[] J.

1 概 述

在對(duì)哥倫比亞河流域的大壩和水庫(kù)的洪水風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施管理和水電調(diào)度方面，美國(guó)和加拿大一直遵循著哥倫比亞河條約以及相關(guān)的協(xié)議精神。條約環(huán)境的改變將影響美國(guó)大壩和水庫(kù)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理的調(diào)度運(yùn)行，以及美國(guó)對(duì)加拿大在水庫(kù)洪水調(diào)蓄方面的補(bǔ)償。

美國(guó)的相關(guān)機(jī)構(gòu)(如美國(guó)陸軍工程師團(tuán)(USACE)和邦納維爾能源管理局(BPA))正進(jìn)行著一系列與哥倫比亞河條約評(píng)估相關(guān)的研究，以便給與條約未來(lái)有關(guān)的決策提供精確的信息支持。USACE主要是評(píng)估多種方案對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)的影響，而B(niǎo)PA則是評(píng)估這些方案將會(huì)對(duì)水力發(fā)電產(chǎn)生的影響。上述機(jī)構(gòu)主要受以下目的的驅(qū)使，對(duì)條約的修改進(jìn)行評(píng)估，即洪水風(fēng)險(xiǎn)、水力發(fā)電和生態(tài)系統(tǒng)功能。同時(shí)，對(duì)其他工程效益的潛在影響也進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，包括航運(yùn)、娛樂(lè)和供水。

哥倫比亞河條約評(píng)估的研究區(qū)覆蓋670 806 km2的哥倫比亞河流域，包括流域內(nèi)的主要河流和支流。流域范圍包括加拿大的英屬哥倫比亞省和亞伯達(dá)省，以及美國(guó)幾個(gè)州的部分地區(qū)：華盛頓、俄勒岡、愛(ài)達(dá)荷、猶他、懷俄明和內(nèi)華達(dá)。哥倫比亞河水系的總有效庫(kù)容量(包括加拿大條約的庫(kù)容)是614億m3，其中425億m3被授權(quán)給防洪系統(tǒng)控制：56座大壩專(zhuān)門(mén)用于發(fā)電運(yùn)行，77個(gè)為多目標(biāo)工程。

根據(jù)當(dāng)前的條約執(zhí)行狀況，在防洪調(diào)度方案下，加拿大有義務(wù)調(diào)度110億m3的水庫(kù)庫(kù)容(確保庫(kù)容)，以試圖顯著減少美國(guó)和加拿大的洪水破壞。美國(guó)有權(quán)調(diào)度附加的加拿大條約規(guī)定的庫(kù)容(待調(diào)用庫(kù)容)，對(duì)于待調(diào)用庫(kù)容來(lái)說(shuō)，美國(guó)能調(diào)度的全部庫(kù)容量有252億m3。迄今為止，美國(guó)還沒(méi)有使用過(guò)待調(diào)用庫(kù)容。

哥倫比亞河流域有2種重要的徑流模式：

(1) 喀斯喀特山脈內(nèi)東部的融雪徑流；

(2) 喀斯喀特山脈西面海岸集水區(qū)的降水徑流。

流域內(nèi)大部分的年降水發(fā)生在冬季，在山區(qū)，降雪所占的份額最大。這部分水份在冬季以積雪保存下來(lái)，在春季和初夏以融雪水釋放。河流流量典型地在4月中旬開(kāi)始上漲，在5月或6月初達(dá)到最大流量。大約60%的自然徑流量發(fā)生在5、6月和7月。該條約中所指的洪水調(diào)節(jié)庫(kù)容主要是關(guān)注的春季徑流，也是洪水風(fēng)險(xiǎn)管理的主要組成部分。

為結(jié)合發(fā)電調(diào)度進(jìn)行洪水風(fēng)險(xiǎn)分析，開(kāi)發(fā)和利用了幾個(gè)模型，包括一個(gè)先進(jìn)的逐日水庫(kù)模擬模型。水庫(kù)建模利用了HEC-ResSim，該軟件由USACE的水文工程中心開(kāi)發(fā)。哥倫比亞河流域的HEC-ResSim模型，能采用日流量為洪水損失定量化的水力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)模型提供數(shù)據(jù)。

