（交通运输规划与管理专业论文）船舶溢油事故应急组织体系研究与决策处理.pdf

摘要 我国经济发展所带动的能源需求的快速增长和人们日益增长的环保观念，促使 我们必须重视船舶的溢油事故，减少其对我们赖以生存的水资源带来灾难性的损害。 而现今我国的溢油应急体系建设与主要的发达国家相比，存在很大的差距，如溢油 应急设施陈旧、溢油应急专业队伍建设落后，大大制约了我国的溢油应急工作的开 展。 本文的主要内容是应用神经网络来评定溢油事故的威胁程度和等级以及探讨溢 油事故的处理决策，同时针对我国的溢油应急体系和溢油应急专业队伍建设存在的 问题提出了一些解决思路。 第一章分析了近年来长江流域的溢油形势，指出了进行溢油事故应急体系研究 和决策处理的必要性以及意义之所在。 第二章在溢油应急体制建设方面剖析了世界上主要国家在应急体制建设方面的 特点，比较了其异同，指出了我国在这方面存在的问题，接下来介绍了突发性环境 事故的应急程序和应急组织结构的构成及其协调性问题，指出了我国溢油应急专业 队伍建设的方向。 第三章在溢油等级评定这一部分应用b p 神经网络来评定溢油的威胁程度和等 级，尝试性的改进了b p 算法，用集中了附加动量法和自适应学习效率的t r a i n b p x 来训练网络，相比t r a i n b p a 等函数，在达到相同的误差精度的前提下，大大的缩短 了训练时间和次数，取得了满意的效果。 第四章详细地介绍了溢油应急计划制定的主要内容以及海上溢油的处理技术， 收集了大量的溢油应急技术的资料，分别给出了各种器械的使用的条件及其性能对 比，以及针对不同的环境所应采取的溢油处理方法，以便能更好地选择适当的溢油 处理器材和方法来处理溢油，在溢油事故的应急处理实践中具有一定的指导意义。 关键词：溢油，应急，神经网络，决策，处理 a b s t r a c t t h eq u i c k l yi n c r e a s i n ge n e r g yr e s o u r c ed e m a n dc a u s e db yt h ed e v e l o p m e n t o fc h i n ae c o n o m ya n dt h es t r e n g t h e n i n ge n v i r o n m e n t a ln o t i o nu r g eu st ol a y e m p h a s i so nt h es h i p p i n go i ls p i l lc o n t i n g e n c y , t h u ss oa st or e d u c et h et r a g i c d a m a g et ot h ew a t e rr e s o u r c ew ed e p e n do n b yc o n t r a s tw i t ho t h e rd e v e l o p e d c o u n t r i e st h e r ei saw i d eg a pi no i ls p i l le m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e mb e t w e e n c h i n aa n do t h e r s t h ef i r s tc h a r tm a i n l ya n a l y z e st h eo i ls p i l la c c i d e n to c c u r r i n gt r e n da n d s h o w st h a ti tm a k e ss e n s ed o i n gs o m er e s e a r c hi no i l s p i l le m e r g e n c y m a n a g e m e n ts y s t e ma n do i ls p i l ld i s p o s a ls t r a t e g y t h es e c o n dc h a r tg i v e sa l lt h es i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e sb ya n a l y z i n go i l s p i l le m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e mo fo t h e rc o u n t r i e sa n dp o i n t so u tt h a t m a k i n gt h ec o r r e l a t i v eo i ls p i l le m e r g e n c ym a n a g e m e n ts y s t e mi si m p e r a t i v e ，a n d a l s op o i n t so u tt h ed i f f i c u l t i e sa n dp r o b l e m si ni t t h et h i r dc h a r tl a y se m p h a s i so nt h ed a m a g ed e g r