基于熵值法的船舶污染事故區(qū)域應(yīng)急聯(lián)防成本分擔(dān)機(jī)制研究

劉桂云,陳家炫,朱家毅

（1.寧波大學(xué) 海運(yùn)學(xué)院,浙江 寧波 315832;2.浙江2011 港口經(jīng)濟(jì)協(xié)同創(chuàng)新中心,浙江 寧波 315832）

近些年,我國沿海港口吞吐量快速增長.2019年,沿海港口的貨物吞吐量達(dá)到91.88×108t 之多,與過去一年相比增長了4.3%.貨物吞吐量的增長促使沿海及港口水域通航密度不斷增加,船舶交通事故也會(huì)隨之頻繁發(fā)生,因此污染應(yīng)急工作方面面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).2019年11月,交通運(yùn)輸部等九部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于建設(shè)世界一流港口的指導(dǎo)意見》,明確提出了我國要建設(shè)“安全便捷、智慧綠色、經(jīng)濟(jì)高效、支撐有力、世界先進(jìn)的世界一流港口”.基于綠色港口的發(fā)展要求,我國針對海上船舶污染事故的應(yīng)急處理制定了相應(yīng)的法律法規(guī)及技術(shù)導(dǎo)則.2017 年7 月,交通運(yùn)輸部發(fā)布了《水上溢油環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》,旨在指導(dǎo)防治船舶污染海洋環(huán)境能力建設(shè)工作.按照技術(shù)導(dǎo)則的要求,若各個(gè)碼頭單獨(dú)建設(shè)各自的溢油應(yīng)急能力,需要配備數(shù)量較多的溢油應(yīng)急物資和設(shè)備,如吸油氈、溢油分散劑、溢油分散劑噴灑裝置等.但發(fā)生船舶污染事故時(shí),只有具備專業(yè)的應(yīng)急人員、應(yīng)急船舶等大型設(shè)備,才能將應(yīng)急物資高效利用起來,形成真正的溢油應(yīng)急力量.否則,某個(gè)區(qū)域內(nèi)大量配備消耗性溢油應(yīng)急物資,一方面會(huì)產(chǎn)生對資源的不充分利用,另一方面也很難形成有效的溢油應(yīng)急能力.為了更好地發(fā)揮應(yīng)急資源的利用效率,并保證區(qū)域應(yīng)急能力,可以通過聯(lián)防共建的方式,以區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行相應(yīng)的溢油應(yīng)急能力建設(shè),區(qū)域內(nèi)碼頭共同承擔(dān)區(qū)域溢油應(yīng)急能力建設(shè)任務(wù).

在船舶污染事故應(yīng)急區(qū)域聯(lián)防問題的研究中,陳立家等[1]研究了港區(qū)溢油應(yīng)急聯(lián)防設(shè)備庫選址問題;馬強(qiáng)等[2]、劉廣強(qiáng)等[3]研究了船舶污染事故聯(lián)防體組建的必要性、可行性及建設(shè)模式、建設(shè)注意事項(xiàng)等問題;張運(yùn)興等[4]對京唐港碼頭溢油應(yīng)急聯(lián)防體的建設(shè)模式進(jìn)行了研究;魯東青[5]、劉輝[6]分別研究了廣州港及長三角區(qū)域環(huán)境污染區(qū)域聯(lián)防聯(lián)治問題;Lü 等[7]研究了區(qū)域海上污染事故應(yīng)急物資調(diào)度問題;王慈云等[8]分析了船舶污染事故區(qū)域應(yīng)急聯(lián)動(dòng)體系的組成要素.區(qū)域應(yīng)急聯(lián)防體系建設(shè)以科學(xué)的污染風(fēng)險(xiǎn)評估為基礎(chǔ),Lee等[9]、Jin 等[10]、Amir-Heidari 等[11]等研究了船舶污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法和模型.這些研究成果針對區(qū)域聯(lián)防的可行性、運(yùn)作模式等問題提出了相關(guān)建議和要求,而關(guān)于聯(lián)防體系各參與主體的建設(shè)和運(yùn)營成本分擔(dān)機(jī)制的關(guān)鍵問題研究很少,亟需提出科學(xué)合理的成本分擔(dān)方案.

