（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）油轮溢油风险评价.pdf

武汉理上人学硕士学位论文 摘要 随着经济的发展，我国对能源的需求同益增加。从1 9 9 3 年以来，我国己由 石油出口国成为石油净进口国。作为世界第三大石油消费国，2 0 0 8 年我国原油 进口量已达1 8 9 亿吨到2 0 1 0 年将达到2 亿吨，进口石油的9 0 是通过海上运 输的，沿海石油运输量每年超过2 亿吨，未来这些数字会持续增加。此外，每 天航行于我国沿海的各类油船己达到2 0 0 艘左右，加上油船大型化，使通航环 境日趋复杂，油轮溢油的风险也随之上升。 为此，本文对油船溢油风险总体评价进行初步探讨。对油轮溢油事故案例 分析及专家调查询问的基础上，选取影响油轮溢油风险的主要因素，在对影响 油船溢油风险的因素进行分析后建立了油轮溢油风险评价多级评价指标体系。 以模糊数学和数理统计为基本方法对油轮溢油风险进行了综合评价。 本文对传统的计算评价指标权重方法a h p 法进行了改进，运用基于专家 可信度的a h p 权重计算方法，根据专家调查所得数据经计算，得出基于专家可 信度的评价指标的权重；利用模糊统计方法结合专家调查表反馈的数据确定了 各评价指标隶属度模糊子集；选择模糊数学方法作为数学工具，在油轮溢油风 险多级评价指标体系的基础上，建立了油轮溢油三级模糊综合评价数学模型； 对两艘油轮运用三级模糊综合评价数学模型进行了实例验证，最终评价结果符 合实际情况。依据对油轮溢油风险影响因素以及实例验证结果的分析，得出油 轮船体结构强度和人为因素是影响油轮溢油风险的主要因素，故本文最后从油 轮船体结构强度及人为因素两方面提出控制油轮溢油风险的决策及建议。 关键词：油轮；溢油风险；评价指标体系 武汉理工大学硕七学位论文 a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i cc h i n a se n e r g yd e m a n di si n c r e a s i n g c h i n a h a sb e c o m eo i l i m p o r t i n gc o u n t r i e sf r o mo i l e x p o r t i n gc o u n t r i e ss i n c e19 9 3 a st h e t h i r db i g g e s to i l c o n s u m i n gc o u n t r i e si nt h ew o r di n2 0 0 8 ，c h i n ai m p o r t e d1 8 9 h u n d r e dm i l l i o nt o n sc r u d eo i la n di ti se x p e c t e dt h a tt h eo i li m p o r tw i l lr e a c h2 h u n d r e dm i l l i o nt o n si n2 010 9 0 o ft h ei m p o r to i lt r a n s p o r t e db yo i lt a n k t h e v o l u m e so fo i l t r a n s p o r t a t i o nr e a c h2h u n d r e dm i l l i o nt o n se a c hy e a r , t h i sf i g u r ew i l l i n c r e a s i n gi nt h ef u t u r e b e s i d e , t h e r ea lea b o u t2 0 0o i lt a n k sn a v i g a t ei nc h i n a s c o a s t a l ，t h i sw i l lm a k et h en a v i g a t i o ne n v i r o n m e n tb e c o m em o r ec o m p l i c a t e d t h e r e f o r et h i sp a p e ri sm a k i n gg e n e r a la s s e s s m e n to ft a n k e r so i ls p i l l b a s e d o nt h es u r v e yo ft h ee x p e r t sa n da n a l y z eo fo i ls p i l la c c i d e n t s , w ec o n s i d e rm a i nr i s k f a c t o r so ft a n k e r so i ls p i l la n da n a l y z em a i nf a c t o r so ft h er i s ko ft a n k e r so i ls p i l l e s t a b l i s ht h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma c c o r d i n gt os y