舟山港域條帚門航道通航環境風險度評價

周欣蔚　田延飛　齊維種　張可　陳立家

【摘 要】 為對舟山港域條帚門航道通航環境風險進行科學合理的識別和評價，采用系統性、層次性的分析方法識別條帚門航道通航環境風險因素，基于模糊統計方法得到各風險因素對應的5個風險等級的隸屬度，采用加權平均方式反模糊化，得到風險等級量化值，基于量化結果，比較分析風險意義下各因素的相對重要性。風險因素識別和風險度評價的研究結果可以為采取差異性、針對性的風險防范措施提供依據或參考。

【關鍵詞】 風險識別;風險評價;模糊統計;隸屬度原理;條帚門航道

0 引 言

水域通航環境是影響船舶航行安全的重要因素之一，對其進行合理有效的評估可為船舶安全航行、海上安全管理決策等提供有益參考，對于采取風險防范措施、保障船舶航行安全具有重要意義。水域通航環境構成因素眾多，因素的分類尚沒有統一的標準或固定的結果;同時，對各因素的評價既需要有理論支撐，又要符合習慣做法、航海實踐經驗。因此，對水域通航環境構成因素進行系統、全面的識別和風險評估仍然是該領域的焦點問題。

舟山港域條帚門航道位于舟山本島東南側，是大型船舶進出寧波舟山港的重要水道。條帚門航道特殊的水文、氣象、島礁分布，以及船舶交通流、漁船航行和作業等，均會影響水上交通安全。系統分析條帚門航道通航環境的風險因素并進行綜合評價，對于保障水域交通安全具有重要意義。

1 研究對象

選取舟山港域條帚門航道為研究對象。條帚門航道所在海域地理位置優越，水深、浪小、海床穩定[1]，是大型船舶理想的航道。條帚門航道與蝦峙門航道外相連、內平行，是兩條適宜通航大型船舶、連通舟山東南部諸島與寧波、輻射杭州灣乃至“海進江”的航道，構成大型船舶進出寧波舟山港的雙航道。

2 數據選取和評價方法

首先，基于系統工程學觀點，采用系統性、層次性的分析方法識別研究對象水域通航環境風險因素;其次，通過發放專家調查問卷，基于專家判斷獲得通航環境風險因素的模糊評價;再次，基于模糊統計方法計算風險因素對風險等級的隸屬度;然后，基于模糊理論，采用加權平均方式進行反模糊化，得到風險等級的量化值;最后，對基于風險等級的量化結果進行評價和分析。總體技術路線見圖1。

2.1 通航環境風險因素辨識

通航環境由風、波浪、流、潮汐、霧及能見度、航道長度、航道寬度、航道水深、航道彎曲、船舶航路交叉、船舶交通流量、船舶交通流多樣性（如交通流中的船舶類型構成、載貨種類構成、尺度構成等）、障礙物分布、助航設施設備配布等因素構成。同時，通航環境構成因素又分為自然環境、航道條件、交通環境等3個類別。這種系統性、層次性的分析方法和結果可為識別條帚門航道通航環境風險因素提供借鑒。

2.2 風險因素的風險等級模糊評價

風險等級定性評價（模糊評價）的調查問卷可對基于專家判斷得到的各因素風險等級進行定性評價。

2.3 基于模糊統計法的風險等級隸屬度

采用模糊統計法求取隸屬度（即隸屬度函數在某點的值）。這種方法能較直觀地反映模糊概念中的隸屬程度。建立各風險等級定性評價（定性概念）與序號（ j）的對應關系（見表1），基于模糊統計的結果計算因素風險等級（S）對第 j個評價的隸屬度（r_j）。

式中： n_j為使用第j個評價進行因素風險評價的專家人數; n為被調查的專家總人數。

2.4 基于反模糊的風險等級量化

參考層次分析法中采用1、3、5、7、9數值來代表具有遞進關系的模糊語言的方式，通過定性評價與風險等級代表性值的對應關系（表1）對定性評價進行量化轉換，即對各定性評價設置風險等級代表性值（Sj）。