e ea s s e s s m e n tb yt h e m e a n so fb pa r t i f i c i a ln e u t r a ln e t w o r k i no r d e rt od e c r e a s et h et r a i n i n gt i m et h e f u n c t i o nt r a i n b p xi nt h em a t l a bt o o lb o xb a s e do nt w oi m p r o v e da r i t h m e t i c ( t h ea d d i t i v em o m e n t u ma n ds e l f a d a p t e dl e a r n i n gr a t e ) i su s e da n dh a sg o ta g o o dr e s u l t t h ef o u r t hc h a r tg i v e sad e t a i l e di n t r o d u c t i o no fo i ls p i l le m e r g e n c yp l a na n d t h e t e c h n o l o g yo f o i l s p i l ld i s p o s a l al o to fi n f o r m a t i o na b o u tt h e o i l s p i l l e m e r g e n c yd i s p o s a lt e c h n o l o g yi sc o l l e c t e d t h ea p p l y i n ge n v i r o n m e n tc o n d i t i o n s a r er e s p e c t i v e l yg i v e nt o w a r dt h ee m e r g e n c ym e c h a n i s mi n s t r u m e n t ss oa st o r e c e i v eb e t t e rr e s u l tb yt a k i n ga p p r o p r i a t em e a s u r e s i ti sa l s ou s e f u lt od i r e c tt h e p r a c t i c a lo i ld i s p o s a l s h e n g y o n gl i u ( t r a n s p o r tm a n a g e m e n ta n dp l a n n i n g ) d i r e c t e db yp r o x i n s h i k e yw o r d s ：o i ls p i l l ，e m e r g e n c y ，n e u t r a ln e t w o r k ，d e c i s i o n m a k i n g ，d i s p o s a l 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文 辛除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或者其他机构已经发表 或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作 了明确的声明并表示了感谢。 作者签名：壹逢廛日期：苎堕乡 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布论文的全部和 部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。保密的论文在解 密后遵守此规定。 作者签名： 查j 塑导师签名：盗亟 日期： a ”ar 、 第一章绪论 1 1 长江流域的溢油事故形势分析 随着经济的发展，海上货运量大幅度增长，油船的数量和吨位也越来越大。而 随着石油进出口量的增加以及油轮进出港次数的增加，发生船舶海损事故的概率也 在提高，而我国的经济形势使得我国的能源消耗量急剧增长，国内的能源产量已经 无法满足我国的工农业的需求消耗，不得不依靠石油进口来满足国内的能源需求， 这就促使了石油航运市场的蓬勃发展，近几年国内各大航运公司都在发展自己的油 船船队，运力增长幅度很大，基本满足了国内的油运市场的需求。 近年来，我国海上运输业发展迅速，船舶油泄漏污染事故时有发生。2 0 0 0 年长 江海事局共查处船舶污染及违章事故1 4 起，2 0 0 1 年增加到1 0 7 起，2 0 0 2 年仅上半 年长江海事局已查处11 7 起。近年典型的油污事件统计如下： 表卜l 最近十年长江流域所发生的主要溢油事故“。”