水電工程風(fēng)險及大壩設(shè)計(jì)中的風(fēng)險分析

任世強(qiáng)

(正安縣水利局，貴州正安563400)

水電工程風(fēng)險及大壩設(shè)計(jì)中的風(fēng)險分析

任世強(qiáng)

(正安縣水利局，貴州正安563400)

通過水電工程的實(shí)際案例，對水電工程風(fēng)險及大壩設(shè)計(jì)中存在的風(fēng)險及發(fā)生的事故進(jìn)行剖析，對其特征、類型及原因進(jìn)行了深入的分析，重點(diǎn)突出了此類問題存在的客觀、特殊而又普遍的性質(zhì)。基于多年來，我國自然災(zāi)害事故頻發(fā)的實(shí)際情況，風(fēng)險理念似乎被放在了所有水電工程及大壩設(shè)計(jì)的重要位置。從實(shí)際出發(fā)針對類似地震、洪澇、泥石流和山體滑坡等災(zāi)害的情況，遵守現(xiàn)有的設(shè)計(jì)原則保證質(zhì)量，輔以對這些災(zāi)害事件的認(rèn)知未雨綢繆。

水電工程;大壩;風(fēng)險;風(fēng)險分析

1 水利水電工程風(fēng)險及大壩設(shè)計(jì)中的風(fēng)險概況分析

1.1 風(fēng)險的特點(diǎn)

水電工程特點(diǎn)和大壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險，在一定的程度上取決于其本身的特點(diǎn)，同時也包含了設(shè)計(jì)理念及方法不成熟的因素。水電工程及大壩的風(fēng)險存在客觀、特殊而又普遍的性質(zhì)并且貫穿于整個使用壽命之中［1］。

除此此外，由于我國大壩的風(fēng)險設(shè)計(jì)還在起步階段，缺乏風(fēng)險意識，且需要考慮的因素有很多。因此，了解風(fēng)險的特點(diǎn)顯得尤為重要。

1.1.1 客觀存在性

風(fēng)險是客觀存在的。任何的工程和大壩都會存在一定的風(fēng)險，有人為的因素，也有自然的因素。

人為的因素是可以控制的，而自然的因素只能通過建立風(fēng)險意識來預(yù)見和防范的，是不可能完全控制的［2-3］。

1.1.2 特殊性

風(fēng)險不是持續(xù)出現(xiàn)的，但是卻會隨機(jī)的出現(xiàn)在任何一環(huán)節(jié)，會隨著工程發(fā)展的階段而出現(xiàn)。

1.1.3 普遍性

雖然風(fēng)險不是持續(xù)出現(xiàn)的，但事實(shí)風(fēng)險確實(shí)會一直存在的。

發(fā)生的風(fēng)險為即成的風(fēng)險，未發(fā)生但是可以預(yù)見的可以成為可預(yù)見的風(fēng)險，未發(fā)生且未被預(yù)見的風(fēng)險就是隱性的風(fēng)險。這些風(fēng)險會貫穿于水利工程及大壩的全部使用過程之中［4-6］。

此外，水利工程及大壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險還存在可變性、多樣性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都是影響風(fēng)險的嚴(yán)重程度和波及范圍的重要因素。

1.2 設(shè)計(jì)中的風(fēng)險分析

通過對水電工程及大壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險分析，可以加強(qiáng)工程及大壩抗風(fēng)險的能力。具體的分析可從以下4個方面入手:

1.2.1 水電工程及大壩設(shè)計(jì)存在的風(fēng)險因素

單單從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，簡單的壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)過較為嚴(yán)密的設(shè)計(jì)也可以在遭遇危險時做到不潰壩;通過優(yōu)化和調(diào)整樞紐布置格局及梯級調(diào)度等方法，雖然不能避免大壩能毫發(fā)無損，但也能保持大壩，防止?jié)蔚陌l(fā)生。

1.2.2 水電工程及大壩的風(fēng)險分析的理論和方法

以合理的方法和理論為設(shè)計(jì)奠定厚實(shí)的基礎(chǔ)，在工程的規(guī)劃、勘察以及設(shè)計(jì)的過程中，如果可以用上此類的風(fēng)險處理的策略和決策的技術(shù)，那么必定可以將工程和設(shè)計(jì)的風(fēng)險降低，從而可以郵箱的控制風(fēng)險帶來的負(fù)面影響［7］。

