江汉运河通航安全模糊综合评价
杨洪波 樊思月 杨慧慧 倪荣 杨裕霞
【摘 要】 为适应江汉运河通航安全管理的新要求，对江汉运河通航现状分析提取通航安全影响因素，运用决策实验和评价实验室方法得到各指标权重，通过建立模糊综合评价模型求解得到江汉运河通航安全评价值，并针对江汉运河通航安全管理提出建议。
【关键词】 江汉运河;安全管理;DEMATEL;模糊综合评价法
0 引 言
江汉运河凭借其独特的地理优势，依托长江及汉江腹地经济的不断发展，其货运需求量不断增加，船舶年通过量也在不断上升。截至2019年5月，江汉运河累计通航船舶艘次，运力万t，货运量万t。随着汉江航道整治工作的完成，江汉运河货运需求量将进一步增长。江汉运河船舶通过量的增加，以及船舶大型化的发展，导致运河通航安全问题日益凸显。这对江汉运河通航安全管理提出了新的要求。
1 江汉运河航运现状
1.1 航道基本情况
航道基本情况包括航道尺度、航道底部高程、跨河建筑物及水域设置等。
航道尺度是决定航道船舶通过能力的重要因素之一，航道尺度的设计标准是决定可通航船型的重要依据。江汉运河航道设计标准为限制性Ⅲ级航道，设计航道尺度为宽度45 m、 水深3.2 m、弯曲半径 480 m 、长67.225 km、设计通航净空8.5 m、渠化宽度60 m，可常年通行吨级船舶和吨级双排单列一顶二驳船队。但是，基于江汉运河实际运营情况，运河可通過船型的吨位要大于设计船型的吨位。因此，根据实时水位情况即时决定可通航的船型，对于提升江汉运河通航效率有重要意义。
航道底部高程对航道通航条件有很大影响，合理的航道底部高程设计为船舶顺利通航提供助力。江汉运河航道底部高程较为平缓，可分为两段：龙洲垸至拾桥航段底部基本齐平，高程为26.2 m;拾桥河至高石碑航段底部高程虽存在落差，但经计算，航道底部平均梯度为0.000 029，可视为零。
江汉运河水上跨河建筑物主要包括水工建筑物、跨河桥梁、跨河线缆等，其中：航道沿线各类建筑物总计83座;跨河桥梁57座，主要包括公路桥、生产桥和铁路桥;跨河线缆120处，经巡航目测满足净空要求。江汉运河自开通以来持续对龙洲垸船闸、高石碑船闸两水域进行实时水位监测，以了解每日航道水位情况;但跨河建筑物尚未经系统测量，实时净空情况仅通过巡航目测。
江汉运河龙州垸船闸及高石碑船闸均设有引导船舶安全出入、等候、通过船闸的过渡性航道。运河未设置锚地，通航船舶于引航道临时停泊等待过闸。
江汉运河沿线分别有纪南、后港和邓州等3个供船舶调头或临时停靠的回旋水域。纪南回旋水域布置于荆州市纪南镇附近，按单船回旋设计，位于运河河道右侧，部分回旋水域与运河航道水域共用，其中：左边线与运河河道中线重合，成喇叭口布置;上下游边线与引水干渠边线成45凹薪恰：蟾刍匦虿贾糜诰C攀泻蟾壅蚋浇创踊匦杓疲挥谠撕雍拥雷蟛啵匦虿贾梅绞接爰湍匣匦虿贾梅绞较嗤5酥莼匦虿贾糜诰C攀械酥菡蚋浇吹ゴ匦杓疲挥谠撕雍拥雷蟛啵匦虿贾梅绞轿耆梦骶：哟⑾乱降揽诿徘乃颉<湍稀⒑蟾酆偷酥？个回旋水域基本数据见表1。
1.2 通航环境
江汉运河联通长江与汉江，其航道内水位变化受长江和汉江的影响，其中，长江水位为龙洲垸船闸所测度的上游水位，汉江水位为高石碑船闸所测度的下游水位。此外，由于江汉运河航道水位受两端船闸控制，航道实际水位高程与运河外部水位高程呈现一定的差异。龙洲垸船闸下游测度水位和高石碑船闸上游测度水位，为江汉运河航道水位高程。
