（交通运输规划与管理专业论文）汕头海区通航环境安全评价与规划研究.pdf

中文摘要 摘要 随着全球经济的发展，海上交通越来越繁忙，通航环境的状况对船舶航行安 全产生了很大的影响。为了满足对水上交通安全的越来越高的要求，本文以汕头 水域通航环境为研究对象，对其对通航安全的影响开展评价研究。根据安全系统 工程的原理和方法，确定水域通航环境安全的评价方法一一模糊综合评价。在分 析汕头水域通航环境因素的基础上综合其他学者的研究结论确定了评价指标体 系并建立多层的评价层次结构；在研究权重确定理论的基础上，结合评价工作的 实际需要选用层次分析法确定权重，并应用该方法确定了各评价层次指标因素集 的权重集；根据国内外有关各评价指标因素对通航安全影响的研究成果以及有关 调查统计数据，设定各评价指标因素的评价标准；在此评价标准基础上研究确定 了各评价指标因素的评价标准隶属度子集表；以隶属度子集表为模糊转换器，实 现各指标因素在评价集上的模糊分布的量化描述，建立起单因素模糊评价模型； 在单因素模糊评价模型的基础上，结合各指标因素的权重分析，建立起多层次、 多指标的模糊综合评价模型。 应用建立模糊综合评价模型，在对汕头水域通航环境相关资料数据的调查、 统计及分析的基础上，实现了对汕头水域通航环境安全的评价，得到较为合理的 评价结果。通过安全评价，我们能较好地了解和掌握汕头水域通航环境安全程度 和各指标因素的危险状况，同时在评价基础上进一步提出了汕头海区通航安全规 划的方案，为海事管理部门改善水域通航环境以及通航管理与控制等方面提供科 学的决策依据和参考，因而具有一定的实用价值。 关键词：通航环境：安全评价；模糊综合评价 英文摘要 t h er e s e a r c ho l lt h es a f e t ya n d p l a n n i n go f t h en a v i g a b l e e n v i r o n m e n to fs h a n t o us e aa r e a a b s t r a c t t h ep a p e rp r o p o s e dt oa p p l yc r i t e r i o na n a l y s i s ，l i t e r a t u r ea n a l y s i sa n dc a s es t u d y ， e x p o u n d e d o nt h ep r e s e n te n v i r o n m e n tf o rn a v i g a t a b l ea r e ao f t h es e aa r e ao fs h a n t o u t h ep a p e rp r e s e n t st h ef r a m e w o r ka n dt h es c o p eo ft h es a f e t ym a n a g e m e n to ft r a f f i c ， w h i c hd e r i v e df r o mt h ec o n n o t a t i o na n de x t e n s i o no f v e s s e ls a f e t y t h ea u t h o rf o c u s e s o nt h ed e m e n t sa n dp r i n c i p l e so fs t u d yi nt h i sf i e l d ，p r e s e n t st h es a f e t ya s s e s s m e n t m e a s u r e s t h es a f e t ys t a t u so ft h et r a 伍cm a n a g e m e n ti sr i g h tn o wt h ep r i o r i t yo ft h e g o v e r n m e n ta n dl a y o u t o ft h es e aa r e a , t h es t u d ye x e r t e dt h e t h e o r i e sa n d f u n d a m e n t a l so ft r a f f i ct r a n s p o r t a t i o n , u s e dt h ev e s s e la r e a , n a v i g a t i o nc h a n n e l s t r a f f i cf l o w s ，n a v i g a t i o ne s t a b l i s h m e n t s ，c o m m u n i c a t i o nc a m c t ，c h a r g ee q u i p m e n t , a l a r ms y s t e m ，e m e r g e n c ye q u i p ，n a v i g a t i o nc l u e s ，s e r v i c ei n s t i t u t i o n sa st h ek e y s ， s e t e do u ta na s s e s s m e n ta n dp r o g r a m m i n go f t h es e aa r e a k e yw o r d s ：n a v i g a t a b l ee n v i r o n m e n t ；s a f e t ya s s e s s m e n t ：s a f e t yp r o g r a m m i n g 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：池迭连匡逗魅巫缝塞全证俭墨规型班宜：。