漁船大風(fēng)浪中航行風(fēng)險(xiǎn)分析及估算模型研究

胡波華

（浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山　316022）

·研究簡報(bào)·

漁船大風(fēng)浪中航行風(fēng)險(xiǎn)分析及估算模型研究

胡波華

（浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江舟山316022）

風(fēng)險(xiǎn)分析的核心內(nèi)容是風(fēng)險(xiǎn)估算，它是通過計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率大小后對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化的過程。為了保證漁船駕駛?cè)藛T及其他相關(guān)管理人員對漁船安全航行決策有可靠依據(jù)，提高漁船大風(fēng)浪中安全航行，對漁船在大風(fēng)浪中航行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算十分必要。本文通過對漁船在大風(fēng)浪中航行時(shí)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事故、發(fā)生原因和后果進(jìn)行初步分析后，選定了導(dǎo)致漁船大風(fēng)浪中航行發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的致災(zāi)因子和危險(xiǎn)等級，提出了利用模糊綜合評定的方法對漁船大風(fēng)浪中航行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算的初步數(shù)學(xué)模型。據(jù)此模型，當(dāng)漁船選定一個(gè)航行方案后，根據(jù)海洋、氣象部門發(fā)布的航行海區(qū)風(fēng)浪預(yù)報(bào)信息，可以獲得漁船大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級的模糊評定結(jié)果。

漁船；大風(fēng)浪；風(fēng)險(xiǎn)估算；模糊綜合評定；模型

風(fēng)險(xiǎn)分析是災(zāi)害研究中發(fā)展迅速的理論，是對于存在風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目、工程和任務(wù)做風(fēng)險(xiǎn)決策的重要基礎(chǔ)［1］，對于存在風(fēng)險(xiǎn)的事件進(jìn)行事先的風(fēng)險(xiǎn)估算，即估算事故發(fā)生的可能性的大小，是風(fēng)險(xiǎn)分析的重要內(nèi)容［2-3］。在一些存在較大風(fēng)險(xiǎn)的領(lǐng)域，風(fēng)險(xiǎn)分析理論和技術(shù)在安全管理中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的成效，如核工業(yè)、海上石油生產(chǎn)和金融投資等等［4］。

海上復(fù)雜多變的天氣條件和難以預(yù)測的大風(fēng)浪威脅著航行的船舶，由于水文氣象條件惡劣造成的海上重大人身傷亡事故和重大財(cái)產(chǎn)損失事故時(shí)有發(fā)生［5］。漁船海上航行時(shí)，此類安全威脅同樣存在，因此十分有必要對大風(fēng)浪中漁船航行的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行定量評估，以便在大風(fēng)浪中航行的漁船選定航行方案有一個(gè)便于執(zhí)行的評估手段或參考標(biāo)準(zhǔn)，為漁船航行安全決策提供依據(jù)。

在航運(yùn)界業(yè)已形成了以風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)為基礎(chǔ)和核心的綜合安全評估（FSA）方法。自國際海事組織1997年通過《IMO制定安全規(guī)則過程中應(yīng)用FSA暫行指南》以來，相關(guān)國際組織和國家已采用FSA方法開展了多項(xiàng)關(guān)于安全和環(huán)保方面的研究工作，如散貨船F(xiàn)SA研究和客滾船安全評估研究等等［6］。但到目前為止，尚未見到關(guān)于對漁船大風(fēng)浪中航行的FSA研究。

利用風(fēng)險(xiǎn)分析理論和技術(shù)對漁船大風(fēng)浪中航行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算，建立漁船大風(fēng)浪中航行的風(fēng)險(xiǎn)估算模型，可為漁船安全航行風(fēng)險(xiǎn)決策提供重要依據(jù)，同時(shí)也可為今后開展?jié)O船大風(fēng)浪中航行的FSA研究打下基礎(chǔ)。

1　事故類型

根據(jù)農(nóng)業(yè)部（農(nóng)漁發(fā)【2010】41號）頒布的《漁業(yè)船舶水上事故統(tǒng)計(jì)規(guī)定》，漁船大風(fēng)浪中航行可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)事故可分為一般事故、較大事故、重大事故和特別重大事故（表1）。

表1　農(nóng)業(yè)部水上事故分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1　Grading standard of the marine accident of the Ministry of Agriculture

漁船在大風(fēng)浪中航行發(fā)生事故，除可能導(dǎo)致船舶設(shè)備和船上物資及漁獲物等損失外，更嚴(yán)重的可能導(dǎo)致船舶傾覆，進(jìn)而造成船舶全損和人員傷亡。事故不僅會帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失，還可能產(chǎn)生極大的社會影響和海洋環(huán)境災(zāi)難。

