基于改進LS法水利堤防工程安全風險評價與管控

陳 鐘，陳江云，張 杰，王莉莉

(江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100)

河湖堤防岸線是江河湖泊的重要脈絡，是實現河湖防洪保安的重要屏障。水利部印發的《堤防工程險工險段專項檢查的通知》(辦監督函〔2020〕278號)重點對全國具有防洪、擋潮功能3級以上的堤防險工段，計劃檢查約1000段，采取“四不兩直”進行督查，突出堤防工程的重要性。今年汛期旱澇急轉，部分堤防承受高水位、高流量等考驗，尤其是險工段[1]，而有的歷史險工段雖經過幾度加固，仍存在較大風險。

堤防工程管理范圍廣，戰線長，導致各個堤防段存在較大的不確定性和安全風險，目前，在堤防管理單位中多采用簡單直觀的作業條件危險性評價法(LEC法)來進行安全風險評價與管控，但章萍等[2]通過實際應用發現傳統LEC法存在取值主觀性太強、風險容忍度考慮不充分等問題，金遠征等[3]采用改進LEC法進行風險評價存在評價方法創新有余、實效適時性較差等問題。2019年12月，水利部辦公廳印發了《水利水電工程(水庫、水閘)運行危險源辨識與風險評價導則》(以下簡稱《導則》)，針對水閘和水庫制定了標準，但堤防工程未得到落實，針對此導則，創新做法，緊跟標準規范，結合水庫管理導則，文章對堤防工程評價方法進行改進，結合實際情況對于工程正常運行或導致工程破壞的采用風險矩陣法(LS法)進行安全風險評價，對于工程維修養護等作業活動或工程管理范圍內可能影響人身安全的采用LEC法進行安全風險評價，并制定具有針對性的安全管理措施。

1 堤防安全風險評價的方法

1.1 LS法的原始模型

根據導則，采用LS法與LEC法對已辨識出的危險源進行風險評價，主要采用LS法中風險值R按式(1)計算，其中事故發生的可能性L值、事故造成危害的嚴重程度S值見表1。

表1 L，S值對照表

R=LS

(1)

《導則》上L的取值為根據管理單位三個層級人員(分管負責人，部門負責人，管理人員)進行賦值，每個層級人員賦值取算數平均值Lj1，Lj2，Lj3，得出最終式，如式(2)所示。

L=0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3

(2)

進而計算出L值，再與S值相乘取得最終風險值。

1.2 LS法的改進模型

LS法中L值的確定，只考慮到層級專家權重[4]，用三個層級人員進行判斷，主觀性較強，未能判斷出危險源之間的相關性，現創新方法，針對2021年貢力等[5]提出的采用GI(序關系分析法)，改進L值，從而優化方法，進行評估。GI法是層次分析法(AHP)[6]的改進方法，主要是對評價對象主觀賦權[7]，考慮專家對各評價指標X1，X2，…，Xn相關評價目標進行排序，X1>X2>…>Xn，以此順序確定各項評價指標之間的相對重要性。

假設專家對評價指標Xb-1與Xb之間的重要度之比βi的理性判斷[8]為下式：

ωk-1/ωk=βik=n，n-1，n-2，…，3，2

(3)

βi取值見表2。

表2 βi取值對照表

若各層級專家給出βi的賦值，則權重系數ωi值計算如下式：

(4)

而

ωk-1=βkωkk=n，n-1，…，3，2

(5)

則各層級專家K(K為大于1的數)對已辨識出的危險源進行L值的打分，最終通過改進L取值方法，優化單一的權重取值，讓安全風險評價工作更具有權威性和可靠性，根據水庫、堤防等相關規范標準，結合單位安全評價實際，得出L值的最終式，即式(6)，而S值還參照《導則》中水庫的取值。

L=ωk(0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3)

(6)

2 工程實例

2.1 工程狀況

洪澤湖大堤為千年古堤，始建于公元200年(東漢建安五年)，距今已近2000年歷史，經歷代修建，明清兩代逐步將土堤改為石工墻，全長67.25km，1949年之后，洪澤湖大堤進行了5次較大規模的加固，江蘇省洪澤湖管理處管理其中32.35km，出現6處險工段，均已加固完成，為強化堤防歷史險工段安全監控，落實安全風險管控措施，文章采用LS法進行分析研究。