除论文中 已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开 发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文储妣降云彩年铆班 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并i 龟国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 燃撇：泳铉黜名：部锈 日期：年| 。昆汨 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 第1 章绪论 1 1 研究背景与概况 党的十六大提出要“高度重视安全生产，保护国家财产和人民生命的安全”。 安全生产是社会文明和进步的重要标志，是坚持“以人为本”安全理念的必然要 求，是坚持人与自然和谐发展的前提条件，是全面建设小康社会宏伟目标的重要 内容。 国家安全生产发展规划纲要( 2 0 0 4 - 一2 0 1 0 ) 中明确提出各生产领域中的安全生产 分类目标、监管体系建设目标等重要规划内容。“国家中长期科学和技术发展规划 战略研究”中交通科技问题子专题研究指出：依靠科技创新，优先解决交通安全 问题，改善交通安全状况。 交通部的公路水路交通科技发展战略指出：以人为本，利用高新技术改 善交通安全，降低交通事故死亡率，减少经济损失，建立一个更安全可靠的公路 水路交通系统，达到社会和公认的可信赖安全标准：2 0 1 0 年水路运输亿人公里死 亡人数降至1 2 人以下，2 0 2 0 年水路运输亿人公里死亡人数降至1 人以下。 因此，为了满足以上对水上交通安全的越来越高的要求，在迫切要求加强水 上交通安全的政策指导下，建立如何对各个支持保障部门实行科学、规范的安全 控制指标成为一个迫切的课题。需要一个这样的评价体系去确定水上交通安全工 作的水平和存在的“瓶颈”，同时，对于整个社会而言，科学、量化、规范、及时 地向行业和社会提供水上交通安全状况是海事局加强行业管理、政务公开、切实 树立负责任的行业形象、努力开创航运发展新局面的重要举措。 1 2 本文主要研究内容 根据以上分析，本人以汕头海区通航环境安全评价与规划研究作为硕士 论文的选题，就以下内容进行研究： ( 1 ) 以系统安全工程的思想为指导，通过对对船舶航行安全有影响的通航环 境因素的调查、分析，分析汕头水域船舶交通潜在的主要危险因素及其危险程度， 进而确定水域通航环境危险度评价指标体系： ( 2 ) 在分析定权理论的基础上，综合考虑各种定权方法的特点及实际定权的 第1 章绪论 需要，提出并应用简化的有序二元比较法，通过专家访谈和问卷调查，确定各评 价指标因素集的权重集； ( 3 ) 探讨模糊综合评价方法在水域通航环境安全评价的应用，结合国内外专 家学者对船舶航行危险度评价的方法，根据汕头水域通航环境的现状特点，采用 数据分析和专家经验调查相结合，确立各指标因素的危险度评价标准，并以此评 价标准为依据，在调查分析的基础上确定各指标因素危险度评价标准隶属度子集 表 ( 4 ) 对本文的模糊性对象一通航环境危险度，考虑各评价指标因素，建立多 层次、多指标模糊综合评价的数学模型。在收集和调查水域通航环境资料的基础 上，应用所建立的综合评价模型进行具体的分析和评价，得到汕头海区通航安全 状况的客观结果，为通航安全管理提供科学的决策依据。 1 3 研究思路与方法 结合以上分析，本文以汕头海区通航环境为研究对象，采用模糊数学理论和 方法作为数学工具对其对通航安全的影响开展评价工作，具体研究方法如下所述： 根据安全系统工程的原理和方法，在分析水域通航环境因素的基础上，综合 其它学者的研究结论确定了评价指标体系并建立多层的评价层次结构；在研究定权 理论的基础上，结合评价工作的实际需要提出一种简化的有序二元比较法并应用 该定权方法确定了各评价层次指标因素集的权重集；根据国内外有关各评价指标因 素对通航安全影响的研究成果，以及专家访谈和有关调查统计数据设定了各评价 指标因素的危险度评价标准；在此评价标准基础上研究确定了各评价指标因素的危 险度评价标准隶属度子集表，应用模糊数学理论的模糊变换原理和模糊识别的方 法建立起单因素模糊评价模型；在单因素模糊评价模型的基础上建立起多层次、多 指标的模糊综合评价模型。 2 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 第2 章通航安全的范畴及体系结构 通航安全是一项系统工程，涉及到水上交通运输系统及其它社会因素等方方 面面。研究通航安全问题必须将其置于相应的学科框架体系中思考和研究，运用 安全科学理论进行全面分析。 2 1 安全概述 2 1 1 安全、危险与风险 安全、危险与风险这三个术语语义上有一定程度的重叠，联系非常密切。 