近年来随着燃气用户规模逐渐扩大、燃气管网使用年限增长及管线老化程度增加、受第三方破坏和腐蚀^[1]等影响，城镇燃气管网泄漏事故时有发生，且大多伴有爆炸、火灾、建筑物垮塌等次生灾害，严重威胁人民生命财产安全。例如，2021年湖北十堰“6·13”重大燃气爆炸事故，造成26人死亡、138人受伤^[2]。

在燃气事故发生后的应急救援能力研究方面，果洪宇等^[3]基于“情景-应对”方法，总结了室内燃气事故风险特征和演化规律，构建了室内燃气事故应急能力评估体系；尹贻林等^[4]借助G1赋权法，建立燃气事故应急能力指标评价体系，客观地反映了某城市当前的燃气事故应急水平；耿阳丹等^[5]基于网络分析法(analytic network process, ANP)-反向传播神经网络(back propagation neural network, BPNN) 建立评价模型，并以某城市燃气管道系统为例进行应用，表明其模型具有适用性。周魁等^[6]利用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)，以管道燃气经营企业为评价对象，建立应急救援能力评价体系。现有研究主要针对燃气经营企业或室内燃气突发事件进行研究，缺少对燃气管网事故的分析；且部分研究存在评估指标宽泛、评估内容模糊和评估对象范围小等问题，这对评估体系在实际中的应用造成困难。

针对上述研究的不足，本文首先在全面梳理现有燃气管网事故应急救援案例的基础上，选取室外天然气管道泄漏爆燃事故为研究对象，分析其应急救援的风险特征，并在风险特征的基础上总结当前应急救援中存在的问题，构建城镇燃气管网事故应急救援能力评估指标体系；其次，利用主观赋权法——层次分析法，同时借助客观赋权法——基于准则间相关性的准则重要性评价(criteria importance through intercrieria correlation，CRITIC) 法，对各项指标的权重系数进行确定。该组合赋权方法通过分析数据间的关系来增加权重分配的客观性，降低专家打分带来的过高主观性，提高了评价的客观性。该组合赋权方法在配电网^[7]等风险评价、采矿^[8]等方法优选、农产品冷链应急物流^[9]等能力评价领域均有应用，显示出较强的实用性。最后，借助模糊综合评价法(fuzzy comprehensive evaluation，FCE)建立城镇燃气管网事故应急救援能力评估模型，从而更加准确地表征应急救援水平、及时发现救援过程中的薄弱环节，并进一步提出有效的强化提升措施建议。

1 燃气管网事故应急救援特征 1.1 燃气管网事故应急救援流程

参考《中华人民共和国突发事件应对法》中应急处置与救援和事后恢复与重建两方面规定，并从各省市应急管理局官方网站、央视网等权威新闻网站、燃气安全与服务微信公众号等平台获取近十几年燃气管网事故案例200余起，提取了事故应急救援要素，并将各种事故等级情况下的燃气管网事故应急救援流程汇总梳理，如图 1所示。燃气管网事故发生后，可以归纳为以下5个阶段：1) 先期处理阶段。“110”“119”和燃气经营企业等单位在燃气泄漏事故发生后，将事故信息上报给县市等属地的燃气安全事故应急处置指挥部。2) 应急预案启动阶段。由属地的应急管理局等管理单位、供电公司等保障单位、燃气企业和技术专家组等构成应急处置指挥部，由指挥部下设的办公室确定事故等级，继而启动应急响应预案。3) 应急处置阶段。根据具体事故等级，组织燃气企业、消防公安等人员抢险，控制事态发展，现场工作组可划分为救援抢险组、医疗救治组、治安警戒组等, 并邀请燃气、安全等方面的专家进行现场或线上指导。同时，需根据事态发展及损失情况来调整响应级别并决定是否需要调动增援。4) 响应结束阶段。当事态减小至可接受程度时，根据预案和现场方案且在专家的认定下，宣布应急响应结束。5) 事后处置阶段。最后阶段需要进行包括现场清理、善后处理、事故调查、新闻发布、总结评估等在内的事后处置。

1.2 燃气管网事故应急救援特征总结

受燃气管道布置范围广、天然气密度小且遇点火源易发生爆燃、次生灾害严重等特征影响，燃气管道泄漏事故发生后，若关阀、补修管道、稀释燃气等工作未及时进行或操作不当，泄漏的燃气与空气混合且混合气体积聚到一定浓度达到爆炸极限后，遇明火或电火花极易发生爆炸，引发火灾。发生爆燃事故后，随着火势的发展或是蒸气云爆炸热辐射的影响，救援人员、周边建筑物及环境等均有可能受到不良影响；若事故等级发生改变，还会产生向上级报告、更改应急预案、调配应急支援等新问题，从而增加救援难度、延误救援进程。通过梳理实际燃气管网事故案例报告中应急救援过程的现存问题，本文从“人力”“管道”“物资”“管理”4个方面，对救援的现状及难点问题进行总结。

