張曉雷

摘要：針對上海水域溢油應(yīng)急能力評價中諸多不確定性因素問題，提出利用未確知測度的評價模型對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行定量評價，得出合理量化的上海水域可應(yīng)對一次性溢油量的大小。

關(guān)鍵詞：上海水域 溢油應(yīng)急能力 未確知測度 綜合評價

0引言

2010～2012年間，上海港油類、危險品進(jìn)出港船舶均保持在6.5萬艘次的水平，每年油類、危險品貨物進(jìn)出港約

5 000萬噸，繁忙的水上交通運(yùn)輸活動是水上污染事故的主要源頭之一。上海港從1999 年至2012年間共發(fā)生各類船舶油類與化學(xué)品污染事故約200起，油類與化學(xué)品累計泄漏量近

2 800t，平均每年發(fā)生污染事故14.54起。因此需要對上海水域溢油應(yīng)急能力做出客觀評價，了解現(xiàn)有溢油應(yīng)急能力的實(shí)際水平，發(fā)現(xiàn)不足并提出建設(shè)方向。

本文構(gòu)建了上海水域溢油應(yīng)急能力評價指標(biāo)體系，利用未確知數(shù)學(xué)評價模型對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行評價，得出上海水域溢油應(yīng)急能力能夠應(yīng)對的一次溢油事故的最大溢油量，不僅解決了評價過程中諸多因素的不確定性，也得出了量化評價結(jié)果。

1 上海水域溢油應(yīng)急能力評價指標(biāo)體系

本文評價的范圍限于上海海事局轄區(qū)。目前，上海海事局轄區(qū)內(nèi)的溢油應(yīng)急物資主要由社會清污力量配備，因此評價上海水域溢油應(yīng)急能力主要是對上海海事局轄區(qū)應(yīng)急聯(lián)動清污單位和新建成的外高橋溢油應(yīng)急設(shè)備庫清污能力的評價。

本文提出的上海水域溢油應(yīng)急能力僅指上海溢油應(yīng)急處置能力，包含清除、卸載、圍控和防護(hù)等，這既利于量化評估上海目前溢油應(yīng)急能力，同時又避免了許多主觀因素的干擾。上海水域溢油應(yīng)急能力評價指標(biāo)體系，是以上海水域溢油應(yīng)急搶險能力為評價對象，是在對溢油應(yīng)急搶險能力相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往事故數(shù)據(jù)、油類貨物運(yùn)輸情況和相關(guān)規(guī)范性文件，根據(jù)一定的評價模型，對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行綜合評價，具體評價體系見表1.1。

2未確知測度評價模型

2.1 單指標(biāo)未確知模型

按照測量方式可將對事物的測量分為直接測量和間接測量，未確知測度屬于間接測量。因此，首先要建立一個測度空間或可測空間，再定義度量法則。

評價對象 關(guān)于指標(biāo) 的觀測值使 處于第 個評價等級 的程度，可用具體實(shí)數(shù)記作：

滿足歸一性、可加性、非負(fù)有界性3條測量準(zhǔn)則的 為未確知測度（簡稱“測度”），可稱 （1.1）

是對象 的單指標(biāo)測度評價矩陣， 表示 處于各評語等級的未確知測。

2.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文在確定溢油應(yīng)急能力評價指標(biāo)權(quán)重時，先利用層次分析法和熵值法分別確定主、客觀權(quán)重，再利用博弈論進(jìn)行組合權(quán)重的確定。

設(shè) 個權(quán)重向量 的現(xiàn)行組合為：

（1.2）

是基于基本權(quán)重集的一種可能的綜合權(quán)重向量，它的全體 表示可能的權(quán)重向量集。

因此，尋找最滿意的權(quán)重向量的目標(biāo)是使 與每個 的離差極小化。由此，導(dǎo)出對策模型：

（1.3）

上述模型是一組含有多目標(biāo)函數(shù)的交叉規(guī)劃模型，求解該模型能夠得到一個跟多種權(quán)重賦值方法在整體意義上相協(xié)調(diào)和均衡一直的綜合權(quán)重結(jié)果。根據(jù)矩陣的微分性質(zhì)，可以得出式（1.3）最優(yōu)化的一階導(dǎo)數(shù)條件為：

（1.4）

運(yùn)用Matlab軟件即可方便的求出上述方程的解 ，將 代入式（1.2）便可求出綜合權(quán)重向量 。

2.3 多指標(biāo)綜合測度評價系統(tǒng)

