船舶溢油事故等級的模糊綜合評價

高丹壽建敏摘要:本文引用模糊數(shù)學(xué)的方法，對船舶溢油事故等級進行綜合評判，建立了模糊評價綜合模型，為船舶溢油事故等級評判提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，通過實例，給出了具體的評價過程。實踐證明：該方法對于船舶溢油事故等級評價有其合理性和可靠性。關(guān)鍵詞:船舶溢油模糊綜合評價模糊矩陣引言60年前，人們的環(huán)境保護意識還比較薄弱，對于船舶溢油造成的危害認識尚淺。正是在二戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭引發(fā)了許多船舶溢油事故，沿海國家沒有任何措施抗御溢油造成的危害，使事故涉及的沿海國水域產(chǎn)生了嚴重的溢油污染，帶來巨大損失，引起了國際社會和沿海國家對海洋環(huán)境保護的普遍關(guān)注，出臺了限制船舶排放油污的處理海上溢油的國際公約。同時，為了對已經(jīng)發(fā)生的溢油事故損害大小進行判斷，進而采取有針對性的處理措施，各國也陸續(xù)開始研究事故等級的評價方法。1.我國近年來發(fā)生的船舶溢油事件概況回顧自上世紀90年代以來，我國已經(jīng)成為石油凈進口國。隨著石油貿(mào)易量的不斷增加，運輸油輪數(shù)目日益增多，噸位不斷加大，一旦發(fā)生事故，后果嚴重。根據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，自1990年以來，我國港口石油吞吐量每年差不多以1000萬噸的速度遞增，到1995年，港口吞吐量達到1.77億噸。1973年至2000年的28年間，在我國沿海發(fā)生的2400起船舶溢油事故中，一次溢油超過50噸的重大溢油事故為54起，涉及了從大連港到珠江口的幾乎整條海岸線。近年來，我國發(fā)生的最大的船舶碰撞溢油事故發(fā)生珠江口。2004年12月7日，兩艘萬噸級集裝箱船在珠江口擔桿島東北約8海里處發(fā)生碰撞，兩船受損，一艘是由深圳鹽田駛往新加坡的巴拿馬籍“HVUNDAIADVANCE”輪，另一艘是由深圳赤灣駛往上海的德國籍“MSCILONA”輪。溢油從“MSCILONA”輪尾部油艙溢出，在水面形成了一條約9海里的溢油帶。泄漏的1200噸原油形成的巨大油污帶，不僅僅影響到和它相近的海面淺水層，還通過食物鏈把危害擴大到包括深海在內(nèi)的整個海洋生態(tài)體系，對海洋環(huán)境造成較船舶溢油對環(huán)境的危害主要體現(xiàn)在對海洋環(huán)境的污染。海洋環(huán)境污染具有污染源多、擴散面廣、停留時間長、治理難度大等主要特點。在海洋環(huán)境污染損害中，石油是最普遍、數(shù)量最大的污染源，全世界每年經(jīng)各種途徑流入海洋的石油總量達1000多萬噸。這些石油終日不斷地進入大氣、土地、河流和海洋，海洋成了蓄積污染物的最大倉庫。除了依靠海洋本身的自凈能力外，很難再轉(zhuǎn)移到別處。由于船舶溢油的危險性較大，因此有必要對發(fā)生的船舶溢油事故的危險等級進行評估，保證船舶溢油事故造成的損失降到最小。目前有些國家，如英國，對溢油的影響評價中主要以溢油量大小的評價參數(shù)對溢油污染事故進行分級，將溢油對環(huán)境可能造成的影響從“極小”到“重大”劃分為六個等級，不同的影響程度對應(yīng)于不同的響應(yīng)措施，見表1。表1英國溢油事故等級劃分標準分級溢油量影響程度相應(yīng)的響應(yīng)措施10?10加侖極小的可不要求處理211?100加侖小的可能要噴灑溢油分散劑，特別是在封閉水域內(nèi)3101加侖?1噸中等的可能要采取處理措施，取決于面積的大小41?50噸大的要求處理.