本发明涉及一种水资源风险评估方法，特别涉及一种针对梯级水库群串并联结构的多风险源的水资源风险评估方法，属于水资源风险评估领域。
背景技术：
调水工程目的是为了合理分配水资源，将水资源从水量丰富的地区调入缺水的地区。调水工程具有工程规模大、调水距离长、水工建筑物多、环境复杂、沿途污染源众多等特点。在工程正常运行之后，人们对其依赖会越来越大，一旦丧失供水功能或者供水水质受到污染，都会严重影响人们的生活生产，对工程失事后的损失和后果也是无法承受的。受水文因素的复杂性和人类认识的局限性，调水的安全运行具有很强的不确定性，制约着其正常发挥工程效益。
目前调水工程水资源风险对调水工程结构群各单元之间的风险传递和被分担的特性考虑不足，并且大多数是从单风险源以工程整体来分析的，对实际工程中的多风险源组合作用还缺乏研究。
因此，人们需要设计一种新的判断方法来识别导致调水工程梯级水库群水资源多风险源中的风险关键因子，从关键影响因子出发制定工程调整策略，达到降低或减少整体风险发生的概率。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，降低或减少风险发生的概率，提升工程整体的安全性和稳定性。
本发明的目的是这样实现的：一种针对梯级水库群串并联结构的多风险源的水资源风险评估方法，包括以下步骤：
步骤1)识别调水工程梯级水库群系统的结构特征；
步骤2)识别所述调水工程各水库单元的风险源；
步骤3)根据上述结构特征和风险源构建嵌套贝叶斯网络风险评估模型，通过模型分析得到调水工程水资源的风险水平
步骤4)通过嵌套贝叶斯网络风险评估模型进行敏感性分析，找出风险的关键因子，并制定整治措施；
步骤5)利用模型分析通过整治后调水工程梯级水库群的整体风险水平，若此时达到可接受的风险水平，则停止分析，若没有达到预期的风险水平，则返回上述步骤4)，寻找新的风险关键因子进一步进行分析，一直到可接受的风险水平为止
作为本发明的进一步限定，步骤1)中的结构特征包括：串联结构、并联结构以及串并联混合结构。
作为本发明的进一步限定，步骤2)中风险源包括工程风险、水文风险、经济风险、环境风险以及生态风险等。
作为本发明的进一步限定，步骤3)具体包括：在结构学习中，根据调水工程梯级水库群的串并联特征，综合考虑依赖分析、评分搜索和专家意见等模型结构搭建方法；在参数学习中，针对不同风险源采取不同的方法，比如水文风险主要指洪灾风险，该风险节点概率的确定依靠水文统计法、水库调洪演算法或蒙特卡洛随机模拟方法。
作为本发明的进一步限定，步骤4)中敏感性分析，找出风险的关键因子的具体方法为：通过改变选定节点变量的概率表，得到目标节点变量的概率表的变化；选定节点变量b对目标节点变量a的重要性用重要性指标i表示：
其中，p(a)为目标节点变量a的先验概率，p(a|b)为所选节点变量b变化下目标节点a的条件概率；重要性指标i反映了选定节点变量对目标节点的影响程度，通过比较i大小得出影响调水工程水资源安全运行的重要因素。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明基于调水工程梯级水库群结构；采用大系统分解-协调理论和过程控制技术，由点及面，提出一整套“单库-单风险源”、“单库-多风险源”、“串联库-单风险源”、“串联库-多风险源”、“串并联库-多风险源”的模型嵌套构建方法，建立调水工程梯级水库群多风险源的水资源风险评估模型，该方法不仅能有效识别多风险源中的关键风险因子，并可以由此制定调整策略，降低或减少风险发生的概率，提升工程整体的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为超标洪水作用下单元水库水资源风险的贝叶斯网络结构图。
图3为超标洪水和水污染事件组合作用下单元水库水资源风险的贝叶斯网络结构。
图4为超标洪水和突发性水污染事件组合连续水库水资源风险的贝叶斯网络结构。
图5为梯级水库群串并联结构的水资源多风险评估的简易贝叶斯网络结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，包括以下步骤：
s101识别调水工程梯级水库群系统的结构特征，结构特征包括：串联结构、并联结构以及串并联混合结构；
s102识别所述调水工程各单元水库的风险源，风险源包括工程风险、水文风险、经济风险、环境风险以及生态风险等；
s103根据上述结构特征和风险源构建“单库-单风险源”、“单库-多风险源”、“串联库-单风险源”、“串联库-多风险源”、“串并联库-多风险源”的嵌套贝叶斯网络风险评估模型，得到调水工程的水资源风险水平；具体包括：在结构学习中，根据调水工程梯级水库群的串并联特征，综合考虑依赖分析、评分搜索和专家意见等模型结构搭建方法；在参数学习中，针对不同风险源采取不同的方法，比如水文风险主要指洪灾风险，其节点概率的确定依靠水文统计法、水库调洪演算法或蒙特卡洛随机模拟方法；
s104通过嵌套贝叶斯网络风险评估模型进行敏感性分析，找出风险的关键因子，并制定整治措施；具体方法为：通过改变选定节点变量的概率表，得到目标节点变量的概率表的变化；选定节点变量b对目标节点变量a的重要性用重要性指标i表示：