1) 救援人员操作不规范。该问题具体表现在两个方面。一方面，救援人员没有严格按照预案实施应急处理，具体表现有：不对现场燃气浓度进行检测；未提示公安、消防人员采取设置警示标志、禁绝火源等应急措施；未立即控制管道阀门，防止回火爆炸；在燃爆危险未消除的情况下，向公安、消防人员传递错误消息，误导现场处置工作等。另一方面，燃气公司的运行、维护和抢修人员配备和培训等工作不到位，部分抢修人员未经专业培训考核、不清楚工作职责等。

2) 管道维修难度大、方法不当，延误抢修救援工作。该问题具体表现为泄漏事故发生后，面对不同老化程度的管道、

不同设计形式的管网系统，现场人员无法依据实际情况制定合理的管道维修及人员救援方案，或是施工中未严格按照抢修要求操作，导致维修时间过长。同时，由于管道维修工作环境受限，泄漏燃气易积聚于狭小密闭空间，并且救援人员难以进入燃气积聚地，从而错过稀释燃气、寻找伤员的最佳时机。

3) 救援物资装备难以得到及时保障。该问题主要体现在燃气企业的安全生产投入保障不足，导致防毒面具等个人防护用品、燃气检测仪和抢修车辆等应急用品配置不齐全，或者出现故障且无备用物资装备，导致难以第一时间投入使用等。

4) 领导部门管理体制尚不健全。首先，生产安全事故应急救援预案不够完善，应急救援演练不到位。其次，针对城镇燃气安全的执法队伍和事故应急指挥部建设不够健全。最后，未能从本地区之前的燃气事故中汲取经验教训，未坚持“四不放过”原则。

2 燃气管网事故应急救援能力评估指标体系 2.1 评估指标体系的建立

结合燃气管网事故目前救援过程中存在的4方面问题，建立燃气管网事故应急救援能力评估指标体系，如图 2所示。

一级指标A将救援过程划分为“人力保障”“管道可靠性”“物资保障”“管理能力”4个大方面。人力保障A₁主要从人员组成、人员救援能力和事后处置能力进行划分，管道可靠性A₂指管体及其附件质量、管网系统的设计情况及管道的可维修性对实际救援过程产生的影响，物资保障A₃围绕资金、救援装备及信息通信展开，管理能力A₄包括组织机构建设、计划支持保障和指挥协调能力3个方面。二级指标B对一级指标进行细化，并能将实际救援过程中的人员分配、人员动作、物的状态等具体化为三级指标C中的各个分类，以便于找出救援过程的薄弱环节。实际工作中，可以借助三级指标C来指导或改进具体的工作环节。各级指标的评估标准总结如表 1所示。

基于表 1的评估指标，建立城镇燃气管网事故应急救援能力综合评估体系，该体系主要包括3部分，分别是指标体系的建立、权重的计算及评估模型的构建，如图 3所示。

2.2 评估指标体系权重计算

层次分析法是一种层次权重决策分析方法^[10]，通过专家打分对各级不同因素进行比较，确定各因素相对于上一级因素的相对重要度，从中选出相对优质的决策，适用于对不同方案进行排序选优^[11]。其权重计算步骤如下：1) 构造判断矩阵。采用1—9标度法^[12]，根据专家打分构建判断矩阵T =(t_ij)_n×n。其中：t_ij表示指标x_i和指标x_j对燃气管网应急救援能力的影响大小之比，n是判断矩阵阶数。

2) 计算主观权重。先计算判断矩阵T中每行元素乘积的n次方根w_i，

$ \overline{w_i}=\sqrt[n]{\prod\limits_{j=1}^n t_{i j}} \quad(i, j=1, 2, \cdots, n) . $

(1)

然后对w_i作归一化处理，得到主观权重α_i，

$ \alpha_i=\overline{w_i} / \sum\limits_{i=1}^n \overline{w_i} . $

(2)

3) 判断矩阵一致性检验。依据式(3)和(4)计算CR，当CR < 0.1时，表明判断矩阵的一致性在容许范围内。

$ \mathrm{CR}=\mathrm{CI} / \mathrm{RI} . $

(3)

