陳海濤，全 磊，王文川，陳曉楠，段春青

(1. 華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，鄭州 450045；2.河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院，鄭州 451191；3.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038；4.北京市郊區(qū)水務(wù)事務(wù)中心，北京 100195)

1 研究背景

干旱缺水日益形勢(shì)嚴(yán)峻以及水資源時(shí)空分配不均勻，已成為制約世界眾多國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。我國(guó)是嚴(yán)重干旱缺水的國(guó)家之一，人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的1/4，且水資源時(shí)空分布極不均勻。長(zhǎng)江流域及長(zhǎng)江以南地區(qū)，國(guó)土面積約占全國(guó)的36.5%，水資源量卻占全國(guó)水資源總量的81%，而占國(guó)土面積63.5%的長(zhǎng)江以北地區(qū)，水資源量?jī)H占全國(guó)的19%，尤其是黃淮海地區(qū)長(zhǎng)期遭受干旱，水資源短缺與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間矛盾日益突出[1,2]。興建引水工程是實(shí)現(xiàn)水資源合理配置，有效緩解嚴(yán)重缺水區(qū)域的水資源供需矛盾的重要措施。干旱對(duì)作物產(chǎn)量影響最大，中國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及糧食安全也日趨受到威脅。為緩解旱災(zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)的沖擊，保障糧食安全，國(guó)內(nèi)興建了許多大型灌區(qū)和引水灌溉工程，如石河子灌區(qū)、寧夏引黃灌區(qū)、引灤入津工程、萬(wàn)家寨引水工程等[3]。引水工程大多以明渠輸水形式，處于開(kāi)放環(huán)境中，運(yùn)行工況復(fù)雜，涉及風(fēng)險(xiǎn)源多，對(duì)調(diào)度要求很高。輸水調(diào)度是引水灌溉工程運(yùn)行中最為核心業(yè)務(wù)，也是興建工程的基本目的，進(jìn)行輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究對(duì)實(shí)現(xiàn)安全供水有著重要意義。

引水灌溉工程運(yùn)行中涉及各類風(fēng)險(xiǎn)很多，筆者總結(jié)為五大方面：一是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，如干旱、洪水、地震等；二是工程事故風(fēng)險(xiǎn)，如高填方段決口、深挖方段滑坡、供電線路斷電、機(jī)電設(shè)備故障導(dǎo)致閘門(mén)啟閉失效、自動(dòng)化控制失效等；三是水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)，水體因故受到污染，如裝載危險(xiǎn)品的車(chē)輛墜渠，污染源泄漏；四是社會(huì)事件風(fēng)險(xiǎn)，如人為破壞工程、恐怖襲擊、社會(huì)人員非法入渠溺亡、車(chē)輛墜渠等；五是人為事故風(fēng)險(xiǎn)，因工作人員失職引發(fā)事故，如調(diào)度失誤、閘門(mén)操作失誤，巡查失職等。因此，引水灌溉工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)是極其復(fù)雜大系統(tǒng)，本文僅針對(duì)最為核心業(yè)務(wù)輸水調(diào)度方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。

目前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)[4,5]，但對(duì)大型引水工程的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)成果不多，馮平等[6-8]對(duì)長(zhǎng)距離輸水工程綜合水毀風(fēng)險(xiǎn)、防洪風(fēng)險(xiǎn)，以及輸水沿線水文系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究；穆杰[9]對(duì)長(zhǎng)距離輸水工程水質(zhì)污染事件風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)警進(jìn)行研究；李丹等[10]基于模糊相似理論建立了長(zhǎng)距離輸水工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。對(duì)于引水灌溉工程調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，尚未見(jiàn)到有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)研究。此外，對(duì)于工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，無(wú)法通過(guò)多次破壞性試驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即概率風(fēng)險(xiǎn)難以適用，需應(yīng)用模糊風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估，分析風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生可能性和后果。我國(guó)李德毅院士[11,12]綜合考慮模糊性和隨機(jī)性，提出了用于定性與定量相互不確定轉(zhuǎn)換的云模型，利用超熵對(duì)模糊隸屬度的隨機(jī)性進(jìn)行描述，已應(yīng)用于防洪、電力等領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。

