第1章 水文风险管理概论
1.1 风险管理概述
1.1.1 风险的定义及内涵
自古以来，风险的现象就一直存在。风险是一个广泛的概念，也是复杂系统中的重要概念，最早明确提出是在保险交易中。随着对风险的研究不断深入，风险应用的范围日益扩大，在经济、社会、生态环境、健康、信息、金融、水利等诸多方面都有广泛的应用。由于不同领域对风险的定义及其内涵都有不同的理解，关注的问题也各不相同，因而对“风险”尚无统一的定义。
目前，很多关于风险的论著和文献资料都对风险的定义进行了探讨，分别从不同层面就风险的定义及内涵进行了一些阐释。例如，联合国人道主义事务部给出的风险定义是指在一定的区域或给定的时间段内，由于特定的致灾因子而引起的人们生命财产和经济活动的期望损失值；美国学者A.H.Willett把风险看作是关于不愿发生的事件发生的不确定性之客观体现；美国经济学家F.H.Knight则提出风险是可测定的不确定性；日本学者武井勋从损失的角度提出风险是在特定环境中和特定期间内自然存在的导致经济损失的变化。Terje Aven等（2007）给出了风险的一般定义：风险是以下两个基本方面的总和，一方面是可能的结果（或影响）；另一方面是与之相关的不确定性。这个定义与ISO（2002）的标准一致。比较经典的风险定义是美国著名词典编纂家Webster（2008）在词典中给出的解释：“风险是遭受损失的一种可能性。”另外，从风险量化分析与计算的角度入手，通常把风险定义为：在一定时期产生有害事件的概率与有害事件后果的乘积（Megill，1977；Hertz，1983），或者限定风险为损害（Hazard）和损害暴露度（Exposure）两种因素的综合。
在国内，不同学者对于风险的理解和解释也不尽相同。从不确定性的角度，风险主要是指损失发生的不确定性，是人们因对未来行为的决策及客观条件的不确定性而可能引起的后果与预定目标发生偏离的综合（沈建明，2003）。罗云等（2004）结合工业系统，将风险定义为特定危害事件发生的概率与后果的结合。另外，还有学者认为，风险是未来结果的不确定性产生损失的可能性（丁义明，2001），或者是某一种事业预期后果估计中较为不利的一面（郭仲伟，2001）。
综上所述，本书认为：风险是指某一特定的研究对象在一定时空范围内，不能达到预定目标的概率、偏离目标的程度以及由此产生不利后果的综合。风险是风险事件、风险事件发生的概率和风险造成的后果三个部分的集合。其数学表达式为：
式中：R表示风险；xi表示风险事件；Pi表示风险概率；Ci表示对应风险所产生的不利后果。
从定义可以看出，风险主要包含了以下四个方面的含义：①客观条件的变化及不确定性是风险的重要成因；②风险意味着损失，或者是与预期目标发生偏离，并且这种偏离是不利的，是不期望发生的；③风险可以通过概率来反映其出现的程度，但是不能确定其是否出现；④风险的大小是与可能发生的损失程度相联系的。
1.1.2 风险管理的起源与发展
由于客观世界的复杂性和人类认识客观世界的局限性，人类的一切决策和活动总是伴随着不确定因素的困扰，因而不可避免地冒一定的风险，例如洪水、台风、地震、战争等各种自然或人为的灾害与危险，以不定时间、不定地点、不同程度始终影响或威胁着人类世界。可以说，人类存在了多久，风险就跟随了人类多久，人类对风险的认知就有多长的历史。因此，广义上讲，风险管理的思想可以追溯到远古时期。自古以来，人类为了生存和发展，面对自然灾害、疾病和外部侵扰时，就通过部落联盟等形式互助互济，共同承担责任，并对各种风险提供保障的方式，渗透着最朴素的风险管理意识和简单的风险管理实践。与风险抗争的长期实践，使人们明白了“居安思危”、“防患于未然”的道理，由此产生了早期风险意识和风险管理行为。例如，古代中国、巴比伦、埃及、希腊和罗马等文明古国，很早就有互助共济、损失分摊的风险处理方法，并逐渐演变成现代保险。但是，总体来看，尽管古代人类已经具备了一些基本的风险意识和实践，但是对于风险的认知一直处于比较朦胧的状态，并未形成较为系统的理论方法。
直到18世纪产业革命之后，生产力的飞速发展在推动人类文明进步的同时，也面临着越来越多的风险问题。与此同时，自然科学、数学等基础科学理论的突破性发展也为风险管理理论的诞生奠定了坚实的理论基础。法国学者Henri Fayol在其著作《一般管理和工业管理》一书中提出，经营主体要对保障的客体进行风险辨识、风险估算，在风险分析的基础上，提出风险保障的目标，按目标的要求选择抗御风险的方式。这也是风险管理思想的萌芽时期。
