动态风险研究与可靠性分析的关系及发展趋势

风险分析是研究系统在一定条件下完成其预定功能所承担的风险,包括确定系统的失事概率和失事后果；而可靠性分析是研究系统在一定条件下完成其预定功能的能力,即确定系统的可靠度。可见可靠性分析与风险分析是分别从正反两方面去研究问题,单从概率角度分析,它们存在着互补关系。风险与可靠性问题的研究始于20世纪30～40年代,人们运用概率论研究机器设备的维修问题。后来,风险分析和可靠性理论不断完善充实,逐步成为一门应用科学。

对可靠性的零星研究早在第一次世界大战后就已经开始,当时主要是应用统计手段研究飞机性能的可靠性和必要的安全规范。早期的可靠性数学模型的发展是在第二次世界大战期间,德国将可靠度理论应用于导弹发射成功率的研究。20世纪50年代,美国成立了专门研究机构,开展对宇航、核领域、电子系统的可靠度研究。60年代出现了新的可靠性技术,可靠性分析已成为人类生产实践的一个重要组成部分。

风险分析在国外开始于20世纪60年代末、70年代初,首先兴起于结构可靠性研究,当时由于几起严重的大坝失事,促使许多国家如美国、前苏联等开展大坝防洪风险研究。1973年美国土木工程师协会发表了一篇用风险分析方法对溢洪道设计进行重新评估的检查报告。1976 年美国提堂坝和1977 年Taccoa Fall相继失事后,美国政府于1979 年发表了大坝安全联邦导则(FCCST),其中有关评价与大坝设计、坝址选择有关的不确定性的风险决策分析引人注目。根据这个建议,联邦紧急管理机构 (FEMA)和斯坦福大学、垦务局、曼彻斯特研究院等与他人合作开始特别关注大坝安全问题的风险分析方法。在80年代初,伴随着培训活动和研讨班 (即斯坦福大学-Mit系列),出现了许多新的风险分析刊物,引起了工程界的注意。

水利方面的风险研究始于水利工程方面的防洪风险研究,主要是由于水利工程防洪系统涉及的自然因素较多,无法通过人工试验测验其随机性,受历史资料限制,不易获得其随机性规律,而且变量之间多为非线性、非解析函数关系,系统内部关系复杂,难以用数学模型精确描述,但在借鉴结构可靠性研究成果的基础上,经过许多研究人员的努力,水利工程防洪研究取得了明显的进展,在此领域中做出重要贡献的有A.H.S.Ang,E.F.Wond,B.C.Yen,L.M.Mays,C.A.Corneil,R.Racknita,W.H.Tang 等。在1989 年国际水利学协会大会和讨论会上,这个问题已成为与会者颇为关注的一个热点。1991年召开的国际水利学研究协会大会上还专门召开关于可靠性和风险分析的讨论会,极大地促进了这一领域研究的发展。国内开展水利工程防洪可靠性的研究是20世纪80年代才开始的,尽管如此也取得了一批成果。水利工程防洪风险研究包括:

(1)抗力和作用的随机性研究。洪水、风浪的随机分布规律和分布参数的确定,PMF值的估算及其对应的重现期研究,泄流能力及其影响因素的随机性研究,库容不确定性研究。

(2)风险模型与估算方法研究。风险模型的建立,风险的计算方法和数值计算手段。(www.xing528.com)

(3)灵敏度分析。即各种因素对风险影响程度的分析。

(4)风险标准的研究。确定恰当的风险标准,使其既能被社会公众所接受,又具有较好的经济效益,包括投资—效益—风险分析、社会公众心理调查、政策研究等。

(5)系统分析和事故树分析研究。将系统理论、事故树分析手段应用于水利工程系统之中,分析其结构、组织,使总风险分解成单项风险时,不重叠、不遗漏。

目前,做水资源安全风险分析的专题研究还未见有报道,但有一些有关水资源的风险管理,突发性水环境风险评价,污染物风险率的估算,区域生态风险评价,调水对水资源安全的影响分析等研究。本文立足于风险理论,试图从水质方面对突发性水资源安全风险进行分析。