基于灰数信息的决策模型及其在黄河冰凌灾害风险管理中的应用研究

To eliminate the shortcoming in present grey decision-making theory, which mainly focuses on modeling with whitening value and neglects basic theoretical system on modeling with grey numbers, this research studies multi-level and multi-stage risk group decision modeling and dynamic programming modeling issues in ice flood disaster risk management. A series of decision-making models, including classic grey decision-making models, risk-type group decision-making models, grey dynamic programming models and their modeling mechanisms, characteristics and applicable conditions, are explored. On this basis, intelligent algorithms are employed to construct an integrated system of grey comprehensive decision-making models, and furthermore the above models are extended to more fields so as to adapt to complex decision environments. In order to prevent and cure ice and flood disasters in Ningmeng stage of Yellow River, to optimize and select decision-making schemes of flood control projects in lower reaches of Yellow River, and to look into the shaping mechanism and influence factors of ice and flood risks, the decision-making models with grey numbers are applied to ice and flood risk management issues. By using actual data as well as considering grey uncertain characteristics of ice and flood disaster data, where "some information is known, but some is unknown " and where " small sample and little information" exists, this research proposes comprehensive evaluation and optimized decision-making models with practical significance in order to manage regional ice and flood disaster risk.

针对灰色决策理论主要侧重于研究白化值决策建模而忽略灰数决策建模基础理论体系构建的不足，以面向冰凌灾害风险管理的多层次多阶段风险型群决策以及动态规划建模问题为研究对象，在灰数信息下研究经典灰色决策模型、风险型群决策模型、动态规划模型及其建模机理、特性、建模的适用条件，在此基础上建立基于智能算法的灰色综合决策模型的集成系统，以适应各种复杂的实际决策环境，并对模型进行多方位拓展和优化。针对黄河宁蒙段冰凌灾害防治以及下游滩区防洪水利工程方案的优选与决策等复杂问题，研究冰凌及其洪水灾害风险形成机理和影响因素，结合实际区域资料以及冰凌灾害数据具有"部分信息已知、部分信息未知"的"小样本、贫信息"灰色不确定性特征，将所构建的灰数决策模型应用于冰凌灾害风险管理问题中，提出具有实际意义的区域冰凌灾害风险管理综合评价和优化决策模型与方法。

现有的灰色决策理论主要侧重于研究白化值决策建模而忽略灰数决策建模基础理论体系的构建。针对这一问题，本项目以冰凌灾害风险管理中不确定性决策建模问题为研究对象，主要研究了冰凌、洪水灾害数据特征与灰代数系统、灰数信息下灰色决策模型、基于智能算法的灰色综合决策模型以及黄河宁蒙段冰凌灾害及下游流域洪水灾害风险管理问题4个方面的内容。.重要结果：（1）采用风险管理理论与水利科学理论综合集成的途径，分析归纳比较出现有冰凌灾害风险管理不确定性信息的数据特征。（2）结合可能性测度理论，建立基于灰信息覆盖的灰代数系统。（3）针对灰数信息下个体决策模型构建问题，提出了多目标灰靶决策方法、灰色局势决策方法和灰关联决策方法。（4）针对灰数信息下风险型群决策模型构建问题，提出了风险型群决策方法和大群体决策方法。（5）针对结构复杂的多目标、多变量灰数信息决策模型难以快速求解问题，建立基于智能算法的灰色综合决策模型。（6）针对黄河宁蒙段冰凌灾害及下游流域洪水灾害风险管理问题，提出了混合型灰色决策方法、三参数区间灰数信息下的灰靶决策方法以及基于前景理论的灰关联决策方法。.关键数据：在项目支持下，项目组培养在读博士生3名，硕士研究生20名（毕业7人）；共发表论文53篇（SCI收录9篇，EI收录10篇，管理科学部认定的重点期刊论文4篇），专著3部。以上均已超额完成预期研究任务。由于部分研究内容于2016年下半年完成，其相应的论文成果产出相对较晚，目前已投往国际会议（2017IEEE GSIS）2篇，加上已发表的国际会议(EI, ISTP)检索论文2篇，国内会议检索论文3篇，能够完成研究任务。.科学意义：本项目通过对灰数信息下决策模型的研究，揭示了灰数决策模型的建模机理和条件，不再局限于白化数的建模，扩展了灰色系统理论的内涵及应用范围。研究有利于促进水灾管理科学、灰色系统理论、风险管理理论的交叉与融合，对促进自然灾害的智能化集成管理这一交叉学科的发展也具有重要意义。