液货船进出上海港新港水域风险分析

周樾枫

一、引言

上海港新港水域位于上海南部，主要服务于位于金山的上海化学工业区，港区内有金山石化、孚宝、天原华胜等液货码头，每年进出该水域的外籍液货船舶呈逐年增长态势。由于其恰好处于金山深槽沿线，使得该水域流态相当复杂，航行风险日益加剧。

本文将从人、机、环、管四个方面，对该水域2013至2017年间液货船舶的航行安全因素进行分类统计并分析，对该类船舶航行于该区域时的风险进行量化梳理，以确保港口环境安全，并为航行于该区域的其他类型船舶提供借鉴。

二、通航水域简介

上海新港水域北部即为著名的金山深槽。由于金山沿岸深槽的存在，使得杭州湾北岸近岸水域形成一片广阔的深水区，具备了建设深水良港的有利条件，但同时又使得该水域具有潮流急、潮差大、北岸潮流大于南岸的特点，对船舶开靠及航行造成一定障碍。连接金山泊位的金山航道，以及连接孚宝、华胜码头的漕泾东航道承载着所有的液货船舶进出，其船舶流总流向与正在金山三岛生态维护工程的施工船舶呈交叉态势，一旦发生海事，后果十分严重。

该海区潮型属不规则的半日浅海潮，其日潮不等现象较为显著。同一个潮汐从杭州湾口越向上游潮高越高，潮差越大，最大潮差可达6米，最大流速达6节。在漕泾东航道以北有浙江省海上风电场工程规划中在建的嵊泗5号、嵊泗6号、嵊泗7号海上风电场，并且该海区历来是南洋小船传统南北航行通道。该航区内南洋装砂石小船较多，附近水域发生小型船舶碰撞、自沉和风灾的风险较高。

三、新港水域风险分析

（一）液货船进出港风险分析

风险评价指标是用于衡量整个风险系统所处状态的重要因素，如何构建上海港新港液货船进出风险评价指标体系是一项在缺少信息指征的指标因素集合中寻找规律的工作，也可以说是进行整个风险评价研究的关键所在。

本文基于系统工程学的核心思想，选取了人（Man）、机（Machine）、环境（Environment）、管理（Management）（MMEM）理论进行评价指标分析[1]，系统地研究其中与安全及风险相关的各要素，从以上4个方面选取指标体系。根据评价指标体系选取的各项原则，同时参考学者前辈的研究成果并结合专家的认知及意见归纳整理，以及上海港新港水域液货船进出的实际情况，本文选取的第一个层次是影响液货船安全进出上海港新港水域的4个主因素，即船舶条件、人员因素、环境因素、管理因素；第二个层次再将每个主因素细分为多个子因素，如船舶总长、船舶最大宽度、船舶最大吃水、船舶货物种类（密度）、船舶主要设施服役情况（年限）、引航作业时间、船长任职资历、船员操作熟练度、靠离泊响应时间等。

（二）权重确定

每个评价指标对上海港新港水域液货船进出风险评价影响程度不同，在整个评价体系的运算分析过程中的相对重要程度也不一样，要获取准确的评价结论就需要对各个指标的影响程度大小加以区分[2]。本文中选取了上海港新港水域金山、孚宝及华胜码头2013—2017年5年间与液货船进出风险评价相关的客观统计数据，选用客观赋权法中的“熵权法”作为指标权重确定方法。按照信息论理论，“熵”能够表示确定客观数据所显示的有效信息量。若评价对象某个指标量值变化轻微，则相应的熵值比较高，表示这个评价指标给出的有效信息量比较少，其所占的权重相对较低；反之则较高[3]。可以说熵权法的优越性在于它作为一种客观的赋权方法，一定程度上降低了人为因素对指标权重的影响。对于拥有多个评价指标的赋权问题，采取熵权法进行计算，对于各评价指标的指标权重只需要进行一次计算，就能得到相应权重，这样极大地简化了计算过程。并且通过熵权法对评价指标进行赋权在一定程度上是将多个评价指标有机联系起来，降低了出现偶然情况的可能性及影响，使评价结果更为合理。

本研究有关权重计算步骤如下：

（1）假设由m个评价年与n项评价指标进行液货船进出上海港新港水域风险评价，便可以给出风险评价体系的最初判断矩阵：

其中，Xij是第i个评价年份的第j个评价指标的数据。

（2）由于整个风险评价指标体系是由不同性质、类型、量纲的各种指标组成的，为了使本研究的评价方法切实可行，并且避免由于量纲不同而对评价产生影响，需要对差异数据进行标准化处理。

本研究采用极差法对各个指标值进行标准化处理：

对于指标值越大越优的指标（正安全趋向性）：

对于指标值越小越优的指标（负安全趋向性）：

其中：Xmax表示同一个指标对应的不同评价对象所产生的最大的值，Xmin表示同一个指标对应的不同评价对象所产生的最小的值，bij为标准化值。

（3）计算第j项评价指标下第i年份指标的比重fij：

（4）计算第j项评价指标的信息熵值ej：

（5）计算第j项评价指标的权重wj：

液货船进出上海港新港风险指标体系判断矩阵（2013—2017年抽样数据）为

（三）模型构建

（1）根据物元模型的可拓性，将液货船进出上海港新港水域风险评价等级分为3个级别，分别描述为R01（安全）、R02（较安全）、R03（存在风险）。节域表示在给定定义下，其待评对象各指标的取值范围。建立液货船进出上海港新港水域经典域物元矩阵R01、R02、R03及节域物元矩阵Rp为

