長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策方法研究

姜曉菁 姜綠圃 王博 聶相田

摘 要：為提高長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策的有效性，提出一種基于后悔理論及猶豫模糊集的突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急響應(yīng)決策模型。該模型將決策信息用猶豫模糊數(shù)表示，以此應(yīng)對(duì)突發(fā)事件中的不確定性和專家意見分歧的情況;在此基礎(chǔ)上考慮到?jīng)Q策專家的有限理性可能影響決策，引入后悔理論，以減小決策專家的后悔規(guī)避心理對(duì)決策的影響;針對(duì)突發(fā)事件中可能發(fā)生的情景狀態(tài)進(jìn)行基于后悔理論及猶豫模糊集的決策研究，對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急方案進(jìn)行排序。通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行演示，提供該實(shí)例最終的決策方案。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離引水工程;應(yīng)急決策;猶豫模糊集;后悔理論

中圖分類號(hào)：TV512;TV67

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.021

引用格式：姜曉菁，姜綠圃，王博，等.長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策方法研究[J].人民黃河，2021，43（12）：109-114.

Abstract： In order to improve the effectiveness of emergency response decision-making for emergencies in long-distance water diversion projects， this paper proposed a decision-making model for emergency response to emergencies based on regret theory and hesitation fuzzy sets. The model used hesitation fuzzy numbers to express decision-making information to deal with the uncertainty in emergencies and the divergence of expert opinions. On this basis， considering that the bounded rationality of decision-making experts might affect decision-making， the regret theory was introduced to reduce the influence of decision-making experts’ regret and avoidance psychology on decision-making. Research on decision-making based on regret theory and hesitation fuzzy set for the situational states that might occur in emergencies and sort emergency plans for emergencies. It demonstrated the calculation process through an engineering example and provided a final decision-making plan for the example.

Key words： long-distance water diversion project; emergency decision-making; hesitant fuzzy set; regret theory

長(zhǎng)距離引水工程的建設(shè)極大解決了我國(guó)水資源時(shí)空分布不均的問(wèn)題，同時(shí)帶來(lái)了工程運(yùn)行管理方面的挑戰(zhàn)。引水工程具有規(guī)模大、距離長(zhǎng)、環(huán)境條件復(fù)雜等特點(diǎn)，一旦發(fā)生突發(fā)事件其影響難以預(yù)測(cè)，因此針對(duì)長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)的研究意義重大。我國(guó)應(yīng)急管理工作開展較晚，發(fā)展較為緩慢。突發(fā)事件具有不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性等特征，其處理決策往往具有緊迫性，決策者在突發(fā)事件發(fā)生后沒(méi)有足夠的時(shí)間對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行理性思考，科學(xué)決策難度較大。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)應(yīng)急預(yù)案的評(píng)價(jià)研究涉及化工、鐵路、水利等領(lǐng)域，并采用了多種評(píng)價(jià)方法，將定性研究轉(zhuǎn)化為定量研究[1]。安景文等[1]將猶豫模糊集引入到應(yīng)急決策中，對(duì)應(yīng)急預(yù)案的優(yōu)劣性進(jìn)行了評(píng)價(jià);張英菊[2]在建立危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急預(yù)案綜合評(píng)價(jià)模型時(shí)，采用了灰色多級(jí)評(píng)價(jià)方法;常建鵬等[3]采用前景理論和模糊測(cè)度理論方法對(duì)鐵路應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行評(píng)估;茍敏等[4]為了對(duì)比各預(yù)案的優(yōu)劣，引入一種基于Vague集和TOPSIS方法的鐵路應(yīng)急預(yù)案評(píng)價(jià)方法;樊自甫等[5]建立了基于過(guò)程的通信保障應(yīng)急計(jì)劃有效性評(píng)估模型;張士辰等[6]考慮到水庫(kù)突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案可行性指標(biāo)體系不完整的灰色特征，建立了基于灰色關(guān)聯(lián)度的可行性評(píng)價(jià)方法;Dillon等[7]提出了一種基于期望效用理論的多屬性風(fēng)險(xiǎn)決策方法;Liu等[8]提出了基于故障樹分析的風(fēng)險(xiǎn)決策方法和基于貝葉斯決策理論的風(fēng)險(xiǎn)決策方法;Tamura等[9]針對(duì)自然災(zāi)害響應(yīng)效果差、后果嚴(yán)重的問(wèn)題，提出了一種風(fēng)險(xiǎn)決策方法;陜振沛等[10]結(jié)合三角直覺(jué)模糊數(shù)加權(quán)集分解器和TOPSIS方法，建立了突發(fā)事件評(píng)估群體決策模型;常建鵬等[11]提出了基于偏好信息與指標(biāo)關(guān)聯(lián)的多階段群評(píng)估方法以確定最佳預(yù)案。

