解析小型水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的不確定性因素

【摘要】我國河流湖泊眾多，因此小型水庫的數(shù)量較多。但是目前小型水庫運(yùn)行存在諸多問題，如安全性較差，缺乏有效的安全監(jiān)管機(jī)制，管理水平相對低下。一直以來，我國水庫的安全評定機(jī)制為定性評估，這種評估機(jī)制缺乏對病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)及其下游危害程度的評估。因此亟需一種全新的風(fēng)險(xiǎn)評估機(jī)制，評估小型水庫存在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。此次研究主要探討小型水庫運(yùn)行中存在的風(fēng)險(xiǎn)及其評估機(jī)制。

【關(guān)鍵詞】小型水庫；運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)評估

1、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

對小型水庫的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析就是對可能導(dǎo)致水庫運(yùn)行安全的因素進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，對風(fēng)險(xiǎn)的水平及狀況進(jìn)行評估，具體來說包括三個方面的內(nèi)容：

1.1 風(fēng)險(xiǎn)識別

在風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生之前，應(yīng)該綜合運(yùn)用各種方法對小型水庫運(yùn)行面臨的風(fēng)險(xiǎn)及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面系統(tǒng)的評估，分析風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的原因，并作好準(zhǔn)備工作。在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析過程中，風(fēng)險(xiǎn)識別是最基礎(chǔ)的工作，包括以下幾個步驟，見圖1.

就小型水庫而言，影響其安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素較多，但歸納起來主要有以下幾種：

（1）防洪標(biāo)準(zhǔn)較低。隨著河流湖泊水文條件的變化，當(dāng)初修建水庫時的防洪標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)在的防洪標(biāo)準(zhǔn)相比較低。由于小型水庫的泄洪通道的不規(guī)整，導(dǎo)致通道變窄，致使泄洪能力不足，在遇到加到的水位時可能會造成小型水庫的潰壩。

（2）水庫質(zhì)量較差。我國大多數(shù)小型水庫均建于上世紀(jì)的五六十年代，水庫修建時技術(shù)人員較少，施工設(shè)備落后，水庫的質(zhì)量控制存在一定的缺陷，由此造成小型水庫的整體質(zhì)量較差，使水庫的安全運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

（3）滲漏。滲漏是小型水庫常見的風(fēng)險(xiǎn)因素，包括繞壩滲漏壩基滲漏和壩體滲漏三種。小型水庫一旦發(fā)生滲漏就會造成壩體浸潤線的抬升，會降低壩體填充材料的性能，會增加水庫壩體、壩基滑動的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重者會造成水庫大壩的倒塌。

（4）滑坡?；乱彩切⌒退畮爝\(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素，，一旦發(fā)生滑坡，大壩的安全結(jié)構(gòu)就會發(fā)生一定的變化，影響水庫大壩的安全性；另一方面，滑坡還會導(dǎo)致水庫泄洪通道的阻塞，增加水流對水庫大壩的沖擊力，增加水庫大壩倒塌的發(fā)生率。

（5）管理手段落后。小型水庫管理手段落后，運(yùn)行管理滯后是其常見的風(fēng)險(xiǎn)因素，已經(jīng)造成了諸多危害，因此加強(qiáng)小型水庫的管理已經(jīng)成為必然的選擇，運(yùn)營管理手段落后造成的風(fēng)險(xiǎn)因素往往是最致命的。

（6）不可抗拒因素，一些大的自然災(zāi)害如地震、火山活動等也是小型水庫運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素，但是這些風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生概率較低，但一旦發(fā)生將是致命的打擊，因此應(yīng)當(dāng)做好一定的防護(hù)工作。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評估

風(fēng)險(xiǎn)評估的主要目的是根據(jù)事件可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素測算出事件的發(fā)生率，另外，事后損失程度的測算也是風(fēng)險(xiǎn)評估的主要內(nèi)容。以小型水庫為例，其存在的最大事件為潰壩，而造成潰壩的風(fēng)險(xiǎn)因素又是多種并存在，風(fēng)險(xiǎn)評估要做的就是測算每一風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率及其時候小型水庫的損失程度。