1 船舶类溢油量 处理情况( 万元) 事故时间事故地点船名7船籍油种事放原因 型 ( t ) 罚款 清污费 湖北石油总 2 0 0 3 2 - 1 1 枝江鄂石6 0 2油轮 3 5 汽油搁浅受损 公司 安庆石化8 #南京时顺油 2 0 0 1 3 - 1 2宁顺2 号油船2 0 0 码头 运公司 重庆万周巫山 小山峡旅游 1 9 9 9 7 2 5旅游3 囤油囤1 9 8柴油 0 2 码头公司 上海石油站码沪青浦油青浦航运公与长洋一号碰 1 9 9 9 6 一i o 油轮 2 0 柴油 头1 0 3 1 3司撞 浙普渔油 1 9 9 9 5 3 0 成品油码头 o 5 0柴油海底阀未关紧0 1 3 与“平达”相 1 9 9 9 1 2 3 横沙锚地东汉 中国 油船 5 0 0 凝析油 撞 1 9 9 8 1 1 2扬州港集装箱宁龙油驳南京宁龙石 内碰撞造成所 9 码头1 0 9 号化运输公司 油轮约9原油载原油约9 吨 1 5 入江 吴淞口1 0 1 灯上电油上电燃料公与“崇明岛” 1 9 9 8 9 1 2 油船2 7 2重油 浮1 2 1 5 司 轮碰撞 屈原湖北省秭归因海损事故造 1 9 9 8 - 7 3 0 万县豹子滩客渡轮约5柴油 1 7 # 县屈原轮船成船用油随船 1 1 9 9 7 1 9 9 9 年中国沿海( 长江) 船舶码头溢油( 化学品) 事故统计交通环保2 0 0 0 年4 月 2 长江船舶污染亮起了红灯陈大铮中国水运2 0 0 3 年2 月 公司 入江 南京大胜关水皖江供油 安徽省皖江 自行沉没所载 1 9 9 8 2 6轮船运输公油船3 5原油 3 道宇鹏加油站2 0 0 1货油入江 司 吴淞口# 1 3 2 号与“瀛吕”相 1 9 9 7 8 2 3林海5 弓中国敞矿船约0 1重油 灯浮 撞 油6 3 0 0 5南京长江油 1 9 9 7 6 2南京栖霞锚地油驳 - - - 6 原油过驳时泄漏 3 驳 运公司 南京港栖霞山 广州海运集 油轮数千吨原油 爆炸起火引起 1 9 9 7 6 3 油运锚地2 #大庆2 3 团泰华公司翻沉 锚位 南京扬子1 0 2 韩国韩利海9 3 # 汽装油过程中溢 1 9 9 7 3 2 8p u s a n油轮约5 8 泊运株式会社油油 附马油库 航空煤 1 9 9 5 6 一1 9 万县铜鼓 1 0 4 8 2 3 操作不当 趸船油 吴湘口外长江 1 9 9 8东涛5 0 0 多凝析油碰撞 航道 过驳时软管脱 1 9 9 9 - 5 - 1 0b 3 5 3 6 浮筒嘉丰中国油轮约8燃油1 1 6 7 落 浙杭拖 1 9 9 9 - 4 - 1 8上炼厂码头中国 0 2 燃油输油时爆管 0 5 1 2 7 船队 2 0 0 3 - 8 - 5 黄浦江 长阳 中海集团散货 8 5燃油遭受小船撞击 宜昌港夷陵长鄂州拖机舱油 2 0 0 2 - 3 - 1 2 1 2 故意排放 江大桥水域 1 2 8污水 长江中游大兴长江油驳船 1 9 8 9 - 1 2 4 4 0 0 原油触撞沙滩 洲6 2 0 0 8队 而据统计近年来上海港的石油吞吐量急剧上升，去年平均每天有2 2 7 艘船舶载 运2 5 万吨油品和化学品进出上海海域。1 9 8 4 年到1 9 9 3 年共发生船舶溢油事故7 2 0 多起，溢油量6 2 0 多吨，平均每起事故溢油o 8 5 吨：1 9 9 4 年到1 9 9 8 年发生船舶溢 油事故1 0 0 多起，溢油量近7 0 0 吨，平均每起事故溢油5 9 吨。1 9 9 9 年到2 0 0 3 年， 发生船舶溢油事故1 0 l 起，溢油量达2 3 1 9 吨，平均每起事故溢油2 3 吨，其中比较 典型的事件是2 0 0 1 年4 月1 7 日在长江口韩国籍的“大勇”号与“大望”号发生碰 撞导致货舱破损，溢出6 3 8 吨苯乙烯，其中只有部分回收。2 0 0 1 年1 1 月1 4 目在崇 明新华进行废钢船拆解的时候致使废燃油溢出1 4 吨而只回收部分。2 0 0 3 年7 月4 日在长兴岛巴拿马籍的“小天使”号违章排放废燃油达到溢油1 3 0 吨，事后部分收 回。可见上海水域溢油污染形势十分严峻。 1 2 进行溢油事故应急体系研究和决策处理的意义 溢油事故的处理不能单单靠经验来完成，而是一项系统工程，这就要求处理起 来要有组织性和条理性，而溢油应急体系的研究正是探讨了在溢油处理过程中人员 组织结构的安排，溢油应急专业队伍的建设问题以及溢油应急反应体制的建设问题， 而溢油的决策处理指出了不同的溢油事故的不同的处理方法，以达到最好的效果， 对溢油处理的实践工作具有一定的理论指导意义。 发生溢油事故后要进行及时的溢油清理应急行动，而事故造成的环境损失在溢 油清理工作结束后必须得到法律程序上的索赔，损失的索赔标准在于科学正确地评 价溢油事故的威胁程度和等级，溢油事故威胁程度的评定和等级评判可以使事故的 损失赔偿方面有据可依，一方面，它有利于船东、货主、受害方明确自己的法律责 任和义务，做到依法索赔，合理赔偿。另一方面，它有利于交通部各海事局、政府 机构等单位建立溢油应急反应系统，提高处理突发性溢油事故的能力，加快油污的 清除和事故后环境的恢复。溢油事故的威胁程度的评价及溢油事故等级的确定将直 接影响溢油事故的处理，其恰当与否将影响环境保护的策略、人员与设备的调用、 事故处理的效率与快捷性等等，因此有必要对海上溢油事故威胁程度评价及溢油事 故等级确定的方法做进一步的研究。 