2.2 危險源辨識

洪澤湖大堤為Ⅰ級水工建筑物，有效吹程為30km，正向風速為10級(V=26.5m/s)，波高采用2.2m，防浪林臺及防浪林一起消能70%，湖底平均高程為10.5m，大壩土質以粉質黏土為主，占60%～70%，其次為重粉質壤土及黏土和粉質土層，10～10.5m以上為人工填土，而歷史險工段有6段，具體情況見表3。

表3 洪澤湖大堤歷史險工段登記表

危險源辨識是安全風險評價的前提條件，根據導則和SL/Z 679—2015《堤防工程安全評價導則》對險工段危險源進行辨識，主要存在的危險源見表4。

表4 洪澤湖大堤歷史險工段危險源辨識清單

2.3 安全風險評價

從辨識出的危險源清單中選出5個主要危險源B進行評價，分別為B1，B2，B3，B4，B8，由從管理單位三個層級中選出8位專家對重要度進行排序，從大到小依次為B1，B3，B8，B4，B2，給出β2=1.6，β3=1.8，β8=1.4。而β2β3β4β8=4.8384，β3β4β8=3.0240，β4β8=1.6800，β8=1.4000，因此β2β3β4β8+β2β3β4+β4β8+β8=10.9424[9]。

表5 洪澤湖大堤歷史險工段危險源L值賦分

根據式(6)，得出各危險源的風險評價L值改進終值為：L1=1.473，L2=0.736，L3=1.812，L4=2.258，L8=1.796。

在分析堤防工程運行事故所造成危害的嚴重程度時，綜合考慮洪澤湖水位H和工程規模M兩個因素，用二者的乘積值V所在區間作為S取值的依據。V值按照表6計算，S值按照表7取值。

表7 S值取值標準表

堤防S值的取值，主要根據《導則》水庫的取值來確定，改進《導則》水庫S值評定方法，主要是確定水位H和工程規模M兩個因素，現把洪澤湖看作一個蓄容大的水庫[11]，洪澤湖堤防為1級堤防，工程規模M可等同于大(1)型。洪澤湖水位H分別為：洪澤湖死水位為11.30m，汛限水位為12.50m，正常蓄水位為13.00m，警戒水位為13.60m，設計洪水位16.00m，由于2020年洪澤湖經歷旱澇急轉狀況，水位分析具有一定的代表性，根據水文統計[12]分析，2020年洪澤湖水位過程線如圖1所示，洪澤湖最高水位為13.61m，最低水位為11.46m，平均水位為12.53m，當水位處于13.61m時，等同于水庫防洪高水位，對堤防險工段影響最大，因此分析此時的風險評價等級具有可研性，則根據表6，V值為25，而當V≥21時，則S值取為100。

圖1 2020年洪澤湖水位過程線

表6 V值計算表

根據上文計算出L值的終值，在充分考慮此水位下可能產生的風險因素，根據式(1)得出R值，再根據表8，評價出各危險源的風險等級，等級分別為重大、較大、一般、低四個等級，分別用紅、橙、黃、藍色標識，則堤防險工段各風險事件L值、S值、R風險值及風險等級見表9。

表8 一般危險源風險等級劃分標準表-風險矩陣法(LS法)

表9 風險事件R值及風險等級評定

2.4 風險因素分析

運用因果分析法(原因型魚骨圖)[13-14]從“人、物、技、環、管”5個方面進行分析結構破壞、潰堤，沉降、設備損壞、透水，堤坡失穩，路面損壞、防浪墻損壞、堤防結構變形或破壞，火災等風險等級事件[15]，如圖2所示。

圖2 洪澤湖大堤歷史險工段風險因素分析

3 堤防歷史險工段安全風險管控

根據洪澤湖大堤歷史險工段安全風險評價，對照風險事件的風險因素分析，結合以預防為主的管控目標，從組織、責任、制度、預警、宣傳教育5個方面落實管控措施，保證工程安全。