開(kāi)展了2個(gè)獨(dú)立的分析，以量化洪水風(fēng)險(xiǎn)和水電效益：確定性分析和概率性分析。確定性分析采用70 a的歷史水文資料(水文年1929～1998年)和17 a的人工合成生成的洪水水文過(guò)程。采用最新的調(diào)度預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行季節(jié)徑流量預(yù)報(bào)及調(diào)整,以便于人工生成的17 a洪水水文過(guò)程的應(yīng)用。選擇了能夠代表當(dāng)前和未來(lái)的條約變化情況的調(diào)度方案。概率性分析利用了相同的HEC-ResSim模型和水文數(shù)據(jù)，但是采用了蒙特卡羅模擬，生成了5 000 a(事件)的調(diào)節(jié)后的徑流過(guò)程。對(duì)每個(gè)事件，均分析利用了歷史和人工生成水文數(shù)據(jù)的隨機(jī)取樣以及季節(jié)徑流量的預(yù)報(bào)。

2 建模框架

在HEC-WAT流域分析建?？蚣苤?，最初開(kāi)發(fā)了3個(gè)模型單元，如圖1所示。HEC-WAT模型整合并建立了河流系統(tǒng)洪水風(fēng)險(xiǎn)管理的多個(gè)功能模塊。HEC-WAT建?？蚣芸蛇M(jìn)行水文、水力學(xué)、水庫(kù)和損害影響分析，通過(guò)整合，通常可用于系統(tǒng)各個(gè)方面的多個(gè)專(zhuān)有模型。這些模型單元用于模擬水庫(kù)調(diào)度(HEC-ResSim)，以追蹤哥倫比亞河系統(tǒng)的洪水路徑(HEC-RAS)，計(jì)算洪水后果，比如水利工程結(jié)構(gòu)損害(HEC-FIA)等。

圖1 HEC-WAT模型框架

2.1 HEC-ResSim模塊

新的水庫(kù)模擬模塊HEC-ResSim具有用于整合現(xiàn)有的洪水和發(fā)電調(diào)度模型的主要功能，分別是USACE的AUTOREG和BPA的HYD-SIM。同時(shí)，還開(kāi)發(fā)了2個(gè)HEC-ResSim模塊，即水電模塊和洪水模塊。用于水電模塊中的物理數(shù)據(jù)和調(diào)度目標(biāo)與HYDSIM中當(dāng)前反映的數(shù)據(jù)和目標(biāo)一致；用于模擬工程運(yùn)行以最小化洪水淹沒(méi)的洪水模塊，反映了當(dāng)前AUTOREG模塊中、且被記錄在防洪調(diào)度方案協(xié)議中的物理數(shù)據(jù)和調(diào)度目標(biāo)，洪水模塊包含36個(gè)工程，發(fā)電模塊包含51個(gè)工程。采用了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的水庫(kù)建模序列，使模型能夠一起運(yùn)行，以提出一個(gè)單獨(dú)的哥倫比亞河流域水庫(kù)系統(tǒng)調(diào)度的代表性方案。該序列包含于HEC-WAT建?？蚣軆?nèi)，被稱(chēng)為CRT系統(tǒng)水庫(kù)模擬模型。

2.2 HEC-RAS

HEC-RAS水力學(xué)模型用于反映河流及現(xiàn)有水電與防洪工程在高流量期間的作用，因?yàn)楦吡髁渴录呛樗L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重點(diǎn)。建立這些模型以確定水面高程(狀態(tài))和流量的關(guān)系，以及識(shí)別洪水淹沒(méi)的范圍、深度和歷時(shí)。

通過(guò)比較水面高程與保護(hù)最高高程或堤防破壞曲線(水面高程與失效概率的關(guān)系曲線)，將水位-流量的關(guān)系整合到哥倫比亞河流域洪水風(fēng)險(xiǎn)分析之中，因而可以提供一個(gè)系統(tǒng)組分(如堤防、防洪墻、閘門(mén))失效風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法。模型也計(jì)算了系統(tǒng)組分失效事件中破壞/高出的水文過(guò)程以及淹沒(méi)深度和范圍，并將它們作為HEC-FIA模塊中評(píng)估洪水損失的輸入。

2.3 HEC-FIA

HEC-FIA模塊包含財(cái)產(chǎn)清單、人口統(tǒng)計(jì)和水文方面的數(shù)據(jù)，模擬在淹沒(méi)區(qū)內(nèi)一個(gè)具體洪水事件對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容、農(nóng)作物和居民安全的影響。以HEC-RAS模塊的計(jì)算結(jié)果為輸入，HEC-FIA的計(jì)算結(jié)果以結(jié)構(gòu)和內(nèi)容損失以及農(nóng)作物損失表示。對(duì)于單個(gè)洪水事件結(jié)果，則以美元損失計(jì)算。