式中：CI是判断矩阵的一致性指标；RI^[13]是随机一致性指标，由大量实验给出。

$ \mathrm{CI}=\frac{\lambda_{\max }-n}{n-1} $

(4)

式中λ_max是判断矩阵最大特征根。

为了降低专家打分可能出现的强主观性，借助客观赋权法，通过分析数据间的关系来增加权重分配的客观性，从而使指标权重更具科学性。本文选用CRITIC法^[14]。该方法是一种基于指标相关性的权重计算方法，依据层间相关性的重要性准则计算权重，综合了指标内对比强度和指标间冲突性^[15]对指标进行客观赋权。其权重计算步骤如下：

1) 数据标准化。数据标准化的目的是消除量纲影响。对于正向指标，根据式(5)对数据进行处理。

$ k_{i j}^{\prime}=\frac{k_{i j}-\min \left(k_j\right)}{\max \left(k_j\right)-\min \left(k_j\right)} . $

(5)

对于逆向指标，根据式(6)对数据进行处理。

$ k_{i j}^{\prime}=\frac{\max \left(k_j\right)-k_{i j}}{\max \left(k_j\right)-\min \left(k_j\right)} . $

(6)

2) 计算指标矩阵的标准差和相关系数。根据指标标准化矩阵$\boldsymbol{K}^{\prime}=\left(k_{i j}^{\prime}\right)_{m \times n}$计算指标标准差σ_j和指标间的相关系数r_ij：

$ \sigma_j=\sqrt{\frac{1}{m} \sum\limits_{i=1}^m\left(k_{i j}^{\prime}-\overline{k_{i j}^{\prime}}\right)^2} \quad j=1, 2, \cdots, n \text {; } $

(7)

$ r_{i j}=\operatorname{cov}\left(\boldsymbol{K}_i^{\prime}, \boldsymbol{K}_j^{\prime}\right) /\left(\sigma_i \cdot \sigma_j\right) \quad i, j=1, 2, \cdots, n . $

(8)

式中：m为专家人数，n为指标个数；$\overline{k_{i j}^{\prime}}$是第$ \boldsymbol{K}_j^{\prime}$个指标所有专家打分的均值$ \boldsymbol{K}_j^{\prime}$、$ \boldsymbol{K}_j^{\prime}$分别为指标矩阵的第i、j行；cov()表示协方差。

3) 计算客观权重。第j个指标所含信息量可以表示为

$ I_j=\sigma_j \sum\limits_{i=1}^m\left(1-r_{i j}\right) . $

(9)

I_j越大，说明该指标所含信息量越大，则该指标在评估体系中权重也就越大。客观权重β_i的计算如式(10)所示。

$ \beta_j=I_j / \sum\limits_{j=1}^m I_j . $

(10)

利用AHP法确定主观权重α_i, 利用CRITIC法确定客观权重β_i, 并选用乘法合成法^[16]，依据式(11)计算综合权重w_i。

$ w_i=\frac{\alpha_i \beta_i}{\sum\limits_{i=1}^n \alpha_i \beta_i} . $

(11)

其中w_i为第i个指标的综合权重。

本文针对燃气管网事故应急救援过程，向现场专家及研究人员发放专家打分表，根据专家打分分别计算出主观权重、客观权重及综合权重，汇总如表 2所示。权重值越小，表明该因素影响较小，反之则表明该因素影响较大。

将表 2中各级指标权重转化为综合权重，以方便实现各自级别内的对比。各级指标权重占比如图 4所示，扇形面积大小代表指标权重大小。可以看出，物资保障A₃的权重值最大，充足且分配合理的资源是救援工作进行的基础。通过调研发现，消防、公安及医疗部门的资源一般能得到较好保障，资源短缺问题往往出现在燃气公司，因此要定期对燃气公司进行检查，以保证公司有充足、质量过关的救援资源。权重值其次的是人力保障A₁，在燃气事故应急救援过程中，燃气公司与消防、公安、医疗部门发挥主要作用，这些部门的人员需重点培训。权重值再次的是管理能力A₄，管理层的行为在根源上影响着事故发生与否或者事故后果的严重程度，因此不论是事故发生前的管理层设置及管理工作还是事故现场的管理活动，都需科学决策。权重值排第4位的是管道可靠性A₂，质量合格的燃气管道及合理规划设计的管线能降低事故发生后救援工作的难度：一方面，在一定程度上减小对管线上下游居民或企业燃气正常使用的不良影响；另一方面，降低管道修理、现场清理及事后处置难度。因此，在前期进行管道设计和敷设时要特别注重管道的质量、管网输配形式等要素，保证管网具有较高的可靠性。

