水库调度中的风险分析及决策方法

水库调度中的风险分析及决策方法

张涛

国家电投贵州金元集团蒙江水力发电总厂蒙江集控550100

摘要：近些年，随着我国各个行业都在快速发展。目前，引起风险发生的因素有很多，本文基于风险的概念界定，对水库在汛期间的调度进行分析，着重论述了水库调度中的风险决策方法，提出了依据所处地域的详细地址情况对风险分析方法进行比对和改良，为相关部门的风险预防工作提供更优选择。

关键词：水库调度；风险分析；决策选取

引言

我国利用洪水资源进行农业灌溉、鱼类养殖以及水电站发电等各项措施都是依托于我国洪水预报技术的提升，使得我国对洪水管理更加有效，提升了洪水资源的利用效率。而水库调度则是水库调度的方式之一，它主要是根据水库下游的区间信息，在该区域的洪水来临之前，将该库区的水库泄量减少，从而让水库泄量与洪水的流量组合在一起也不会超过下游的防洪断面的安全泄量，减少因为洪水来临而引发的自然灾害，同时也能合理利用洪水，增加发电经济效益。根据我国的水库调度的风险分析报告来看，洪水预报的精准度对水库调度风险率有很大的影响，因此，通过对洪水预报的不确定因子进行分析，不断提高其精准度，可以有效降低预防水库调度的风险。

1水库调度中的基本风险性质

1.1不确定性

不确定性是风险的一大特性，具体表现为工程实施中相应的风险防范主体所遭受风险的时间、程度及所处方位等都是不确定的。针对风险的不确定性，工作人员对风险进行预测和评判的依据主要源自于所经历风险后留下的数据资料，通过比对总结不同影响参数下所产生风险的损伤程度，选取适宜的评判方法，依据有限的已知条件对风险进行预测和评定，同时根据方案预测所得结果制定相应的处理方案，使得在遭受风险时及时采取有效措施，最大程度的降低风险造成的损失。

1.2客观性

客观性在风险中的体现是指其存在不以人的意志为转移，在项目建设过程中风险的存在是无法避免的。相较水库调度而言，对风险造成影响的因素较多，如径流、用水、库水位等，不同影响因素间是独立存在的。因此风险决策人员应当及时对可能存在的风险进行统一规划，风险的客观性决定了在水库调度操作中工作人员必须及时对风险进行预判、制定承担方案，帮助实现预期目标。

1.3不利性

不利性即为风险对风险遭受主体所产生的不利后果，尽管不同是主体所遭受的风险程度、类型等不尽相同，但是最终可通过例如经济财产损失、人员损失、企业生产效益受创等结果所表现。为了尽可能降低不利性对风险主体的影响，在水库调度过程中，相关分析及决策人员应科学严谨的收集分析风险信息，在充分认识风险的基础上，进行决策的制定、当风险难以消除应当最大程度的对其进行分散，避免损失的集中。

2水库调度的风险计算

2.1风险率的计算

水库调度计算有其基本原理以及不确定性因子，因此根据两者进行推测，水库调度风险大部分是由于不确定因子造成的，因此在理论上要解决此类风险要通过尽可能减少不确定性因子。但是不确定因子没有办法用简单的数据公式来表达，因此只能采用变换法生成随机数，并且使用分布函数抽样的方法来生成数据，再用随机数模拟实际发生的区间洪峰流量及出现的时间，然后将区间洪峰流量和已知的水库下泄流量叠加判断是否超过安全流量以此计算水库调度的风险率。

2.2风险的识别与定义

水库调度的风险主要包括以下几种：库区淹没风险、水库大坝风险以及水库下游防洪风险。这个风险顾名思义就是由于洪水预报不够准确导致洪水泄量与库区泄量超过断面的安全泄量，最终引发洪灾危机以上几个区域的洪水风险。在这其中，库区淹没风险和水库大坝风险则主要和水库调洪高水位有关，下游防洪风险则与水库泄量相关联。在在多次实验中证明，如果错峰不成功，区间洪水泄量与库区的泄量超过防洪控制断面的安全泄量，就会引发水库下游的防洪风险。