1 船舶污染事故區(qū)域聯(lián)防的內(nèi)涵及成本構(gòu)成

1.1 區(qū)域聯(lián)防內(nèi)涵

船舶污染事故區(qū)域聯(lián)防指的是區(qū)域內(nèi)的碼頭自發(fā)地進(jìn)行聯(lián)動(dòng),并建立聯(lián)防機(jī)制,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急設(shè)備資源的整合、優(yōu)化和統(tǒng)一調(diào)配使用,作為一個(gè)整體進(jìn)行污染事故的聯(lián)防聯(lián)治,不再各自布局、單獨(dú)應(yīng)對.在日常事故預(yù)防時(shí),統(tǒng)一培訓(xùn)、演練;處理污染事故時(shí)，統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一應(yīng)對.建立區(qū)域聯(lián)防機(jī)制,可提高區(qū)域應(yīng)對海域突發(fā)污染事故的整體處置能力,預(yù)防和減少海域突發(fā)溢油事件的發(fā)生,提升突發(fā)性污染事故的響應(yīng)和應(yīng)急能力,減輕或消除海域突發(fā)溢油所引起的危害.

對于可以實(shí)施聯(lián)防的區(qū)域范圍和碼頭數(shù)量并沒有明確的限定.一般來說,最遠(yuǎn)距離碼頭之間的應(yīng)急物資運(yùn)輸及使用時(shí)間能夠滿足應(yīng)急要求的區(qū)域,都可以在一定約束條件下建立區(qū)域聯(lián)防體系.同時(shí),聯(lián)防體系不會(huì)對各個(gè)碼頭依據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)章規(guī)定的防治船舶污染海洋環(huán)境的責(zé)任和義務(wù)產(chǎn)生影響,各碼頭業(yè)主必須按照相關(guān)法律法規(guī)要求,承擔(dān)設(shè)施設(shè)備的購置、日常維護(hù)和保養(yǎng)等費(fèi)用.建立區(qū)域聯(lián)防體系本質(zhì)上是為了提高區(qū)域整體對船舶污染海洋環(huán)境的防治能力.

構(gòu)建區(qū)域聯(lián)防體系時(shí),經(jīng)海事主管部門許可,聯(lián)防體系成員應(yīng)該簽訂溢油應(yīng)急聯(lián)防協(xié)議,并報(bào)送海事部門備案.聯(lián)防體系的成立旨在實(shí)現(xiàn)應(yīng)急設(shè)備資源的優(yōu)化、整合和統(tǒng)一調(diào)配使用,并不減輕任何一個(gè)聯(lián)防體系成員在防治船舶溢油海洋環(huán)境應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任和義務(wù);聯(lián)防體系不得隨意解散,任何成員不得隨意退出;聯(lián)防體系成員有任何變化,包括加入和退出,都需經(jīng)海事部門許可;聯(lián)防體系應(yīng)共同委托某位成員或附近船舶溢油清除單位負(fù)責(zé)聯(lián)防體系應(yīng)急設(shè)備的使用、管養(yǎng)和維護(hù).聯(lián)防體系成立后,在其營運(yùn)期間,允許區(qū)域內(nèi)的其他碼頭申請加入.需要由加入單位委托專業(yè)機(jī)構(gòu)評估自己能否被覆蓋到原有的聯(lián)防體系內(nèi),若能覆蓋,則重新測算出各自的責(zé)任分擔(dān)比例;若不能覆蓋,則評估出新增的能力(由新加入的單位承擔(dān))及各自的責(zé)任分擔(dān)比例.

聯(lián)防體系構(gòu)建的模式一般可以分為三種.一是自營型,即由共建區(qū)域各成員單位共同成立自營管理實(shí)體;二是托管型,由成員單位共同成立股份公司,再委托第三方專業(yè)公司對應(yīng)急能力建設(shè)和營運(yùn)進(jìn)行托管;三是服務(wù)外包型,由共建區(qū)域成員單位直接委托第三方專業(yè)公司進(jìn)行建設(shè)和運(yùn)營.有關(guān)共建成員的責(zé)任、義務(wù)、權(quán)利和共建區(qū)域的進(jìn)入和退出機(jī)制以及營運(yùn)管理等都應(yīng)該通過協(xié)議確立,由所有成員單位的法人(或代表)簽字確認(rèn).其中,區(qū)域聯(lián)防體系成員單位的建設(shè)和運(yùn)營成本承擔(dān)比例是需要解決的核心問題.