就目前而言海上溢油事故威胁程度的评价及溢油事故等级的确定，世界各国一 般均简单地采用溢油量的大小作为评价指标，本文中的溢油等级评判方法突破了以 溢油量作为评判标准的局限性，因为实际上威胁程度和事故等级还和溢油的种类、 溢油的位置、溢油事故发生的海况、发生溢油事故的船舶的状况等等因素有关，文 中以溢油量、溢油位置、溢油的毒性、易燃性、持久性、船舶的破损情况等十个因 素作为指标来评判溢油事故的威胁程度和等级显得更科学更准确。 1 3 本论文所做的工作 本论文的第二章主要阐述了世界主要国家溢油应急体制的异同，同时借鉴这些 国家在溢油应急体制方面异同点，针对我国的国情提出了我国溢油应急体制建设的 基本框架和内容，阐述了在溢油应急处理中组织结构的协调性，指出了我国在溢油 应急体制改革的方向。在接下来的第三章里应用神经网络的最成熟的b p 网络来训练 样本，同时应用了b p 网络改进的算法，即应用m a t l a b 的神经网络的t r a i n b p x 函数 来训练样本，收到了很好的效果，训练的网络具有较好的判断能力和精度。在溢油 事故应急处理决策一章中，阐述了溢油应急中应急计划制定的内容，然后简单地介 绍了常见的溢油控制技术和相应的溢油处理机械器材以及各自的使用条件。 第二章溢油污染的应急组织体系 2 1 国内外的应急组织体系的异同 早在7 0 年代末8 0 年代初，欧美一些国家都陆续建立和完善了各自的海上污染 事故应急机制。具体论述如下“： 1 美国 美国建立了国家、地区和地方三级应急组织，每级组织都制定有自己的应急计 划。国家应急组织是国家计划、政策的协调性实体，不直接对污染事故进行应急处 理，只是在事故发生前进行政策性指导和在事故处理过程中提供协助。其组成人员 分别来自环保局、海岸警卫队和其他负有环境管理责任的联邦部门。全美分成了1 3 个地区，每个地区都分别设立了一个地区性应急组织，对上接受海岸警卫队和环保 局的领导，负责制定地区性应急计划、政策和为地方组织进行协调，也不直接对事 故负责。地方应急组织是实体性的事故应急指挥机构，在由环保局或海岸警卫队的 派驻的现场指挥官的协助下进行事故处理的现场指挥和协调。在美国大多数污染事 故的清除工作是按与各防区承包商的事先协议进行的，此外现场指挥还可以动用国 家的突击力量。海岸警卫队在太平洋沿岸和墨西哥湾沿岸建有两支国家突击队伍， 分别配有大型防污染设备，负责海洋环境中大规模溢油和化学品物质泄漏的清除工 作。 2 英国 英国建有两级海上污染事故应急机构。政府在运输部下设有海上污染管理委员 会，由海上应急作业局局长主管，负责处理海上污染事故和协调沿海地方部门之间 的海滩清理工作。政府建有国家突击力量，配备消油剂专用喷洒飞机和船舶以及溢 油回收的机械设备，负责海洋环境溢油污染的事故的清理。地方当局在政府环境部 门的协调下，负责当地的海滩清理工作，其费用主要由地方政府负担。地方政府下 设海滩清理专业队伍，其人员每年接受两次海滩清理作业培训并进行一次大型演习。 1 9 7 9 年在此应急机制的基础上进行了改进，首先调整了海上污染控制局的职责范 围，将该局调整成拥有一名海上指挥员和一名陆上调度员的具有两个分支机构的组 织。其次扩充了污染应急力量，加强了溢油清理作业中的相互协调工作。海上污染 控制局还和石油工业部门组成了一个正式工作小组，建立了一份包括中央政府、地 4 方机构和石油企业等经济实体在内的可用于污染清理的人力、物力清单，以联合对 付污染事故。 3 法国 法国的应急机制分为海上和陆岸两套系统，分别建立两级应急组织。在中央设 有海上事务国务秘书主管下的部际海事委员会和内务部长主管下的民事安全委员 会，分别负责海上和陆岸污染应急计划的审定和污染控制工作以及全国性的应急演 习。在地方一级由海防司令部( 军事部门) 负责计划和指导海上污染控制作业，与 地方当局和海上企业协作制定应急计划，组织人员训练演习。法国的污染清理工作 主要依靠公司和民间的人力和物力，一般采取临时租用或者征用的方式。另外国家 每个航区制定一艘大功率拖轮和一队船员，在民事保安和军事机构内设有数个行动 小组负责海上事故的处理工作。 4 德国 联邦德国的清除油污染的任务是由联邦政府以及沿海的不来梅州、汉堡州、下 萨克森州和石勒苏盖格一荷尔泰因州共同承担，其采用的组织结构分以下几个部分： 第一个是由专家组成的海洋近海油污染事故委员会；第二个是负责清除油污的油污 清除队伍：第三个是油污染事故报警机构，该机构设在国家报警中心内，2 4 小时工 作，向国际和国内各通讯站报告油污染事故；第四个是联邦特别小组和设在库格斯 哈文的联邦近海特别小组，其任务是审定海洋近海油污染事故委员会提出的计划以 及在发生油污事故时支持清除污染队伍；第五个是咨询研究所，其向主管部门和清 除污染部队提出油污染事故方面的知识以及提出研究计划和建议。 5 日本 日本在海洋溢油事故防污组织体制方面采用政府多数参与，其管理体制的组织 结构示意图如图2 1 所示，防止海洋污染的工作由运输省及海上保安厅负责，针对 海域的溢油事故由运输省制订有关的排除规定，对海运业进行指导、对船舶进行检 查以及主管有关废油的处理，受运输省管辖的海上保安厅负责在海域进行监视、取 缔工作，以及具体实施石油防除措施。与此同时民间机构一海上防灾中心也配合政 府部门在溢油应急行动中担任了重要的角色，其设立的目的是由它实施防除措施以 及灭火活动，并配有海上防灾用的船只和器材。同时海上防灾中心还开展海上防灾 训练，推动有关海上防灾的国际协作，进行海上防灾工作的调查、研究等等，其在 实际执行防灾措施时，按运输省与防灾中心签订的防灾措施合约进行。