現(xiàn)有的長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)決策研究有的只考慮了決策信息的猶豫模糊性，未考慮決策者的心理行為;有的只考慮了決策者心理行為的影響，未考慮應(yīng)急方案評(píng)估的模糊性。鑒于此，為了使決策信息在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)更為有效，筆者建立了基于后悔理論[12]和猶豫模糊集[13]的長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急響應(yīng)決策模型。

1 長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素分析

1.1 長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件的危害性

（1）跑水事件的危害性。在我國(guó)長(zhǎng)距離引水工程中，線路經(jīng)過(guò)的地區(qū)往往人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，一旦發(fā)生跑水事故，將造成重大損失。

（2）停止供水的危害性。長(zhǎng)距離引水工程一般擔(dān)負(fù)著眾多城市的供水任務(wù)，供水水量與水質(zhì)保證十分重要，一旦中斷供水，將直接威脅受水區(qū)城市及群眾的用水安全。

（3）水質(zhì)污染的危害性。長(zhǎng)距離引水工程線路長(zhǎng)且多為開敞式，水質(zhì)保障任務(wù)十分艱巨，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染事件，將嚴(yán)重威脅到廣大受水戶。

（4）群體性沖突事件的危害性。長(zhǎng)距離引水工程沿線城市眾多，在工程運(yùn)行中出現(xiàn)爭(zhēng)水搶水、用水分配爭(zhēng)議、沿線水質(zhì)保護(hù)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)開發(fā)的矛盾、地下水位變化影響等引起的糾紛在所難免，極易引發(fā)群體性沖突事件，造成惡劣的社會(huì)影響。

1.2 長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件的分類

根據(jù)工程突發(fā)事件的特征以及國(guó)家有關(guān)公共突發(fā)事件的法律、法規(guī)規(guī)定，將長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件分為工程事故突發(fā)事件、自然災(zāi)害突發(fā)事件、公共衛(wèi)生突發(fā)事件、社會(huì)安全突發(fā)事件，進(jìn)一步可劃分為12種具體形式（見圖1）。

1.3 長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件的風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素

長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成要素如圖2所示。

2 猶豫模糊集基礎(chǔ)理論

2.1 記分函數(shù)和偏差函數(shù)

4 實(shí)例應(yīng)用

長(zhǎng)距離引水工程挖方渠道坡面發(fā)生泥石流屬于工程事故類突發(fā)事件，若不及時(shí)采取措施，后果將非常嚴(yán)重。該突發(fā)事件發(fā)展演化有4種情景：①導(dǎo)致渠道水質(zhì)污染（S1）;②造成下游臨近渠段或渠道倒虹吸（或輸水涵管）發(fā)生淤積，渠道輸水能力大幅下降（S2）;③導(dǎo)致局部渠道邊坡失穩(wěn)，引發(fā)渠道滑坡（S3）;④導(dǎo)致臨近填方渠道發(fā)生滿溢或潰決（S4）。其相應(yīng)的發(fā)生概率分別為p1=0.4、p2=0.3、p3=0.2、p4=0.1。

