水利工程施工建設安全綜合評估

張 帥

(撫順市水利勘測設計研究院有限公司，遼寧 撫順 113000)

在社會、經濟和水利等方面水利工程發揮著巨大作用，為維持社會穩定和推動經濟發展提供了重要的保障。工程建設實施存在參建方多、工序環節復雜、投入資金大、建設周期長等特征，為保障工程項目的順利實施及有效防范施工風險有必要科學評估水利工程施工安全。選擇合適的評估方法為準確評價水利工程施工進程風險的重要前提，其中事故分析預測法為常用的工程建設評價法[1]。事故樹是指合理分析工程安全事故發生的原因以及可能造成的各類結果，所以又稱故障樹，針對評價系統中的危險情況事故樹能夠準確的識別分析，從而實現定量分析與定性判斷的轉換處理。因能夠形象、簡明、直觀的反映工程特點，該方法能夠反映項目建設安全的系統性、預測性和準確性，在反映產生事故直接原因的同時還可進一步探討誘發事故的間接因素，所以在事故原因調查、工程建設施工等各個階段均存在較好的適用性[2-5]。本文結合水利工程建設特點和安全施工相關要求，探究了幾種常見的火災、觸電、高處墜樓以及機械傷害等模型，通過對模型應用時潛在問題的分析及工程安全風險評價，以期為有效管控和分析水利工程施工進度風險提供科學的指導[6-10]。

1 事故樹分析法

事故樹分析法是一種將事故發生的各個要素與每個系統可能出現的事故之間的邏輯關系，采用樹形圖描述的演繹推理法，從可能發生的這個事故起運用數學物理的方法逐層尋找致使事故發生的原因，其中間接原因和直接原因為引起事故的兩大因素。另外，為了從根本上確定致使事故出現的原因，還要進一步分析每個系統之間的邏輯關系，揭示各類事故原因的作用機理和影響程度，其基本流程如下：

(1)繪制事故樹。通過對工程建設整體狀況的深入分析，全面掌握系統的操作、構成和性能等內容，結合施工建設安全要求繪制相關的布置圖及所有工藝的流程圖；對于將來可能發生的事故、現在和過去已經發生的事故進行系統的調查與收集，參考事故的發生概率、損失程度、調查收集結果以及統計分析情況尋找其頂上事件；綜合考慮環境條件、數據信息、人為和機械作用等要素系統分析可能引起頂上事件的原因，將頂上事件及其發生的原因利用規定的標志或符號，按照一定的邏輯關系繪制成事故樹。

(2)定性分析事故樹。通過計算事故樹的最小割集或最小經集，確定每個事故的危險性和所有事件的結構重要度，預防措施的設置要充分考慮事故的輕重緩急，該過程即為定性分析事故樹。

(3)定量分析事故樹。采用相應的數據衡量系統的安全狀態，對主要原因時間概率、臨界重要度以及事故樹頂上發生概率的計算為最關鍵的環節，該過程即為定量分析事故樹。

2 水利工程建設事故樹模型

事故樹分析法在工程建設評估方面的應用空間非常巨大，如配電系統、油泵系統火災事故分析，以及建設過程中的機械傷害、觸電、高處墜落等。事故樹分析最基本、最重要的環節為準確繪制事故樹，經過系統分析和準確識別各類元素，搭建火災、觸電、機械傷害及高處墜落等模型，在具體的應用過程中為決策者對基本事件的取舍提供科學依據。

2.1 高處墜落事故樹

水利工程建設施工時較為常見安全風險是施工人員從腳手架上的墜落，對于此類高處墜落事故主要從人為活動、物的狀態不安全行為兩大系統探討，由此搭建的事故樹如圖1。

圖1 水利工程施工建設的高處墜落事故樹

2.2 觸電事故樹

水利工程建設施工時觸電事件也是一種較為常見的事故類型，主要有人體與帶電體直接接觸觸電、人體距離高壓設施或設備太近而產生的弧光放點以及停電工作時突然來電導致的觸電等，由此搭建的觸電事故樹如圖2。

