1.3.1 影响工程风险的不确定性
工程中存在的大量不确定性因素,是工程风险的来源。影响工程风险的不确定性因素产生于两个方面:一种是在事件自然过程中,由于事件本身所固有的变异性、模糊性等造成的不确定性;另一种是由于估算或模拟带来的误差引起的(即系统误差),如由于模型的简化引起的误差,是由于知识不完备引起的未确知性。这种不确定性可以通过采用一定的分析方法或取得更多的数据样本经过处理得到减少。因此,不确定性因素大致可划分为主观存在的不确定性因素和人们对事物的认识水平的局限引起的事物不确定性因素两大类型。
工程及其系统在运行(服役)期前后,其影响风险的基本因素中,有些因素可能存在其中两种或三种不确定性(即同时具有随机性、模糊性和未确知性)。例如,堤防工程设计时的土体抗剪强度指标具有很强的随机性,尽管可以用统计方法来估计,但对某一个具体的堤防设计时,由于试验的误差等,其真实的强度指标具有未确知性。另外,由于风险分析所考虑的阶段不同(设计或服役运行期),存在不确定性的转移,其性质也会有所变化。例如,在设计时,堤防的结构抵抗滑坡的抗力既有随机性,也有未确知性;而在服役运行期间,堤防工程的抵抗滑坡能力应当只有未确知性与模糊性,不存在随机性(当然,如果考虑检测的误差,其仍具有随机性),未来服役期内抵抗滑坡的抗力则明显具有随机性。未确知性又称弱不确定性,在有强不确定性(即模糊性与随机性)时,可以包括在强不确定性中进行处理。
1.3.2 不确定性的描述
影响工程风险(或安全性)的基本因素的不确定性描述,是利用采集到的现有信息进行推论的过程。不确定性可分为随机性、模糊性和知识不完备性(未确知性)。
反映工程目前状态的各种信息是客观存在的,本质上不具有不确定性。但是,由于工程的风险分析所考虑的对象不仅仅是当前的问题,而且还涉及到未来的事物,如防洪工程抗御未来的洪水、工程结构在未来的抵抗能力及工程所处的环境变化等,均具有随机性。所以,尽管工程现状目前反映的各种影响因素(信息)本身是确定性的,但从当前的信息推断其未来情况时仍然具有随机性,即由于事件发生的条件不充分,使得在条件与事件之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现为不确定,这种不确定性称为随机性。其次,由于评定的标准或事物本身的定义没有明确的“边界”而形成了因素(信息)的模糊性,如工程所处场地的地震烈度、飓风的强度和场地的分类等,即一个对象是否符合这个概念是难以确定的不确定性称为模糊性。再次,主观的和认识上的不确定性存在着未确知性(即不完整的信息,有的称为灰色性),如结构的节点和支座及构件的刚度、工程所处环境在未来的改变情况等,这种不确定性也称为不完整信息(unascertained infor-mation),其来自模型描述的不完善或对研究对象的知识不具备等。
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