舟山港域条帚门航道通航环境风险度评价

周欣蔚　田延飞　齐维种　张可　陈立家

【摘 要】 为对舟山港域条帚门航道通航环境风险进行科学合理的识别和评价，采用系统性、层次性的分析方法识别条帚门航道通航环境风险因素，基于模糊统计方法得到各风险因素对应的5个风险等级的隶属度，采用加权平均方式反模糊化，得到风险等级量化值，基于量化结果，比较分析风险意义下各因素的相对重要性。风险因素识别和风险度评价的研究结果可以为采取差异性、针对性的风险防范措施提供依据或参考。

【关键词】 风险识别;风险评价;模糊统计;隶属度原理;条帚门航道

0 引 言

水域通航环境是影响船舶航行安全的重要因素之一，对其进行合理有效的评估可为船舶安全航行、海上安全管理决策等提供有益参考，对于采取风险防范措施、保障船舶航行安全具有重要意义。水域通航环境构成因素众多，因素的分类尚没有统一的标准或固定的结果;同时，对各因素的评价既需要有理论支撑，又要符合习惯做法、航海实践经验。因此，对水域通航环境构成因素进行系统、全面的识别和风险评估仍然是该领域的焦点问题。

舟山港域条帚门航道位于舟山本岛东南侧，是大型船舶进出宁波舟山港的重要水道。条帚门航道特殊的水文、气象、岛礁分布，以及船舶交通流、渔船航行和作业等，均会影响水上交通安全。系统分析条帚门航道通航环境的风险因素并进行综合评价，对于保障水域交通安全具有重要意义。

1 研究对象

选取舟山港域条帚门航道为研究对象。条帚门航道所在海域地理位置优越，水深、浪小、海床稳定[1]，是大型船舶理想的航道。条帚门航道与虾峙门航道外相连、内平行，是两条适宜通航大型船舶、连通舟山东南部诸岛与宁波、辐射杭州湾乃至“海进江”的航道，构成大型船舶进出宁波舟山港的双航道。

2 数据选取和评价方法

首先，基于系统工程学观点，采用系统性、层次性的分析方法识别研究对象水域通航环境风险因素;其次，通过发放专家调查问卷，基于专家判断获得通航环境风险因素的模糊评价;再次，基于模糊统计方法计算风险因素对风险等级的隶属度;然后，基于模糊理论，采用加权平均方式进行反模糊化，得到风险等级的量化值;最后，对基于风险等级的量化结果进行评价和分析。总体技术路线见图1。

2.1 通航环境风险因素辨识

通航环境由风、波浪、流、潮汐、雾及能见度、航道长度、航道宽度、航道水深、航道弯曲、船舶航路交叉、船舶交通流量、船舶交通流多样性（如交通流中的船舶类型构成、载货种类构成、尺度构成等）、障碍物分布、助航设施设备配布等因素构成。同时，通航环境构成因素又分为自然环境、航道条件、交通环境等3个类别。这种系统性、层次性的分析方法和结果可为识别条帚门航道通航环境风险因素提供借鉴。

2.2 风险因素的风险等级模糊评价

风险等级定性评价（模糊评价）的调查问卷可对基于专家判断得到的各因素风险等级进行定性评价。

2.3 基于模糊统计法的风险等级隶属度

采用模糊统计法求取隶属度（即隶属度函数在某点的值）。这种方法能较直观地反映模糊概念中的隶属程度。建立各风险等级定性评价（定性概念）与序号（ j）的对应关系（见表1），基于模糊统计的结果计算因素风险等级（S）对第 j个评价的隶属度（r_j）。

式中： n_j为使用第j个评价进行因素风险评价的专家人数; n为被调查的专家总人数。

2.4 基于反模糊的风险等级量化

参考层次分析法中采用1、3、5、7、9数值来代表具有递进关系的模糊语言的方式，通过定性评价与风险等级代表性值的对应关系（表1）对定性评价进行量化转换，即对各定性评价设置风险等级代表性值（Sj）。

