江漢運河通航安全模糊綜合評價

楊洪波 樊思月 楊慧慧 倪榮 楊裕霞

【摘 要】 為適應江漢運河通航安全管理的新要求，對江漢運河通航現狀分析提取通航安全影響因素，運用決策實驗和評價實驗室方法得到各指標權重，通過建立模糊綜合評價模型求解得到江漢運河通航安全評價值，并針對江漢運河通航安全管理提出建議。

【關鍵詞】 江漢運河;安全管理;DEMATEL;模糊綜合評價法

0 引 言

江漢運河憑借其獨特的地理優勢，依托長江及漢江腹地經濟的不斷發展，其貨運需求量不斷增加，船舶年通過量也在不斷上升。截至2019年5月，江漢運河累計通航船舶艘次，運力萬t，貨運量萬t。隨著漢江航道整治工作的完成，江漢運河貨運需求量將進一步增長。江漢運河船舶通過量的增加，以及船舶大型化的發展，導致運河通航安全問題日益凸顯。這對江漢運河通航安全管理提出了新的要求。

1 江漢運河航運現狀

1.1 航道基本情況

航道基本情況包括航道尺度、航道底部高程、跨河建筑物及水域設置等。

航道尺度是決定航道船舶通過能力的重要因素之一，航道尺度的設計標準是決定可通航船型的重要依據。江漢運河航道設計標準為限制性Ⅲ級航道，設計航道尺度為寬度45 m、 水深3.2 m、彎曲半徑 480 m 、長67.225 km、設計通航凈空8.5 m、渠化寬度60 m，可常年通行噸級船舶和噸級雙排單列一頂二駁船隊。但是，基于江漢運河實際運營情況，運河可通過船型的噸位要大于設計船型的噸位。因此，根據實時水位情況即時決定可通航的船型，對于提升江漢運河通航效率有重要意義。

航道底部高程對航道通航條件有很大影響，合理的航道底部高程設計為船舶順利通航提供助力。江漢運河航道底部高程較為平緩，可分為兩段：龍洲垸至拾橋航段底部基本齊平，高程為26.2 m;拾橋河至高石碑航段底部高程雖存在落差，但經計算，航道底部平均梯度為0.000 029，可視為零。

江漢運河水上跨河建筑物主要包括水工建筑物、跨河橋梁、跨河線纜等，其中：航道沿線各類建筑物總計83座;跨河橋梁57座，主要包括公路橋、生產橋和鐵路橋;跨河線纜120處，經巡航目測滿足凈空要求。江漢運河自開通以來持續對龍洲垸船閘、高石碑船閘兩水域進行實時水位監測，以了解每日航道水位情況;但跨河建筑物尚未經系統測量，實時凈空情況僅通過巡航目測。

江漢運河龍州垸船閘及高石碑船閘均設有引導船舶安全出入、等候、通過船閘的過渡性航道。運河未設置錨地，通航船舶于引航道臨時停泊等待過閘。

江漢運河沿線分別有紀南、后港和鄧州等3個供船舶調頭或臨時停靠的回旋水域。紀南回旋水域布置于荊州市紀南鎮附近，按單船回旋設計，位于運河河道右側，部分回旋水域與運河航道水域共用，其中：左邊線與運河河道中線重合，成喇叭口布置;上下游邊線與引水干渠邊線成45凹薪恰：蟾芻匭蠆賈糜誥C攀瀉蟾壅蚋澆創踴匭杓疲揮讜撕雍擁雷蟛啵匭蠆賈梅絞接爰湍匣匭蠆賈梅絞較嗤5酥莼匭蠆賈糜誥C攀械酥菡蚋澆吹ゴ匭杓疲揮讜撕雍擁雷蟛啵匭蠆賈梅絞轎耆夢骶：喲⑾亂降攬諉徘乃頡<湍稀⒑蟾酆偷酥？個回旋水域基本數據見表1。