綜上所述，本文針對(duì)目前引水工程調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)研究的空缺，通過(guò)深入實(shí)踐調(diào)研調(diào)度運(yùn)行管理模式，選擇確定引水工程調(diào)度方面的風(fēng)險(xiǎn)因子，建立輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，將云理論和可能性測(cè)度理論結(jié)合，提出基于云模型可能性測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，應(yīng)用于引水灌溉工程調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以期為安全平穩(wěn)高效輸水提供決策支撐。

2 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系建立

建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系是實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)量化分析的前提。通過(guò)對(duì)引水灌溉工程調(diào)度業(yè)務(wù)深入分析，將輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)劃分為調(diào)度制度風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)度人員風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)度技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)度協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)四方面。對(duì)各調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)一步細(xì)化，得出各類具體風(fēng)險(xiǎn)因子，如圖1所示。

圖1 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系圖Fig.1 System frame of dispatching risk evaluation

2.1 調(diào)度制度風(fēng)險(xiǎn)

調(diào)度制度風(fēng)險(xiǎn)指由于未建立、健全調(diào)度工作相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和細(xì)則，未明晰具體工作內(nèi)容，未明確詳細(xì)工作流程，未制定相關(guān)獎(jiǎng)懲機(jī)制，導(dǎo)致調(diào)度管理混亂，調(diào)度職責(zé)不清，調(diào)度人員懈怠，從而引發(fā)調(diào)度事故，造成后果。

制度風(fēng)險(xiǎn)源主要涉及調(diào)度生產(chǎn)的工作內(nèi)容、工作流程、調(diào)度紀(jì)律、調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所管理、調(diào)度檢查考核等方面，具體風(fēng)險(xiǎn)因子分析如下：

(1)工作內(nèi)容不明確。輸水調(diào)度工作主要包括水情數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)、調(diào)度指令的下達(dá)和反饋、調(diào)度實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度臺(tái)帳管理、突發(fā)事件應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)以及相關(guān)信息報(bào)送等。如果工作內(nèi)容不清晰，崗位職責(zé)不明確，將導(dǎo)致推諉扯皮、疏漏百出，影響供水安全。

(2)工作流程不清楚。輸水調(diào)度主要業(yè)務(wù)流程包括交接班流程、水情采集上報(bào)流程、指令下達(dá)反饋流程、調(diào)度監(jiān)控工作流程、報(bào)警響應(yīng)流程、臺(tái)帳存檔流程、故障報(bào)送流程、應(yīng)急調(diào)度響應(yīng)流程以及有關(guān)信息報(bào)送流程等。如果工作流程不清晰、不具體，將導(dǎo)致效率低、質(zhì)量差、錯(cuò)誤多，影響調(diào)度效率和安全。

(3)調(diào)度紀(jì)律不嚴(yán)格。輸水調(diào)度責(zé)任重大，調(diào)度人員的責(zé)任心是保障安全調(diào)度的首要前提，必須嚴(yán)格調(diào)度紀(jì)律，對(duì)調(diào)度人員提出明確行為要求和明令禁止事項(xiàng)?！盁o(wú)規(guī)矩不成方圓”，如果沒(méi)有調(diào)度紀(jì)律嚴(yán)格約束，無(wú)法保證安全輸水運(yùn)行。

(4)調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所管理不嚴(yán)。調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所是安全重地，必須嚴(yán)格規(guī)范管理，嚴(yán)禁閑雜人員進(jìn)入，明確調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所設(shè)施設(shè)備管理要求，以及制定人員進(jìn)出規(guī)定，對(duì)調(diào)度人員、檢查人員、維護(hù)人員、物業(yè)人員等不同人員的進(jìn)出提出明確要求。如果調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所管理不嚴(yán)格，易影響調(diào)度人員正常工作或造成重要設(shè)施損壞等，影響調(diào)度安全。