安全指人员没有受伤或死亡、财物未受到损失的状态或条件。“安全”一词有 着广泛的含意，如国家安全、社会治安等。在劳动生产领域中的安全有其专门的 含意，是指人们在劳动或生产过程中遇到的一种状态或条件，有时称这类安全为 “劳动安全”或“技术安全”。国外通常称这类安全为“职业安全与卫生”或“产 业安全”。 劳动生产领域中安全问题按危害的发生与后果的情况可分为两类。一类是突 然发生的事故，通常称为“职业安全”问题，另一类是由于劳动作业环境中存在 的某些物理或化学危害使人体遭受损伤。因此，狭义的安全含意仅针对事故而言， 而通航安全的研究范畴也属于这一部分。 绝对的安全观认为：安全就是没有危险，不受威胁、不出事故：安全工程学上 称安全为不发生死亡、设备或财产损害和环境破坏等事故或灾害等危险的状态。 实际上，安全是相对的、模糊的，它是建立一种环境，使人们在这种环境生活和 工作感受到的危害或危险是己知的、是清除的，并且是控制在可接受的水平上。 因此，常以风险值或接受的危险概率来定量描述安全程度。 危险是客观存在的可能产生潜在损失的征兆，它是无法改变的。没有危险就 无所谓风险，它是风险的前提。风险由两部分组成：一是危险事件出现的概率：二 是一旦危险出现，其后果严重程度和损失的大小。风险在很大程度上是可控的， 它随着人们的意志而改变，即按照人们的意志可以改变危险出现或事故发生的概 率，一旦出现危险，由于改进防范措施从而改变损失的程度。 通常人们用事故状况来表征危险。因为任何事故既有危险程度上的差异，又 第2 章通航安全的范畴及体系结构 有其发生可能性的大小，所以可用事故的危害度和发生概率双因素来具体表征危 险。即 危险指数= 事故危害度事故发生概率 事故危害度是对事故造成的各种损失( 包括人命财产损失，直接和间接经济 损失，对人们精神和情绪上的消极影响，对人类社会和自然环境的消极影响等) 的程度大小，很难作全面和精确的定量描述。事故发生概率是对事故发生可能性 大小的一种度量，详见前一章所述。为便于很好地认识危险，可以采用表7 1 、表 7 2 、表7 3 来进行定性描述。危险度与发生概率结合区域见图7 - 1 。 表2 - 1事故危害度等级 类别 等级 严重程度 i致命可造成人员死亡，和，或财产及系统完全损失和破坏。 严重可造成人员严重伤害。和威主要财产或系统损失和破坏。 r i i 艋界可造成人员轻伤和，或次要财产或次要系统损失和破坏。 可忽略不会造成伤害，和戚财产或系统不遭损失和破坏。 表2 - 2事故发生概率分级 程度等级发生概率的情况发生概率的数量级 经常a 几乎经常出现 l f f l 容易b在系统的使用寿命中出现好几次1 0 五 偶然 c 在系统的使用寿命中有时出现 l o 3 很少 d 不假定不会发生1 0 4 不易e出现的概率接近于零1 0 。5 不能 f 不可能出现 l 矿 4 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 i l o 区高危害低概率 9 i 区高危害高概率 8 7 6 01 0 2 03 0 4 0 5 06 07 08 09 0l 区低危害低概率 区低危害高概 图2 1 危险度与发生概率结合区域图 表2 - 3各区域内事故的特征 区域危害度发生概率 对社会的威胁 i高高 最大 高低中等 低高中等 低低最小 2 1 2 风险的可接受准则 安全是相对风险而言，世界上没有绝对的安全，但是减少风险是要付出代影 的。无论减少危险发生的概率还是采取防范措施使危险发生造成的损失降到最小， 都要投入资金、技术和人力。通常的做法是平衡风险与利益，将风险限定在一个 合理的、可接受的水平上，根据影响风险的因素，经过优化，寻求最佳的方案。 制订可接受风险准则，要考虑人员伤亡、建筑物损坏和财产损失，以及环境 污染和对人健康潜在危险的影响等重要因素。风险可接受准则的表述形式有许多 种，失效概率是一种最为普遍的表述形式，表5 1 列出航空等组织的风险可接受准 则。 第2 章通靛安全的范畴及体系结构 表2 4 风险可接受准则 事故等级风险接受水平 对象颁布、组织 灾难性事故 1 0 i h r 航空工业 国际民用航空组织 ( i c a 0 ) 、法国 ( f i a ) 、美国( f a x ) 危险事故 i 0 7 h r 航空工业 法国( f i a ) 重大事故 1 0 “f h r 航空工业法国( f i a ) 巨大生命损失和高 1 0 。5 短海上石油加拿大标准协会 的潜在环境污染 ( c s a ) 小的生命损失和低 1 0 。盘：海上石油加拿大标准协会 的潜在环境污染 ( c s a ) 个体死亡率( 船员、 1 0 1人员伤亡 工作人员)英国健康与安全执 个体死亡率( 旅客) ( 1 0 。5 人员伤亡 行委员会( h s e ) 、 个体死亡率( 公众) 1 0 1人员伤亡西方公众 船舶全损率 1 0 1 芷船舶全损 航运界 极不可能的 i 0 。3概率事件西方研究结果 值得一提的是，西方发达国家还在不断地提高这些标准，h s e 曾因在安全方 面的不作为遭到了广泛的批评。在美国每年的安全方面的投入是其他投入的5 0 0 倍，其安全补偿是事业补偿的等额。 2 2 通航 通航是个熟悉的名词，但是在我国现有的法律、法规、水运技术辞典中却鲜 能见到具体解释，通航相关的名词却是比较新的概念，这一点从1 9 9 4 年后我国海 事管理系统才设立通航管理部门可见一斑。 