s t e m sa n a l y s i s m a k et h e s y n t h e t i ce v a l u a t i o na b o u tt h eo i ls p i l lw i t hf u z z ym a t h e m a t i c sa n dm a t h e m a t i c a l s t a t i s t i c sa sb a s i cm e t h o d s t h i sp a p e ri m p r o v e st r a d i t i o n a la h pm e t h o d u s ea h pm o h o db a s e do n e x p e r t sr e l i a b i l i t y , a c q u i r e dt h ew e i g h td i s t r i b u t i o no fo i ls p i l lr i s ki n f l u e n c i n g f a c t o r sw h i c hb a s e do nt h ee x p e r t sr e l i a b i l i t y u t i l i z ef u z z ym a t h e m a t i c sa n d m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c st oo b t a i nt h em e m b e r s h i p a p p l yt 1 1 j r dc l a s sf u z z ys y n t h e s i s m a t h e m a t i c sm o d e lt oe v a l u a t eb a s e do nt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n da p p l yt o p r a c t i c a l ；m a k et h er e c o m m e n d a t i o n so f h o w t or e d u c et h er i s ko f t a n k so i ls p i l l k e yw o r d s ：o i l t a n k ；o i ls p i l lr i s k ；e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m l l 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生( 签名) ：锋日期：型 盂4 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印和其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并 向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 一c ：碑：蚴 武汉理工人学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 选题背景、目的及意义 1 1 1 选题背景 2 0 0 7 年1 2 月7 日，“h e b e is p i r i t ”油轮在韩国忠清南道泰安郡“大山港” 外因碰撞事故导致溢漏原油约1 0 ，5 0 0 吨，造成了韩国有史以来最严重的污染。 韩国此次特大油污事故的发生，也给我国的海上油轮溢油防治工作敲响了警钟。 近年来，我国石油需求量越来越大，石油安全运输越来越重要。虽然油运船舶 有着悠久的历史，但是海上溢油的事故还是层出不穷，给我国航运企业、货主、 沿岸人民和生态环境带来巨大损失。目前海洋环境不容乐观，某些海域污染状 况相当严重，如波罗的海、地中海、北海、亚速海等。我国沿海水域污染也很 严重，东海、黄海、南海都受到不同程度的污染，其中以渤海最为严重。随着 经济的增长，运输需求越来越大，我国的海上油运运力比较有限，主要表现在 船队的规模小，船龄较老，很难满足我国海上油运的需要。我国海上石油运输 具有风险大、航线长、海区复杂、船队规模和结构不合理的特点。统计显示， 溢油事故主要原因是船舶管理和结构老化，即主要问题出现在了人为和结构强 度两个方面。 1 1 2 本课题研究的目的及意义 海洋是地球上仅次于生物圈的巨大生态系统，起着调节大陆气候，促进全 球水循环的作用，是世界各沿海国家交通往来的航运通道，蕴藏着各种自然资 源，是人类获取蛋白质、工业原料的重要基也【2 5 1 。保护海洋环境，防止海洋遭 受污染破坏己成为全世界人们关注的焦点之一。我国是一个海洋大国，海洋环 境保护得到了党和政府的高度重视，保护海洋环境，实现海洋的可持续发展是 我国的基本国策之一。我国沿海面临着增长的船舶溢油风险，随着海上石油运 输量的增加，船舶溢油事故也不断发生。据统计，1 9 7 3 - - 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，平均3 5 天就发生一起，其中溢油量超过5 0 武汉理工大学硕士学位论文 吨的有4 5 2 起，溢油量最多达9 7 0 5 x 1 0 6 吨。 