船舶安全管理涉及人、船、環(huán)境以及組織即船公司等［7］。近年來，普遍認(rèn)為80%左右的事故涉及人為因素。因?yàn)闈O船大風(fēng)浪中航行方案是一個(gè)人為選定的過程，在不考慮船舶本身因素的情況下，不同漁船或同樣的漁船采取不同的航行方案和操縱方式時(shí)大風(fēng)浪對其影響程度是不同的，最后結(jié)果也會不一樣。因此，進(jìn)行漁船大風(fēng)浪中航行的風(fēng)險(xiǎn)估算并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策非常必要。

2　評估模型

作為風(fēng)險(xiǎn)分析工作核心的風(fēng)險(xiǎn)估算，需要大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查和計(jì)算。為了便于對漁船大風(fēng)浪中航行進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算，本文提出了一個(gè)簡單、可用于初步分析的數(shù)學(xué)模型。據(jù)此，當(dāng)漁船在大風(fēng)浪中航行時(shí)，一旦駕駛員選定了某個(gè)航行方案，便可根據(jù)計(jì)劃航線上可能遭受的大風(fēng)浪情況對此航行方案的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估算，從而為風(fēng)險(xiǎn)決策提供依據(jù)。

2.1漁船大風(fēng)浪中航行致災(zāi)因子的選定

航海上一般將6級以上的風(fēng)稱為大風(fēng)［8］，其是引起海浪和海流的直接原因［9］。顯然，漁船在大風(fēng)浪中航行，風(fēng)浪過大、大風(fēng)浪持續(xù)時(shí)間過長是引發(fā)大風(fēng)浪中風(fēng)險(xiǎn)事故的主要原因，盡管對處于不同作業(yè)海域或不同類型的漁船應(yīng)考慮的側(cè)重點(diǎn)有所不同。同時(shí)，航向與大風(fēng)浪方向的夾角也是最重要的因素之一［10］。因此本文選取大風(fēng)與大浪作用時(shí)間、航向與大風(fēng)浪方向的夾角作為主要的致災(zāi)因子加以考慮。其中，大風(fēng)等級取：風(fēng)力＜7級、風(fēng)力8～9級、風(fēng)力10～11級和風(fēng)力≥12級；浪高等級取：中浪（1.25 m≤H1/3＜2.5 m）、大浪（2.5 m≤H1/3＜4.0 m）、巨浪（4.0 m≤H1/3＜6.0 m）、狂浪（6.0 m≤H1/3＜9.0 m）、狂濤（9.0 m≤H1/3＜14.0 m）和怒濤（H1/3≥14.0m）；航向與大風(fēng)浪方向的夾角分別取：0°、45°、90°、135°和180°；在某一航向與大風(fēng)浪方向夾角下，大風(fēng)或大浪對船舶的作用時(shí)間分別取：H≤4 h、4 h＜H＜8 h、8 h≤H＜12 h和H≥12 h。

2.2漁船大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級選定

參照表1，我們可以建立漁船在大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級（表2）。

表2　漁船大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級Tab.2　The hazard rating of the fishing vessel sailing in the heavy sea

據(jù)此，我們可以得到漁船在大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級論域?yàn)椋?/p>

V=｛v1，v2，v3，v4｝=｛I，II，Ш，IV｝

2.3漁船大風(fēng)浪中航行時(shí)危險(xiǎn)等級模糊評定

漁船大風(fēng)浪中航行時(shí)危險(xiǎn)等級模糊評定，是指漁船大風(fēng)浪中航行致災(zāi)因子論域U中危險(xiǎn)等級評定因子的模糊子集A與危險(xiǎn)等級論域V上的各危險(xiǎn)等級的模糊子集B之間的關(guān)系。

本文中，漁船致災(zāi)因子U=U1+U2，其中U1=｛U1i｝=｛S1i｝（i=1，2，3，4分別對應(yīng)相應(yīng)等級大風(fēng)）和U2=｛U2i｝=｛S2i｝（i=1，2，3，4，5，6分別對應(yīng)相應(yīng)等級大浪）分別表示在不同的航向與風(fēng)力方向的夾角和不同的時(shí)段內(nèi)，漁船處于不同等級的風(fēng)、浪作用中。

若不考慮航向與風(fēng)浪的夾角及作用時(shí)間誤差，僅考慮風(fēng)力預(yù)報(bào)的誤差，則與致災(zāi)因子論域U中大風(fēng)的影響U1項(xiàng)相對應(yīng)的危險(xiǎn)等級評定因子模糊子集可表示為：

與致災(zāi)因子論域U中大浪的影響U2項(xiàng)相對應(yīng)的危險(xiǎn)等級評定因子模糊子集可表示為：

上述兩式中，S1i（i＝1，2，3，4）和S2i（i＝1，2，3，4，5，6）分別表示漁船在某一大風(fēng)浪中航行時(shí)，致災(zāi)因子U1和U2對應(yīng)的值；a1i（i＝1，2，3，4）和a2i（i＝1，2，3，4，5，6）分別表示S1i和S2i的隸屬度。