风险管理真正开端及发展是在一战之后。当时由于空中交通和空中失事的增多，要求制订飞机性能的可靠性准则和必要的安全规范。以保证飞行成功为出发点，对单发动机和多发动机进行了比较，提出了对每飞行小时事故发生率的要求。这一需求直接推动了风险分析、可靠性分析等管理技术的发展。另外，战败的德国为了解决通货膨胀造成经济衰竭的问题，率先将风险管理理念运用于企业经营管理。风险管理的理论形成和大发展则主要得益于美国对风险管理的贡献。1929—1933年，美国卷入了20世纪最严重的世界性经济危机，造成的巨大损失促使管理者积极采取各种措施来控制风险、处置风险，以减少风险给生产带来的影响。1931年，美国管理协会保险部首先提出风险管理概念，之后以学术会议及研究班等各种形式集中探讨和研究风险管理问题，从而出现了风险管理的研究与咨询活动。随着研究与实务活动的深入开展，有关的基本理论、基本观点和基本方法、理论模型和求解问题的框架等内容逐步被管理专家认同和约定，风险管理的思想逐渐形成并得到快速的发展。
关于风险管理的定义及内涵，不同的专家学者有着不同的理解和阐述。美国风险管理的权威解释者威廉姆斯和汉斯（1990）在《风险管理与保险》一书中认为，风险管理是通过对风险的识别、衡量和控制，以最小的成本将风险导致的各种不利后果减少到最低程度的科学管理方法。英国特许保险协会编写的风险管理教材认为，广义上的风险管理是为了减少不确定性事件的影响，计划、安排、控制各种业务活动和资源，即为了消除不确定性事件的不利影响而作出的一些努力。我国台湾学者袁宗慰在《保险学》一书中指出，风险管理是旨在对风险的不确定性及可能性等因素进行考察、预测、收集分析的基础上，制订出包括风险识别、衡量、积极管理风险、有效处理风险和妥善处理风险所致损失等一整套系统而科学的管理方法。这也是目前针对风险管理较为完整的定义之一。
在推动风险管理理论形成及发展的过程中，风险分析技术和可靠性分析技术的进步功不可没。风险分析和可靠性分析是从正反两个方面去研究问题，单从概率角度看，它们存在着互补关系。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。最早使可靠性定量化分析的动力来自飞机工业。初期的研究集中于各元件的效能，后期扩大到研究元件失效对于其所组成的各级组织系统的影响。到了发展洲际导弹和其后的“水星”和“双子星座”等载入火箭计划的时代，加速提出了“必保成功”的要求，将风险管理发展到了顶点。
20世纪70年代，伴随着产品责任制、环境约束，以及政府部门大规模干预工厂的设计、建造和运转程序等各种情况所提出的问题，风险分析技术得到快速发展。由于其文献繁难且数学方法比较少见，使得它的传播普及速度缓慢。1974年美国原子能委员会主持完成核电站风险评估《WASH-1400反应堆安全性研究》，N.Rasmussen教授和他的工作小组分析了大量的核事故概率，对故障定量地分等排列，然后评估其对公众可能有的后果。研究中所使用的事件树、故障树和风险后果分析技术，现已被广泛应用于化学工业和其他工业中。N.Rasmussen式的研究在美国、欧洲和亚洲迅速推广。随着公众对有关工业公害抗议的增长，再加上消费主义和环境主义的呼吁，欧美等国很快出现了一大批要求一切新工厂在建造之前必须进行主要风险分析的立法。到70年代后期这一技术逐步向水资源经济评价领域渗透，并最早在美国水资源开发中得以应用。
1980年，美国风险分析协会成立，成为不同学术团体交流思想的焦点论坛，后来又相继成立了许多风险分析协会的分支机构，其中比较有代表性的有：1988年11月在奥地利成立风险分析协会欧洲分会，这次大会吸引的主流人群仍然是社会科学家和政策分析家，只有少数工程师、医学统计学家、毒品学家等参与进来，但会议的收效明显，大家达成一个共识，多学科方法在风险分析领域越来越重要；1992年欧共体形成共同欧洲市场，更是需要把风险分析和安全标准规范化，欧洲风险分析得到进一步发展。相对欧洲和一些发达国家而言，风险分析在亚洲，特别是一些发展中国家因其政治、经济等诸方面的原因开展较晚。
发达国家在风险管理方面的丰硕成果对发展中国家的新兴工业有着很强的吸引力。随着跨国公司的扩张和垄断资本的输出，以及发展中国家社会经济迅速发展，风险管理研究从美、英、德、日等发达国家向发展中国家扩展。例如，1994年非洲沿海国家尼日利亚对全国的高速公路建设项目进行了系统的风险分析，风险管理在实践中的应用日益广泛。1991年，J.O.Irukwu出版的Risk Management in Developing Countries系统阐述了风险管理的基本理论，并结合发展中国家国情进行了剖析和说明。1987年，为推动风险管理在发展中国家的推广和普及，联合国出版了关于风险管理的研究报告The Promotion of Risk Management in Developing Countries。风险管理的应用范围逐步扩展，在医学、经济学、保险学、政治科学、管理科学、企业管理、工程管理等诸多领域都有广泛而深入的应用。从国外风险管理与控制技术的发展水平来看，美国、欧洲和日本走在前列，其他国家地区相对落后。