通航是水上交通运输系统中的重要内容。顾名思义通航即为：通与航。通表 示一种功能特征，表示适合船舶的运动，而航表示了船舶的运动状态如航行等操 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 作。因此，通航是以船舶为主体、以通航环境为客体的相互作用系统。 通航环境则具有自然属性和社会属性两重性；客观存在的物质世界一一航道、 水文、气象条件是通航环境自然属性的体现；通航环境的社会属性体现在与通航船 舶相关联的各种社会关系，即通航秩序。从船舶交通的全过程来看，通航秩序是 船舶的具体交通行为在有关交通法则或社会的习惯做法的调整下所表现出来的一 种状态，它表征船舶的行为是否符合交通法则的规范要求、是否符合船舶或船员 的习惯做法。 表面上，通航秩序是船舶交通行为的集中体现，但在本质上则是船员因素、 船舶因素的具体体现，而通航法规的建设与执法水平、水域规划能力等则构成了 通航秩序的软环境。 2 3 通航安全 安全与效率是通航的两个永恒的主题。通航安全是相对于通航事故、安全隐 患而言，并主要体现在适合船舶的活动功能的丧失，或表示船舶本身运动可靠性 的丧失。通航安全直接反映了通航系统中船舶主体与通航环境客体的密切联系， 船舶自身可靠性的丧失也可能导致水域通航状态的恶化，同样，能见度差、狂风 暴雨，或航道水域布置等通航环境的差强人意，更容易导致船舶交通事故的发生。 简单说，通航安全问题的研究主要是关于存在事故隐患和导致事故的船舶交 通行为的研究。但由于交通行为的本质是船员综合素质和船舶技术因素在通航环 境中的体现，而且船舶与通航环境的存在密不可分，广义的通航安全研究更需要 延伸到与通航安全发生直接或间接联系的水上交通运输的各个子系统。 具体针对通航安全的问题，从理论上可简单理解为通航客体中通航水域限定 在汕头水域。但在实际研究中其复杂程度远不是想象中仅水域调换这么简单。全 面深刻地研究通航安全必须外延到通航环境、通航秩序、应急处置等内容图。限 于能力与精力，本文更侧重于从新技术与新理念上来探讨通航中狭义的安全问题， 舍弃关于船舶通航过程中人员的健康卫生以及以船舶作为载体攻击国家安全等研 究内容，希望有关研究结果能够为主管机关日常规范、优化船舶的具体交通行为， 水域功能规划及航运企业安全生产操作提供决策支持。 7 第2 章通航安全的范畴及体系结构 水 上 交 通 安 全 素质 船舶技术 状况 企业的安全 管理体系 主管机关 监督检查 图2 - 2 通航安全体系略图 成 自然属性 部分 通航 环境 社会属性 部分 传法律法规 强安全夹侣 通航安全管理 信息反馈 规 2 4 通航的风险控制 通航的安全可以用风险概念体现。制定通航安全的风险控制指标需要与国际 接轨，同时更要考虑中国的国情，其中包括我国的安全生产水平、交通安全科技 发展水平、安全生产指标的历史沿革与安全生产现状。 ( 1 ) 我国的安全生产现状 中国工程院的研究报告表明，我国每年因各类事故造成的经济损失在1 5 0 0 亿 元( 约占g d p 的2 ) 以上。我国安全生产与发达国家相比存在很大差距。我国煤矿 事故死亡人数是世界上主要产煤国煤矿死亡总人数的4 倍以上，百万吨煤死亡率 是美国的1 6 0 倍、印度的1 0 倍；百万吨钢死亡率是美国的2 0 倍、日本的8 0 倍；特 8 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 种设备的事故发生率是发达国家总数的5 - 1 0 倍；万车死亡率约为美国的1 0 倍；近 l o 年民航运输飞行平均重大事故率是世界平均水平的1 5 倍，航空发达国家的3 9 倍。2 0 0 2 年，全国发生各类事故1 0 7 余万起，死亡人数近1 4 万，每天平均死亡 3 8 0 余人：平均每天发生7 2 起一次死亡3 9 人重大事故，每周发生2 5 起一次死亡 1 0 人以上特大事故，每月发生1 2 起一次死亡3 0 入以上特别重大事故。工矿企业 中，以煤矿安全生产形势最为严峻，事故起数与死亡人数分别占全国工矿企业总 数的3 1 1 2 和4 6 8 7 ，一次死亡1 0 人以上特大事故分别占全国工矿企业的8 6 1 5 和8 6 3 1 。危险化学品的安全管理也不容乐观，2 0 0 2 年，全国发生化学事故5 9 2 起，死亡1 5 5 1 人，同比均有增加。道路交通事故呈逐年上升趋势，2 0 0 2 年，共发 生交通事故7 7 3 1 3 7 起，死亡1 0 9 3 8 1 人，同比分别上升2 4 和3 3 。 国家安全生产发展规划纲要( 2 0 0 4 - - 2 0 1 0 ) 中提出的安全控制目标为：全国特大 事故起数控制目标：到2 0 0 7 年，特大事故起数下降3 0 以上；到2 0 1 0 年，在“十五” 期间统计平均数据的基础上，再下降2 0 以上。 全国工矿企业1 0 万人死亡率控制目标：到2 0 0 7 年下降到1 2 2 以下，到2 0 1 0 年下降到1 0 5 以下。煤矿百万吨死亡率控制目标：到2 0 0 7 年下降到3 0 以下：到2 0 1 0 年下降到1 6 以下。道路交通万车死亡率控制目标：到2 0 0 7 年下降到9 0 以下，到 2 0 1 0 年下降到8 2 以下。 