1.2.3 有風(fēng)險理念的設(shè)計(jì)與可靠度設(shè)計(jì)的區(qū)別

在規(guī)定的時間內(nèi)可以完成的工程，講究的是耐用的程度，而具有風(fēng)險理念的設(shè)計(jì)是掌握可能會誘使發(fā)生事故或者直接造成事故的各種原因、事故會造成的后果以及后果的嚴(yán)重程度等等信息，將安全、耐用綜合于一體的設(shè)計(jì)。

1.2.4 風(fēng)險分析的地位

風(fēng)險分析在設(shè)計(jì)中的地位應(yīng)該說是核心的。只有主動發(fā)現(xiàn)肯能存在的風(fēng)險，并且在設(shè)計(jì)中采取一定措施進(jìn)行預(yù)防，才能控制和降低風(fēng)險的危害指數(shù)。

設(shè)計(jì)中的風(fēng)險分析能夠以現(xiàn)有的設(shè)計(jì)體系為主體，風(fēng)險理念為核心，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)、取長補(bǔ)短，提高對風(fēng)險的控制力度［8］。

2 大壩的安全狀況及事故案例

我國水利部和國家電力監(jiān)管委員會的前身——原能源部于20世紀(jì)80年代相繼成立了屬禮部大壩安全管理中心和水電站安全監(jiān)察中心。這兩大部門分別負(fù)責(zé)水利大壩和電站大壩的安全管理，會對其進(jìn)行相關(guān)安全檢查和評價，潰壩率也因此而大大降低。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國曾于1991年、2001年、及2011年實(shí)施了定檢確定的問題大壩措施，先后查出20多座病壩、4座左右的險壩，其中除了豐滿大壩經(jīng)研究后決定重建，其他的大壩都進(jìn)行了維修和加固。

據(jù)1954—2000年的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國已發(fā)生的潰壩:大型水庫2座，中型水庫124座，小(1)型水庫668座，小(2)型水庫2668座，總計(jì)3462座。其中潰壩的基本都是屬于小型的壩，而且多數(shù)為技術(shù)比較缺乏的時候建造或者是有特定時期建造的大壩，而中大型的嚴(yán)重潰壩事故很少。

就目前而言，我國的中高壩潰壩的實(shí)例是不存在的。

我國1954年—2006年歷年大壩潰壩數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖見圖1。

2.1 風(fēng)險事故問題

主要包括3個方面的內(nèi)容:

2.1.1 內(nèi)因和外因相互作用往往會誘發(fā)風(fēng)險事故

局部損壞擴(kuò)大至大范圍的損壞。這種情況損失是可控的。只要能夠管理維護(hù)到位，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，就能夠防患于未然，避免重大的損失，否則，千里之堤潰于蟻穴，日積月累的損壞總有一天會一并發(fā)作。

圖1 1954年—2006年歷年大壩潰壩數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖小(1)型水庫數(shù)及相應(yīng)病險水庫分布數(shù)見圖2。

圖2 小(1)型水庫數(shù)及相應(yīng)病險水庫分布數(shù)小(2)型水庫數(shù)及相應(yīng)病險水庫分布數(shù)見圖3。

圖3 小(2)型水庫數(shù)及相應(yīng)病險水庫分布數(shù)

2.1.2 外因和內(nèi)因要區(qū)別對待，對癥下藥

針對薄弱的環(huán)節(jié)應(yīng)該采取相對應(yīng)對的措施，一來減少風(fēng)險;二來可以避免不不要的損失。

2.1.3 正常運(yùn)行的風(fēng)險事故

主要建筑物損毀的風(fēng)險事故和引發(fā)嚴(yán)重災(zāi)害的次生風(fēng)險事故，是根據(jù)影響范圍劃分的。其中嚴(yán)重的次生災(zāi)害事故是一定有建筑物毀壞的，而且樞紐工程不能正常發(fā)揮其功能，甚至?xí)绊懙焦驳陌踩?］。

潰壩算是水電工程的最嚴(yán)重的風(fēng)險事故了。在嚴(yán)重的事故中生命的損失是難以估量的。同時，也會對社會的正常秩序造成影響，引起動蕩;還有可能會引起疫病以及生態(tài)的惡化。

