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基于風險理論的大壩安全評價研究

文檔作者：王昭升盛金保文檔來源： 1．河海大學土木交通學院 2．南京水利科學研究院		點擊數：	更新時間： 2021年08月02日
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第33卷第3期
2011年3月
人民黃河
YELLOW RIVER
Vo1．33，No．3
M ．2O11
【水利水電工程】
基于風險理論的大壩安全評價研究
王昭升 ，盛金保
(1．河海大學土木交通學院，江蘇南京210024；2．南京水利科學研究院，江蘇南京210029)
摘要：針對現行大壩安全評價體系中存在的不足，認為應引入大壩風險理念。建議繼續(xù)以現行評價體系為基礎開展水
庫大壩的安全鑒定工作，提高從業(yè)人員資質，堅持整體利益優(yōu)先等原則，管理上通過制度建設與資源優(yōu)化組合。逐漸形成
業(yè)主監(jiān)管大壩風險、政府監(jiān)督業(yè)主、公眾監(jiān)督政府與業(yè)主的制約機制，積極開展風險評價技術的推廣與應用。
關鍵詞：大壩；安全評價；風險評價；風險管理
中圖分類號：TV697．1 文獻標識碼：A doi：10．3969／j．issn．1000一／379．2011．03．042
現行大壩安全評價主要基于工程安全? ，但影響大壩安全
的因素具有多樣性與不確定性。目前，對工程安全的認識仍處
于半經驗半理論性階段，判斷標準仍在不斷修訂和完善?；?
人類自身安全的需求，大壩安全已成為公共安全的重要組成部
分，大壩安全應正確認識負面尤其是破壞產生的影響。筆者基
于風險理論 I4 對大壩安全評價進行了研究。
1 傳統評價與風險評價
1．1 傳統評價
傳統評價體系評價內容明確，采用確定性評價方法，可操
作性強，可對單一評價項目進行評價，評價結果符合傳統認識，
易被接受，但同時存在很多缺點。
(1)評價方法著重于工程本身，工程負面影響考慮不全面，
難以從總體上把握大壩病險的嚴重程度。如病險等級相同時
(同為三類壩)，無法體現出不同大壩病險嚴重程度的差異及其
對工程安全運行的影響，不利于大壩整體風險的削減及采取經
濟有效的措施。
(2)對不確定性因素量化及專項分析間的邏輯關系不明
晰。傳統方法易對洪水、地震、結構安全等進行專項評價，采用
確定性的評價方法，安全程度推斷不明晰，沒有體現出質量評
價、運行管理、金屬結構安全與工程安全的直接聯系及影響程
度，各專項分析間的邏輯聯系及相互作用程度依靠專家經驗推
斷，系統邏輯性不強，未考慮人為因素的具體影響。
(3)評價標準存在不合理性。傳統評價是依據工程規(guī)模、
工程效益及影響共同確定工程設計標準，未考慮潰壩后果與風
險，工程等別劃分不盡合理。
(4)對下游負面影響考慮較少，難以適應發(fā)展要求，不能提
供基于經濟考慮的安全排序。
1．2 風險評價
風險評價強調評價過程的系統性、邏輯性、透明性與評價
對象的廣泛性、動態(tài)性，評價對象包括工程自身與受影響的對
象(尤其是下游)，方法具有多樣性。風險評價的優(yōu)點：通過系
統性的全面分析，對工程安全的各個環(huán)節(jié)進行識別判斷，將不
· 】04·
確定性處理透明化；為群壩風險比較或單一大壩不同部分的風
險比較提供基礎，可以實現全部荷載條件下的評價；能夠反映
工程安全和大壩潰決之間的內在聯系，為優(yōu)化和降低風險提供
指導框架；將工程安全與潰壩后果聯系起來，為決策管理及公
共安全政策制定提供基礎。
我國風險評價技術目前處在發(fā)展之中，與其相關的法律法
規(guī)、技術標準等尚未建立，需要克服或存在的主要不足有破壞
概率估計、生命損失確定、社會生命可容忍標準的可接受性、經
驗缺乏等。
1．3 傳統評價與風險評價的關系
兩種評價的出發(fā)點不同，從而決定了評價內容、方法與評