(5)檢查考核機(jī)制不健全。建立并完善檢查考核機(jī)制，督促調(diào)度人員遵照制度和標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，規(guī)范行為，保障安全，并通過(guò)獎(jiǎng)勤罰懶，調(diào)動(dòng)人員積極性。如果沒(méi)有健全的檢查機(jī)制，所有制度將無(wú)法落于實(shí)處，導(dǎo)致執(zhí)行不到位。如果沒(méi)有合理的賞罰機(jī)制，也將難以調(diào)度員工的積極性，導(dǎo)致員工工作懈怠。

2.2 調(diào)度人員風(fēng)險(xiǎn)

調(diào)度人員風(fēng)險(xiǎn)指由于調(diào)度人員數(shù)量不足或素質(zhì)不高，不能滿足調(diào)度工作的需要，導(dǎo)致調(diào)度安全事故，造成后果。人員風(fēng)險(xiǎn)源主要涉及調(diào)度人員的數(shù)量和調(diào)度人員的素質(zhì)方面，具體風(fēng)險(xiǎn)因子分析如下：

(1)專職調(diào)度人員數(shù)量不足。輸水調(diào)度要求全天候不間斷監(jiān)控，并相機(jī)調(diào)度操作，當(dāng)值人員精神高度集中，工作強(qiáng)度大。如果調(diào)度人員數(shù)量不足，將導(dǎo)致輪班頻次高或連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，易造成人員疲勞，影響調(diào)度安全。如果調(diào)度人員不固定，將不能很好地掌握和熟悉運(yùn)行工況，不利于調(diào)度運(yùn)行。

(2)調(diào)度人員素質(zhì)不高。調(diào)度人員不僅需具備高度責(zé)任心外，而且需具備過(guò)硬業(yè)務(wù)素質(zhì)，熟悉各項(xiàng)業(yè)務(wù)流程，掌握相關(guān)調(diào)度技術(shù)，正確下達(dá)指令并準(zhǔn)確執(zhí)行。尤其發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，能及時(shí)做出正確有效的調(diào)度響應(yīng)。如果調(diào)度人員素質(zhì)不高，將難以勝任安全調(diào)度和應(yīng)急調(diào)度等工作。

2.3 調(diào)度技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

調(diào)度技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)指由于輸水調(diào)度技術(shù)支撐薄弱，導(dǎo)致調(diào)度策略制定不合理，調(diào)度不符合實(shí)際，從而引起調(diào)度事故，造成后果。調(diào)度技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)源主要涉及輸水調(diào)度策略的制定和自動(dòng)化系統(tǒng)的支撐方面，具體風(fēng)險(xiǎn)因子分析如下：

(1)調(diào)度策略不合理。長(zhǎng)距離輸水工程運(yùn)行工況復(fù)雜，調(diào)度技術(shù)難度大，應(yīng)編制科學(xué)、可行的調(diào)度策略、方案以及應(yīng)急預(yù)案，以保證平穩(wěn)調(diào)度運(yùn)行和有效應(yīng)急響應(yīng)。如果日常輸水調(diào)度策略、專項(xiàng)輸水調(diào)度方案、應(yīng)急調(diào)度預(yù)案等技術(shù)文件不健全或不正確，將難以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，甚至造成調(diào)度事故。

(2)自動(dòng)化系統(tǒng)不完善。引水灌溉工程調(diào)度難度大，面臨工況復(fù)雜，水情、工情信息量大，需結(jié)合實(shí)際，充分借助自動(dòng)化系統(tǒng)的支撐，提高調(diào)度效率和安全性。如果沒(méi)有自動(dòng)化系統(tǒng)的有力支撐，工作效率將十分低下，分析計(jì)算手段落后，難以實(shí)現(xiàn)安全、高效、平穩(wěn)調(diào)度。

2.4 調(diào)度協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)