1.1.3 风险管理在水利工程管理领域的应用
1.1.3.1 应用概况
20世纪70年代末，风险管理开始在水文及水资源研究领域中得到应用，美国最早将其运用于水资源开发这一实践活动。随后，这一技术逐渐被引入大型水利工程建设、工程运行管理、防洪减灾、干旱缺水评估等领域。以大型工程建设管理为例，不仅需要在建成后对工程可能存在的安全性进行风险分析和风险管理，在工程建设的过程中同样离不开风险管理措施，以保障工程建设的顺利实施，例如在水利工程建设中，施工导流工程的设计是工程建设前期就需要遇到的一个技术类决策问题，其依据是实测资料信息及分析预测成果，但仍然会存在诸多不确定性，如发生超标准的大洪水等，这样就给导流工程建设带来诸多风险问题，确定导流的标准就成为一项典型的风险决策问题。通过采取风险概率分析，计算模拟和评估存在的各种不确定性，分析不同情景对应的导流方案可能面临的风险及其后果，并以此综合确定导流工程的设计和实施标准。在防洪减灾领域，风险问题研究由定性描述向定量分析发展，研究领域从水文风险一直拓展到水力、经济、社会、环境、运行管理、保险等一系列风险问题，取得了较为丰硕的成果。
在中国，现代意义上的风险分析与管理技术在水利工程及水文水资源领域的研究应用相对较晚。在20世纪70年代，我国许多水利工程建设只进行较为简单的可行性研究，虽然也开始引进国外项目管理的基本理论、先进方法与程序，但是由于缺乏基础，在对于人员损失的预测、经济损失的评估、失事概率的计算、社会及政治影响、商业可靠程度及可接受的安全指标等方面的风险评估几乎没有涉及。到了20世纪80年代中期，随着中国经济社会的不断发展，国外各种风险管理的理论与方法才开始较为普遍地引入和应用到项目管理中，尤其是大型水利和土木工程建设项目的管理，例如上海地铁和广州地铁在项目实施过程中就成功地运用了项目风险管理方法。直到20世纪80年代末至90年代初，对水利工程建设进行可靠性研究才逐渐兴盛起来，通过采用概率论、数理统计、随机分析方法、贝叶斯理论、极值统计理论等各种理论方法对工程建设及运营期的不确定因素进行量化分析，并将分析评估成果进一步转化运用到水利工程建设的管理实践中。随着风险管理的日益普遍，在水文水资源领域的研究和应用也逐渐增多，对我国水利事业发展具有重要的推动作用。
总体来说，目前国外在风险分析、风险估算、风险规避、风险评价、风险管理等方面已经形成了比较完整和成熟的风险管理体系，我国仍处于快速发展阶段。在风险管理理论和方法的基础上，结合不同类型风险的具体特点，采用先进的监测手段，能够实现对风险的有效控制，从而规避和减小风险。但总体来说，在水利风险研究领域仍然有很多领域需要不断研究和完善，例如，如何科学计算风险率，如何正确评估工程失事损失，如何把水文风险和结构风险进行组合，如何建立科学合理的结构维护和维修决策模型，如何结合气候、工程、经济、社会、生态、环境等多层次多系统的综合风险评估等一系列问题，都需要持续不断地开展深入的研究工作。
1.1.3.2 洪水风险研究进展
风险分析是研究洪水等水文极值事件的一个有效工具，通过引入洪水风险率的概念，从而对洪水风险事件有了新的认识和把握。这对于水利工程的运行管理、水文基础理论的拓展研究以及水工建筑物的规划设计都有重要的意义。
1.洪水风险基础理论及方法研究方面
在风险计算模型和方法等基础理论方面，国内外学者都相继开展了一些研究工作，从“洪水控制”转向“洪水风险管理”已经成为国内外防洪减灾形势发展的必然要求（毛德华，2009）。Todorovic P等（1970）基于极值理论，借助POT模型，最先对季节性洪水风险的变化情况进行了描述。Archer（1981）研究了季节性变化对年度洪水风险变动的影响及评估问题。Diaz-Granados等（1984）对降雨强度和土壤水分如何影响洪水风险大小进行了研究。Wood（1975）将水文过程的不确定性分为3种类型：水文过程的随机特性引起的内在不确定性、数据资料有限产生的模型的不确定性、模型参数的不确定性，并采用贝叶斯方法处理这些水文不确定性。Rasmussen等（1989）基于超定量频率序列，对数据匮乏条件下设计洪水的风险估计问题进行了研究，引入了“期望风险”概念，并以蒙特卡洛方法验证了其应用。Ettrick TM（1987）和Futter M.R.（1991）针对短期洪水风险预报问题，从模型假定、所需数据及精确性等方面入手，对比研究了Cox回归模型和条件分布模型。Fernandez和Sales（1999a，1999b）从重现期和失事风险的定义入手，提出了可以适用于彼此相关的年径流系列、水库水位系列的通用洪水风险分析方法。Clarke（1999）分析了水位—流量关系曲线的模糊不确定性，对它所引起的估计年均洪水（主要是断面最大流量）的不确定性问题进行了研究。Sen Z.（1999）采用一阶Markov过程对具有线性相关结构的水文系列风险进行计算。
