（环境科学与工程专业论文）海域船舶溢油风险综合评价及对策研究.pdf

英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h ed o m e s t i ce c o n o m y ，c h i n ah a sb e c o m et h es e c o n d o i lc o n s u m e ra n dt h et h i r do i l i m p o r t i n gc o u n t r yi nt h ew o r l d t h eg r o w i n gd e m a n df o r o i ll e a dt ot h ei n c r e a s i n gn u m b e ro fs h i p s ，m e a n w h i l e ，t h en a v i g a t i o nc o n d i t i o n sa n d p r e v e n t i v em e a s u r e sd r o pb e h i n d ，s ot h em a r i n ep o l l u t i o np r o b l e m sc a u s e db yt h es h i po i l s p i l l i n ga r eb e c o m i n gm o r ea n dm o r e t h i sp a p e rc h o o s e st h eo i ls p i l l i n gr i s ko f s h i p so ns e a a st h er e s e a r c ho b je c t ，a n dt h e c o n c e p to fr i s km a n a g e m e n tw i l lb ei n t r o d u c e dt op r e v e n t o i ls p i l lp o l l u t i o n ，a n da n a l y z e t h ef a c t o r st h a tm a yl e a dt oo i ls p i l la c c i d e n t so ns e aa r e ab yu s i n gt h em e t h o do ff u z z y m a t h e m a t i c s s e c o n d l y ，i tc a l c u l a t e st h ef a c t o r s w e i g h i n gb yu s i n ga n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ， a n dc a l c u l a t e st h es u b je c t i v ee v a l u a t i o nb yu s i n ge x p e r ts u r v e yc h e c k l i s t s t h e n ， e s t a b l i s h e sm a t h e m a t i cm o d e lo fm u l t i - p r o g r e s s i o n ，a n dt a k e sq i n g d a os e aa r e ai n s u m m e rf o re x a m p l e ，t oi n t r o d u c eh o wt ou s et h em o d e l ，a n dw o r ko u tt h ee v a l u a t i o no f t h er e s u l tw h i c hi sg o o d ，a n di tm e a n st h a tt h e r ei sas m a l l e rr i s k f i n a l l yt h ea u t h o r p r o v i d e ss o m ea d v i c e sf o rs h i po i ls p i l lr i s km a n a g e m e n to ft h es e aa r e ai nq i n g d a o k e yw o r d s ：s h i po i ls p i l l s ；f u z z ym a t h e m a t i c s ；r i s ka s s e s s m e n t ；c o u n t e r m e a s u r e s 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! 连域篮自自渔迪匝险绽佥置纶拯过筮婴塞：。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。 学位论文作者签名：蔓l 圣 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有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向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。