恶劣天气下船舶风险评价与实践2013

2013年11月恶劣天气下船舶风险评价与实践恶劣天气下船舶风险评价与实践第一节气象学基本概念恶劣天气下船舶风险评价与实践1天气和气候“由于气候条件不好，航班不能按时起飞。”气象学上的定义：天气：指某一特定区域，在较短时间内各种气象要素的综合表现；第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响气候：指某一特定区域，气象要素的多年平均特征（其中包括极值）；恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响大连位于北半球的暖温带地区，属于具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，是东北地区最温暖的地方。年平均气温10.5°C左右，其中8月最热，平均气温24°C，日最高气温超过30°C的天数只有10至12天。1月最冷，平均气温-5°C，极端最低气温可达-21°C左右，全年无霜期180-200天。全年日照总时数为2500--2800小时。年平均降水量在550--950毫米，其中60%-70%集中于夏季，多以暴雨形式降水，且夜雨多于日雨。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

2气象要素

在气象学中，气象要素指的是用来表示大气状态的物理量或物理现象。具体来说，包括气压、气温、湿度、风、云、能见度，以及各种天气现象。

这其中，天气现象主要包括雾、各类降水（包括各等级和各种类型的雨、雪）、沙（尘）暴、从理论上讲，水文气象要素有很多个，如气压、气温、湿度、风、天空状况（云状、云量、云高等）、能见度、天气现象、海温、海冰、海流和海浪，等等。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

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目前中国各地气象台对公众发布的日常天气预报内容,并不包含所有上述气象水文要素，一般来说包括天空状况、天气现象、风向、风力、最高气温和最低气温。以大连气象台为例，其日常发布的气象预报形式为：大连市各区“白天晴到多云，傍晚前后转阴，有小到中雨；南到东南风3到4级；今天白天最高气温24ºC，最低气温18ºC。”其他项目仅在广播电台的整点实况中公布。至于由气象部门和海洋部门发布的海洋气象预报的项目，则仅有天空状况、天气现象、风、浪和能见度。3天气系统天气系统：产生并携带特定天气的大气系统，如台风（热带气旋），高压、低压、锋面，等等；天气系统的尺度：恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

第二节气象要素对船舶安全的影响1气压2气温3湿度货物潮湿4风1976年3月，风暴横扫大西洋，时速110km，风力12级，希腊一艘27万5千吨的超级油轮“奥林匹克勇敢号”受风暴袭击，在比斯开湾布勒斯特附近一岛上触礁后断成两截沉没，造成了世界上损失最大的一次海事。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

54年9月，一强台风袭击津轻海峡，使日本往返于函馆、青森的一艘交通船“洞爷丸”沉没，死亡1000多人。事后开凿青—函隧道，长23海里、宽11m、高9m，1964年动工，1986年竣工，历时22年。93年9月，大连“凤凰山”轮在珠江口遇15号台风沉没，仅存活3人。2002年9月26日塞内加尔的一艘客轮“乔拉号”在飓风中仅3分钟翻扣海里，导致700多人命丧大西洋，63人获救。2002年11月，“威望”号油轮在风暴中断裂，在西班牙沿岸沉没，导致大量溢油污染西班牙海岸。恶劣天气下船舶风险评价与实践威望号油轮2002年11月16日，“威望”号油轮泄漏的燃油漂浮在西班牙西北方的海面，西班牙加利西亚地区在世界上享有盛名的度假海滩遭受着威胁。载有7.7万吨燃油的“威望”号油轮发生的泄漏事故成为当年最重大的环境灾难。损失：120亿美元。第一章恶劣天气对船舶安全的影响

第一章恶劣天气对船舶安全的影响

恶劣天气下船舶风险评价与实践5海浪1980年12月，日本野岛崎东800海里处，一艘日本3万吨油轮西航回国途中，遇9级大风，8米高浪，将船首1/3处切断沉没。1986年6月，广远的5000吨级货轮“德堡”号因主机故障，在印度洋大风浪中沉没。35人仅存2人。1994年6月，“阿波罗”轮在南非西南海域遇巨浪沉没，36名船员全部遇难。1995年8月，“越洋”轮在海南岛遇台风被大风浪推向岸边礁石，坐礁沉没。1999年12月，广远公司30000吨级散装货轮“新珠江”号在台湾海峡遇到巨浪沉没。2004年12月印度洋大海啸,夺走十几万人的生命和无数的财产,使数十万人无家可归。6云7能见度雾的影响：雾是航海的天敌之一。尽管现代化的船舶上配有良好的助航仪器和导航设备，但雾中发生的海事仍很多，若稍不注意就会造成触礁、偏航、碰撞、搁浅等事故。据资料统计，在多雾的海域船舶因能见度不良而发生的海事约占60-70%之多。1974年11月9日，日本东京湾。日本的一艘43722吨油轮“第十雄洋丸”满载液化气丙烷和丁烷，与一艘利比亚10874吨散装钢材的“阿里木斯-太平洋”轮在东京湾相撞，引发了一场无法挽救的大火。1994年5月25日，“桃河”轮与“威海”轮在汕头正东55海里处，雾中相撞，造成30000吨级的“威海”轮沉没，幸无人员伤亡。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