自20世纪90年代以来，国内学者在洪水风险基础理论方面也取得了丰硕的成果。针对洪水过程的随机性特性，徐宗学等（1988，1989a，1989b，1991，1992）、李景玉等（1988）和邓永录等（1989）研究利用Poisson过程、更新过程等分析方法构建了用于洪水风险频率分析计算的CSPPC模型、CSPPN模型、HSPPB模型、HSPPC模型，但这些方法的过程及结构比较复杂，在实践应用中还必须满足一定的假设条件，因此推广较为困难。傅湘、纪昌明（1998）应用系统分析方法建立了大型水库汛限水位风险分析模型，并以三峡水库为研究对象，根据调度运行原则，计算出不同汛限水位与最大洪灾风险率的关系，供决策者进行权衡比较，帮助决策者在认真分析比较的基础上作出符合科学原则的风险决策。徐玉英、王本德（2001）将改进的一次二阶矩AFOSM法应用于水库洪水预报子系统的风险分析中。在AFOSM法框架下，对水库洪水预报子系统的风险做了定义和描述，并以柴河水库为例，对风险率进行了定量计算，结果表明其方法是可行的。朱勇华（2000）将洪水风险与防洪设施工程风险相结合，提出了以洪水大小及持续时间为标值的二元标值泊松点过程模型，给出了防洪综合风险概率的计算公式。左其亭、吴泽宁等（2003）提出了基于模糊隶属度、灰数和未确知数的风险计算模型，为水资源系统风险规划与管理奠定基础。朱元甡、周全林（2005）在传统防洪效益计算的数学模型基础上，综合分析了水文、水流、工程施工和运行管理等多种不确定性，建立了长江中游防洪系统防洪效益的风险分析模型，并对防洪效益计算的风险因子进行了分析，最终将提出的分析模型和方法应用到三峡工程防洪效益的风险计算当中，对各种效益所对应的风险也有了一定的认识。范子武、姜树海（2005）按照防洪工程漫顶失事的逻辑过程提出了防洪风险率的定量计算方法，引入了人员伤亡预测的经验公式，讨论了制定允许风险标准问题。汪新宇等（2004）将水文风险和工程结构风险视为相容事件，采用复合泊松模型计算防洪体系超标洪水水文风险率，并应用可靠性分析方法分析工程结构可靠度，最后利用选择概率计算综合风险率，进行综合风险分析。李晓粤等（2006）从组合事件的概率理论出发，利用“完全相关”与“相互独立”两种特殊情况，采用模糊集理论，考虑洪峰和洪量对洪水风险的共同作用，建立二参数加权组合概率模型，可用于估计防洪风险及进行防洪水利计算，避免了确定条件概率分布的问题。李梅等（2007）综合择近窗宽法和最优窗宽法的优点，提出一种确定扩散窗宽的多目标综合优化方法，可用于洪水系列的概率密度分布函数和不同重现期的估计，避免信息扩散估计的过扩散与欠扩散问题。解家毕（2011）基于防洪设施体系的可靠性分析方法、脆弱性曲线绘制和溃决洪水模拟，突破传统洪水风险分析只考虑洪水的水文现象或结构可靠性评价的局限性，充分考虑防洪设施在洪水风险管理中的作用，提出了一种流域大尺度洪水风险模拟方法。近年来，随着风险基础理论的不断发展，一些新的理论与方法也逐渐开始应用于洪水灾害分析的研究和实践，如模糊数学理论方法（白海玲，2000；黄崇福，2001，2002；左其亭，2003）、灰色系统理论方法（夏军，2000；胡国华，2001；吴泽宁，2002；杨思全，2002）、混沌理论方法（丁晶，1992；周寅康，1998；丁涛，2004；黄国如，2004；王红瑞，2004）、极值分布理论（徐天群，2001）、遗传算法和投影寻踪方法（金菊良，2000；张欣莉，2000；魏一鸣，2002）、人工神经网络方法（胡铁松，1995；冯利华，2000；李鸿雁，2002）等，促进了我国洪水风险分析基础理论研究的发展。
2.洪水风险分析应用研究方面
在洪水风险分析的应用研究和实践方面，早在20世纪70年代初期，风险分析已经逐步应用和推广到一些生产实践中去。B.C.Yen（1971）、A.H.S.Ang（1972）、W.H.Tang（1984）等在综合考虑水力不确定性和水文内在随机性的基础上，首先将风险及可靠度分析的可行性应用到雨水排水系统中。Anselmo等（1996）采用水文和水力耦合模型对意大利某个洪水易发区进行洪水风险评估，并详细介绍了其评估过程。Krenzer H.（2000）以洪水风险特征、洪水预警预报情况、人员紧急撤离逃生条件、洪泛区地理条件、洪泛区土地利用情况、洪泛区内人口分布以及其他社会经济因素作为影响生命损失数的主要因素，根据大量历史溃坝和洪水泛滥统计资料，建立了计算生命损失数的经验公式，用于计算洪水风险损失大小。