交通部的公路水路交通科技发展战略指出：以人为本，利用高新技术改 善交通安全，降低交通事故死亡率，减少经济损失，建立一个更安全可靠的公路 水路交通系统，达到社会和公众公认的可信赖安全标准：2 0 1 0 年，水路运输亿人公 里死亡人数降至1 2 人以下，救助和监管范围为1 0 0 海里，5 0 海里内应急到达时 间为1 5 0 分钟。2 0 2 0 年，水路运输亿人公里死亡人数降至1 人以下，救助和监管 范围为2 0 0 海里专属经济区，s o 海里内应急到达时间为9 0 分钟。 2 5 本章小结 通航是以船舶为主体、以通航环境为客体的相互作用系统。通表示一种适合 船舶运动的功能特征，而航表示了船舶的运动状态如航行等操作。狭义地说，通 航安全是相对于通航事故、安全隐患而言，并主要体现在适合船舶活动功能的丧 失，或表示船舶本身运动可靠性的丧失。通航安全问题的研究主要是关于存在事 9 第2 章通航安全的范畴及体系结构 故隐患和导致事故的船舶交通行为的研究。 通航安全的问题，从理论上可简单理解为通航客体中限定在水域。但在实际 研究中其复杂程度远不止于此。全面深刻地研究通航安全必须以通航事故及安全 事件本身的研究为基础，从船舶的交通行为的研究扩展到与通航环境、通航秩序、 应急处置和通航管理等各个领域。这样才能切实提高通航安全水平，并为水域功 能规划等各项工作提供决策支持。 l o 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 第3 章通航环境与安全管理 3 1 通航水域与通航环境的概述 简单地说，通航环境是指通航水域本身及其周围的自然状态和人为情况。 通航水域的概念对分清事故的管理责任有重要作用，但长期以来并未见有学 者对其下过定义。在我国的海上交通安法中，提出了交通管制区、通航密集区、 禁航区、安全作业区等概念，并无通航水域的概念，这给安全管理工作带来了一 定的影响。其实，港区、锚地、航道、航路及通航密集区都应当属于通航水域的 范畴。 通航环境包括海上运输船舶航行水域的自然状况、航行状况和通讯导航设施 的情况。自然状况包括气象海况、地理环境情况：船舶航行状况包括船舶密度或 交通流量以及通航秩序情况。 3 i 1 环境因素与海上交通事故的关系 根据系统论的概念，所谓系统，是由组相互联接、相互聚集或相互依赖的 事物构成的一个复杂统一体，系统与要素之间的关系是相互依存、互为条件，而 且也是相互作用的。各种要素在系统中的地位和作用不尽相同，特别是在要素数 目较多的复杂系统中更是如此。构成海上事故这一系统的基本元素是人、船舶和 环境，它们互相依存，相互影响和制约。 船舶自身状况对安全的影响已众所周知，并已制订了许多公约、法规提高船 舶的技术状况。人为因素对安全的影响也为世人瞩目，从而对船员的培训、考试、 发证建立了系列的公约、标准和法规。但是对于通航环境对安全影响的认识不深。 3 i 2 环境因素对航行安全的影响 船舶航行环境条件可进一步划分为气象海况条件、海域地理环境、海域交通 环境和海域信息情况环境。 气象海况条件 影响海运安全的气象海况条件包括能见度、风( 浪) 、海流和潮汐等。 能见度：在雾、雨、雪、雹等不良天气现象中，雾对能见度的影响最大。大 雾可使视距降至几米的距离，而且持续时间较长。根据统计，船舶所发生的事故 第3 章通航环境与安全管理 数与能见距离成指数关系，其回归议程为：k = 9 0 d 0 8 ，k 为船舶事故数；d 为能 见距离( k m ) 。船舶事故数与能见距离之间的关系为：当能见距离小于4 1 c m 时，对 航行安全有一定的影响；当能见距离降至i k m 时，事故数急剧增大，被视为危险 的能见距离。 风：大风是影响船舶航行安全的重要自然因素之一，全世界每年在台风中均 有搁浅和碰撞的海事实例，也有受强大季风影响而遭难的船舶。研究表明，当风 力在蒲氏4 级风以下时，海事发生数变化不明显，当风力增加到蒲氏6 级和6 级 以上时，发生海事的数目明显地上升。 海流和潮汐；海流和潮汐所造成的水深及流速的变化对船舶航行安全也有一 定影响，特别是在近岸的受限水域或港内湾内水域。因为在船舶近岸操纵中必然 出现低速操纵的情况，这时常会因错估潮流影响而造成搁浅、触礁及碰撞事故。 海域地理环境 海域地理环境中对海运安全有影响的因素包括航道宽度、航道深度，航道弯 曲角度、航道交叉状况等。海上是自由选择航路的水域，一般受地理环境影响较 小。但在沿岸海域因受水深条件等限制，选择航路的自由度低。在狭水道和突出 的岬、角附近的海域，由于航道宽度不够，航道弯曲度大，航道交叉点多等因素 的影响，增加了船舶操纵的难度，容易引起海事事故。 海域交通环境 离岸l o 海里左右的海域最易发生海事，原因除了由于航道条件不好及绝大部 分的浅滩、暗礁、沉船等碍航物都分布在沿海区域，造成船舶操纵困难发生事故 外，另一个重要的原因是沿岸海域船舶通航密度大，船舶发生碰撞事故的机率增 大。海域船舶交通流量、海域通航秩序是衡量海域交通环境的重要指标。 3 2 海区安全管理问题分析 当前海区环境安全管理尚存在不少问题，分析如下： ( 1 )在认识上对通航环境因素不够重视 片面强调人为因素造成海上交通事故的后果及人类对海洋环境的适应能力。 对通航环境的认识不全面不系统。