溢油事故频繁发生，给渔业、养殖业、旅游业等海洋经济业带来巨大损失 的同时也使海洋环境、岸线受到严重污染，给海洋生态资源造成损失【1 4 1 ；特别 是事故造成的经济损失呈高增长态势，对经济发展与海运业发展及环保极为不 利。专家认为，我国海域可能是未来船舶溢油事故的多发区和重灾区，因此如 何控制海上油轮溢油事故的发生，对于保护海洋环境和资源，促进航运经济的 健康发展有着重要的意义。 1 2 油轮溢油风险评价概述 风险是指遭受损失、损坏、毁坏的可能性，可以将其定义为不良事件发生 的几率。任何一种风险都表现出二重特性，即具有发生为人们所不期望后果的 可能性；具有不确定性特征f 1 9 l 。油轮溢油风险是指在油轮营运过程中由于碰撞、 搁浅、等原因导致货油或燃油泄露，对海洋环境造成污染同时又有某种不确定 危害的发生。本文油轮溢油风险评价主要是评价油轮溢油这一危害海洋坏境事 件发生的可能性。 1 2 1 风险评价的基本研究方法 美国政府早在1 9 8 4 年的时候就把风险评价作为制定环境管理决策的一个 不可分割的部分，我国在环境保护局的要求中也提到了要必须对环境污染事故 的隐患进行风险评价1 2 6 1 。由风险评价研究对象的复杂性决定了系统论方法是其 研究的理论基础。由于风险评价的对象具有多样性的特点所以多种科学的最新 研究成果能够很快地有机地结合到风险评价的研究工作中去，在很大程度上丰 富了风险评价的研究手段。 在环境风险评价中，美国提出了e r a ( e n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t ) 的方法 具有重要的指导意义，其过程主要分为四个步骤，即：危害鉴定，剂量评价及 反应评价，暴露评价和风险表征。e r a 方法目前已经广泛地应用于有毒化学品 的环境风险评价。但e r a 的研究过于集中在污染物长期、慢性的健康风险问题 上，而对于突发性的环境污染的风险问题研究则表较少。 故障树法( f t a ) 也是风险评价中经常使用的一种研究方法。故障树方法体现 了以系统工程方法在研究系统安全问题上所具有的系统性、准确性和预测性的 2 武汉理t 大学硕士学位论文 特点。这种方法既可以进行定性的分析又可用于定量分析，具有应用范围广， 方法简明的特征瞄1 。美国原子能委员会发表的关于核电站潜在风险评价报告中 就是运用故障树进行风险评价的。 全危险性风险评价体系法对于风险对象的风险评定是比较完全的。其过程 可以概括为三大步骤：危险识别、危险评定、社会评定。该方法通过建立“环 境参数数据库、“事故危险数据库 ，然后计算事故的危险并选择合适的结论表 达方式，如：危险分值，危险概率值，危险累计曲线，危险区划图等，并在对 危险管理决策进行评估的同时，提出最优化风险防治方案。这种全危险性的评 价体系的一个不足是工作难度大，所需费用高，在实践中常常需要根据实际情 况进行简化。 1 2 2 国外研究进展 国外许多学者应用随即理论方法、模糊数学方法、物元分析方法等，对油 轮海上溢油的发生概率进行有效的模拟和预报【l3 1 。1 9 7 4 年，d e v a n n e y 等人利用 贝叶斯分析对油轮溢油统计数据进行了溢油事故发生次数、发生规模等概率特 征进行了初步研究。由于对局部海域而言，其范围内发生的溢油事件概率是非 常小的，有时甚至没有溢油历史记录，在这种情况下采用随即理论方法将受到 限制，所以这种方法并不适合局部海域的溢油概率分析。 r o b e r t h s c h u l z e 等人通过求条件概率得到溢油概率的方法来计算溢油发生 的概率。将s t m a r y l - i v e r 范围内油船通量与油船事故概率和溢油概率相关联的方 式，分析能见度这个环境因素对油船事故的影响，并得出溢油发生概率公式【l 酊。 显然，这种方法并不适合用于求油船事故引起的溢油概率，因为在一个事故已 经发生的条件下，其溢油与否并不依赖能见度的高低。所以，这种计算方法是 简洁的也是较为粗糙的。 1 9 9 2 - - 2 0 0 1 年间美国外大陆架o c s ( o u tc o n t i n e n t a ls h e l f ) 的海上钻井平台和 输油管线的溢油历史记录及1 9 9 2 m 2 0 0 1 年间全球油船溢油历史数据对溢油发 生率的估计进行了修正，溢油的发生率是用每生产或运输一个单位的油能引起 溢油事故的发生次数来表示的【b 1 。这种方法在实际中得到了广泛的应用。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 3 国内研究动态 相对于国外而言，我国溢油风险评价起步比较晚，对这一领域的工作还缺 乏系统的研究。随着国际学术交流的增多，我国溢油风险评价工作逐步朝着与 国际接轨的方向发展。 早期，国内主要采用事故树的方法统计分析导致油船海上事故发生的因素。 如陈国际等通过对技术人员的思想素质、业务能力、心理状况等各方面进行综 合的层次分析，对如何预防人为因素导致油船海事进行量化评估，向决策者和 船员提供防止人为失误评估的手段：马会等利用灰色系统的灰色据类和灰色统 计的方法，对操船环境的危险度进行了研究；还有部分学者是通过系统的灰色 理论方法对港口危险度进行研究，对港口管理提出科学性建议。