一、引言

随着长江沿江经济带深度开发，长江航运进入快速发展轨道，货物吞吐量逐年攀升，船舶流量增速明显，长江黄金水道潜力凸显。为更好服务航运发展，促进长江水上交通安全，对长江水域开展通航安全综合评价具有现实意义。目前国内外有不少学者在港口水域通航环境安全评价方面开展了具有一定深度和广度的研究，并取得了一些有价值的科研成果。然而这些研究大多是对单一港口开展的评价，其中沿海港口评价居多，目前将内河某段水域作为一个整体进行综合安全评价的研究很少，将桥渡环境条件和岸基支持条件作为综合评价的重要指标进行综合评价的研究更少。内河水域的通航安全已经成为一个复杂的集合体，多重因素相互影响，综合评价应该尽可能考虑到评价因素的全面性。

目前，安全评价方法有很多，常用的有概率风险评价法、模糊评价法、层次分析法、人工神经网络评价法、灰色系统理论、数据包络分析法、安全指标评价法、综合安全评价等。在通航环境安全评价领域应用较多的有模糊综合评价法、层次分析法和P值法等，但上述方法大多需要进行问卷调查或专家打分确定指标权重，受主观性影响较大。根据长江水域通航安全评价指标体系特点，本文将突变理论应用于通航安全评价中，最大程度地减少人为主观因素对评价结果的影响，实现定性指标与定量指标在评价结果的统一。

二、突变理论评价基本原理及方法

（一）突变理论的基本原理

突变理论是通过研究对象的势函数来研究突变现象的。系统势函数通过系统状态变量X={x1，x2，…，xm}和外部控制参量U={u1，u2，…，un}来描述系统的行为，即V=（f（U），X）。在各种可能变化的外部控制参量和内部行为变量的集合条件下，构造状态空间和控制空间。通过联立求解V'（x）和V"（x），得到系统平衡状态的临界点，突变理论正是通过研究临界点之间的相互转换来研究系统的突变特征。

在突变理论中，把那些作为突变原因的连续变化因素称为控制变量，把那些可能出现突变的量称为状态变量。突变理论中当控制变量和状态变量不同时，会出现常见的尖点型突变、燕尾型突、蝴蝶型突变。通过突变模型的势函数和分歧方程可导出归一公式，归一公式是利用突变理论进行综合分析评价的基本运算公式，归一公式将系统内部各控制变量的不同质态归化为可比较的同一种质态，从而对系统进行量化递归运算。运用归一公式，可求出表征系统状态待征的系统总突变隶属函数值，作为综合评价的依据。用x和y表示状态变量，u、v、w和t表示控制变量，常用的初等突变模型的势函数、分歧方程和归一公式如表1所示。

表1 初等突变模型突变类型 控制变量 势函数V(x) 分歧方程 归一公式尖点突变 2个 V(x)=x4+ux2+vx a=-6x2,b= 8x3 xa=a1/2,xb=b1/3燕尾突变 3个 V(x)=x5+ux3+vx2+wx a=-6x2,b= 8x3,c =-3x4 xa=a1/2,xb=b1/3,xc=c1/4突变 4个 V(x)=x6+ux4+vx3+wx2+tx a=-10x2,b=20x3,c=-15x4,d=4x5 xa=a1/2,xb=b1/3,xc=c1/4,xd=d1/5蝴蝶

（二）基于突变理论的评价方法

基于突变理论的多准则评价方法，汲取了现有层次分析法、效用函数法及模糊评价法的优点，通过对分歧集的归一化处理，得到了一种突变模糊隶属度函数[1]。使用这种方法时，无需确定各个因素的权重，但是要对各个因素间的主次关系分析清楚。采用突变理论评价步骤主要如下：

1. 构建评价体系。按照系统的内在作用机理，将评价对象分成若干评价指标组成的评价子系统。评价体系的确定是对上层指标的进一步分解和量化，一般下一层指标不超过4个。

2. 选取突变类型。常用的突变类型主要有尖点突变、燕尾突变、蝴蝶突变，根据确定的评价指标体系，选取合适的突变类型对评价对象和各评价体系中各层指标进行评价。

3. 底层指标规格化。将突变理论与模糊数学结合，利用公式(xi-xmin)/(xmax-xmin)将控制变量的原始数据转化到（0，1）范围内无量纲的越大越优型的突变模糊隶属度值，即对控制变量进行原始数据规格化。

4. 归一运算。通过突变理论的归一化公式进行综合量化递归运算，从最底层向上一层递归，最终求出评价系统的总突变隶属度值，即为归一化运算[2]。

三、长江分段水域通航安全评价体系

长江水上通航环境安全影响因素众多，在实际评价中并不是评价指标越多越好，关键考虑各评价指标对通航环境安全的影响程度的大小，尽可能地选取对通航安全影响较大的指标[3]。通过对各影响因素的分析、筛选和归纳，确定长江水域通航安全评价指标，通过分类、分层、归纳和整理，结合突变理论评价模型的特点和评价方法，将通航安全评价指标归于3个层次，分别是准则层B、中间层C和底层D。

文章来源：《长江技术经济》 网址: http://www.cjjsjj.cn/qikandaodu/2021/0307/743.html