3.3 水资源系统的容错性

一般水资源系统都存在一定的容错性或容错能力。水资源系统（包括水库群系统）的容错性主要存在以下几方面：

首先，系统中水库群库容所形成的调节能力。通过单库或多库联合调节运用，对于一定程度的来水量变化或预测误差可以应对过去，不至于产生严重后果。尤其是，有些系统具有年调节、甚至多年调节能力，其容错性是比较强的。系统未来来水量的预报或估计会产生误差，这就会对工程调度决策产生影响，同时来水量过程不是均匀无变化的，年内具有汛期水量多、非汛期水量少的特点，而生活及生产用水量过程大都与来水量过程不一致，因此需要通过水库的丰枯调蓄作用来缓解这种矛盾。另外由于水库具有调蓄能力，之前对来水和需水的预判误差可以通过当前时段水库调蓄的作用进行缩小或消除，只要能够正确及时地调整调度决策，通常不会累计造成整个年份的显著误差。

其次，一般水资源系统都有一定的地下水量可以利用，有的地下水系统的调节能力是非常强的，例如，东北、华北、华中、华东等平原地区地下水系统往往具有多年调节能力。黄淮海地区地下水超采几十年，超采量早已超千亿立方米，之所以没有一下子发生毁灭性灾难，与该地区地下水系统具有超强的调节作用和容错能力的缓解有着很大的关系。本研究只着重考虑水库群，在此就不深入讨论地下水系统的容错性。

再次，水库或水电站的地区分布差异、地形差异以及相互间串并联关系，使它们存在着水文和水力互补关系，因而具有一定的容错能力。各电站之间存在天然的地理位置差异——上下游的关系，当联合调度时，就存在一定的发电先后关系，上游电站一般在供水期先发电，蓄水期后蓄水，下游电站一般先蓄水后发电，以达到一个充分利用水能资源，获得最大社会效益的目的。这也是联合调度发电系统的容错性的体现。

电力系统有多种电源，每种电源又有多个电站，通过电力系统联网和联合调度后，便具有互补性和容错性。在某时段即使某个电站发电出力减少，通过电力系统调度，仍然能够保障电力供应。

同样，在网络联系比较强的供水系统中，即使某时段某个供水工程供水能力降低，通过系统对供水量的调节或对需水量的适当协调，仍能够实现供需平衡，保障用水。

尽管目前对水资源系统的容错性讨论和研究不多，但是在自动控制领域类似概念robustness（被译成鲁棒性或抗变换性）的研究却比较多。控制系统的robustness是指控制系统在某种类型的扰动（包括但不限于自身模型的扰动）作用下，系统某个性能指标保持不变的能力。自动控制领域就robustness的研究产生了鲁棒控制方法、鲁棒性设计、鲁棒性系统、鲁棒调节器等概念和术语及设施。在此不一一赘述。总之，水资源系统的容错性或容错能力，对水资源配置既是客观存在的也是比较重要的，值得重视。

正是水资源系统（包括水库群）存在各种各样的容错性，才使得一些利用预报信息的决策，在存在预报误差的情况下依然可行，不至于产生严重后果。国际国内依靠短期预报进行水资源系统实时调度的应用已经相当广泛，尤其是防洪和发电利用短期预报信息进行实时调度的特别多，应用效果也比较好。目前中长期来水预报的精度还远没有达到实际应用的要求，因而中长期预报调度实际上还很少。本书后面，则是在综合反映来水和需水的不确定性、年周期性和相关性的基础上，充分利用系统的容错性，建立了基于年周期序贯决策的面向实际复杂水库群系统的中长期调度理论方法和模型。