1.2 區(qū)域聯(lián)防成本構(gòu)成

區(qū)域聯(lián)防成本主要為建立及維護(hù)聯(lián)防體系有效應(yīng)急能力的成本,包括設(shè)施設(shè)備成本、應(yīng)急人員隊(duì)伍成本、應(yīng)急演練成本以及其他臨時(shí)性支出成本.

(1)設(shè)施設(shè)備成本.區(qū)域聯(lián)防體系需要根據(jù)確定的區(qū)域應(yīng)急防備目標(biāo)購置防污染設(shè)施設(shè)備,包括應(yīng)急船舶、應(yīng)急物資等,并要對這些設(shè)施設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)和更換.根據(jù)要求建設(shè)應(yīng)急倉庫,并配備相應(yīng)的搬運(yùn)、裝卸設(shè)備.設(shè)施設(shè)備成本占比高,在具體分擔(dān)比例設(shè)定時(shí),要充分考慮到各個(gè)參與主體碼頭的差異性.

(2)應(yīng)急人員隊(duì)伍成本.應(yīng)急人員隊(duì)伍是應(yīng)急能力建設(shè)的重要內(nèi)容,其成本主要包括應(yīng)急人員的工資、保險(xiǎn)支出及其他補(bǔ)貼和辦公費(fèi)用等.

(3)應(yīng)急演練成本.聯(lián)防體系要定期進(jìn)行應(yīng)急演練,其成本包括參與演練的船舶費(fèi)用(模擬事故船、專業(yè)清污船、清污輔助船等)、消耗的應(yīng)急物資費(fèi)用等.

(4)其他成本.其他臨時(shí)性支出成本.

在區(qū)域聯(lián)防體系中,各個(gè)碼頭均需要配置的設(shè)備及建設(shè)的應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急演練等費(fèi)用需要聯(lián)防體系成員按照比例共同承擔(dān),而個(gè)別需要特殊建設(shè)能力(比如特有化學(xué)品的防污染設(shè)備)的碼頭,則由此碼頭單獨(dú)建設(shè)或者同類碼頭按照相同的計(jì)算原則共同承擔(dān).本文研究的成本分擔(dān)問題主要是指所有碼頭均需要建設(shè)的應(yīng)急能力所對應(yīng)的成本,在成本分擔(dān)機(jī)制構(gòu)建中,要充分考慮共贏、貢獻(xiàn)補(bǔ)償?shù)仍瓌t.

2 船舶污染事故區(qū)域聯(lián)防成本分擔(dān)的影響因素

船舶發(fā)生污染事故的總體風(fēng)險(xiǎn)是船舶污染事故應(yīng)急能力建設(shè)的主要依據(jù).而港口船舶污染風(fēng)險(xiǎn)的影響因素復(fù)雜,主要包括碼頭泊位靠離船舶的類別和噸級、事故發(fā)生概率、碼頭管理水平、自然環(huán)境因素等.區(qū)域聯(lián)防成本分擔(dān)比例也主要根據(jù)這些因素確定,具體可以量化為污染物種類、污染量、泊位參數(shù)、船舶艘次、貨物吞吐量、管理因素等.由于參與區(qū)域聯(lián)防的碼頭均處在同樣的自然環(huán)境中,所以環(huán)境因素可以不作為成本分擔(dān)的依據(jù).

2.1 污染物種類

船舶污染事故泄漏的主要污染物包括油品及化學(xué)品.油品有不同的種類,包括原油、燃料油、成品油、潤滑油等,而化學(xué)品的種類繁多、特性各異.另外,船上會(huì)產(chǎn)生一些含油污水、生活污水、船舶垃圾等污染物,也會(huì)對海洋環(huán)境造成污染.

這些泄漏的油品的黏性、比重等特性不同,對海洋環(huán)境的污染后果也會(huì)有區(qū)別.黏性大、難揮發(fā)的油品會(huì)大量附著在岸線及其他海洋結(jié)構(gòu)物上,很難清除;黏性小、易揮發(fā)的油品粘附性小,泄漏一段時(shí)間后會(huì)大量揮發(fā),持久性的污染后果相對黏性大的油品輕一些,但突然大量泄漏時(shí),爆炸及著火風(fēng)險(xiǎn)更高一些.如果事故泄漏的是化學(xué)品,則更加復(fù)雜,化學(xué)品的毒性、水溶性、揮發(fā)性、易爆性等均不同,碼頭需要增加配備有針對性的化學(xué)品污染清除設(shè)施設(shè)備和物資.

