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论文中文题名:

 基于化工园区火灾事故情景演化的应急决策研究    

姓名:

 张会    

学号:

 21220226066    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 085700    

学科名称:

 工学 - 资源与环境    

学生类型:

 硕士    

学位级别:

 工学硕士    

学位年度:

 2024    

培养单位:

 西安科技大学    

院系:

 安全科学与工程学院    

专业:

 安全工程    

研究方向:

 城市公共安全与应急管理    

第一导师姓名:

 郑学召    

第一导师单位:

 西安科技大学    

论文提交日期:

 2024-06-17    

论文答辩日期:

 2024-06-03    

论文外文题名:

 Research on Emergency Decision Making Based on the Evolution of Fire Accident Scenarios in Chemical Industrial Parks    

论文中文关键词:

 化工园区 ; 火灾事故 ; 情景演化 ; 案例推理 ; 应急决策    

论文外文关键词:

 Chemical Industrial Park ; Fire Accident ; Scenario Evolution ; Case Reasoning ; Emergency Decision-Making    

论文中文摘要:

化工园区作为化工行业的主要聚集地,大多涉及复杂的工艺流程、密集的园区设施和繁杂的危化品储存等,使得园区面临极高的火灾风险。一旦发生火灾事故,决策层未能迅速采取有效的响应措施,可能导致大量的人员伤亡和经济损失,甚至爆发更大规模的二次灾害。为降低事故灾难发生概率与后果,决策者需具备事故后快速制定决策方案能力,因此如何在模糊决策环境下为决策者提供决策思路显得尤为重要。本文提出基于化工园区火灾事故情景演化的应急决策研究方法,旨在通过情景推演模型构建和案例推理技术,为决策者提供面对园区火灾事故相似情景的解决问题思路和方案,辅助决策者进行事故管控。

首先,系统分析化工园区火灾事故典型案例,结合事故发展的轨迹交叉理论,揭示了园区火灾事故特征及诱因;在此基础上对园区火灾事故情景进行界定,提出了将承灾环境、人的因素、应急管理、情景状态、处置目标和自身演化6个作为主要情景要素,理清了情景状态与各要素之间的关系,以事故发展时间为序揭示了情景演化规律;将危险因素作为事故演化的驱动力,以要素间的耦合关系作为事故演化的机理,绘制了事故情景演化路径图,并结合贝叶斯理论,构建化工园区火灾事故情景推演网络模型。

其次,运用系统动力学理论,从“事故基本信息-实际状态信息-事故响应信息”3个维度提取了15个案例属性;基于案例推理技术对案例属性及框架进行了表示,运用AHP-粗糙集数对案例属性进行了组合赋权,提出将案例属性相似度计算方法与时间衰退系数t结合的案例相似度计算方法;通过相似度阈值检验的案例设定为有效相似案例集,调出对应决策方案,通过专家打分优选出最符合目标案例的决策方案;提出考虑推演结果和现场实际的决策方案修正方法,生成能够为现场决策者提供决策思路的方案。

最后,选取兰州某化工园区内企业火灾爆炸事故开展实例验证,结合事故相关信息,依据园区火灾事故情景推演模型构建方法,设定了14个情景状态和相应的处置目标、承灾环境、人的因素和处置措施,运用GeNIe软件实现了园区火灾事故推演,研究得出情景节点是事故发展过程中最大可能发生情景,概率为68%;通过提出的园区火灾事故案例匹配方法,设定相似度阈值为0.67,检索并筛选出案例为有效相似案例;通过优选与修正,将优化后的案例的决策方案作为满足目标案例实际需求的决策参考方案,通过与目标案例的实际决策方案对比,验证了研究方法的可行性。基于事故情景推演和案例推理的应急决策方案研究,可以为决策者应对园区火灾事故提供思路,进而提升园区火灾事故防控能力。

化工园区作为化工行业的主要聚集地,大多涉及复杂的工艺流程、密集的园区设施和繁杂的危化品储存等,使得园区面临极高的火灾风险。一旦发生火灾事故,决策层未能迅速采取有效的响应措施,可能导致大量的人员伤亡和经济损失,甚至爆发更大规模的二次灾害。为降低事故灾难发生概率与后果,决策者需具备事故后快速制定决策方案能力,因此如何在模糊决策环境下为决策者提供决策思路显得尤为重要。本文提出基于化工园区火灾事故情景演化的应急决策研究方法,旨在通过情景推演模型构建和案例推理技术,为决策者提供面对园区火灾事故相似情景的解决问题思路和方案,辅助决策者进行事故管控。

首先,系统分析化工园区火灾事故典型案例,结合事故发展的轨迹交叉理论,揭示了园区火灾事故特征及诱因;在此基础上对园区火灾事故情景进行界定,提出了将承灾环境、人的因素、应急管理、情景状态、处置目标和自身演化6个作为主要情景要素,理清了情景状态与各要素之间的关系,以事故发展时间为序揭示了情景演化规律;将危险因素作为事故演化的驱动力,以要素间的耦合关系作为事故演化的机理,绘制了事故情景演化路径图,并结合贝叶斯理论,构建化工园区火灾事故情景推演网络模型。