調(diào)度協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)指由于調(diào)度機(jī)構(gòu)與內(nèi)部其他部門(mén)或外部相關(guān)單位輸水調(diào)度協(xié)調(diào)機(jī)制不健全而引起的后果。調(diào)度協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)源主要涉及內(nèi)部協(xié)調(diào)和外部協(xié)調(diào)方面，具體風(fēng)險(xiǎn)因子分析如下：

(1)內(nèi)部協(xié)調(diào)機(jī)制不健全。輸水調(diào)度涉及多個(gè)方面，如土建工程、機(jī)電金結(jié)、供電系統(tǒng)、水質(zhì)保護(hù)等。輸水調(diào)度職能部門(mén)需和相關(guān)部門(mén)建立完善的溝通機(jī)制，保障供水安全平穩(wěn)。在突發(fā)事件時(shí)，能夠及時(shí)溝通協(xié)商，采取有效調(diào)度措施，最大限度降低影響。如果內(nèi)部溝通協(xié)調(diào)不暢，將影響輸水安全，特別是突發(fā)事件時(shí)難以及時(shí)有效應(yīng)對(duì)。

(2)外部協(xié)調(diào)機(jī)制不完善。水源方、受水方、輸水方三方構(gòu)成輸水調(diào)度大系統(tǒng)，彼此協(xié)同運(yùn)作。尤其突發(fā)事件時(shí)，需要緊急采取減少輸水流量、減少或中斷分水，啟用退水閘退水等應(yīng)急措施，更需有關(guān)方面緊急溝通聯(lián)系，共同有效應(yīng)對(duì)。如果外部協(xié)調(diào)機(jī)制不暢，將影響輸水效率，甚至供水安全。

3 基于云模型和可能性測(cè)度的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

3.1 云模型理論

云模型是一種實(shí)現(xiàn)定性與定量相互發(fā)生不確定性轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型[13,14]。該模型綜合考慮信息的模糊性和隨機(jī)性，可以在一定程度上解決現(xiàn)有方法在信息集結(jié)過(guò)程中丟失問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的評(píng)估。

(1)

則稱x在論域U上的分布稱為正態(tài)云(圖2)。

圖2 一維正態(tài)云圖Fig.2 Map of normal cloud with one dimension

云模型通過(guò)正向云發(fā)生器和逆向云發(fā)生器實(shí)現(xiàn)定性概念和定量值的相互轉(zhuǎn)化。正向云發(fā)生器根據(jù)描述定性概念的三個(gè)數(shù)字特征(Ex,En,He)得到定量值的一次隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，具體步驟如下：

步驟3：利用公式(1)計(jì)算確定程度μ(x)，稱x為具有確定度μ的一個(gè)云滴。

逆向云發(fā)生器根據(jù)大量的云滴的數(shù)值，還原計(jì)算出對(duì)應(yīng)的定性概念的三個(gè)特征參數(shù)，具體步驟如下：

步驟1：設(shè)n組樣本xi,i=1,2,…,n，按下列公式分別計(jì)算均值，一階樣本絕對(duì)值中心矩，以及樣本方差。

(2)

(3)

(4)

步驟2：按下式分別計(jì)算三個(gè)特征參數(shù)。

(5)

(6)

(7)

3.2 可能性測(cè)度和模糊積分

模糊測(cè)度和模糊積分是模糊數(shù)學(xué)的一個(gè)基本理論。1974年日本學(xué)者管野道夫提出了模糊測(cè)度和模糊積分理論，1978年查得提出可能性理論，建立了模糊測(cè)度和模糊積分的理論框架。目前，可能性理論與計(jì)算計(jì)推理技術(shù)、專家系統(tǒng)結(jié)合，廣泛應(yīng)用于綜合評(píng)判、群體決策等方面[15]，主要定義和定理如下：