2.2 污染量

污染溢油量主要根據(jù)可能最大水上溢油事故溢油量來預(yù)測.《水上溢油環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》(JT/T 1143-2017)中規(guī)定,新建水運(yùn)工程建設(shè)項(xiàng)目的可能最大水上溢油事故溢油量按照設(shè)計(jì)代表船型的1個(gè)貨油邊艙或燃料油邊艙的容積確定;已營運(yùn)的水運(yùn)工程項(xiàng)目按照實(shí)際航行和作業(yè)船舶中載油量最大船型的1個(gè)貨油邊艙或燃料油邊艙的容積確定;化學(xué)品船則參考此規(guī)定,以靠泊的最大化學(xué)品船單艙容量作為事故可能的污染泄漏量.

2.3 泊位參數(shù)

泊位參數(shù)主要指的是碼頭的泊位數(shù)量和等級.對于多泊位碼頭來說,雖然多個(gè)泊位同時(shí)作業(yè)并發(fā)生污染事故的概率較小,但總體上還是比單個(gè)泊位碼頭作業(yè)船舶的溢油風(fēng)險(xiǎn)更大.從區(qū)域聯(lián)防角度來看,多泊位碼頭的業(yè)主在設(shè)施設(shè)備配備、防污染費(fèi)用分擔(dān)方面需要承擔(dān)更多責(zé)任.

2.4 船舶艘次

進(jìn)出碼頭的船舶艘次與溢油事故發(fā)生概率密切相關(guān).污染事故發(fā)生概率一般是以船舶艘次或者貨物吞吐量為依據(jù),通過與本區(qū)域事故總數(shù)量及船舶總艘次或吞吐量對比算出.船舶進(jìn)出艘次多的碼頭,交通事故的發(fā)生概率相對較高,事故引起的污染風(fēng)險(xiǎn)也隨之加大.

2.5 貨物吞吐量

碼頭貨物吞吐量與船舶在港裝卸時(shí)間、船舶進(jìn)出港頻度等密切相關(guān),也是衡量污染事故發(fā)生概率的重要因素.同樣規(guī)模的碼頭,吞吐量越大,事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)也就越大.

2.6 管理因素

管理因素指的碼頭防污染管理制度及人員配備的完善性.碼頭是否編制污染事故專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案,管理和操作人員是否參加了船舶污染事故應(yīng)急人員培訓(xùn)等均會(huì)對污染事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響.

3 船舶污染事故區(qū)域聯(lián)防成本分擔(dān)的熵值模型

3.1 熵值模型

3.1.1 指標(biāo)的熵值權(quán)重

熵的概念源于熱力學(xué),表示不能用來做功的熱能,是熱能變化量除以溫度所得的商.其概念由德國物理學(xué)家Clausis 和Boltgman 首次提出來的,后來美國數(shù)學(xué)家、控制論及信息論創(chuàng)始人Wiener和Shannon 提出了更廣闊的信息熵,現(xiàn)已在工程技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用.采用熵理論來確定比例或者權(quán)重可消除主觀影響,使得相應(yīng)的研究結(jié)果更加客觀可信.

在確定熵權(quán)時(shí),要考慮到對應(yīng)指標(biāo)的類型.指標(biāo)可分為成本型(越小越好)和效益型(越大越好)指標(biāo).

式中:J1為效益型指標(biāo)集;J2為成本型指標(biāo)集.

本文中所用的影響因素均為效益指標(biāo),其分值越大,表示承擔(dān)的比例越高.

設(shè)評價(jià)指標(biāo)為u i(i=1,2,…,n),碼頭j(j=1,2,…,m)的第i個(gè)指標(biāo)參數(shù)分值為yij.的接近度可用dij表示,dij=dij越大,則評價(jià)指標(biāo)i在綜合評價(jià)中所起的作用越大;如果某個(gè)因素的各指標(biāo)分值全部相等,則該因素在綜合評價(jià)中幾乎不起作用.根據(jù)各指標(biāo)的接近度dij,利用熵的定義,評價(jià)指標(biāo)i相對重要性的歸一化熵值可由下式來表示:

顯然,0≤ei≤1.由于熵最大時(shí),該指標(biāo)的評價(jià)貢獻(xiàn)最小,因此,質(zhì)量指標(biāo)ui的權(quán)重可由1-ei來度量.對其進(jìn)行歸一化處理,得到評價(jià)指標(biāo)ui的權(quán)重ai為:

3.1.2 碼頭分擔(dān)比例的計(jì)算

計(jì)算得出每個(gè)碼頭的得分Qj為:

在此基礎(chǔ)上,確定每個(gè)碼頭的分擔(dān)比例Dj為:

3.2 模型參數(shù)

根據(jù)船舶污染事故區(qū)域聯(lián)防成本分擔(dān)的影響因素,建立成本分擔(dān)評價(jià)指標(biāo),主要包括污染物種類、污染量、泊位參數(shù)、船舶艘次、貨物吞吐量和管理因素.在評價(jià)指標(biāo)選取時(shí),充分考慮了科學(xué)性、有效性、獨(dú)立性等原則.

在評價(jià)指標(biāo)參數(shù)分值確定時(shí),根據(jù)指標(biāo)內(nèi)涵,污染量、船舶艘次、貨物吞吐量直接使用各個(gè)碼頭的實(shí)際數(shù)量;污染物種類、泊位參數(shù)、管理因素則通過專家討論后主觀賦值.具體評價(jià)指標(biāo)參數(shù)見表1.

表1 成本分擔(dān)評價(jià)指標(biāo)的參數(shù)

(1)污染物種類.黏性小、比重低的輕質(zhì)油品(如柴油、汽油)易揮發(fā),對比黏性大、比重高的油品污染后果要輕.所以,如果碼頭進(jìn)出的船舶發(fā)生事故,可能泄漏的油品主要為輕質(zhì)油,在溢油種類參數(shù)上可取小值;如果可能泄漏的主要油品主要為重質(zhì)油,則取大值.對于化學(xué)品來說,區(qū)域內(nèi)的化學(xué)品碼頭可以根據(jù)泄漏的化學(xué)品種類來確定污染物種類參數(shù).

(2)污染量.污染量是確定聯(lián)防參與主體責(zé)任的主要因素,用碼頭靠泊最大船型的可能最大水上污染事故溢油量(或者化學(xué)品污染量)來表示.

(3)泊位參數(shù).泊位參數(shù)主要由泊位數(shù)量和等級按照比例累加計(jì)算得出.

(4)船舶艘次.船舶艘次參數(shù)按照每個(gè)碼頭的年平均進(jìn)出艘次核算.

(5)貨物吞吐量.貨物吞吐量按照每個(gè)碼頭的年貨物平均吞吐量核算.

(6)管理因素.管理因素根據(jù)防污染制度和人員情況賦值.

3.3 數(shù)據(jù)分析

假設(shè)區(qū)域內(nèi)共有10個(gè)碼頭,碼頭的污染物種類、污染量、泊位參數(shù)、船舶艘次、貨物吞吐量及管理因素?cái)?shù)據(jù)見表2.

表2 區(qū)域內(nèi)碼頭評價(jià)指標(biāo)參數(shù)分值

根據(jù)前述的熵值公式計(jì)算可得各個(gè)參數(shù)的權(quán)重系數(shù),權(quán)重系數(shù)與碼頭數(shù)據(jù)乘積的歸一化結(jié)果即是每個(gè)碼頭應(yīng)該分擔(dān)的成本比例(表3).

表3 區(qū)域內(nèi)碼頭的成本分擔(dān)比例

對于同個(gè)區(qū)域的碼頭聯(lián)防成本分擔(dān)問題,相對于模糊AHP 等方法,用熵值理論進(jìn)行計(jì)算能夠突出差異化指標(biāo)的影響,并盡量減少主觀因素的干擾,使得成本比例核算較合理可行,進(jìn)而保障聯(lián)防體系的良好運(yùn)作和可持續(xù)發(fā)展.

4 結(jié)論

建立區(qū)域聯(lián)防是有效提高碼頭防污染物資使用效率,提升區(qū)域應(yīng)急能力的重要策略.在分析碼頭防污染責(zé)任影響因素的基礎(chǔ)上,通過熵值方法合理確定聯(lián)防體系各參與主體的建設(shè)成本比例,對于保持聯(lián)防體系穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展非常重要.在具體實(shí)踐操作中,要仔細(xì)辨析各個(gè)參與碼頭的風(fēng)險(xiǎn),如果有特殊的風(fēng)險(xiǎn)存在,需要根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充計(jì)算參數(shù),保證分擔(dān)比例的合理性和科學(xué)性.