根據(jù)事件掌握程度的不同，風(fēng)險(xiǎn)可以分為確定型、不確定型和隨機(jī)型三種，確定型的風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率為1（即100%），其損失程度也可以進(jìn)行詳細(xì)的評估；隨機(jī)型風(fēng)險(xiǎn)是指發(fā)生率已知的風(fēng)險(xiǎn)因素；不確定型風(fēng)險(xiǎn)是指發(fā)生率不可知的風(fēng)險(xiǎn)因素，而小型水庫的潰壩的風(fēng)險(xiǎn)也就屬于此種類型的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)即是一種決策，在風(fēng)險(xiǎn)識別和風(fēng)險(xiǎn)評估的基礎(chǔ)上，認(rèn)定已確認(rèn)的風(fēng)險(xiǎn)是否可以忍受，已實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)控制策略是否得當(dāng)，將采取何種措施降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率。小型水庫的安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素不僅包括小型水庫本身存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，還包括社會、經(jīng)濟(jì)等其他風(fēng)險(xiǎn)因素。現(xiàn)有專家已經(jīng)提出我國小型水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)。見表1.

2、灰色-隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

2.1 灰色-隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)分析

通過上述的風(fēng)險(xiǎn)識別的分析可知小型水庫的安全運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)因素為六種，即防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，水庫質(zhì)量較差，滲漏，滑坡，管理手段落后，不可抗拒因素。一般而言，六種風(fēng)險(xiǎn)因素并不是單一作用于小型水庫，而是綜合作用的結(jié)果，個別風(fēng)險(xiǎn)因素之間還存在一定的關(guān)聯(lián)性，此次研究中將其關(guān)聯(lián)性排除在外。

在這里我們將小型水庫設(shè)定為一個灰色的系統(tǒng)，其中每一個影響安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素即是其中的一個變量，則向量表示為=（，，……，）。這些變量均符合灰色理論灰色概率分布的函數(shù)關(guān)系，將小型水庫失事狀態(tài)設(shè)定為g（）=0，因此小型水庫失事的風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率g（）<0。

從幾何意義上來講，g（）=0，表示一個臨街面，由于風(fēng)險(xiǎn)因素向量的特殊的灰色性質(zhì)，整個小型水庫的灰色系統(tǒng)就存在個臨界面，臨界面到原點(diǎn)的距離以t表示，則t=（，），距離遠(yuǎn)點(diǎn)的距離即表示風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生率的，距離愈遠(yuǎn)，表示風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生率愈小。因此水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的最小距離的最大值和最小值分別表示為[max（t），min（t）]，因此水庫的失事風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生率為：

= /g（）<0（）t

在上述公式中，（）為的聯(lián)合概率函數(shù)。

2.2 灰色-隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算

水庫的失事風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生率的公式的測算方法有許多種，但是由于小型水庫的機(jī)構(gòu)相對簡單，水庫的各項(xiàng)資料的搜集存在一定的困難，因此推薦使用一次二階矩法。

將水庫的失事風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生率的公式轉(zhuǎn)換為一般的隨機(jī)風(fēng)險(xiǎn)概率公式，隨后按照一次二階矩法計(jì)算，求得各風(fēng)險(xiǎn)因素的灰色的概率空間。另外根據(jù)變量的變化情況，測算的變化情況。將計(jì)算得出各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行一階、二階取值的，取值后進(jìn)行組合，其中一組風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生的最小概率，另一組風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的最大概率，則水庫的失事風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生率的公式為：

=[，]=[min（P{g（）<0}），max（P{g（）<0}）]

參考文獻(xiàn)：

[1]喻蔚然.小型水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的不確定性分析[J].南水北調(diào)與水利科技， 2014，1（1）：131-134.

[2]姚艷杰.水庫除險(xiǎn)加固效益的風(fēng)險(xiǎn)評估[D].青島：中國海洋大學(xué)，2010.

作者簡介：姜子南（1981年11月），男，大學(xué)本科，黑龍江省哈爾濱人，工程師，水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督。