国内学者利用洪水风险分析在洪水风险图的研究与编制、水库运行调度与管理、洪水保险等方面已经开展了广泛的应用实践。刘树坤等（1991）探讨了洪水风险图的概念、编制方法、编制准则以及在应用中需要注意的问题。张旭等（1997）通过比较国内外洪水风险图在内容、表达形式、编制标准、应用实践等方面存在的差异，探索适应于基于我国水情、国情的洪水风险图形式，为洪水风险图在我国的推广应用提出了很好的建议。张硕辅等（2001）从洪水风险分析对象、数据获取、地理图文信息处理、风险图作用、防洪减灾效益等方面介绍了《湖南省城镇、大型水库洪水风险示意图集》的编制及其应用指导，是洪水风险图在实践中很好的应用案例。许有鹏等（2004）以中国东南沿海甬江流域为例，依据该流域历史洪水和社会经济数据信息，以地理信息系统为平台，通过分析流域空间信息的动态变化，研究了快速准确编制流域洪水风险图的方法和途径，为中小流域防洪减灾快速决策提供了有力支持。张行南等（2005）以上海市为例，考虑江河、道路等现状阻水建筑物和地形、水利区划等地理单元，基于水文学原理以及沿海地区内涝和风暴潮的致灾原理，建立了沿海地区风暴潮洪水淹没、郊区内涝淹没和中心城区内涝淹没计算与评价模型，以地理信息系统和模糊数学分析法为工具，进行不同区划单元洪涝淹没风险的综合计算分析与评价。向立云（2005）介绍了我国洪水风险图在我国的发展历程，总结了洪水风险理论、洪水风险分析方法和模型、洪水风险特征展示与绘制技术、洪水风险图编制规范等领域取得的进步，以及利用二维非恒定流的洪水分析模型研究绘制城市、蓄滞洪区、洪泛区和防洪保护区的洪水风险图的重要价值。杜鹃等（2006）基于致灾因子、孕灾环境和承灾体的自然与社会属性，以县为基本单元，选择降雨量、地形以及历史上洪水灾害发生频次等自然因子，采用地图代数分析法对湘江流域洪水灾害危险性进行评价，选择人口密度、耕地面积百分比、人均GDP和单位面积水库和塘坝容量等社会经济因子，利用模糊综合评判法对湘江流域洪水灾害脆弱性进行评价，最后基于地理信息系统软件编制了湘江流域洪水灾害综合风险等级评价图。林跃翔（2007）探索利用洪水风险图、数字地图和数字地图作为实施供水管理的手段和工具，以解决防洪工程在以往的防洪减灾过程中遭遇的局限性和被动性，提高洪水风险管理的效率和水平。王晓航等（2008）通过采用无结构网格有限体积法模拟溃坝洪水的二维演进过程，然后利用TIN模型将计算结果可视化，实现水深风险图、流速风险图、淹没历时风险图、洪水到达时间风险图的可视化，并将该方法运用于沙河集水库大坝溃坝模拟，对于制定区域防洪应急预案、进行溃坝洪水风险分析具有重要的参考价值。魏永强等（2009）利用ArcGIS强大的空间信息处理及网络发布功能，开发了黄河下游滩区洪水风险图系统，实现了基础图层的管理功能、专题图层的显示功能和防汛信息的查询功能，并通过网络平台实现了洪水风险图的网络查询功能，为防汛信息查询和防洪抢险救灾提供很好的决策工具。
在水库防洪调度方面，田峰巍等（1998）结合黄河干流水库调度，并在调度规则的基础上，对采用的规则在实施运用中的径流用水预报值、误差修正、风险决策等几个关键问题进行了研究，提出依据典型联合概率分布函数的风险决策方法，用于计算水库放水决策的风险率。韩宇平等（2003）为干流多个串联水库与地下水库联合对区域供水系统建立风险分析模型。以系统分析的思想为基础，考察来水和用水的不确定性，利用地表水和地下水联合调配数学模型，采用随机模拟技术对串联水库联合供水的风险进行定量描述。姜树海等（2004）从水文预报误差的不确定性分析出发，将短期洪水预报精度评定指标转化为入库洪水过程的随机特征值，并引入水库调洪演算随机数学模型，从而实现水文预报风险向预报调度风险的转化，为定量考察预报调度风险率、合理选择动态的汛限水位提供了科学的依据。通过这一方法论证了水文预报精度对水库防洪预报调度风险率的影响，表明提高水文预报精度将有利于降低水库调洪风险率。焦瑞峰（2004）采用基于蒙特卡洛方法的多目标风险分析模型对陆浑水库进行了风险分析与计算。
1.1.3.3 干旱缺水与供水风险研究进展
随着社会经济发展对水的需求的日益增加，水资源短缺形势的日益加剧，干旱缺水与供水风险也与日俱增，尤其是在干旱少雨地区，水资源成为制约区域发展的关键因子。在此背景下，目前有关干旱缺水及供水风险的研究日益增多，在实践应用方面也取得了较大的进步，下面简要介绍国内外在该领域的研究进展情况。