(1)可能性測(cè)度。設(shè)X為論域，∧是X上的備域，給定∧上的集函數(shù)，若映射∏：∧→[0,1]滿足：

①∏Φ=0；② 對(duì)于任意指標(biāo)集T，有：

∏(YAl)=∨∏(Al)l∈T

(8)

則稱∏為∧上的可能性測(cè)度，對(duì)于A∈∏，∏(A)稱為事件A關(guān)于∏的可能度，稱(X,∧,∏)為模糊場(chǎng)。

③ 若∏滿足∏(X)=1，則稱∏是正則的。

(3)模糊積分。設(shè)X為論域，若∏是備域∧上的可能性測(cè)度，h是X上的∧可測(cè)函數(shù)，則：

(9)

稱為h在X上關(guān)于∏的模糊積分。

(10)

3.3 云模型可能性測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

結(jié)合云理論和可能性測(cè)度理論提出了云模型可能性測(cè)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，利用云模型描述風(fēng)險(xiǎn)因子重要性和被評(píng)價(jià)對(duì)象的單因素風(fēng)險(xiǎn)程度，并通過(guò)模糊積分綜合計(jì)算出被評(píng)價(jià)對(duì)象的整體風(fēng)險(xiǎn)程度，具體如下：

(1)確定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子權(quán)重。設(shè)n個(gè)評(píng)價(jià)者，m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)于每個(gè)評(píng)價(jià)者采用層次分析法[16]計(jì)算得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，所有評(píng)價(jià)者評(píng)價(jià)得出的權(quán)重值組成矩陣：

根據(jù)權(quán)重矩陣的各列元素，分別利用逆向云發(fā)生器算法，計(jì)算得出m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的云模型。

(2)確定單因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的程度。設(shè)n個(gè)評(píng)價(jià)者針對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)估。按區(qū)間[0,1]進(jìn)行評(píng)判，數(shù)值越大表示風(fēng)險(xiǎn)越高，得出單因素評(píng)判矩陣：

根據(jù)評(píng)分矩陣的各列元素，分別利用逆向云發(fā)生器算法，計(jì)算得出針對(duì)m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)大小的云模型。

(3)根據(jù)上述建立的權(quán)重和單因素風(fēng)險(xiǎn)程度的云模型，利用正向云發(fā)生器，隨機(jī)生成各指標(biāo)權(quán)重并進(jìn)行規(guī)一化處理，同時(shí)生成各因素的風(fēng)險(xiǎn)程度，通過(guò)模糊積分計(jì)算得出綜合風(fēng)險(xiǎn)程度。

風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分5個(gè)等級(jí)，[0,0.2)為微小風(fēng)險(xiǎn)，[0.2,0.4)為較小風(fēng)險(xiǎn)，[0.4,0.6)為一般風(fēng)險(xiǎn)，[0.6,0.8)為較大風(fēng)險(xiǎn)，[0.8,1.0]為重大風(fēng)險(xiǎn)。

4 計(jì)算實(shí)例

以某引水灌溉工程為例驗(yàn)證本文建立的模型有效性。該工程以明渠為主，向北方重要城市供水，已建立了相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)，并借助自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)沿線水情采集等基本功能，根據(jù)本文建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)該工程輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)選取各級(jí)調(diào)度相關(guān)崗位干部員工20人，針對(duì)建立調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估因子，進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重確定和風(fēng)險(xiǎn)程度分析，具體如下：

步驟1：針對(duì)每個(gè)評(píng)判者利用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重。對(duì)于每個(gè)評(píng)判者，針對(duì)4中風(fēng)險(xiǎn)源，11個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子，逐層分析各層指標(biāo)的相對(duì)重要性。對(duì)于兩個(gè)指標(biāo)Bi和Bj，根據(jù)評(píng)價(jià)者的判斷，給出1～9之間的整數(shù)。本次取1，3，5，7，9作為等級(jí)標(biāo)度，其意義為：1表示Bi和Bj同等重要；3表示 較 重要一點(diǎn)；5表示Bi較Bj重要得多；7表示Bi較Bj更重要；9表示Bi較Bj極端重要。根據(jù)層次分析法的步驟建立評(píng)判矩陣，求解其最大特征根及對(duì)應(yīng)的特征向量，通過(guò)一致性判斷后，將歸一化后的正規(guī)向量作為權(quán)重向量。根據(jù)20名評(píng)價(jià)者評(píng)價(jià)結(jié)果，得出20組指標(biāo)權(quán)重向量，即每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)20組權(quán)重?cái)?shù)據(jù)。