3 確定性方法：洪水風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境

USACE采用的方法已經(jīng)從嘗試控制洪水并預(yù)測(cè)具體洪水的后果，轉(zhuǎn)變?yōu)槌姓J(rèn)和評(píng)估洪水事件所有相關(guān)關(guān)鍵因素的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，比如融雪時(shí)間、堤防性能和水庫(kù)調(diào)度。這種基于風(fēng)險(xiǎn)的方法承認(rèn)不確定性和可變性總是存在于自然環(huán)境中，特別是河流系統(tǒng)中，并盡量設(shè)法應(yīng)用可獲得的知識(shí)、工具和技術(shù)去評(píng)價(jià)與分析風(fēng)險(xiǎn)，并將風(fēng)險(xiǎn)告知大眾。

HEC-WAT模型生成一個(gè)整體框架，依次運(yùn)行單個(gè)的模型和程序。通過(guò)建立一個(gè)通用的框圖(為HEC-WAT的基本構(gòu)件)，使這些單個(gè)的模型組分得以協(xié)調(diào)起來(lái)。當(dāng)使用HEC-WAT模型時(shí)，單個(gè)模塊的結(jié)果以及其他軟件和數(shù)據(jù)在程序結(jié)束時(shí)已經(jīng)得到了整合。

HEC-WAT模型整合了流域范圍內(nèi)的水庫(kù)模塊HEC-ResSim和水力學(xué)模塊HEC-RAS，以計(jì)算水面線和識(shí)別遭受破壞的堤防系統(tǒng)。將HEC-RAS模塊生成的深度網(wǎng)格傳遞給HEC-FIA模塊，該模塊再計(jì)算單個(gè)洪水事件的后果。整套HEC-WAT模型共享數(shù)據(jù)輸入和輸出，并且針對(duì)單獨(dú)的模擬洪水事件依次運(yùn)行或半連續(xù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。HEC-WAT模型運(yùn)行需要有一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，在模型輸入(如徑流預(yù)報(bào)、水文和水庫(kù)調(diào)度)中才能反映較大的變異性，以響應(yīng)高流量和低流量。

4 概率性方法：洪水風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境

本研究的洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)部分是基于事件的參數(shù)取樣，用一個(gè)蒙特卡羅過(guò)程去評(píng)估不確定性的整個(gè)范圍，包括知識(shí)的不確定性和自然的變異性。在HEC-WAT模型中，該分析具有洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的性質(zhì)，模型由生命周期方法、基于事件的水文采樣以及情景和方案分析功能組成。

蒙特卡羅分析反映了用于確定洪水后果的參數(shù)(如水文、水力學(xué)、水庫(kù)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)輸入)的不確定性，同時(shí)計(jì)算洪水淹沒(méi)后果的期望值中包括經(jīng)濟(jì)損失。

通過(guò)對(duì)綜合參數(shù)大量重復(fù)的采樣來(lái)進(jìn)行蒙特卡羅分析，以在全流域的選定地點(diǎn)生成個(gè)體結(jié)構(gòu)破壞和風(fēng)險(xiǎn)與性能的概率度量。用指標(biāo)檢測(cè)當(dāng)前和未來(lái)的調(diào)度情景。

4.1 FRA計(jì)算流程

洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(FRA)計(jì)算選項(xiàng)允許隨機(jī)產(chǎn)生不同的輸入?yún)?shù)，也允許唯一事件或一個(gè)唯一的事件系列迭代運(yùn)行，直到模型結(jié)果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)穩(wěn)定。頻率風(fēng)險(xiǎn)分析涵蓋整個(gè)哥倫比亞河流域，但是損失的計(jì)算僅在模型的水力學(xué)和經(jīng)濟(jì)邊界內(nèi)(即經(jīng)濟(jì)研究區(qū)域)。

HEC-WAT模型運(yùn)行的一般次序是從HEC-ResSim模塊到HEC-RAS模塊，再到HEC-FIA模塊。當(dāng)在HEC-WAT模型中定義一個(gè)FRA計(jì)算時(shí)，對(duì)一種方案產(chǎn)生一個(gè)模擬，模擬包含該方案所選擇的所有模塊。然后，一個(gè)生命周期時(shí)段被定義，它是與工程壽命相關(guān)的規(guī)劃分析期。對(duì)于一個(gè)給定的系統(tǒng)調(diào)度情景，通過(guò)對(duì)知識(shí)不確定性的抽樣進(jìn)行蒙特卡羅分析，為流域模型設(shè)置參數(shù)，抽樣包括基于脆弱度曲線的堤防失效階段抽樣、基于經(jīng)濟(jì)模型的參數(shù)值抽樣。這些抽樣得到的參數(shù)能夠模擬一次實(shí)現(xiàn)，或者一組共同涵蓋真實(shí)事件的自然變異性空間的模擬事件。一次實(shí)現(xiàn)開(kāi)始于工程生命周期的一個(gè)單獨(dú)樣本，該樣本通過(guò)對(duì)用于填充生命周期洪水事件進(jìn)行抽樣而產(chǎn)生。