在干旱缺水风险方面，国内外对农业干旱风险领域已经开展了大量的研究，但是在水资源短缺或供水风险研究方面相对较少。Louis G等（1995）认为，对干旱现象的风险评价就是评估由于水文现象本身所固有的不确定性所引起的区域干旱事件发生的概率，以及不同概率下事件后果的严重性，并决定采取适宜的抗旱避险对策。针对干旱缺水风险，冯平（1998）将风险理论应用于干旱期水资源管理，通过供水系统的可靠性、可恢复性和易损性等风险指标，计算给出了干旱期供水系统的风险，并制定了相应的对策。韩宇平等（2003）将马尔柯夫链风险评价模型应用于区域干旱现象的风险评估，以预测区域干旱状态的变化态势。阮本清等（2005）把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，并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措施已刻不容缓。金冬梅等（2005）采用自然灾害指数法、加权综合评价法和层次分析法，从危险性、暴露性、脆弱性和抗旱能力四个方面入手，构建了城市干旱缺水风险评价模型，以城市干旱缺水风险指数对吉林省各地市的城市干旱缺水状况进行评估，并绘制了干旱缺水风险空间分布图。周振民（2004）提出了分析干旱问题的理论框架，辨析了区域干旱的基本概念，认为干旱研究要兼顾干旱的水文特征与干旱造成的后果，根据不同的干旱特征进行分区，从而提出具有针对性的应对措施。顾颖（2006）分析了我国干旱管理的现状，指出抗旱工作要从被动抗旱转向主动防旱、科学防旱，管理理念上从应急抗旱转变为常态抗旱长期抗旱，实现从危机管理向风险管理转变。彭贵芬等（2009）建立了以Thornthwaite干燥度指数为主、自定义的有效降水指数为辅的干旱综合指数，并利用云南省125个气象站历史长系列资料，采用模糊信息分配理论和超越极限概率原理，分五个时段对云南省年际和年内干旱风险进行了评估。向大享等（2012）采用云参数法，构建了干旱风险遥感监测模型，提出了干旱风险遥感监测平均强度的概念，用于评估区域干旱程度，并利用2009年全国各地干旱监测汇总资料对模型结果进行对比验证分析，认为该模型具有较好的干旱风险预警能力，在时间、空间尺度上都有较高的适应性。肖名忠等（2012）基于珠江流域多个站点长系列日降水资料，计算分析了流域6个月尺度的干旱SPI值，采用Mann-Kendall法对珠江流域干旱时间演变特征进行分析，并基于多变量Copula函数分析了不同情景下干旱的两变量联合重现期及其对应的第二重现期，以此综合评估珠江流域的干旱风险。孔兰等（2012）构建了信息扩散风险分析模型，以北部湾经济区为研究区域，分析计算研究区的水资源干旱风险率，同时结合Mann-Kendall趋势检验法、年内分配不均匀系数、集中程度等方法对北部湾经济区6市水资源干旱灾害风险的时空变化特征进行了综合评价。
在供水风险方面，德克斯坦等（1993）针对水资源系统的不确定性风险，就系统的易损性、事故周期（重现期）等方面给出了用于风险分析的计算公式，并在供水系统风险分析中得到应用。Jinno K等（1995）则是从系统的可恢复性和恢复力方面对供水系统的风险状况进行了研究。阮本清等（2000）以黄河下游沿黄地区供用水系统为例，针对该地区用水系统与黄河来水的不同步性，建立了水资源系统风险分析模拟模型，描述了蒙特卡洛随机模拟技术求解风险模拟模型的原理，对黄河下游供用水系统在不同用水规模情况下的缺水风险进行了随机模拟。李蝶娟等（2000）对太原市 2000—2030年期间不同需水情景下的供水风险及其变化进行了定量评估。韩宇平（2003）对区域供水系统供水短缺建立了风险分析模型，并以系统分析的思想为基础，从来水和用水的不确定性方面，利用优化调配数学模型和水资源系统模拟技术对供水系统的供水短缺风险进行了定量描述。舒强等（2004）基于复合泊松随机点过程模型（CSPPC模型），分析了东江流域四大区间2010水平年的供水风险，并对风险成因进行了剖析。张翔等（2005）从水安全角度，结合干旱特征，将水资源系统风险分析的可靠性、恢复性、易损性指标应用于区域干旱分析，建立了干旱风险指数。顾文权等（2005，2008）以南水北调中线水源地丹江口水库为研究区，针对上游来水与用水的不确定性，采用随机模拟技术生成供水水库来水、用水序列，应用自优化模拟技术建立了以供水量最大、弃水量最小为目标的供水水库调度多目标模拟模型，对不同水库调度情景下的供水风险进行分析评估，从而优选出最佳的水库调度方式。