其次,运用系统动力学理论,从“事故基本信息-实际状态信息-事故响应信息”3个维度提取了15个案例属性;基于案例推理技术对案例属性及框架进行了表示,运用AHP-粗糙集数对案例属性进行了组合赋权,提出将案例属性相似度计算方法与时间衰退系数t结合的案例相似度计算方法;通过相似度阈值检验的案例设定为有效相似案例集,调出对应决策方案,通过专家打分优选出最符合目标案例的决策方案;提出考虑推演结果和现场实际的决策方案修正方法,生成能够为现场决策者提供决策思路的方案。

最后,选取兰州某化工园区内企业火灾爆炸事故开展实例验证,结合事故相关信息,依据园区火灾事故情景推演模型构建方法,设定了14个情景状态和相应的处置目标、承灾环境、人的因素和处置措施,运用GeNIe软件实现了园区火灾事故推演,研究得出情景节点S13是事故发展过程中最大可能发生情景,概率为68%;通过提出的园区火灾事故案例匹配方法,设定相似度阈值为0.67,检索并筛选出案例C7,C12,C13为有效相似案例;通过优选与修正,将优化后的案例C12的决策方案作为满足目标案例实际需求的决策参考方案,通过与目标案例的实际决策方案对比,验证了研究方法的可行性。基于事故情景推演和案例推理的应急决策方案研究,可以为决策者应对园区火灾事故提供思路,进而提升园区火灾事故防控能力。

论文外文摘要:

Chemical industrial parks, as major gathering places for the chemical industry, often involve complex process flows, dense park facilities, and the storage of hazardous materials, resulting in high fire risks. In the event of a fire accident, the failure of decision-makers to promptly implement effective response measures can lead to significant casualties, economic losses, and even larger-scale secondary disasters. To reduce the probability and consequences of accidents, decision-makers need the ability to rapidly formulate emergency decision plans in ambiguous decision-making environments. Therefore, providing decision-making strategies for decision-makers facing similar fire accident scenarios in chemical industrial parks is crucial. This paper proposes a research method for emergency decision-making based on the evolution of fire accident scenarios in chemical industrial parks. The method aims to provide decision-makers with problem-solving ideas and solutions for fire accidents in the park through scenario deduction modeling and case-based reasoning techniques, assisting decision-makers in accident management.

Firstly, typical cases of fire accidents in chemical industrial parks are systematically analyzed. By combining the trajectory intersection theory of accident development, the characteristics and causes of fire accidents in the park are revealed. Based on this analysis, the definition of fire accident scenarios in the park is proposed, and six main scenario elements, including the affected environment, human factors, emergency management, scenario states, disposal objectives, and self-evolution, are identified. The relationships between scenario states and these elements are clarified, and the evolution patterns of scenarios are revealed based on the sequence of accident development time. Hazardous factors are considered as the driving force for accident evolution, and the coupling relationship between elements is regarded as the mechanism for accident evolution. A scenario evolution path diagram is constructed, and a Bayesian network model for scenario deduction in fire accidents in chemical industrial parks is developed.

Secondly, using the theory of system dynamics, 15 case attributes are extracted from three dimensions: 'basic accident information', 'actual state information', and 'accident response information'. Case attributes and frameworks are represented using case-based reasoning techniques. The AHP-rough set method is applied to combine and assign weights to the case attributes. A case similarity calculation method that combines similarity calculation with a time decay coefficient (t) is proposed. Effective similar cases are determined through a similarity threshold test, and corresponding decision plans are retrieved. The decision plan that best fits the target case is selected through expert scoring. A decision plan correction method considering deduction results and on-site reality is proposed to generate decision plans that provide decision-making ideas for on-site decision-makers.

Finally, a case study is conducted to verify the proposed method using a fire and explosion accident in a chemical industrial park in Lanzhou. Based on accident-related information, 14 scenario states, along with corresponding disposal objectives, affected environments, human factors, and disposal measures, are set. The scenario deduction of the fire accident in the park is implemented using the GeNIe software. The scenario node with the highest probability of occurrence during the accident development process is identified with a probability of 68%. Through the proposed case matching method with a similarity threshold of 0.67, effective similar cases C7, C12, C13 are retrieved and filtered. The optimized decision plan for the selected case C12 is considered as a reference decision plan that meets the actual requirements of the target case. The feasibility of the research method is verified by comparing it with the actual decision plan for the target case. The research on emergency decision-making based on scenario deduction and case-based reasoning can provide decision-making strategies for addressing fire accidents in chemical industrial parks and enhance the capability of fire accident prevention and control.

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中图分类号:

 X928.7    

开放日期:

 2024-06-18    

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