圖2 水利工程施工建設觸電事故樹

2.3 火災事故樹

水利工程建設施工時應用到的水輪發電機組、變壓器、開關設備及變配電系統等均可造成火災事故，從而形成的火災事故樹模型如圖3。

圖3 水利工程施工建設火災事故樹

2.4 機械傷害事故樹

環境因素、管理缺陷、物的不安全狀態及人的不安全行為等因素均可在一定程度上產生機械傷害，另外其它安全事件中也經常涉及到此類因素。水利工程建設施工中可能發生的機械傷害事件統計情況如表1，由此構建的工程建設機械傷害事故樹如圖4。

圖4 水利工程施工建設火災事故樹

表1 水利工程施工建設機械傷害事件統計

3 事故樹模型的計算與分析

3.1 工程建設安全評估

根據已構造的事故樹模型科學探討工程建設安全水平，其中布爾代數法為常見的求解方法，該方法以最小徑集或割集、結構重要度的準確計算，在此基礎上完成安全評估值輸出。為簡要說明該過程，以水利工程建設觸電事故為例，按照以下結構函數式和方程衡量觸電事故樹水平，具體為：

(1)求解最小割集。利用公式(1)推求最小割集：

T=X1+D1+D2=X1+X2+X3+X4X5+

X4X6+X4X7+X4X8+X4X9

(1)

(2)推求結構重要度。為便于計算分析按照結構重要度的大小將安全評價結果進行排序，如式(2)所示：

Iφ(3)=Iφ(2)=Iφ(1)>Iφ(4)>Iφ(9)=

Iφ(8)=Iφ(7)=Iφ(6)=Iφ(5)>Iφ

(2)

(3)結果分析。根據推求的最小割集運算結果，水利工程建設觸電事故樹的共有9個，只要出現任何一個割裂均可能導致頂上事件的出現。通過計算重要度發現，為杜絕觸電事故的發生應正確應用防護工具、杜絕失誤操作以及保持安全獨立，同時嚴格執行作業中的監護制度以及對帶電體絕緣性的及時檢查修理等措施，可以在一定程度上降低不帶電體意外帶電的概率。

3.2 事故樹模型潛在問題

采用事故樹分析法評估水利工程施工建設的安全狀態時仍存在許多問題，如圖形繪制錯誤、重要度錯誤以及不完整因素的出現，這些因素均可能產生誤導和不安全因素，具體如下：

(1)繪制事故圖錯誤。水利工程建設施工事故樹的分析涉及面廣、內容多，結構模型比較復雜，若未能全面掌握待分析事故的基本知識或前期調查不夠深入等，使得事故原因查找不完整或者不夠清楚，則繪制的事故樹極易出現不完整或制圖錯誤。

(2)推求結構重要度存在問題。事故樹法中的重要環節是準確推求結構重要度，若結構重要度出現錯誤或排序存在偏差，則很可能引起錯誤操作。該參數是從多個不同的角度系統分析頂上事故受每個事件出現的影響。其中，最小徑集或割集為最常用的近似計算方法，該方法可對每個事件的重要度直接利用第四原則近似計算，判斷過程中并不是依據第一原則逐層分析，所以排序過程中該方法可能會出現重要度排序錯誤，對工程建設安全措施的制定造成不利影響。

4 結 語

水利工程安全施工受運行工程管理、地質形態、環境條件和施工技術等諸多因素的影響，對其運行形態的準確評估始終為工程技術人員和學術界重點關注的問題。因此，本文通過對常用模型和事故樹原理的詳細探討，結合相關文獻資料和工程特點搭建工程風險模型，可為準確評估工程建設施工進度等提供科學的指導。水利工程風險辨識時事故樹分析原理較為常見，該方法的適用性強、直觀性好。針對水利工程施工安全狀態利用事故樹模型進行系統分析時，應充分考慮產生事故的各類要素及其對工程建設的影響，嚴格依據推求原則搭建符合工程實際的事故樹模型，準確計算結構重要度確保安全風險要素識別的準確度，為水利工程安全管理和風險防控等提供科學的指導。