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于： 保密口在年解密后适用本授权书。 不保密回( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：芝导师签名： 日期：卅年 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 第1 章绪论 1 1 海域船舶溢油风险综合评价研究的目的和意义 随着国际经济一体化的逐渐加深，世界贸易总量的8 5 是通过海上运输完成 的。石油作为全球性的重要能源和战略资源，对人类社会的经济发展具有重要的 影响。石油贸易的一条重要途径是由船舶通过海上运输实现的，中国进口石油的 9 0 通过海上船舶运输完成。2 0 0 6 年，中国沿海石油运输量达到4 3 1 亿吨，其中 运输原油1 8 7 亿吨，全年航行于沿海水域的各类油轮约1 6 万艘次，平均每天4 0 0 多艘次 。在石油海上运输过程中，因为油船溢油而引发的污染事故时常发生。污 染损害的灾难性后果给世界各国敲响了加强船舶安全管理和做好溢油应急防各工 作的警钟，并得到国际海事组织和各国政府的高度重视。 从1 9 9 3 年起，我国成为石油净进口国，进口石油的比例和数量不断提高。近 年来，我国原油进口依赖度已经超过3 0 ，2 0 0 5 年中国石油需求量约为2 。7 亿吨 左右，已成为仅次于美国的世界第二大石油消费国；商务部调查显示，中国石油 需求将平稳增长，2 0 0 6 年全年需求总量将达到3 2 亿吨。随着我国石油战略储备 计划的实施，我国的石油进口量还将上升。据有关方面预测，预计到2 0 1 0 年，我 国石油净进口量将达到1 5 亿万吨，进口依赖度将达到5 0 左右。 我国进口石油的运输方式单一，9 0 以上的进口石油依赖海上船舶运输，进口 原油的9 0 以上是由外国船队承运。随着我国海上石油运输业的迅猛发展，航行于 我国沿海水域的油轮每天超过4 0 0 多艘次，其中一定数量为单壳油轮和船龄较大 的油轮，更加大了发生油污事故的潜在的风险。我国海区遭遇船舶溢油污染威胁 日益严重，船舶溢油事故的发生量处于上升态势就是最好的证明。据统计，1 9 7 3 年至2 0 0 6 年，我国沿海共发生大小船舶溢油事故2 6 3 5 起，其中溢油5 0 吨以上的重 大船舶溢油事故共6 9 起，总溢油量3 7 5 4 4 吨，平均每年发生2 起，平均每起污染事 故溢油量5 3 7 吨【2 】。 油船失事后，溢油常会漂浮在海面。海上漂散的重油油膜会导致海洋生物的 死亡，进而破坏海洋的生态环境，并对人类的生存构成严重的威胁。1 9 8 3 年，“埃 克森瓦尔德兹”油轮在美国的阿拉斯加发生溢油事故，溢油3 万余吨，污染岸线 第1 章绪论 约8 6 0 0 千米，造成渔业水产资源损害和清除费用高达8 0 多亿美元。2 0 0 2 年1 1 月， 西班牙“威望号”溢油事故共泄露原油7 万多吨，污染海岸线近5 0 0 公里，仅岸 线清理一项，西班牙政府就要投入1 0 亿美元，而此次溢油事故给西班牙政府带来 的渔业和旅游收入损失就高达几十亿美元。2 0 0 4 年1 2 月，集装箱班轮 “h y u n d a i a d v a n c e 与“m s c i l o n a ”在珠江口外紧邻深圳海区附近发生碰撞，导 致1 2 0 0 多吨船舶燃料油溢出，在海上形成一条长9 海里( 约1 6 5 公里) 的油带， 成为我国船舶碰撞最大的一次溢油事故，造成珠江口海区污染，全部损失高达6 8 0 0 万元。 不断发生的溢油事故给我们敲响了警钟，使我们必须高度重视重特大船舶溢 油事故带来的威胁。深入研究海域石油运输安全，防止和处置溢油污染事故便顺 理成章地成为十分重要和迫切的研究课题。 1 2 国内外对控制船舶溢油污染的研究 一次溢油事故就能造成重大损失，并对海洋环境造成严重的损害。最为严重 的是，一些重大的油污事件发生后，其后果不仅仅造成重大的物质损失，而且对 受到污染海区的影响无法量化，对海洋环境造成的损害几年甚至数十年也难以真 正恢复。人们终于认识到海洋的自净能力不是无限的。基于这种认识，国际社会 也越来越重视海洋污染问题，特别是船舶溢油造成的海洋污染。 为了防止海洋石油污染，保护海洋环境，国际社会已经进行了长期不懈的努 力。2 0 世纪5 0 年代，相关工作是在“政府间海事协商组织”( i m c 0 ) 的领导下进 行的。最早的法规是1 9 5 4 年制定的1 9 5 4 年国际防止海洋石油公约( 简称伦 敦油污公约) 及其议定书( t h ei n t e r n a t i o n a lc o n v e n t i o nf o rt h ep r e v e n t i o n o ft h es e ab yo i l1 9 5 4 ) 。该公约规定，禁止1 5 0 总吨以上的油轮和5 0 0 总吨 以上的其它船舶在离岸5 0 海里以内排放油类或油类混合物。这也是海洋环境保护 的第一个国际公约，得到了许多国家的承认。 1 9 6 7 年发生的“托利勘庸”号事件震惊了全世界，国际社会意识到采取共 同行动、及时解决船舶造成海洋污染问题的迫切性。