1、船舶溢油事故等級的模糊綜合評價 高丹 壽建敏摘要:本文引用模糊數學的方法，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。在此基礎上，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。正是在二戰期間，戰爭引發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境保護的普遍關注，出臺了限制船舶排放油污

2、的處理海上溢油的國際公約。同時，為了對已經發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，各國也陸續開始研究事故等級的評價方法。1. 我國近年來發生的船舶溢油事件概況回顧自上世紀90年代以來，我國已經成為石油凈進口國。隨著石油貿易量的不斷增加，運輸油輪數目日益增多，噸位不斷加大，一旦發生事故，后果嚴重。根據有關方面統計，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

3、岸線。近年來，我國發生的最大的船舶碰撞溢油事故發生珠江口。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的整個海洋生態體系，對海洋環境造成較大污染。船舶溢油對環境的危害主要體現在對海洋環境的污染。海洋環境污染具有污染源多、擴散面廣、停留時間長、

4、治理難度大等主要特點。在海洋環境污染損害中，石油是最普遍、數量最大的污染源，全世界每年經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，很難再轉移到別處。由于船舶溢油的危險性較大，因此有必要對發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對溢油污染事故進行分級，將溢油對環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于不同的響應措施，見表1。 表1 英國溢油事故等級劃分標準分級

5、溢油量影響程度相應的響應措施1010加侖極小的可不要求處理211100加侖小的可能要噴灑溢油分散劑，特別是在封閉水域內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4150噸大的要求處理，可能要出動若干艘船艇550250噸嚴重的要求全面出動船艇和消污設備6250噸重大的可能要求地區或國家參與消污 顯而易見，僅僅根據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值來表示大小。模糊綜合評價法是綜合考慮系統的多種價值因素，將定性分析和定量分析相結合，主觀分析與客觀分析相結合，

6、用模糊集理論來評定優劣的方法。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學模型2.1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值的基礎上，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，構造模糊評判矩陣，通過多層的復合運算，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，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

7、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，那么就綜合評價結果，利用加權平均的方法，就可得到最后的定量評價結果。2.2 模糊綜合評價的數學模型在單層次的模糊評價中，設因素，表示被考慮的因素,評語集，表示評判的結果。因素集U上的模糊子集叫做權數分配， (01)為因素被考慮的權數。U的任一指標對于V中的每一種評價的隸屬度組成了V上的模糊子集，記為。對于每一指標（i=1,2,n）都求出對應的，就構成了一個UV上的模糊矩陣R，即這樣，當權數分配A和變換矩陣R已知時，應用模糊矩陣的復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= AoR其中 01通過對因素集的分

8、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.單因素模型應用在多層因素上,即每一層的評價結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。其算式為式中A為中的n個因素Ui的權數分配；Ai 為中k個因素的權數分配；R和Ri分別為U/P和Ui的綜合評判的變換矩陣。則為U/P同時也為U的綜合評判結果。對B進行“歸一化”處理，即得，其中 ,（j1，2，,m）根據加權平均原則，結合等級得分，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

9、國籍油輪“千島油1”與馬來西亞籍集裝箱船“崎凌云”（“BUNGA MAS TUTUH”）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。其中，“千島油1”輪為浙江舟山千島船務有限公司所有，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。與其相撞的集裝箱船為“川崎凌云”輪（MV.BUNGA MAS TUTUH），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。3.2 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

10、歸結為兩類，即事故海域的敏感度和油品的特性。此外，還應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其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和非敏感區。若溢油發生在敏感區則威脅程度就比較高。敏感區可以按其獨特性、危險性、損效、經濟價值和季節性等劃分等級。獨特性

11、是指所評價的項目的特殊性和重要程度。由于生產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，且產量穩步上升，因此該事例中資源獨特性不高。危險性是指敏感區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，事故發生地為大連港外錨地，主要影響體現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濟價值、獨特性或其他價值有關。經濟價值是將污染可能造成的損失指標化。一旦發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。季節性是指在一年之中對污染敏感的月份，該案例發生在7月份，由于如上所述，是發生在錨地地區，因此對季節性這一指標反