海洋环境可以说是一个客观世界，要通过各种 方法加强对海洋环境的认识及加大对通航环境的改造力度。打造海上高速公路、 1 2 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 规划建设海上“绿色通道”也是提高安全管理水平的重要措施。 ( 2 )在管理上存在规范主管部门不明确 海区安全规划由哪个部门制订及由哪个部门进行审核批准并不明确。尽管港 口管理部门有对港口的建设进行规划，但并不能涵盖海上通航环境的规划。海事 部门虽然有一定的职责对水工进行审核，但主要是以安全监管为主，并不具有进 行总体通航环境安全规划的职能。 ( 3 )在利益上存在不同部门之间的竞争 在远海主要表现为渔业用海和交通用海的矛盾，在近岸主要表现为城市用海 和交通用海的矛盾。渔业部门和城市部门均有相应的规划，而海事部门却没有相 应的通航环境安全规划，因而在维护水上交通安全利益时显得缺乏足够的依据。 ( 4 )在法律上存在对通航安全规划的要求不具体 目前在法规上，对通航安全规划的要求不够具体，在执行上造成一定的困难。 国家的安全生产法要求安全设施和生产设施同时配套，但对具体要配套哪些设施 并不明确。在海事管理法规中，虽然有提出通航安全评估及审核的要求，但由法 规层次较低，在实际工作中很难执行。 ( 5 )在通航安全规划及评价上缺乏统一的技术标准 交通行业标准中，有些关于港口、码头的设计规范有涉及到一些通航安全设 施的要求，但比较零散，不够系统化。对海区、航道、锚地如何配设助航、导航 设施没有具体要求。对安全配套设施的建设缺乏具体的评价标准，对一个海区、 一段航路的通航安全状况难以作出定量分析。 第4 章通航环境安全评价研究综述 第4 章通航环境安全评价研究综述 4 1 安全评价概述 4 1 1 安全评价的定义 安全评价应包括确认危险性和评价危险性两方面的工作。危险性评价中的允 许范围是指社会所允许的危险标准，它取决于国家的政治、经济和技术的状况。 这一危险标准也就是可以接受的危险程度。危险是一模糊概念。因此，危险标准 也是一相对标准，通常可以通过专家认定或模糊综合评判来确定。 安全评价包括对系统的安全状况进行定量和定性的估计和评定。因为安全是 通过危险来表述的，所以安全评价也就是对系统所处的发生事故和面临灾害的危 险状态进行估计和评定。因此，也称为风险评价( p 6 s ka s s e s s m e n t ) 。安全评价的 根本目的是判别系统是否达到规定的安全目标或是否符合安全要求，并根据评价 结果，对系统进行调整采取某些完善、加强安全的措施。 安全和危险虽然在要领上互相排斥，但在安全评价中，一个特定的状态或一 个客观存在的形势究竟是安全的，还是危险的，只能作相对意义的的解释。也就 说，不存在绝对的安全和绝对的危险，出了事故并不一定不是安全，不出事并不 一定不存在危险。安全和危险都是一种模糊的概念。 安全评价一般分为三种情况： 对系统过去状态的评价，即通过对以往事故资料的分析评价，了解系统的 危险源和危险程度，以及事故发生的机理。 对系统现在状态的评价，即根据系统的现在状态和所具有的关于事故的理 论、方法等，评定系统所呈的安全状态。 对系统未来状态的评价，即根据预测的系统未来状态和已掌握的事故发生 模式，预测系统未来的安全状态。这也称为安全预测或事故预测。 对一个系统进行安全评价所遵守的三条可以称之为公理的重要原则是； 不可能完全根除一切危害和危险。 可以减少来自现存危险的危险。 应努力减少全面的危险而不是仅仅根除几种特定的危险。 1 4 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 这些原则可以使安全评价更为客观、实际和有效。第1 2 条原则说明人们能 够通过一定方法、手段、措施来减少事故的发生和危害的程度，但由于现实系统 中的客观及主观因素的影响，又不可能根除一切危险。因此，我们讨论安全性， 不能认为什么事故都不发生才算安全，而应使危险降低到可以接受的程度，并通 过努力使危害度较大的事故的发生概率尽可能地降低；或者万一发生事故时，努 力把危害程度控制在较低水平上。第3 条原则对整个系统而言是正确的。当然， 对于某一具体部门其任务可能就是要防止某种特定事故的发生。例如，船舶交通 管理的主要任务是减少碰撞、搁浅等狭义的交通事故的发生但是，对于一个大 系统而言，这样做是片面的。 安全评价 危险性确认危险性评价 检查出危险 li 危险的定量ll 危险排除 观察 1 新的危险 2 危险的变化 鉴定 1 发生概率 2 受害程度 鉴定 1 危险减小 2 危险消失 图4 - 1安全评价的主要工作 允许范围 给定 社会上所允 许的危险性 4 1 2 安全评价的目的 安全评价的目的可以概括如下： 系统地从计划、设计、制造、运行等过程中考虑安全技术和安全管理的问 题，找出生产过程中潜在的危险因素，并提出相应的安全措施。 对潜在的事故进行定性和定量分析和预测，建立使系统安全的最优方案。 评价设备、设施或系统的设计是否是收益与危险达到最合理的平衡。当危险过高 时必须更改设计，当达不到规定的可接受危险水平而又无法改进设计几时，则只 第4 章通航环境安全评价研究综述 好放弃这种设计方案。 在社别、设施或系统进行试验或使用之前，对潜在的危险进行评价，以便 考核已判定的危险事件是否消除或控制在规定的可接受水平，并为所提出的消除 危险或将危险减少到可接受水平的措施所需费用和时间提供决策支持。 