設(shè) 表示指標(biāo) 的權(quán)重，且 需滿足 和 兩個條件，則稱

為指標(biāo)

權(quán)重向量。若已知 的單指標(biāo)測度評價矩陣，關(guān)于 的各項指標(biāo)分類權(quán)重向量為 。

令 （1.5）

則 為 的評價向量，其中 表示 處于 等級的未確知測度。

2.4 識別評價準(zhǔn)則

設(shè)置信度為 ，通常置信度 取為0.6或0.7，最大值為1。令：

（1.6）

則判定 屬于第 個評價等級 ，其真實(shí)含義為 不低于 等級的置信度為 或說是低于 等級的置信度是 。

3 上海水域溢油應(yīng)急能力未確知綜合評價

上海水域溢油應(yīng)急能力評價空間可記作：， 分別代表Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級，且 ， 表示空集。若 能力等級比 的能力等級要低，記作 。因此， 為評價空間 上的一個有序分割類，在有序評價空間上依據(jù)置信度識別準(zhǔn)則評定上海水域溢油應(yīng)急能力的等級。

根據(jù)上海水域近年溢油事故油類泄漏數(shù)量、IMO統(tǒng)計溢油事故噸數(shù)分級和國內(nèi)外溢油事故等級劃分以及溢油應(yīng)急能力評價標(biāo)準(zhǔn)等，經(jīng)過向上海海事局、東海救助局和大連海事大學(xué)等專家學(xué)者的咨詢，將上海水域溢油應(yīng)急能力評價等級分為5級，即Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級，具體含義為：Ⅰ級可以應(yīng)對一次溢油量為小于100t的污染事故；Ⅱ級可以應(yīng)對一次溢油量為100～500t污染事故；Ⅲ級可以應(yīng)對一次溢油量為500～1 000t的污染事故；Ⅳ級可以應(yīng)對一次溢油量為1 000～1 500t的污染事故，Ⅴ級可以應(yīng)對一次溢油量為1500噸的污染事故。具體將具體溢油能力的各個等級與對應(yīng)的程度規(guī)定如下：

本文所選取的評價指標(biāo)均為定量指標(biāo)，由于各指標(biāo)測度函數(shù)計算過程類似，只是具體的測度函數(shù)分布區(qū)間不同，因此以上海水域海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸位進(jìn)行計算示范。2011年經(jīng)過修訂完善的《上海海上搜救和船舶污染事故專項應(yīng)急預(yù)案》中規(guī)定了溢油事故等級。經(jīng)過咨詢相關(guān)專家，本文認(rèn)為海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油事故噸位為1 000t。

根據(jù)表1.2，可以確定海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸位的測度函數(shù)分布圖如下圖：

圖1.1 海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸數(shù)的測度函數(shù)分布圖endprint

Fig.1.1 Marine oil spill contingency plans best suited for dealing with spills tonnage measurement function distribution

目前，相關(guān)應(yīng)用研究多利用直線型測度函數(shù)分布，但是平滑的拋物線比直線型測度函數(shù)得出的概率更貼近“真值”，因此本文采用拋物線型分布。具體測度函數(shù)如下：

（1.7）

由上式得出，當(dāng) 時，得出海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸位的評價矩陣為 。

根據(jù)《上海內(nèi)河船舶污染事故專項應(yīng)急預(yù)案》、《國家船舶應(yīng)急設(shè)備庫設(shè)備配備管理規(guī)定》（試行）、《船舶污染海洋環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)規(guī)范》（試行）、《沿海船舶污染事故應(yīng)急能力評估指南》和《港口碼頭應(yīng)急能力評估指南》以及廣東海事局下發(fā)的《廣東海事局轄區(qū)沿海船舶溢油應(yīng)急隊伍溢油清除能力范例參照標(biāo)準(zhǔn)》等文件對各項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并結(jié)合上海水域溢油應(yīng)急能力建設(shè)實(shí)際，根據(jù)表1.2，劃分了各項指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)并用matlab軟件可以畫出各指標(biāo)的測度函數(shù)曲線圖。

根據(jù)各指標(biāo)測度函數(shù)分布圖，和上海水域各指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù) ，得到了單指標(biāo)測度評價矩陣（ 為屬于各等級的測度）：

（1.8）

根據(jù)層次分析法和熵值法賦權(quán)方法以及上文提到的博弈論組合賦權(quán)，經(jīng)計算得出各指標(biāo)最優(yōu)的權(quán)重向量為：

