內(nèi)河LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策分析

包 瑞 ，李岳洋

(1.江蘇省地方海事局，江蘇 南京 210004；2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

內(nèi)河LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策分析

包 瑞1，李岳洋2

(1.江蘇省地方海事局，江蘇 南京 210004；2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

基于LNG動(dòng)力船在航行中存在著一些新的通航風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合京杭大運(yùn)河(蘇北段)航行環(huán)境，分析了LNG動(dòng)力船航行過(guò)程中的具體風(fēng)險(xiǎn)，采用模糊評(píng)判法對(duì)有關(guān)安全因素進(jìn)行了評(píng)判，并根據(jù)這些影響因素對(duì)LNG動(dòng)力船造成的風(fēng)險(xiǎn)提出了相應(yīng)的安全管理建議。

LNG動(dòng)力船;模糊評(píng)判法;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

0 引言

LNG能源是一種清潔燃料，具有熱值大、性能高等優(yōu)點(diǎn)，用于內(nèi)河船舶作為動(dòng)力燃料對(duì)于我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)的節(jié)能減排具有十分重要的意義[1]。但是，LNG 動(dòng)力船在航行過(guò)程中受航道自然條件、船員操作技能和船舶本身技術(shù)狀況的影響存在一定安全隱患，給水上交通安全監(jiān)管方面帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。為了提前防范這些危險(xiǎn)因素，確保LNG動(dòng)力船在內(nèi)河航道的航行安全，必須對(duì)船舶在航行過(guò)程中的各種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題做實(shí)際調(diào)查與分析，以便海事管理機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)安全監(jiān)管。

1 內(nèi)河LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

結(jié)合京杭大運(yùn)河(蘇北段)通航環(huán)境綜合分析后選取船舶自身?xiàng)l件、自然條件、水文氣象和航道的交通要素中的幾項(xiàng)重要指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.1船舶自身?xiàng)l件產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

船舶自身?xiàng)l件主要包括人員操作水平、機(jī)艙形式、儲(chǔ)氣罐布置三個(gè)因素。 人員操作技術(shù)參差不齊，對(duì)LNG認(rèn)識(shí)不正確以及缺乏相關(guān)的專業(yè)知識(shí)等都會(huì)潛在地增加通航風(fēng)險(xiǎn)。LNG 動(dòng)力船機(jī)艙形式主要分為兩種：本質(zhì)安全型機(jī)艙、增強(qiáng)安全型機(jī)艙。本質(zhì)安全型機(jī)艙的布置就是要求機(jī)艙處所在任何情況下(正常和異常情況)均處于氣體安全狀態(tài)，艙內(nèi)所有供氣管路應(yīng)進(jìn)行氣密環(huán)圍，如采用雙壁管等。對(duì)于增強(qiáng)安全型機(jī)艙在氣體探測(cè)、機(jī)械通風(fēng)、管路連接和監(jiān)控措施等方面要求比本質(zhì)安全型機(jī)艙要高[2]，可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求來(lái)考慮機(jī)艙形式。考慮安全性因素、經(jīng)濟(jì)性因素、適用性因素，儲(chǔ)氣罐的布置位置可主要分為三種：貨艙處、艉部甲板處或者是機(jī)艙處所。對(duì)于不同的通航環(huán)境，儲(chǔ)氣罐的布置位置的不同帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也不同。

1.2自然條件產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

自然條件風(fēng)險(xiǎn)包括河道水深、河道寬度、橋梁高度三個(gè)因素。河道水深不夠會(huì)導(dǎo)致船舶觸底擱淺甚至破壞船底結(jié)構(gòu)，所以河道水深是船舶通航中必須考慮的因素。船舶如果行駛在狹窄的航道中時(shí)，容易產(chǎn)生岸推、岸吸和浪損效應(yīng)，當(dāng)船舶過(guò)多時(shí)容易發(fā)生碰撞故障[3]。由于LNG動(dòng)力船的型深較大，因此船舶的凈空高度要比其他同尺度大小的船舶要大，所以橋梁通航高度也是制約其航行的主要因素。

1.3水文氣象條件產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

水文氣象條件風(fēng)險(xiǎn)包括風(fēng)力大小、能見度、水流三個(gè)因素。內(nèi)河LNG動(dòng)力船的型深較大，大風(fēng)中航行時(shí)更容易造成船舶的偏航、劇烈搖晃，甚至造成碰撞、擱淺等事故，所以風(fēng)力大小是必須考慮的因素。能見度的高低會(huì)直接影響到船舶的行船安全，在能見度不良的情況下船舶最容易發(fā)生碰撞事故。水流對(duì)于航行安全的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，分別是流速、流向和不正常流。受到不同的流向和不正常流時(shí)，會(huì)對(duì)船舶的操縱造成影響，船舶容易發(fā)生漂移并可能與他船或者岸基碰撞。