可能要出動若干艘船艇550?250噸嚴重的要求全面出動船艇和消污設(shè)備——6———〉250噸—重大的—可能要求地區(qū)或國家參與消污—顯而易見，僅僅根據(jù)溢油量來判定溢油事故等級有一定的片面性，因為溢油位置的敏感性、油品特性、船舶狀況等也是影響危害程度的因素，但這些屬于定性方面的因素，不像溢油量可以用某個具體的數(shù)值來表示大小。模糊綜合評價法是綜合考慮系統(tǒng)的多種價值因素，將定性分析和定量分析相結(jié)合，主觀分析與客觀分析相結(jié)合，用模糊集理論來評定優(yōu)劣的方法。因此，該方法在評價上述因素的影響程度上是適用的。本文即嘗試使用模糊評價法評估船舶溢油的事故等級。2模糊綜合評價理論的基本思想和數(shù)學(xué)模型模糊綜合評價理論的基本思想模糊綜合評價方法的基本思想是在確定評價因素、因子的評價等級標準和權(quán)值的基礎(chǔ)上，運用模糊集合變換原理，以隸屬度描述各因素及因子的模糊界線，構(gòu)造模糊評判矩陣，通過多層的復(fù)合運算，最終確定評價對象所屬等級。模糊綜合評價法有單層次的模糊評價和多層次的模糊評價，單層次模糊綜合評價是多層次綜合模糊評價的基礎(chǔ)，本文算例中采用的是多層次模糊評價，即首先是對最低層的諸項指標進行模糊綜合評價，再對較高層次的諸項進行模糊綜合評價，直到對最頂級指標進行模糊綜合評價為止。如果有多類的評價等級，那么就綜合評價結(jié)果，利用加權(quán)平均的方法，就可得到最后的定量評價結(jié)果。模糊綜合評價的數(shù)學(xué)模型在單層次的模糊評價中，設(shè)因素U-(U1,U2，…,U),U表示被考慮的因素，評語集12niV=(匕，V2，…,V),V表示評判的結(jié)果。因素集U上12mj的模糊子集A=(a1,《，???，a)叫做權(quán)數(shù)分配，a(0W12niawi)為因素U被考慮的權(quán)數(shù)。U的任一指標U對于Viii中的每一種評價的隸屬度組成了V上的模糊子集，記為R(U)=(匚，r2，…,r)。對于每一指標Ui1i2imi(i=l,2,…,n)都求出對應(yīng)的R，就構(gòu)成了一個UXV上j的模糊矩陣R,即R二{r,.i=1,2,...,n;j=l,2,...m}j這樣，當權(quán)數(shù)分配A和變換矩陣R已知時，應(yīng)用模糊矩陣的復(fù)合運算即可進行綜合評判，從而得到模糊綜合評判的單因素評價模型B(b,b,...,b)=AoRl2m其中b=VCar)ji=liij0wbwij通過對因素集的分層劃分,可將上述單因素評價模型擴展為多層次模糊綜合評判模型.單因素模型應(yīng)用在多層因素上,即每一層的評價結(jié)果又是上一層評價的輸入,直到最上層為止。在本文算例中對因素集U=(U,U2，…,U)l2n作一次劃分p時，可得到二層次模糊綜合評判模型。其算式為_AoRiiBAoRTOC\o"1-5"\h\z綜=AoR=Ao~2~2AoRnn式中A為U/P=(U，U，…,U)中的n個因素Ui12n的權(quán)數(shù)分配；Ai為U.=(u1，u2，…,u..)中k個因素的ii1i2ik權(quán)數(shù)分配;R和Ri分別為U/P和Ui的綜合評判的變換矩陣。B”則為U/P同時也為U的綜合評判結(jié)果。對B進行“歸一化”處理，即得bB*=(b*,b*,???,b*)苴中b*=匚12m'苴中jb+b+???+b，12m(j=1,2,…,m)根據(jù)加權(quán)平均原則，結(jié)合等級得分，得到定量指標值，即可判斷所屬等級。3算例――對于“千島油1”船舶溢油事件進行模糊評價3.1“千島油1”事件概述2005年7月2日11時31分，中國籍油輪“千島油1”與馬來西亞籍集裝箱船“崎凌云”(“BUNGAMASTUTUH”)在大連港外錨地相撞，造成“千島油1”右舷5艙嚴重破損，部分貨油溢出。