渔船大风浪中航行风险分析及估算模型研究

胡波华

（浙江海洋学院水产学院，浙江舟山　316022）

·研究简报·

渔船大风浪中航行风险分析及估算模型研究

胡波华

（浙江海洋学院水产学院，浙江舟山316022）

风险分析的核心内容是风险估算，它是通过计算风险事件发生概率大小后对风险进行量化的过程。为了保证渔船驾驶人员及其他相关管理人员对渔船安全航行决策有可靠依据，提高渔船大风浪中安全航行，对渔船在大风浪中航行进行风险估算十分必要。本文通过对渔船在大风浪中航行时可能发生的风险事故、发生原因和后果进行初步分析后，选定了导致渔船大风浪中航行发生风险的致灾因子和危险等级，提出了利用模糊综合评定的方法对渔船大风浪中航行进行风险估算的初步数学模型。据此模型，当渔船选定一个航行方案后，根据海洋、气象部门发布的航行海区风浪预报信息，可以获得渔船大风浪中航行危险等级的模糊评定结果。

渔船；大风浪；风险估算；模糊综合评定；模型

风险分析是灾害研究中发展迅速的理论，是对于存在风险的项目、工程和任务做风险决策的重要基础［1］，对于存在风险的事件进行事先的风险估算，即估算事故发生的可能性的大小，是风险分析的重要内容［2-3］。在一些存在较大风险的领域，风险分析理论和技术在安全管理中得到了广泛的应用，并取得了显著的成效，如核工业、海上石油生产和金融投资等等［4］。

海上复杂多变的天气条件和难以预测的大风浪威胁着航行的船舶，由于水文气象条件恶劣造成的海上重大人身伤亡事故和重大财产损失事故时有发生［5］。渔船海上航行时，此类安全威胁同样存在，因此十分有必要对大风浪中渔船航行的风险状况进行定量评估，以便在大风浪中航行的渔船选定航行方案有一个便于执行的评估手段或参考标准，为渔船航行安全决策提供依据。

在航运界业已形成了以风险分析技术为基础和核心的综合安全评估（FSA）方法。自国际海事组织1997年通过《IMO制定安全规则过程中应用FSA暂行指南》以来，相关国际组织和国家已采用FSA方法开展了多项关于安全和环保方面的研究工作，如散货船FSA研究和客滚船安全评估研究等等［6］。但到目前为止，尚未见到关于对渔船大风浪中航行的FSA研究。

利用风险分析理论和技术对渔船大风浪中航行进行风险估算，建立渔船大风浪中航行的风险估算模型，可为渔船安全航行风险决策提供重要依据，同时也可为今后开展渔船大风浪中航行的FSA研究打下基础。

1　事故类型

根据农业部（农渔发【2010】41号）颁布的《渔业船舶水上事故统计规定》，渔船大风浪中航行可能发生的风险事故可分为一般事故、较大事故、重大事故和特别重大事故（表1）。

表1　农业部水上事故分级标准Tab.1　Grading standard of the marine accident of the Ministry of Agriculture

渔船在大风浪中航行发生事故，除可能导致船舶设备和船上物资及渔获物等损失外，更严重的可能导致船舶倾覆，进而造成船舶全损和人员伤亡。事故不仅会带来直接的经济损失，还可能产生极大的社会影响和海洋环境灾难。

船舶安全管理涉及人、船、环境以及组织即船公司等［7］。近年来，普遍认为80%左右的事故涉及人为因素。因为渔船大风浪中航行方案是一个人为选定的过程，在不考虑船舶本身因素的情况下，不同渔船或同样的渔船采取不同的航行方案和操纵方式时大风浪对其影响程度是不同的，最后结果也会不一样。因此，进行渔船大风浪中航行的风险估算并进行风险决策非常必要。

2　评估模型

作为风险分析工作核心的风险估算，需要大量的统计调查和计算。为了便于对渔船大风浪中航行进行风险估算，本文提出了一个简单、可用于初步分析的数学模型。据此，当渔船在大风浪中航行时，一旦驾驶员选定了某个航行方案，便可根据计划航线上可能遭受的大风浪情况对此航行方案的风险进行估算，从而为风险决策提供依据。

2.1渔船大风浪中航行致灾因子的选定

航海上一般将6级以上的风称为大风［8］，其是引起海浪和海流的直接原因［9］。显然，渔船在大风浪中航行，风浪过大、大风浪持续时间过长是引发大风浪中风险事故的主要原因，尽管对处于不同作业海域或不同类型的渔船应考虑的侧重点有所不同。同时，航向与大风浪方向的夹角也是最重要的因素之一［10］。因此本文选取大风与大浪作用时间、航向与大风浪方向的夹角作为主要的致灾因子加以考虑。其中，大风等级取：风力＜7级、风力8～9级、风力10～11级和风力≥12级；浪高等级取：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）、狂涛（9.0 m≤H1/3＜14.0 m）和怒涛（H1/3≥14.0m）；航向与大风浪方向的夹角分别取：0°、45°、90°、135°和180°；在某一航向与大风浪方向夹角下，大风或大浪对船舶的作用时间分别取：H≤4 h、4 h＜H＜8 h、8 h≤H＜12 h和H≥12 h。