1.2 通航環境

江漢運河聯通長江與漢江，其航道內水位變化受長江和漢江的影響，其中，長江水位為龍洲垸船閘所測度的上游水位，漢江水位為高石碑船閘所測度的下游水位。此外，由于江漢運河航道水位受兩端船閘控制，航道實際水位高程與運河外部水位高程呈現一定的差異。龍洲垸船閘下游測度水位和高石碑船閘上游測度水位，為江漢運河航道水位高程。

以2014年11至2018年7月江漢運河航道管理處運行管理科監測數據作為分析數據來源，水位測度均以黃海高程為零高程。

（1）外部水位高程。江漢運河航道外部水位高程數據來源為龍洲垸上游水位測度和高石碑下游水位測度。龍洲垸上游水位與高石碑下游水位均有明顯的季節性變化：龍洲垸上游平均水位為32.40 m，最低水位為28.08 m，最高水位為39.47 m，水位標準差為2.62 m;高石碑下游平均水位為30.14 m，最低水位為28.10 m，最高水位為39.29 m，水位標準差為1.55 m。龍洲垸上游長江水位波動幅度高于高石碑下游漢江水位，最低水位情況兩者相差無幾，各波動周期（除2017年秋季外）中最高水位情況為龍洲垸上游水位高于高石碑下游水位4 m左右。長江與漢江汛期基本一致，長江汛期為5―10月，漢江汛期為8―10月，長江汛期時間較漢江更長。除2017年秋季外，龍洲垸上游水位長期高于高石碑下游水位，每年年初和年末的水位情況與此相反，但水位差數值較小。龍洲垸上游與高石碑下游的水位高程差見圖1。

（2）內部水位高程。江漢運河航道內部水位高程數據來源為龍洲垸下游水位測度與高石碑上游水位測度。龍洲垸下游水位與高石碑上游水位均有著明顯的季節性變化：龍洲垸下游平均水位為30.54 m，最低水位為28.73 m，最高水位為33.91 m，水位標準差為0.83 m;高石碑上游平均水位為30.07 m，最低水位為28.44 m，最高水位為31.90 m，水位標準差為0.68 m。龍洲垸下游水位波動幅度略高于高石碑上游水位，最低水位情況為龍洲垸下游略高于高石碑上游，各波動周期（除2017年秋季外）中最高水位情況為龍洲垸下游高出高石碑下游4 m左右，水位高峰周期情況與長江、漢江汛期情況一致。除2017年秋季外，龍洲垸下游水位長期高于高石碑上游水位，每年年初和年末的水位情況與此相反，但水位差數值較小。龍洲垸下游與高石碑上游的水位高程差見圖2。

江漢運河航道外部水位高程變化情況與內部水位高程變化情況總體保持一致，存在細節性差異：外部水位高程差最高值為9.29 m，最低值為 2.88 m，平均值為2.25 m，標準差為2.29 m;內部水位高程差最高值為3.25 m，最低值為 1.13 m，平均值為0.47 m，標準差為0.68 m。細節性差異顯示，內部水位高程差較外部水位高程差小且波動幅度減小。說明運河兩大船閘通過管理控制降低了水位差，在調水的同時保證了船舶通航的平穩性，為江漢運河通航創造了良好的條件。

江漢運河航道底部高程差小，運河水體流速慢而平穩，泥沙較易沉降淤積，對航道富余水深有一定影響。現階段泥沙淤積厚度約為0.5～0.8 m。自江漢運河開通至今，江漢運河航道管理處尚未對航道整體進行清淤疏浚，僅開展了局部性清淤疏浚工作：2016年對高石碑閘室進行清淤疏浚，清淤泥沙約2萬m3;2018年對運河拾橋河處進行疏浚，消除了拾橋河處航道底部落差。

此外，江漢運河漂浮物主要是來源于長江水體的白色垃圾和水草，6、7月份較多，其余月份較少。江漢運河航道管理處每月以外包形式進行兩次漂浮物打撈，及時清理漂浮物，確保了水體安全。