殷峻暹等（2005）以大连市为例，利用供水风险分析方法对超蓄洪水资源的利用情况及其效益、抬高水库汛限水位造成的淹没损失进行综合分析的基础上，利用边际成本分析方法确定汛限水位控制的范围，认为随着大连市用水量的增加，其对应的碧流河水库汛限水位可适当抬高。刘涛等（2006）针对南水北调中线工程投入运行后丹江口水库下泄流量减少可能导致的下游地区供水风险，提出构建供水风险指标体系和供水风险综合评估模型，对汉江中下游水资源系统供水风险进行科学评估，从而为调水工程配套设施的规划提供参考。刘中培等（2007）以长春市为例，在分析其面临的水源枯竭性风险、水质污染性风险、突发灾害性风险和经济成本过高性风险等问题基础上，提出了从节约用水、已有水资源挖潜、周边水资源开发、完善水市场机制、水资源保护和应急水源地建设方面应对供水风险的具体策略。方红远等（2007）以干旱期水库供水风险特征指标为基础，针对多种目标权重组合和水库运行起始蓄水量方案对模型运算结果的影响，构建了供水可靠性最大、供水破坏恢复能力最强以及单一时段破坏深度最小的多目标混合整数规划模型，用于分析干旱期水库供水风险。桑国庆（2008）认为区域干旱风险可以理解为区域内暴露于干旱下的承灾体，在外部致灾因子扰动下，由于自身的脆弱性，所遭受损失的可能性及可能的损失程度的大小，即可以通过干旱致灾因子的危险性和承灾体的脆弱性进行表征，在此基础上分析干旱的大小及其可能造成的损失程度。常福宣等（2011）以南水北调中线水源区影响的汉江中下游地区为例，在辨识汉江中下游干流区供水风险主要影响因子的基础上，采用随机模拟、长序列水库调算、正交试验和极差分析等方法，分析计算了汉江中下游干流区供水风险对各主要影响因素的敏感性，发现汉江中下游干流区水资源系统的缺水风险指数对中下游需水量的敏感性最大，其次是来水量，最后才是外调水量。顾文权等（2012）针对水源区需水量资料序列不足、相邻月需水量之间存在相关关系等特征，采用蒙特卡洛随机模拟技术等方法，构建了能考虑需水相关性的月需水量长系列模拟模型，并与来水和用水系列模拟模型、水库调度模型进行耦合，建立水源区供水风险分析模型，对南水北调中线水源区不同水平年、不同调水规模和引江补偿流量下的水源区供水风险变化进行综合分析。
1.1.3.4 水利工程运行管理风险研究进展
在水利工程运行管理中，人们普遍采用保证率的概念，它只不过是可靠度概念的特殊表达形式，但可靠度概念更具有一般性，且应用广泛。Revelle等（1969）首次将机遇约束规划引入水利工程的设计与管理，提出了带有机遇约束的线性决策规划方法。Houck（1979）对机遇约束线性规划模型进行了改进，提出在水库运行管理和设计决策中计算多个线性决策规划的方法，并充分考虑了径流的随机性。Colorni等（1976）首次将可靠性规划方法引入水利工程运行管理中，他建立的水库运行管理模型不预先给定可靠度水平，而将可靠度水平作为附加决策变量处理，并将可靠度水平这一变量的风险损失函数加入目标函数。Fegram（1980）用微分方程、积分方程和模拟方法分析了多种水库来水情况下的水库运行可靠性问题，并对各种方法得出的可靠度指标进行了比较。Wai-Sec May等（1986）运用多目标混合整数线性规划，以供水水库为对象，探讨了水库管理中可靠性、回弹性、脆弱性之间的相互转化关系；Loaiciga（1986）研究了以发电防洪为主的水库运行管理风险分析问题，目标函数采用货币效用期望值，以考虑决策者对风险的反感心理，模型中不设置防洪限制而是计算洪灾损失值，将发电效益与洪灾损失之差作为效益，而将方差作为风险指标。Dragan A.Sovic等（1991）提出机遇约束水库运行模型中风险水平选择的模糊集方法，采用此方法，在缺乏足够经济数据的情况下，通过反复搜索可获得最优风险水平。姜付仁等（2002）简要阐述了洪水频率区划、洪水致灾特征区划和洪水灾害风险区划等洪水风险区划的基本方法，并以河道洪水淹没几率对我国长江、海河、黄河、珠江、太湖、松花江等流域的洪水风险进行了初步分区。梁志勇、何晓燕等（2002）基于洪水风险和脆弱性的概念，介绍了有关国家城市防洪规划的实例，强调了洪水灾害中风险和脆弱性对城市规划的影响。吴兴征等（2003）结合堤防安全运行和管理的实际，给出基于可靠性理论的考虑边坡稳定和渗透稳定的风险评价模型及其求解方法。贺海挺（2005）采用FMEA（失效模式及影响分析）方法分析了跨流域调水工程中的风险因素以及可能采取的应对措施，将模糊综合评判法引入跨流域调水工程的风险评判之中，并用其评判跨流域调水工程的事故后果，结合层次分析法，可以比较科学、客观地求出各事故因素的相对权重，减少了个人主观臆断带来的评估误差。
