基于贝叶斯网络的南水北调东线工程运行综合风险研究

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南水北调东线工程是我国南水北调总体布局中的重要组成部分,随着工程的建设与运行,工程运行中各种不确定性因素引起的风险问题越来越受到关注,工程运行期间综合风险的分析和管理也摆在管理者面前,识别、评估、降低与控制工程运行的综合风险,成为南水北调东线工程运行管理过程中极为重要的事宜。   为了研究南水北调东线工程运行期间的综合风险,考虑到东线工程是一个复杂的巨系统,本文将其概化为一个由“点系统”、“线系统”和“面系统”组成的“三维”结构体系,分别从每个“子系统”中选取一个研究区域作为研究对象,针对每个研究区域的不同特点,分别建立了影响选定区域系统运行综合风险的贝叶斯网络拓扑结构,同时对网络结构的合理性进行了验证。由于目前善无足够的东线工程运行观测数据,故采用专家座谈会的形式,邀请相关专家,结合工程的实际状况及运行时可能发生的风险,考察衡量每个风险因素(节点)的重要性以及它们之间的相关关系或因果关系,讨论每个网络节点的条件概率表赋值情况,经过几轮协商,最终确定比较符合实际情况的合适的网络概率参数。   根据构建好的贝叶斯网络拓扑结构和确定的网络概率参数,利用贝叶斯网络理论分析了工程运行综合风险。同时对每个研究区域,采用情景分析的方式,研究了单个风险因素变化以及多个风险因素联合作用时,工程运行综合风险的变化情况,估计了哪些风险因素最有可能引发综合风险的发生,为风险控制和管理提供一定的依据。   本文的主要结论如下:   (1)“点系统”选取了南水北调东线工程的宝应站为研究对象,通过贝叶斯网络的推理功能,得到宝应站系统运行综合风险发生概率为0.02%,综合风险发生的等级较低。通过情景分析发现,泵站维护状况改变对综合风险的作用最为显著。   (2)“线系统”选取了南水北调东线韩庄运河段输水河渠为研究对象,通过贝叶斯网络的推理功能,得到韩庄运河段输水河渠运行综合风险发生概率为0.41%,综合风险发生的等级为中等。通过在不同情景下的对比分析,结果表明,韩庄运河段环境风险发生的可能性最大。   (3)“面系统”选取了南水北调东线受水区徐州市为研究对象,通过贝叶斯网络推理功能,得到徐州市受水区综合风险发生的概率为7.83%,综合风险发生的等级为较高。通过设立10个不同情景的方式,对比分析结果表明,徐州市受水区水文风险发生的可能性最大。   (4)综合起来看,在所选定的三个研究区域中,“面系统”综合风险发生的概率最大,“线系统”次之,“点系统”最小。   本文是贝叶斯网络理论在南水北调东线工程运行综合风险分析中的一个初步尝试,得到了一些比较好的结果,随着工程运行时间的增加以及运行资料的不断补充,借助于贝叶斯网络的结构学习和参数学习功能,将会使得东线工程运行综合风险的分析更加的科学合理,为风险的决策和管理提供更加可靠的理论依据。
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