在可拓理论中，经典域是指各指标隶属在某个危险性等级时的取值范围；在液货船进出上海港新港水域的风险评价中，液货船为评价对象，其经典域则为在液货船进出上海港新港水域某个风险等级下，评价对象各指标的取值范围。节域是指待评价对象某一特征的量值范围，当在量值范围内波动时，该特征不发生改变，当波动程度大大超出该量值范围时，该特征产生剧变；在液货船进出上海港新港水域的风险评价中，节域表示在给定定义下，其待评对象各指标的取值范围。经典域量值的确定主要遵循以下原则：①上海港新港水域引航安全操作规范。②上海港新港水域（金山奉贤段）海上交通安全管理规定。③上海港新港水域引航操作实践中所运用的通常做法。④依据现有的水文气象条件及数据，选取地区平均数值作为参考标准。

（2）关联函数是表示当物元的取值落在实轴上的某一点时，该物元符合要求的程度，用来反映事物的可变过程。记为K（Xi）。

其中，ρ（X，Xo）表示点X到有限区间Xo=[ao，bo]的距离，即

ρ（X，Xp）表示点X到有限区间Xp=[ap，bp]的距离，即

其中：|Xo|=|bo-ao|，X为待评物元的数据值，Xo为经典域物元的量值范围，Xp为节域物元的量值范围，参见R01、R02、R03及Rp。关联函数K（Xi）表示待评物元各个指标关于各评价等级的归属度（类似于隶属度），当K（Xi）＞1时，表示评价对象超过标准上限；当1＞K（Xi）＞0时，表示评价对象符合标准对象要求的程度，数值越大，越接近标准上限；当0＞K（Xi）＞-1时，表示评价对象不符合标准对象的要求，但具备转化条件；当K（Xi）＜-1时，表示评价对象不符合标准对象的要求，且又不具备各转化条件。

（3）通过对以上关联系数进行加权平均，从而得到Kj（Nx）为待评价物元Nx关于等级j的综合关联度，记为Kj（Nx）：

其中：Kj（Xi）为待评物元Nx关于等级j的单指标关联度；wi为对应指标的权重，且满足

四、艘次样本统计

（一）权重计算

利用前文中式（1）～式（5），按调查所得2013—2017年5年间指标风险体系判断矩阵（其中最大值皆为历年最大值加权平均所得），计算液货船进出金山-漕泾东航道风险评价指标权重，如表1所示。

表1 液货船进出上海港新港水域风险指标体系权重表（2013—2017年抽样数据）

续表1

（二）时间维度评价

将上列各个指标对应的各级关联度以及由表1得到的各指标权重输入计算公式：

可以得出2013—2017年间上海港新港水域液货船进出风险评价所有指标对应三个评价级别的综合关联度，如表2所示。

表2 2013—2017年间上海港新港水域液货船进出风险评价综合关联度

由表2可以看出，由于近年来上海港新港水域进出港的液货船船长、船宽、吃水不断增长，以及周边地区风力发电厂、浦东机场工程建设，导致砂石运输船急剧增长，该水域液货船的进出风险在逐年提升。只有2013年综合关联度处于安全水平，隶属度为0.034 6，2014年至2017年都属于较安全状态，按隶属度排序为K2015＞K2017＞K2014＞K2016。

五、风险分析与对策

（1） 新港水域可航水域的水深条件跟不上船舶大型化、进港船舶吃水逐年变深的现实要求。由于新港水域沿线以上海金山化工区为主要服务对象，进出口航道主要依靠自然水深。某些深吃水进港液货船通常需要趁潮而进，靠泊时间窗口期受到限制[4]。建议当地有关企业联合政府加大投入，在符合企业利润收益的情况下进行适当的航道疏浚，增加靠泊窗口期。

（2）自2008年世界经济危机至今，由于世界经济的增长放缓，各类船舶更新换代的速度也逐年放缓，特别是对船舶建造质量有较高要求的液货船，导致该水域进出液货船平均船龄逐年提升，高素质海员人才不断流失，人员配备不足趋势日趋严峻[5]。引航员在操纵时更需要时常核对自身所发口令，并与船方保持良好沟通，使其充分领会操纵意图。

（3）由于岸线资源的不断使用开发以及岸线资源独有的稀缺性，新建码头的地理及水文条件不太理想，在某些程度上降低了靠泊窗口期，加剧了风险因素。建议有关部门与引航站等具体操作单位加大沟通，共同确保船舶安全。

（4）对于航道附近横越小船流的警惕及治理。由于金山新港水域邻近传统渔区，加之风力发电厂建设施工，大量小渔船及小型砂船在此作业。小型船舶通常安全意识差，由于经济因素影响，导致其船况和船员素质逐年下降。具体表现为：有VHF 但不守听，对大型船舶的操纵性能不了解，强行穿越航道，航行随意性大。应充分发挥 VTS作用及加强现场巡逻艇指挥，对于重点船舶、重点水域、重点靠离泊窗口期进行监控，将危险和灾难消灭在萌芽状态。

六、结语

新港水域是上海港液货船进出最密集的水域，且航行船舶大部分为外籍，存在一定的沟通困难。液货船舶一旦发生故障或碰撞等事故，会给环境及社会影响带来十分严重的后果。希望本文能给港口相关单位、海事执法部门以及航运企业在液货船风险控制方面提供一定借鉴。