2.2渔船大风浪中航行危险等级选定

参照表1，我们可以建立渔船在大风浪中航行危险等级（表2）。

表2　渔船大风浪中航行危险等级Tab.2　The hazard rating of the fishing vessel sailing in the heavy sea

据此，我们可以得到渔船在大风浪中航行危险等级论域为：

V=｛v1，v2，v3，v4｝=｛I，II，Ш，IV｝

2.3渔船大风浪中航行时危险等级模糊评定

渔船大风浪中航行时危险等级模糊评定，是指渔船大风浪中航行致灾因子论域U中危险等级评定因子的模糊子集A与危险等级论域V上的各危险等级的模糊子集B之间的关系。

本文中，渔船致灾因子U=U1+U2，其中U1=｛U1i｝=｛S1i｝（i=1，2，3，4分别对应相应等级大风）和U2=｛U2i｝=｛S2i｝（i=1，2，3，4，5，6分别对应相应等级大浪）分别表示在不同的航向与风力方向的夹角和不同的时段内，渔船处于不同等级的风、浪作用中。

若不考虑航向与风浪的夹角及作用时间误差，仅考虑风力预报的误差，则与致灾因子论域U中大风的影响U1项相对应的危险等级评定因子模糊子集可表示为：

与致灾因子论域U中大浪的影响U2项相对应的危险等级评定因子模糊子集可表示为：

上述两式中，S1i（i＝1，2，3，4）和S2i（i＝1，2，3，4，5，6）分别表示渔船在某一大风浪中航行时，致灾因子U1和U2对应的值；a1i（i＝1，2，3，4）和a2i（i＝1，2，3，4，5，6）分别表示S1i和S2i的隶属度。

通过专家经验评定方法，可以得到渔船在不同大风浪条件下航行时，发生不同等级危险的概率。因此，也可以得到在大风浪中航行时渔船的危险等级论域V与大风致灾因子论域U1和大浪致灾因子论域U2之间的模糊关系。其中大风的影响可表示为20个4*4维模糊矩阵，大浪的影响可表示为20个6*4维模糊矩阵［11］。

因此，渔船在不同风、浪等级作用下，当航向与风浪方向、作用时间确定后，发生不同等级危险的模糊关系矩阵可分别表示为：

和

2.4渔船大风浪中航行时危险等级指数模糊综合评定

当渔船选定一个航行方案后，根据海洋、气象部门发布的航行海区风浪预报信息，可以获得渔船航行方案的危险等级。针对大风影响，

A1=（a11，a12，a13，a14）

和

R1=（r（1）ij）4*4

因此，可得到渔船在大风作用下此航行方案危险等级的模糊子集为：

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

同样，针对大浪影响有：

A2=（a21，a22，a23，a242，a25，a26）

和

R2=（r（2）ij）6*4

渔船在大浪作用下此航行方案危险等级的模糊子集为：

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

因为在大风浪中渔船同时遭受大风和大浪作用，所以渔船在大风浪中航行时危险等级的模糊评定结果为：

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

3　结语

渔船在大风浪中航行危险等级指数可用来表示渔船在不同天气海浪条件下发生不同等级风险后果的可能性。而渔船危险等级指数的模糊关系矩阵可以定量描述渔船在不同等级风浪作用、不同航向与风浪方向夹角、不同长度时段内发生不同等级风险后果的可能性。因此，在实际工作中，根据海洋、气象部门相关信息，可以随时获取渔船计划航线上的天气海浪预报，能够得到渔船大风浪中航行危险等级指数的模糊关系矩阵，从而对渔船航次安全性进行预先评估，以为渔船在大风浪中航行风险决策提供依据，提高航行安全性。

本文所提出的渔船大风浪中航行风险估算模型仅仅是一个初步框架。真正要建立大风浪等致灾因子对渔船产生不同等级风险后果的模糊关系矩阵需要花费大量时间进行统计调查，有待于进一步深入研究。

［1］ROBERT W R，JAMES L R，THOMAS D.Incorporating risk assessment and benefit cost analysis in environment management ［J］.Risk Analysis，1988，8（3）:415-420.

［2］李世奎.中国农业灾害风险评价与对策［M］.北京:气象出版社，1999.

［3］陈新民，夏佳，罗国煜.黄河下游悬河决口灾害的风险分析与评价［J］.水利学报，2000，28（10）:12-16.

［4］VINCENT T C，KAZUHIKO K.A comparison of approaches to environmental risk management in Japan and The United States ［J］.Risk Analysis，1988，8（3）:247-260.

［5］郭其顺.世界海运事故的现状与原因分析［J］.中国船检，2000，2（2）:43-45.

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［7］刘正江.船舶安全管理［M］.大连:大连海事大学出版社，2011:2.

［8］王兴国，池弘福，胡波华，等.渔业生产安全与管理［M］.上海:上海科技文献出版社，2006:99.

［9］陈家辉，张吉平.航海气象学与海洋学［M］.大连:大连海事大学出版社，2001:24-26.

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［11］黄崇福，王家鼎.模糊数学优化处理技术及其应用［M］.北京:北京航空航天大学出版社，1995:99-127.

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

浙江省教育厅（Y201223122）

胡波华（1968-），男，浙江宁海人，讲师，研究方向：海洋渔业法规及渔船安全航行.E-mail:hbh666@126.com