1.4交通條件產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)

交通條件風(fēng)險(xiǎn)包括船只密度、助航設(shè)施、海事管理三個(gè)因素。船只密度能夠直接反映一個(gè)水域船舶的交通規(guī)模和繁忙程度，并能夠從側(cè)面反映該水域交通的擁擠和危險(xiǎn)程度。船只過(guò)于密集就會(huì)有可能產(chǎn)生碰撞。助航設(shè)施的完善性和合理性對(duì)船舶安全航行起著保駕護(hù)航的作用。海事管理作為船舶調(diào)度中心，對(duì)整個(gè)航道的通航安全起著至關(guān)重要的作用。

對(duì)以上分析的通航過(guò)程中影響因素見圖1。

2 LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

影響LNG動(dòng)力船航行安全的眾多因素中大部分具有模糊性。基于模糊評(píng)判法成熟性，所以運(yùn)用模糊評(píng)判法對(duì)內(nèi)河LNG動(dòng)力船通航安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。在對(duì)LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，建立LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括因素集的確定和評(píng)價(jià)集的建立[3]。

2.1因素集的確定

通過(guò)圖1，建立模糊評(píng)價(jià)因素集，其中一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)有四個(gè)，分別是自然條件因素、水文氣象因素、交通因素、船舶自身?xiàng)l件因素，其表達(dá)式為U={U1，U2，U3，U4}。

自然條件因素包含三個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別是河道水深、河道寬度、橋梁高度,其表達(dá)式為U1={U11，U12，U13}。

水文氣象因素包括三個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別是水流、能見度、風(fēng)力大小,其表達(dá)式為U2={U21，U22，U23}。

交通因素包括三個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別是船只密度、助航設(shè)施、海事管理，其表達(dá)式為U3={U31，U32，U33}。

船舶自身因素包括三個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別是人員操作水平、機(jī)艙形式、儲(chǔ)氣罐布置,其表達(dá)式為U4={U41，U42，U43}。

2.2建立評(píng)價(jià)集

將指標(biāo)等級(jí)劃分為五個(gè)等級(jí)，分別為低危險(xiǎn)等級(jí)、較低危險(xiǎn)等級(jí)、一般危險(xiǎn)等級(jí)、較高危險(xiǎn)等級(jí)和高危險(xiǎn)等級(jí)，可寫成：V={低危險(xiǎn)，較低危險(xiǎn)，一般危險(xiǎn)，較高危險(xiǎn)，高危險(xiǎn)}，模糊評(píng)價(jià)的過(guò)程中可以寫成表達(dá)式V={1,2,3,4,5}。

3 LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)判

在建立LNG動(dòng)力船通航風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系后，需要確定各個(gè)影響因素的隸屬度，然后進(jìn)行模糊矩陣的計(jì)算，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出LNG動(dòng)力船在京杭大運(yùn)河(蘇北段)通航過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3.1隸屬度的確定

通過(guò)制作調(diào)查問(wèn)卷并請(qǐng)專家對(duì)每個(gè)影響指標(biāo)進(jìn)行打分，匯總后采取層次分析法求出每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度。 計(jì)算得到的各個(gè)因素隸屬度見表1～表5。

表1 一級(jí)評(píng)價(jià)因素指標(biāo)A

表2 航道自然條件的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度A1

表3 水文氣象因素的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度A2

表4 交通因素的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度A3

表5 船舶自身因素的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度A4

3.2綜合評(píng)判計(jì)算

隸屬度確定后，通過(guò)調(diào)查分析得出各個(gè)二級(jí)因素對(duì)于LNG動(dòng)力船通航危險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)矩陣見表6。

自然條件評(píng)價(jià)向量B1=A1RS，其中RS為R1，R2，R3組成的三行五列矩陣。采用最小最大值算法得出：

B1=A1RS=(0.2 0.4 0.3 0.2 0.2)

水文氣象條件評(píng)價(jià)向量B2=A2RM，其中RM為R4，R5，R6組成的三行五列矩陣。采用最小最大值算法得出：

B2=A2RM=(0.233 5 0.3 0.5 0.1 0.1)

表6 評(píng)價(jià)矩陣

交通條件評(píng)價(jià)向量B3=A3RN，其中RN為R7，R8，R9組成的三行五列矩陣。采用最小最大值算法得出：

B3=A3RN=(0.2 0.5 0.3 0.247 9 0.1)

船舶自身?xiàng)l件評(píng)價(jià)向量B4=A4RQ，其中RQ為R10，R11，R12組成的三行五列矩陣。采用最小最大值算法[5]得出：

B4=A4RQ=(0.2 0.324 6 0.4 0.2 0.1)