8海流1963年4月30日，我国制造第一艘万吨级远洋货轮“跃进号”满载13481吨玉米，自青岛首航日本名古屋，开辟日-中航线。5月1日，该船在海上发出sos后消失。5月17日，新华社发表了关于“跃进号”遇难事件的声明，并派出调查“跃进号”失事原因的临时编队，编队由11艘舰船组成，经过几天调查，终于查明了失事的真正原因。“跃进号”触到了顶部不足3平方米的适淹礁“苏岩”西南角而沉没，左舷钢板数处裂口，最大一处长17米，宽15厘米。其失事原因主要是忽视了一支北流的黑潮的影响，偏离了原航线，以至触礁沉没。

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“苏岩”：恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

恶劣天气下船舶风险评价与实践9海冰电影“TITANIC”和“冰海沉船”记述了一个真实的故事。1912年,当时最豪华的英国客轮“Titanic”号，在北大西洋触冰山沉没，导致了1556人死亡，是震惊世界的重大海事。Titanic号是英国建造的一艘豪华巨轮，载重量46326T，船长268m，四台主机，最大航速25节，有15个水密堵隔，其中任意两个舱灌满水，仍能保持浮力不沉，因此，当时人们称它为“不沉之舟”。第一章恶劣天气对船舶安全的影响

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该轮10/4载客1316人，船员891人，共2207人，从英国南安普敦出发开赴纽约作处女航。船长史密斯59岁是位具有40年航海经验的老船长。开航后收到它船发出的冰情报告，但一直未见到冰，船长认为该月份流冰不可能达到40N。因此，在14日19时气温从6.1C,降到21时的0.55C仍未引起警惕，23时40分水手发现冰山，通知驾驶台，但已来不及，船的右舷与冰山相撞，撞开近100米长的大口子，船体迅速下沉，出事后不到3h（15日02时20分）全船沉没在纽芬兰东南约300海里处。恶劣天气下船舶风险评价与实践10结论

从对具有丰富航行经验的远洋船长调查的情况看，他们一致认为，船长所应重点关注的水文气象信息主要是风级和浪高，这两项直接关系到船舶的航行安全；其次，是能见度和天气现象（如雾和降水等）；其它的水文气象要素，则相对来说，重要性不是很大。见表1。第一章恶劣天气对船舶安全的影响

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表1水文气象要素内容一览考虑到目前气象部门的实际预报雾和降水等天气现象的水平，让船舶驾驶员也能做出这方面的预报似乎不太现实。因此，为了保障船舶航行安全，驾驶员在气象信息应用方面的最基本的技能，就是要能够根据所得到的气象水文信息，对航线或所在海区未来是否可能出现大风浪做出初步判断。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

第三节网上水文气象信息的应用1常用网站简介随着国际互联网的发展和日益普及，气象网站上的天气图及相关的天气预警和预报信息已成为船舶驾驶员和航运安全管理人员进行日常船舶气象安全保障的重要信息来源，而且大有取代传统的气象传真机接收的传真图的趋势。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响但是，在日常使用网上气象信息和天气图时，也会遇到这样一个问题，就是由于网上的气象资料过于繁多，使得使用者无所适从。比如，同一个网站上，有不同时间、不同高度的实况天气图和辅助图，也有不同时效、不同目的和用不同数-理模式得到的预报图；而在不同的网站上，则有相同的或相似的实况图和辅助图，以及使用各自研制的模式作出的预报图。对于非气象专业毕业的船舶驾驶员和航运安全管理人员来说，要想搞清楚这些天气图的特点和相互关系并进行有效的取舍，是一个非常困难的任务。能够提供西北太平洋海域水文气象信息的网站非常多，经过多年的跟踪和研究，认为以下一些网站和信息可以重点关注。中国气象局——国家气象中心（NMC）网址为：/index.html中国国家海洋局——国家海洋环境预报中心网址为：http:///default.asp日本国际气象海洋株式会社网址为：/index.htm日本IDEAConsultants,Inc.网站第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响美国联合台风警报中心（JTWC）网址为：http:///jtwc.html世界气象组织：恶劣天气信息中心（SWIC）网址为：/2大范围天气形势的实况和预报这方面主要是天气系统——锋面、高压（反气旋）、低压（气旋）——的位置、强度、变化、范围等。用图首选日本地面实况（ASAS）、24h和48h地面预报（FSAS24、FSAS48）日本图来图时间很准，很少不缺图，图的范围也比较合理，适合于西北太平洋航行船舶使用。网上的地面实况，每天4张图，地面预报24h和48h各两张。对一般天气系统，如锋面气旋、冷高压等，预报可信度较高（见图1）。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

