在工程应用中,风险和可靠性分析方法作为决策支持工具得到了越来越多的认同,将这些方法融入到设计过程中就产生了基于风险的设计。目前基于风险的设计流程主要是将安全目标明确引入到设计过程中,整合相关的计算工具,对涉及的风险进行量化,并利用准则进行评价。本文首先介绍基于风险设计的背景及研究现状,阐述风险理论及基于风险的船舶设计理论,结合阿芙拉型油船货舱区的特点确定溢油参数、货舱区舱容、满载时货舱区对船体梁的力的作用三个基于风险设计的目标函数,运用多目标优化遗传算法的思想对货舱区主要尺度进行设计,利用MATLAB计算工具进行多目标优化遗传算法程序及GUI程序的编写,以某实船为算例代入程序进行该船货舱区的重新设计,应用归一化数据处理法选出最优解；分别从风险最小化与经济最大化两个设计角度出发,对多目标优化中的三个目标施加权重系数,整合出两个单目标优化目标函数,运用MATLAB优化工具箱进行计算,得出各自目标下的最优解。与实船数据对比,分析每个算法下得到的最优解并阐明原因,验证基于风险方法进行船舶设计的适用性与可靠性。深入研究MARPOL附则一提出的溢油量常规算法,分析多舱破损的可能性并提出考虑多舱破损时的溢油量算法；将SOLAS中货船概率破舱理论的边舱折减因数应用到溢油量算法中,得到的结果接近真实值,证明了该尝试的可靠性；研究一种溢油量替代算法的计算原理,应用到实例中得到了与考虑多舱破损的常规算法相近的的结果,验证了考虑多舱破损的溢油量算法的可靠性,为今后可能的MARPOL溢油量算法的改进提供参考。