一級(jí)評(píng)價(jià)向量B=AR。采用最小最大值算法可得出：

B=AR=(0.2 0.324 6 0.4 0.2 0.2)

從上面結(jié)果中可以判定，內(nèi)河LNG動(dòng)力船航行于京杭大運(yùn)河(蘇北段)總體上是處于較低危險(xiǎn)和一般危險(xiǎn)之間。

通過(guò)上面對(duì)單一因素進(jìn)行評(píng)價(jià)可得出：在自然評(píng)價(jià)因素中，其中河道寬度影響較大；內(nèi)河水文氣象因素對(duì)于通航風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)于其他因素的影響比較小；交通因素中的助航設(shè)施不夠健全，海事的管理方面欠缺；船舶自身?xiàng)l件中人員操作水平較低，缺乏相關(guān)的專業(yè)知識(shí)；儲(chǔ)氣罐布置位置的選擇不夠科學(xué)。

4 建議和對(duì)策

4.1加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管

海事管理機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)水文、氣象、航道和船舶航行規(guī)律等情況，制定通航安全監(jiān)管對(duì)策，落實(shí)安全措施，盡可能地減少惡劣天氣對(duì)船舶航行的影響；可通過(guò)對(duì)船舶周邊加強(qiáng)管制，設(shè)定管制區(qū)，降低船舶碰撞幾率；制定LNG動(dòng)力船水上交通事故應(yīng)急預(yù)案,當(dāng)事故發(fā)生時(shí)可以采取及時(shí)有效的措施；建立嚴(yán)格的船舶動(dòng)態(tài)報(bào)告制度和應(yīng)急響應(yīng)體系，以更有效地對(duì)船舶進(jìn)出港實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，一旦發(fā)生突發(fā)事故能迅速做出有效的應(yīng)急響應(yīng)。

4.2完善助航設(shè)施

有關(guān)部門應(yīng)配備完善有效的助航標(biāo)志,如在適當(dāng)間距布設(shè)標(biāo)示航道寬度的浮標(biāo)；適當(dāng)布設(shè)導(dǎo)航標(biāo)志或燈標(biāo)以便于船舶的順利航行，有條件的地區(qū)可以采用電子航標(biāo)以輔助船舶在惡劣天氣條件下安全航行。

4.3優(yōu)化船舶設(shè)計(jì)

針對(duì)京杭大運(yùn)河(蘇北段)通航環(huán)境，對(duì)存在的問(wèn)題在船舶改裝或建造初期應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)優(yōu)化和解決，使其達(dá)到安全要求。如果艙容有剩余，還可將剩余艙容部分建一個(gè)隔離空艙，單獨(dú)安放 LNG 儲(chǔ)氣罐。另外，可以設(shè)置防火墻以提高LNG儲(chǔ)氣罐安全性。儲(chǔ)氣罐的布置應(yīng)結(jié)合不同的航行環(huán)境，綜合考慮各種影響因素選擇最優(yōu)的位置。

4.4提高船員操作水平

船舶管理部門應(yīng)配備足夠的適任船員，編制船員安全操作手冊(cè)，定期對(duì)船員進(jìn)行技能培訓(xùn)， 使其掌握LNG動(dòng)力船的專業(yè)操作知識(shí)，增強(qiáng)安全意識(shí)，嚴(yán)格遵守并認(rèn)真執(zhí)行船舶停泊、航行、作業(yè)的各項(xiàng)操作規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析不難發(fā)現(xiàn)，雖然LNG動(dòng)力船舶較普通動(dòng)力船舶增加了一定的安全隱患，但是這些風(fēng)險(xiǎn)都是可控的，只要采取針對(duì)性的措施，風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)大大降低。所以，加強(qiáng)對(duì)LNG動(dòng)力船風(fēng)險(xiǎn)管控，對(duì)于保證LNG動(dòng)力船運(yùn)輸安全暢通，建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系意義重大。

[1] 管義鋒,史騰飛,朱培培,等.LNG雙燃料船舶加注過(guò)程氣罐泄漏爆炸后果分析[J].船舶工程,2016,38(1):31-34.

[2] 朱培培.內(nèi)河柴油-LNG雙燃料動(dòng)力船舶風(fēng)險(xiǎn)分析[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué),2015.

[3] 李根.長(zhǎng)江張南水道通航環(huán)境安全評(píng)價(jià)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2006.

[4] 汪珺.LNG 動(dòng)力船市場(chǎng)迎來(lái)“春天”[N].中國(guó)水運(yùn)報(bào)，2013-07-01(2)．

[5] 李鴻吉.模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及實(shí)用算法[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

U698.6

A

2017-03-09

包瑞(1975—),男，高級(jí)工程師，從事船舶檢驗(yàn)工作。