汛期水庫調(diào)度風險分析研究評述

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1 研究進展

　　　　可靠性與風險是兩個互補概念，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。

　　在水資源工程中可靠性概念應用早于風險，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。風險分析在70年代后期才滲透到水資源研究領域，并最早在美國水資源開發(fā)中得以應用。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險研究，并提出了水資源工程可靠性與風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險決策以及水資源系統(tǒng)運行的風險分析都高度重視，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)的洪災風險率，用系統(tǒng)分析方法建立了大型水庫汛限水位風險分析模型；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險率模型應用問題；梁川以極差分析法進行防洪調(diào)度風險評估；王本德等^〔5〕建立了水庫防洪實時風險調(diào)度模型，該模型考慮了水庫下游防洪效益與水庫風險兩個目標，又在論述水庫預蓄效益與風險分析的必要性和主要困難的基礎上，首先提出了一種風險率的計算方法，然后提出一種以經(jīng)濟效益與風險率為目標的水庫預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、概率論和風險估計結(jié)合起來，建立最大熵風險估計模型。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)，辯識出風險因子，通過兩種風險組合方式，建立最大熵模型，得到系統(tǒng)經(jīng)濟效益的風險特性。

2 風險分析的一般方法^〔5～10〕<>

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

　　調(diào)查方法是通過對風險主體進行實際調(diào)查并掌握風險的有關(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)代科學研究的重要方法。它是從系統(tǒng)整體性出發(fā)，通過研究風險主體內(nèi)部各方面的關(guān)系、風險環(huán)境諸要素之間的關(guān)系、風險主體同風險環(huán)境的關(guān)系等，確定風險系統(tǒng)的目標，建立系統(tǒng)整體數(shù)學模型，求解最優(yōu)風險決策，建立風險利益機制，進行風險控制和風險處理。該方法適用廣泛，從理論上講是較科學、理想，但應用難度大。

　　2.3 定性和定量相結(jié)合的分析方法

　　2.3.1定性風險分析方法定性風險分析方法主要用于風險可測度很小的風險主體。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)度風險決策中具有實用價值。

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

　?。?）基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計的風險分析方法

　　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上的。該基礎理論和方法也適宜于解決風險率的計算。

　　根據(jù)水庫調(diào)度中風險的特點，以下介紹4種方法：

　?、俨捎玫湫透怕史植己瘮?shù)計算風險率

　　在水庫調(diào)度中，影響風險主體的不確定性風險變量(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)貝葉斯原理計算風險率

　　設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P(B_i)>0,則對任一事件A，設P(A)>0，則有：