秦皇岛海域溢油风险评价及区划

秦皇岛海域溢油风险评价及区划苗佳静，肖井坤，袁业大连海事大学环境工程系，大连（116026）E-mail:[e-mail]摘要：本文将秦皇岛海域划分为四个海区，根据各海区评价因素值的不同，运用多级模糊综合模型分别对其评价，得出每个海区的风险程度值，对海域进行风险区划，提出建立溢油应急响应设备库的建议。关键词：风险评价，风险区划，模糊综合，船舶溢油中图分类号：O221.4，X321/3241.引言海洋是地球上仅次于生物圈的巨大生态系统，它起着调节大陆气候，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，它蕴藏着各种自然资源，是人类获取蛋白质、工业原料和能源的重要基地。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。1998年被联合国定为“国际海洋年”，其目的就是要让世界各国政府和人民更加关注海洋，呼唤人们的海洋环境保护意识。我国沿海面临着巨大的船舶溢油风险，随着海上石油运输量的增加，世界油轮进出港口次数也增加，船舶溢油事故也不断发生。据统计，1973-2006年间，我国沿海共发生大小船舶溢油事故2635起，其中溢油量超过50吨的有452起，溢油量多达9.705×106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人损失，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巨大损失。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，因此开展溢油事故的研究十分迫切[1]。港口船舶溢油风险区划是指对港口的不同区域船舶产生溢油事故的危险性等级进行分类。对港口某一区域船舶发生溢油的危险性我们采用危险度很低（Ⅰ级）、危险度较低（Ⅱ级）、危险度一般（Ⅲ级）、危险度较高（Ⅳ级）、危险度很高（Ⅴ级）等评语性概念对其进行分类。相邻两评语性概念之间并没有绝对分明的分界线，因此采用模糊综合评价方法更能符合实际情况。2.船舶溢油风险评价体系基于海域船舶交通安全和溢油风险的评价方法，选取了溢油风险评价的多级评价因素和其指标体系，较为全面地包含了重点影响因素。2.1秦皇岛海域溢油风险辨识与分析秦皇岛海域溢油风险分析是船舶在海区溢油风险评价研究的重要内容。所谓船舶溢油风险评价分析，就是全面分析导致船舶在海区发生溢油事件的各种因素，确定其在影响船舶溢油事件发生过程中的的地位和重要性，从而有针对性地解决导致船舶溢油的关键问题。本文在河北海事局实地调研和收集大量资料的基础上，从海区船舶危险特性、海区环境影响、历史事故记录、人因事故及组织管理因素这几个方面对海区溢油风险进行全面的分析：（1）海区船舶自身危险特性船舶自身危险特性可以考虑以下四个方面：船舶类型、船舶吨位、船舶技术状态可操作性、船龄。（2）海区环境影响海区环境包括吞吐量、气象条件、船舶交通密度、导航助航设施及状态、船舶交通管理、航道条件，其中吞吐量为油类物质吞吐量占码头总吞吐量的比例；气象条件包括大风日、大浪日、能见度、潮汐；航道条件包括航道宽度与船舶宽度的比值、航道复杂程度、沉船碍航物。（3）历史事故记录海区溢油事故历史记录内容包括事故油品种类、事故油品数量、事故数量。（4）人为因素人为因素分为安全管理体系和个体因素。安全管理体系包括防污染规章制度及程序的建立、人员配备和培训、设备的保养及维护、管理层的监督检查；个体因素包括业务能力、身体状况、责任意识。（5）敏感资源敏感资源需根据其种类、季节、地区的不同，进行分类管理和保护。在发生溢油污染事故的情况下，可能受到威胁的敏感区域和敏感资源有时难以同时得到保护，必须综合考虑政治需要、城市形象、社会经济和环境利益等方面的因素对各敏感区和敏感资源进行划分，进行有区别的保护。2.2建立因素集和评价集（1）因素集本文对评价指标体系进行分层后进行多层次评价，低层次评价得到的综合评价向量继续参与上一层次的评价，因此在每一层次的评价中，该层次的各因素集合即为当前的评价集。设第一层次评价指标为A={B1，B2,B3，…，Bn}构成第一层评价因素集，即：A=(油船自身状况B1，海区环境B2，人为因素B3，历史事故记录B4，敏感资源B5)；第二层评价指标为Bi={Ci1，Ci2,Ci3，…，Cin},第三层评价指标为Cij={Dij1，Dij2,Dij3，…，Dijn}，其中i=1，2,…，m；j=1,2,…，n，则将因素集A中的每一个因素按其属性划分为若干个子因素集合，如：B1=(船舶类型C11，船舶吨位C12，船舶技术状态C13，船龄C14)；C21=（大风日D221，大浪日D222，能见度D223，潮汐D224）；……。（2）评价指标危险等级的确定评价集是由评价对象可能做出的评价结果所组成的集合，可以表示为：V={v1，v2,…，vn}，其中元素vi(j=1，2,…，m)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影响因素，从评价集V中获得一个最佳的评价结果。评语等级分得越细，评价就会越准确，但其评价过程也相应繁琐，越难以掌握，所以需要选取适当的评价等级。我们将评价集定义为5个等级，描述为V={v1，v2,…,v5}={1，2，3，4，5}来表示安全评价等级，其中1，2，3，4，5为等级高低的量度，为了便于计算，达到让数据说话而对评语进行量化处理，分别对各等级评语为V={危险度很低v1，危险度较低v2，危险度一般v3，危险度较高v4，危险度很高v5}。2.3评价指标权重的确定权重是某种数量形式对比、权衡被评价事物总体中诸因素相对重要程度的量值。它是决策者的主观评价，是指标本身物理属性的客观反映，是主客观综合度量的结果。