2.3不确定性因子的识别与量化

根据水库防洪错峰调度风险的几项因素而言，其不确定因子主要是区间洪水预报、洪水传播时间以及调度滞时。其中，区间洪水预报的不确定性主要是由洪峰力量和峰现时间决定的；洪水传播时间则要考虑下游河道断面的水力参数、糙率等各种因素，这些因素随机性和不确定性程度都很大；调度滞时的不确定性则是跟人为因素有较大关联，如调度决策的正确性与下达时间、指令的传递速度以及泄洪闸门的关闭开启时间。这些自然和人为因素都有强的随机性和不确定性，在识别和量化时有很大的困难，因此在计算水库防洪错峰调度风险率时要着重考虑。

3水库调度中的风险决策方法

水库调度过程中风险决策的制定应根据不同的调度方案，综合比对其期望效益及相应风险机率，分析水库在放水后所产生的风险。下表为某水库在调度的年调度计划方案，包含了不同方案所对应的年综合获利及水文年出现概率。

表1不同调度方案下所得收益及风险结果

常见的风险决策依据原则大致分为乐观原则、折中原则等可能性原则、总期望值最大原则、满意原则等。其中乐观原则顾名思义，即为选取前景所占优势最大的方案，公式表示如下：maxmax（1（，））jjjiaaθ=（3.1）由上表可知，在枯水年前景下应选取三组方案中的a3，中水年则选取a2方案。与乐观原则相对应的悲观原则可称之为保守准则，公式表示如此下：maxmin（1（，））jjijaaθ=（3.2）依据上述公式可得三组方案中a3为最有利结果。折中原则公式表示如下：{}maxmaxmax[1（，）]（1）min[，]，（0，1）jIjjaWaaaaθθ==+−∈（3.3）计算可得最优方案为a1。总期望值最大原则公式可表示如下：1max1（，）njijiapaθ==⋅∑（3.4）由上式计算可得：a2方案中前景状态概率值最大，有利于结果选择。

4不同地域水库调度建议

4.1不同地域的地质构造和水流量存在一定的差别，因此水库在汛期间的调度工作需要依据所处地段的实际条件进行安排，不能单一地将依据规划阶段所确立的汛期设计限制水位作为水库调度过程中所依据和遵守的硬性指标。北方因水流量较大，因此水库在设计过程中会预留一定量的防洪库容，鉴于潮汛后期的水流量会有一定程度下降，为蓄水工作的开展增加了一定的难度。因此北方地区在水库汛期时为避免造成水资源的浪费，不能一味的按照设计方案对水位操作进行限制，南方地区由于水流量相比较少，为有效降低汛期间水库调度的风险，应严格依据设计方案对水位限制进行操作。

4.2汛期限制水位及后期蓄水的处理是水库调度中风险分析和决策的重难点，时段及方位的不同对确定水库汛期限制水位及潮汛后期蓄水方式、蓄水量等方面都会产生一定程度的影响，因此需针对常见的汛期调度数据提前制定不同的蓄水方案并计算相关的风险效益，所制定方案中应当包含水库在遭受不同频率洪水时所增加风险损失的概率分布，对于水库在后期的蓄水方案应比对不同方案下的风险效益，采集相应风险损失信息，为决策者提供权衡依据，制定科学经济的风险决策。

结语

通过水库调度风险的计算并应用在实际过程中，能够很大程度减少水库防洪防汛安全，错峰泄流，降低洪水灾害，同时还能提高洪水资源利用效率。

参考文献：

［1］金羽．淮河流域并联水库群防洪错峰优化调度研究［D］．河海大学，2007．

[2]陈璐，卢韦伟，周建中等.水文预报不确定性对水库防洪调度的影响分析[J].水利学报，2016，47（1）：77-84.

[3]黄强，苗隆德，王增发.水库调度中的风险分析及决策方法[J].西安理工大学学报，1999，15（4）：6-10.