價標準不同。傳統評價認為，滿足工程安全即滿足下游安全；
基于風險的安全評價認為，大壩安全是滿足適度風險下的大壩
安全。實踐中，傳統設計及運行良好的大壩很少發(fā)生潰壩事
件，一般認為滿足傳統安全評價標準的大壩剩余風險是可接受
的，但管理中還面臨下游社會經濟發(fā)展、運用方式轉變、人為失
誤、恐怖活動、極端氣候條件、工程老化等影響。因此，從社會
經濟發(fā)展與公共安全角度正確認識風險，實現資源優(yōu)化、科學
除險與可持續(xù)發(fā)展，應積極開展風險評價。
一般將風險評價作為傳統評價的增強工具、替代工具及決
策工具。澳大利亞大壩委員會的風險評價導則中明確評估的
有效性需要得到大壩工程師的廣泛支持，評估方法需要進一步
發(fā)展等，在當前階段，推薦將風險評價作為基于標準的安全評
價體系的增強工具 ]。在評價中，大壩安全首先應滿足風險標
準，在可容忍的風險范圍內還應根據ALARP(As Low鵲Reasonably
Practicable)準則，將風險降低至可接受的水平。在當前
發(fā)展階段，選擇將風險評價作為傳統評價的增強工具是合
適的。
收稿日期：2010—05-08
基金項目：科技部科技支撐計劃項目(2009BAK56B04)；國家“973”計劃項目
(20o7CB7l4l03)。
作者簡介：王昭升(1971一)，男，江蘇贛榆人，高級工程師，主要從事大壩安全
評價研究工作。
E．mail：zswang@ nhri．cn
人民黃河2011年第3期
2 基于風險的大壩安全評價體系框架
我國水庫大壩下游一般風險人口眾多，一旦失事，影響巨
大，僅從潰壩后果影響考慮來提升工程的設計標準，在經濟上
并不合適。筆者在王仁鐘等 研究成果的基礎上，提出了以傳
統評價為輔的綜合風險評價體系框架，見圖1。
圖1是一個原則性的框架，包括4個方面的內容：①傳統
的工程安全評價。根據目前的法律法規(guī)、技術標準要求，對工
程安全進行分析評價或評價復核，確定工程存在的缺陷或潛在
缺陷的部位、范圍、程度，分析其距離設計安全要求的程度、可
能的發(fā)展規(guī)律及可能導致的后果，為工程破壞模式分析提供基
礎。②風險分析。明確系統評價范圍，確定分析方法，識別分
析危險因素及導致的破壞模式，進行后果估計，確定總體風險。
③風險評估。通過社會調查確定風險標準。④ 風險比較與風
險決策建議。進行風險比較，確定大壩風險所處的狀態(tài)是否滿
足風險標準要求；進行敏感性及不確定性分析，了解風險結果
對來自不同風險源的敏感性，為風險削減提供參考依據；指出
工程存在的主要危險，提出削減風險的技術和管理措施、建議，
包括風險削減措施、費用效益分析、風險分布、風險削減優(yōu)先方
案選擇等。
圖1 大壩風險評價體系框架
這一體系是原則性的，具有適應性與可操作性?？梢猿浞?
利用已有的評價體系、評價人員及評價經驗，發(fā)現工程隱患，同
時可以利用風險分析的優(yōu)點，運用系統邏輯對不確定性問題進
行分析，把握工程的主要風險，并提出有針對性的措施。我國
目前尚處于風險評價的起步階段，水庫大壩風險較大，通過粗
篩或初步分析即可取得較好的效果。
3 新舊體系過渡分析
3．1 理念轉換及普及
目前廣為接受的大壩安全理念主要基于工程安全，而對大
壩負面效應缺乏系統、全面的認識。風險理念是大壩及其影響
對象行為約束、協調發(fā)展的基本指南，大壩風險評價則是識別
負面效應、控制大壩風險的重要內容?，F階段，應積極普及大
壩風險理念，為風險評價及管理創(chuàng)造環(huán)境，促進大壩安全管理
向社會化、專業(yè)化、市場化發(fā)展；行業(yè)管理機構應加強與政府間
的合作，促進政府加強下游土地的利用規(guī)劃和監(jiān)管，規(guī)避不合
理開發(fā)產生的風險，促進水庫下游應急救助系統的建設與公共
資源的重新配置；推動政府在基礎信息建設上的投入，為風險
評價提供基礎。
3．2 政策與法規(guī)過渡