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图1日本48h地面预报图日本图也有问题，如对中国大陆上一些锋面常不分析。地面单站实况不清楚，要参考韩国图。中国中央气象台每天仅一张00UTC实况图，12UTC24h和48h预报图每天也只各有一张，且不能保证，节假日常缺图。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响韩国地面实况图来图快，地面图在观测后一个半小时即可看到，是最快出来的图。其图中的地面测站单站观测记录非常清晰，是非常重要的实况记录，可为驾驶员正确判断天气系统的天气和强度提供重要参考。图中的降水区用绿色标注，有雾站点用黄色标注，雷暴发生站点用红色标出，容易辨认（见图3）。但韩国图也有不少问题，如等压线间隔为2hPa，太密；对中国大陆上的锋面常不分析；等压线画得不规范，等等。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响3热带气旋这方面包括热带气旋（以下简称TC）的发生、发展、位置、范围、变化、强度等。用图首选：世界气象组织—恶劣天气信息中心（SWIC）网站；参考：联合台风警报中心（JTWC）、中国国家气象中心、日本台。恶劣天气信息中心网站可快速浏览全球TC等恶劣天气的位置。在图4中可以明显看到西北太平洋有TC活动。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

若想进一步了解详细情况，则可点击该区域查看，见图5。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

图5西北太平洋热带气旋活动情况再点击图中的TC标志，则可进一步了解TC的具体状况和预报。

对于北太平洋上的TC，则一般会直接链接到美国联合台风警报中心的警报图上（见图6）。在美国联合台风警报中心的TC警报图中，会给出TC等级、美国编号、TC名称、警报编号、目前TC的位置、移向、移速、最大显著波高、当前和未来72h每12h一次的TC预报位置、最大1min平均风速和阵风风速，以及92h和120h的预报位置等信息。图中还以点线的形式标出了美国海军船只的避让区域。对于其它洋区的TC，则会链接到相应的TC警报负责中心。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响

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4具体天气要素的实况和预报（1）大风风力首选中国中央气象台；参考日本台。中国地面实况和预报图对7级以上大风区能够明确标出范围和强度，但不标注雾区。日本地面实况和预报图对8级以上大风、雾区等恶劣天气都发有警报，但仅大致标出范围。（2）降水首选台州气象（转发日本JMA）；参考中国中央气象台、韩国气象局。中国台州气象网（网址：/）上，有一个传真天气图的链接，可以看到一些重要的传真天气图，比如有我们熟悉的日本地面实况、海浪24h预报等，都可在这里找到。对于降水情况，可参考这里转发的日本的几张图：FSFE02、FSFE03、FSAS04、FSAS07、FSAS09和FSAS12（见图7）。当然，预报时效长的不一定准，但可以参考。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响韩国气象局有很多降水预报，预报时段分得很细，但准确率待验证。另外，海上雾区可主要参考中国台和日本台的地面实况和预报图。图7日本JMA发布的带有降水预报的24h地面形势预报4海浪实况和预报用图首选日本气象厅JMA每天0000UTC发布海浪实况和24h预报图各一张，图中标有高压、低压中心位置和强度、锋面位置、以及以m为单位的不同高度的大浪区（有效波高）的范围（见图8）。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响图8日本24h海浪预报图恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响其次，可参考美国国家大气海洋局(NWW3海浪模式)每天0000UTC发布的0-180h（间隔6h一张）海浪实况及预报图（见图9）。图中以不同颜色（渐变的冷暖色）区域表示不同范围的浪高，清晰直观，易于辨别大浪区；在北太平洋区域的海浪图上，还以红色的箭头标明了大致涌向。其0-72h的预报可信度较高，78-180h海浪变化趋势预报较准确。但值得注意的是，受地形（如岛屿、水深等）影响，NWW3模式对我国大陆近海的海浪预报准确度低于大洋上，也没有日本的海浪预报准确；同时，由于美国服务器有时要进行模式调整和系统维护，该海浪资料也会出现更新不及时。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响图9美国NWW3模式海浪预报图此外，可参考中国国家海洋局——国家海洋环境预报中心发布的海浪实况和预报图（见图10）。恶劣天气下船舶风险评价与实践第一章恶劣天气对船舶安全的影响图10中国海浪实况图第二章风险分析理论及方法综述第一节风险概念和风险体系1风险的概念从字面上看，风险可以解释为生命伤亡和财产损失发生的可能性。风险的概念是首先在经济领域中提出的，它是指人们对未来行为的决策及由于客观条件变化的不确定性而可能引起某种后果，此后果与预定目标发生多种负偏离的综合。用简单一句话来说，风险是决策的结果达不到目标的概率。用数学公式表示为