1.1.3.5 调水工程风险研究进展
通过查阅相关文献资料，到目前为止，一些学者已经做了一些研究，范围涉及水文风险、水质风险、项目管理风险、工程风险等方面，但是这些研究多是针对其中某些方面或某个区域，直接开展针对南水北调全线以及工程建成后运行的水文风险管理研究还比较少，只有一些区域性研究成果。
在调水工程的防洪及水毁风险研究方面。朱元甡等（1995）从水文风险要素的辨识入手，采用概率组合法建立了整个总干渠洪水水毁风险计算的框架，并提出了二维复合事件的风险计算模型。所建模型巧妙解决了各交叉建筑物水毁事故之间的相关性，简化了大型串联系统风险计算的复杂性，详细计算了海河流域南运河段不同工程设计标准的水毁风险，经过多方比较论证，说明该河段计算成果合理可靠，并在此基础上估算了整个干渠的水毁总风险。冯平等（2003）以风险理论为基础，提出了先建立二维复合事件风险组合模型，然后再进行两两组合，逐步给出整个引水工程防洪风险的估算方法，并以河北省段为例，对该方法进行了应用。田为民（2006）通过对比京广铁路（河北省段）和总干渠（河北省段）与河流交叉建筑物的设计指标，对交叉建筑物的水毁风险进行了分析说明。王仲珏等（2007）通过均值一次二阶矩法及Monte Carlo法估算各交叉建筑物的综合防洪风险，并应用到南水北调中线工程河北段渡槽的综合防洪风险分析上。
在水量风险研究方面，王华东等（1995）分别采用层次分析法、模糊概率—事故树分析法进行风险识别和风险概率估计，运用统计分类法和类比分析法对风险后果进行估计，最后用灰色关联分析法和综合指数法对南水北调中线水源区进行风险综合评价。梁忠民（2001）在分析计算南水北调中线工程供水量的基础上，采用多变量AR（1）随机模型，对中线工程水源区的可调水量及各供水区的缺水量进行联合模拟研究，并由模拟的长序列进行供需意义上的供水量风险计算。张彤等（2002）针对长系列供水、最不利来水、南水北调中线工程断水三种情况，以工业生活供水缺水量作为供水破坏所遭受的损失进行供水风险初探，并提出了减免供水风险的对策与措施。刘年丰等（2004）从水资源短缺的自然风险及趋势、水资源短缺的人为风险两个方面分析了南水北调中线工程供水对襄樊市水资源短缺造成的风险。顾文权等（2005）依据可靠性、恢复性、易损性、协调性和缺水指标等风险指标，分两种方案对比研究了南水北调中线工程调水后的汉江中下游干流供水风险。桑国庆（2008）基于干旱致灾因子的危险性和承灾体的脆弱性分析，构建了南水北调受水区的区域干旱灾害风险评估模式，并提出了量化计算方法，分析评估了济南市的干旱风险。
在水环境风险及其他风险研究方面，黄永生（2003）从水质和生态环境两个方面对南水北调东线第一期工程济平干渠先期调水对东平湖的环境风险进行了简要分析。许新宜等（2004）基于南水北调东线治污现状，对其输水水质风险进行了分析。秦明海等（2004）对南水北调的风险进行了分析，划分为工程类风险、经济类风险、环境类风险、社会风险、调水保证率风险、工程管理运作风险等几个方面，并提出了风险控制的措施。程铁信等（2005）对南水北调中线工程河北段建设施工过程中的物流风险进行了分析。闫德强（2006）运用工程项目风险管理理论，结合南水北调东线工程山东段工程实践，对工程建设和运行管理中可能面临的投融资、水价、航运、工程设计、移民、防汛、治污等风险进行了研究。
1.1.3.6 存在的问题及启示
通过上述针对国内外现状的调研分析结果可以看出，在水文风险尤其是运行水文风险管理研究方面还存在着很多的问题需要解决。归纳起来，主要有以下几点：
（1）针对防洪风险的研究多，而对调水、供水、需水、缺水的风险研究少。
（2）对单因子进行风险分析和评价的研究多，而针对系统多因子风险分析的研究少。
（3）针对调水工程开展风险分析的研究较少，而且分布较散，缺乏深入系统的研究，运行管理方面还没有形成相应的理论支撑体系。
国内外大量水利工程运行管理表明，高度重视风险管理是项目成功的关键，面对复杂的调水运行系统，为实现科学、合理、高效、安全的调水运行管理，减少调水过程各种潜在损失，确保实现调水工程的规划目标，最大限度地发挥工程效益，保障调水工程运行安全，开展调水工程运行水文风险管理研究显得尤为必要和紧迫。因此，通过调水工程运行水文风险因子识别与作用机理研究，构建调水工程开通后各种复杂情形下的调水运行水文风险分析方法，评估各种水文风险，制定相应的调水运行水文风险管理和控制措施，促进调水工程加大运行管理力度，降低调水工程运行水文风险损失，促进调水工程管理水平不断提高，为调水工程高效安全运行提供科技支撑，同时也会为其他类似项目提供借鉴。