堤防系統(tǒng)的性能和洪水特征決定了何時(shí)以及是否會(huì)發(fā)生堤防破壞。(在整個(gè)生命周期內(nèi))對(duì)每一個(gè)事件都基于洪水淹沒(méi)和相關(guān)的后果來(lái)計(jì)算其影響。最初的FRA建模(5000個(gè)事件)由10次實(shí)現(xiàn)組成，每次實(shí)現(xiàn)包括10個(gè)生命周期和50 a的水文與預(yù)報(bào)資料。

在洪水風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中，對(duì)水文、預(yù)報(bào)、堤防性能及單個(gè)模塊中的其他物理和經(jīng)濟(jì)模型參數(shù)的不確定性進(jìn)行抽樣，第一個(gè)實(shí)現(xiàn)由此開(kāi)始。該實(shí)現(xiàn)一次產(chǎn)生一個(gè)生命周期，50個(gè)1 a的事件在第一個(gè)實(shí)現(xiàn)中抽樣。從第一個(gè)事件就開(kāi)始對(duì)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和其他相關(guān)系統(tǒng)單元進(jìn)行追蹤。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)生命周期時(shí)段計(jì)算完成時(shí)，信息被存儲(chǔ)下來(lái)，一個(gè)新的生命周期事件被抽樣，開(kāi)始下一個(gè)生命周期時(shí)段。一旦實(shí)現(xiàn)的最后一個(gè)生命周期到達(dá)，信息被保存，值被重設(shè)，開(kāi)始下一個(gè)實(shí)現(xiàn)。

4.2 HEC-ResSim模塊的水文條件抽樣

洪水風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算的第一步是水文抽樣，以產(chǎn)生上千種可能的季節(jié)洪水事件的實(shí)現(xiàn)。這些水文事件的實(shí)現(xiàn)被劃分為多個(gè)50 a的生命周期。水文抽樣建立起了FRA計(jì)算所需的水文信息。

帶有FRA計(jì)算的HEC-WAT模型包含2種水文抽樣算法。

(1) 相關(guān)概率曲線抽樣。這種算法通過(guò)關(guān)聯(lián)基于特定地點(diǎn)流量頻率曲線的洪峰抽樣，將這些洪峰與用戶(hù)選擇的水文曲線類(lèi)型相結(jié)合，對(duì)每一個(gè)地點(diǎn)生成一個(gè)水文過(guò)程圖。抽樣的同時(shí)，保持由歷時(shí)數(shù)據(jù)推斷出來(lái)的洪峰頻率和結(jié)構(gòu)中不同地點(diǎn)間的互相關(guān)。生成偽隨機(jī)數(shù)，設(shè)定相關(guān)系數(shù)，以進(jìn)行流量頻率曲線和事件形狀的抽樣，產(chǎn)生足夠需要的流域?qū)用娴氖录?shí)現(xiàn)或生命周期。頻率關(guān)系中抽樣的基于誤差不確定性的獲取，首先是通過(guò)抽樣頻率曲線參數(shù)(均值和方差)，然后通過(guò)調(diào)整頻率曲線后的抽樣事件。

(2) “歷史/合成流域事件的抽樣”。這種算法是從歷史記錄期間的真實(shí)事件，加上一組人工合成事件進(jìn)行抽樣。這些事件形成了一個(gè)“洪水集(Flood bucket)”，它在蒙特卡羅模擬中重復(fù)抽樣，以提供一組流域?qū)用娴暮樗倪^(guò)程圖。通過(guò)以事件實(shí)際發(fā)生的頻率，或是以人工合成事件應(yīng)該發(fā)生的頻率進(jìn)行再抽樣，這種抽樣方法保持了洪水事件的頻率，同時(shí)，方法也保持了不同地點(diǎn)間洪水規(guī)模的互相關(guān)系數(shù)，意味著它利用了實(shí)際發(fā)生的流域?qū)用娴暮樗录?，或是利用了水文學(xué)家相信能夠發(fā)生的被謹(jǐn)慎定義的合成事件。用于這種方法中的洪水集包含了N年記錄中每年的洪水事件。