設(shè)挖方渠道坡面發(fā)生泥石流后可供選擇的應(yīng)急方案有4種：①及時(shí)組織撤離危險(xiǎn)區(qū)域的人員，同時(shí)向上級(jí)相關(guān)單位和市（縣）應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)報(bào)告，根據(jù)需要提出工程聯(lián)動(dòng)搶險(xiǎn)救援請(qǐng)求（A1）;②在A1的基礎(chǔ)上，按調(diào)度要求，對(duì)渠段運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，持續(xù)監(jiān)視險(xiǎn)情變化（A2）;③在A2的基礎(chǔ)上，組織專家檢查事故發(fā)生地周圍存在的災(zāi)害隱患（A3）;④在A3的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門，做好災(zāi)后恢復(fù)工作，對(duì)破壞渠道進(jìn)行修復(fù)和除險(xiǎn)（A4）。

決策專家在應(yīng)急方案選擇時(shí)需要考慮的屬性有：事故發(fā)生后24 h內(nèi)的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。人員傷亡D1和經(jīng)濟(jì)損失D2屬于成本型屬性，社會(huì)影響D3屬于效益型屬性，對(duì)應(yīng)的屬性權(quán)重向量為ω=（0.6，0.2，0.2）。決策專家針對(duì)應(yīng)急方案{A1，A2，A3，A4}，按屬性{D1，D2，D3}在4種情景{S1，S2，S3，S4}下進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]。

（1）構(gòu)造猶豫模糊風(fēng)險(xiǎn)型決策矩陣H=[htij]4×4，見表1。

（2）采用式（5）和式（6），對(duì)成本型屬性和效益型屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，構(gòu)造猶豫模糊風(fēng)險(xiǎn)決策矩陣M=[htij]4×4（t=1，2，3，4），見表2。

（3）采用式（1）和式（2）計(jì)算歸一化的猶豫模糊風(fēng)險(xiǎn)決策矩陣的記分函數(shù)值和偏差函數(shù)值，構(gòu)建記分函數(shù)值和偏差函數(shù)值矩陣，分別見表3、表4。

（5）根據(jù)屬性權(quán)重與效用值，利用式（8）進(jìn)行信息集結(jié)，得到綜合效用值Utij，構(gòu)建綜合效用值矩陣（α=0.8），見表6。

（8）采用式（13），計(jì)算實(shí)施應(yīng)急方案Ai后的綜合感知效用值：φ（A1）=0.680，φ（A2）=0.605，φ（A3）=0.532，φ（A4）=0.448。

根據(jù)綜合感知效用值越大應(yīng)急方案實(shí)施效果越好的原則，確定應(yīng)急方案的實(shí)施順序。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)急方案A1的實(shí)施效果最好。因此，在挖方渠道坡面發(fā)生泥石流后，首先，要及時(shí)組織撤離危險(xiǎn)區(qū)域的人員，同時(shí)向上級(jí)相關(guān)單位和市（縣）應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)報(bào)告，根據(jù)需要提出工程聯(lián)動(dòng)搶險(xiǎn)救援請(qǐng)求;其次，按調(diào)度要求，對(duì)渠段運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，持續(xù)監(jiān)視險(xiǎn)情變化;再次，組織專家檢查事故發(fā)生地周圍存在的災(zāi)害隱患;最后，協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門做好災(zāi)后恢復(fù)工作，對(duì)破壞的渠道進(jìn)行修復(fù)和除險(xiǎn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文闡述了基于猶豫模糊集和后悔理論的應(yīng)急方案評(píng)價(jià)流程，利用綜合效用值和后悔值的計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)急方案進(jìn)行排序，在處理決策信息模糊性的同時(shí)，考慮決策專家的心理行為對(duì)決策信息的影響，可保證決策信息的有效性，進(jìn)而提高長(zhǎng)距離引水工程突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急響應(yīng)決策的有效性。該方法可為有關(guān)部門加強(qiáng)水利工程重大事故應(yīng)急能力建設(shè)提供參考依據(jù)和決策手段，使其盡可能得出工程突發(fā)事件發(fā)生后適用效果最好的應(yīng)急方案，從而最大限度地減小突發(fā)事件所帶來(lái)的危害。

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