通过比较三级指标可以看出，人力保障A₁中救援人数供需比C₁、响应能力C₃、恢复供气和交通能力C₇，管道可靠性A₂中输配系统管网形式C₁₀、维修容易程度C₁₃、维修方法C₁₄，物资保障A₃中装备性能C₁₆、信息传递有效程度C₁₉，管理能力A₄中现场工作组C₂₃、应急预案的制定与修订C₂₅、应急培训演练效果C₂₆等权重占比较高，需要重点关注。

2.3 模糊综合评价模型

模糊综合评价法是一种运用模糊数学和模糊统计，对影响某事物的因素进行综合考虑，从而对该事物的优劣性作出评价的方法^[17]。在对救援能力进行评估时，无法用精准的数据进行衡量，通常采用“优、良、中、差”等定性语言进行描述。采用模糊综合评价法可将定性的指标进行量化评估，能更直观地反映某地区的应急救援能力水平。Likert 5量表具有评价耗时少、简明等优点^[18]，且5个等级已经足够表征应急救援能力的优劣，故本次打分评估采用5级量表，即采用1—5分值打分法，评估赋值矩阵为V =[5, 4, 3, 2, 1]。其中：5代表“优”，表示救援能力完全满足现场救援的要求；4代表“良”，表示救援能力绝大部分满足现场救援的要求；3代表“中”，表示救援能力基本满足现场救援的要求；2代表“差”，表示救援能力部分满足现场救援的要求；1代表“很差”，表示救援能力绝大部分不能满足现场救援的要求。以历史燃气管网事故资料、救援队伍建设、资源储备等为依据，评估该地区的燃气管网事故应急救援能力优劣程度。考虑到各评价因素的权重，

计算时采用加权平均类型模糊算子进行计算^[19]，即隶属度S = w · R, w是权重矩阵，R是评价矩阵。最后，根据M = S· V^T，M指得分，实现该指标的量化评估。

2.4 案例应用

应用本文建立的模型对湖北省十堰市张湾区进行城镇燃气管网事故应急救援能力评估。参照燃气企业一线员工、领导及相关研究院校等专家对本地的三级指标打分结果，以人力保障A₁为例进行说明。其单项评价矩阵是：

$ \begin{gathered} \boldsymbol{R}_1=\left[\begin{array}{lllll} 0.3&0.4&0.3&0&0 \\ 0.3&0.3&0.4&0&0 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{R}_2=\left[\begin{array}{ccccc} 0.3&0.4&0.3&0&0 \\ 0.1&0.3&0.4&0.2&0 \\ 0&0.2&0.4&0.3&0.1 \\ 0.4&0.3&0.2&0.1&0 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{R}_3=\left[\begin{array}{ccccc} 0.2&0.4&0.2&0.2&0 \\ 0.3&0.5&0.1&0.1&0 \\ 0&0.2&0.5&0.2&0.1 \end{array}\right] . \end{gathered} $

其中：R₁是三级指标C₁—C₂的评价矩阵，R₂是三级指标C₃—C₆的评价矩阵，R₃是三级指标C₇—C₉的评价矩阵。由表 2可知三级指标C₁—C₂、C₃—C₆、C₇—C₉、二级指标B₁—B₃、一级指标A₁—A₄的权重$\boldsymbol{w}_1^{\prime}, \boldsymbol{w}_2^{\prime}, \boldsymbol{w}_3^{\prime}, \boldsymbol{w}_1, \boldsymbol{w}_A$分别为：

$ \begin{gathered} \boldsymbol{w}_1^{\prime}=\left[\begin{array}{llll} 0.7522&0.2478 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{w}_2^{\prime}=\left[\begin{array}{llll} 0.5657&0.2537&0.0621&0.1186 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{w}_3^{\prime}=\left[\begin{array}{llll} 0.6042&0.2572&0.1386 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{w}_1=\left[\begin{array}{llll} 0.1061&0.5935&0.3004 \end{array}\right], \\ \boldsymbol{w}_A=\left[\begin{array}{llll} 0.4103&0.1188&0.3360&0.1373 \end{array}\right] . \end{gathered} $

由此可计算得到二级指标人力配置B₁的隶属度S₁^′为

$ \boldsymbol{S}_1^{\prime}=\boldsymbol{w}_1^{\prime} \boldsymbol{R}_1=\left[\begin{array}{llll} 0.3000&0.3752&0.3248&0 \end{array}\right] . $