为此，i m c o 于1 9 6 9 年1 1 月 在布鲁塞尔召开了海上污染损害国际法律会议，通过了国际干预公海油污事件 公约( 简称干预公约) 。该公约规定，无论何时，只要船舶发生的事故对 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 一个国家的海岸线构成危险时，该国政府有权予以干预。 1 9 8 9 年，美国超级油轮“埃克森”号在拉斯加德威廉王子湾触礁沉没，泄漏 原油3 6 万吨，致使1 6 0 9 公里海岸约7 0 0 0 余平方公里海区被污染。当地海洋生 态系统遭到破坏，大量野生动物死亡，损害赔偿达8 0 亿美元。这一事件极大地震 动了美国和国际社会，美国为此通过了( 1 9 9 0 年油污法。 1 9 9 0 年1 1 月，国际海事组织( i m o ) 召开的外交大会通过了国际油污防备、 反应与合作公约( 简称o p r c 公约) 。该公约于1 9 9 5 年5 月生效，目前己获得 占世界商船总吨位6 7 0 3 的9 7 个国家的批准。该公约是一部促进国际合作与相互 援助，建立油污应急计划，推动国家和区域性防备与反应能力的国际法。 “托利勘庸”号、“埃克森”号等重大事件的发生，加速了国际海事组织 和各国政府对船舶溢油工作的立法进程，推动了对船舶溢油影响与扩散、污染危 害的确定、浮油的遏制与回收、岸线清除等船舶溢油应急体系的研究步伐。1 9 9 3 年，英国政府向i m o 提交了一份旨在减少海事决策者在海事管理中战略性失误的 建议案。该建议案采用综合安全评估方法，并首次提及了“风险管理( r i s k m a n a g e m e n t ) 的理念【3 1 。自此，风险管理被i m o 广泛地运用到海事立法，决策和评 估中。 1 9 9 8 年，美国海岸警卫队将风险管理的思想引入水域管理中，即通过采集各 种评价因素，比对不同港口的相对风险值并进行排序，以集中管理资源，明确管 理重点h 1 。风险管理理念和风险管理方法也越来越受到重视，并被广泛应用到企业 管理、项目管理、金融管理等社会经济生活的各个方面。 船舶溢油事故同样引起了我国相关政府部门的高度重视。2 0 0 0 年，交通部海 事局制定了国家海上船舶溢油应急计划，在烟台和秦皇岛建立了专业的溢油应急 反应处理中心，有计划、分步骤整合了相关社会应急力量以更好地应对海上溢油 突发事件。截至2 0 0 6 年底，上海、天津、河北、山东和浙江等5 个省级船舶污染 应急预案和沿海3 1 个地市级应急预案已发布实施。 2 0 0 6 年6 月，青岛市发布实施了青岛市船舶污染事故应急预案，建立了 较为完备的事故应急指挥通讯系统，航运船舶和指挥中心之间可以实现无障碍通 讯，加大了社会应急资源的协调配合力度。山东海事局制定的青岛海上溢油应 第1 章绪论 急能力建设战略研究报告获得专家认可，相关各方对据此提出的建设方案也已 达成共识，而方案的核心就是筹建千吨溢油应急能力，并初步计划于2 0 0 8 年4 月 组织中、日、韩、俄四国在青岛附近海区进行联合演习，以巩固和加强海上溢油 应急合作【5 j 。 2 0 0 6 年7 月，中国国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室在中 国国家海洋局北海分局正式挂牌成立。这是中国设立的第一个该专业国家重点实 验室，主要开展以溢油监测与鉴别技术、溢油的生态环境影响评估、溢油现场处 置与生态修复技术为重点的研究与应用。该实验室的成立，必将翻开我国海洋科 学技术研究及成果转化与海洋行政管理相结合的新篇章。 据统计，1 9 7 3 年至2 0 0 6 年，我国沿海共发生大小船舶溢油事故2 6 3 5 起，其 中溢油5 0 吨以上的重大船舶溢油事故共6 9 起，总溢油量3 7 万吨。尽管迄今为 止，我国从未发生过万吨以上的特大船舶溢油事故，但特大溢油事故险情不断。 除发生6 9 起溢油5 0 吨以上的事故外，1 9 9 9 年至2 0 0 6 年，我国沿海还发生了7 起 潜在的重特大溢油事故【6 】。 虽然经海事部门及时采取措施，未造成重大污染，但不能不看到：船舶特大 溢油事故的风险无处不在。在严峻的现实压力下，我国对船舶溢油的研究有所增 强，但总体水平比较落后。将风险管理理念引入到船舶溢油污染管理，更是处于 起步阶段。 1 3 本文的主要工作 1 通过i n t e r n e t 、专业期刊杂志、书籍，广泛查阅大量的参考文献和相关资 料，尽可能全面地了解目前国内外在船舶溢油风险评价方面的研究成果。 2 比较目前溢油风险评价所使用的各种方法，引入模糊综合安全评价方法的 思想，论证用模糊综合安全评价方法对海域船舶溢油风险评价的可行性。 3 运用系统科学理论对海域船舶溢油风险源进行辨识。 4 利用模糊综合安全评价方法对所评价的对象建立综合安全评价模型。 5 运用层次分析法分析计算各风险源的权重，采用专家调查和集值统计方法 确定各风险源的隶属度，并以青岛海域为例进行溢油风险评价。 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 第2 章溢油风险评价方法 为了准确识别和有效控制危险有害因素，保障人们的安全和健康，减少事故 损失，人们在不断总结事故灾难防治的成功经验和失败教训的基础上，开发了风 险评价技术。