其中，p(a)为目标节点变量a的先验概率，p(a|b)为所选节点变量b变化下目标节点a的条件概率；重要性指标i反映了选定节点变量对目标节点的影响程度，通过比较i大小得出影响调水工程水资源安全运行的重要因素；
s105利用模型分析通过整治后调水工程梯级水库群的整体风险水平，若此时达到可接受的风险水平，则停止分析，若没有达到预期的风险水平，则返回上述步骤4)，寻找新的风险关键因子进一步进行分析，一直到可接受的风险水平为止。
下面结合具体实例对本发明做进一步说明。
由点及面构建“单库-单风险源”、“单库-多风险源”、“串联库-单风险源”、“串联库-多风险源”、“串并联库-多风险源”的嵌套贝叶斯网络风险评估模型。
首先如图2-4所示，图2“单库-单风险源”中，p(f0)为超标洪水发生的先验概率，主要根据水文资料统计系列，采用统计方法或copula函数方法进行计算；p(o)为水库失效的概率；p(o|f0)为洪水漫(溃)坝条件概率；
p(o)＝p(f0)·p(o|f0)。
图3“单库-多风险源”中，p(r)表示水库发生溢油污染的概率，p(t)表示在溢油污染作用下水库发生突发性水污染而导致失效的概率，p(t|r)表示发生溢油污染时导致水库失效的条件概率；p(q)表示水库发生桥梁车辆化学品污染的概率，p(t|q)表示发生桥梁车辆化学品污染时导致水库失效的条件概率。p(w)表示水库发生非正常污水排放的概率，p(t|w)表示发生非正常污水排放时导致水库失效的条件概率。
根据贝叶斯理论和相关特性，同时考虑各风险源因素的发生(yes)与不发生(no)的组合情况，可得超标洪水和突发性水污染组合作用下导致单个水库失效的概率计算方法为：
p(oa＝y)＝∑i＝y，n(p(fo＝i)p(oa＝y|fo＝i) p(t＝i)p(oa＝y|t＝i))
其中
p(t＝y)＝∑i＝y，n(p(r＝i)p(t＝y|r＝i) p(q＝i)p(t＝y|q＝i) p(w＝i)p(t＝y|w＝i))。
图4“串联库-多风险源”，对于相邻两个上下游两个水库，各水库均需考虑本身受到超标洪水和突发性水污染事件组合因素作用下水库失效的风险，下游水库还需要考虑上游水库失效后的风险。根据贝叶斯网络的条件独立性原理以及概率推理公式，同样考虑各风险源因素的发生(yes)与不发生(no)的组合情况，可得超标洪水和突发性水污染组合作用下导致连续两个相邻水库失效的概率计算方法为：
p(ob＝y)＝∑i＝y，n(p(fa＝i)p(ob＝y|fa＝i) p(fb＝i)p(ob＝y|fb＝i) p(t＝i)p(ob＝y|t＝i))
其中：
p(t＝y)＝∑i＝y，n(p(r＝i)p(t＝y|r＝i) p(q＝i)p(t＝y|q＝i) p(w＝i)p(t＝y|w＝i))
图5“串并联库-多风险源”为贝叶斯网络水资源风险分析评估模型简易结构示意图。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
1.一种针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)识别调水工程梯级水库群系统的结构特征；
步骤2)识别所述调水工程各单元水库分别对应的风险源；
步骤3)根据上述结构特征和风险源构建调水工程梯级水库群的嵌套贝叶斯网络风险评估模型，通过模型分析得到调水工程水资源的风险水平；
步骤4)通过嵌套贝叶斯网络风险评估模型进行敏感性分析，找出风险的关键因子，并制定整治措施；
步骤5)利用模型分析通过整治后调水工程梯级水库群的整体风险水平，若此时达到可接受的风险水平，则停止分析，若没有达到预期的风险水平，则返回上述步骤4)，寻找新的风险关键因子进一步进行分析，一直到可接受的风险水平为止。
2.根据权利要求1所述的针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，其特征在于，步骤1)中的结构特征包括：串联结构、并联结构以及串并联混合结构。
3.根据权利要求2所述的针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，其特征在于，步骤2)中风险源包括工程风险、水文风险、经济风险、环境风险以及生态风险等。
4.根据权利要求3所述的针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，即构建的嵌套贝叶斯网络风险评估模型，其特征在于，步骤3)具体包括：在结构学习中，根据调水工程梯级水库群的串并联特征，综合考虑依赖分析、评分搜索和专家意见等模型结构搭建方法；在参数学习中，针对不同风险源采取不同的方法，比如水文风险主要指洪灾风险，该风险节点概率的确定依靠水文统计法、水库调洪演算法或蒙特卡洛随机模拟方法。
5.根据权利要求4所述的针对梯级水库群的多风险源的水资源风险评估方法，其特征在于，步骤4)中敏感性分析，找出风险的关键因子的具体方法为：通过改变选定节点变量的概率表，得到目标节点变量的概率表的变化；选定节点变量b对目标节点变量a的重要性用重要性指标i表示：
其中，p(a)为目标节点变量a的先验概率，p(a|b)为所选节点变量b变化下目标节点a的条件概率；重要性指标i反映了选定节点变量对目标节点的影响程度，通过比较i大小得出影响调水工程水资源安全运行的重要因素。
技术总结