日本也在法 规上制定了比较完善的法律体系，为溢油应急体制的制定提供了法律依据，推动了 它的实施。例如其制订了排放规定，规定了船舶的构造和必备的设备，整顿废油处 理设施等等来预防发生灾害，而通过整顿溢油防除体制，制定防除措施和航行限制 等等来应对灾害发生后的行动。在体制上规定发生溢油事故时海上保安厅和海上灾 害防止中心发挥核心作用，为了协调二者的关系，设立了有关溢油防除工作的联席 会议。海上保安厅的任务是在溢油事故发生后了解溢油的情况，确保附近航行船舶 的安全。与此同时对肇事者及海上防灾中心等进行指导，提出意见帮助他们开展清 除工作。海上防灾中心接受海上保安厅长官的指示或船舶所有者的委托，采取措施 清除溢油。此外代替船舶所有者置备本应由船舶所有者置备的石油消除器材，并提 供其使用。日本也相当重视与国际在保护海洋环境方面的合作，积极支持国际海事 组织( i m o ) 推行的国际性保护海洋环境协定的达成。 ：海上防灾中心 ；：j ：合同防灾措： 有关排出的规 海运业界的指 船舶等的检验 废油处理事 蠊视取缔等 清除措施的实施 清除措施的实施、消防活动 的实施、器材保管、训练的 实施、调查、研究 i 施实施者 i 图2 - 1 主管油污防备工作的运输省、海上保安厅组织图 6 瑞典 瑞典为了加强海洋环境的保护与管理根据有关法规设立了海洋环境保护管理机 构，在防治海上石油污染方面由瑞典国家技术发展局主管，国家环境保护局等部门 协调配合。海上油污染清除的执行部门是瑞典海岸警备队，具体参与环境保护管理 的有关机构有：国家环境保护局，隶属于瑞典农业部，其职责是水和空气的环境保 护，它是中央一级的环境监视机构，负责协调各郡行政管理局的监视活动，必要时 予以协助；环境保护签证局，负责颁发设立可能污染环境的厂矿企业的许可证和处 理废弃物的许可证；瑞典国家技术发展局，其为一个独立的国家机构，负责向有关 部门、研究所和大学提供经费，以此管理和促进科学技术的发展；瑞典海岸警备队， 其隶属于海关，负责进行有关领海、军事禁区、大陆架活动、通航水运中的海上交 通、倾倒等活动的监测和执法工作，并承担水文测量取样工作。瑞典海洋油污染的 监视和事故处理由海岸警备队负责，全国分为四个海洋警备区和十五个海岸警备管 区，每个海岸警备管区下设2 4 个海岸警备站，海岸警备站是昼夜工作的，每一个 海岸警备区一天2 4 小时都有值班人员和船只，不值班的人员和船只也处于戒备状 态。 7 澳大利亚 澳大利亚的油污管理部门是由联邦政府、州政府和石油资源工业界组成，各有 关部门都有明确的分工：港口和码头管理部门负责港口和码头以内的海域；州政府 负责海岸和海滩；联邦政府公共资源部门负责近海海域；联邦政府和州政府公共资 源管理部门共同管理深水区域。在每个州都设立了油污染委员会，由地方官员、环 保局、警察、溢油服务部门和石油工业部门组成。整个澳大利亚在战略地区建立了 九个溢油设备仓库，每个仓库包括有1 0 0 吨烃溶剂性消油剂、8 个喷洒设备、回收 设备、围油栏、收油器和必要的通信设备。 8 尼日利亚 尼日利亚与欧美国家不同，1 9 8 1 年由几个公司联合组成了清除溢油的组织c a n ， 它不是由政府领导的而是民间组织的。1 9 8 4 年进一步由1 1 个尼日利亚的国家石油 公司和港口管理当局联合负责溢油污染的清除。c a n 委员会拥有下列设备和器材： 8 0 0 0 多米长的围油栏、2 8 个扫油器、4 0 0 0 包吸油材料、2 6 台抽油泵、1 4 条作业船 ( 1 0 条5 m 宽，4 条1 6 m 宽) ，还有各种运输车辆和支持设备，消油剂以及喷洒器等等。 通过以上各个国家的应急组织形式的比较，我们可以发现具有如下共同点： ( 1 ) 具有较完整的法律体系，以国家级应急计划为龙头；设有国家和地区等多级 应急指挥协调机构，根据事故规模和涉及范围划定各级机构的职责；在依靠团体和 专业公司的基础上，政府配备一定规模的应急队伍和器材。 ( 2 ) 各个国家都采用23 级的组织结构，以政府机构作为整个组织的主体，具体 由国家环保当局以及其相关部门来实施组织，其他相关部门在事故的处理过程中分 别予以积极配合，应急组织部门充分利用社会资源，调用民间的防污力量，还和对 溢油事故存在潜在危险的石油企业、公司进行合作，加强溢油防污能力的建设。 ( 3 ) 无论对于两级组织机构还是三级的组织机构，每个组织机构总体概括起来分 为管理层和操作层，管理层在溢油处理事故中主要起指挥和协调作用，而操作层主 要担任现场的清理工作。同时应该注意不同的组织层次数目划分的利与弊，从管理 学的角度来说，如果组织的层次划分过多就可能会造成信息传递的失真，而好处就 是减少上层管理者的工作量，相比较而言低的层次组织结构的好处是信息传递快， 但是相应会增加上层管理者的工作量，这是在划分组织结构的时候要注意到的。 ( 4 ) 同时可以得出这些国家的应急组织结构中都设有最基本的常设机构，如2 4 小时值班的溢油事故报警机构和具有最高决策权利的溢油应急指挥中心。 同时可以看出各个国家组织形式的差异性，有些国家的溢油清理是由专业的外 界清污公司来完成的，而有些国家则是由政府的专业机构来处理，有些国家是结合 两者的力量来处理溢油事故。