企业开展风险评价不仅可以识别生产中的危险有害因素，并根据其 危险性制定安全对策措施，而且可以提高安全管理水平。风险评价不仅是企业、 生产经营单位实现科学化、系统化安全管理的基础，也是政府安全监督管理的需 要。 但是，只有良好的、可靠的风险评价结果才具有参考价值和实用性。而对风 险评价结果影响最大的因素就是风险评价方法的选择。风险评价方法是用来进行 定性、定量风险评价的工具。在进行风险评价时，应该认真分析并熟悉被评价系 统，然后根据风险评价目的、对象和要实现的评价目标，选用适当的评价方法。 2 1 风险评价基本概念 风险这一名词源于法文，通常是对特定危险事故发生的可能性或所引发的损 失程度的综合描述，是事故发生的可能性或其产生后果严重程度的综合反映。风 险包括两个方面的含义：一是指在某一定时期内各种可能发生事故实际发生的可 能性的大小，另一方面是指该事故发生所造成的损失大小或严重程度。 风险管理思想最先由法国引入企业经营管理领域。2 0 世纪4 0 一- - 5 0 年代，风险 管理思想在美国的保险行业广泛应用，风险管理学科渐露雏形【7 1 。1 9 5 0 年m o w b r a y 等人在i n s u r a n c e 一书中较为系统地阐述了风险管理的概念。 风险评价是指在风险分析的基础上确定相应的风险标准，并以此判断该系统 是否可以被接受，是否需要采取进一步的安全管理措施。风险评价是以实现工程、 系统安全为目的，应用系统安全工程原理和方法，对工程、系统中存在的风险有 害因素进行识别与分析，判断工程、系统发生事故和职业危害的可能性及其严重 程度，从而为工程、系统的设计、施工、生产经营活动制定防范措施，以达到最 低事故率、最少损失和最优的安全投资效益，最终为安全管理决策提供科学依据。 风险评价的内容一般包括风险源的识别、风险的定量、定量化的风险与基准 值比较、提出控制风险的措施等四项内容【8 】【9 】【1 0 1 。也可以用图1 所列的四项表示， 第2 章溢油风险评价方法 含义基本一致： 风险评价 风险源识别与分风险性评价确定可接受风险制定安全对策措 析 施 风险源辨识 事故后果可接受风险标准 安全管理措旄 事故隐患辨识 事故可能性不可接受风险标 安全技术措施 事故类别分析 风险分级标准准 现有措施分析 风险分级 2 2 风险评价方法 图i 风险评价的基本内容 f i g 1b a s i cc o n t e x to fr i s ka s s e s s m e n t 2 2 1 人工神经网络风险评价法 人工神经网络理论是一种智能理论，由大量简单神经元按一定规则连接而成。 神经元是网络信息的处理单位，神经元间的连接反映和保证了网络具有联想容错 的功能。 利用神经网络系统求解问题的过程通常有两个阶段，即网络自学习阶段( 训练 阶段) 和利用训练后的网络进行推理的阶段。在网络自学习阶段中，建立起输入指 标和输出指标的非线性映射关系，这些可用于问题求解的“知识 分布式地存储 在网络的神经元以及它们之间的连接权值和各节点的阂值变化上。对于训练过的 网络，还需对其进行检验，这种检验过程也是一种训练和学习推断的过程。当网 络输出与实际输出之间误差过大时，网络的推断能力不强，需要对网络参数进行 进一步调整、重新训练、直到学习误差与检验误差均符合要求。在此之后，这个 神经网络便有了良好的推断能力，可应用于问题的实际应用中1 1 】【1 2 】【1 3 】【1 4 】【1 5 】。 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 2 2 2 模糊数学综合评价法 ( 1 ) 模糊数学 在现实的科学研究中，人们习惯追求事物的精确性或清晰性，总是想利用传 统数学试图对任何事物都实现严格、精确的定量化表示。随着科学的发展，研究 对象越发复杂化，主要体现在以下两个方面：一、影响事物的因素众多，人们不 可能认识全部因素，使得清晰的现象也变得模糊了；二、模糊是绝对的，而清晰 是相对的，研究深度的增加导致模糊性逐次积累。因此，精确性和模糊性的对立 是当今科学发展所面临的一个十分突出的矛盾。模糊数学出现在1 9 6 5 年，以z a d e h 的模糊集合一文为其产生的标志，z a d e h 教授注意到这个矛盾，总结出互克性 原理：“随着系统复杂性的增长，我们对其特性做出精确而有意义的描述能力相 应的降低，直到达到一个阈值，一旦超过它，精确性而有意义性几乎成为两个互 相排斥的特征。 这就是说，复杂程度越高，模糊性越强，精确程度也就越低n 制。 模糊数学一经出现就表现出强大的生命力和渗透力。7 0 年代以后，模糊数学 得到了广泛的应用。模糊数学不仅在气象学、医学上得到了广泛的应用，而且在 人工智能和专家系统学科中应用于模拟人的思维。此外，在社会科学中和经济学 中，由于存在着大量的模糊概念，而且大都是复杂的多因素的影响和互相作用的 大系统。如果用传统的确定性数学对其进行描述、估计和预测是十分困难的，而 应用模糊数学则可以取得良好的效果。 ( 2 ) 模糊综合评价概述 模糊综合评价作为模糊数学的一种具体应用方法，最早是由我国学者王培庄 提出的。