R=f

（D，S）

式中f

为风险函数，D为人们的决策，S为客观的状态集合。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述由此可见，风险空间是由决策空间和状态空间结合而成的，决策空间可由人们来选择，而状态空间包括两方面：一是风险事件发生的概率，二是风险事件引发的后果。人们对于风险的研究始于19世纪初的世界经济危机。很多学者分别从可能性与否、期盼与现实、主客观等角度对风险进行了定义。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述美国的海尼斯等学者认为“风险意味着损失的可能性”，美国威利特等学者认为“风险是客观的不确定性”，简单的说是未来结果的不确定性。20世纪90年代，美国的R.Max.Wideman在关于风险的描述方法中，提出用风险事件、风险概率、风险后果量值表达风险。按照这种表示方法，风险事件的状态可以由公式进行表达：风险事件状态=风险后果量值×风险概率。而风险的定义在国际标准化组织(ISO)制定的ISO31000“风险管理—原则和指南”中的表述为：不确定性对目标的影响。但是，风险是复杂系统中的重要概念，不同的领域有不同的工作定义。英国海上经营者协会（UKOOA）认为风险评估与管理决策和客观因素密切相关。2风险体系的组成风险体系可认为由风险源、风险要素、风险事件、风险决策和风险后果组成。在此，我们可以参照灾害系统理论的一些概念。从灾害系统理论的观点来看，灾害（风险的后果）的发生是由孕灾环境、至灾因子和承灾体之间的相互作用形成的，灾害的轻重或后果取决于孕灾环境的稳定性、至灾因子的风险性及承灾体的脆弱性。

恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述表4.1灾害和风险的有关定义3大风浪中航行船舶风险分析的概念船舶航行对水文气象条件有着较大的依赖性，在大风浪条件下，若海况过于恶劣，则可能给船舶带来危险；但是，随着当代造船技术的发展，以及船舶驾驶人员素质的提高，船舶抗风能力和大风浪中操船的技能也在不断提高。因此，从风险的角度来看，在大风浪中航行的船舶所面临的风险程度的高低与三大因素有关。首先是环境条件，主要是大风浪的强度和大风浪的作用时间等；其次是船舶条件，包括船型、船龄、装载情况、船舶性能、船舶强度和货物装载情况等等；三是决策，主要指决策人对航行方案的选择，包括是否需要避离大风浪区而改变航向，以及在大风浪中航行时所采取的航向、航速和操纵措施等。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述由此，可以对大风浪中航行船舶的风险作如下定义：大风浪中船舶的风险就是指具体某一船舶在大风浪区航行时，由于航行方案决策和船舶自身条件与大风浪条件变化的不确定性而可能引起的具有危险性的后果。用数学公式可表达如下：即大风浪中船舶的风险RN是决策DN、环境条件CN和船舶条件SN的函数。4大风浪中航行船舶风险体系的构成由前述有关风险体系的构成来看，风险体系应包括风险源、风险要素、风险事件、风险决策和风险后果等。不同于灾害理论的是，在大风浪中航行船舶的风险体系中，含有人为决策及与不同决策方案对应的不同结果或后果。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述由此，对于大风浪中航行船舶而言，其风险体系可作如下表述：(1)风险源或孕灾环境：主要指造成大风浪的天气系统，如热带气旋、强温带气旋和强寒潮冷锋等；(2)风险要素或致灾因子：主要包括大风的风向、风速，大浪的浪高、浪向、周期及大风浪的作用时间等；(3)承灾体（船舶）的脆弱性：主要指船舶自身的缺陷，如船体过于老化、船舶的结构强度不足，以及稳性、绑扎、水密、排水设施有缺陷等等；恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述(4)风险事件：船舶在大风浪中航行本身就是风险事件的主体。(5)风险单元：船舶本身及所载货物和船上人员。(6)风险决策：指大风浪中航行方案的选择。(7)风险后果或总风险：指与不同的航行方案相对应的，从开始进入受大风浪威胁的海区，直到这种威胁消失的整个过程中，大风浪对船舶造成的各种损坏乃至失事的总称。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述因此，可以认为，对大风浪中航行的船舶来说，风险是由人为因素、船舶条件和环境条件三者共同作用的结果。即，当按人们所确定的航行方案在大风浪中航行时，大风浪等致灾因子作用于作为承灾体的船舶，而船舶又存在着不同程度的脆弱性，如果所遇到的风浪超出船舶所能承受的限度时，风险就会发生。图2为大风浪中航行船舶的风险体系结构图。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第二节风险分析的内容风险分析主要包括风险辨识、风险估算和风险评价三部分。风险辨识主要是要描述可能发生的各种风险事件、引发风险事件的原因及风险事件可能引起的后果和严重程度；风险估算是在风险辨识的基础上，给出各风险事件发生的概率及其后果；风险评价主要是来回答“怎样才能安全”的问题，即评价已确定的风险因素或至险因子对可能受影响的承灾体的重要性,为决策者进行决策提供可供权衡的风险指数或指标。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第三节