苴中，“千島油1”輪為浙江舟山千島船務(wù)有限公司所有，船長93.8米，寬13.8米，總噸2491，本航次從大連新港油碼頭裝載7號重柴油3800噸到廣州。與苴相撞的集裝箱船為“川崎凌云”輪(MV.BUNGAMASTUTUH)，馬來西亞籍，船長132.8米，寬22.7米，總噸8957，凈噸3158。兩輪相撞時海上有霧，能見度不良。這次事故共造成大約200-300噸7號重柴油泄漏。影響船舶溢油等級評價的因素分析影響船舶溢油等級的因素可歸結(jié)為兩類，即事故海域的敏感度和油品的特性。此外，還應(yīng)考慮氣候條件以及船型對溢油事故的影響，因為氣候條件的好壞和船舶類型的區(qū)別對溢油事故的威脅程度明顯是有影響的，好的天氣和海況有利于控制溢油的影響程度，而潛在的危險性大的油輪因苴載運巨大噸位的油品，以及油輪的自身特點，使得對溢油事故的控制要難。上述影響因素歸納如下：(1)溢油量一般來說溢油量越大，則溢油事故的威脅程度就越大，我們在評價的時候也可以上述英國的評價指標作為一定的參考。(2)事故海域敏感度事故海域位置可以分為敏感區(qū)和非敏感區(qū)。若溢油發(fā)生在敏感區(qū)則威脅程度就比較高。敏感區(qū)可以按苴獨特性、危險性、損效、經(jīng)濟價值和季節(jié)性等劃分等級。獨特性是指所評價的項目的特殊性和重要程度。由于生產(chǎn)重柴油的工藝要求不是很高，我國在解放初期就已能自行生產(chǎn)，且產(chǎn)量穩(wěn)步上升，因此該事例中資源獨特性不高。危

險性是指敏感區(qū)域受到污染危險的可能性和可承受污染程度的大小。在該案例中，事故發(fā)生地為大連港外錨地，主要影響體現(xiàn)在對其它船舶的正常進港和靠泊上，對生物種群等影響較小。損效是指污染可能造成的損失。損失大小的評價直接與經(jīng)濟價值、獨特性或其他價值有關(guān)。經(jīng)濟價值是將污染可能造成的損失指標化。一旦發(fā)生事實上的污染損害，該項可作為解決污染賠償糾紛的依據(jù)。季節(jié)性是指在一年之中對污染敏感的月份，該案例發(fā)生在7月份，由于如上所述，是發(fā)生在錨地地區(qū)，因此對季節(jié)性這一指標反應(yīng)并不敏感。（3）油品特性油品特性的等級劃分可以根據(jù)油品的毒性、持久性、易燃性3個影響因素進行。毒性作為溢油可能對溢油區(qū)域中生物的影響程度的衡量指標，體現(xiàn)了溢油可能帶來的威脅。持久性則用來衡量溢油可能在海洋中存留時間的長短，易燃性則代表了溢油燃燒的可能性的大小，這3個因素從不同的側(cè)面體現(xiàn)已有的威脅程度。溢油對海洋生物的毒性大小取決于油中有毒成分含量以及接觸時間和當生物體接觸前這些有毒成分是否已經(jīng)分解。本算例中重柴油為高沸點成份，由于蒸汽所致的毒性機會較小。石油是天然生成的物質(zhì)，很容易被氧化降解或者生物降解。在溢油發(fā)生后如果散油及時從岸邊去除，在地層很好通氣的情況下，油的降解過程將會正常進行。易燃性可以根據(jù)閃點的高低進行劃分。汽油的閃點低于T8°C，為易燃液體。某些輕質(zhì)石油的閃點也很低，也可以作為易燃液體。煤油閃點在23C?61C之間，屬于較易燃液體。而象重油和其他重質(zhì)原油、重質(zhì)石油制品均為不易燃制品。（4）船舶狀況船舶狀況應(yīng)從船舶的破損情況、船齡、船舶噸位、船型四個方面來考慮。船舶破損情況越嚴重、船齡越老、船舶噸位越大則溢油事故的威脅程度越大。獨特性U210.105/104/101/1000危險性U220.30獨特性U210.105/104/101/1000危險性U220.303/105/102/1000事故海域敏感度U20.15損效U230.2002/104/103/101/10經(jīng)濟價值U240.3001/102/104/103/10一級指標權(quán)重溢油量U10.45二級扌旨標權(quán)重V1（很?。￢2（較?。