船閘風險評估方法研究

阮超宇 盧新

摘 要：為消除船閘安全風險隱患、提升運行單位船閘安全管理水平，科學開展船閘風險評估研究，對于確保船閘安全穩(wěn)定運行具有重要的意義和指導作用。

關鍵詞：船閘;危險源;風險評估

中圖分類號：U698? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0043-02

我國疆域寬廣，水資源豐富，江河湖海相連，構成了天然的內河水網(wǎng)。通航船閘作為通航建筑物的一種，對于暢通航道、便利和發(fā)展水路運輸，具有不可替代作用。據(jù)統(tǒng)計，目前全國通航建筑物共九百多座，其中，船閘共858座（約占95%），正常使用船閘596座（約占70%），涉及廣東、湖南、江蘇、四川、重慶等二十多個省。

由于船閘是樞紐的重要組成部分，過閘船舶在通航活動中的必經(jīng)之路，是交通安全管理的薄弱環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)事故后果不堪設想。且部分船閘存在質量缺陷、設備設施老化、附屬水工設施損壞等安全隱患，對大壩本身及水路運輸?shù)陌踩\行有較大影響。為此，科學開展船閘風險評估研究，確保船閘安全穩(wěn)定運行，對于消除船閘安全風險隱患、提升運行單位船閘安全管理水平具有重要的意義和指導作用。

1 船閘風險評估的方法

風險防控是對風險進行辨識、評估、管控的全過程，其中，風險評估是識別和分析潛在風險發(fā)生的可能性及其嚴重程度的過程，是風險管理的重要步驟，同時也是風險管理決策是否成功的關鍵過程。目前各國學者對風險防控的研究主要集中在風險評估領域，主要分為定性和定量兩類風險評價。

定性風險評價是基于對事物的知識、觀察、經(jīng)驗等了解，并分析其發(fā)展變化規(guī)律，進而科學地分析、判斷該事物風險的一類方法。運用此類方法可以找出系統(tǒng)中存在的有害因素，并根據(jù)這些因素從管理及技術上提出有效的對策措施，加以控制，從而達到系統(tǒng)安全的目的。較常用的方法有安全檢查表、事故樹分析、預先危險性分析、故障類型和影響分析、危險度評價法、事件樹分析、危險性可操作研究等分析評價方法。

定量風險評價是基于統(tǒng)計、檢測、實驗等數(shù)據(jù)資料，根據(jù)有關標準，應用科學方法構造其數(shù)學模型，進行定量評價的一類方法。較常用的方法有事故樹分析、層次分析法、模糊數(shù)學綜合評價法、概率風險評估方法等。

2 船閘運行的主要風險

經(jīng)過典型船舶實地調研并查閱資料，從過閘船舶及貨物特點、船閘安全運行狀態(tài)、人的因素、環(huán)境影響因素等方面梳理船閘運行期間的各類安全風險，主要有：極端天氣引起的安全風險;船舶超限（超高、超寬、超載）過閘安全風險;船舶撞擊船閘或其他過閘船舶安全風險;船舶船閘內擱淺安全風險;船舶過閘期間，人的不安全行為（船閘操作人員、船員）安全風險;危險貨物船舶或客船船閘內起火安全風險;船閘關鍵設備故障安全風險;船閘檢修維護期間，危險作業(yè)安全風險等。

3 基于解釋結構模型的船舶過閘風險分析[1]

在文獻中運用解釋結構模型對三峽船舶過閘碰撞事故風險進行模擬。該模型主要借助知識及過往的實踐經(jīng)驗，將復雜系統(tǒng)分解成若干個子系統(tǒng)要素，并明確各要素之間的關系，構成結構圖形和矩陣。最終通過矩陣的演算與變換，將復雜、模糊的系統(tǒng)簡單、明朗化，并針對簡化后的結構模型進行系統(tǒng)的分析。

該方法的優(yōu)點在于可以明確表示子系統(tǒng)之間的關聯(lián)，而不需要明確表示各量的關系，具有很強的解釋功能，可以分析出船舶碰撞事故發(fā)生的直接、間接及根源因素之間的相互關系，但是并不能求得碰撞事故的風險概率，且該方法在邏輯關系上還依賴于相關專家或人員的經(jīng)驗，在一定程度上會對結果產(chǎn)生影響。

4 基于貝葉斯網(wǎng)絡的船舶過閘風險評價[2]