傳統評價體系有相應的法律法規(guī)且有較完善的程序、實施
辦法與監(jiān)督要求。為推動風險評價工作，應將風險管理寫入修
訂中的大壩安全管理條例，為風險管理與風險評價提供法規(guī)依
據；制定與完善風險標準、風險評價導則或指南，規(guī)范和指導大
壩風險評價工作的開展；推進應急預案(EPP，Emergency Pre—
paredness Plan)及大壩運行維護與監(jiān)測(OMS，Operation，Main—
tenance and Surveillance)的建設與完善；開展風險區(qū)劃工作，制
定合理的下游風險區(qū)土地利用政策等。
3．3 技術標準過渡
我國目前的大壩設計標準(或除險加固標準)與后果損失
的聯系不緊密，工程等別確定時沒有考慮可能潰壩后果的影
響，宜參考加拿大等發(fā)達國家的做法，根據潰壩后果對工程等
別及建筑物級別進行分類，并據此確定建筑物的設計洪水標準
和抗震設計標準。
3．4 評價工作的開展
過渡階段應以傳統評價為主、風險評價為輔開展大壩安全
評價工作 ，以傳統評價標準評價大壩工程安全，以已有風險
標準研究成果為參考評估大壩風險。當前我國多數水庫的
OMS尚不完善，EPP處于探索、制訂階段，應加強對預測預警、
EPP、OMS程序等完備性、可靠性、有效性的評估，評價EPP中
的預測預警、通訊、應急響應能力，重視人力資源管理，由確定
性方法向不確定方法過渡，增強系統分析的邏輯性與透明性。
破壞概率的確定可結合專家經驗及已有成果進行賦值，逐步由
傳統評價向風險評價過渡。
積極開展風險評價試點應用、推廣與總結，促進風險評價
指南與評價標準的出臺，重視現場檢查與調查，加強從業(yè)人員
的邏輯思維培養(yǎng)，加強傳統定性評價如工程質量評價、金屬結
構評價、運行管理、現場檢查等內容的分析，通過系統的邏輯分
析，量化工程措施與非工程措施的不確定性，為正確判斷大壩
風險提供依據。規(guī)范風險評價的程序與內容，通過人員培養(yǎng)與
． 】05 ．
人民黃河2011年第3期
經驗總結，推動工作的開展。結合除險加固調研，總結有效的
工程加固措施，對非工程措施進行比較。
4 風險評價及風險管理發(fā)展需求
4．1 風險管理需求
基于風險的評價體系是以風險管理目標為基準的，風險管
理則是以大壩風險控制為核心。風險管理要素包括職責明確、
制約有效的管理體制和程序化、可操作、運行有效的管理環(huán)節(jié)
以及訓練有素的技術人員等。
現階段，我國實施的是以政府為主導的粗放型大壩風險管
理(如汛期行政首長負責制)，政府既是監(jiān)督者，也是大壩安全
的管理者，在現階段自留風險較大的狀況下，可從全局角度降
低整體風險水平，推動早期風險監(jiān)控與管理工作的開展及應急
狀況下社會資源的調動；缺點是增加了政府責任與負擔，不利
于政府發(fā)揮自身的監(jiān)督作用，易出現多層把關不嚴、責任與風
險后移等問題。小型水庫是大壩風險的主體，主要面臨工程隱
患多、管理投入不足、應急機制不完善等問題，管理中被動保留
風險較大；工程管理方式難以量化大壩風險水平及除險加固效
果，也未能考慮工程風險、水庫效益及除險代價之間的關系。
要實現風險管理的有效運作、滿足可持續(xù)發(fā)展，應堅持整
體利益優(yōu)先等原則。管理上通過制度建設與資源優(yōu)化組合，逐
漸形成業(yè)主監(jiān)管大壩風險、政府監(jiān)督業(yè)主、公眾監(jiān)督政府與業(yè)
主的制約機制。
4．2 風險評價體系需求
(1)完善法規(guī)與標準體系，修訂或出臺相應法規(guī)與標準，形
成大壩風險評價體系及安全認證制度。明確大壩風險評價的
組織、技術體系，建立從業(yè)人員資質制度，實現過程控制、監(jiān)督，
明確職責；建立風險評價標準或指南，開展定期與特殊情況下
的風險評價復核；修訂或出臺相關規(guī)程規(guī)范，按潰壩后果確定