采用加权平均方式对模糊评价的结果进行反模糊化，即反模糊化过程依据式（2）。

式中：S为反模糊运算后得到的风险等级（量化结果）。

2.5 评价结果分析

基于风险等级量化值，可实现风险意义下因素重要性的排序：S越大，表示该风险因素较其他风险因素更为重要，在采取风险防范措施时应优先考虑。除得到的数值外，设计采用气泡图，以可视化的方式展示评价结果及风险意义下各风险因素的重要性比较：气泡越大，则表示该风险因素越为重要。

3 应用和实例分析

3.1 通航环境风险因素辨识

基于系统工程学原理，采用系统性、层次性的分析方法，选取自然环境、航道条件、交通环境等3个类别中共13个因素对条帚门航道通航环境风险因素进行识别，见图2。

3.2 风险因素风险等级模糊评价

咨询专家35名（发放并回收问卷35份），由专家结合航海实践经验并参考一些评价标准，给出各风险因素风险等级的模糊评价。经统计，条帚门航道通航环境风险等级模糊评价见表2。

3.3 基于模糊统计的风险度隶属度

根据模糊统计法，由式（1）可得条帚门航道通航环境各指标风险等级的隶属度，见表3。

为使风险因素的风险等级量化评价结果更加直观，且便于理解和辨识，绘制柱状图，对包括13项风险因素风险等级的量化评价结果进行可视化处理：横坐标为5个风险等级（低、较低、一般、较高、高），纵坐标分别为人数及占比（隶属度）。以“风”因素为例，由图3具体可视化效果可见，将“风”的风险等级评价为“低”“较低”“一般”“较高”“高”的专家人数分别为3、1、11、13、7，其占比（即对各评价的隶属度）分别为0.09、0.03、0.31、0.37、0.20。

3.4 基于反模糊的风险等级量化

根據式（2）对以隶属度表示的模糊评价进行反模糊化，得到条帚门航道通航环境风险因素的风险等级量化结果（见表4）。以“风”因素为例，其风险等级的量化值为6.12。

3.5 评价结果分析

由表4可知，“船舶交通流量”的风险等级量化评价为6.95。这表示在所有考虑的风险因素中，船舶交通流量的风险等级最大，在防范风险时应是首要考虑的因素。采取的对策是：船舶应遵守航行规则，避免违规违章行为造成水道堵塞;监管机构应注意疏导船舶交通流，使水道保持通畅。为直观起见，对量化数值进行可视化，可得风险意义下各风险因素的相对重要性比较（见图4），其中气泡的大小反映了各风险因素风险等级的高低，以及风险因素相对重要性的大小。

由图4可知，风险意义下，船舶交通流量、碍航物、航路交叉、航道长度、风、雾及能见度等风险因素的风险等级气泡较大，反映的是大多数受访的专家认为这些风险因素的风险等级较大（模糊评价等级在“一般”以上），也说明船舶在条帚门航道中的航行安全受这些风险因素影响的可能性较大。因此，船舶在航行过程中应当提高对此类风险因素的重视程度，优先采取相应措施规避风险。同时，建议相关部门加强条帚门航道水文、气象的监控保障建设，建立恶劣水文、气象环境预警系统;对航道交通流密集处实行全天候监控，组织疏导交通流，提高交通管理效能。

4 结 语

基于安全系统工程原理，采用系统性、层次性的分析方法识别了条帚门航道通航环境风险因素;通过发放专家调查问卷、采用模糊统计法获得通航环境风险因素的模糊评价;基于模糊统计法得到风险因素风险等级的隶属度;采用加权平均的方式进行反模糊化，得到风险因素风险等级的量化值;基于量化结果，得到风险意义下通航环境风险因素的相对重要性。研究表明，风险因素的识别具有系统性、完整性、代表性，能够代表通航环境系统;风险因素风险等级评价结果准确，能够反映各风险因素的风险等级，可以为船舶、船公司、海事部门等认识航道通航环境的风险特征，采取差异性、针对性的风险防范措施等提供依据或参考。

参考文献：

[1] 汪益兵，王捷，王志军. 宁波舟山港条帚门航道及其航行方法[J]. 航海技术，2014（3）：11-13.