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《大连海事大学》 2001年 博士论文
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船舶溢油风险评价模式与应用研究

肖景坤  
【摘要】: 本文应用概率与数理统计理论、灰色系统理论、人工神经网络理论、线性规划等理论或方法,对于船舶海上溢油风险问题进行了较为全面的理论分析与应用研究。 以我国海上船舶溢油历史统计数据为依据,以船舶溢油风险分析为主线,本文进行了我国海域内船舶海上溢油事件的风险概率分析、船舶溢油的因素分析、船舶溢油的危害预报分析以及船舶溢油事件有效应急响应所必须的溢油响应设备布置决策优化分析。 研究内容简述如下。 在第一章中,简要回顾与评述了船舶溢油风险评价研究的历史、研究内容研究方法,并概述了本论文的主要研究内容。 在第二章中,集中讨论了我国海域内的溢油事件在不同溢油量等级、不同发生次数条件下的概率特点。分析的理论基础采用适合“稀有事件”概率分析的“泊生分布”,结合伽马密度的引入,得到溢油事件发生次数的概率分布与油类产品海上运输量之间的数值关系,在此基础上探讨了我国海上船舶溢油事件发生次数的概率特点。研究结果首次揭示了溢油事件发生概率并不完全一致于直观的定性分析结论。 对于同一溢油量等级的溢油事件对应不同曝露变量,溢油事件发生次数的概率表现以及不同溢油量等级溢油事件、不同曝露变量条件下发生次数的概率分布分别进行了探讨,研究结果对掌握不同情况下溢油事件的发生可能性,合理制定船舶溢油响应决策具有指导意义。 在第三章的研究中,对于我国海域内由船舶溢油事件构成的溢油量发展变化态势问题,根据问题“灰色”的特点,以灰色系统理论为理论基础,首次建立了我国海域船舶溢油量的灰色拓扑分析预测模型。对1996年以后我国海域内船舶溢油量变化趋势进行了预测分析。分析结果表明,96年以后船舶溢油事件的发 生,与前10年相比,在溢油量上仍然维持相当的水平,总体上较以前严重。另外 由于分析模型是建立在以溢油量大于或等于 50吨的溢油事件的统计之上,因此 该趋势预测对于溢油量仅由大于 50吨的溢油事件构成的情形下的反映更为贴 切。基于预测的趋势曲线峰值较的10年的峰值高的特点,可以预见对于未来的溢 油事件应以溢油量较大的溢油事件为卞,因此防止大溢油量的溢油事件应该成为 溢油防止决策的重点。 探讨船舶海上溢油事件发生原因是船舶溢油风险研究的重要组成部分。在第 四章的研究中,根据我国船舶溢油事件历史统计资料以及日本船舶海事统计分析 结果,研究探讨了船舶自身因素、环境因素以及人的因素在船舶溢油事件中的地 位和作用问题。 通过与灰色系统理论、层次分析理论有机结合,建立了船舶溢油潜势判定的 灰色多层次评价模型,模型具有层次清晰,计算简单、结果的物理意义清楚的特 点。该数学模型为解决不同船舶之间溢油可能性的判定鉴别问题,给出了一个较 为合理的解决方案。船舶溢油潜势的多层次多指标的评价体系对于防止船舶溢油 加强船舶溢油的重点监控,具有指导意义和一定的应用价值。 第五章以船舶溢油的因素分析为基础,首次将人工神经网络系统引入了海域 船舶溢油的危险区划研究中。构造了可对海域不同区域之间发生船舶溢油危险横 向比较的神经网络模型。该模型具有一定的客观性和实用性,能够反映出研究海 域各部分发生船舶溢油事件的风险等级差别。从而为合理制订船舶溢油的监控、 响应计划提供帮助。 在第六章的研究中,利用人工神经网络系统的优良特性,对船舶溢油响应研 究中具有重要地位的溢油危害预报问题进行了研究。所构建的溢油危害预报系统 包括了溢油发生的地域分析于系统、溢出油品分析子系统、事故船舶分析于系统, 而且包括了溢油的响应分析-厂系统,弥补了以前研究中对溢油应急响应在消除或 减轻溢油危害上的积极作用忽略的不足,提高了间接方法评定溢袖危害程度的合 理性和可靠性。 对于溢油危害预报系统当中所包含的基础指标,比较合理地建立了相应的量 化准则,构成了溢油危害预报系统的指标量化体系,简化了分析指标量化取值判 二厂 定过程,使得实时地进行溢油危害预报成为可能。 第七章对于船舶溢油事件应急响应战略优化决策问题进行了研究。通过将系 统优化理论中覆盖模型作为基础模型引入溢油响应设备的优化布置研究当中,构 建了关于溢油响应设备优化布置的“最大覆盖”模型。 不同于以往关于溢油响应设备忧化布置研究,该模型充分地考虑了船舶溢油 事件响应的非地域性质(溢出油品的特性,溢油时的气象海况条件,溢油响应设 备),溢油事件的概率特性,船舶突发溢油事件响应的多资源需求特性,溢油响 应的地域性质以及溢油事件的经济、环境损害特性,从最优化实现对溢油危害较 大的溢油事件的“覆盖”的全新角度,探讨了溢油应急响应设备布置与溢油事件 “覆盖”概率之间的关系。 同时根据模型多目标整数线性优化的特点,探讨了关于模型的求解方法,比


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