大风浪中航行船舶风险分析的主要任务1风险辨识方面(1)孕灾环境：可采用统计学的方法，针对产生大风浪的各种天气系统和天气过程，对负责发布不同海区船舶气象报告的主要气象台的预报结果进行统计，分别得到其预报的准确率，作为进行风险分析的依据。(2)风险后果：可采用较为科学、合理的方法，并结合实际生产部门的具体标准或规定，对大风浪中航行船舶可能发生的风险后果进行分级，为进行相关的分析工作提供必要的标准。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述2风险评估方面(1)致灾因子：选定直接造成船舶发生风险事故的致灾因子，建立对大风浪中航行船舶进行风险估算的模型，分析各致灾因子的强度与不同的船型在不同的载态、航行状态下，发生不同等级的风险事故之间的相关性。(2)船舶的脆弱性：针对特定的船型，考虑到不同的船龄、结构强度、稳性及绑扎、水密、排水设施等因素，确定其对相同的船型，在一定的致灾因子的作用之下，对发生不同等级风险事故的影响程度。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第四节风险评估方法综述

风险评估的类型分为定性、半定量和定量评估三种类型。世界各国不同领域中有很多不同的风险评估方法，如专家调查法、危险和可操作性分析法(HazardandOperabilityAnalysis,HAZOP)、失效模式及影响分析方法(FMEA)、Bow-Tie法、风险评审技术（ventureevaluationreviewtechnique，VERT)、故障树分析(FaultTreeAnalysis，FTA)、事件树分析又称决策树分析(eventtreeanalysis,ETA)、层次分析法（analyticHierarchyProcess，AHP)、数据包络分析法(DEA)、模糊综合评价方法等等。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述对大风浪中船舶安全性评价问题的研究由来已久，使用的方法也是多种多样。这些方法可谓各有千秋，但是也各有其局限性。了解以往研究所用的各种评价方法及其研究成果，分析比较各种评价方法的优缺点，对于进一步完善在热带气旋附近大风浪中航行船舶安全性的评价手段，找到更加方便、合理、准确的评价方法，减少船舶在大风浪中发生危险的可能性，无疑有着重大的意义。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第五节大风浪中船舶安全性评价方法概述1通过单项重要指标评价船舶的安全性这类方法有很多，如可根据海浪情况结合船舶状态来评价船舶安全性的方法，即根据船舶进入大风浪区之前所收到的海浪预报资料，分别求出对船舶横摇、纵摇和垂荡起主要作用的主成分波波长，再根据船舶的载态求出自身相应的的谐摇波长，并由此来评价船舶的航行是否有危险；还可根据船舶排水量、船舶受风面积、船舶水线长和船宽等船舶数据，直接求取船舶可安全航行的最大风速和所能承受的最大浪高公式；也可通过预测船舶甲板淹湿的状况来评价船舶的安全性；以及通过水槽试验和一系列计算，得到船首船桥船在3种不同的不规则波中，发生船桥玻璃被浪击碎的一般条件及判断基准，以此作为在实际航行中避免发生危险的依据，等等。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述2从船舶耐波性的角度来评价大风浪中船舶的安全性这类方法主要是针对不同船型、吨位、载态和任务的船舶，制定船舶耐波性标准，确定出每一个因素的临界状态值，并确定出每一临界状态值的允许出现概率。然后，提出船舶安全性的评价公式，以此来评价船舶在风浪中的安全性。3用航行记录仪记录船舶在风浪中的实际运动状态日本在此方面做过尝试，通过在一艘集装箱船上安装航行资料自动记录系统，得到了船舶在不同载态、不同航行状态下、不同的风、浪条件作用下，大量的船舶运动特征量响应值的实际资料。通过对这些实际风浪中船舶运动特征量的分析，得到船舶在实际风浪中的运动响应状态。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述4利用船舶主要参数来表达耐波性指数进而评价船舶的安全性由于通过各种模拟计算得到的船舶耐波性特征值有一定误差，而通过实验方法获得船舶耐波性特征值所耗费的人力、物力和财力过于巨大，一些学者试图寻找船舶主要参数与耐波性的关系。这其中较著名的是贝尔斯通过对驱逐舰船型和耐波性特征量之间关系所做的深入研究，把反映耐波性能优劣的“耐波性品级”与船型的几何特征用简明的数学关系式直接联系起来。5大风浪中操船环境危险度的模糊评价方法模糊评价方法是基于控制理论和模糊数学的思想方法，将船舶航行系统认为是由人-船-环境组成的多因素复杂的大环境，其中气象海况条件是操船环境的一个因素。在实际进行评价时，不去考虑风浪等因素对船舶具体的影响机制，而是通过模糊推理的方法，得出一个明确的，与操船者实际在船上操船时的感觉相符的操船环境危险度的量值。