基于博弈论方法的蓄滞洪区分洪决策研究

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蓄滞洪区作为江河湖泊防洪工程体系中重要的组成部分之一,在分蓄超额洪水、削洪减峰、保障重点地区防洪安全中发挥了十分关键的作用。由于我国的基本国情及历史原因,分蓄洪水与地区社会经济发展之间的矛盾日益突出,如何协调流域各蓄滞洪区防洪任务和自身利益诉求这二者间的关系成为江河防洪工程管理中的薄弱环节与亟待解决的问题。本文采用博弈理论作为研究方法,该理论能够模拟各方决策交互行为,协调方案的高效性与稳定性,兼顾流域防洪任务目标与个体自身诉求,因而将其运用于流域蓄滞洪区分洪问题中,以期为今后流域洪水管理和分洪方案的制定提供新思路和理论基础。论文所做的主要工作及成果如下:
  (1)建立了蓄滞洪区洪灾直接经济损失预测模型。从洪水危险性(致灾因子)和洪水影响范围内各类经济财产(承灾体)的易损性出发,分析了影响蓄滞洪区洪灾直接经济损失的关键因素;构建了分洪量-洪水影响范围关系,确定了各类经济财产淹没水深-损失率估算方法;以湘江流域“94.6”大洪水实例分析,发现单个蓄滞洪区承担分蓄流域性大洪水任务的直接经济损失均大于分洪总损失最小方案,流域内部蓄滞洪区协同分洪十分必要。
  (2)运用非合作博弈理论,分别从静态博弈和主从博弈两个角度诠释了蓄滞洪区间的分洪决策交互行为,构建了与之相对应的分洪博弈模型,得到了静态博弈分洪方案和主从博弈分洪方案,并将主从博弈分洪方案同静态博弈分洪方案和分洪总损失最小方案进行对比分析。可以发现,非合作博弈模型能够很好地诠释各蓄滞洪区间的分洪决策行为,主从博弈模型可以通过多回合博弈确定各蓄滞洪区间稳定的纳什均衡解,为决策者提供有效帮助;相较于分洪总损失最小方案的高效性,主从博弈分洪模型更侧重于方案的稳定性,其分洪总损失有所上升,决策者可以根据实际情况进行研判。
  (3)在分析了流域蓄滞洪区通过合作共同解决分洪问题的可能和条件后,运用Nash-Harsanyi讨价还价解,构建了蓄滞洪区分洪损失分配的合作博弈模型,并采用两种定量评估方法评价了模型的稳定性。可以发现,流域蓄滞洪区分洪损失分配中考虑的是蓄滞洪区分洪损失的减少,这与一般合作博弈问题中考虑主体效益的增加有所不同;合作博弈模型能够在满足主从博弈中各主体理性诉求的基础上,寻求合作分洪方式;与主从博弈分洪方案和分洪总损失最小方案对比可得,合作联盟分洪方案能够较好的满足高效性和稳定性。
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