水利工程風險分析研究

蘭俊枝

（內蒙古自治區烏蘭察布市水利局,內蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

風險發生時，與其聯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、可能發生的概率和發生會引起的后果。水利工程的風險分析主要應從一個系統的工程切入，通過投入資金、系統是否安全以及系統遭到破壞后對環境、經濟甚至人員傷亡等之間具體的聯系[1]。

上世紀七十年代起，國外學者首次提出在水系統中進行風險分析的可行性，使得風險分析的方法應用在水庫和大壩等各種水利工程中，再逐漸推廣應用在地下水資源與水環境等更加廣闊的范圍中。在查閱大量文獻的基礎上通過推導得出數據，再使用數理統計法或層次分析法等方法來分析和處理風險。綜合分析水利工程的風險趨勢，作者總結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，主要應當考慮在水利工程中，系統存在極大的隨機性與比較多的不確定性。例如使用數理統計法進行分析，該方法目前應用較多，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知道某水利工程會發生的風險因素相互間的概率關系時，通過解析建立的功能函數，再計算數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，就很難得出其概發生的概率關系，即使可以得出，解析其分布的數值解也很不容易。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用，通過系統工程的角度觀察，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準備、投資額度、社會輿論、環境保護等眾多方面，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衡考慮、優先選擇以及應對決策。

從數學方面的角度分析，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盡量優化。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據，從而對權重系數進行確定，再通過單一的風險分析以及通過專家得到的評價結論最終建立評價模型，最后得到全部系統的精確評價值。

2.1 確定指標權重

確定各個指標權重的原則主要為能夠通過各個數值指標之間的關系進行具體分析、對通過評價得到結果受到的影響分析等來確定。但具體在工程中應用時，因為大多數的風險因素不能通過定量的方法進行計算，所以，確定指標權重一般都使用專家調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出遞階的層次結構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重，最終獲取最底層相對于最高層的重要性的賦權。綜合其本質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。確定了權重系數以后，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相乘，得到的結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值來描述，只可以得出可能發生的概率比較大或者比較小的結論。在應用的時候，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，再通過數學描述與文字性描述的轉化，通過模糊關系的運算原則來反映計算系統所具有的不確定性，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，因此只有數字特征，且具有的數字特征有數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，在數學的角度上看，最大熵準則就是其最優選的標準。目前，熵理論以及其方法雖然不夠成熟，處于技術發展的階段，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：

一是現有成果很少對定性的分析得到的結果，沒有深入的評價分析。二是現有分析因為很難量化指標，所以經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用，各種具體的風險分析法都具有其自身的優缺點，因此需要通過對新的風險分析方法以及分析理論的借鑒，考慮在發生事故所產生的后果并對其進行比較重視的應用，才能最大效果的發揮其效益。

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

[2]吳興征,趙進勇.堤防結構風險分析理論及其應用[J].水利學報,2003(08):79-851.

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