周欣蔚　田延飛　齊維種　張可　陳立家

【摘 要】 為對(duì)舟山港域條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的識(shí)別和評(píng)價(jià)，采用系統(tǒng)性、層次性的分析方法識(shí)別條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素，基于模糊統(tǒng)計(jì)方法得到各風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)應(yīng)的5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度，采用加權(quán)平均方式反模糊化，得到風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值，基于量化結(jié)果，比較分析風(fēng)險(xiǎn)意義下各因素的相對(duì)重要性。風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的研究結(jié)果可以為采取差異性、針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)防范措施提供依據(jù)或參考。

【關(guān)鍵詞】 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);模糊統(tǒng)計(jì);隸屬度原理;條帚門航道

0 引 言

水域通航環(huán)境是影響船舶航行安全的重要因素之一，對(duì)其進(jìn)行合理有效的評(píng)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(duì)于采取風(fēng)險(xiǎn)防范措施、保障船舶航行安全具有重要意義。水域通航環(huán)境構(gòu)成因素眾多，因素的分類尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或固定的結(jié)果;同時(shí)，對(duì)各因素的評(píng)價(jià)既需要有理論支撐，又要符合習(xí)慣做法、航海實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，對(duì)水域通航環(huán)境構(gòu)成因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估仍然是該領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題。

舟山港域條帚門航道位于舟山本島東南側(cè)，是大型船舶進(jìn)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(yè)等，均會(huì)影響水上交通安全。系統(tǒng)分析條帚門航道通航環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)因素并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于保障水域交通安全具有重要意義。

1 研究對(duì)象

選取舟山港域條帚門航道為研究對(duì)象。條帚門航道所在海域地理位置優(yōu)越，水深、浪小、海床穩(wěn)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(nèi)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(jìn)江”的航道，構(gòu)成大型船舶進(jìn)出寧波舟山港的雙航道。

2 數(shù)據(jù)選取和評(píng)價(jià)方法

首先，基于系統(tǒng)工程學(xué)觀點(diǎn)，采用系統(tǒng)性、層次性的分析方法識(shí)別研究對(duì)象水域通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素;其次，通過(guò)發(fā)放專家調(diào)查問(wèn)卷，基于專家判斷獲得通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的模糊評(píng)價(jià);再次，基于模糊統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度;然后，基于模糊理論，采用加權(quán)平均方式進(jìn)行反模糊化，得到風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的量化值;最后，對(duì)基于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的量化結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析?？傮w技術(shù)路線見圖1。

2.1 通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

通航環(huán)境由風(fēng)、波浪、流、潮汐、霧及能見度、航道長(zhǎng)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(gòu)成、載貨種類構(gòu)成、尺度構(gòu)成等）、障礙物分布、助航設(shè)施設(shè)備配布等因素構(gòu)成。同時(shí)，通航環(huán)境構(gòu)成因素又分為自然環(huán)境、航道條件、交通環(huán)境等3個(gè)類別。這種系統(tǒng)性、層次性的分析方法和結(jié)果可為識(shí)別條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素提供借鑒。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)模糊評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定性評(píng)價(jià)（模糊評(píng)價(jià)）的調(diào)查問(wèn)卷可對(duì)基于專家判斷得到的各因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。

2.3 基于模糊統(tǒng)計(jì)法的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)隸屬度

采用模糊統(tǒng)計(jì)法求取隸屬度（即隸屬度函數(shù)在某點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定性評(píng)價(jià)（定性概念）與序號(hào)（ j）的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見表1），基于模糊統(tǒng)計(jì)的結(jié)果計(jì)算因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（S）對(duì)第 j個(gè)評(píng)價(jià)的隸屬度（r_j）。

式中： n_j為使用第j個(gè)評(píng)價(jià)進(jìn)行因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的專家人數(shù); n為被調(diào)查的專家總?cè)藬?shù)。

2.4 基于反模糊的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化

參考層次分析法中采用1、3、5、7、9數(shù)值來(lái)代表具有遞進(jìn)關(guān)系的模糊語(yǔ)言的方式，通過(guò)定性評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)代表性值的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表1）對(duì)定性評(píng)價(jià)進(jìn)行量化轉(zhuǎn)換，即對(duì)各定性評(píng)價(jià)設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)代表性值（Sj）。

采用加權(quán)平均方式對(duì)模糊評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行反模糊化，即反模糊化過(guò)程依據(jù)式（2）。

式中：S為反模糊運(yùn)算后得到的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（量化結(jié)果）。