（1.9）

根據(jù)上文介紹的多指標(biāo)綜合評價模型和式（4.21）、（4.23）的結(jié)果，最終得到多指標(biāo)未確知測度向量： 。

取置信度 ，即可得到上海水域溢油能力評價等級：

（1.10）

由上述結(jié)果可知，上海水域溢油應(yīng)急能力屬于第Ⅴ級。

本文利用未確知數(shù)學(xué)的評價模型，結(jié)合走訪調(diào)研的具體數(shù)據(jù)，對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行了綜合評價，得出了上海水域溢油應(yīng)急能力為可以應(yīng)對一次性溢油量為1，500t的溢油污染事故，較以往應(yīng)急能力評價時得出的定性結(jié)果更進(jìn)一步，評價結(jié)果也從上海海事局2013年2月宣布的“一次溢油控制清除能力基本達(dá)1，000t”的處得到佐證，兩者差距主要在于本文考慮了上海水域東海救助局、上海打撈局和社會公司等應(yīng)急聯(lián)動單位的應(yīng)急物資儲備。

由于調(diào)研數(shù)據(jù)的不完全和不具體，在確定測度函數(shù)分布區(qū)間時還有待提高。調(diào)研數(shù)據(jù)資料還欠完整和細(xì)致，盡管不影響本文研究結(jié)果的可信性，但還是給評價結(jié)果的詳細(xì)性和完美性帶來了一定的影響，還有待細(xì)化完善。

參考文獻(xiàn)

[1]Lisa Woolgar， Assessing the Increasing Risk of Marine Oil Pollution Spills in China， 2008 International Oil Spill Conference， Page 714.

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[11]曹慶奎，任向陽，劉琛等.基于粗集-未確知測度模型的企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評價研究.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐.2006.04.67-72.

[12]郭鵬，楊曉琴.博弈論與納什均衡.哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報.22（4）.2006.02：25-28.

[13]王書吉，費(fèi)良軍，雷雁斌等.兩種綜合賦權(quán)法在灌區(qū)評價中的應(yīng)用研究.西安理工大學(xué)學(xué)報.2009.01：207-211.

[14]劉開第，曹慶奎，龐彥軍.基于未確知集合的故障診斷方法.自動化學(xué)報. 2004.09.30（5）：747-756endprint

Fig.1.1 Marine oil spill contingency plans best suited for dealing with spills tonnage measurement function distribution

目前，相關(guān)應(yīng)用研究多利用直線型測度函數(shù)分布，但是平滑的拋物線比直線型測度函數(shù)得出的概率更貼近“真值”，因此本文采用拋物線型分布。具體測度函數(shù)如下：

（1.7）

由上式得出，當(dāng) 時，得出海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸位的評價矩陣為 。

根據(jù)《上海內(nèi)河船舶污染事故專項應(yīng)急預(yù)案》、《國家船舶應(yīng)急設(shè)備庫設(shè)備配備管理規(guī)定》（試行）、《船舶污染海洋環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)規(guī)范》（試行）、《沿海船舶污染事故應(yīng)急能力評估指南》和《港口碼頭應(yīng)急能力評估指南》以及廣東海事局下發(fā)的《廣東海事局轄區(qū)沿海船舶溢油應(yīng)急隊伍溢油清除能力范例參照標(biāo)準(zhǔn)》等文件對各項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并結(jié)合上海水域溢油應(yīng)急能力建設(shè)實(shí)際，根據(jù)表1.2，劃分了各項指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)并用matlab軟件可以畫出各指標(biāo)的測度函數(shù)曲線圖。

根據(jù)各指標(biāo)測度函數(shù)分布圖，和上海水域各指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù) ，得到了單指標(biāo)測度評價矩陣（ 為屬于各等級的測度）：

（1.8）

根據(jù)層次分析法和熵值法賦權(quán)方法以及上文提到的博弈論組合賦權(quán)，經(jīng)計算得出各指標(biāo)最優(yōu)的權(quán)重向量為：