模糊综合评价是模糊理论与实际应用相结合的产物，它是应用模糊变换 原理和最大隶属度原则，考虑与被评价事物相关的各个因素，对其所作的综合评 价。评价的着眼点是所要考虑的各个相关因素。 根据模糊评价模型建立的一般方法，建立模糊综合评价模型的步骤为【1 5 】： 确定评价指标体系； 计算各评价指标权重： 确定各评价指标隶属度； 模型建立与应用； 第2 章溢油风险评价方法 模糊综合评价的数学模型主要有三个要素： l 、因素集：因素集u 是由影响评判对象的各个因素所组成的集合，可表示为： u = u 1 ，u 2 ，u m ) ： 2 、评价集：评价集是由对评价对象可能做出的评判结果所组成的集合，可表 示为： v = v 1 ，v 2 ，v n ) ； 3 、单因素评价集：单独从一个影响因素( 指标) u i 出发进行评价，确定对评 价集元素v j 的隶属程度r i j ，称为单因素模糊评价，这样就得出第i 个因素u i 的 单因素评价集： 冠= ( r i t ，r i 2 ，r i n ) ： 它是评价集v 上的模糊子集。这样，m 个影响因素的评价集就构造出一个总的 评价矩阵r ： 以上3 个要素就是构成模糊数学综合评价的基础，另外，因素集u 中的各个 元素在评价中具有的重要程度不同，因而必须对各个元因素u i 按其重要程度给出 不同的权数a i 。由各权数组成的因素权重集彳是因素集u 上的模糊子集，可表示 为： a = ( q ，a 2 ，) 其中，元素a i ( i = 1 ，2 ，m ) 是因素u i 对a 的隶属度，即反映了各个因素在 综合评价中所具有的重要程度，通常应满足归一性和非负性条件： a i - - 1 ，q o 当因素权重彳和评价矩阵尺已知时，按照模糊矩阵的乘法运算，便得到模糊 综合评价集b ，即 一 一 嘞 嘞 一 ，。l = 、，、墨恐；，如 ，。一 = 一足 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 = ( 6 l ，6 2 ，既) 显然，模糊综合评价集召是评价集v 上的模糊子集，b j ( j - - 1 ，2 ，n ) 量 化表示评判对象对评价集v 中第j 个元素的隶属度。b 称为模糊综合评价指标。 再对综合评价指标b 进行清晰化，就可以使评价结果更加直观、容易接受。 由上可知，模糊数学综合评价模型简单，计算方便( 可以借助计算机编程实 现) ，容易掌握，对多因素、多层次的复杂问题评价可以取得较好效果，是别的 数学分支和模型无法替代的方法。 2 3 安全评价方法选择的原则 在进行安全评价方法的选择时，为了使选择的方法适合评价对象，就必须要 遵循以下五个原则【1 6 】： 2 3 1 充分性原则 充分性就是在对一个工程、系统进行安全评价之前，选择安全评价方法时， 应该充分分析所要评价的系统，掌握足够多的安全评价方法，充分了解各种安全 评价方法的优缺点、适用条件和范围，同时为安全评价工作准备充分的资料。 2 3 2 适应性原则 适应性是指选择的安全评价方法应该适应被评价的系统。被评价的系统可能 是由多个子系统构成的复杂系统，各子系统的评价重点可能有所不同，各种评价 方法都有其适应的条件和范围，应根据系统和子系统、工艺的性质和状态，选择 适应的安全评价方法。 2 3 3 系统性原则 系统性是指安全评价方法与被评价的系统所能提供的安全评价初值和边值条 件应形成一个和谐的整体，也就是说，安全评价方法获得的可信的安全评价结果， 必须是建立在真实、合理和系统的基础数据之上的，被评价的系统应该能够提供 所需的系统化数据和资料。 第2 章溢油风险评价方法 2 3 4 针对性原则 针对性是指所选择的安全评价方法应该能够提供所需的结果。由于评价的目 的不同，需要安全评价提供的结果可能是危险有害因素识别、事故发生的原因、 事故发生概率、事故后果、系统的危险性等，安全评价方法必须能够提供所需要 的结果才能被选用。 2 3 5 合理性原则 在满足安全评价目的、能够提供所需的安全评价结果的前提下，应该选择计 算过程最简单、所需基础数据最少和最容易获取的安全评价方法，使安全评价工 作量和要获得的评价结果都是合理的，不要使安全评价出现无用的和不必要的麻 烦。 根据以上五个原则，以及前面所介绍的两种风险评价方法，我们可以看出， 模糊数学综合评价法的安全评价结果是使用具体的数字来体现的，给人一种更加 直观的感觉，令人更加易于接受。并且评价的内容可以涵盖的非常全面，不局限 于单个或几个影响因素的评价，评价结果比较可信、可靠。所以，本文选择模糊 数学综合评价法对海域船舶溢油事故进行风险评价。 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 第3 章海域船舶溢油事故风险源辨识 船舶溢油危险识别是溢油风险管理的第一步，也是船舶溢油风险分析的基础。 船舶溢油危险识别就是在全面识别所研究海区潜在的船舶溢油危险源、影响因素 及事故分布，然后确定高危险源、事故影响较大的因素及事故的多发地点。对于 海域船舶溢油危险识别，首先应该调查船舶溢油事故分类，其次在参考大量资料 的基础上确定高危险事故类型：然后进一步识别船舶溢油影响因素，最后对船舶 溢油影响因素对危险源的贡献度进行排序，为实施风险管理措施提供一定的依据。 