如美国的溢油清理是采用的承包合同制形式来处理， 法国的污染清理工作主要依靠公司和民间的人力和物力，采取临时租用或征用的形 式。英国的溢油清理工作和费用主要由政府承担。另外由于各个国家的技术水平的 差异在溢油清理技术上也存在很大的差异性。 相比之下我国尚没有国家或政府意义上应急机制，这主要表现以下三个方面。第 一，缺乏建立国家应急机制的法律和政策基础。虽然自7 0 年代末以来，我国已颁布 了一系列海洋环保法规，但是除了海洋石油勘探开发环境保护管理条例对作业 者应制定溢油应急计划并配备相应规模的应急设备做了原则性规定以外，其他法规 都缺乏这方面的内容。各级政府都没有海上污染事故应急计划。第二，政府没有统 一的污染应急事故指挥或协调组织。有关环境、海洋和港务管理机关把环保的工作 重点放在海洋排污管理上，污染事故的应急处理完全由企业单位自己负责。第三， 政府不具备污染控制能力。全国仅有少数海洋石油开发企业港务公司配备了少量溢 油清理设备，因此我国的应急力量水平较低，且相互间缺乏协调，设备配置重复， 各自为战，既难以有效应付中大型事故，又造成国家财力、物力的严重闲置和浪费。 2 2 溢油应急组织结构模式及组织的协调性 为了应付突发性的溢油应急事故，应该成立高效的应急组织机构，落实人员， 配置装备，储备技术，明确程序。突发性环境事故处理的特点，要求一旦事故发生， 必须尽快进行有效处理，最大限度地减小或者消除事故造成的损失。为了能够让整 个事故的应急处理做到有条不紊，应该建立结构合理、分工明确的组织结构( 如图 4 一1 ) ，溢油污染事故应该以这个应急响应程序为框架来组织行动，按照我国的部门 间的行政职能的划分，可以设立以下相应的应急组织： 1 向1 l o 报警【 i公众宣传组发布信 息、指导防护 重 大 突 晕 应 成 派 调查报告 发 核实 急 出 舻 性 l 向应急办i 故 委小 现场指挥 环 叫p 信息 _ 员- i d- d分 _ 会 指队 应急监测 境 l 公室报警i 先遣 工程抢险 污 染 事 挥 故 处置 部组织救援 般 事 故 一向n 。报警1 一会同监测评价组一监测处置 h 专题报告 图2 2 突发性环境污染事故应急程序 应急委员会：由当地政府和环保、消防、卫生、水利、气象等部门的负 责人组成，主要职责是审定突发性溢油事故防范和应急计划，并协调落 实部门关系，在处理重大的溢油事故时，可增设临时应急指挥部，统一 协调应急行动。 应急办公室：是应急组织中的常设机构。为便于日常工作，可由环保部 门各科室和监测站的负责人组成，主要职责是制定和落实应急计划，建 立技术储备，接受溢油事故的报警，处理一般溢油事故，重大溢油事故 在报告应急委员会的同时作先遣处理。 应急专业组：包括公安消防、监测评价、医学救援、水文气象和工程抢 险等方面，在应急响应时提供各种专业支持。 应急组织系统关系如下图所示 9 应 急 指 挥 部 计划、报告r 1汇报 审议、批准 应急命令 应急 办公室 协 助 应急 指挥部 指导 信息 建议 执行 指令 各应急 专业组 专业人员保证 技术储备 工作程序 应急准各 派出现场应 急指挥小分 队 图2 3 应急组织系统关系 2 3 溢油应急反应体制的建设 应急技术保证 现场处置 环境监测 工程抢险 医疗救援 在一个工业化世界，货物和像石油这一类的能源产品的运输是现代生活所必须 的。当一个国家朝着一个更加工业化的生活方式发展时，他们的能源需求就会增加， 满足这种需求就会要求石油和石油产品运输的持续增长，那么世界就会周期性的经 历一些事故，导致这些物质泄漏到周围的环境，石油泄漏的事实是一个不幸的结果， 以牺牲现代的生活环境为代价，作为社会的一分子，对采用新想法的想象和意愿决 定了人们对这些挑战所作出的反应的好坏。 现在美国的溢油响应方法似乎锁定在有限的成功范围内，没有识别问题和寻找 解决方法的动机。由于很多种原因应急反应部门做的最多的就是采用一些方法，但 是这些方法是他们使用过且证明是不适当的。对应急反应部门和他们采用的方法来 说不能确定和制定商业上成功的替代性反应方法没有证明他们的优越感。很明显寻 找更好的反应方法并不是此领域松散编制的从业者团体的目标。其中只有地区i 和 地区的应急反应组织通过他们最近出版的溢油应用技术指导精选集花了大力气来 确定替代性的技术。然而甚至这种努力也缺乏公共机构的引导，使得这些方法得到 有效证明和经常性的采用。 这种局面主要是在需要确立另外的应急方法的溢油应急反应领域( 私人或者公 共) 没有强有力的引导。由于没有提高他们能力的动机，应急产业及其管理者接受 现状，有关的责任部门必须及时解除应急反应方法僵持的格局。同时由于对这些技 1 0 术的商业市场实际上是不存在的，那些有潜力解决应急工具不足问题的公司机构只 能作为旁观者。 那些寻求开发和在溢油反应领域提供新技术应用的组织机构一直在观察着这个 有限的市场，这种情况大多数是由于没有激励( 要么是财政上的要么是保障方面的) 去让应急反应部门去寻找更好的溢油清理措施。反过来反应革新技术市场并不需要 有效的解决方法，这一点可以由应急反应部门不使用现在可以获得的替代方法来证 明。加之如果一个市场需要这样的技术，就能开发另外的技术方法1 。 针对我国的国情，我们应该引进市场机制，培养清污公司使其成为溢油应急队 伍中的一支有力力量，在溢油处理中发挥积极作用。