（1.9）

根據(jù)上文介紹的多指標(biāo)綜合評價模型和式（4.21）、（4.23）的結(jié)果，最終得到多指標(biāo)未確知測度向量： 。

取置信度 ，即可得到上海水域溢油能力評價等級：

（1.10）

由上述結(jié)果可知，上海水域溢油應(yīng)急能力屬于第Ⅴ級。

本文利用未確知數(shù)學(xué)的評價模型，結(jié)合走訪調(diào)研的具體數(shù)據(jù)，對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行了綜合評價，得出了上海水域溢油應(yīng)急能力為可以應(yīng)對一次性溢油量為1，500t的溢油污染事故，較以往應(yīng)急能力評價時得出的定性結(jié)果更進(jìn)一步，評價結(jié)果也從上海海事局2013年2月宣布的“一次溢油控制清除能力基本達(dá)1，000t”的處得到佐證，兩者差距主要在于本文考慮了上海水域東海救助局、上海打撈局和社會公司等應(yīng)急聯(lián)動單位的應(yīng)急物資儲備。

由于調(diào)研數(shù)據(jù)的不完全和不具體，在確定測度函數(shù)分布區(qū)間時還有待提高。調(diào)研數(shù)據(jù)資料還欠完整和細(xì)致，盡管不影響本文研究結(jié)果的可信性，但還是給評價結(jié)果的詳細(xì)性和完美性帶來了一定的影響，還有待細(xì)化完善。

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[14]劉開第，曹慶奎，龐彥軍.基于未確知集合的故障診斷方法.自動化學(xué)報. 2004.09.30（5）：747-756endprint

Fig.1.1 Marine oil spill contingency plans best suited for dealing with spills tonnage measurement function distribution

目前，相關(guān)應(yīng)用研究多利用直線型測度函數(shù)分布，但是平滑的拋物線比直線型測度函數(shù)得出的概率更貼近“真值”，因此本文采用拋物線型分布。具體測度函數(shù)如下：

（1.7）

由上式得出，當(dāng) 時，得出海上溢油應(yīng)急預(yù)案最適于應(yīng)對溢油噸位的評價矩陣為 。

根據(jù)《上海內(nèi)河船舶污染事故專項應(yīng)急預(yù)案》、《國家船舶應(yīng)急設(shè)備庫設(shè)備配備管理規(guī)定》（試行）、《船舶污染海洋環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)規(guī)范》（試行）、《沿海船舶污染事故應(yīng)急能力評估指南》和《港口碼頭應(yīng)急能力評估指南》以及廣東海事局下發(fā)的《廣東海事局轄區(qū)沿海船舶溢油應(yīng)急隊伍溢油清除能力范例參照標(biāo)準(zhǔn)》等文件對各項指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并結(jié)合上海水域溢油應(yīng)急能力建設(shè)實(shí)際，根據(jù)表1.2，劃分了各項指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)并用matlab軟件可以畫出各指標(biāo)的測度函數(shù)曲線圖。

根據(jù)各指標(biāo)測度函數(shù)分布圖，和上海水域各指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù) ，得到了單指標(biāo)測度評價矩陣（ 為屬于各等級的測度）：

（1.8）

根據(jù)層次分析法和熵值法賦權(quán)方法以及上文提到的博弈論組合賦權(quán)，經(jīng)計算得出各指標(biāo)最優(yōu)的權(quán)重向量為：

（1.9）

根據(jù)上文介紹的多指標(biāo)綜合評價模型和式（4.21）、（4.23）的結(jié)果，最終得到多指標(biāo)未確知測度向量： 。

取置信度 ，即可得到上海水域溢油能力評價等級：

（1.10）

由上述結(jié)果可知，上海水域溢油應(yīng)急能力屬于第Ⅴ級。

本文利用未確知數(shù)學(xué)的評價模型，結(jié)合走訪調(diào)研的具體數(shù)據(jù)，對上海水域溢油應(yīng)急能力進(jìn)行了綜合評價，得出了上海水域溢油應(yīng)急能力為可以應(yīng)對一次性溢油量為1，500t的溢油污染事故，較以往應(yīng)急能力評價時得出的定性結(jié)果更進(jìn)一步，評價結(jié)果也從上海海事局2013年2月宣布的“一次溢油控制清除能力基本達(dá)1，000t”的處得到佐證，兩者差距主要在于本文考慮了上海水域東海救助局、上海打撈局和社會公司等應(yīng)急聯(lián)動單位的應(yīng)急物資儲備。

由于調(diào)研數(shù)據(jù)的不完全和不具體，在確定測度函數(shù)分布區(qū)間時還有待提高。調(diào)研數(shù)據(jù)資料還欠完整和細(xì)致，盡管不影響本文研究結(jié)果的可信性，但還是給評價結(jié)果的詳細(xì)性和完美性帶來了一定的影響，還有待細(xì)化完善。

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