在文獻中運用貝葉斯網(wǎng)絡推理方法對船閘通航過程中的擱淺、碰撞及火災事故的風險概率進行計算。首先從機器因素、環(huán)境因素、人為因素、管理因素四個方面明確船舶過閘的主要風險源，對國內重要船閘實際發(fā)生的事故類型及其進行統(tǒng)計分析，通過分析各節(jié)點之間的關系以及咨詢專家的建議構造網(wǎng)絡結構：擱淺事故貝葉斯網(wǎng)絡結構及碰撞和火災事故貝葉斯網(wǎng)絡結構。挖掘整理數(shù)據(jù)獲得各節(jié)點的條件概率分布構建貝葉斯網(wǎng)絡，評定出各風險源的先驗概率，進而得到事故發(fā)生的后驗概率值。

該方法的優(yōu)點是運用系統(tǒng)工程的方法建立一種風險評價的模型，探索過閘事故的機理，缺點則是仍需要咨詢相關專家或人員的經(jīng)驗進行預估，且不能得到事故的概率值，其結果只能用來分析各層節(jié)點之間的相互關系。

5 基于重大危險源辨識的船舶過閘模糊綜合評價[3]

在文獻中研究了國內外重大危險源辨識與評價的相關理論，實地調研了三峽船閘的運行情況，針對三峽船閘的運行明確其重大危險源的定義。運用觀察法、安全檢查表法、事故樹分析等辨識方法識別三峽船閘運行的系統(tǒng)危險源，最后運用德爾菲法辨識了運行系統(tǒng)的重大危險源。以事故模型為理論依據(jù)、運用模糊綜合評判思想，建立了三峽船舶過閘重大危險源模糊綜合評判模型，進而建立了船閘系統(tǒng)危險性的評價指標及其評價體系。

該方法的關鍵點在于德菲爾法判斷重大危險源，而德菲爾法的本質是將具有很大模糊性的、無法量化的信息通過咨詢相關專家或人員的方式進行處理、修正，進而得到預測結果，且各指標的評價帶有很強的主觀性，使其求得的結果準確性較低。

6 基于故障樹分析法的船舶過閘風險評價[4]

在文獻中運用故障樹分析法對通航船舶過閘時可能發(fā)生火災事故風險的概率進行計算。運用故障樹方法對風險進行定量分析時需要已知底事件的概率，因而首先要確定各底事件分別是什么，即船舶火災事故成因發(fā)生，并對各底事件的概率進行估算。通過分析可知，共有28個事故成因：船員操作不當、易燃物無隔離、明火作業(yè)、雷暴天氣等。按照隨機過程理論，在一定時間間隔內發(fā)生船舶火災事故的次數(shù)服從泊松分布，泊松分布的λ值應為船閘每年發(fā)生該事故次數(shù)的期望值。參考類似過閘風險的情況和事故發(fā)生的概率，并結合實際情況對其進行修正，分別得到28個底事件的λ值，進而求得其底事件的發(fā)生概率。在估算出底事件后，根據(jù)系統(tǒng)的最小割集來計算頂事件發(fā)生的概率。此處按照故障樹建立的基本方式進行計算（其基本概念及方法詳見參考文獻）得出頂事件的概率。

從上述計算過程可知，該方法的關鍵變化點在底事件概率的確定，且由于底事件較多，最小割集都有交集，極易導致計算求得的最終概率變化較大，準確率較低。

7 結語

從目前船閘通航風險方法的研究來看，船閘的通航環(huán)境復雜，風險種類及其誘因較多、不確定性較大，且大部分的方法都基于相關專家或人員的經(jīng)驗判斷，經(jīng)典的風險評價方法得到的計算結果難以全面反映該過程的全部狀況。因而筆者建議運用蒙特卡洛模擬法，以隨機抽樣的方式確定某種狀態(tài)轉移的時間和方向，隨機模擬各種變量間的動態(tài)關系，客觀分析風險形成、發(fā)展過程，直接分析判斷出每一種因素的不確定性，并把該不確定性對結果的影響以概率分布的形勢表示出來，進而解決不確定的復雜問題。

參考文獻：

[1] 基于ISM的三峽船閘船舶過閘碰撞事故風險分析[J]. 李莉，劉清，張恒，鄧敏.武漢理工大學學報.2012（02）.

[2] 尹鳳陽. 基于貝葉斯網(wǎng)絡的船舶過閘風險評價研究[D]. 武漢理工大學，2011.

[3] 張偉. 三峽船閘重大危險源的辨識與評價研究[D]. 武漢理工大學，2007.

[4] 倪鵬. 風險管理技術在三峽船閘通航安全應急反應關鍵技術研究中的應用[D]. 北京郵電大學，2008.