探讨水库调度管理中风险的运用方法

【摘 要】水库调度过程中存在着很多不可预见因素，这些不可预见因素的存在必然会对水库的运行调度带来风险。针对水库调度风险分析，结合风险分析的基础理论，选取一系列风险指标建立，为调度风险分析提供了一种合理可行的途径，也给调度管理人员提供了决策支持。

【关键词】风险分析；水库调度；运用

1 水库调度研究进展

水库调度是一个涉及水利、电力、环保等部门，与政治、经济和社会可持续发展密切相关的，复杂决策、运行和管理的大系统问题。因此，开展水库调度必须结合实际情况，应用系统科学和计算机高新技术，解决生产实际问题，才具有生命力。水库调度研究发展至今已经取得了众多成果，初步形成了一套完整的研究体系和理论方法，并成为水资源系统研究的重要方向之一。对水库调度期面临时段而言，调度风险主要来自于入库径流的不确定性。由于时段入库径流的不确定性，导致决策结果的不确定性。目前得到较多应用的水文预报模型，预报制作单位都把它们视作确定性的，作为它们输出的预报值一般以确定值的形式给用户。然而，水文过程的发生与发展取决于气象因素和地理因素，是一个复杂的动态过程；水文预报模型接受水文、气象等多种输入，运用概化的模型参数，只是客观水文过程的仿真。这些复杂的因素导致了水文预报必然存在不确定性。

2 风险分析及其在水库调度中的应用

早在 20 世纪 70 年代，风险理念就引入到了水资源系统中，风险管理在水库调度中的应用相对较晚。水库调度的风险管理，就是在水库运行过程中，一整套研究风险、评估风险、管理风险和处理风险的方法。目前，风险管理还处于不断探索的研究阶段，还远未达到指导实际运行的阶段。当前，研究人员主要做的工作还是在风险分析的研究和一般性的风险管理模式，水库调度中一整套完整的风险管理程序还需要不断的实践积累和理论探讨。在风险研究中，有人提出风险调度概念，给水库调度开辟了一种新思路。风险调度的研究还刚刚起步，还未引起足够的重视，研究进展速度缓慢。在这个新课题中，如何考虑风险，如何在调度过程中考虑风险，如何将风险纳入调度模型中，都是需要急需解决的问题。水库优化调度是为实现某期望目标对入库径流进行重新分配的过程。此过程受到一系列不确定因素影响，如：水文不确定性、水力不确定性和调度模型不确定性等等。这就导致了优化决策必然是具有不确定性的，从而存在调度风险。

3 风险分析与计算方法

风险分析，是指对人类社会中存在的各种风险进行风险识别、风险估计和风险评价，并在此基础上采用各种风险管理技术作出风险处理与决策，对风险实施有效的控制和妥善处理所致损失的后果，期望以最小的成本获得最大的安全保障。其数学定义为，风险 R是事故发生概率 P 与事故造成的环境（或健康）后果 c 的乘积，即：R[危害/单位时间]=P[事故/单位时间]×C[危害/事故]水库调度的风险分析方法可以分为定性分析法和定量分析法。定性分析法主要用于风险可测度很小的风险主体，常用的方法有调查法、矩阵分析法、德尔菲法、安全系数法和可靠性指标法等。这类方法主要是借助于有关专家的知识、经验和判断来对风险加以估计和分析。在水库调度中有些不确定性因素难以分析、计算，因此该方法在水库调度领域具有实用价值。定量风险分析方法是借助数学工具研究风险主体中的数量特征关系和变化，确定其风险率（或风险度）的方法。定量风险分析方法有许多，但归纳起来可分为概率论与数理统计方法、随机模拟方法、基于马尔柯夫过程的风险分析法、模糊数学方法、最大熵法等。对大中型水库而言其不仅承担着防洪灌溉的任务，同时通过水力发电，向企业和城镇供水，提高水库自身的经济效益，促进当地经济发展。对非病险水库在一次大的降水影响过程中，把洪水作为宝贵的水资源尽可能多地加以存蓄，不仅可减轻水库下游的抗洪压力，而且可解决以后的用水问题，增加水库的经济效益。但水库蓄水较多时，若降水过程带来的洪水超过水库的蓄水能力，临时放水，会加重下游的洪涝灾害，反之水库提前过多放水，会降低水库的蓄水量，从而影响水库的经济效益。水库调度预报服务由于预报结果的不确定性，始终存在着风险。

4 影响水库调度预报服务的风险要素

水库调度预报服务主要是根据当前对降水量的预测和水库实际水位，做出水库预先不放水或预先放水降低水位到某一水位的预报结果，提供给水库管理部门使用。因此，它存在两种风险：一是根据降水量预报做出水库预先不放水的预报服务，但由于实际降水量偏多，造成水库的上升水位超过最高允许水位的风险；二是根据降水量预报，做出水库提前放水，使水库水位降低到一定水位的预报服务，但由于实际降水量偏少，造成水库在降水影响过程结束后蓄水量偏少达不到计划水位的风险。水库调度预报服务的风险计算一般涉及到两个问题：第一，降水量预测分析；第二，水库承受降水能力。

4.1 降水量预测分析

在一次降水过程中，水库承受的洪水主要来自水库集雨区域的降水量。因此，在做降水量预测时，预测集雨区域各级降水量（RRt-1，RR1）和它的出现概率（PRt+1）并列表。

4.2 水库承受降水能力

水库承受降水的能力与水库最高允许水位和实际水位之差及径流量密切相关。1）水库水位。一个水库在建库时，通过测量，形成一张水库水位与蓄水量关系表，通过该表可将水库水位的变化转换成水库蓄水量的变化. 用水库当前实际水位、最高允许水位查表得到水库当前实际蓄水量、最高允许蓄水量，从而得出一次降水过程中，水库允许增加的最大蓄水量，SM=最高允许蓄水量-当前实际蓄水量+出库流量，由公式：蓄水量=初始蓄水量+径流量-出库流量+上游水库排水量，把水库蓄水量的变化转换成径流量的变化。2）径流量。径流量（M）=集雨面积（s）×降水量（RR）X 径流系数（a），上式中，一个水库的集雨面积是确定的，降水量为降水量预报值或水库集雨区域雨量站的实测值。径流系数 a 是水库集雨区域土壤表层结构、植被、土壤含水量、降雨强度等因素的非线性函数。天气过程的多样性、土壤表层结构和植被年际间变化，使得计算径流量时所采用的径流系数存在一定的误差，因此分析调度预报服务的风险时需分析径流系数估算值偏差造成的风险。

5 结语

对水库调度预报服务进行风险分析，可提高水库调度预报服务和调度决策的科学性。要加强水库集雨区域降水量预报研究，不仅要开展降水过程总雨量预报，还要开展降水强度变化的预报，从而提高径流系数估算值的准确率。为了稳定径流系数，要保护水库集雨区域生态平衡，增加和保护森林植被面积，严禁水库集雨区域开垦。

参考文献：

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