液貨船進出上海港新港水域風險分析

周樾楓

一、引言

上海港新港水域位于上海南部，主要服務于位于金山的上海化學工業區，港區內有金山石化、孚寶、天原華勝等液貨碼頭，每年進出該水域的外籍液貨船舶呈逐年增長態勢。由于其恰好處于金山深槽沿線，使得該水域流態相當復雜，航行風險日益加劇。

本文將從人、機、環、管四個方面，對該水域2013至2017年間液貨船舶的航行安全因素進行分類統計并分析，對該類船舶航行于該區域時的風險進行量化梳理，以確保港口環境安全，并為航行于該區域的其他類型船舶提供借鑒。

二、通航水域簡介

上海新港水域北部即為著名的金山深槽。由于金山沿岸深槽的存在，使得杭州灣北岸近岸水域形成一片廣闊的深水區，具備了建設深水良港的有利條件，但同時又使得該水域具有潮流急、潮差大、北岸潮流大于南岸的特點，對船舶開靠及航行造成一定障礙。連接金山泊位的金山航道，以及連接孚寶、華勝碼頭的漕涇東航道承載著所有的液貨船舶進出，其船舶流總流向與正在金山三島生態維護工程的施工船舶呈交叉態勢，一旦發生海事，后果十分嚴重。

該海區潮型屬不規則的半日淺海潮，其日潮不等現象較為顯著。同一個潮汐從杭州灣口越向上游潮高越高，潮差越大，最大潮差可達6米，最大流速達6節。在漕涇東航道以北有浙江省海上風電場工程規劃中在建的嵊泗5號、嵊泗6號、嵊泗7號海上風電場，并且該海區歷來是南洋小船傳統南北航行通道。該航區內南洋裝砂石小船較多，附近水域發生小型船舶碰撞、自沉和風災的風險較高。

三、新港水域風險分析

（一）液貨船進出港風險分析

風險評價指標是用于衡量整個風險系統所處狀態的重要因素，如何構建上海港新港液貨船進出風險評價指標體系是一項在缺少信息指征的指標因素集合中尋找規律的工作，也可以說是進行整個風險評價研究的關鍵所在。

本文基于系統工程學的核心思想，選取了人（Man）、機（Machine）、環境（Environment）、管理（Management）（MMEM）理論進行評價指標分析[1]，系統地研究其中與安全及風險相關的各要素，從以上4個方面選取指標體系。根據評價指標體系選取的各項原則，同時參考學者前輩的研究成果并結合專家的認知及意見歸納整理，以及上海港新港水域液貨船進出的實際情況，本文選取的第一個層次是影響液貨船安全進出上海港新港水域的4個主因素，即船舶條件、人員因素、環境因素、管理因素；第二個層次再將每個主因素細分為多個子因素，如船舶總長、船舶最大寬度、船舶最大吃水、船舶貨物種類（密度）、船舶主要設施服役情況（年限）、引航作業時間、船長任職資歷、船員操作熟練度、靠離泊響應時間等。

（二）權重確定

每個評價指標對上海港新港水域液貨船進出風險評價影響程度不同，在整個評價體系的運算分析過程中的相對重要程度也不一樣，要獲取準確的評價結論就需要對各個指標的影響程度大小加以區分[2]。本文中選取了上海港新港水域金山、孚寶及華勝碼頭2013—2017年5年間與液貨船進出風險評價相關的客觀統計數據，選用客觀賦權法中的“熵權法”作為指標權重確定方法。按照信息論理論，“熵”能夠表示確定客觀數據所顯示的有效信息量。若評價對象某個指標量值變化輕微，則相應的熵值比較高，表示這個評價指標給出的有效信息量比較少，其所占的權重相對較低；反之則較高[3]。可以說熵權法的優越性在于它作為一種客觀的賦權方法，一定程度上降低了人為因素對指標權重的影響。對于擁有多個評價指標的賦權問題，采取熵權法進行計算，對于各評價指標的指標權重只需要進行一次計算，就能得到相應權重，這樣極大地簡化了計算過程。并且通過熵權法對評價指標進行賦權在一定程度上是將多個評價指標有機聯系起來，降低了出現偶然情況的可能性及影響，使評價結果更為合理。

本研究有關權重計算步驟如下：

（1）假設由m個評價年與n項評價指標進行液貨船進出上海港新港水域風險評價，便可以給出風險評價體系的最初判斷矩陣：

其中，Xij是第i個評價年份的第j個評價指標的數據。

（2）由于整個風險評價指標體系是由不同性質、類型、量綱的各種指標組成的，為了使本研究的評價方法切實可行，并且避免由于量綱不同而對評價產生影響，需要對差異數據進行標準化處理。

本研究采用極差法對各個指標值進行標準化處理：

對于指標值越大越優的指標（正安全趨向性）：

對于指標值越小越優的指標（負安全趨向性）：

其中：Xmax表示同一個指標對應的不同評價對象所產生的最大的值，Xmin表示同一個指標對應的不同評價對象所產生的最小的值，bij為標準化值。

（3）計算第j項評價指標下第i年份指標的比重fij：

（4）計算第j項評價指標的信息熵值ej：

（5）計算第j項評價指標的權重wj：

液貨船進出上海港新港風險指標體系判斷矩陣（2013—2017年抽樣數據）為

（三）模型構建

（1）根據物元模型的可拓性，將液貨船進出上海港新港水域風險評價等級分為3個級別，分別描述為R01（安全）、R02（較安全）、R03（存在風險）。節域表示在給定定義下，其待評對象各指標的取值范圍。建立液貨船進出上海港新港水域經典域物元矩陣R01、R02、R03及節域物元矩陣Rp為