这些对油船和 港口安全进行的因素分析方法，完全可以借鉴并将其应用与油船溢油的因素分 析当中。 近几年，国内溢油事故的频发使得许多学者把重点放在对溢油发生概率的 预测和对油船溢油因素分析的问题上。竺诗忍等采用条件概率研究手段，假定 航行中的油船，半数载油半数空载，载油油船在航道、泊位、或锚地分别发生 碰撞、搁浅、或船身破损后溢油的概率各为5 0 ，用于舟山海域突发性溢油事 故的风险评价研究；肖景坤等应用概率与数理统计、人工神经网络理论、线性 规划等理论或方法，以我国海上油轮溢油历史统计数据为依据，对我国海域内 油船海上溢油事件的风险概率、油船溢油的因素、油船溢油的危害预报等问题 进行了较为全面的理论分析与应用研究；李品芳采用模糊数学方法对港口区域 溢油问题进行研究时考虑了导致油船溢油的一些基本因素；油船类型、油船吨 位、油船的技术状态、气候条件、人为因素。2 0 0 8 年大连海事大学苗佳静应用 模糊数学原理结合专家调查，对秦阜岛海域船舶溢油风险进行了研究。 总体而言，国内溢油风险研究已取得一定成果，但由于研究时间短、人力 物力资源投入有限等原因，从具体应用效果来看，还没有完善成为先进的体系， 与国际先进成果相比，理论性和实用性均尚有一定距离。 1 2 4 本文主要研究思路及风险评价流程 1 2 4 1 主要思路 基础资料准备 4 武汉理t 大学硕士学位论文 通过收集油轮溢油事故资料，对油轮溢油事故案例进行分析，列出引起油 轮溢油事故的因素。 评价指标体系的建立 对造成油轮溢油事的众多因素进行分析比较，根据评价指标的选取原则选 取主要评价指标。构建多层次油轮溢油风险评价指标体系。 建立评价模型 应用改进的层次分析法结合专家调查表得到的数据，为各评价指标赋予权 重。在模糊数学的理论基础上，建立油轮溢油风险综合评价模型。 实例验证及油轮溢油风险的控制决策建议。 1 2 4 2 油轮溢油风险评价的流程 图1 1 油轮溢油风险评价流程图 5 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章油轮溢油事故成因分析 2 1 油轮溢油事故案例 案例1 “檀加”( t a n j a ) 轮溢油事故 船名：檀 i l l ( t a n j a ) 国籍：图瓦卢 日期：1 9 9 5 年8 月2 0 日 原因：靠泊过程中冲击码头 溢油量：约2 0 0 吨原油 事故经过：图瓦卢籍油轮檀加( t a n j i a ) 号与1 9 9 5 年8 月2 0 同满载原油， 在广州港引水员引领下靠泊广州石化码头过程中撞击码头，左舷1 群舱船壳板破 损，大量原油冒出，造成灾难性污染事故。事故发生后，主管机关及当地政府 领导赶赴现场，但对这突如其来的事故几乎是不知所措。虽然投入了全部能够 动用的清污力量，但因设备、经验、能力的限制，收效甚微。“t a n j a 轮冒出 的原油在新港码头附近的水面引起熊熊大火，足足燃烧了4 0 分钟后被扑灭，大 火烧坏了码头设施，致使港口被迫停产两天，给国家造成严重经济损失。此次 油污事故，使沿岸的旅游名胜，古迹遭受了不同程度的损害，长洲岛、莲花山、 虎门、狮子洋等重点风景旅游保护区的水面和岸边铺满了厚厚的油层，极大地 影响了该地的旅游业。此次油污损害的索赔工作已经结束，但相关情况尚未公布。 案例2 “大庆2 4 4 轮溢油事故 船名：大庆2 4 4 国籍：中国 日期：1 9 9 6 年1 0 月7 日 原因：过驳作业，舱满管溢 溢油量：不详 事故经过：1 9 9 6 年1 0 月7 日，广州海运集团泰华油运公司所属“大庆2 4 4 ” 轮在广州港y 1 锚地靠“宁河轮进行海上原油过驳作业。过驳作业在夜间进 6 武汉理t 大学硕+ 学位论文 行，当天夜间，“大庆2 4 4 ”轮一接驳舱满，值班人员因为犯困未及时发现这一 情况，致使原油从输油管溢出，在甲板上积累一定数量后经甲板排水孔流入海 中。管涌时问和入海原油数量不祥。广州港海上原油过驳量很大，这是过驳作 业中发生的最大一起污染事故。由于事故发生海域比邻香港海域致使港英政府 对此事做出反应，并令相关部门采取了警戒。 案例3 “南航油2 轮溢油事故 船名：南航油2 国籍：中国 日期：1 9 9 6 年1 1 月4 同 原因：碰撞 溢油量：1 2 0 吨燃料油 事故简要经过：1 9 9 6 年1 1 月4 同1 8 ：0 0 时，广东省南海市航运公司所属“南 航油2 载燃料油进港，航行至2 8 号浮附近，与对开的福建省漳州轮船公司所 属“芗油1 1 ”轮相撞，致使“南航油2 右2 货油舱被撞损，约1 2 0 吨1 8 0 号 燃料油流入海中，造成污染。事发后，肇事双方没有及时向主管机关报告，延 误了清除行动，使污染损害加重。 案例4 “粤星0 6 轮溢油事故 船名：粤星0 6 国籍：中国 日期：1 9 9 7 年3 月2 0 日 原因：卸油作业、操作失误 溢油量：0 2 5 吨燃料油 事故简要经过：广东省肇庆市粤星船务有限公司所属“粤星0 6 轮于1 9 9 7 年3 月2 0 日1 9 ：0 0 时左右，靠泊广州白鹤洞水厂附近某码头油囤卸燃料油。作 业完毕，拆卸输油软管时，由于操作不当，致使管内存油流入江内，油量约2 5 0 公斤。