劉錦秀 蘇煜

摘 要：本文通過(guò)一系列評(píng)價(jià)分析，采用多層次模糊優(yōu)選的方法進(jìn)行航線優(yōu)選，可以在方案比較中彌補(bǔ)分析的主觀性，形成較客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u(píng)價(jià)結(jié)論，為航道選線方案的最終決策提供了可信度較高的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：多層次 模糊優(yōu)選 欽州港 航道選線

1.引言

欽州港現(xiàn)有10萬(wàn)噸級(jí)航道已成為制約欽州港區(qū)發(fā)展的瓶頸。欽州港30萬(wàn)噸級(jí)進(jìn)港航道工程的建設(shè)，對(duì)發(fā)揮欽州港及廣西的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、積極推進(jìn)中國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。如何選定一個(gè)最優(yōu)的進(jìn)港航線方案，滿足技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多目標(biāo)要求，成為至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

2.優(yōu)選法基本原理

進(jìn)港航道的選線是港口航道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)航道選線的布置設(shè)計(jì)做了大量研究。由于不同地域的水環(huán)境不同，各種因素對(duì)不同的航道選線的影響程度也是不同的。綜合航道選線方面的研究現(xiàn)狀，提供了多種分析方法、布置方案可供參考，但沒(méi)有一種完全適用于欽州港的布置方案。因此，有必要采用科學(xué)的、合適的分析方法，因地制宜，為欽州灣進(jìn)港航道選線優(yōu)選布置方案。

2.1 優(yōu)選法選擇

模糊綜合評(píng)價(jià)法，用以表達(dá)事物的不確定性。其根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。

計(jì)算步驟為：①確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素論域②建立評(píng)價(jià)隸屬關(guān)系矩陣③確定評(píng)價(jià)因素的模糊權(quán)向量④綜合隸屬度計(jì)算，得出評(píng)價(jià)結(jié)論。

模糊綜合評(píng)價(jià)法應(yīng)用的難點(diǎn)之一就是如何正確合理地確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，而層次分析法可以從定性到定量的綜合權(quán)重分配分析方法，將主觀意見(jiàn)的定性分析進(jìn)行定量化，很好地解決了這個(gè)難點(diǎn)。

美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家薩迪（T.L.Saaty）教授于70年代初期提出了著名的層次分析法，該方法將決策問(wèn)題層次化，建立問(wèn)題的層次分析結(jié)構(gòu)模型，然后在各層元素之間進(jìn)行兩兩對(duì)比，并構(gòu)造判斷矩陣，求出其最大特征值及其所對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化后，即為某一層次指標(biāo)對(duì)于上一層次某相關(guān)指標(biāo)的相對(duì)重要性權(quán)值。

目前，多層次多目標(biāo)模糊優(yōu)選方法被不同領(lǐng)域的學(xué)者們廣泛采取，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析、決策、預(yù)報(bào)或控制提供定量的依據(jù)，適合于人的定性判斷起重要作用、決策結(jié)果難于直接精確計(jì)量的場(chǎng)合，是一種十分有效的系統(tǒng)分析和科學(xué)決策方法。

2.2 指標(biāo)體系建立

遵循《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》航道選線的原則，本文從航道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的眾多影響因素中選取合適的影響因素，建立指標(biāo)體系的3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)層、 11個(gè)子指標(biāo)層為：

① 自然條件F1：風(fēng)U11、浪U12、流U13、礙航物U14等；

② 航道參數(shù)F2：航道長(zhǎng)度U21、轉(zhuǎn)向角U22、轉(zhuǎn)向次數(shù)等U23；

③ 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)F3：易挖性U31、回淤分析U32、工程量U33、疏浚土處理U34。

3.工程概況

擬建欽州港30萬(wàn)噸級(jí)進(jìn)港航道工程地處北部灣的欽州灣欽州港三墩外港作業(yè)區(qū)以南海域，地理坐標(biāo)范圍為21°28′ N～21°33′ N，108°38′E～108°40′ E，如圖1所示。

3.1 自然條件

對(duì)依托工程的背景和概況作了簡(jiǎn)要的介紹，綜合其自然條件分析，總結(jié)如下：

（1）氣象資料顯示，工程海域常風(fēng)向與現(xiàn)有航道走向基本一致。

（2）欽州港海區(qū)除臺(tái)風(fēng)影響期外，波級(jí)一般在3級(jí)（H=0.8m）以下，有利于岸線開(kāi)發(fā)利用以及船舶安全航行。

