先判斷矩陣，且無需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，因此計(jì)算結(jié)果具有較好的應(yīng)用性和準(zhǔn)確性。

表1 油庫選址安全與運(yùn)營評價(jià)指標(biāo)體系

(1) 經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理， 將決策矩陣規(guī)范化,建立具有模糊互補(bǔ)特性的優(yōu)先判斷矩陣F={fij}n×n，為了更有效地判斷矩陣中各元素的相對重要性，本研究中采用運(yùn)算較為精確的兩元素標(biāo)度法，兩元素標(biāo)度法能夠在某準(zhǔn)則規(guī)范下準(zhǔn)確地描述任意兩個(gè)因素相對重要程度，為了使判斷分析定量化，選用0.1～0.9標(biāo)度表示，建立判斷矩陣元素標(biāo)度判斷標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 元素標(biāo)度

(3) 方根法求排序向量W(0):

(5) 以排序向量W(0)作為特征值法的迭代初值法的迭代初值V0，求精度較高的排序向量W(k)。

判斷：若‖Vk+1‖∞-‖Vk‖≤ε，則‖Vk+1‖∞即為最大特征值λmax，將Vk+1進(jìn)行歸一化處理：

所得向量W(k)=Vi+1即為方案排序向量，迭代結(jié)束。

3 指標(biāo)權(quán)重與因素集的選擇

3.1 評估指標(biāo)

由于影響油庫區(qū)安全與運(yùn)營的指標(biāo)較多，各個(gè)影響因素所占的權(quán)重比又有所不同且具有不確定和環(huán)境變化的干擾，很難對評價(jià)等級進(jìn)行定量化評價(jià)與具體判值，因此油庫選址的指標(biāo)集的選取方法通常參照城市建設(shè)總體規(guī)劃、《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》，按照靠近鐵路公路沿線，滿足地質(zhì)、防洪、生產(chǎn)、消防、生活所需的條件，綜合油庫選址工程的實(shí)際情況，一般將油罐選址的優(yōu)先級(安全度與運(yùn)營優(yōu)劣)劃分成以下4個(gè)等級：優(yōu)、較優(yōu)、一般、差，見表3。

表3 油庫選址優(yōu)先級

3.2 油庫選址評價(jià)結(jié)果

4 實(shí)例分析

4.1 基本建設(shè)內(nèi)容

油庫主要存儲(chǔ)汽油、柴油，年吞吐量約為300萬t/年，庫容約為3.5萬m3，庫區(qū)面積300畝。油庫主要分為4個(gè)區(qū)域：卸油區(qū)、儲(chǔ)油區(qū)、發(fā)油區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及行政管理區(qū)，工程新建庫容3.5萬m3，油庫等級為一級。

4.2 選址基本條件

地址1：該地址緊鄰省道與鐵路站約1 km，東側(cè)地形開闊，西側(cè)為山，距居民區(qū)約5 km，用地充足，符合城市規(guī)劃，交通便利，距離城市約10 km。

地址2：該地址緊鄰省道與鐵路站約2 km，東側(cè)為高山，西側(cè)為河流，距離居民區(qū)與市區(qū)較近，約2 km，鐵路站點(diǎn)附近企業(yè)較多，用地充足，符合城市規(guī)劃。

地址3：該地址緊鄰省道與鐵路約2 km，東側(cè)為底山丘陵地形復(fù)雜，西側(cè)為開闊平地，距離居民區(qū)約5 km，距離城市較遠(yuǎn)，用地充足，符合城市規(guī)劃且附近有其他油庫區(qū)。

根據(jù)該油庫選址優(yōu)先級評價(jià)調(diào)查結(jié)果，依據(jù)專家打分法，得出各評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)值，如表4所示。

表4 油庫選址優(yōu)先級評價(jià)指標(biāo)值

4.3 改進(jìn)的模糊層次分析法計(jì)算權(quán)重

利用優(yōu)先判斷矩陣，結(jié)合表1與表2的判斷標(biāo)準(zhǔn)，判斷評價(jià)指標(biāo)兩兩相對重要性，油庫區(qū)指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系主要分為4個(gè)層次，經(jīng)過分析可以建立9個(gè)優(yōu)先判斷矩陣，矩陣分別為：