事故发生后，船方未采取清除措施，也未向主管机关报告。直至主管机 关发现，该水域和白鹤洞水厂吸水点已被严重污染，白鹤洞水厂在吸水点没有 设置任何防污设施，导致该水厂停产1 0 0 多小时，社会影响极大。 案例5 “大庆”轮溢油事故 船名：大庆 国籍：中国 7 武汉理工人学硕士学位论文 日期：1 9 9 9 年1 0 月2 4 日 原因：碰撞 溢油量：1 5 0 吨原油 事故经过：1 9 9 9 年l o 月2 4 日2 3 ：0 0 时在金塘锚地抛锚等泊。2 5 日下午接 港调通知，靠镇海1 7 号泊，船长即下令起锚，1 6 2 8 时锚绞至l 节甲板，操右 满舵，前进一向右掉头，1 6 3 2 时，锚起，车舵不变，继续向右掉头。此时在该 轮右前方t g = 0 3 5 度处有一锚泊船“向丹 轮，在“向丹 轮的左后方还有一 锚泊船“明州”轮。当时正值天文大潮，落水很急，受流压影响，舵效很差， “大庆 轮迅速逼近“向丹”轮，1 6 3 5 时船长发觉离向“丹轮”太近，可能构 成碰撞危险，立即下令停车、随即意识到此时停车已不可能避免碰撞，又立即 下令前进二，企图加车增强舵效，抢过“向丹”轮左舷船尾。1 6 3 6 时船长见与 “向丹轮已近至无法避免碰撞，即下令停车、后退三，1 6 3 8 时“大庆 轮艏 部碰撞向丹轮左舷尾部。由于此时仍在倒车，受流压作用，“大庆 轮又被迅速 压向“明州 轮，1 6 4 0 时大庆船长下令停车，前进三、再进三，左满舵，但车 无法及时开出，1 6 4 2 时“大庆 轮与“明州”轮艏部触碰，造成右边舱破损， 油溢出。船长立即发出溢油警报，经全体船员奋力堵漏，同时将破损舱室中的 油驳至其他舱室，1 7 2 4 时溢油得到控制。这起事故影响很大，当时大庆的船长 没有综合考虑自然条件和可航环境，且没有意识到在受潮流影响下船舶的旋回 圈与实际的不同，而草率地决定在锚泊船密集的锚地采用原地掉头的方法。从 原因上来看，主要是船长业务素质差，缺乏经验和必要的常识。 案例6 “津油6 轮溢油事故 船名：津油6 国籍：中国 同期：1 9 9 8 年1 1 月1 3r 原因：碰撞 溢油量：1 9 7 吨柴油 事故简要经过：1 9 9 8 年11 月1 3 同上午，沙角水域，天气晴朗，能见度极好， 广州港引水员引领“建设5 1 满载一万吨汽油由大连开来进港，追越前方载有 柴油的“津油6 ”的过程中发生碰撞。碰撞现场正好与满载参加“9 8 中华环保 世纪行 的全国人大环资委员及新闻记者的船只“中国渔政海监b 9 0 2 船 不 期而遇，影响极大，各方传媒争相报道。某报曾报道事故溢油量达1 0 0 0 多吨， 8 武汉理工大学硕士学位论文 曾引起国外多家清污公司和设备厂家的关注。 案例7 “闽燃供2 轮溢油事故 船名：闽燃供2 国籍：中国 日期：1 9 9 9 年3 月2 4 日 原因：夜间雾航碰撞 溢油量：5 8 9 7 吨燃料油 事故简要经过：1 9 9 9 年3 月2 4 日0 2 ：2 6 时，浙江台州东海海运公司所属“东 海2 0 9 轮( 总吨2 9 6 5 ，空载，出港) 与中国船舶燃料供应公司福建有限公司“闽 燃供2 轮( 总吨4 9 7 ，载有1 0 3 2 吨1 8 0 # 燃料油，进港) 在天气有雾能见度不良 的情况下，疏忽了望，在广州港伶仃水道7 卜8 i | j 浮航道内发生碰撞，“闽燃供2 轮沉没，大量货油泄漏入海，造成珠江水域严重污染并波及珠海、中山的海岸。 事故发生后，广州海监局立即派员赶赴现场对事故进行调查处理，并积极组织 珠江清污公司、三江清污公司以及深圳龙善清污公司和海隆公司赴现场进行浮 油清除工作。此外，珠海市政府也组织了近力名市民对珠海市情侣路海边及海 滨浴场的油污进行清除。该次事故对珠江口水域的生态环境、水产养殖、观光 旅游业造成了严重影响。这次事故是广州港有史以来影响最大的油污事故。巧 合的是，1 0 年前的这一天，即1 9 8 9 年3 月2 4 日，“埃克森瓦尔迪兹 ( e x x o n v a l d e z ) 轮在阿拉斯加威廉王子湾搁浅并断裂，溢漏原油1 1 0 0 万加 仑，造成美国历史上最为严重的油污事故。该次事故直接导致了美国1 9 9 0 年 油污法( o i l p o l l u t i o n a c t o f1 9 9 0 ) 的出台，从而建立了美国船舶油污赔 偿机制。我们也期望中国的“3 2 4 ”事故能促使有关部门对油污防备、立法方 面有实质性的投入。 2 2 油轮溢油事故成因分析 2 2 1 事故总结 我们看到，以上油污事故中，有4 起是因为两船相撞造成的，从世界范围 来看，碰撞、搁浅、触礁是造成重大油污事故的主要原因。有两起事故是因为 操作失误造成的，操作性溢油频繁发生，如过驳和加油作业造成的溢油，其溢 9 武汉理= 人学硕士学位论文 油总量实际已超过了事故性溢油总量，只是不是突如其来地爆发，而不太引人 注目。由于现在运载油类的船舶吨位越来越大，而装载船( 驳船) 多为1 0 0 0 吨以 下的船舶，因此，两船过驳作业期间产生的干舷差很大。这样，装载船根本难 以系泊稳定，当有风浪时，极易造成翻船、断缆、碰撞等原因引起的油污事故。 外轮“檀加 撞击码头和“建设5 1 ”碰撞“闽燃供2 都是在航行条件极 好的情况下，引水员操作失误造成的，是典型的人为因素造成的。 