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第六节大风浪中船舶安全性各种评价方法的比较分析通过对重要单项指标，诸如海浪高度、波长、周期、风级和甲板淹湿等，来评价船舶安全性的方法有着较高的实用价值。但是，考虑到船舶安全性的标准是诸多方面的，故此方法在考虑影响航海安全的因素方面似乎有些不够全面。使用船舶耐波性指标分析的方法，显然较仅仅通过某些单项指标来评价船舶在大风浪中的安全性更为全面。但是，要得到这些耐波性指标，必须首先得到各耐波性特征量值，而到目前为止，这些耐波性特征量值基本上都是通过建立船舶操纵运动数学模型后，模拟船舶在风浪中的运动而得到的。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述由于船舶在风浪中的响应运动非常复杂，以至于各种模拟计算都无法确切地真实反映船舶的实际运动状态。如目前较为广泛使用的切片理论，虽然在用于计算垂荡和纵摇问题时误差不大，但在计算斜波中船舶的横摇、横荡和首摇时，误差仍很大。因此，所得到的各耐波性因素的响应值或出现概率也就有或大或小的误差。实船测记资料的分析和应用，对描述船舶在风浪中的实际运动状态有着重大的意义。但是，获得这种实际资料的成本实在太大，到目前为止，也只有日本在一条集装箱船上实施过。若要获得各种不同船型的实际资料实在过于困难。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述利用船舶的主要参数来表达船舶耐波性的方法，能较好地表达船舶耐波性品级与船型参数间的关系，而且成本低廉、使用简便。然而，该方法仅是计算方法的实现，对船舶耐波性指数的确定等，并无实质性帮助。经实际计算表明，利用模糊推理方法得到的能见度、风、流等因素对操船环境危险度的对应值与操船者实际在船上操船时的感觉相符，因而认为此方法是可行的。但该方法存在的问题是，隶属度函数的建立和各指标权重的获取都基于经验和大量的调查工作，而且，目前见到的方法所用的指标也不够全面。因此，欲使此方法真正能够得以推广使用，尚有一些更为细致的工作要做。恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述综合以上分析，可以将各种方法的特点列于下表。各种大风浪中船舶安全性评价方法一览恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述表2.1各种大风浪中船舶风险度评估方法恶劣天气下船舶风险评价与实践第二章风险分析理论及方法综述第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.1恶劣天气条件下船舶风险评价的意义3.1.1大风浪中航行的船舶可能发生的风险事件及原因对大风浪中航行的船舶来说，风险是由人为因素、船舶条件和环境条件三者共同作用的结果。第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践其中，人为因素主要指驾驶人员或陆上指挥人员对大风浪中航行方案的选定，及驾驶人员在大风浪中所采取的操纵行为；船舶条件主要是船体老化等原因造成的结构强度不足及其他各种原因造成的船舶自身的缺陷，使得船舶存在不同程度的脆弱性；环境条件则指船舶所遇到的大风浪的强度。综合起来可以认为，当按人们所确定的航行方案和操纵行为在大风浪中航行时，大风浪等致灾因子作用于作为承灾体的船舶，而船舶又存在着不同程度的脆弱性，如果所遇到的风浪超出船舶所能承受的限度时，风险就会发生。第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践近年来，国际公认80%左右的事故涉及人为因素，因此，对于人为选定的大风浪中航行方案，从作为环境条件的大风浪条件等至灾因子方面，和作为船舶条件的船舶自身脆弱性方面进行安全性估算是十分必要的。显然，在同样的大风浪条件下，不同状况的船舶或同样的船舶采取不同的航行方案和操纵行为航行时，大风浪的影响程度是不同的，因此，最后的结果也是不同的，这也正是进行风险估算，从而进行风险决策的意义所在。按照中华人民共和国交通部颁布的《水上交通事故统计办法》，大风浪中航行的船舶可能发生的风险事件，按船舶的吨位或主机功率及其损失情况可分为小事故、一般事故、大事故和重大事故。以下用3000总吨以上或主机功率3000千瓦以上的船舶为例进行分析（见表1）。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例表3.1交通部水上交通事故分级标准（3000总吨以上或主机功率3000千瓦以上的船舶）经统计调查，3000总吨以上或主机功率3000千瓦以上的船舶大风浪中航行时常发生的损失中，小事故和一般事故主要是甲板上的露天装备被大风浪打落海中，如救生筏、甲板机械甚至船锚被打落海中；甲板货物被打落海中；由于舱口盖被风浪冲击变形等原因造成货舱进水，发生货物损失的情况。