建筑物的設計標準及配套管理設施；完善風險評價方法體系，
完善OMS、EPP與人因可靠度分析(HRA，Human Reliability
Analysis)評價方法；形成長效機制，按風險大小及經濟核算開
展除險加固排序，降低風險。
(2)完善與建立職責明確、制約有效的大壩安全管理體制。
完善、增強行業(yè)管理與政府間管理的協調機制；建立水庫上下
游風險區(qū)域內的宏觀協調發(fā)展框架，促進、調整區(qū)域經濟結構，
規(guī)避盲目發(fā)展的潛在風險；加強各方的聯系，拓寬資金渠道，保
證管理工作的正常開展；重視人員資質與能力認證，加強人員
培養(yǎng)與培訓。
(3)加強基礎研究。重視研究水庫風險與社會、經濟、環(huán)境
的相互關系，制定合理的大壩安全政策。研究與社會發(fā)展適應
的可接受風險標準，加強已有除險加固、降等報廢、汛限水位等
工程措施與非工程措施的總結，研究風險決策與風險處理優(yōu)化
技術，注意從宏觀層面研究水庫風險與效益平衡點選擇等。
5 我國大壩安全評價工作的展望
我國目前的大壩安全評價工作應繼續(xù)以現行評價體系為
基礎，切實落實大壩安全評價工作，提高從業(yè)人員資質，細致全
面地開展現場安全檢查工作。同時，應積極開展風險評價技術
的推廣與應用，建立基于風險的大壩安全評價體系，重視對非
工程措施的評價(降等報廢、OMS及EPP)，為水庫風險管理提
供技術支撐。
參考文獻：
[1] 中華人民共和國水利部．SL258-2000水庫大壩安全評價導則[S]．北京：
中國水利水電出版社，2000．
[2] ANCOLD．Guidelines on Risk Assessment[M]．Australia：ANCOLD，2003．
[3] 李雷，王仁鐘，盛金保，等．大壩風險評價與風險管理[M]．北京：中國水利
水電出版社，2006．
[4] 麻榮永．土石壩風險分析方法及應用[M]．北京：科學出版社，2004．
[5] 王仁鐘，李雷，盛金保．病險水庫風險判別標準體系研究[J]．水利水電科技
進展，2005，25(5)：5—8．
【責任編輯張華巖】
(上接第103頁)2003年10月25日竣工，該澇池運行期間未出
現任何質量問題，說明干渠末端退水澇池是成功的，基礎處理
措施是科學的。
2．3 工程基礎處理成功原因分析
基礎預浸水處理歷時150 d，基本消除了基礎原土層的濕
陷性，提高了地基承載力，為澇池的穩(wěn)定打下了堅實基礎。結
合槽、壩基和庫區(qū)基礎的開挖、處理作業(yè)及壤土擋水壩填筑作
業(yè)，施工科學合理，質量符合設計要求。實行錯縫碾壓，壓痕搭
接縱向不小于0．2 in，避免漏壓、欠壓。每填筑一層，及時取樣
測定壓實干容重和含水量，干容重達不到要求的，增加碾壓遍
數，直至滿足設計要求。
庫區(qū)基礎分層翻壓處理，既有效地延長了滲徑，又為澇池
穩(wěn)定提供了可靠支持。庫區(qū)土工膜鋪設，完全截斷了內水外滲
的問題，加大了澇池防滲保險系數。施工過程中堅持原材料的
事前檢驗和試驗，不合格的不使用。
· 】06 ·
干渠末端退水澇池施工堅持質量控制的管理方針。監(jiān)理
工程師嚴格執(zhí)行單位工程、分部工程、單元工程三級質量檢驗
制度，堅持以施工工序為環(huán)節(jié)的標準化、量值化質量管理方法。
對施工質量實行承建單位白檢和監(jiān)理工程師抽檢的雙控制度，
對重要部位或隱蔽部位實行施工、監(jiān)理、設計、業(yè)主單位聯合檢
查制度，有效地控制了施工質量。
3 結語
根據青海東部氣候特點，澇池等小型水利工程每年11月
至翌年4月不宜施工，故可考慮在11月前完成浸水作業(yè)，以便
縮短有效施工期，節(jié)省投資。干渠末端退水澇池施工工藝合
理，工序管理嚴格，組織機構健全，措施得當，方法簡單，節(jié)省
投資。
【責任編輯呂艷梅】

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