同时可以借鉴美国等发达国家 的做法，清污公司通过与船舶或石油公司、油码头业主单位签订清污合同的方式来 明确污染事故发生后双方的权利和义务，而主管机关只是负责监督检查清污公司的 清除效果，对清污公司进行资质审定和培训考核，只是在发生污染事故并超出清污公 司的清除能力，或找不到肇事者情况下的溢油清除工作，主管机关才出面干预并组织 实施清污工作。综上所述溢油应急反应体制的建设的改进方向主要有： ( 1 ) 规范清污专业公司的管理 在国家投入暂时不足的条件下，在市场中找出路，以接受船舶污染物单位为基 础组建防污应急队伍，按市场规律建设溢油应急体系，按清污力量和污水接受量、 保持适度竞争、适度发展和优胜劣汰的原则对油污水接受单位进行整顿，实行清污 作业许可和应急行动相结合的制度。按照从事船舶污染物接受单位也就是辖区清污 骨干单位的思路，促进这些企业加大防污应急反应的设备的投入，壮大力量。 ( 2 ) 建立区域协作中心 针对大规模的事故，在集中本地区的人力、物力资源都无法控制的情况下，应 该向邻近的区域寻求0 救援。建立区域协作中心可以应付特大级的溢油事故，其设 立的区域指挥中心制定总的溢油应急计划，协调各区域之间的人员的协作。 ( 3 ) 设立激励机制 在今天大多数的溢油应急反应方法都把目光放在用一般的方法来处理溢油事 故，实际上并不存在一种万能的适用的溢油应急的方法，然而应急人员却在继续持 有一种“一种方法适用于所有的场合”的观点，事实上作为他们业务的一部分，应 急反应的承包商需要为他们的设备的成本进行分期付款。他们在现场花费的时间越 长他们就会得到越多的回报，这是一个符合逻辑的递增关系。根据溢油地点保护情 况的好坏在财政上对应急计划的承包商给予经济上的激励是符合双方共同利益的。 对应急计划实施者和溢油现场监察工作人员给予一定的激励以使他们鉴别并采用另 一种措施来更早地完成应急处理工作，并且仍旧取得由相关地区的各有关部门预先 制定的应急反应目标。 2 4 溢油应急专业防污队伍力量的建设 应急队伍是具体负责污染事故现场处理的力量，包括一定规模的和数量的污染 清理设备、器材和训练有素的操作人员。应急队伍近期应以有关企业单位的应急力 量为主。从长远观点看，政府也应该逐渐建立一定规模的应急力量，以对付大型的 事故污染。 1 企业应急力量：国家应该从法律上明确规定各航运公司、海洋石油开发企业 等单位建立各自的应急队伍，配备相应规模的应急设备和器材，制定具体的应急计 划，以应付小型的事故污染。对此，国家应该统一规划，使防污力量合理布局、相 互协调，避免设备的重复购置。企业单位的防污力量作为国家防污力量的主力军， 在应付大中型污染事故时，应无条件地接受地区应急组织的统一调遣和指挥。根据 国家谁污染谁负责的原则，所发生的事故处理费用应主要由事故污染单位支付，政 府可以从转向污染控制基金中给以适当补偿。 2 国家突击力量：为了有效对付大中型污染事故，政府应逐步建立一定规模的 防污突击力量。国家海上防污突击力量可以以交通部各地救助打捞局为基础，增设 一定数量的溢油围截、回收设备和分散剂( 消油剂) 的喷洒装置。 3 专业清污公司的组建：在国家投资暂时不足的情况下，从市场中找出路，以 接收船舶污染物单位为基础组建防污应急队伍，引进市场机制，培育市场中的主体 即防污公司，使其成为应急反应体系的骨干力量。 4 推行区域防污联防机制，提高防污应急反应能力：针对目前各单位存在防污 设备单一、分散，防污应急人员不足等问题，可以推行建立区域防污应急联防机制， 主要框架是由海事局牵头推动，危险品码头、仓储经营单位，将其配备的防污设备 器材联合起来，建立相应的防污设备库及其防污应急资源，并委托专业清污公司进 行管理，共同对抗污染事故。 5 专家队伍力量的组建：溢油应急处理是一个复杂的系统工程，要想取得圆满 成功需要很多学科提供专业技术支持，如环境科学、信息科学、医学等等，只有积 聚相关领域的专家作为知识储备，才能在应急行动中的关键时刻提供技术咨询服务。 专家组成员一般由环境科学、环境工程、环境评价、环境监测、环境生态和环境医 学等多学科的专家组成。 1 2 第三章基于神经网络的溢油事故等级评判 3 18 p 神经网络的理论基础 3 1 1 神经网络的简介 人工神经网络a n n ( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ) 是模拟人脑思维的一个研究 领域，人工神经网络的计算属于软计算，即只求相当近似但非精确解的有效计算方 法，在近代运筹学中，软计算占有很重要的地位。遗传算法、模拟退火算法以及“反 向传播算法”在解决许多运筹学问题中发挥了重要作用。其中“反向传播算法”是 人工神经网络的一个软算法，反向传播算法( b a c kp r o p a g a t i o na l g o r i t h m ) 简称 b p 算法，由r u m e l h a r t 和m c c l e l l a n d 在1 9 8 6 年提出。在b p 算法的构成中，使用 了运筹学中非线性的理论和方法。不仅如此，该算法具有最优性内涵，并可以解决 一些复杂系统中的运筹问题，如预测、控制等等。 