水利工程項目在建設中的風險淺析

楊維俊

（臨滄市臨翔區水利局 677000）

風險分析在水利工程建設項目經濟評價中是一項重要內容。水利工程項目經濟風險分析的實質，就是分析工程的全部風險因素。也就是分析當這些風險因素發生變化時，對工程經濟效果指標的綜合影響程度。這就需要對工程可能存在的風險因素進行辨別、估計和評價。

1 辨別工程風險因素

水利工程與自然界是緊密相聯的，涉及因素多、牽涉面廣，因而存在很多的風險因素，有較為明顯的，也有較為隱蔽的。為避免遺漏工程可能存在的風險因素，保證風險分析成果的質量，在對工程進行風險分析時，就必須準確地辨別工程項目中可能存在的風險因素。辨別工程項目風險因素可依據水利工程項目可分解的特點，將工程項目按類別和層次分解成若干個子項目，找出其中各自存在的風險因素，然后再進行綜合，得出全部的風險因素。

辨別工程可能存在的風險因素是一項技術性很強的工作，它的準確程度取決于風險分析人員的判斷能力和工作經驗。在進行工程項目風險因素分析確認時，為避免失誤，應按工程各部分的功能、特征、特點采用“分層劃分”的方式對項目進行分解。例如，在辨別水庫工程項目建設費用的風險因素時，就可按工程各部分的作用和特征將其分解為主體工程項目和附屬工程項目。主體工程項目又可分解為攔河壩工程、輸水隧道工程、溢流堰工程、電站廠房、機電設備、工程運輸和管理費用等子項目的建設費用進行考察分析。若認為這些子項目還太大，還可進一步分解為土石方開挖量、混凝土澆筑量、設備材料價格、勞動力價格等子小項目。若還不能準確地辨別出這些子小項目的風險因素，那么就對子小項目再作進一步分解，分解成曾小項目，一直分解到工程技術人員能較為準確地辨別出工程的全部風險因素時為止。

2 風險因素分級

風險因素“分級”就是將工程項目可能存在的風險因素按其對工程經濟效果的影響程度和可能發生的幾率進行“分類”，其目的是為了簡化計算。水利工程項目的風險因素一般有很多，因此，若要逐一對這些風險因素進行量化，則計算工作很大，有時還可能出現由于數據太多，而使計算無法進行的情形。事實上，也沒有這種必要。因為工程中存在的各種風險因素對工程經濟效果的影響程度是不同的，有的影響很大，有的影響很小，有的出現幾率很大，有的出現幾率很小，有的甚至可能在計算期內根本不出現。因此，在得出工程可能存在的所有風險因素后,還必須進行分級處理,以減少計算工作量。一般是可將工程的風險因素分成高、中、低三個等級（見表1）。即將對工程經濟效果影響較大、出現幾率較多的風險因素定為高級，次之的定為中級，再次之的定為低級。對高級別的風險因素，需逐一加以分析和數量化；對低級別的風險因素，可不進行具體的分析和計算；對中級別的風險因素，則根據具體情況而定，有的需要加以數量化，有的則不需要。

3 風險因素數量化

風險因素數量化是工程風險分析的核心內容。風險因素數量化就是將工程的風險因素數量轉化為風險因素的概率分布，即確定出其可能的數值幅域和相應出現的概率。各風險因素對工程的不確定性影響可以與基本方案的偏離來表示，即風險勢態。“風險勢態”形成的方法有很多，按其性質來分，大體可分為“客觀風險勢態”和“主觀風險勢態”兩類。

表1 水庫工程項目一般所含風險因素及其風險等級

“客觀風險勢態”是依據現有的資料和數據運用數理統計理論計算出來的概率分布。“主觀風險勢態”則是人們憑自己的經驗主觀確定的概率分布。

由于“主觀風險勢態”的方法可能帶有一定的主觀性，因此，為避免判斷失誤和發生偏差，其“風險勢態”一般由多個有經驗的專家集體討論決定。

“主觀風險勢態”的形成，最為常用的方法是“三角分布”法。該方法的一個突出優點是：對所論證的風險因素只需專家們提供最小值、最可能值和最大值三個數值，而無需他們直接給出具體的概率，因此，可以減少專家們的計算工作量。

“三角分布”的最小值是某一絕對的值，低于該值的任何數值均不能存在，即最小值的概率是零。如果某一專家認為他預期的最小值會發生，那就請他挑選一個更低的最小值；最可能值是專家們認為最有可能發生的數值，它是分布的高頻值，而不是均值；最大值是絕對的最高限值，即不再存在任何大于它的數值，因而同樣的最大值本身的概率也為零。如果某一專家認為他預期的最大值可能會發生，那就請他把這個值定得更高一些。

假設風險變量x的最小值、最可能值、最大值分別為 a、b、c，則 a、b、c 三個數值就構成“三角分布”（見圖1），即得風險變量Χ對工程經濟效果影響的概率密度分布函數為

對應于x值（a≤x≤c），各點的累積概率為

式中CF——累積概率。

圖1 三角分布

現以水價風險變量的數量化來說明“三角分布”法的具體應用。水價是計算水庫工程(發電、供水)效益的一項重要參數，它的大小直接影響水庫工程的經濟效益。根據資料，某水庫在制定水價時，邀請了5位熟悉這方面情況的專家對這一風險因素進行評估。評估結果見表2。

