探討水庫調度管理中風險的運用方法

劉新秀

【摘要】水庫調度過程中存在著很多不可預見因素，這些不可預見因素的存在必然會對水庫的運行調度帶來風險。針對水庫調度風險分析，結合風險分析的基礎理論，選取一系列風險指標建立，為調度風險分析提供了一種合理可行的途徑，也給調度管理人員提供了決策支持。

【關鍵詞】風險分析；水庫調度；運用

1、水庫調度研究進展

水庫調度是一個涉及水利、電力、環保等部門，與政治、經濟和社會可持續發展密切相關的，復雜決策、運行和管理的大系統問題。因此，開展水庫調度必須結合實際情況，應用系統科學和計算機高新技術，解決生產實際問題，才具有生命力。水庫調度研究發展至今已經取得了眾多成果，初步形成了一套完整的研究體系和理論方法，并成為水資源系統研究的重要方向之一。對水庫調度期面臨時段而言，調度風險主要來自于入庫徑流的不確定性。由于時段入庫徑流的不確定性，導致決策結果的不確定性。

2、風險分析及其在水庫調度中的應用

目前，風險管理還處于不斷探索的研究階段，還遠未達到指導實際運行的階段。當前，研究人員主要做的工作還是在風險分析的研究和一般性的風險管理模式，水庫調度中一整套完整的風險管理程序還需要不斷的實踐積累和理論探討。在風險研究中，有人提出風險調度概念，給水庫調度開辟了一種新思路。風險調度的研究還剛剛起步，還未引起足夠的重視，研究進展速度緩慢。在這個新課題中，如何考慮風險，如何在調度過程中考慮風險，如何將風險納入調度模型中，都是需要急需解決的問題。水庫優化調度是為實現某期望目標對入庫徑流進行重新分配的過程。

3、風險分析與計算方法

風險分析，是指對人類社會中存在的各種風險進行風險識別、風險估計和風險評價，并在此基礎上采用各種風險管理技術作出風險處理與決策，對風險實施有效的控制和妥善處理所致損失的后果，期望以最小的成本獲得最大的安全保障。其數學定義為，風險 R是事故發生概率 P 與事故造成的環境（或健康）后果 c 的乘積，即：R[危害/單位時間]=P[事故/單位時間]×C[危害/事故]水庫調度的風險分析方法可以分為定性分析法和定量分析法。定性分析法主要用于風險可測度很小的風險主體，常用的方法有調查法、矩陣分析法、德爾菲法、安全系數法和可靠性指標法等。這類方法主要是借助于有關專家的知識、經驗和判斷來對風險加以估計和分析。在水庫調度中有些不確定性因素難以分析、計算，因此該方法在水庫調度領域具有實用價值。定量風險分析方法是借助數學工具研究風險主體中的數量特征關系和變化，確定其風險率（或風險度）的方法。定量風險分析方法有許多，但歸納起來可分為概率論與數理統計方法、隨機模擬方法、基于馬爾柯夫過程的風險分析法、模糊數學方法、最大熵法等。對大中型水庫而言其不僅承擔著防洪灌溉的任務，同時通過水力發電，向企業和城鎮供水，提高水庫自身的經濟效益，促進當地經濟發展。對非病險水庫在一次大的降水影響過程中，把洪水作為寶貴的水資源盡可能多地加以存蓄，不僅可減輕水庫下游的抗洪壓力，而且可解決以后的用水問題，增加水庫的經濟效益。但水庫蓄水較多時，若降水過程帶來的洪水超過水庫的蓄水能力，臨時放水，會加重下游的洪澇災害，反之水庫提前過多放水，會降低水庫的蓄水量，從而影響水庫的經濟效益。水庫調度預報服務由于預報結果的不確定性，始終存在著風險。

4、影響水庫調度預報服務的風險要素

水庫調度預報服務主要是根據當前對降水量的預測和水庫實際水位，做出水庫預先不放水或預先放水降低水位到某一水位的預報結果，提供給水庫管理部門使用。因此，它存在兩種風險：一是根據降水量預報做出水庫預先不放水的預報服務，但由于實際降水量偏多，造成水庫的上升水位超過最高允許水位的風險；二是根據降水量預報，做出水庫提前放水，使水庫水位降低到一定水位的預報服務，但由于實際降水量偏少，造成水庫在降水影響過程結束后蓄水量偏少達不到計劃水位的風險。水庫調度預報服務的風險計算一般涉及到兩個問題：第一，降水量預測分析；第二，水庫承受降水能力。

4.1 降水量預測分析

在一次降水過程中，水庫承受的洪水主要來自水庫集雨區域的降水量。因此，在做降水量預測時，預測集雨區域各級降水量（RRt-1，RR1）和它的出現概率（PRt+1）并列表。

4.2 水庫承受降水能力

水庫承受降水的能力與水庫最高允許水位和實際水位之差及徑流量密切相關。1）水庫水位。一個水庫在建庫時，通過測量，形成一張水庫水位與蓄水量關系表，通過該表可將水庫水位的變化轉換成水庫蓄水量的變化. 用水庫當前實際水位、最高允許水位查表得到水庫當前實際蓄水量、最高允許蓄水量，從而得出一次降水過程中，水庫允許增加的最大蓄水量，SM=最高允許蓄水量-當前實際蓄水量+出庫流量，由公式：蓄水量=初始蓄水量+徑流量-出庫流量+上游水庫排水量，把水庫蓄水量的變化轉換成徑流量的變化。2）徑流量。徑流量（M）=集雨面積（s）×降水量（RR）X 徑流系數（a），上式中，一個水庫的集雨面積是確定的，降水量為降水量預報值或水庫集雨區域雨量站的實測值。徑流系數 a 是水庫集雨區域土壤表層結構、植被、土壤含水量、降雨強度等因素的非線性函數。天氣過程的多樣性、土壤表層結構和植被年際間變化，使得計算徑流量時所采用的徑流系數存在一定的誤差，因此分析調度預報服務的風險時需分析徑流系數估算值偏差造成的風險。

5、結語

對水庫調度預報服務進行風險分析，可提高水庫調度預報服務和調度決策的科學性。要加強水庫集雨區域降水量預報研究，不僅要開展降水過程總雨量預報，還要開展降水強度變化的預報，從而提高徑流系數估算值的準確率。為了穩定徑流系數，要保護水庫集雨區域生態平衡，增加和保護森林植被面積，嚴禁水庫集雨區域開墾。

參考文獻：

[1]梁國華，程春田.防洪實時風險調度模型及應用[J].水文，2010（6）.

[2]馬躍先.水庫優化調度的最小棄水模型研究[J].中國農村水利水電，2016（3）.