步驟2：利用逆向云發(fā)生器算法，對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子權(quán)重生成云模型。以第1個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子“工作內(nèi)容不明確”為例，其20組權(quán)重值為：

[0.175 9, 0.167 4, 0.171 2, 0.181 0, 0.151 2, 0.098 0, 0.110 4, 0.127 0, 0.089 0, 0.086 6, 0.110 3, 0.109 4, 0.110 2, 0.111 6, 0.111 1, 0.110 3, 0.111 7, 0.109 4, 0.114 4, 0.105 9]T，經(jīng)計(jì)算，該指標(biāo)權(quán)重的云模型三個(gè)數(shù)字特征分別為0.123 1,0.029 5,0.004 2。同理得出所有風(fēng)險(xiǎn)因子的云模型數(shù)字特征，如表1所示。

步驟3：根據(jù)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子對(duì)引水灌溉工程調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀情況進(jìn)行評(píng)判，以0.1為最小單位按區(qū)間[0,1]進(jìn)行量化打分，風(fēng)險(xiǎn)越小，取值越小。根據(jù)20名評(píng)價(jià)者評(píng)價(jià)結(jié)果，得出20組單因素風(fēng)險(xiǎn)向量，即每個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)20組風(fēng)險(xiǎn)程度數(shù)據(jù)。

步驟4：利用逆向云發(fā)生器算法，計(jì)算單因素指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估云模型數(shù)字特征。以第1個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子“工作內(nèi)容不明確”為例，其20組風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值為：

表1 風(fēng)險(xiǎn)因子權(quán)重云模型數(shù)字特征Tab.1 Number characters of risk factors cloud model

[0.2, 0.2, 0.3, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.4, 0.3, 0.2, 0.7, 0.7, 0.6, 0.8, 0.6, 0.3, 0.2, 0.3, 0.4, 0.2]T，經(jīng)計(jì)算，云模型三個(gè)數(shù)字特征分別為0.3950,0.2187,0.0723。同理得出所有單因素評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)程度的云模型數(shù)字特征，如表2所示。

表2 單因素風(fēng)險(xiǎn)程度云模型數(shù)字特征Tab.2 Number characters of risk extent cloud model

步驟5：根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)因子權(quán)重和風(fēng)險(xiǎn)程度的云模型，利用正向云發(fā)生器，隨機(jī)生成指標(biāo)權(quán)重和單因素風(fēng)險(xiǎn)程度，并將權(quán)重指標(biāo)歸一化處理后，本文進(jìn)行5次隨機(jī)試驗(yàn)，結(jié)果如表3、表4所示。

步驟6：利用可能性測(cè)度和模糊積分，分別計(jì)算出5次隨機(jī)試驗(yàn)得出的綜合風(fēng)險(xiǎn)程度。以第一次生成的數(shù)據(jù)為例，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行由大到小排序得到向量為：

[0.607 8, 0.577 3, 0.518 5, 0.472 2, 0.391 1, 0.386 5, 0.377 0, 0.359 6, 0.335 5, 0.213 1, 0.180 4]T相應(yīng)的權(quán)重向量調(diào)整為：