2.2 國內(nèi)潰壩案例

2.2.1 “75.8”連環(huán)潰壩事件

1975年8月，淮河支干流上30座左右的大壩，因罕見臺風(fēng)的侵襲而相繼發(fā)生潰壩事件。當(dāng)中有兩座大型水庫和亮度中型水庫的潰壩，導(dǎo)致1 000多萬的人們受災(zāi)，行車被中斷，京廣鐵路被毀，還引起了疫病，同時缺糧又奪去了很多人的性命，造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元，是是世界上最悲慘的一次潰壩事件。

2.2.2 溝后水庫潰壩

青海省共和縣恰卜恰河上游溝后于1993年8月發(fā)生潰壩，被稱為是500 a一遇的洪水，洪峰最高達(dá)2 000 m3/s，其下游的縣城殃及13 km，死亡人數(shù)超過百人。

2.3 國際潰壩案例

1)法國的馬爾帕塞，1959年12月發(fā)生潰壩。

2)意大利瓦伊昂水庫，1963年10月報(bào)廢。

3)美國提堂壩1976年6月發(fā)生潰壩。

4)奧地利柯恩布萊，1976年壩踵拉裂。

這些事故的原因雖然都不一樣，但是都付出了慘痛的代價，留下了深刻的教訓(xùn)。

3 增強(qiáng)水電工程和大壩設(shè)計(jì)的抗風(fēng)險能力的對策措施

主要包括3個方面的內(nèi)容:

3.1 工程的選址和規(guī)模

水電和大壩工程的選址是一門藝術(shù)，出于安全考慮地址是很重要的。

地質(zhì)因素是選址中首要考慮的因素，因此選址是保障大壩安全的關(guān)鍵。

規(guī)劃河流梯級布局時，應(yīng)該對地質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)行研究，避開有地址質(zhì)量問題的地方，避免會發(fā)生地震危險的地方。

避開不良地質(zhì)的同時，也應(yīng)該避免在這些河段布置高壩大庫。

低壩不僅可以改變山水地質(zhì)條件，同時也能利用水頭，大大降低地質(zhì)的風(fēng)險。即使發(fā)生潰壩的事故，也不用擔(dān)心會造成嚴(yán)重的后果［10］。

3.2 設(shè)計(jì)要求和施工運(yùn)行管理

一個好的設(shè)計(jì)和一個配套的施工是一個合格的水電工程的重要保證。高度重視大壩安全檢測資料的評價也是必不可缺的。

在設(shè)計(jì)時，應(yīng)設(shè)計(jì)假定的可能發(fā)生的情況，針對可能或已經(jīng)出現(xiàn)的情況提出決策，降低潰壩的風(fēng)險。

3.3 應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急管理

針對可能發(fā)生的情況要預(yù)先做好應(yīng)對的措施和制定相應(yīng)的預(yù)案，以便應(yīng)對突發(fā)事件。同時，建立強(qiáng)有力的應(yīng)急支撐平臺和組織也是應(yīng)對和處理類似事故的必備措施［11］。

4 總結(jié)

水電工程和大壩設(shè)計(jì)中的風(fēng)險具有客觀、特殊而又普遍的性質(zhì)，包含了自然和認(rèn)為兩方面的因素。在水電和大壩的工程中，風(fēng)險是一直貫穿于所有的階段之中的，只有制定出科學(xué)的、合理地應(yīng)對策略，加強(qiáng)風(fēng)險意識的的培養(yǎng)，控制工程過程中各個過程可能出現(xiàn)的風(fēng)險，除了可以避免工程風(fēng)險的發(fā)生，還能減少事故帶來的損失，確保施工的質(zhì)量。

［1］徐選華，曹靜，李芳.大型水電工程對復(fù)雜生態(tài)環(huán)境風(fēng)險評價體系研究［J］.項(xiàng)目管理技術(shù)，2010(12):19-23.

［2］潘旭能.淺談水利水電工程項(xiàng)目風(fēng)險管理［J］.水利水電工程造價，2009(01):61-63.

［3］靖娟，秦大庸，張占龐，李莉.水利項(xiàng)目風(fēng)險管理［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2006(08):5-7.

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［5］曹楚生.從大壩設(shè)計(jì)和風(fēng)險分析看大壩安全［J］.水利水電工程設(shè)計(jì)，2000(01):4-5，8，56.

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1007-7596(2014)07-0275-03

2013-11-20

任世強(qiáng)(1965-)，男，貴州正安人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)施工。