2 2 2 事故成因分析 通过对上述多个油轮溢油事故的案例分析，笔者认为下列几个因素是导致 溢油事故发生的主要原因。 1 ) 人为因素 人为因素：国际海事界统计，海上事故的8 0 是人为因素造成的，其中搁 浅和碰撞事故分别高达9 0 和9 6 t 1 刀。这2 项事故造成重大污染的比例占了一 半以上。可以说人为因素是造成重大污染事故的主要原因。对海上事故有直接 影响的人为因素主要表现在以下几个方面：船员素质水准低；航运公司和船舶 管理水准低；过度疲劳和不良的工作生活环境；船员操作失误；外部监督管理 不力等。应该说中国船员培训、考试、发证、值班都有一套严格的制度，都是 按照s t c w 7 8 9 5 来要求的。然而，中国船舶的事故率是非常高的，每年都有重 大海难事故的发生，甚至像“大舜 号这样的事故。这肯定和船舶技术状况和 船员素质有关。由于经济环境和工作环境的不如意，船员普遍士气低落，积极 性不高，防范意识极差。在当前这种环境下，船员盼望的是合理化分配体制和 管理体制，提高经济效益，这不是单靠加强思想教育所能达到的。监管力度不 够也是事故的重要人为因素。某轮在台湾海峡沉没，某报报道“这艘建造于1 8 7 6 年的船目前是该公司最新、船况最好的船舶 ，如果这是真的，那么，我们可以 想象该公司其他船舶的状况如何。另外我们已注意到上述事故中港内有几起船 舶油污事故是引水员操作下的船舶引起的，由此有必要关注引水员的资质问题。 以广州港为例，引水员由引航站派出，引航站隶属港务局，这种体制国际上少有。 港口管理体制已经发生了不少变化，但引航员的管理仍就执行交通部1 9 8 0 年颁 发的海港引航工作条例。相对于西方港口管理水平高的国家，中国引航员的 资质要求太低。 2 ) 油轮船龄老化 l o 武汉理工大学硕士学位论文 在某次原油过驳作业中，卸油船船长指着接油船亲口讲：“我宁愿少吃点饭， 也不愿上这些船干。这些简直就是个炸弹，随时都可能爆炸。 ( 该船属老旧油 轮，没有惰气装置) 。不幸的事已经发生了，在广州港大屿山锚地过驳装载了原 油的“大庆2 4 3 ( 船籍港：广州) 轮于1 9 9 7 年6 月4 日在南京锚地起火爆炸， 造成人命、财产、环境的巨大损失。如此状况的船舶，对人命、对环境都是极 大的威胁。有人说，这对船员是极不负责任的，与“安全第一 的工作方针不 符。另外，仅仅为了暂时的经济效益，对国轮和外轮管理上的双重标准也是不 负责任的做法，是对自身安全和防污染的忽视。 船舶在设计建造时，已经明确规定了最佳使用期限，过了这个期限，船舶 的结构和设备已过了最佳状态，趋于全面老化。随着使用年限的延长，船舶的强 度、密闭性和完整性都因腐蚀而受到影响，设备也因磨损使其性能受到影响， 船舶整体性能不佳，增大了海上事故发生的风险率。2 0 0 2 年1 月至3 月的统计 显示，在油船灭失的总吨位和艘数统计中，油船船龄1 5 年以上的分别占8 7 和9 5 。目前，从事国际石油运输油船队的船龄超过2 0 年的约占3 6 ，超过 2 5 年船龄的船舶载重量为1 9 0 0 万吨，而且超大型油轮船队占了差不多一半。 另外，还有8 0 0 0 万吨的船舶，其船龄在2 0 - 2 4 年之间【3 l 】。这些老旧船舶的存 在，给海洋环境构成了潜在的威胁。 3 ) 海区环境因素 海区环境因素或称自然因素对油轮溢油事故的发生也起到了一定得作用。 以发生事故的广州港为例：广州港辖区自珠江口桂山引航锚地到广州港界8 3 海 里，岸线长4 4 4 公里( 涉及4 个地( 市) 级行政区) ，有码头泊位7 7 6 个，油类作业 场点3 0 个，油轮锚地共有1 3 个、系船浮筒有4 个，各类型修造拆船厂2 7 个。 这些设施、场点布置随意性较大，没有整体的科学规划，给安全管理和安全生 产埋下了隐患。 广州港通航环境复杂，雾季较长。广州港发生的溢油事故多数是因为碰撞 造成的。像1 9 9 9 年“3 2 4 重大污染事故的发生的那一天，同一水域发生了 4 起船舶碰撞事故，主要原因是由于船舶在雾天能见度不良的情况下，船员没 有遵照雾航规定，疏忽了望造成的。航道狭窄和主航道淤积、变化也经常造成 避让困难和搁浅等事故的原因。如：广州海监局对挖沙船舶的管理就是一项重 要的工作。挖沙船舶经常违章作业，阻碍航道，引起航道水深变化，是极其危 险的。这都说明通航安全方面是发生重大事故的重要因素之一，存在着许多亟 武汉理下大学硕士学位论文 待解决的问题。 4 ) 船体结构缺陷 在对发生事故的油轮的分析中，笔者发现发生事故的油轮多为船龄较大的 单壳的小型油轮，由于技术状态、自动化程度及设备可操作性都比较差，其发 生事故的概率是比较大的。单壳油轮由于在船体结构上的缺陷，其一旦发生碰 撞、搁浅等事故就有可能直接导致大量的货油外泄，对环境造成污染。上述的 几个案例中“闽燃供2 轮就是一个典型的例子。发生海上事故而造成海洋重 大污染的船舶主要是一些老旧大型单壳油轮。2 0 世纪7 0 年代建造了大量单壳 油轮，这些油轮建造时，国际防止船舶污染公约附则一还未对油轮防 污构造提出强制性要求。这些老旧的单壳油轮普遍状况差，而且由于先天性的 不足，一旦发生碰撞或搁浅，船体破损就会造成货油大量泄漏，从而造成海洋 的重大污染。 