当货物价值较高时，货舱进水而发生货物损失或集装箱被打落海中就可能造成大事故；如果船头检查人员被风浪打落水中，就会造成大事故。如果发生货物移动，或者船体被风浪打破造成进水，从而引起船舶倾覆，则可能发生船舶全损甚至人员伤亡的重大事故。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例显然，致灾因子，诸如风浪过大、大风浪持续时间过长，是引发大风浪中航行船舶发生风险事件的主要原因。而承灾体的脆弱性，如船体过于老化、船舶的结构和强度不足，以及稳性、平衡、绑扎、水密、排水设施有缺陷等，对于大风浪中航行船舶风险事件的发生，也起着非常重要的作用。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例大风浪中航行船舶发生的事故，除发生装备和货物损失外，最为严重的就是船舶进水倾覆，进而造成船货全损和人员伤亡。一旦发生上述事故，不但公司的效益会遭受影响，带来直接的经济损失，而且会影响公司的声誉，所带来的间接损失很难来衡量。而当发生人员伤亡时，还会带来很大的不良社会影响。若所载危险货物或可能带来环境污染的货物因事故而发生泄漏，以致造成环境灾害甚至生态灾难，则其更加后果不堪设想。3.2风险分析理论与综合安全评估实际上，海事界和航运界已将在其他工业领域取得成功经验的风险分析方法引入到航运管理中来，这就是以风险分析技术为核心的综合安全评估（FSA）方法。从1993年起，世界各国及国际海事组织逐步开展了多项FSA的研究和应用，并于1997年通过了《IMO制定安全规则过程中应用FSA暂行指南》。综合安全评估（FSA）方法是一种关于工程技术与工程运行管理中用于制定合理的规则和提供风险控制的综合性、结构化和系统性的分析方法。在航运安全管理中应用综合安全评估技术，可以通过风险评估和费用、收益评估，尽可能全面、合理地在航运管理的各个方面来有效地提高海上安全的程度。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例依照国际海事组织通过的《IMO制定安全规则过程中应用FSA暂行指南》，综合安全评估由以下五个步骤组成，即（1）风险识别，（2）风险评估，（3）降低风险的措施，（4）降低风险措施的费用效益评估，（5）提出降低风险措施的决策建议。具体流程图见图1。可以看出，这其中的风险识别和风险评估部分均属于风险分析技术的范畴，它们是进行综合安全评估的基础和核心部分。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例综合安全评估流程图用风险分析理论和技术对大风浪中航行的船舶进行风险分析，可以使船舶驾驶人员和航运管理部门能够对在大风浪中航行船舶的安全性有一个全面、准确的掌握，以便在选择大风浪中航行方案时，能够做出更为合理的决策，从而进一步提高大风浪中船舶航行的安全性。同时，由于FSA的核心部分就是风险分析技术，因此，做好大风浪中航行船舶的风险分析工作，也可以为有关大风浪中航行船舶的FSA工作的开展打好基础。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.2远望号科考船在大风浪中的风险评价3.2.1航线风险度等级的确定为了对船舶前往任务海区航线的安全性进行事先的评价，可采用风险分析的理论和技术方法，对可能的航线进行安全评价。根据对船舶的调查，可将其安全性划分为3个等级，见表3.2。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例表3.2航线风险度等级及其含义恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.2.2风浪情况对航行安全影响的调查使用专家经验评定的方法，可得到不同类型船舶在不同的大风浪状态下、达到不同安全等级的概率。在本文中，大风等级分为<7级、7级、8级、和≥9级，共4种状态；大浪等级分为<2m、2-3m、3-4m、4-5m和≥5m，共5种状态；风浪舷角分为0º、45º、90º、135º和180º共5种状态。这样，在不同等级的大风或大浪的作用下，分别可出现5种不同风浪舷角的航行状态。由此，可分别得到船舶航线安全等级与风和浪这两个影响因子之间的模糊隶属关系。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例各级风险的隶属度见表3.3。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.2.3航线风险度的评价模型对应于每一种航行状态，风的影响矩阵为：IIIIII浪的影响矩阵为：IIIIII恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例当收到了航行海区的风浪预报，并确定了某一航行方案后，则该船此航行方案的危险等级即可求出。即：