（3）水文測(cè)驗(yàn)資料表明，航道海域西槽為主要的輸水輸沙通道。從灣內(nèi)來(lái)的泥沙，主要通過(guò)西槽入海，而中、東槽下層則是主要“進(jìn)水”通道，外海低泥沙含量的海水從中、東槽溯流而上，可阻止灣內(nèi)泥沙外排，也加速了底層水流速，可能對(duì)海底產(chǎn)生沖刷。欽州灣海域不存在大規(guī)模泥沙運(yùn)動(dòng)，在較強(qiáng)的漲落潮流作用下，工程區(qū)域無(wú)明顯泥沙沖淤，基本保持動(dòng)態(tài)平衡。

（4）欽州灣海區(qū)泥沙的影響主要來(lái)自河流輸沙，由于徑流來(lái)沙很少，泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)航道影響程度有限，海相來(lái)沙更是微乎其微，對(duì)航道產(chǎn)生淤積影響較大的是在大風(fēng)浪作用下沉積在兩側(cè)淺灘泥沙被掀動(dòng)再次搬運(yùn)與輸移，對(duì)于30萬(wàn)噸級(jí)航道海域泥沙來(lái)源更少，含沙量低，因此，航道淤積也不會(huì)很大。

（5）北部灣水流動(dòng)力較弱、航道沿程最大流速一般小于0.5m/s；平均橫流流速均小于0.25m/s。為節(jié)省工程投資，30萬(wàn)噸級(jí)航道設(shè)計(jì)時(shí)考慮30萬(wàn)噸級(jí)油輪充分利用高潮位乘潮進(jìn)港，在高潮前三小時(shí)船舶由候潮錨地出發(fā)，進(jìn)入航槽。由于北部灣潮汐類型為不規(guī)則全日潮，最大流速通常發(fā)生在平潮附近，隨著潮位升高，流速趨于減小，因此30萬(wàn)噸級(jí)油輪在航槽航行時(shí)，橫流流速取小于0.25m/s。

3.2航道選線方案

本文選取方案一（西線）、方案二（中線）、方案三（東線）作為比選方案，其主要技術(shù)參數(shù)如表1。

4.航道選線方案的模糊優(yōu)選

4.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)航道選線優(yōu)選原理，綜合表1航道軸線方案技術(shù)參數(shù)對(duì)比表，對(duì)風(fēng)、浪、流、航道長(zhǎng)度、工程量、拋泥區(qū)6個(gè)指標(biāo)，直接選用方案技術(shù)參數(shù)作特征值；對(duì)礙航物、轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向次數(shù)、易挖性、回淤分析5個(gè)指標(biāo)，對(duì)方案技術(shù)參數(shù)采用兩兩比較賦值法（bxy）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終形成表2。

注：bxy，即相同（賦值1）、較重要（賦值3）、重要（賦值5）、很重要（賦值7）、尤其重要（賦值9）；再在上述4個(gè)等級(jí)中進(jìn)行細(xì)分，再插入一級(jí)，形成9級(jí)。

4.2 評(píng)價(jià)隸屬關(guān)系矩陣

對(duì)表2子指標(biāo)特征值均為特征值越小越優(yōu)類型，為避免夸大變化范圍較小的子指標(biāo)其在優(yōu)選中的作用，采用式4.1進(jìn)行隸屬度轉(zhuǎn)換。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用多層次多目標(biāo)航道規(guī)劃方案模糊優(yōu)選方法對(duì)欽州港的三個(gè)航道選線方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和比較，方案一的綜合隸屬度為0.645，方案二的綜合隸屬度為0.510，方案三的綜合隸屬度為0.435，較為客觀地反映出三個(gè)不同航道選線方案的相對(duì)優(yōu)屬度的排序情況，方案一優(yōu)屬度最高。此為航道選線方案比較中、環(huán)境安全評(píng)估中彌補(bǔ)方案分析的主觀性，為航道規(guī)劃的最終決策提供了可信度較高的參考意見(jiàn)。

本文采用的優(yōu)選模型，共選擇了3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)層及11個(gè)子指標(biāo)體系，指標(biāo)體系相對(duì)比較片面。由于資料所限，未能融合航道通航安全論證、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等內(nèi)容，后續(xù)此類模型選用時(shí)，可進(jìn)一步分析研究。

參考文獻(xiàn)：

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