同理得到其他2个二级指标救援能力B₂和事后处置能力B₃的隶属度$\boldsymbol{S}_2^{\prime}, \boldsymbol{S}_3^{\prime}$。构建一级指标人力保障A₁的评价矩阵R，

$ \boldsymbol{R}=\left[\begin{array}{l} \boldsymbol{S}_1^{\prime} \\ \boldsymbol{S}_2^{\prime} \\ \boldsymbol{S}_3^{\prime} \end{array}\right]=\left[\begin{array}{lllc} 0.3000&0.3752&0.3248&0 \\ 0.2425&0.3504&0.3197&0.0812 \\ 0.1980&0.3980&0.2158&0.1743 \end{array}\right] $

则一级指标人力保障A₁的隶属度S为

$ \begin{gathered} \boldsymbol{S}=\boldsymbol{w}_1 \cdot \boldsymbol{R}= \\ {\left[\begin{array}{lllll} 0.2352&0.3673&0.2891&0.1006&0.0078 \end{array}\right] .} \end{gathered} $

由此得到一级指标人力保障A₁的得分M₁= S · V ^T=3.721 5。同理得出其余一级指标的得分：管道可靠性A₂为M₂=3.869 4、物资保障A₃为M₃=3.402 3、管理能力A₄为C₄=3.456 6，则最终综合评分为M= w_A ·[M₁ M₂ M₃ M₄]^T=3.596 2。根据计算结果，规定：4＜M≤5为“优”，3＜M≤4为“良”，2＜M≤3为“中”，1＜M≤2为“差”，M≤1为“很差”。对照上述规定，此地区的评级等级为“良”。

评分的计算是为了全面考察应急救援能力，根据得分高低可以查找救援过程中的薄弱环节，从而有针对性的提出改进建议，促进该地区救援能力整体质量的提升。现将案例的所有指标的评估得分汇总在表 3中。

基于表 3的计算结果及图 5的三级指标得分比较，以及对燃气管网事故应急救援能力现状的分析，可以针对案例中各指标所反映的薄弱之处提出几点改进建议。1) 管道可靠性A₂得分较高，且下设指标的得分均在3.5分以上，说明良好的管道状态及合理的管网设计减少了燃气事故发生的概率，能针对管道的缺陷类型采取合理的维修方案。2) 人力保障A₁方面，救援人员合作协调能力C₅分数低，对此需加强燃气经营企业、消防、公安等部门的联动，依托本地区的管网分布形成固定的应急队伍，完善救援协调机制建设，增强联防联控、协同救援能力。总结评估能力C₉分数低，说明相关人员未能及时做好事故原因调查及事故责任认定工作，需培养救援人员的反思改进能力，从每次事故救援和应急演练中汲取教训和经验。3) 物资保障A₃方面，装备性能C₁₆分数低，主要是燃气公司配备的应急装备无法与当地燃气事故救援要求相匹配，对此需加大当地燃气公司的安全生产投入保障。信息传递有效程度C₁₉分数低，说明该地区救援人员可能存在包括不同部门间传递信息错误、未能及时同步更新事故信息等问题。4) 管理能力A₄方面，应急预案的制定与修订C₂₅分数低，对此可以根据实际需求细化应急场景，分清燃气危险源及风险等级，预案要简便，便于使用；同时，做好各级预案的衔接工作，不同级别的预案要有不同的侧重点，从而可以更好地进行力量部署，更大化地发挥指导作用。应急演练培训效果C₂₆分数低，对此领导部门需做好培训内容的设计与规划，实现线上线下融合式学习，使应急演练培训规范化、标准化；做好演练结果评价，在每一次应急演练中发现问题并解决。

3 结论

1) 通过对大量城镇燃气管网事故报告等文献资料的分析，总结了燃气管网事故应急处置流程、特征及存在的不足；从“人力”“管道”“物资”“管理”4个方面建立了燃气管网事故应急救援能力评估指标体系。

2) 采用AHP-CRITIC主客观组合赋权方法，综合考虑专家权重分配经验和指标内对比强度与指标间冲突性，对指标进行赋权；运用模糊综合评价法建立了城镇燃气管网事故应急救援能力评估模型。

3) 利用本文建立的模型对湖北省十堰市张湾区燃气管网事故救援能力进行评估，根据评估结果分析了燃气管网事故应急处置水平，找出救援过程中薄弱环节，并提出了相应的改进建议，为燃气事故应急措施的制定、改进和评估提供了理论依据和可行方法，对提升城镇管网燃气安全保障水平具有一定的现实意义和指导价值。