水利工程風險分析研究

蘭俊枝

（內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市水利局,內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

風險發(fā)生時，與其聯(lián)系非常緊密的是事件的不確定性。一般來說，風險分析分為三個方面：事件進行時的狀態(tài)、可能發(fā)生的概率和發(fā)生會引起的后果。水利工程的風險分析主要應(yīng)從一個系統(tǒng)的工程切入，通過投入資金、系統(tǒng)是否安全以及系統(tǒng)遭到破壞后對環(huán)境、經(jīng)濟甚至人員傷亡等之間具體的聯(lián)系[1]。

上世紀七十年代起，國外學(xué)者首次提出在水系統(tǒng)中進行風險分析的可行性，使得風險分析的方法應(yīng)用在水庫和大壩等各種水利工程中，再逐漸推廣應(yīng)用在地下水資源與水環(huán)境等更加廣闊的范圍中。在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上通過推導(dǎo)得出數(shù)據(jù)，再使用數(shù)理統(tǒng)計法或?qū)哟畏治龇ǖ确椒▉矸治龊吞幚盹L險。綜合分析水利工程的風險趨勢，作者總結(jié)出單一法與綜合法兩種方法。

1 單一風險分析

風險分析通過單一法進行，主要應(yīng)當考慮在水利工程中，系統(tǒng)存在極大的隨機性與比較多的不確定性。例如使用數(shù)理統(tǒng)計法進行分析，該方法目前應(yīng)用較多，也有比較成熟的研究，目前已從直接積分法、蒙特卡羅法等比較古老的方法，發(fā)展成改進一次二階矩法與二次二階矩法等方法[2]。

直接積分法主要使用在已經(jīng)知道某水利工程會發(fā)生的風險因素相互間的概率關(guān)系時，通過解析建立的功能函數(shù)，再計算數(shù)值積分從而得到風險概率。此類方法的理論性與概念性極強，在其受影響的隨機變量等因素的數(shù)量比較少的時候，該方法比較簡單且有效。但是，假如受影響的因素很多，就很難得出其概發(fā)生的概率關(guān)系，即使可以得出，解析其分布的數(shù)值解也很不容易。因此，在具體的工程分析中，直接積分法受的的制約較多。

2 綜合風險分析

綜合法主要從不同的角度進行應(yīng)用，通過系統(tǒng)工程的角度觀察，水利工程自身就具有的不確定因素有很多，包括水文、水力等諸多因素，而且其也涉及到工程技術(shù)準備、投資額度、社會輿論、環(huán)境保護等眾多方面，所以也有模糊以及灰色的不確定性，以上因素就必須結(jié)合綜合法進行風險分析，對所有的競爭因素以及相互矛盾的定性定量相結(jié)合的因素首先進行排列以及概況評價，從而達到對風險因素的權(quán)衡考慮、優(yōu)先選擇以及應(yīng)對決策。

從數(shù)學(xué)方面的角度分析，通過綜合法進行風險分析等價于通過兩次映射，將無序空間中的各個點映射至有序的空間，因此使得風險的實現(xiàn)盡量優(yōu)化。所以，通過綜合法進行風險分析的具體步驟主要為：首先確定具體需要的評價對象、通過極差或先行比例變換等方法的選擇與對指標評價的選擇，以達到量綱一化的處理指標數(shù)據(jù)，從而對權(quán)重系數(shù)進行確定，再通過單一的風險分析以及通過專家得到的評價結(jié)論最終建立評價模型，最后得到全部系統(tǒng)的精確評價值。

2.1 確定指標權(quán)重

確定各個指標權(quán)重的原則主要為能夠通過各個數(shù)值指標之間的關(guān)系進行具體分析、對通過評價得到結(jié)果受到的影響分析等來確定。但具體在工程中應(yīng)用時，因為大多數(shù)的風險因素不能通過定量的方法進行計算，所以，確定指標權(quán)重一般都使用專家調(diào)查法以及層次分析法。層次分析法具體是通過求出判斷矩陣的特征向量值進而推導(dǎo)出遞階的層次結(jié)構(gòu)中相同層次的各個元素對比它高層次的某種元素的具體權(quán)重，最終獲取最底層相對于最高層的重要性的賦權(quán)。綜合其本質(zhì)可以概括為故障樹分析法。

2.2 綜合分析方法

AHP法的主要特點是可以靈活運用且比較容易理解，相比其他方法又不失精準性，在水利工程中，是用綜合法進行風險分析的使用的最廣泛的方法。確定了權(quán)重系數(shù)以后，在同一層次中進行兩兩對比，最終用其與得到的各個因素評價的分數(shù)相乘，得到的結(jié)果就代表上一層的綜合，因此逐漸地綜合一直到得到該系統(tǒng)的全部綜合評價。

模糊綜合評價法的使用是因為除了所具有的隨機性與不確定性以外，水利工程可能發(fā)生的風險還具有比較多的模糊概率因素，大部分風險因子很難通過比較確定性的數(shù)值來描述，只可以得出可能發(fā)生的概率比較大或者比較小的結(jié)論。在應(yīng)用的時候，假如對這種比較模糊的不確定性因素不進行考慮，則風險分析對策是否可行以及可靠都會存在很多問題。模糊綜合評價法的具體內(nèi)容主要是把風險因子看作一個模糊變量，通過模糊集理論方法建立一個隸屬于風險因子的變量函數(shù)，再通過數(shù)學(xué)描述與文字性描述的轉(zhuǎn)化，通過模糊關(guān)系的運算原則來反映計算系統(tǒng)所具有的不確定性，從而對上述方法的不足有效地進行了彌補。

最大熵原理是一種新型原理，主要是在水利工程具體進行的風險分析中，單一法的風險分析是目前最為完善且最為成熟的理論研究。大部分從事工程的人員都希望在進行綜合評價時，可以盡量通過風險變量本身就具有的不確定性，使通過評價得到的結(jié)果的主觀成分降到最低。但是在水利工程中，大部分風險因子的不確定性都沒有之前檢驗的樣本，因此只有數(shù)字特征，且具有的數(shù)字特征有數(shù)量比較多的概率分布，在眾多的概率分布中選擇其中一個作為真實的分布分析，在數(shù)學(xué)的角度上看，最大熵準則就是其最優(yōu)選的標準。目前，熵理論以及其方法雖然不夠成熟，處于技術(shù)發(fā)展的階段，但是，在研究水利工程的隨機性問題中，該方法的有效性是非常值得肯定的[3]。

3 結(jié)論與建議

目前，水利工程主要使用的風險分析方法有了長足的進步，從文中所述的眾多方法來看，除改進各個方法以外，尚存兩點不足：

一是現(xiàn)有成果很少對定性的分析得到的結(jié)果，沒有深入的評價分析。二是現(xiàn)有分析因為很難量化指標，所以經(jīng)常是比較簡單地帶過。

因此建議:對風險分析需要選擇正確地評價并應(yīng)用，各種具體的風險分析法都具有其自身的優(yōu)缺點，因此需要通過對新的風險分析方法以及分析理論的借鑒，考慮在發(fā)生事故所產(chǎn)生的后果并對其進行比較重視的應(yīng)用，才能最大效果的發(fā)揮其效益。

[1]李雷,王仁中,盛金保.潰壩后果嚴重程度評價模型研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報,2006,06(01):1-41.

[2]吳興征,趙進勇.堤防結(jié)構(gòu)風險分析理論及其應(yīng)用[J].水利學(xué)報,2003(08):79-851.

[3]高波,王銀堂,胡四一.水庫汛限水位調(diào)整與運用[J].水科學(xué)進展,2005,16(03):326-3331.