水利工程风险分析研究

2015-10-08兰俊枝

山东工业技术 2015年18期

兰俊枝

（内蒙古自治区乌兰察布市水利局,内蒙古乌兰察布 012000）

0 引言

风险发生时，与其联系非常紧密的是事件的不确定性。一般来说，风险分析分为三个方面：事件进行时的状态、可能发生的概率和发生会引起的后果。水利工程的风险分析主要应从一个系统的工程切入，通过投入资金、系统是否安全以及系统遭到破坏后对环境、经济甚至人员伤亡等之间具体的联系[1]。

上世纪七十年代起，国外学者首次提出在水系统中进行风险分析的可行性，使得风险分析的方法应用在水库和大坝等各种水利工程中，再逐渐推广应用在地下水资源与水环境等更加广阔的范围中。在查阅大量文献的基础上通过推导得出数据，再使用数理统计法或层次分析法等方法来分析和处理风险。综合分析水利工程的风险趋势，作者总结出单一法与综合法两种方法。

1 单一风险分析

风险分析通过单一法进行，主要应当考虑在水利工程中，系统存在极大的随机性与比较多的不确定性。例如使用数理统计法进行分析，该方法目前应用较多，也有比较成熟的研究，目前已从直接积分法、蒙特卡罗法等比较古老的方法，发展成改进一次二阶矩法与二次二阶矩法等方法[2]。

直接积分法主要使用在已经知道某水利工程会发生的风险因素相互间的概率关系时，通过解析建立的功能函数，再计算数值积分从而得到风险概率。此类方法的理论性与概念性极强，在其受影响的随机变量等因素的数量比较少的时候，该方法比较简单且有效。但是，假如受影响的因素很多，就很难得出其概发生的概率关系，即使可以得出，解析其分布的数值解也很不容易。因此，在具体的工程分析中，直接积分法受的的制约较多。

2 综合风险分析

综合法主要从不同的角度进行应用，通过系统工程的角度观察，水利工程自身就具有的不确定因素有很多，包括水文、水力等诸多因素，而且其也涉及到工程技术准备、投资额度、社会舆论、环境保护等众多方面，所以也有模糊以及灰色的不确定性，以上因素就必须结合综合法进行风险分析，对所有的竞争因素以及相互矛盾的定性定量相结合的因素首先进行排列以及概况评价，从而达到对风险因素的权衡考虑、优先选择以及应对决策。

从数学方面的角度分析，通过综合法进行风险分析等价于通过两次映射，将无序空间中的各个点映射至有序的空间，因此使得风险的实现尽量优化。所以，通过综合法进行风险分析的具体步骤主要为：首先确定具体需要的评价对象、通过极差或先行比例变换等方法的选择与对指标评价的选择，以达到量纲一化的处理指标数据，从而对权重系数进行确定，再通过单一的风险分析以及通过专家得到的评价结论最终建立评价模型，最后得到全部系统的精确评价值。

2.1 确定指标权重

确定各个指标权重的原则主要为能够通过各个数值指标之间的关系进行具体分析、对通过评价得到结果受到的影响分析等来确定。但具体在工程中应用时，因为大多数的风险因素不能通过定量的方法进行计算，所以，确定指标权重一般都使用专家调查法以及层次分析法。层次分析法具体是通过求出判断矩阵的特征向量值进而推导出递阶的层次结构中相同层次的各个元素对比它高层次的某种元素的具体权重，最终获取最底层相对于最高层的重要性的赋权。综合其本质可以概括为故障树分析法。

2.2 综合分析方法

AHP法的主要特点是可以灵活运用且比较容易理解，相比其他方法又不失精准性，在水利工程中，是用综合法进行风险分析的使用的最广泛的方法。确定了权重系数以后，在同一层次中进行两两对比，最终用其与得到的各个因素评价的分数相乘，得到的结果就代表上一层的综合，因此逐渐地综合一直到得到该系统的全部综合评价。

模糊综合评价法的使用是因为除了所具有的随机性与不确定性以外，水利工程可能发生的风险还具有比较多的模糊概率因素，大部分风险因子很难通过比较确定性的数值来描述，只可以得出可能发生的概率比较大或者比较小的结论。在应用的时候，假如对这种比较模糊的不确定性因素不进行考虑，则风险分析对策是否可行以及可靠都会存在很多问题。模糊综合评价法的具体内容主要是把风险因子看作一个模糊变量，通过模糊集理论方法建立一个隶属于风险因子的变量函数，再通过数学描述与文字性描述的转化，通过模糊关系的运算原则来反映计算系统所具有的不确定性，从而对上述方法的不足有效地进行了弥补。

最大熵原理是一种新型原理，主要是在水利工程具体进行的风险分析中，单一法的风险分析是目前最为完善且最为成熟的理论研究。大部分从事工程的人员都希望在进行综合评价时，可以尽量通过风险变量本身就具有的不确定性，使通过评价得到的结果的主观成分降到最低。但是在水利工程中，大部分风险因子的不确定性都没有之前检验的样本，因此只有数字特征，且具有的数字特征有数量比较多的概率分布，在众多的概率分布中选择其中一个作为真实的分布分析，在数学的角度上看，最大熵准则就是其最优选的标准。目前，熵理论以及其方法虽然不够成熟，处于技术发展的阶段，但是，在研究水利工程的随机性问题中，该方法的有效性是非常值得肯定的[3]。