基于風險矩陣的水庫風險評價方法研究與應用

徐 銘， 曹恒樓， 陳 鐘

(江蘇省洪澤湖水利工程管理處， 江蘇 洪澤 223100)

我國境內水庫眾多，其中中小型水庫占比超過2/3，為我國的農業灌溉、發電、防洪、供水和水環境提升等方面發揮了重要作用。然而這些水庫大多修建于20世紀50—70年代，雖經消險加固，但水庫的工程本身以及管理行為等依然存在較多安全隱患[1-2]，是每年汛期防汛工作的重點，開展水庫隱患排查和安全風險分級管控尤為重要。2018年12月，水利部印發了《關于開展水利安全風險分級管控的指導意見》，2019年12月，印發了《水利水電工程(水庫、水閘)運行危險源辨識與風險評價導則》，對開展水庫、水閘安全運行風險等級評價提出了指導意見和具體要求，本文以某中型水庫為例，采用風險矩陣法(LS法)對水庫開展全方位風險辨識和危險源風險評價，以期對類似水庫的安全管理有所幫助。

1 危險源辨識與評價

危險源辨識分2級，分別為重大危險源和一般危險源，危險源的風險分為4級，由高到低依次為重大風險、較大風險、一般風險和低風險，分別用紅、橙、黃、藍4種顏色標示。對于重大危險源直接判定為重大風險，對于一般危險源通常采用風險矩陣法進行評價[3]。

根據《大中型水電工程建設管理規定》(GB/T 50927—2013)，風險評估需從風險發生的可能性與損失嚴重程度進行分析，即風險矩陣方法。開展風險矩陣法分析一般有制定計劃及組成工作組、劃分評價單元、風險辨識、風險承受力與控制力分析、后果嚴重性4個步驟[4]，結合日常安全檢查記錄和實施現場調查的成果綜合開展。

2 風險矩陣法

風險矩陣方法的數學表達式為

R=LS

(1)

式中：R為風險值(Risk value)，L為事故發生的可能性(Likelihood)，S為事故造成的嚴重程度(Severity)。

2.1 L值的取值過程與標準

L值由水庫管理單位3個管理層級(分管負責人、部門負責人、運行管理人員)、多個相關部門(運管、安全等)人員按照以下過程和標準共同確定。

第一步：由每位評價人員根據實際情況和取值標準(表1)，結合評價單元選取事故發生的可能性分別確定。

表1 L值取值標準

第二步：分別計算出3個管理層級中，每層級內所有人員所取L值的算術平均數Lj1、Lj2、Lj3。其中：j1代表分管負責人層級，j2代表部門負責人層級，j3代表管理人員層級。

第三步：計算得出L的最終值，L=0.3×Lj1+0.5×Lj2+0.2×Lj3(0.3、0.5、0.2為各層級占比系數)。

2.2 S值取值標準

在分析水庫工程運行事故所造成危害的嚴重程度時，應綜合考慮水庫水位H和工程規模M兩個因素，用兩者的乘積值V所在區間作為S取值的依據。V值按照表2計算，S值按照表3取值。

表2 V值計算

表3 水庫工程S值取值標準

2.3 危險源風險等級確定

根據L、S值，由R=L×S公式計算R值，按照表4確定風險等級。

表4 危險源風險等級劃分標準

3 實踐應用

3.1 工程概況

水庫建成于1973年，集水面積206 km2，總庫容9 100萬 m3，屬中型水庫，興利庫容3 750萬m2，包括均質黏土壩1座，溢洪閘1座，東、西輸水涵洞各1座，電灌站2座。

水庫大壩長2 760 m，壩頂寬7.5 m，壩頂高程40.5 m，最大壩高21.0 m；溢洪閘3孔，每孔凈寬8.0 m，設計最大溢洪流量為650 m3/s，控制下泄流量為530 m3/s。

東、西輸水涵洞斷面均為1.5 m×1.5 m，設計流量均為6.0 m3/s,水庫2座電灌站共安裝10臺提水泵，裝機容量12 75 kW，設計提水流量5.25 m3/s。

3.2 評價單元

水庫包括擋水建筑物(主壩)、泄水建筑物(溢洪閘、輸水建筑物(輸水洞)、金屬結構(閘門、啟閉機、水泵、電機)、管理設施(水文自動測報、閘門自動監控等)，風險辨識及危險源評價除上述外還需綜合考慮運行管理行為，分為7大類98個評價單元。評價單元及內容如圖1所示。

圖1 評價單元劃分

3.3 評價結果

采用風險矩陣法對該水庫7大類98個安全風險因素進行辨識、分析、評價，其中主要風險為一般風險的59個，屬中度危險，約占60%；其次為較大風險的25個，屬高度危險，約占26%；重大風險和低風險分別占比3%和11%。

3.4 結果分析

通過對上述結果進行分析，該水庫中度危險約占60%，主要集中在溢洪閘門啟閉機中的止水、鋼絲繩、吊耳、行走支撐，提水泵站的電氣設備管理，管理設施中的防汛照明、防雷保護、自動監控，作業活動中的起重作業、帶點作業、電焊作業，管理類的維修養護、預案編制演練等，這類風險點面廣量大，稍有控制疏忽即有轉化為高度風險的可能，在日常管理中需密切關注；高度風險的約占26%，主要集中在主壩迎水面沖刷、背水面滲流、溢洪閘防沖設施、涵洞洞身、水文測報、安全監測等方面，這類風險涉及到水庫安全運行的核心，其中的每一項都不能失效，在日常管理需要重點關注；重大風險主要涉及主壩滲漏、溢洪道結構破壞、防汛搶險物料配備不足等，是水庫運行必須確保的事項，也是度汛準備的工作重點；11%低分險的部位在日常管理中常規檢查即可，無需投入過多精力。

4 結 語

科學劃分評價單元、厘清涉及水庫安全運行的每個風險點，采用風險矩陣法對風險點進行客觀評價，對風險的危害程度進行等級分類，找出日常管理中需要重點關注的部位，讓水庫管理單位有針對性地采取管理措施減低風險，提高安全性，起到了事半功倍的效果。