采用加權平均方式對模糊評價的結果進行反模糊化，即反模糊化過程依據式（2）。

式中：S為反模糊運算后得到的風險等級（量化結果）。

2.5 評價結果分析

基于風險等級量化值，可實現風險意義下因素重要性的排序：S越大，表示該風險因素較其他風險因素更為重要，在采取風險防范措施時應優先考慮。除得到的數值外，設計采用氣泡圖，以可視化的方式展示評價結果及風險意義下各風險因素的重要性比較：氣泡越大，則表示該風險因素越為重要。

3 應用和實例分析

3.1 通航環境風險因素辨識

基于系統工程學原理，采用系統性、層次性的分析方法，選取自然環境、航道條件、交通環境等3個類別中共13個因素對條帚門航道通航環境風險因素進行識別，見圖2。

3.2 風險因素風險等級模糊評價

咨詢專家35名（發放并回收問卷35份），由專家結合航海實踐經驗并參考一些評價標準，給出各風險因素風險等級的模糊評價。經統計，條帚門航道通航環境風險等級模糊評價見表2。

3.3 基于模糊統計的風險度隸屬度

根據模糊統計法，由式（1）可得條帚門航道通航環境各指標風險等級的隸屬度，見表3。

為使風險因素的風險等級量化評價結果更加直觀，且便于理解和辨識，繪制柱狀圖，對包括13項風險因素風險等級的量化評價結果進行可視化處理：橫坐標為5個風險等級（低、較低、一般、較高、高），縱坐標分別為人數及占比（隸屬度）。以“風”因素為例，由圖3具體可視化效果可見，將“風”的風險等級評價為“低”“較低”“一般”“較高”“高”的專家人數分別為3、1、11、13、7，其占比（即對各評價的隸屬度）分別為0.09、0.03、0.31、0.37、0.20。

3.4 基于反模糊的風險等級量化

根據式（2）對以隸屬度表示的模糊評價進行反模糊化，得到條帚門航道通航環境風險因素的風險等級量化結果（見表4）。以“風”因素為例，其風險等級的量化值為6.12。

3.5 評價結果分析

由表4可知，“船舶交通流量”的風險等級量化評價為6.95。這表示在所有考慮的風險因素中，船舶交通流量的風險等級最大，在防范風險時應是首要考慮的因素。采取的對策是：船舶應遵守航行規則，避免違規違章行為造成水道堵塞;監管機構應注意疏導船舶交通流，使水道保持通暢。為直觀起見，對量化數值進行可視化，可得風險意義下各風險因素的相對重要性比較（見圖4），其中氣泡的大小反映了各風險因素風險等級的高低，以及風險因素相對重要性的大小。

由圖4可知，風險意義下，船舶交通流量、礙航物、航路交叉、航道長度、風、霧及能見度等風險因素的風險等級氣泡較大，反映的是大多數受訪的專家認為這些風險因素的風險等級較大（模糊評價等級在“一般”以上），也說明船舶在條帚門航道中的航行安全受這些風險因素影響的可能性較大。因此，船舶在航行過程中應當提高對此類風險因素的重視程度，優先采取相應措施規避風險。同時，建議相關部門加強條帚門航道水文、氣象的監控保障建設，建立惡劣水文、氣象環境預警系統;對航道交通流密集處實行全天候監控，組織疏導交通流，提高交通管理效能。

4 結 語

基于安全系統工程原理，采用系統性、層次性的分析方法識別了條帚門航道通航環境風險因素;通過發放專家調查問卷、采用模糊統計法獲得通航環境風險因素的模糊評價;基于模糊統計法得到風險因素風險等級的隸屬度;采用加權平均的方式進行反模糊化，得到風險因素風險等級的量化值;基于量化結果，得到風險意義下通航環境風險因素的相對重要性。研究表明，風險因素的識別具有系統性、完整性、代表性，能夠代表通航環境系統;風險因素風險等級評價結果準確，能夠反映各風險因素的風險等級，可以為船舶、船公司、海事部門等認識航道通航環境的風險特征，采取差異性、針對性的風險防范措施等提供依據或參考。

參考文獻：

[1] 汪益兵，王捷，王志軍. 寧波舟山港條帚門航道及其航行方法[J]. 航海技術，2014（3）：11-13.