3 1 船舶溢油风险源分析 船舶溢油危险源识别是通过搜集大量溢油事故资料确定所研究海区潜在的低 频率、高危险事故。船舶污染事故分为海损溢油事故、操作性溢油事故和故意排 放溢油事故。其中海损溢油事故包括碰撞、搁浅、翻沉、火灾、爆炸和船体破损 等因素导致的船舶溢油事故；操作性溢油事故包括装卸货油、加装燃油和其他操 作中发生的溢油事故；故意排放溢油事故指人为故意的排放油类导致的事故。 国际油轮船东防污染联合会( t h ei n t e r n a t i o n a l t a n k e ro w n e r s p o l l u t i o nf e d e r a t i o nl i m i t e d ，简称i t o p f ) 按不同溢油等级和事故原因 统计了1 9 7 4 2 0 0 5 年间9 3 0 9 起油轮( t a n k e r s ) 、大型油轮( c o m b i n e dc a r r i e r s ) 和驳船( b a r g e s ) 溢油事故次数，如表1 。根据溢油事故统计表分析可得，操作 性溢油事故次数的9 1 溢油量小于7 吨，相比，对于溢油量大于7 0 0 吨的溢油事 故中，海损溢油事故发生次数占事故总数的8 4 。根据国际( 1 9 7 4 - - 2 0 0 5 ) 溢油 事故统计表1 中溢油量大于7 0 0 吨的大规模船舶溢油事故数据，可得图2 。 从图2 可以看出，溢油超过7 0 0 吨的污染事故中，由于搁浅造成的占3 4 4 ， 碰撞造成的占2 8 3 ，船壳损伤造成的占1 2 5 ，火灾和爆炸造成的占8 7 ，而 操作性污染事故只占9 ，因此海损事故是船舶溢油事故的主要危险源。在海损事 故中，船舶搁浅和碰撞事故发生的次数较多，因此这两类事故列为高危险事故。 我国各海事局上报的1 9 9 0 - 2 0 0 5 年沿海水域溢油量在5 0 吨以上的重大船舶溢 油事故4 7 起，如表2 所示。在这些事故中，仅有2 起事故为操作性溢油，其余均 为海损事故，因此5 0 吨以上的重大船舶海损溢油事故是溢油的主要来源。 第3 章海域船舶溢油事故风险源辨识 表1 国际( 1 9 7 4 - - 2 0 0 5 ) 溢油事故统计表 t a b 1 i n t e r n a t i o n a l o i ls p i l l a c c l d c n ts t a t i s t i c b e t w e e n l 9 7 4a n d 2 0 0 5 事故类型小于7 吨 77 0 0 吨 大于7 0 0 吨总数 倒21 9 7 4 - 2 0 0 5 年溢油事故统计幽( 太】7 0 0 吨) f i 9 2 0 i ls p i l l a c c i d e n t s t a t i s t i c s f r o m l 9 7 4 t o2 0 0 5 ( 7 0 0 t o n ) 从表2 中还可以看出，在海损事故中，碰撞次数为2 7 次，占溢油事故总数的 5 7 ，溢油总量为9 8 2 1 t ，占总溢油量的5 8 ；其次是搁浅次数5 次，占溢油事故 次数的1 1 ，溢油总量为2 5 6 0z ，均占溢油总量的1 5 ；翻船次数5 次，占溢油 事故总数的1 1 ，溢油总量为7 3 0t ，均占溢油总量的5 。根据以上分析可得， 船舶碰撞事故无论从溢油次数和溢油量都是最大的；搁浅事故虽然与翻船事故发 生的次数相同，但搁浅事故的溢油量是翻船的35 倍还多。因此船舶碰撞和搁浅 被确定为高危险事件。 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 表21 9 9 0 - - 2 0 0 5 年我国5 0 吨以上的溢油事故分类统计表 一里垂：至堡垣垒皇! q i ! ! 巳i ! ! 垒里曼i 皇皇坐! 燮i 坠i 堕曼呈! 坚皇皇望12 2 q 垒望璺圣q q ! 事故类型碰撞次数次数百分比( )溢油量( 吨) 溢油量百分比 根据国内外大量数据以及海域事故数据分析，得出一致结果表明，海损事故 为船舶溢油事故的主要来源，而船舶碰撞又被确定为船舶溢油事故高危险源。因 此本文确定船舶碰撞为海域潜在的危险事件，将此事件作为溢油风险管理的主要 对象，有必要对船舶碰撞做进一步的分析。 3 2 海域船舶溢油事故影响因素识别 3 2 1 船舶因素 ( 1 ) 船舶类型 船舶类型是影响船舶溢油风险的重要因素。船舶类型不同，所造成的船舶溢 油风险也不相同。我国各海事局上报的1 9 9 0 - 2 0 0 5 年沿海水域溢油量在5 0 吨以上 的4 7 起重大船舶溢油事故，如表3 所示。此表统计了船舶的类型以及不同船型所 对应的溢油次数和溢油量。通过数据分析可以看出，油轮和货轮在溢油事件上都 占有较大比例，并且占溢油总数的9 6 ，因此油轮和货轮是船舶溢油风险的主要 来源。但从溢油量角度来看，油轮平均溢油量为4 7 5 吨，其它货轮平均溢油量为 2 2 7 吨，油轮平均溢油量比其他货轮溢油量的2 倍还多。船舶用途的差异决定了 其对“溢油量”的贡献不同。来源于油轮的溢油风险占有绝对优势，并且随着海 上石油运输量的增加，油轮溢油的风险将会加大，油轮在未来将会是溢油风险的 主要船型。 