评价设备、设施或系统在生产过程中的安全性是否符合有关标准、规范的 规定，实现安全技术与安全管理的标准化和科学化。 4 1 3 安全评价的原则 安全评价应当遵循科学性、系统性、综合性和适用性的原则。 科学性 系统安全分析和评价的方法，必须反映客观实际，即确实能辨识出系统中存在 的所有危险。 系统性 危险性存在于生产活动的各个方面，因此只有对系统进行详细的解剖，研究系 统与子系统间的相关和约束关系，才能最大限度地辨识被评价对象的所有危险， 才能评价它们对系统影响地重要程度。 综合性 系统安全分析和评价的对象千差万别，涉及企业的人员、设备、物料、法 规、环境的各个方面，不可能用单一的方法就能完成任务。所以，在评价时，一 般需要采用多种评价方法，取长补短。 适用性 系统分析和评价方法要适合企业的具体情况，即具有可操作性。方法要简单、 结论要明确、效果要显著，这样才能为人们所接受。 4 2 通航环境安全评价及原则 本文中的通航环境安全评价，是指综合运用安全系统工程方法，对通航环境 中存在的危险、有害因素进行辨识与分析，对通航环境系统的安全状况进行定量 和定性的估计和评定，从而为制定海上交通安全防范措施和管理决策提供科学依 据。 6 0 年代以来，航运发达国家一直在以实态调查及其定量分析为中心进行船舶 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 交通、通航环境的研究，对通航环境包括船一人在内的船舶航行系统的作用和联 系进行评价。虽然取得了一些研究成果，有的成果也已用到船舶交通安全对策中 去，但是就目前的情况来看，评价和使用上述成果的方法并未得到充分的确认和 研究。现在所研究的有关水上交通安全处于何种水平这个问题，在船舶交通实态 调查中是不能直接知道的。而关于某水域的危险水平问题，许多学者和海事管理 部门都以该水域中实际发生的事故的件数为基础来进行推算。以过去的事故记录 为根据来评价水域的危险程度当然也是一种有利的手段，然而，要想预测将来通 航环境变化所伴生的危险水平的变化，采用这种方法就难以达到目的了。 这里，我们认为，所谓事故就是在水域中本来就存在着潜在危险的可能性。 对这种可能性如果受到某种“触发”的作用，就会使这种可能性变为显在性。那 么，当我们要评价所研究水域的危险度的时候，需要明确该水域中潜在危险的存 在机制、可能性的大小，使该可能性显在的诱因种类和容易发生的程度等因素， 需要分析该水域中事故的显在事实的发展趋势。只有通过上述评价步骤，才能具 体地指出所应采取的有效对策和要点。 事实上，当评价给定通航环境下的潜在危险这一类问题时，不仅要着眼于事 故发生的事实，而且还要研究该水域所处的安全性水平，以及事故发生的“潜在 性的危险，的程度。在此给出通航环境安全评价的原则： ( 1 ) 实践性原则：测评的指标要从实践中来，经得起实践的检验。 ( 2 ) 针对性原则：要结合海运行业的特点，针对与海上安全、环境保护有密切 关系的因素进行测评。 ( 3 ) 系统性原则：对通航环境的测评要有系统性，尽可能全方位进行测评，能 够反映通航环境的综合状况。 ( 4 ) 客观性原则：尽量减少主观因素的干扰，使测评更加公正、客观。 ( 5 ) 应用性原则：测评要为改善通航环境服务，为促进海上安全服务。 ( 6 ) 定量化原则：采用量化方法对通航环境进行客观描述和评价，增强科学性 和准确性。 4 3 水上交通安全评价领域常用的评价方法 综合分析目前对通航水域环境安全的评价方法，从对数学方法的选用角度， 第4 章通航环境安全评价研究综述 可以分为两种：一种是使用概率论和数理统计等数学方法建立精确的数学模型， 目前内河水域的通航安全评价工作基本上采用这种方法；另一种方法是在系统信 息不完各的情况下，很难建立精确的数学模型时，采用模糊数学或灰色系统理论 的方法对系统进行分析与评价。 目前，在水上交通安全的定量分析研究中所使用的数学工具基本上是上述两 种。不同的数学方法在评价中各有优劣，因此，在具体的评价过程中，要根据系 统评价的目标、要求以及评价对象和指标体系的特点来选择恰当的数学方法。下 面就分别对上述方法进行概括性分析 ( 1 ) 一般统计分析和数理统计分析的方法 一般统计分析即统计出各种原因导致的水上交通事故件数或加权事故换算件 数( 如按事故的等级赋予权系数) ，求取各种原因导致的事故占事故总件数的百分 比。数理统计分析即对各种原因导致的事故进行回归分析、主成份分析和相关分 析等。目前关于我国内河通航水域的危险水平问题，许多学者和海事管理部门都 以该水域中实际发生的事故的件数为基础来进行推算。使用数理统计的方法对系 统进行分析评价时，要求有一定的样本量，随着样本统计量的增加且达到一定数 量时，频率分布才呈现稳定性，其模型和评价结果才较可靠。 上述方法虽然在水上交通事故定量分析工作中发挥了重要作用，但也存在一 定的局限性：首先，统计各种原因导致事故的件数只能表示数值的绝对多少，没 有很好地反映出各类原因与事故发生的联系程度；其次，数理统计分析方法要求 的样本量大，而且要求有较好的样本分布，在实际工作中己积累的事故数据要满 足上述要求难度较大。另外，对于预测将来通航环境变化所伴生的危险水平的变 化，采用这种方法也难以达到目的。 ( 2 ) 灰色系统理论 灰色系统理论是在控制论、信息论和系统论的影响下，在8 0 年代初形成的一 门新理论，属于边缘学科范畴，其特点是对于部分信息己知、部分信息不知的系 统仍能够进行定量分析。灰色系统理论提出了一种新的系统分析方法，即关联分 析方法。它是根据因素之间发展态势的相似或相异程度，来衡量因素间关联程度 的方法。由于关联分析是按发展趋势作分析，因此对样本量的多少没有过分要求， 也不需要典型的分布规律，计算量小，即使是十个变量( 序列) 的情况也可以手工计 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 算；而且不致出现关联度的量化结果与定性分析不一致的情况灰色系统理论一般 所解决的是对系统信息认识不完全的系统，它能够通过对系统认识较少的信息对 系统进行较深入的分析和研究。 由于通航环境系统是由多因素构成的较复杂的系统，目前对系统各要素间的 相互关系作用还不十分清楚，另外加上水上交通事故的小概率性以及数据难以收 集等原因，导致它们既没有简单的物理原型和数学原型，其内部机制关系也是模 糊不确定的。它们在互相关系作用、程度和数据收集等方面均符合灰色系统的概 念。因此灰色系统理论在通航环境的危险度分析方面为许多学者所采用。 但灰色系统理论还不是成熟理论系统，还存在许多不完善的地方。我国学者 何文章、郭鹏研究表明，对实际问题应用灰色理论，采用不同的无量纲化方法， 结论不同，这就很难令人信服用关联度分析得出的结论。另外，关联度只能体现 数据列的正相关关系，不能体现负相关关系，所以不能用关联度代替相关系数， 也不能用关联分析方法代替统计中的因素分析法。对某些实际问题，还必须采用 回归分析、主成分分析、正交设计等各种统计分析方法。 ( 3 ) 模糊数学 模糊数学诞生于1 9 6 5 年，我国引进和研究这门学科仅十几年时间，但因为模 糊数学具有较强的生命力和渗透力，所以发展十分迅速。模糊数学是用数学方法 研究和处理具有“模糊性”现象的数学。模糊数学评价的基本方法是从所评判的 事物中选出几个所要考虑的因素，综合考虑该事物关于各个因素的影响建立起评 价指标体系，根据实际评价的需要确定各指标因素的评价标准，确定各指标因素 的隶属函数并进行单因素评价。然后按照各个因素的不同权重，应用模糊变换原 理、模糊识剐的方法和相应的隶属原则，建立综合评价的数学模型。依此数学模 型实现对研究对象的综合评价工作。由于各个因素对水域危险性的影响没有一个 明确的界定，因而在对不同水域或不同航段的交通危险度作比较评判时，采用多 因素模糊综合评判法被认为是比较合理的。 本文将采用模糊数学理论和方法作为数学工具对汕头水域通航环境安全进行 分析与评价的研究。 第4 章通航环境安全评价研究综述 4 4 评价方法的确定 通航环境安全评价问题是一个复杂的问题，通过前面的分析知道影响安全的 因素很多。通航环境安全评价具有系统性强、影响因素多、结构复杂、模糊性较 强等特点，而模糊综合评价法作为一种有效的数学工具恰恰很好地解决了把模糊 性加以解析化和定量化的问题，为评价通航环境安全的工作效果提供了一条新的 渠道。 模糊综合评价是在模糊的环境中，考虑了多种因素的影响，出于某种目的对 事物作出的综合决断，可以处理用其它方法无法处理的模糊信息，具有系统性和 模糊性两种特点。模糊综合评价作为模糊数学的一种具体应用方法，深受广大科 技工作者的欢迎和重视，在许多领域得到了广泛应用。其优点是：数学模型简单， 容易掌握，对多因素、多层次的复杂问题评价效果比较好，是别的数学分支和模 型难以代替的方法。因此本文考虑采用模糊综合评价法来对通航环境安全管理的 效果进行评价。 在进行通航环境安全评价时，涉及的因素很多，各个因素具有不同的层次， 采用一级模糊综合评价很难适应这种情况，得不到合理的评价结果。而多级模糊 综合评价，则是在模糊综合评价的基础上再进行模糊综合评价，并可以根据需要 多次这样进行下去，这和人脑对复杂事物的处理过程是十分相似的，可以避免当 因素过多时，因素权重向量难以分配的弊病；还可以把人的主观因素限制在单一 的很小的范围内，在这样单一的小范围内，主观评价可以做得比较准确，能够大 大减少了主客观的差异，从而保证评价结果的准确性。 综上所述，使用多级模糊综合评价可以很好的解决在对通航环境安全进行评 价时所遇到由于问题复杂、因素过多所带来的诸多问题，因此本文采用多级模糊 综合评价法来对通航环境安全进行评价。 在进行模糊综合评判时，需要确定因素权值。权值的确定方法很多，常见的 有专家估测法，频数统计分析法，指标值法，层次分析法，因子分析法等。这些 方法有的富有浓厚的主观色彩，使评价结果失真，有的则工作量大，评价周期长。 本文选用当前比较流行和通行的层次分析法，利用其思路简明、系统性强，需要 数据信息较少且容易掌握等优点在通航环境安全评价中作了初步尝试。 汕头海区通航环境安全评价与规划研究 第5 章通航环境安全评价指标的选择 5 1 评价指标的选取原则 在整个通航环境系统中影响安全的因素有很多。在这些因素中有些因素是独 立的，有些因素是互相制约的，并且这些因素对安全的影响程度也是各不相同的。 要综合评价通航环境安全工作，第一步工作是科学、合理地选取评价指标。 水域通航环境作为一个复杂的系统，要确定其评价指标，就需要从不同的角 度出发，根据具体情况，对各种指标进行整理、分类