￢3（中等）V4（較大）V5（很大001/103/106/10季節(jié)性U250^03/103/102/101/101/10毒性U310.404/104/102/1000油品特性U30.20持久性U320.20003/104/103/10易燃性U330^4/105/101/100船舶的破損情況U410.4003/104/103/100船舶狀況U40.10船齡U420.3004/104/102/100船舶噸位U430.3004/103/103/10—對“千島油1”事件進行模糊綜合評價（1）確定影響評價結(jié)果的因素集。因素集為各種指標的集合，如表2所示，這里第一層目標有5個，分別是溢油量、事故海域敏感度、油品特性，船舶狀況和氣候狀況，即U=（u1,u2,…,u5）其中事故海域敏感度、油品特性和船舶狀況下還分別有二級指標，可記為U2=（U21，U22，U23，U24，U25）；U3=（U31，U32，U33），U4=（U41，U42，U43）。表2表2船舶溢油事故評價等級影響因素表（2）給定各指標層權(quán)重。由于評價指標體系具有層次性，可采用層次分析法或由專家確定各指標層的權(quán)重。在此，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，我們采用專家確定權(quán)重的辦法，U對U的權(quán)重為iA二（ai,a2，…,a5）；相應(yīng)地給出下一層指標的權(quán)重，Ujj對Ui的權(quán)重為：A2=Qi,"22'a23,a24,"25）；A3=（a31，a32，a33）；A4=（a41，a42，a43）。（3）建立評價等級集。評價等級集是評價者對評價對象可能做出的各種評價結(jié)果所組成的集合，即V=（匕，V2，…,V）。這里，由十12m位專家組成評價小組，評價等級分為5級，即V=｛很小，較小，中等，較大，很大｝，指標的評價標準是根據(jù)該指標與最終評價等級的相關(guān)度來評分的，最后的評價結(jié)果是這5

等，{事故很小，事故較小，事故中等，較大事故，嚴重事故}。4)確定隸屬關(guān)系，建立模糊評價矩陣。從U到V的一個模糊映射，可以確定一個模糊關(guān)系R,它可表示為一個模糊矩陣：R={rli=1,2,...,n;j=l,2,...,m}ijrij為隸屬度，即第i個指標隸屬于第j個評價等級的程度。⑸進行1糊矩陣的運算,1(得到模糊綜合評價結(jié)果為賀仲雄，模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社，1984.楊倫標，高英儀?模糊數(shù)學(xué)原理與應(yīng)用[M]?廣州：華南理工大學(xué)出版社，1998.楊志勇.論船舶溢油的危害和防止對策[J].交通科技,2005,(4).肖井坤，殷佩海，嚴志宇.船舶溢油潛勢的多層次灰色評價分析[J].大連海事大學(xué)學(xué)報，2001,(1).支振鋒?油輪泄漏與海洋生物災(zāi)難[DB/0C].B=A-ROR=2根據(jù)表B=A?R3/105102/10002/104/103/10格同理可1列出超用4,4103/103/102,101100110310110B2=A2R2=⑶10,B3=A3?管(4/1°，將所得R=3/10,2/10,3/10,3/10)4/10,2/10,2/10,2/10)03/10,1/400,6,10/00，結(jié)果作為第一層指標的評價變換矩陣，故0有4/104/102/102/102/10R=0(O.2,3f200240.1Q0.43)100匕處理B*7=10b*,2*10?,b*)L(2/1305,12m2/13.5,2/13.5,3/13.5,4.5/13.5)B=A?歸一化若將評價集中各等級量化為V={2,1,0,-1,-2},則該案例中模糊綜合評價結(jié)果為：B?V=—0