水资源短缺风险的模糊综合评价1

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1、水利学报2005年8月SHUILIXUEBAO第36卷第8期文章编号:055929350(2005)0820906207水资源短缺风险的模糊综合评价阮本清,韩宇平,王浩,蒋任飞(中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100044)摘要:本文选取区域水资源短缺风险程度的风险率、脆弱性、可恢复性、重现期和风险度作为评价指标,研究了水资源短缺风险的模糊综合评价方法。最后对包括北京和天津在内的首都圈水资源短缺风险进行了评价。结果表明,如果没有南水北调工程,2010年整个首都圈的水资源短缺风险将会处于高风险水平,水资源供需状况极度危险,对水资源采取有效的风险管理

2、措施已刻不容缓。关键词:水资源;风险;综合评价;北京;天津中图分类号:TV213;X82014文献标识码:A水资源系统风险泛指在特定的时空环境条件下,水资源系统中所发生的非期望事件及其发生的概率以及由此产生的经济与非经济损失。在以往的研究中,洪水风险分析方面的成果比较多,而对水资源短缺的风险研究则远远不够,随着近年来水量日益短缺的严峻现实,对水资源短缺风险进行定量分析成为水资源科学发展的必然。区域水资源是否短缺、短缺情况如何,简单来讲是受用水需求和供水两个因素影响决定的。由于降雨、径流等的随机性,供水和需水都存在不确定因素,因此,水资源短缺也具有随机性,

3、即存在一定的水资源短缺风险。概括而言,所谓水资源短缺风险是指在特定的时空环境条件下,由于来水和用水两方面存在不确定性,使区域水资源系统发生供水短缺的概率以及由此产生的损失。一般的风险研究只对个别风险指标进行描述,而对区域水资源短缺风险的综合评判则比较少见。本文在水资源短缺风险分析的基础上,对区域水资源短缺风险分析所得到的性能指标进行综合评判,从而确定区域水资源短缺风险所达到的程度,为区域水资源规划和管理提供决策依据。1水资源短缺风险评价指标111风险率根据风险理论,荷载是使系统“失事”的驱动力,而抗力则是对象抵御“失事”的能力。如果把水资源系统的失事状态

4、记为F∈(λ>ρ),正常状态记为S∈(λ<ρ),那么水资源系统的风险率[1]为r=P(λ>ρ)=P{Xt∈F}(1)式中:Xt为水资源系统状态变量如果水资源系统的工作状态有长期的记录,风险率也可以定义为水资源系统不能正常工作的时间与整个工作历时之比,即NS1a=It(2)NSt∑=1式中:NS为水资源系统工作的总历时;It是水资源系统的状态变量。收稿日期:2004209206基金项目:国家自然科学基金项目(50239090)作者简介:阮本清(1959-),男,河南辉县人,教授级高级工程师,博士,主要研究方向为水资源系统工程。E2mail:ruanbq@i

5、whr.com—906—0,系统工作正常(Xt

6、缺水的缺水量。上式说明干旱的期望缺水量可以用来表示供水系统的脆弱性。为了消除需水量不同的影响,一般采用相对值,即NFNFχ=∑VEiP∑VDi(5)i=1i=1式中:VDi是第i次干旱缺水期的需水量。113重现期事故周期是两次进入失事模式F之间的时间间隔,也叫平均重现期。用d(μ,n)表示第[2]n间隔时间的历时,则平均重现期为N-11ω=∑d(μ,n)(6)N-1n=1式中:N=N(μ)是0到t时段内属于模式F的事故数目。114可恢复性恢复性是描述系统从事故状态返回到正常状态的可能性。系统的恢复性越高,表明该[3]系统能更快地从事故状态转变为正常运行状

7、态。它可以由如下的条件概率来定义β=P(Xt∈S

8、Xt-1∈F)(7)上式亦可用全概率公式改写为p{Xt-1

9、(TF=NS),则β=0。一般来讲,0<β<1。这表明水资源系统有时会处于失事状