以2014年11至2018年7月江汉运河航道管理处运行管理科监测数据作为分析数据来源，水位测度均以黄海高程为零高程。
（1）外部水位高程。江汉运河航道外部水位高程数据来源为龙洲垸上游水位测度和高石碑下游水位测度。龙洲垸上游水位与高石碑下游水位均有明显的季节性变化：龙洲垸上游平均水位为32.40 m，最低水位为28.08 m，最高水位为39.47 m，水位标准差为2.62 m;高石碑下游平均水位为30.14 m，最低水位为28.10 m，最高水位为39.29 m，水位标准差为1.55 m。龙洲垸上游长江水位波动幅度高于高石碑下游汉江水位，最低水位情况两者相差无几，各波动周期（除2017年秋季外）中最高水位情况为龙洲垸上游水位高于高石碑下游水位4 m左右。长江与汉江汛期基本一致，长江汛期为5―10月，汉江汛期为8―10月，长江汛期时间较汉江更长。除2017年秋季外，龙洲垸上游水位长期高于高石碑下游水位，每年年初和年末的水位情况与此相反，但水位差数值较小。龙洲垸上游与高石碑下游的水位高程差见图1。
（2）内部水位高程。江汉运河航道内部水位高程数据来源为龙洲垸下游水位测度与高石碑上游水位测度。龙洲垸下游水位与高石碑上游水位均有着明显的季节性变化：龙洲垸下游平均水位为30.54 m，最低水位为28.73 m，最高水位为33.91 m，水位标准差为0.83 m;高石碑上游平均水位为30.07 m，最低水位为28.44 m，最高水位为31.90 m，水位标准差为0.68 m。龙洲垸下游水位波动幅度略高于高石碑上游水位，最低水位情况为龙洲垸下游略高于高石碑上游，各波动周期（除2017年秋季外）中最高水位情况为龙洲垸下游高出高石碑下游4 m左右，水位高峰周期情况与长江、汉江汛期情况一致。除2017年秋季外，龙洲垸下游水位长期高于高石碑上游水位，每年年初和年末的水位情况与此相反，但水位差数值较小。龙洲垸下游与高石碑上游的水位高程差见图2。
江汉运河航道外部水位高程变化情况与内部水位高程变化情况总体保持一致，存在细节性差异：外部水位高程差最高值为9.29 m，最低值为 2.88 m，平均值为2.25 m，标准差为2.29 m;内部水位高程差最高值为3.25 m，最低值为 1.13 m，平均值为0.47 m，标准差为0.68 m。细节性差异显示，内部水位高程差较外部水位高程差小且波动幅度减小。说明运河两大船闸通过管理控制降低了水位差，在调水的同时保证了船舶通航的平稳性，为江汉运河通航创造了良好的条件。
江汉运河航道底部高程差小，运河水体流速慢而平稳，泥沙较易沉降淤积，对航道富余水深有一定影响。现阶段泥沙淤积厚度约为0.5～0.8 m。自江汉运河开通至今，江汉运河航道管理处尚未对航道整体进行清淤疏浚，仅开展了局部性清淤疏浚工作：2016年对高石碑闸室进行清淤疏浚，清淤泥沙约2万m3;2018年对运河拾桥河处进行疏浚，消除了拾桥河处航道底部落差。
此外，江汉运河漂浮物主要是来源于长江水体的白色垃圾和水草，6、7月份较多，其余月份较少。江汉运河航道管理处每月以外包形式进行两次漂浮物打捞，及时清理漂浮物，确保了水体安全。
气候条件也是影响江汉运河通航安全的因素之一。风对于船舶的横、纵稳性有一定影响，雨、雪、霜、雾等限制了船员的视野范围和可视距离，影响船员的驾驶判断，成为影响通航安全的气候因素。现阶段江汉运河航道尚未布设全程可见度和风力监测的装置，船员可通过掌握运河所跨的3个城市的天气预报并结合自身及船舶情况合理控制船舶出行，江汉运河航道管理处也可通过当天实际情况发布航道通航信息。