4.3 HEC-ResSim模塊的預(yù)報(bào)抽樣

當(dāng)從洪水集中選出一個(gè)事件時(shí)，必須從預(yù)報(bào)不確定性中進(jìn)行一個(gè)隨機(jī)的預(yù)報(bào)抽樣，以用于事件的水文過(guò)程組。作為水文輸入的一部分，HEC-ResSim模塊需要融雪徑流量預(yù)報(bào)，以模擬水庫(kù)調(diào)度。這些預(yù)報(bào)一般在每月月初(或?qū)δ承┑攸c(diǎn)每半月)做出，從1月1日到6月1日。因此，每年事件期在每一個(gè)預(yù)報(bào)點(diǎn)都有一系列的預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)存在相關(guān)的不確定性，預(yù)報(bào)誤差的抽樣在FRA計(jì)算中很重要。作為HEC-WAT模型的輸入，對(duì)每個(gè)事件預(yù)報(bào)試圖預(yù)測(cè)的實(shí)際量值必須明確， HEC-WAT模型配有FRA計(jì)算的水文抽樣編輯和相關(guān)的預(yù)報(bào)誤差統(tǒng)計(jì)。

徑流量預(yù)報(bào)存在不確定性，它可以用一個(gè)相關(guān)的概率分布來(lái)定義，一般是正態(tài)分布。因?yàn)樗鲱A(yù)報(bào)盡可能是無(wú)偏的，假設(shè)每一個(gè)預(yù)報(bào)的均值就是預(yù)測(cè)的實(shí)際值。假定標(biāo)準(zhǔn)差是預(yù)報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)誤差，它反映了預(yù)報(bào)技術(shù)(通常是預(yù)報(bào)方程發(fā)展的產(chǎn)物)。在歷史和人工合成系列中，每次預(yù)報(bào)的平均(實(shí)際)值都被存儲(chǔ)，且在HEC-WAT模型(包含對(duì)歷史和合成事件水文過(guò)程的FRA計(jì)算)中可獲取，對(duì)每一個(gè)地點(diǎn)和日期標(biāo)準(zhǔn)誤差也被存儲(chǔ)。作為考慮的眾多不確定性之一，當(dāng)一個(gè)事件從洪水集中選出后，必須從預(yù)測(cè)不確定性中做一個(gè)隨機(jī)的預(yù)測(cè)抽樣，用于事件的水文過(guò)程系列。

4.4 用于非穩(wěn)態(tài)模塊的堤防脆弱性曲線抽樣

在非穩(wěn)態(tài)的HEC-RAS模塊中，對(duì)每個(gè)工程地點(diǎn)、每次實(shí)現(xiàn)進(jìn)行脆弱性曲線抽樣，以獲取堤防失效的可能性。提出了一個(gè)算法，使對(duì)每個(gè)堤防系統(tǒng)的脆弱性曲線抽樣能作為一個(gè)插件在HEC-WAT模型中完成。用這個(gè)插件，一個(gè)0～1之間的隨機(jī)數(shù)可以定義失效高程，反過(guò)來(lái)，將其用在HEC-WAT模型中，又可以測(cè)試計(jì)算的狀態(tài)。

如果經(jīng)HEC-RAS計(jì)算出的水面高程達(dá)到或超過(guò)了從脆弱性曲線抽樣得到的狀態(tài)，達(dá)到120 h，那么堤防就被認(rèn)為失效，水將進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域。如果水面高程被計(jì)算出高于堤防頂部，120 h的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)是不需要的。一旦在HEC-WAT模型中用FAR計(jì)算選項(xiàng)完成一次實(shí)現(xiàn)，重復(fù)這個(gè)抽樣過(guò)程，插件程序?qū)⒂糜谔崛∵@個(gè)堤防另一個(gè)失效狀態(tài)，以開(kāi)始下一個(gè)實(shí)現(xiàn)。

4.5 風(fēng)險(xiǎn)交流的性能評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)交流是開(kāi)放和雙向的有關(guān)災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)的信息和觀點(diǎn)的交換，引導(dǎo)內(nèi)部和外部的利益相關(guān)者達(dá)成對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的更好理解和對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理的更好決策。風(fēng)險(xiǎn)交流的目的是確保決策者、其他利益相關(guān)方和受影響的團(tuán)體理解風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程，這樣做才能更好地投入到風(fēng)險(xiǎn)管理中，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理負(fù)責(zé)。