2 3 本章小结 本章主要列举了几个油轮溢油事故的案例，而后对油轮溢油事故做了成因 分析，通过对这些案例的分析从中得出影响油轮溢油事故的主要因素，为进一 步建立油轮溢油风险评价指标体系做准备。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章油轮溢油风险评价指标体系的构建 3 1 评价指标的选取原则 对油轮溢油风险产生影响的因素有很多，这些因素中有些因素是独立的， 有些因素是相互制约的，并且这些因素对油轮溢油风险的影响程度又是各不相 同的。要综合评价油轮溢油风险，第一步工作是科学、合理地选取评价指标。 影响油轮溢油风险的因素有很多，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、分类和综合，按照科学的指标选取 原则确定出评价指标体系。 确定油轮溢油风险的评价指标时应满足下列原则：因素的完备性，因 素的独立性，因素的代表性，因素的可比性，因素的可操作性，因素 体系的简练性。评价指标的选取是油轮溢油风险评价的关键，其合理与否决定 着整个综合评价的成败。一般来说，指标的数量越多，越有利于判断和评价， 但太多指标数量容易造成各自重要程度的判定，有时更不利于评价的进行。经 验表明，影响安全评价因素的大类最好不超过5 个，评价指标不超过2 0 个。 3 2 评价指标的分析与选取 3 2 1 船龄对油轮溢油的影响 油船船龄即油船的年龄。它反映了油船的建造年代或服役期的长短，能够 间接反映油船制造的技术水平、设备可靠性、油船自动化程度等油船自然状态 指标。依据中国远洋运输公司的规定，可将油船的船龄分为如下的几个船龄段： 1 - 5 年，5 1 0 年，1 0 - 1 5 年，1 5 - 2 0 年，2 0 年以上。 油船的船龄对于油船海事有较明显的关系，对油船发生溢油事故也有影响， 但这种影响程度却是难以明确说明的。就一般情况而言，船龄越大，其发生油 船海事、溢油事故的可能性就越大。同时油船船龄越大，其制造技术水平往往 落后于要求越来越严格的油船防止溢油的要求，加上油轮各种设备的老化、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 1 3 武汉理下大学硕士学位论文 遏制溢油的状态，继而使得油船的溢油事故规模扩大、危害恶化。当然，有些 油船虽然船龄较高，但是由于平时保养维护好，仍然保持了较高的技术状态【4 3 】。 而有的油船，随着船龄的增长，且平时不注重保养，油船结构强度下降、油船 设备技术状况下降，故障增多，液货舱的腐蚀增加，管道系统以及各种法兰损 耗也增大，特别是船龄达1 5 年以上的油船，一般进入耗损失效期，由于老化、 疲劳、腐蚀损耗等原因，故障也就逐年增多。 根据以上分析，在本文的研究中，将油船船龄选取为油轮溢油风险评价的 指标并将其与油船溢油事件的关系简化为油船的船龄越大，其发生溢油事故的 可能性越大。 3 2 2 油轮船型对溢油的影响 在这旱我们主要把油轮的船型划分为单壳船和双壳船。一般认为，双壳船 在轻度搁浅和碰撞事件中不会发生油污染事故；在重大事故发生后，若双壳船 内体没有受损，将不会有货油外溢，这样可有效地防止或减少油船搁浅或碰撞 事故发生后，对海洋环境的污染损害。 2 0 0 3 年1 2 月4 同，在国际海事组织( i m o ) 第5 0 次海洋环境保护委员会会 议上，通过了加速单壳油船淘汰新规则，再次对防止油船海洋污染公约 ( m a r p o l ) 进行了修改。按照欧盟的建议，单壳油船的最终使用期限由原定的 2 0 1 5 年提前到2 0 1 0 年。然而，会议根据许多国家的要求，做出了例外规定， 即2 0 1 0 年后，单壳油船如果经状态鉴泛计戈i j ( c a s ) 评估后，船籍国政府主管部 门认为可以继续航行，则可以使用到2 0 1 5 年或2 5 年船龄( 两者中选早者) ，不 过港口国有权拒绝延长使用时间的单壳油船进港。此外，对单壳油船运输重质 油也做出了严格规定，从2 0 0 5 年4 月起禁止5 0 0 0 载重吨以上单壳油船运输重 质油1 4 0 1 。 综上所述，单壳油轮在目前的油轮船队中仍然占有相当一部分比例，单壳 船不一定是造成事故的主要原因，但如果是双壳船，发生海损事故后溢油的几 率要小得多，故本文将油轮的船型作为评价油轮溢油风险的指标。 3 2 3 海区环境对油轮溢油的影响 无论对于研究海区内“全部”油船，或是对“单船 而言，油船都处在一 个特定的航行环境中。要科学地对油船溢油风险进行评价，不但要选取油船自 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 身的指标，还要分析外部环境对油船溢油的影响。 1 ) 风对油轮溢油的影响 风能够对油船的运动状态产生较大的影响。风与油船溢油事故之间的关系 目前并没有确定的结论，根据对专家的询问结果，风对油船发生溢油事件的影 响可归结为诱发和恶化作用。风对油船溢油事故的诱发、恶化影响是有目共睹 的，如我国发生的“1 1 2 4 海难事故、在法国海域发生的“尤里卡号事故等 都是如此。以“尤里卡一号为例，1 9 9 9 年1 2 月1 2 日，在法国西北沿海遭遇风 暴后，船体断为两截，造成约3 0 0 0 - - - 5 0 0 0 吨的重油外泻入海，事故发生时的海 上天气条件极为恶劣，海浪高达8 m 左右。