[0.186 6, 0.071 4, 0.048 0, 0.149 1, 0.149 1, 0.021 9, 0.070 8, 0.030 7, 0.099 3, 0.092 3, 0.080 8]T

相應(yīng)的可能性測(cè)度誘導(dǎo)模糊集由權(quán)重向量元素累加得到：

[0.186 6,0.258 0,0.306 0,0.455 2,0.604 3,0.626 2,0.696 9,0.727 6,0.826 9,0.919 2,1.000 0]T

將調(diào)整后的風(fēng)險(xiǎn)程度向量和可能性測(cè)度向量進(jìn)行取小取大運(yùn)算，得出綜合風(fēng)險(xiǎn)程度為0.455 2。同理，計(jì)算出其他4次隨機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果，如表5所示。

表3 輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)因子權(quán)重Tab.3 Weights of risk factors for water dispatch

表4 輸水調(diào)度單因素風(fēng)險(xiǎn)程度Tab.4 Risk extent for water dispatch

表5 輸水調(diào)度綜合風(fēng)險(xiǎn)程度Tab.5 Integrated risk extent for water dispatch

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)該引水灌溉工程輸水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析：

(1)從表1中的權(quán)重分析中，可以看到第6個(gè)指標(biāo)和第7個(gè)指標(biāo)的權(quán)重期望值最大，說(shuō)明評(píng)價(jià)者們非常重視調(diào)度人員風(fēng)險(xiǎn)因素，安全輸水首先依賴于調(diào)度人員的責(zé)任心和能力，因此調(diào)度人員的數(shù)量和人員的素質(zhì)是影響輸水調(diào)度安全首要問(wèn)題。

(2)從表2中的風(fēng)險(xiǎn)程度分析中，可以看出評(píng)價(jià)者普遍認(rèn)為第5個(gè)指標(biāo)和第6個(gè)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)程度期望值高，說(shuō)明該輸水工程在調(diào)度場(chǎng)所的規(guī)范化上，以及調(diào)度人員的數(shù)量和素質(zhì)方面存在一定隱患。

(3)通過(guò)綜合評(píng)判，該工程整體調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的平均程度為0.472 3。說(shuō)明整體風(fēng)險(xiǎn)程度處于一般風(fēng)險(xiǎn)水平，整體調(diào)度運(yùn)行良好，但也存在隱患，需針對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)源，及時(shí)進(jìn)行整改。該輸水工程主要應(yīng)增配專職調(diào)度人員，努力保持調(diào)度隊(duì)伍的穩(wěn)定性，加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)和演練，提高調(diào)度人員的素質(zhì)和能力。另外，對(duì)調(diào)度生產(chǎn)場(chǎng)所加強(qiáng)規(guī)范管理，明確進(jìn)入要求，提升生產(chǎn)環(huán)境。

(4)利用云模型結(jié)合可能性測(cè)度進(jìn)行綜合分析，充分考慮了群評(píng)價(jià)決策中的模糊性和隨機(jī)性，綜合結(jié)果與實(shí)際相符較好。每次試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果隨機(jī)，但必處于一定的范圍內(nèi)。本文進(jìn)行了5次隨機(jī)試驗(yàn)，但結(jié)果均為“一般風(fēng)險(xiǎn)”等級(jí)，評(píng)價(jià)結(jié)果穩(wěn)定，每次結(jié)果的不同體現(xiàn)出評(píng)價(jià)中的隨機(jī)性。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在深入分析引水灌溉工程調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上，建立了輸水調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，從調(diào)度制度、調(diào)度人員、調(diào)度技術(shù)以及調(diào)度協(xié)調(diào)四個(gè)方面，構(gòu)建出11調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)因子。在此基礎(chǔ)上，提出了基于云模型可能性測(cè)度的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，充分考慮多人多指標(biāo)評(píng)估中的模糊性和隨機(jī)性，利用云模型實(shí)現(xiàn)概念的定性與定量的不確定轉(zhuǎn)換，并利用可能性測(cè)度和模糊積分理論實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)判。通過(guò)長(zhǎng)距離輸水調(diào)度工程實(shí)例，驗(yàn)證模型的有效性，結(jié)果表明，本文建立的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)能夠較全面地反映引水灌溉工程調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估方法建議，便于操作，評(píng)價(jià)結(jié)果合理，有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。