氣候條件也是影響江漢運河通航安全的因素之一。風對于船舶的橫、縱穩性有一定影響，雨、雪、霜、霧等限制了船員的視野范圍和可視距離，影響船員的駕駛判斷，成為影響通航安全的氣候因素。現階段江漢運河航道尚未布設全程可見度和風力監測的裝置，船員可通過掌握運河所跨的3個城市的天氣預報并結合自身及船舶情況合理控制船舶出行，江漢運河航道管理處也可通過當天實際情況發布航道通航信息。

2 研究方法

2.1 決策實驗和評價實驗室

（1）分析運河通航安全現狀，整理江漢運河通航安全管理系統指標體系;

（2）通過征詢江漢運河航道管理處、航運企業、海事管理部門等相關專家和一線監管人員的意見，確定各指標間是否存在影響，根據各因素間影響程度打分（0～5表示影響程度由小到大），確定直接影響矩陣X;

（3）對直接影響矩陣X進行規范化處理;

（4）求綜合影響矩陣T=X（I X） 1;

（5）計算各元素的權重。

2.2 模糊綜合評價法

（1）根據江漢運河通航安全管理系統指標體系，確定系統評價項目的評審要素集合：N=（N1 N2 N3 N4） ;

（2）確定評價集：V=（1? 0.75? 0.5? 0.25）=（危險度較低，危險度一般，危險度較高，危險度高）;

（3）通過數據統計和專家調查得到隸屬度模糊子集： A=（a1? a2? a3? a4），計算系統各評價項目的模糊綜合評判矩陣：R=A*R=（ri1? ri2? ri3? ri4）;

（4）計算得到第二層次的模糊綜合評價矩陣R;

（5）采用DEMATEL方法得到各指標及各二級指標權重矩陣W，子系統模糊綜合評價矩陣B=W *R;

（6）計算得到各系統安全評價值。

3 江漢運河通航安全評價實證

3.1 指標體系構建

基于對內河水上事故成因分析，結合江漢運河通航環境現狀，確定江漢運河通航安全影響因素指標庫。采用問卷調查方式，確定江漢運河通航安全影響因素為24個，計算得到江漢運河通航安全管理系統綜合影響關系（表2）。

運用DEMATEL計算確定江漢運河通航安全管理系統各指標權重（表3）。

3.2 模糊評價矩陣

根據各二級指標權重值及對應的等級評價值確定隸屬度模糊子集和單因素評價矩陣。江漢運河通航安全管理專家評分及等級評價見下頁表4。

得到第二層次的模糊綜合評價矩陣：

3.3 結果分析

以上結果表明，江漢運河通航環境危險度處在“危險度一般”與“危險度較低”等級間。

從二級指標層評價結果來看：江漢運河通航環境危險度處于“危險度一般”等級。

（1）江漢運河航道子系統目前處于危險度一般等級偏高。江漢運河自開通以來尚未進行全面清淤疏浚工作，航道淤積情況較為嚴重。航道凈空通過每周3次巡航目測確定，難以保證其準確性，應系統測量跨河建筑物高程情況以確定實際航道凈空高度。

（2）船舶子系統安全評價等級為危險度一般等級偏高。江漢運河航道較為狹窄，航行船舶離岸較近，隨著江漢運河航道通航船舶大型化的發展和通航船舶數量的增多，船舶擱淺和碰撞的可能性增大。同時，江漢運河屬于長江―江漢運河―漢江黃金航道圈的組成部分，漢江航道等級對通航船舶具有一定的限制，船舶進出江漢運河需通過龍洲垸船閘和高石碑船閘，航道管理處與海事管理部門等相關機構緊密配合，使航道安全風險得到了一定的控制。這在一定程度上降低了船舶通行江漢運河的安全風險。

（3）安全管理子系統目前處于危險度較低等級。這表明日常安全管理較為完善、安全培訓教育工作落實到位。

（4）人員子系統目前處于危險度較低等級。管理人員素質水平較高，且經過一定程度的安全培訓教育，在安全意識、工作負荷、專業素質等方面表現較好。船員在正式上崗前均經過一定的培訓及上船實習，有效降低了船舶通航安全管理的風險。