C6-C6i優(yōu)先判斷矩陣：

以C6-C6i優(yōu)先判斷矩陣為例進(jìn)行計(jì)算，利用轉(zhuǎn)換公式，得到模糊一致性判斷矩陣：

方根法求排序向量

通過轉(zhuǎn)換公式將判斷矩R={rij}5×5轉(zhuǎn)換成互反型矩陣E：

迭代計(jì)算精度ε=0.000 1，令V0=W(0)=(0.237 0.229 0.224 0.325 0.287 0.165)T作為特征值法的迭代初值，迭代3次后求得W(3)=(0.312 0.224 0.325 0.267 0.212 0.172)T，計(jì)算精度‖x3‖∞-‖x2‖∞≤0.000 1。同樣的方法得到A-B、B1-C、B2-C、C1-C1i、C2-C2i、C3-C3i、C4-C4i、C5-C5i矩陣的結(jié)果分別為(0.286 0.313), (0.42 0.63),(0.35 0.65 0.56 0.43), (0.317 0.286), (0.45 0.55), (0.43 0.53 0.61), (0.306 0.341), (0.332 0.305 0.156)。

利用改進(jìn)的模糊層次分析法模型，結(jié)合專家打分法及判斷矩陣，得出油庫區(qū)選址優(yōu)先級安全評價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重，如表5所示。

表5 改進(jìn)模糊層次分析法權(quán)重值

然后結(jié)合油庫選址優(yōu)先級評價(jià)指標(biāo)值與權(quán)重比，計(jì)算出該油庫的18個(gè)安全評價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重(Ni)，見表6。

表6 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值

利用評價(jià)公式，對表中數(shù)值進(jìn)行求和計(jì)算：

由計(jì)算結(jié)果可以得出，3個(gè)選址的最終評價(jià)分?jǐn)?shù)為：0.71,0.697,0.689，對照表3可以發(fā)現(xiàn)：這3個(gè)地址優(yōu)先級第一個(gè)為較優(yōu)，其余兩個(gè)為一般，經(jīng)過比較分析，如需選址，選第一個(gè)較為合適，且與實(shí)際情況相符合。由表6指標(biāo)權(quán)重值比較可以發(fā)現(xiàn)：油庫選址中對于運(yùn)營較為重要的為鐵路公路交通條件及市場投資收益，如地址3周圍有油庫會(huì)影響投資收益，因此分?jǐn)?shù)較低。對于安全較為重要的為周圍企業(yè)與人員密度，地址2距離居民區(qū)較近，存在安全隱患。因此在選擇地址時(shí)應(yīng)充分考慮各方面因素，但由于油庫遷建項(xiàng)目所涉及的方面較多，還需進(jìn)一步考慮財(cái)務(wù)、風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境等因素。

5 結(jié)論

(1)基于安全度與運(yùn)營格局的油庫選址方法兼顧了油庫區(qū)有效運(yùn)營的安全因素及運(yùn)營基礎(chǔ)，為油庫的選址提供了科學(xué)依據(jù)與參考。油庫選址以自然、人口、交通、經(jīng)濟(jì)及其他因素作為評價(jià)因子，考慮了諸多不確定因素，給出了油庫選址方法評價(jià)體系，建立了改進(jìn)模糊層次分析模型，并給出了指標(biāo)權(quán)重與因素集的確定方法。

(2)通過實(shí)例驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：改進(jìn)模糊層次法對該項(xiàng)目中的各因素進(jìn)行了有效評價(jià)，比較3個(gè)地址，分別給出了不同的評價(jià)結(jié)果，針對評價(jià)結(jié)果給出了相應(yīng)的解決措施與建議，并且確立了油庫選址各指標(biāo)的重要程度,從而進(jìn)一步明確了油庫區(qū)選址過程中要充分考慮環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等因素。