2.5 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

基于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化值，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)意義下因素重要性的排序：S越大，表示該風(fēng)險(xiǎn)因素較其他風(fēng)險(xiǎn)因素更為重要，在采取風(fēng)險(xiǎn)防范措施時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮。除得到的數(shù)值外，設(shè)計(jì)采用氣泡圖，以可視化的方式展示評(píng)價(jià)結(jié)果及風(fēng)險(xiǎn)意義下各風(fēng)險(xiǎn)因素的重要性比較：氣泡越大，則表示該風(fēng)險(xiǎn)因素越為重要。

3 應(yīng)用和實(shí)例分析

3.1 通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

基于系統(tǒng)工程學(xué)原理，采用系統(tǒng)性、層次性的分析方法，選取自然環(huán)境、航道條件、交通環(huán)境等3個(gè)類別中共13個(gè)因素對(duì)條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，見圖2。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)模糊評(píng)價(jià)

咨詢專家35名（發(fā)放并回收問(wèn)卷35份），由專家結(jié)合航海實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并參考一些評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出各風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的模糊評(píng)價(jià)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)模糊評(píng)價(jià)見表2。

3.3 基于模糊統(tǒng)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)度隸屬度

根據(jù)模糊統(tǒng)計(jì)法，由式（1）可得條帚門航道通航環(huán)境各指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度，見表3。

為使風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化評(píng)價(jià)結(jié)果更加直觀，且便于理解和辨識(shí)，繪制柱狀圖，對(duì)包括13項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的量化評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行可視化處理：橫坐標(biāo)為5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（低、較低、一般、較高、高），縱坐標(biāo)分別為人數(shù)及占比（隸屬度）。以“風(fēng)”因素為例，由圖3具體可視化效果可見，將“風(fēng)”的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)為“低”“較低”“一般”“較高”“高”的專家人數(shù)分別為3、1、11、13、7，其占比（即對(duì)各評(píng)價(jià)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(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化

根據(jù)式（2）對(duì)以隸屬度表示的模糊評(píng)價(jià)進(jìn)行反模糊化，得到條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化結(jié)果（見表4）。以“風(fēng)”因素為例，其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的量化值為6.12。

3.5 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

由表4可知，“船舶交通流量”的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)量化評(píng)價(jià)為6.95。這表示在所有考慮的風(fēng)險(xiǎn)因素中，船舶交通流量的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最大，在防范風(fēng)險(xiǎn)時(shí)應(yīng)是首要考慮的因素。采取的對(duì)策是：船舶應(yīng)遵守航行規(guī)則，避免違規(guī)違章行為造成水道堵塞;監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)注意疏導(dǎo)船舶交通流，使水道保持通暢。為直觀起見，對(duì)量化數(shù)值進(jìn)行可視化，可得風(fēng)險(xiǎn)意義下各風(fēng)險(xiǎn)因素的相對(duì)重要性比較（見圖4），其中氣泡的大小反映了各風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的高低，以及風(fēng)險(xiǎn)因素相對(duì)重要性的大小。

由圖4可知，風(fēng)險(xiǎn)意義下，船舶交通流量、礙航物、航路交叉、航道長(zhǎng)度、風(fēng)、霧及能見度等風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)氣泡較大，反映的是大多數(shù)受訪的專家認(rèn)為這些風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較大（模糊評(píng)價(jià)等級(jí)在“一般”以上），也說(shuō)明船舶在條帚門航道中的航行安全受這些風(fēng)險(xiǎn)因素影響的可能性較大。因此，船舶在航行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)提高對(duì)此類風(fēng)險(xiǎn)因素的重視程度，優(yōu)先采取相應(yīng)措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，建議相關(guān)部門加強(qiáng)條帚門航道水文、氣象的監(jiān)控保障建設(shè)，建立惡劣水文、氣象環(huán)境預(yù)警系統(tǒng);對(duì)航道交通流密集處實(shí)行全天候監(jiān)控，組織疏導(dǎo)交通流，提高交通管理效能。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于安全系統(tǒng)工程原理，采用系統(tǒng)性、層次性的分析方法識(shí)別了條帚門航道通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素;通過(guò)發(fā)放專家調(diào)查問(wèn)卷、采用模糊統(tǒng)計(jì)法獲得通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的模糊評(píng)價(jià);基于模糊統(tǒng)計(jì)法得到風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度;采用加權(quán)平均的方式進(jìn)行反模糊化，得到風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的量化值;基于量化結(jié)果，得到風(fēng)險(xiǎn)意義下通航環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素的相對(duì)重要性。研究表明，風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別具有系統(tǒng)性、完整性、代表性，能夠代表通航環(huán)境系統(tǒng);風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確，能夠反映各風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，可以為船舶、船公司、海事部門等認(rèn)識(shí)航道通航環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)特征，采取差異性、針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)防范措施等提供依據(jù)或參考。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)，2014（3）：11-13.