2 研究方法
2.1 决策实验和评价实验室
（1）分析运河通航安全现状，整理江汉运河通航安全管理系统指标体系;
（2）通过征询江汉运河航道管理处、航运企业、海事管理部门等相关专家和一线监管人员的意见，确定各指标间是否存在影响，根据各因素間影响程度打分（0～5表示影响程度由小到大），确定直接影响矩阵X;
（3）对直接影响矩阵X进行规范化处理;
（4）求综合影响矩阵T=X（I X） 1;
（5）计算各元素的权重。
2.2 模糊综合评价法
（1）根据江汉运河通航安全管理系统指标体系，确定系统评价项目的评审要素集合：N=（N1 N2 N3 N4） ;
（2）确定评价集：V=（1? 0.75? 0.5? 0.25）=（危险度较低，危险度一般，危险度较高，危险度高）;
（3）通过数据统计和专家调查得到隶属度模糊子集： A=（a1? a2? a3? a4），计算系统各评价项目的模糊综合评判矩阵：R=A*R=（ri1? ri2? ri3? ri4）;
（4）计算得到第二层次的模糊综合评价矩阵R;
（5）采用DEMATEL方法得到各指标及各二级指标权重矩阵W，子系统模糊综合评价矩阵B=W *R;
（6）计算得到各系统安全评价值。
3 江汉运河通航安全评价实证
3.1 指标体系构建
基于对内河水上事故成因分析，结合江汉运河通航环境现状，确定江汉运河通航安全影响因素指标库。采用问卷调查方式，确定江汉运河通航安全影响因素为24个，计算得到江汉运河通航安全管理系统综合影响关系（表2）。
运用DEMATEL计算确定江汉运河通航安全管理系统各指标权重（表3）。
3.2 模糊评价矩阵
根据各二级指标权重值及对应的等级评价值确定隶属度模糊子集和单因素评价矩阵。江汉运河通航安全管理专家评分及等级评价见下页表4。
得到第二层次的模糊综合评价矩阵：
3.3 结果分析
以上结果表明，江汉运河通航环境危险度处在“危险度一般”与“危险度较低”等级间。
从二级指标层评价结果来看：江汉运河通航环境危险度处于“危险度一般”等级。
（1）江汉运河航道子系统目前处于危险度一般等级偏高。江汉运河自开通以来尚未进行全面清淤疏浚工作，航道淤积情况较为严重。航道净空通过每周3次巡航目测确定，难以保证其准确性，应系统测量跨河建筑物高程情况以确定实际航道净空高度。
（2）船舶子系统安全评价等级为危险度一般等级偏高。江汉运河航道较为狭窄，航行船舶离岸较近，随着江汉运河航道通航船舶大型化的发展和通航船舶数量的增多，船舶搁浅和碰撞的可能性增大。同时，江汉运河属于长江―江汉运河―汉江黄金航道圈的组成部分，汉江航道等级对通航船舶具有一定的限制，船舶进出江汉运河需通过龙洲垸船闸和高石碑船闸，航道管理处与海事管理部门等相关机构紧密配合，使航道安全风险得到了一定的控制。这在一定程度上降低了船舶通行江汉运河的安全风险。
（3）安全管理子系统目前处于危险度较低等级。这表明日常安全管理较为完善、安全培训教育工作落实到位。
（4）人员子系统目前处于危险度较低等级。管理人员素质水平较高，且经过一定程度的安全培训教育，在安全意识、工作负荷、专业素质等方面表现较好。船员在正式上岗前均经过一定的培训及上船实习，有效降低了船舶通航安全管理的风险。
