長距離引水工程突發事件應急響應決策方法研究

姜曉菁 姜綠圃 王博 聶相田

摘 要：為提高長距離引水工程突發事件應急響應決策的有效性，提出一種基于后悔理論及猶豫模糊集的突發事件風險應急響應決策模型。該模型將決策信息用猶豫模糊數表示，以此應對突發事件中的不確定性和專家意見分歧的情況;在此基礎上考慮到決策專家的有限理性可能影響決策，引入后悔理論，以減小決策專家的后悔規避心理對決策的影響;針對突發事件中可能發生的情景狀態進行基于后悔理論及猶豫模糊集的決策研究，對突發事件應急方案進行排序。通過工程實例，對計算過程進行演示，提供該實例最終的決策方案。

關鍵詞：長距離引水工程;應急決策;猶豫模糊集;后悔理論

中圖分類號：TV512;TV67

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.021

引用格式：姜曉菁，姜綠圃，王博，等.長距離引水工程突發事件應急響應決策方法研究[J].人民黃河，2021，43（12）：109-114.

Abstract： In order to improve the effectiveness of emergency response decision-making for emergencies in long-distance water diversion projects， this paper proposed a decision-making model for emergency response to emergencies based on regret theory and hesitation fuzzy sets. The model used hesitation fuzzy numbers to express decision-making information to deal with the uncertainty in emergencies and the divergence of expert opinions. On this basis， considering that the bounded rationality of decision-making experts might affect decision-making， the regret theory was introduced to reduce the influence of decision-making experts’ regret and avoidance psychology on decision-making. Research on decision-making based on regret theory and hesitation fuzzy set for the situational states that might occur in emergencies and sort emergency plans for emergencies. It demonstrated the calculation process through an engineering example and provided a final decision-making plan for the example.

Key words： long-distance water diversion project; emergency decision-making; hesitant fuzzy set; regret theory

長距離引水工程的建設極大解決了我國水資源時空分布不均的問題，同時帶來了工程運行管理方面的挑戰。引水工程具有規模大、距離長、環境條件復雜等特點，一旦發生突發事件其影響難以預測，因此針對長距離引水工程突發事件應急響應的研究意義重大。我國應急管理工作開展較晚，發展較為緩慢。突發事件具有不確定性和風險性等特征，其處理決策往往具有緊迫性，決策者在突發事件發生后沒有足夠的時間對突發事件進行理性思考，科學決策難度較大。

近年來，國內學者對應急預案的評價研究涉及化工、鐵路、水利等領域，并采用了多種評價方法，將定性研究轉化為定量研究[1]。安景文等[1]將猶豫模糊集引入到應急決策中，對應急預案的優劣性進行了評價;張英菊[2]在建立危險化學品泄漏事故應急預案綜合評價模型時，采用了灰色多級評價方法;常建鵬等[3]采用前景理論和模糊測度理論方法對鐵路應急預案進行評估;茍敏等[4]為了對比各預案的優劣，引入一種基于Vague集和TOPSIS方法的鐵路應急預案評價方法;樊自甫等[5]建立了基于過程的通信保障應急計劃有效性評估模型;張士辰等[6]考慮到水庫突發事件應急預案可行性指標體系不完整的灰色特征，建立了基于灰色關聯度的可行性評價方法;Dillon等[7]提出了一種基于期望效用理論的多屬性風險決策方法;Liu等[8]提出了基于故障樹分析的風險決策方法和基于貝葉斯決策理論的風險決策方法;Tamura等[9]針對自然災害響應效果差、后果嚴重的問題，提出了一種風險決策方法;陜振沛等[10]結合三角直覺模糊數加權集分解器和TOPSIS方法，建立了突發事件評估群體決策模型;常建鵬等[11]提出了基于偏好信息與指標關聯的多階段群評估方法以確定最佳預案。

現有的長距離引水工程突發事件應急響應決策研究有的只考慮了決策信息的猶豫模糊性，未考慮決策者的心理行為;有的只考慮了決策者心理行為的影響，未考慮應急方案評估的模糊性。鑒于此，為了使決策信息在突發事件發生時更為有效，筆者建立了基于后悔理論[12]和猶豫模糊集[13]的長距離引水工程突發事件風險應急響應決策模型。