其中

和

分别表示不同等级的大风和大浪出现的概率。在大风的作用下，此航行方案危险等级的模糊子集为其中,表示在大风的作用下，出现不同等级危险的风险度。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例由于船舶同时处于大风和大浪的作用之下，故在大风浪中，船舶危险度等级的模糊评定结果为：

其中，表示在大风浪的共同作用下，船舶出现不同等级危险的风险度。在进行了上述风险评价后，即可得到各种船舶在未来大风浪中的风险度指数，由此，可根据事先确定的风险度域值，将风险过大的航行方案舍去，剩下的就是可以选用的航行方案。

恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.3大风浪中救助船的风险评价3.3.1北海救助局主力救助船舶基本情况（1）“北海救助111”系列船舶资料“北海救助111”系列船舶，主要包括“北海救助111”、“北海救助112”、“北海救助113”及“北海救助115”等船舶，船舶建造时间及船舶尺度略有差异，但其差别很小，因此船舶的操纵性能和救助能力基本相同。“北海救助111”实船照片见图3.2，船舶资料见表3.3。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例表3.3“北海救助111”船舶资料恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例船舶抗风能力分析：①风力≤5级，对船舶航行没有影响。②6级风以上开始影响船舶航行。③风力≥8级，对船舶航行影响大，对于该系列船舶定义为大风浪航行。④救助船舶安全航行风力≤12级。⑤救助作业风力＜12级，风力12级时，短时间顶风进行救助作业，尚可。

恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例（2）“北海救助195”系列“北海救助195”系列船舶，主要包括“北海救助195”、“北海救助196”、“北海救助197”、“北海救助198”及“北海救助199”，包含“北海救助169”船舶，船舶建造时间及船舶尺度略有差异，但其差别很小，因此船舶的操纵性能和救助能力基本相同。该系列船舶为70年代末建造，船龄时间长。“北海救助195”实船照片见图3.3，船舶资料见表3.4。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例表3.4“北海救助195”系列船舶资料恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例“北海救助195”系列船舶抗风能力分析①风力≤4级，对船舶航行没有影响。②5级风以上开始影响船舶航行。③风力≥7级，对船舶航行影响大，对于该系列船舶定义为大风浪航行。④安全航行风力≤8级。当风力＞7级时，船舶转向困难，风险较大。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.3.2北海救助局可动用救助船待命位置北海救助局安排了多艘救助船舶在指定位置待命，当附近水域有船舶遇险时，可以在短时间内到达遇险位置，进行营救行动，最大限度的保证人命、财产和海洋的安全。渤海湾内现役主力救助船舶指定待命点部署情况的位置及值班船舶见表3.5，分布如图3.4所示。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例表3.5北海救助局主力救助船舶待命点恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.3.3北海救助局主要救助船舶的失速情况失速调查表中主要设置风级、浪高和舷角三个影响救助船船舶操纵最主要的因素。由北海救助局发放到各救助船舶，请驾驶员根据过去的航行经验将本船在实际风浪中的航速变化情况填在表格相应位置。在此次专家调研过程中，不断征求并采纳了北海救助局领导和诸位具有丰富救助船舶驾驶经验船长的建议。由于救助船舶与商船相比具有很多特殊性，如救助船舶在执行任务基本不考虑燃油、船期等商船重视的因素，其在大风浪中的操纵以安全、快速为基本原则，往往在保证安全的前提下以最大航速前往遇险位置。因此调研表格中的船速为驾驶员在综合考虑风、浪、流的影响之后给出的救助船沿航线的最大航速。恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例由于篇幅限制，本文只列出“北海救助111”系列船舶的失速情况。按该系列船舶包括“北海救111、112、113”，正常航速17.5kn，根据实际调查，该船型抗风能力较强，风力7级以下时，风浪对船舶航行的影响很小，基本不考虑船舶失速。当风力≥7级时，船舶失速情况统计如表3.6所示。

恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例恶劣天气下船舶风险评价与实践第三章恶劣天气条件下船舶风险评价实例3.3.4救助船风压差调研为更加精确的评估船舶在大风浪中航线的风险度，本文进一步进行了救助船舶航线与风向之间夹角对船舶风压差影响的调研。根据各航段节点上的风、浪、流等气象预报信息、船舶在此条件下的失速和风压差情况，以“先流后风”为原则推