表2 水價不確定性風險評估結果 單位：元/m3

類似地，就可以做出所有風險變量的概率分布（見圖2）。對任何一個風險因素，為了使分析出的概率分布準確可靠，只要條件允許，就應盡可能地采用客觀真實數據求出客觀概率。只有在客觀概率無法求出時，才考慮采用主觀概率。

圖2 水價—概率分布

4 風險組合

風險組合就是將上述風險因素數量化后，得到的全部風險因素的概率分布曲線，也就是上述各風險因素發生變化時對工程經濟效果產生的隨機波動進行全面的分析。分析方法很多，一般采用蒙特卡洛模擬法。

蒙特卡洛模擬法是通過隨機變量的統計試驗、隨機模擬，求解數學、物理、工程技術問題近似解的數值方法，亦稱隨機模擬法。其原理較為簡單。

式中x——服從某一概率分布的隨機變量；

f（x）——未知或是非常復雜的函數式，用解析法不能求得Y的概率分布。

所謂蒙特卡洛模擬法是通過直接或間接抽樣求出每一隨機變量 X，然后代入 Y=f（x）[x=c（x1，x2，…，xn）]式中求出函數值Y，這樣反復地獨立模擬計算多次，便可得到函數值Y的一批抽樣數據Y1，Y2，…，Yn。

當獨立模擬的次數相當多時，就可由此來確定函數Y的概率特征。并可用樣本均值

近似作為函數Y的期望值。

以樣本標準差

作為Y的精度的統計估計。

上兩式中N——模擬計算次數，即Y的子樣數；

Yi——模擬計算得函數Y的第i個子樣，i=1，2，3，…，N。

顯然，假定式（3）的函數Y為水利工程項目的經濟效果指標，自變量 X（x1，x2，…，xn）為工程風險分析中所考慮的風險因素（變量），則在對風險因素（變量）進行數量化之后，就可以運用蒙特卡洛模擬法來推求工程經濟效果的分布。如經濟效果指標為經濟凈現值NPV、經濟內部收益率為 IRR、自變量 X（x1，x2，…，xn）為工程風險分析中所考慮的風險因素（變量），則在對風險因素（變量）進行數量化之后，就可運用蒙特卡洛模擬法來推求工程總體的經濟效果的分布。

5 案例

某地區修建一座水利樞紐工程，經分析計算，該工程的社會折現率為10%，計算期內經濟凈現值為520萬元，其他與之有關的經濟指標見表3。

表3 某水利樞紐工程有關的經濟指標

根據工程情況，對該工程項目經濟效果指標經濟凈現值NPV的風險程度進行分析。

5.1 工程風險因素辨別與分級

按前述風險因素辨別方法，經有關專家和工程技術人員評議，該水利工程可能存在的風險因素共有81個。按高、中、低三個等級劃分，高級別的風險因素有工程建設投資、工程移民費用、工程經營成本、工程發電效益、工程防洪效益、工程航運和養殖效益和工期的不確定性等7個。為簡化計算，僅選定上述7個高級別的風險因素作為該水利樞紐工程經濟風險分析中的基本風險變量。

5.2 工程基本風險變量數量化

工程基本風險變量數量化采用“三角分布”法。按專家們給出“三角分布”的三個估計值（算術平均值），求得該水利樞紐工程基本風險變量概率分布，見表4。

5.3 工程經濟凈現值風險分析（風險組合）

依據該水利樞紐工程的特點和前述確定的基本風險變量，其工程經濟凈現值NPV可用下式表示：

表4 某水利樞紐工程基本風險變量概率分布

式中x1，x2，x3——工程發電、防洪、航運效益現值；

x4，x5，x6——工程建設投資、移民費用、經營成本現值；

本現值：

x7——工期對NPV的影響因子。

xi（i=1，2，…，7）均服從于表4所列的概率分布。

在此基礎上，每假定一組xi，利用式（6）就可求得一個NPV值。依照蒙特卡洛模擬法反復模擬計算，求得該水利樞紐工程經濟凈現值NPV的樣本分布曲線（概率曲線），見圖3。

該工程成功的概率（經濟凈現值大于零的概率）為99.4%，失敗的概率（經濟凈現值小于零的概率）為0.6%，可見該工程的抗風險能力是很強的。由圖3還可以看出，該工程經濟凈現值的期望值597萬元，它大于基本方案中的估算值520萬元，兩者相差14.5%，這意味著該水利樞紐工程在基本分析中對工程費用和工程效益的估算均偏于安全。

圖3 某水利樞紐工程經濟凈現值—概率曲線

6 結語

以上所述的經濟風險分析方法、步驟以及所舉的案例，均以各風險變量獨立、隨機、互不相關為前提，因此沒有考慮各風險變量的概率相關問題，但在實際問題中，又往往存在著概率相關問題。如在水利工程中，若地質情況出現了不利的變化，則工程量就會增大，工程量增加得過多，無疑會引起投資過多和工期延長。此時投資和工期這兩個變量就存在著一定的相關關系。若在這種情況下對工程進行風險分析，仍將它們作為相互獨立、互不相關的變量來考慮，則有可能引起最終的分析結果失真。因此，在對工程項目進行風險分析之前，應分析工程各項目之間的相關關系。對于具有強相關的風險因素，應將它們疊加，生成一個新的獨立的風險變量；對于具有弱相關的風險因素，原則上應按數學上的有關方法進行處理，但考慮到采用數學方法進行處理的復雜性，為簡化計算，也可將它們作為相互獨立的風險因素來對待。?