第3 章海域船舶溢油事故风险源辨识 表31 9 9 0 - 2 0 0 5 年我国沿海水域溢油量在5 0 吨以上溢油事件统计 t a b 3 ，t ，h ，e s t a t i s t ( 2 ) 船舶吨位 船舶吨位反映了船舶的规模大小，间接反映船舶的载运能力，通常采用吨位 来表示。对于油船往往采用载重吨来表示船舶的大小，另外在船舶交通研究中， 船舶长度可以作为衡量船舶大小的尺度。各国家对船舶吨位等级的划分方法并不 一致，表4 是我国对吨位等级划分标准【1 7 】。根据我国的实际情况以及溢油事故历 史数据统计，我国吨位小的船舶比吨位大的船舶溢油事故的发生次数多；但是大 吨位的船舶一旦发生溢油，其溢油量的影响要比小吨位船舶的影响要大。船舶的 吨位对于船舶溢油风险的影响是间接的，它更体现在对于船舶运动性能、操作性 能的影响。 一 表4 船舶吨位等级划分 ! 垒! ：璺! 旦璺望篁皇g ! 垒垒i ! 堡旦! ! 堕i 巳 总吨位船舶等级 1 0 0 5 0 0 g t 5 0 0 - 3 0 0 0g t 3 0 0 0 2 0 0 0 0g t 2 0 0 0 0 10 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 g 以上 小型船 中型船 大型船 巨大型船 超大型船 ( 3 ) 船舶船龄 船龄即船舶的年龄。它反映了船舶的建造年代或服役期的长短，能够间接反 映船舶制造的技术水平、设备可靠性、船舶自动化程度等船舶自然状态指标。在 船舶溢油事故的历史纪录上，大都没有船舶船龄等船舶指标。依据中国远洋运输 公司的规定，可将船龄分为如下的几个船龄段：i ( 卜5 ) ，i i ( 5 1 0 ) ，i i i ( 1 0 - 1 5 ) ， ( 1 5 + ) 。由于资料缺乏，船龄的影响成度难以说明。根据实际情况分析，我们 可以确定的是船龄越大，其发生溢油事故的可能性就越大。同时船龄越长，其制 造技术水平往往落后于越来越严格的船舶溢油防治的要求，加上船舶各种设备的 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 老化、技术状态不佳，一旦发生溢油事故，其对溢油的控制往往无能为力，无法 有效地遏制溢油的态势，继而使得船舶的溢油事故规模扩大、危险恶化。根据以 上分析，在本文的研究中，将船舶船龄与船舶碰撞溢油事件的关系简化为船舶的 船龄越大，其发生溢油事件的可能性越高。 ( 4 ) 船舶技术状态 船舶的技术状态是船舶适航性、自动化程度、可操纵性能等的综合反映。技 术状态良好的船舶，对于海事的规避能力就强，发生溢油事故的可能性就小。自 动化水平的提高能够有效地避免人为差错；但另一方面，船舶的自动化水平越高， 对于人员的素质要求就越严格。只有高素质的人员，才能充分发挥出船舶自动化 水平提高所带来的优势。船舶具有良好的操作性能，既具备良好的航向稳性、追 随性、旋回性以及停船等性能，又是保障船舶安全航行的重要条件之一。总之， 船舶的技术状态、可操作性、自动化程度越高，船舶发生船舶海事的可能性就越 小，发生溢油事故的可能性就越低。 3 2 2 人为因素 i m o 在i s m 规则中指出，海上事故的发生约有8 0 是由于人为因素引起的，而 与人为因素有关的船舶碰撞事故的比率更是高达8 5 9 6 【1 8 】【1 9 】【2 们。人为因素主要 表现在船员素质缺陷，反映为责任心不强，避让操作技术差，值班时精神萎靡， 会船时紧张过度或漫不经心；了望疏忽；不使用或不当使用雷达；过多的顾虑人 际因素，在需要时不敢使用主机；过于依赖v h f 导致不当使用；局面判断错误； 对当时情况和环境及其动态演变估计不足而陷入窘境；当值力量难以胜任职责， 例如在船舶密集区或雾中，船长既不上驾驶台也不增派舵工；占据他船航路；违 反地方航行规则，违反国际海上避碰规则；避让迟缓；引航员操作失误；使用安 全航速不当，特别是在客观条件不允许的情况下盲目高速航行等。 3 2 3 环境因素 影响船舶碰撞的主要环境因素包括：能见度、风、流、航道宽度、航道交叉 状况和交通量。 ( 1 ) 能见度 所谓能见度，在海面上是指正常目力所能见到的最大水平距离，即在该距离 第3 章海域船舶溢油事故风险源辨识 上能把目标物的轮廓从天空背景上分辨出来。能见度不良时对船舶的交通安全和 交通效率的影响很大。影响能见度的主要因素是雾，其次是雨和雪，其它还有沙 尘暴、烟及低云等。 表5 雾、雨、雪为影响等级表 等级能见距k m能见度鉴定水域可能出现的天气 0 5 0能见度极好空气澄明 据统计，在气象原因引起的海难中，由雾引起的事故占3 1 4 ，是台风事故 的2 倍，其船舶航行危险度与能见度距离成一定的反比关系【2 1 1 。参照航海气象 学与海洋学提供的雾、雨、雪为影响等级表【2 2 】，如表5 所示，从表中我们可以 看出，能见度小于i k m 的情况下，能见度不良的天气，容易引起船舶碰撞事故。 ( 2 ) 风 大风能够导致船舶走锚，使航行的船舶产生偏航，尤其在航道等受限水域偏 航将产生更大的危险。同时，大风使船舶产生摇摆，会影响驾驶员对周围情况的 观察并使船舶操纵性能力受到限制，从而导致重大的船舶事故。下面是风级表n 力 如表6 所示，此表以风速和风级角度出发，列出了各风级对应下的风速、名称以 及海况。