此次溢油事故导致法国1 3 以上的海 岸线遭到溢油的污染，此次溢油事故共有法国、荷兰、德国、英国、西班牙等 国组成国际溢油应急船队进行溢油清除回收工作，动用了大量的围油栏和吸油 机设备。 2 ) 能见度对油轮溢油的影响 能见度能够反映出天气状况对视觉观察的影响，在油船安全研究中是不能 忽视的气象因素。能见度越好，对于观察物的识别就越清晰，有利于油船对危 险的规避，有助于降低油船发生事故的可能性。雾、降雨、下雪、暴风雨等对 于能见度的影响较大。以雾为例，雾使能见度降低是影响能见度的主要原因， 雾能够直接影响能见度和船舶碰撞事故的发生率。在能见度不良的情况下，油 船发生碰撞的危险性极高。根据有关事故统计，大约1 0 的碰撞事故发生在能 见距离为o , 2 0 0 m 的情况下，1 5 发生在o 1 0 0 0 m 的情况下，在o 一- - 4 0 0 0 m 的能见距离中发生的碰撞占1 3 ( 3 0 ) 左右。而且在o - - - , l o o m 的能见距离中，发 生港内油船搁浅海事占搁浅海事的五分之一，这个比例要高于同样条件下碰撞 事故所占的比例。我国沿海雾区多、雾时长，严重威胁航行安全。能见度的分 级可参见有关文献。一般来讲能见度小于1 0 0 0 m 时油轮是不能进出港口的，能 见度1 0 0 0 m 以上的要开启雷达利用v t s 来保障油轮的航行安全。 3 ) 波高对油轮溢油的影响 波高是海况界定的重要指标，反映了海面的平静程度的大小。不同波高对 应不同的海浪级别，海浪级别越高，相应的波高就越大，对油船安全的影响就 越大。关于海浪的分级以及与波高的对应关系可参见有关文献。虽然随着油船 制造水平的提高，油船抵御风浪的能力也越强，但波浪对油船安全的影响仍然 不能低估。波高大小对于油船发生溢油事件后溢油的清除也具有重要影响。围 油栏、油回收器等的使用对溢油海面波浪的高度都有一个适用范围，超出了这 武汉理工大学硕十学位论文 个范围，其能力将大大降低、甚至不能使用。以围油栏为例，当波浪高度高于 l m 时，大多数的围油栏将失去围油功能，不能有效的对溢油进行拦阻。另外海 洋流速也是海况描述的重要指标，流速的大小对于油船操纵、航行安全等有较 大的影响，且流速大小也关系到能否满足溢油应急影响设备的施放条件以及性 能的表现，其中对围油栏的影响更为明显。 4 ) 潮汐对油轮溢油的影响 海面周期性的升降运动称为潮汐，并将白天的海面上升称为潮，夜间的海 面上升称为汐。海面作垂直升降运动的同时伴有海水周期性的水平运动，称之 为潮流( t i d a ls t r e a m ) 1 4 0 1 。潮汐与航海的关系非常密切，它直接影响到船舶航行 计划的实施和航行安全。在拟定航行计划时，在进行航迹推算时，在通过浅水 区时，在进出港时，在沿岸航行时，在选择锚地时，甚至在靠码头时，都要考 虑潮汐的影响。由于中国近海海底地形复杂、海岸线曲折太平洋潮波传入近海 后受到地形和海岸的影响而发生变化，使中国近海的潮汐表现出类型复杂潮差 变化明显的特征。作为航行值班驾驶员，必须了解潮汐变化的基本规律和掌握 航经海区和港湾的潮汐情况，确保油轮的航行安全。 5 ) 船舶通航密度对油轮溢油的影响 通航密度反映了单位海域面积上航行的船舶数量。船舶通航密度高的地方， 船舶会遇的机会大为增加，对油船操纵性、船员素质等要求较高，因此发生船 舶海事、油船溢油事故的可能性要比交通密度低的海域要高。繁忙的码头、港 口等区域油船通航密度大的地方是船舶海事的多发地，这一事实正是交通密度 对油船事故影响的反映。表3 1 是对日本1 9 9 8 年一2 0 0 7 年间船舶的各种海事发 生地的离岸距离分布状况【5 1 1 。它也间接反映了交通密度对于油轮各种海事的影响。 表3 1 船舶的各种海事发生地的离岸距离分布情况 港内3 哩1 2 哩 - 2 0 哩5 0 哩1 0 0 哩1 0 0 哩 碰撞 4 8 23 2 71 2 31 64ol l 搁浅5 8 39 2 32 5 16o1 4 火灾2 9 77 53 655 21 l 故障2 7 57 7 93 9 45 9 4 21 1 1 5 遇难7 1 25 5 41 2 21 81 4113 0 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 6 ) 航道条件及导航助航设施布置情况对油轮溢油的影响 航路是船舶在始发港与目的港之间所选定的航行路线，而本文所研究的航 道主要是油船从锚地到码头的进港和出港航行路线。在航行的不同阶段，航路 特征是不一样的。在大洋或海上，油轮可以自由地选择航路，但是在交通密度 增高，水文状况复杂，在这些地方，油船对于航路的选择自由度大受限制。油 船的航路就普遍而言，多为顺其自然利用水域的自然条件。为保障航行安全， 在这种可以辟为航路的水域内，就必须向油船提供有益于定位、导航等信息， 航标就是提供这些需要的主要手段。航标所发挥的这种功能可以称之为助航。 航标大体上可分为利用视听觉和利用无线电两类，主要包括灯塔、灯柱和陆标； 灯浮、浮标；灯标、立标；导灯、导标，以及指向灯，照明灯等。 航道条件、导航助航设备与油船发生海事、溢油事故之间关系是难以确定 的，唯一可以肯定的