在HEC-WAT模型的FRA模塊對(duì)測(cè)試的每一個(gè)方案模擬完成后，就會(huì)產(chǎn)生一系列可能的風(fēng)險(xiǎn)和性能指標(biāo)。這些指標(biāo)包括年期望損失(EAD)、年超出概率(AEP)、保險(xiǎn)(也稱(chēng)條件不超出概率，CNP)和長(zhǎng)期超出概率(LTEP)。這些風(fēng)險(xiǎn)和性能指標(biāo)用于從風(fēng)險(xiǎn)和性能方面對(duì)方案進(jìn)行比較。

(1) 年期望損失(EAD)。EAD等于所有可能損失的平均值，由對(duì)確認(rèn)參數(shù)和相關(guān)不確定性的蒙特卡羅抽樣確定。大量的抽樣可以確保對(duì)產(chǎn)生一個(gè)損失頻率函數(shù)的估計(jì)，并且這個(gè)函數(shù)下面的面積是對(duì)EAD的一個(gè)充分定義的估計(jì)。水文抽樣人員通過(guò)執(zhí)行FRA計(jì)算隨機(jī)生成抽樣洪水事件，以獲取每年融雪徑流事件中的自然變異性。

(2) 年超出概率(AEP)。AEP是指在整個(gè)模擬期間(10～50 a的生命周期)內(nèi),一個(gè)區(qū)域淹沒(méi)或超出高程閾值的年數(shù)的比例，是定義系統(tǒng)性能的一個(gè)關(guān)鍵要素。AEP是一個(gè)特定容量或目標(biāo)高程在一個(gè)給定年份被超出的概率，對(duì)于堤防是失效或超出的概率。AEP包含對(duì)所有事件范圍的評(píng)估。當(dāng)采用蒙特卡羅模擬時(shí)，似然性如AEP采用樣本比例或頻率進(jìn)行估計(jì)。在利用FRA模塊計(jì)算期間，對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行AEP計(jì)算，取決于是否利用了深度網(wǎng)格或CCP。

(3) 保險(xiǎn)(條件不超出概率，CNP)。保險(xiǎn)，也稱(chēng)CNP，指假定在一個(gè)特定洪水事件下，一個(gè)特定目標(biāo)(如堤防頂部)不被超出的指標(biāo)。CNP是幾種工程性能指標(biāo)之一，用于幫助風(fēng)險(xiǎn)交流。對(duì)目標(biāo)高程，一個(gè)特定頻率的保險(xiǎn)等于AEP小于特定概率的可能性。

(4) 長(zhǎng)期超出概率。長(zhǎng)期超出概率是USACE要求的另一個(gè)輔助風(fēng)險(xiǎn)交流的工程性能指標(biāo)。它是

一個(gè)或多個(gè)洪水事件在一個(gè)特定的時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的概率，或是目標(biāo)狀態(tài)在一個(gè)特定的時(shí)期內(nèi)被超出的可能性。計(jì)算時(shí)，直接利用雙正態(tài)分布。與AEP在同樣的地點(diǎn)計(jì)算10 a、30 a和50 a時(shí)期的LTEP，計(jì)算方程如下：

LTEP=1-(1-AEP)n

(1)

式中，AEP是年超出概率;n是時(shí)段長(zhǎng)度。LTEP的計(jì)算是確定性能測(cè)度過(guò)程的最后一步，性能測(cè)度將用于比較方案，將風(fēng)險(xiǎn)傳達(dá)給決策者和公眾。

5 結(jié) 語(yǔ)

為滿足哥倫比亞河條約2014/2024評(píng)估的總體目標(biāo)，開(kāi)發(fā)了一系列模型，以反映哥倫比亞河系統(tǒng)的洪水風(fēng)險(xiǎn)管理和水力發(fā)電狀態(tài)，而且將這些模型整合到HEC-WAT模型中。HEC-WAT模型框架通過(guò)將通常用于系統(tǒng)各方面的特定模型整合起來(lái)，以執(zhí)行對(duì)水文學(xué)、水力學(xué)、水庫(kù)和損失影響風(fēng)險(xiǎn)的模擬計(jì)算。同時(shí)提出了確定性和概率性的方法，以量化洪水風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)電效益。這個(gè)具有綜合性且復(fù)雜的HEC-WAT模型系統(tǒng)，正被用于研究大量未來(lái)可能的各種調(diào)度方案對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)和水力發(fā)電將會(huì)造成的潛在影響。