从表中可以看出风级越大风速越大。根据以上分析可得风速是导致海难 事故的直接原因，并且风级越大船舶溢油风险越大。 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 表6 风级表 t a b 。6w i n ds c a l et a b l e ( 3 ) 流 流( 主要指潮流) 对船舶运动的影响主要表现为船舶运动、操纵性能的影响。 此外，由于许多港口船舶须赶潮进出港导致航道内交通量加大而表现为对船舶交， 通量的影响，因而也极易导致船舶事故的发生。影响船舶航行环境主要是流速和 流向两方面因素。 ( 4 ) 航道宽度 航道宽度大小直接影响船舶会遇率，进而影响该航道航行船舶碰撞率。关于 航路宽度的变化对船舶碰撞率的影响的研究表明，随着航路变宽碰撞率单调减少， 航路宽度的对数与碰撞律的对数几乎成线性关系【2 3 】。 ( 5 ) 航道交叉状况 在航道的交叉和转向处，由于交通流的交叉与转向使得船舶会遇次数增加、 船舶密度增大，因此航道的交叉和转向处是事故的多发地段。反映航道交叉( 汇) 危险程度的指标主要是交叉( 汇) 点以及转向点的多少。交叉点和转向点越多危 险度越高。 ( 6 ) 交通量 交通量是指单位时间内通过水域中某一地点的所有船舶数量( 艘次) 。交通 量是表征一个水域( 特别是水道) 海上交通实况的最基本的量。交通量越大，船 舶航行的危险度越高。依据英国学者a n c o c k r o f t 于1 9 8 3 年在“t h e 第3 章海域船舶溢油事故风险源辨识 e f f e c t i v e n e s so fs h i pr o u t i n go fn o r t he u r o d e ”一文中提及“在固定的水 域中”船舶碰撞次数将与船舶密度之平方成正比。因此，目前船舶数量的激增， 将会增加船舶在整个海域航行中碰撞的潜在危机，一旦船体破裂，也可能引起燃 油或者货油外漏，进而影响到海洋环境以及沿海周边市区经济的发展。 3 2 4 溢油风险评价体系的建立 根据以上分析，并通过向专家进行咨询，可以建立海域船舶溢油风险评价图。 图3 海区溢油风险评价图 f i g 3f i g u r eo fr i s ka s s e s s m e n ts y s t e mf o rs e aa r e a 海域船舶溢油风险综合评价及对策研究 第4 章基于模糊数学的溢油事故风险评价模型的建立 建立风险评价模型的目的是量化风险评价结果，本文采用模糊数学综合评价 方法建立海域船舶溢油风险评价模型。模型的建立主要由下面几个步骤实现【2 4 1 。 4 1 因素集和评价集的建立 由本文第二章可知，进行模糊综合评价的前提是构建三个基本要素： 因素集u = u ，u m ： 评价集y = k ，心，巧，圪) ： 单因素评价矩阵：r = ( ) 。聊。 在本节里构建因素集和评价集，单因素评价矩阵将在第三节构建。 4 1 1 因素集的构建 因素集u 是由影响评价对象的各个因素所组成的集合： u = ( “，乩， ， 。 一 其中元素( f - 1 ，2 ，3 ，阴) 是若干影响因素。本文对评价指标体系进行了分 层，经低层次评价得到的综合评价向量继续参与上一层的评价，因而，在每一层 次的评价中，该层次中的各项指标集即为当前的评价集。 设第一层次评价指标为u = u ，乩，) ，构建第一层因素集，由本文 的第三章可知： u = ( 人为因素u l ，船舶因素u 2 ，环境因素u 3 ) ； 同理，我们可以构成第二层因素集和第三层因素集如下： u l = ( 船员u 1 1 ，引航员u 1 2 ) ； u 2 = ( 船舶类型u 2 1 ，船舶吨位u 2 2 ，船舶年龄u 2 3 船舶技术状态u 2 4 ) ； u 3 = ( 能见度u 3 1 ，风u 3 2 ，流u 3 3 航道宽度u 3 4 航道交叉情况u 3 5 航道长度 u 3 6 交通量u 3 7 ) ： 4 1 2 评价集的构建 评价集是由对评价对象可能做出的评价结果所组成的集合： 第4 章基于模糊数学的溢油事故风险评价模型的建立 v = k ，圪，蚝，圪 其中元素巧( _ ，= 1 ，2 ，3 ，朋) 是若干可能做出的评价结果，模糊综合评价的目 的就在于通过对评价对象综合考虑所有的影响因素，能够从评价集v 中获得一个 最佳的评价结果。本文将危险化学品码头安全总体评价等级v 分为五个等级，即： v = 巧，巧，圪) = a ，b ，c ，d ，e ) 其中a ，b ，c ，d ，e 实际上就是表示模糊数，用模糊数来表示一些模糊概念， 是为了便于计算，达到让数据说话而对评价结果进行的量化处理。a ，b ，c ，d ，e 分别对应的各级评语等级见表7 ： 表7 模糊评价等级表 a 优秀 b良好 c 一般 d较差 e很差 4 2 权重的确定 在构建完因素集和评价集后，首先就要确定各层次内部因素间的权重系数， 下面介绍如何确定权重。 4 2 1 层次分析法 层次分析法乜5 1 ( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，a h p ) 是7 0 年代中期美国 匹兹堡大学教授s a