3 1 2b p 网络的理论基础 b p 网络( b a c kp r o p a g a t i o nn n ) ”町”m 4 1 是一种单向传播的多层前向网络，其 结构如图3 1 所示。网络除了输入输出节点外，还有一层或多层的隐层节点，同层 节点中没有任何耦合。输入型号从输入层节点依次传过各隐含节点，然后传到输出 节点，每一层节点的输出只影响下一层节点的输出。其节点单元的( 传递函数) 通 常为s i g m o i d 型( f ( x ) = 1 ( 1 + e x p ( 一b x ) ) ( b 0 ) ) ，但在输出层中，节点的单元特性有 时为线性。 x 1 x x 3 1 3 y 1 y 2 y 3 图3 1b p1 ) 【) g 络结构不蒽图 1 b p 算法的数学描述 设有含有n 个节点的任意网络，各节点之特性为s i g m o i d 型。为了简单起见， 认为网络只有一个输出y ，任一节点i 的输出为o i ，并设有n 个样本 ，y 。) = 1 ，2 ，n ) ，对某一输入坼，网络的输出为y 。，节点i 的输出为o 。，节点j 的输入为 删业= ( 3 1 ) 使用平方型误差函数 e 2 言荟( _ ) t 一允) ( 3 2 ) 其中允为网络之实际输出，定义 e t = ( y t 一岁i ) 2 删业= 。批 铲去 其中 o 社= f ( n e t 业) 于是 蔫= 等o n e t 堕o w i , = 鲁o n e t 驴印m ( 3 s ) 珊4mi k ” ” 、? ( 1 ) 当，为输出节点时有 0 m = 9k 铲鲁鲁一吣蛐腑业) ( 3 4 ) ( 2 ) 当，不是输出节点时，有 铲毒案薏专呱， 堕：y 坠旦兰! 量 o o m 白o n e t “o o i t = x 。d e , d n e t 。一击d o 罩 。 。争“”“ 因此 = 智e 胁o e k w 扩m6 。t 6 业= ，o 甜业) 6 m o e 。 ( 3 5 ) 赢卸护n 如果网络共有m 层，而第m 层仅含输出节点，第一层为输入节点，则b p 算法可以 描述为： ( 1 ) 设定初权值w ( 2 ) 重复下述过程直到收敛：。 a 对k = 1 到 ( a ) 计算d * ，n e t * 和允( 正向过程) ( b ) 对各层从m 到2 反向计算( 反向过程) b 对同一层节点e m 由( 3 4 ) 式( 3 5 ) 式计算6 。； ( 3 ) 修正权值 o + 1 ) 2 ( f ) 一肛丽o e p 。 其中 一o e ：七堕 a 角a ( 3 6 ) ( 3 7 ) 图3 2b p 算法结构流程示意图 2 算法的改进口“ ( 1 ) 附加动量法 在实际应用中，原始的b p 算法很难胜任，因为后传播网络所采用广义的d e l t a 是梯度递减系统，将权重矢量沿误差面倾斜向下的方向移动，但是这里的误差面不 是一个简单的抛物面。后传播网络涉及复杂的多维的输入和输出空间，其误差面可 能是一些局部的最低点( 1 0 c a lm i n i m u m ) 。在网络训练时，往往权重矢量被调节在 局部的最低点，而不能达到实际的最小误差。在这种情况下，重新选择初始权重， 重新训练网络，也可能摆脱局部最小误差，使权重矢量训练到真正的最小误差点上。 后传播网络是指导下学习的网络，必须给网络输入一组组相应的输入输出数据， 使网络从已有的数据中学习，因此往往网络的训练需要花费时间。为了减少网络的 训练时间，可以采取一些措施，最常用的方法就是在权重调节时加入一偏置量或称 动量( b a i s ，m o m e n t u m ) ，这样可以使网络训练时摆脱误差停留在局部误差，而不继 续下降的情况。这时权重的的增量为： j f a w , j ( f + d - 肛羔+ 以( r ) a w, ： ”7 其中口是动量常数，其值在o 到1 之间。 ( 2 ) 自适应学习速率 对于一个特定的问题，要选择适当的学习速率不是一件容易的事。通常是凭经 验或者试验来获得，但是即使这样，对训练开始初期功效较好的学习效率，不见得 对后来的训练合适。为了解决这个问题，可以想到在训练的过程中，自动调整学习 效率。通常调节学习速率的准则是：检查权值的修正值是否真正降低了误差函数， 如果确实如此，则说明所选取的学习效率值小了，可以对其增加一个量；若不是这 样，则说明产生了过调，那么就应该减小学习效率的值。下式给出了一种自适应学 习效率的调整公式： 当s s e ( k + 1 ) 1 0 4 s s e )取叩 + 1 ) = 0 7 r l ) 其它取叩( 七+ 1 ) = q ( k ) 其中初始学习速率，7 ( o ) 的选取范围可以有很大的随意性。 在神经网络工具箱中，针对b p 算法其给出了好几种训练b p 网络的函数，如 t r a i n b p a 和t r a i n b p x ，前者只是采用自适应学习速率来训练b p 网络，神经网络中的 t r a i n b p x 则采用附加动量法和学习效率自适应调整两种策略，从而提高了学习速度 并增加了算法的可靠性，动量法降低了网络对于误差曲面局部细节的敏感性，有效 地抑制了网格陷于局部极小；自适应调整学习速率有利于缩短学习时间，这些将在 本章的样本的训练的比较过程中可以深刻的体会到。 3 卉申经网络层数和中间层神经单元数的