权重主要取决于两个方面：第一，指标本身在决策中的作用和指标价值的可靠程度；第二，决策者对指标的重视程度。权重值的确定方法有多种，在实际常用的方法有：德尔斐(Delphi)法、专家调查法、层次分析法等。本文采用层次分析法确定权重，各指标的权值计算结果见表1。各指标的权重值均经过一致性检验，且符合要求。2.4评价指标隶属度的确定在风险评价中，评价标准是依据人的知识经验得到的指标因素相对于每一危险等级的危险程度的定量化或定性化描述。本文借鉴翁跃宗[2]的相关研究构造指标因素危险度评价标准的隶属度模糊子集表来实现隶属函数的功能。指标因素危险度评价标准的隶属度模糊子集表将决策人员根据经验以及判断准则和方法所得到的各个指标的具体评价标准与五个危险程度等级的建立对应关系，实现单因素危险度的综合评价。对每一评价对象即单个指标因素来说，评价标准的不同等级代表各自不同的优劣水平，不同的优劣水平隶属于五个危险程度等级也不同，存在着具有一定规律的对应关系。我们构造指标因素危险度评价标准的隶属度模糊子集表，充分利用人的知识经验，将硬性划分的边界模糊化能很好的体现这种中介过渡性。因此，依据经验和概率分布的规律，本文以海区环境中的气象条件为例构造了如表2至表5的指标因素危险度评价标准的隶属度模糊子集表。表中所列的数字仅体现危险等级高低的规律，反映指标因素评价标准属于某一危险等级的变化过程的整体特性，而并非看某一指标的隶属度数值如何。2.5模糊综合评价模型确定了各层次评价指标因素的权重集和隶属度，在单因素评价的基础上，可以从指标最底层开始向上逐层进行多级因素的模糊综合评价，本文为三级评价步骤[3]如下：气候条件危险度评价标准的隶属度（大风日）Tab.2.Membershipgradeofweatherconditionriskrate(galedays)大风日V1V2V3V4V5≤300．80.2000450.20.60.2007500.20.60.20120000.20．60.2＞1500000.20.8表3气候条件危险度评价标准的隶属度（大浪日）Tab.3Membershipgradeofweatherconditionriskrate(seadays)大浪日V1V2V3V4V5≤250．80.2000350.20.60.200第一层权重值第二层权重值第三层权重值船舶类型0.5030船舶吨位0.0918船舶技术状态，可操作性0.1341船舶自身状况0.2042船龄0.2721油类物质吞吐量占码头总吞吐量比例0.1884大风日0.2617大浪日0.2302能见度0.1674气象条件0.1627潮汐0.3407船舶交通密度0.1500导航助航设施布置及状况0.1268船舶交通管理0.1918航道宽度与船舶宽度比值0.3245航道复杂程度0.3416海区环境0.1431航道条件0.1703沉船碍航物0.3339防污染规章制度及程序的建立0.2166人员的配备及培训0.3402设备的保养及维护0.3035安全管理体系0.2822管理层的监督检查0.1397业务能力0.5732身体状况0.1741人为因素0.1653个体因素0.7178责任意识0.2527油品种类0.3131油品数量0.3900历史事故记录0.2625事故数量0.2969敏感资源0.360季节0.1176敏感资源0.2248地区0.5224．60.2＞1300000.20.8表4气候条件危险度评价标准的隶属度（能见度）Tab.4.Membershipgradeofweatherconditionriskrate(visibility)能见度V1V2V3V4V550以上0．80.2000450.20.60.2003000.20.60.2020000.20．60.2150000.20.8表5气候条件危险度评价标准的隶属度（潮汐）Tab.5.Membershipgradeofweatherconditionriskrate(tide)潮汐V1V2V3V4V5≤0.250．80.20000.750.20.60.2001.2500.20.60.202.0000.20．60.2＞3.00000.20.8第一级：设Ci因素主要程度模糊子集为Di,Ci评价因素的总评价矩阵为Ri，由第四层评价指标的权重和隶属度相乘，得到第三层评价指标的隶属度：Ci=Di×Ri=（w1,w2,…,wm）×111212121212..................nnmmmnrrrrrrrrr⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦（i=1,2,…n）第二级：设Bi因素主要程度模糊子集为Ci,Bi评价因素的总评价矩阵为Ri’，就可得到由第三层评价指标的权重和隶属度相乘得到第二层评价指标的隶属度：Bi=Ci×Ri’=（w1’,w2’,…,wm’）×111212121212..................nnmmmnrrrrrrrrr⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦（i=1,2,…n）第三级：设划分过的因素集A={B1，B2,B3，…，Bn}的因素重要度模糊子集为A，由第二层评价指标的权重和隶属度相乘得到第一层评价结果，总评价矩阵R：R=12...NBBB⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦=1122...NNARARAR•⎡⎤⎢⎥•⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥•⎣⎦=A×R。对于最终的评价结果的论述，本文以加权平均法来确定。在得到模糊综合评价指标bj的基础上，以bj为权数，对评价集元素vj进行加权平均，将求得的值取为最终评价结果，即：11njjjmjjbvVb===∑∑将得到的v值对应到评价集中