汛期水庫調(diào)度風(fēng)險分析研究評述

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1 研究進展

　　　　可靠性與風(fēng)險是兩個互補概念，前者的研究始于本世紀30～40年代，用概率論研究機器設(shè)備的維修問題；后者的研究始于50年代，最早是由軍工生產(chǎn)部門提出。到80年代初，可靠性和風(fēng)險分析理論逐步形成一門內(nèi)容豐富、方法多樣、理論體系較完整的邊緣科學(xué)。

　　在水資源工程中可靠性概念應(yīng)用早于風(fēng)險，例如在水庫調(diào)度中，人們早就用發(fā)電保證率、灌溉保證率等概念方法評價水庫運行策略的優(yōu)劣。風(fēng)險分析在70年代后期才滲透到水資源研究領(lǐng)域，并最早在美國水資源開發(fā)中得以應(yīng)用。1984年北大西洋公約組織成立了ASI高級研究所，專門從事水資源工程的可靠性與風(fēng)險研究，并提出了水資源工程可靠性與風(fēng)險的研究框架和系統(tǒng)理論、方法及評價指標。目前世界各國對水資源工程中的風(fēng)險決策以及水資源系統(tǒng)運行的風(fēng)險分析都高度重視，并開展了廣泛的研究^〔2,3〕。但作為水資源系統(tǒng)研究的一個重要分支——水庫調(diào)度，其風(fēng)險概念和分析方法80年代才提出，研究剛剛起步。

　　近年來國內(nèi)的許多學(xué)者對此進行了研究^〔4〕。傅湘等用概率組合方法估算了水庫下游防洪區(qū)的洪災(zāi)風(fēng)險率，用系統(tǒng)分析方法建立了大型水庫汛限水位風(fēng)險分析模型；馮平等研究了汛限水位對防洪和發(fā)電的影響，通過風(fēng)險效益比較定量給出了合理的汛限水位；謝崇寶等分析了水庫防洪風(fēng)險計算中水文、水流及水位庫容關(guān)系的不確定性，研究了水庫防洪全面風(fēng)險率模型應(yīng)用問題；梁川以極差分析法進行防洪調(diào)度風(fēng)險評估；王本德等^〔5〕建立了水庫防洪實時風(fēng)險調(diào)度模型，該模型考慮了水庫下游防洪效益與水庫風(fēng)險兩個目標，又在論述水庫預(yù)蓄效益與風(fēng)險分析的必要性和主要困難的基礎(chǔ)上，首先提出了一種風(fēng)險率的計算方法，然后提出一種以經(jīng)濟效益與風(fēng)險率為目標的水庫預(yù)蓄水位模糊控制模型及求解方法；田峰巍等提出了依據(jù)典型聯(lián)合概率分布函數(shù)的風(fēng)險決策方法。李國芳和覃愛基采用頻率分析方法，對水利工程經(jīng)濟風(fēng)險分析方面進行探討，得出一些有益的結(jié)論。隨著矩分析方法和熵理論的日臻完善，可將信息熵、概率論和風(fēng)險估計結(jié)合起來，建立最大熵風(fēng)險估計模型。李繼清等^〔6〕采用層次分析方法，將水利工程經(jīng)濟效益系統(tǒng)劃分為防洪、發(fā)電、灌溉(供水)效益子系統(tǒng)，辯識出風(fēng)險因子，通過兩種風(fēng)險組合方式，建立最大熵模型，得到系統(tǒng)經(jīng)濟效益的風(fēng)險特性。

2 風(fēng)險分析的一般方法^〔5～10〕<>

　　2.1靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)合的調(diào)查方法

　　調(diào)查方法是通過對風(fēng)險主體進行實際調(diào)查并掌握風(fēng)險的有關(guān)信息。動態(tài)與靜態(tài)結(jié)合是指調(diào)查既要了解主體的現(xiàn)狀，又要了解過去，又要歸納總結(jié)，預(yù)測它的未來。就水資源系統(tǒng)而言采用調(diào)查法對有些問題并不適宜，如水庫調(diào)度風(fēng)險問題。

　　2.2微觀與宏觀相結(jié)合的系統(tǒng)方法

　　系統(tǒng)方法是現(xiàn)代科學(xué)研究的重要方法。它是從系統(tǒng)整體性出發(fā)，通過研究風(fēng)險主體內(nèi)部各方面的關(guān)系、風(fēng)險環(huán)境諸要素之間的關(guān)系、風(fēng)險主體同風(fēng)險環(huán)境的關(guān)系等，確定風(fēng)險系統(tǒng)的目標，建立系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型，求解最優(yōu)風(fēng)險決策，建立風(fēng)險利益機制，進行風(fēng)險控制和風(fēng)險處理。該方法適用廣泛，從理論上講是較科學(xué)、理想，但應(yīng)用難度大。

　　2.3 定性和定量相結(jié)合的分析方法

　　2.3.1定性風(fēng)險分析方法定性風(fēng)險分析方法主要用于風(fēng)險可測度很小的風(fēng)險主體。常用的方法有調(diào)查法、矩陣分析法和德爾菲法。德爾菲法是美國咨詢機構(gòu)蘭德公司首先提出，主要是借助于有關(guān)專家的知識、經(jīng)驗和判斷來對風(fēng)險加以估計和分析。在水資源系統(tǒng)中有些不確定性因素難以分析、計算，因此該法在水庫調(diào)度風(fēng)險決策中具有實用價值。

　　2.3.2定量風(fēng)險分析方法定量風(fēng)險分析方法是借助數(shù)學(xué)工具研究風(fēng)險主體中的數(shù)量特征關(guān)系和變化，確定其風(fēng)險率(或度)。

　?。?）基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計的風(fēng)險分析方法

　　概率論與數(shù)理統(tǒng)計是研究水庫調(diào)度中可靠性與風(fēng)險率的最為有力的工具，如過去對水庫運行的發(fā)電保證率和灌溉保證率等的計算均是建立在該基礎(chǔ)上的。該基礎(chǔ)理論和方法也適宜于解決風(fēng)險率的計算。

　　根據(jù)水庫調(diào)度中風(fēng)險的特點，以下介紹4種方法：

　?、俨捎玫湫透怕史植己瘮?shù)計算風(fēng)險率

　　在水庫調(diào)度中，影響風(fēng)險主體的不確定性風(fēng)險變量(或隨機變量)大都服從一些典型的概率分布，如三角形分布、威布爾分布、正態(tài)分布、高斯分布、伽瑪分布、皮爾遜Ⅲ 型分布等。因此用概率分布密度函數(shù)的積分便可分析計算決策指標獲取的可靠率或風(fēng)險率指標，該法計算簡單且精度也可基本滿足要求。

　　②依據(jù)貝葉斯原理計算風(fēng)險率

　　設(shè)B₁、B₂、…、B_n是一組互斥的完備事件集，即B_i互不相容，則有∑B_i=Ω,又設(shè)P(B_i)>0,則對任一事件A，設(shè)P(A)>0，則有：