在可拓理論中，經典域是指各指標隸屬在某個危險性等級時的取值范圍；在液貨船進出上海港新港水域的風險評價中，液貨船為評價對象，其經典域則為在液貨船進出上海港新港水域某個風險等級下，評價對象各指標的取值范圍。節域是指待評價對象某一特征的量值范圍，當在量值范圍內波動時，該特征不發生改變，當波動程度大大超出該量值范圍時，該特征產生劇變；在液貨船進出上海港新港水域的風險評價中，節域表示在給定定義下，其待評對象各指標的取值范圍。經典域量值的確定主要遵循以下原則：①上海港新港水域引航安全操作規范。②上海港新港水域（金山奉賢段）海上交通安全管理規定。③上海港新港水域引航操作實踐中所運用的通常做法。④依據現有的水文氣象條件及數據，選取地區平均數值作為參考標準。

（2）關聯函數是表示當物元的取值落在實軸上的某一點時，該物元符合要求的程度，用來反映事物的可變過程。記為K（Xi）。

其中，ρ（X，Xo）表示點X到有限區間Xo=[ao，bo]的距離，即

ρ（X，Xp）表示點X到有限區間Xp=[ap，bp]的距離，即

其中：|Xo|=|bo-ao|，X為待評物元的數據值，Xo為經典域物元的量值范圍，Xp為節域物元的量值范圍，參見R01、R02、R03及Rp。關聯函數K（Xi）表示待評物元各個指標關于各評價等級的歸屬度（類似于隸屬度），當K（Xi）＞1時，表示評價對象超過標準上限；當1＞K（Xi）＞0時，表示評價對象符合標準對象要求的程度，數值越大，越接近標準上限；當0＞K（Xi）＞-1時，表示評價對象不符合標準對象的要求，但具備轉化條件；當K（Xi）＜-1時，表示評價對象不符合標準對象的要求，且又不具備各轉化條件。

（3）通過對以上關聯系數進行加權平均，從而得到Kj（Nx）為待評價物元Nx關于等級j的綜合關聯度，記為Kj（Nx）：

其中：Kj（Xi）為待評物元Nx關于等級j的單指標關聯度；wi為對應指標的權重，且滿足

四、艘次樣本統計

（一）權重計算

利用前文中式（1）～式（5），按調查所得2013—2017年5年間指標風險體系判斷矩陣（其中最大值皆為歷年最大值加權平均所得），計算液貨船進出金山-漕涇東航道風險評價指標權重，如表1所示。

表1 液貨船進出上海港新港水域風險指標體系權重表（2013—2017年抽樣數據）

續表1

（二）時間維度評價

將上列各個指標對應的各級關聯度以及由表1得到的各指標權重輸入計算公式：

可以得出2013—2017年間上海港新港水域液貨船進出風險評價所有指標對應三個評價級別的綜合關聯度，如表2所示。

表2 2013—2017年間上海港新港水域液貨船進出風險評價綜合關聯度

由表2可以看出，由于近年來上海港新港水域進出港的液貨船船長、船寬、吃水不斷增長，以及周邊地區風力發電廠、浦東機場工程建設，導致砂石運輸船急劇增長，該水域液貨船的進出風險在逐年提升。只有2013年綜合關聯度處于安全水平，隸屬度為0.034 6，2014年至2017年都屬于較安全狀態，按隸屬度排序為K2015＞K2017＞K2014＞K2016。

五、風險分析與對策

（1） 新港水域可航水域的水深條件跟不上船舶大型化、進港船舶吃水逐年變深的現實要求。由于新港水域沿線以上海金山化工區為主要服務對象，進出口航道主要依靠自然水深。某些深吃水進港液貨船通常需要趁潮而進，靠泊時間窗口期受到限制[4]。建議當地有關企業聯合政府加大投入，在符合企業利潤收益的情況下進行適當的航道疏浚，增加靠泊窗口期。

（2）自2008年世界經濟危機至今，由于世界經濟的增長放緩，各類船舶更新換代的速度也逐年放緩，特別是對船舶建造質量有較高要求的液貨船，導致該水域進出液貨船平均船齡逐年提升，高素質海員人才不斷流失，人員配備不足趨勢日趨嚴峻[5]。引航員在操縱時更需要時常核對自身所發口令，并與船方保持良好溝通，使其充分領會操縱意圖。

（3）由于岸線資源的不斷使用開發以及岸線資源獨有的稀缺性，新建碼頭的地理及水文條件不太理想，在某些程度上降低了靠泊窗口期，加劇了風險因素。建議有關部門與引航站等具體操作單位加大溝通，共同確保船舶安全。

（4）對于航道附近橫越小船流的警惕及治理。由于金山新港水域鄰近傳統漁區，加之風力發電廠建設施工，大量小漁船及小型砂船在此作業。小型船舶通常安全意識差，由于經濟因素影響，導致其船況和船員素質逐年下降。具體表現為：有VHF 但不守聽，對大型船舶的操縱性能不了解，強行穿越航道，航行隨意性大。應充分發揮 VTS作用及加強現場巡邏艇指揮，對于重點船舶、重點水域、重點靠離泊窗口期進行監控，將危險和災難消滅在萌芽狀態。

六、結語

新港水域是上海港液貨船進出最密集的水域，且航行船舶大部分為外籍，存在一定的溝通困難。液貨船舶一旦發生故障或碰撞等事故，會給環境及社會影響帶來十分嚴重的后果。希望本文能給港口相關單位、海事執法部門以及航運企業在液貨船風險控制方面提供一定借鑒。