12、應并不敏感。（3）油品特性表2 船舶溢油事故評價等級影響因素表評價等級和評價比率一級指標權重二級指標權重V1 (很小) V2 （較小）V3 （中等）V4 （較大）V5 （很大）溢油量U10.45 001/103/106/10事故海域敏感度 U20.15 獨特性U210.10 5/104/101/1000危險性U220.30 3/105/102/1000損效U230.20 02/104/103/101/10經濟價值U240.30 01/102/104/103/10季節性U250.10 3/103/102/101/101/10油品特性 U30.20 毒性U310.40 4/104/102/1000

13、持久性U320.20 003/104/103/10易燃性U330.40 4/105/101/1000船舶狀況 U40.10 船舶的破損情況U410.40 03/104/103/100船齡U420.30 04/104/102/100船舶噸位U430.30 04/103/103/100氣候條件U50.10 1/107/102/1000油品特性的等級劃分可以根據油品的毒性、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域中生物的影響程度的衡量指標，體現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個因素從不同的側面體現已有的

14、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，很容易被氧化降解或者生物降解。在溢油發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。易燃性可以根據閃點的高低進行劃分。汽油的閃點低于-18，為易燃液體。某些輕質石油的閃點也很低，也可以作為易燃液體。煤油閃點在2361之間，屬于較易燃液體。而象重油和其他重質原油、重質石油制品均為不易燃制品。（4）船舶狀況船舶狀況應從船舶的破損情況、船齡、船舶噸位、船型四個方面來考慮。船舶破損情況

15、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。（5）氣候條件發生溢油事故后，惡劣的氣候條件可以使得溢油的控制形勢惡化，如潮流和風就可以嚴重影響溢油的擴散行為，溢油很少停留在同一位置，通常會在風、潮汐、波浪和流的共同作用下產生漂移。另外氣候也會對溢油事故的處理產生一定的影響，例如如果是在有霧的天氣來對溢油采取溢油應急行動，由于能見度的影響，會相對影響處理效果。而且如果是有風或者浪高的情況下，使得某些溢油處理方式無法進行，耽誤處理溢油的良好時機。3.3 對“千島油1”事件進行模糊綜合評價（1）確定影響評價結果的因素集。 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

16、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)。（2）給定各指標層權重。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重。在此，根據歷史數據，我們采用專家確定權重的辦法，Ui對U的權重為；相應地給出下一層指標的權重，對Ui的權重為: A2 =（a21，a22，a 23，a 24，a 25）；A3 =（a31，a32，a33）；A 4 =（a41，a42，a43

17、）。（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果所組成的集合，即。這里，由十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該指標與最終評價等級的相關度來評分的，最后的評價結果是這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系R，它可表示為一個模糊矩陣：R=rij|i=1,2, ,n；j=1,2,m rij 為隸屬度，即第i個指標隸屬于第j個評價等級的程度。（5）進行模糊矩陣的運算，得到模糊綜合評價結果為B=AR。根據表格，同理

18、可列出R3，R4，B=A R B2=A2R2= (3/10, 3/10, 2/10, 3/10, 3/10 )B3=A3R3= (4/10, 4/10, 2/10, 2/10, 2/10 )B4=A4R4= ( 0, 3/10, 4/10, 3/10, 0 )將所得結果作為第一層指標的評價變換矩陣，故有：B =AR=（0.2, 0.2, 0.2, 0.3, 0.45）歸一化處理 (2/13.5, 2/13.5, 2/13.5, 3/13.5, 4.5/13.5)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果為：BV0.4444即“千島油1”事件的危險等級介于“一般事故”和“較大事故”之間，這也符合我們的經驗判斷。4.結束語油輪運輸是世界貿易的不可或缺的部分，而船舶溢油隨時威脅著海洋生態環境，對溢油事故等級進行科學的判斷可以降低溢油事故的損害。如果單靠專業人員的主觀決策容易產生片面結果，而利用模糊綜合評價，將各種影響因素系統化、具體化，不但增加了評價的可信度，而且提高了效