通過專家經(jīng)驗(yàn)評定方法，可以得到漁船在不同大風(fēng)浪條件下航行時(shí)，發(fā)生不同等級危險(xiǎn)的概率。因此，也可以得到在大風(fēng)浪中航行時(shí)漁船的危險(xiǎn)等級論域V與大風(fēng)致災(zāi)因子論域U1和大浪致災(zāi)因子論域U2之間的模糊關(guān)系。其中大風(fēng)的影響可表示為20個(gè)4*4維模糊矩陣，大浪的影響可表示為20個(gè)6*4維模糊矩陣［11］。

因此，漁船在不同風(fēng)、浪等級作用下，當(dāng)航向與風(fēng)浪方向、作用時(shí)間確定后，發(fā)生不同等級危險(xiǎn)的模糊關(guān)系矩陣可分別表示為：

和

2.4漁船大風(fēng)浪中航行時(shí)危險(xiǎn)等級指數(shù)模糊綜合評定

當(dāng)漁船選定一個(gè)航行方案后，根據(jù)海洋、氣象部門發(fā)布的航行海區(qū)風(fēng)浪預(yù)報(bào)信息，可以獲得漁船航行方案的危險(xiǎn)等級。針對大風(fēng)影響，

A1=（a11，a12，a13，a14）

和

R1=（r（1）ij）4*4

因此，可得到漁船在大風(fēng)作用下此航行方案危險(xiǎn)等級的模糊子集為：

B1=A1·R1=（a11，a12，a13，a14）·（r（1）ij）4*4

同樣，針對大浪影響有：

A2=（a21，a22，a23，a242，a25，a26）

和

R2=（r（2）ij）6*4

漁船在大浪作用下此航行方案危險(xiǎn)等級的模糊子集為：

B2=A2·R2=（a21，a22，a23，a242，a25，a26）·（r（2）ij）6*4

因?yàn)樵诖箫L(fēng)浪中漁船同時(shí)遭受大風(fēng)和大浪作用，所以漁船在大風(fēng)浪中航行時(shí)危險(xiǎn)等級的模糊評定結(jié)果為：

其中，bi=b（1）i+b（2）i-b（1）i·b（2）i（i=1，2，3，4）

3　結(jié)語

漁船在大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級指數(shù)可用來表示漁船在不同天氣海浪條件下發(fā)生不同等級風(fēng)險(xiǎn)后果的可能性。而漁船危險(xiǎn)等級指數(shù)的模糊關(guān)系矩陣可以定量描述漁船在不同等級風(fēng)浪作用、不同航向與風(fēng)浪方向夾角、不同長度時(shí)段內(nèi)發(fā)生不同等級風(fēng)險(xiǎn)后果的可能性。因此，在實(shí)際工作中，根據(jù)海洋、氣象部門相關(guān)信息，可以隨時(shí)獲取漁船計(jì)劃航線上的天氣海浪預(yù)報(bào)，能夠得到漁船大風(fēng)浪中航行危險(xiǎn)等級指數(shù)的模糊關(guān)系矩陣，從而對漁船航次安全性進(jìn)行預(yù)先評估，以為漁船在大風(fēng)浪中航行風(fēng)險(xiǎn)決策提供依據(jù)，提高航行安全性。

本文所提出的漁船大風(fēng)浪中航行風(fēng)險(xiǎn)估算模型僅僅是一個(gè)初步框架。真正要建立大風(fēng)浪等致災(zāi)因子對漁船產(chǎn)生不同等級風(fēng)險(xiǎn)后果的模糊關(guān)系矩陣需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，有待于進(jìn)一步深入研究。

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Study on the Risk Analysis&Estimation Model of the Fishing Vessel Sailing in the Heavy Sea

HU Bo-hua
（Fishery School of Zhejiang Ocean University，Zhoushan316022，China）

The core content of the risk analysis is the risk estimation.It is a process of the risk quantification by calculating the probability of the occurrence of the risk event.In order to ensure the drivers of the fishing vessel and other related manager have the reliable basis of the safety decision for the fishing vessel navigation，to improve the navigation safety of the fishing vessel in the heavy sea.It is necessary to do the risk estimation for fishing vessel sailing in the heavy sea.Through preliminary analyzing the risk accident，causes and consequences about the fishing vessel sailing in the heavy sea，the paper selects the hazard factors caused the occurrence of the risk event of the fishing vessel and the hazard rating，puts forward a preliminary mathematical model for estimating the risk of the fishing vessel sailing in the heavy sea by using the method of fuzzy comprehensive evaluation.On the basis of the model，when the fishing vessel selected a navigation scheme，according to the forecast information issued by the ocean and meteorological department in navigation area，we can get the vessel sailing in the stormy waves dangerous levels of fuzzy evaluation result.

fishing vessel；heavy sea；risk estimation；fuzzy comprehensive evaluation；model

U698.6

A

1008-830X（2015）02-0187-05

2014-12-15

浙江省教育廳（Y201223122）

胡波華（1968-），男，浙江寧海人，講師，研究方向：海洋漁業(yè)法規(guī)及漁船安全航行.E-mail:hbh666@126.com