3.1 人員機構落實

成立以主要負責人、各職能部門為成員的安全生產領導小組，形成健全的安全生產組織網絡，強化組織管理，針對相關區域管理，定崗定責，落實值班巡查人員管理，強化人員配置，落實制度、操作規程等到位。具體措施為：①落實具體巡查人員分段、分時對歷史險工段進行工程檢查和水政巡查，保證工程管理范圍內無違法、違規行為；②落實新進人員、轉崗人員崗前培訓，強化和提升工作技能，盡量消除人員不安全行為；③強化勞保用品安全管理，落實到人，定期組織人員對防滲、消防、排水等設施進行檢測。

3.2 責任體系落實

針對地方險工段分布范圍廣、巡查難度大等問題，強化制度規范化管理，建立完善的責任體系和監管職責，建立獎懲機制，明確管理方法，落實PDCA管理體系[16]方法，持續推進安全標準化建設。具體措施為：①橫向到底、縱向到邊逐級簽訂安全生產責任狀，及時調整人員崗位分工，修訂安全組織網絡；②強化主要負責人責任到位，編制責任清單，明確安全管理總目標和年度目標，進一步明確監管責任；③突出危險源辨識、風險管控與隱患排查等重要地位，定時進行風險評價，及時更新，重點對險工段進行隱患排查，及時消險。

3.3 管理制度落實

洪澤湖堤防所在2018年1月成功創建安全標準化二級單位，建立了一系列制度體系，落實安全生產目標管理制度、安全生產責任制、工程觀測工作管理辦法、生產安全事故隱患排查治理制度、安全設施管理制度、勞動防護用品(具)管理制度、設備安全管理制度、危險源管理制度等40項制度。

3.4 安全保障和預警防范措施落實

安全保障體系是一個單位安全運行的根本，重點測算堤防防汛物資數量，落實維修養護資金，落實相關技術設施和手段，加強預案編寫，及時修訂，成立應急管理機構，配備相關技術人員。具體措施有：①加強工程觀測工作，對險工段加大測次，對沉降和測壓管觀測及時分析，發現問題及時整改；②配備充足的防汛搶險物資及應急物資，如麻袋、圓木、塊石、柴油發電機、應急救援包等；③每年開展防汛等應急演練，全員參與，實境活動，提高人員應急預警能力；④加強監測手段，建立自動化信息化監控體系，險工段處配備攝像頭等自動化設備，防滲檢測做好技術支撐，對于狗獾、蛇、老鼠等打洞現象進行防控封堵消險。

3.5 安全宣傳教育落實

洪澤湖大堤是防洪擋險工程，又是旅游景點，需要培養專業性人才進行管理，加強新進、轉崗等人員的培訓教育，提高人員工作技能，進行崗前技術交底，提高人員安全意識，加強外來人員安全管理。具體措施有：①制訂教育培訓計劃，針對不同崗位、不同工種進行定期教育培訓，提高各類人員工作技能，加強業務知識、制度法規等學習，提高人員紀律性和安全意識；②加強外來人員管理，在堤防入口處進行人員登記，進行宣傳教育，發放告知書，在各個區域放置警示標牌，播放相關視頻和語音進行提醒，突出防火、取土等違法行為等內容，提高人員素質。

4 結語

安全風險評價工作正在全國穩步推進，評價方法正在改進，堤防工程安全風險評價方法還處于真空期，文章創新傳統LEC法，結合《導則》中水庫風險評價方法，采用LS法，突出對L值進行改進，完善各指標的相對重要度，對江蘇省洪澤湖管理處所管部分堤防歷史險工段進行危險源辨識和風險評價，分析險工段風險因素，分別從組織、責任、制度、預警、宣傳教育5個方面落實管控措施，借鑒此方法可對堤防工程進行完善和推廣。在今后的安全生產工作中，還有大量工作需要去做，落實隱患排查，加強人員管理意識，落實主體責任，加速推進安全生產標準化創建和持續改進等工作任重而道遠，需要完整的安全生產管理體系，而做好安全風險評價工作是開始，也是塑基，應突出中心地位，保證工程安全。