1 長距離引水工程突發事件風險構成要素分析

1.1 長距離引水工程突發事件的危害性

（1）跑水事件的危害性。在我國長距離引水工程中，線路經過的地區往往人口密集、經濟發達，一旦發生跑水事故，將造成重大損失。

（2）停止供水的危害性。長距離引水工程一般擔負著眾多城市的供水任務，供水水量與水質保證十分重要，一旦中斷供水，將直接威脅受水區城市及群眾的用水安全。

（3）水質污染的危害性。長距離引水工程線路長且多為開敞式，水質保障任務十分艱巨，一旦出現水質污染事件，將嚴重威脅到廣大受水戶。

（4）群體性沖突事件的危害性。長距離引水工程沿線城市眾多，在工程運行中出現爭水搶水、用水分配爭議、沿線水質保護與當地經濟開發的矛盾、地下水位變化影響等引起的糾紛在所難免，極易引發群體性沖突事件，造成惡劣的社會影響。

1.2 長距離引水工程突發事件的分類

根據工程突發事件的特征以及國家有關公共突發事件的法律、法規規定，將長距離引水工程突發事件分為工程事故突發事件、自然災害突發事件、公共衛生突發事件、社會安全突發事件，進一步可劃分為12種具體形式（見圖1）。

1.3 長距離引水工程突發事件的風險構成要素

長距離引水工程突發事件風險構成要素如圖2所示。

2 猶豫模糊集基礎理論

2.1 記分函數和偏差函數

4 實例應用

長距離引水工程挖方渠道坡面發生泥石流屬于工程事故類突發事件，若不及時采取措施，后果將非常嚴重。該突發事件發展演化有4種情景：①導致渠道水質污染（S1）;②造成下游臨近渠段或渠道倒虹吸（或輸水涵管）發生淤積，渠道輸水能力大幅下降（S2）;③導致局部渠道邊坡失穩，引發渠道滑坡（S3）;④導致臨近填方渠道發生滿溢或潰決（S4）。其相應的發生概率分別為p1=0.4、p2=0.3、p3=0.2、p4=0.1。

設挖方渠道坡面發生泥石流后可供選擇的應急方案有4種：①及時組織撤離危險區域的人員，同時向上級相關單位和市（縣）應急指揮機構報告，根據需要提出工程聯動搶險救援請求（A1）;②在A1的基礎上，按調度要求，對渠段運行現狀進行應急調度，持續監視險情變化（A2）;③在A2的基礎上，組織專家檢查事故發生地周圍存在的災害隱患（A3）;④在A3的基礎上，協調當地政府有關部門，做好災后恢復工作，對破壞渠道進行修復和除險（A4）。

決策專家在應急方案選擇時需要考慮的屬性有：事故發生后24 h內的人員傷亡、經濟損失和社會影響。人員傷亡D1和經濟損失D2屬于成本型屬性，社會影響D3屬于效益型屬性，對應的屬性權重向量為ω=（0.6，0.2，0.2）。決策專家針對應急方案{A1，A2，A3，A4}，按屬性{D1，D2，D3}在4種情景{S1，S2，S3，S4}下進行評價[15]。

（1）構造猶豫模糊風險型決策矩陣H=[htij]4×4，見表1。

（2）采用式（5）和式（6），對成本型屬性和效益型屬性進行數據歸一化處理，構造猶豫模糊風險決策矩陣M=[htij]4×4（t=1，2，3，4），見表2。

（3）采用式（1）和式（2）計算歸一化的猶豫模糊風險決策矩陣的記分函數值和偏差函數值，構建記分函數值和偏差函數值矩陣，分別見表3、表4。

（5）根據屬性權重與效用值，利用式（8）進行信息集結，得到綜合效用值Utij，構建綜合效用值矩陣（α=0.8），見表6。

（8）采用式（13），計算實施應急方案Ai后的綜合感知效用值：φ（A1）=0.680，φ（A2）=0.605，φ（A3）=0.532，φ（A4）=0.448。

根據綜合感知效用值越大應急方案實施效果越好的原則，確定應急方案的實施順序。根據計算結果可知應急方案A1的實施效果最好。因此，在挖方渠道坡面發生泥石流后，首先，要及時組織撤離危險區域的人員，同時向上級相關單位和市（縣）應急指揮機構報告，根據需要提出工程聯動搶險救援請求;其次，按調度要求，對渠段運行現狀進行應急調度，持續監視險情變化;再次，組織專家檢查事故發生地周圍存在的災害隱患;最后，協調當地政府有關部門做好災后恢復工作，對破壞的渠道進行修復和除險。

5 結 語

本文闡述了基于猶豫模糊集和后悔理論的應急方案評價流程，利用綜合效用值和后悔值的計算結果對應急方案進行排序，在處理決策信息模糊性的同時，考慮決策專家的心理行為對決策信息的影響，可保證決策信息的有效性，進而提高長距離引水工程突發事件風險應急響應決策的有效性。該方法可為有關部門加強水利工程重大事故應急能力建設提供參考依據和決策手段，使其盡可能得出工程突發事件發生后適用效果最好的應急方案，從而最大限度地減小突發事件所帶來的危害。

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【責任編輯 張華興】