調水工程調度運行過程風險分析及對策

段政

(山東省調水工程運行維護中心威海分中心 山東威海 264200)

水利工程是人類社會生活中不可或缺的基礎設施，具有水資源綜合管理、防洪、防洪等功能。在進行水利建設時，不可避免地會有一些危險。針對上述風險，如何降低風險、提高水利建設安全水平，是值得相關工作者認真思考的問題。水資源養護項目的總體規劃可以分為分析、方案制訂、決策、實施、控制、反饋等階段。在各個階段，都存在著不同程度的危險。

1 風險管理的內涵

1.1 基本概念

風險是19世紀末西方經濟學的一個重要概念，它在經濟學、社會學、工程學、環境科學、災害科學等方面得到了廣泛的應用。當前，業內公認的“風險”是“不良事件的發生概率和不良事件所帶來的損失之積”。

洪澇是自然界的一種自然現象，而洪災則是由于人為因素引起的洪澇災害。所以，洪水的危險一般有兩種：一是洪災危險性，反映了洪澇災害的嚴重性；二是對洪災的易損性（反映出承載者抵御洪災的能力）。洪水強度指數、建筑特征指數、區域抗災指數（包括防洪標準、洪水預測、應急調度等）是影響洪水脆弱性的主要因素。

1.2 風險管理的基本內容

風險管理是指識別、估計、評價和做出風險決定的過程。

首先，風險識別是指系統地、持續地識別、總結、推斷和預測各種因素，比如：潛在的和客觀的危險因素，并對其成因進行分析。風險的來源、程度、性質，以及與它的行動和出現有關的不確定因素。

其次，風險估計是通過對歷史數據的分析，運用概率、統計等方法對某一不良事件的發生概率及所產生的損失進行定量。

再次，風險評價是基于對研究區域的風險分析，綜合考慮了不同風險因子的發生概率、損失和其他因素的風險指標，形成一個單一的指標，并以區域的經濟發展程度和可接受的風險為基準。

最后，風險管理（決策）是指根據風險管理的目的和目的，根據科學的數據，對風險進行監測、接受、規避、轉移、抵抗、緩釋和控制風險。風險分析和評價是風險管理的關鍵。在進行風險決策時，首要的工作就是以最小的代價得到最大的安全。

2 調水工程運行風險分析

2.1 風險分析流程

在此基礎上，一是對有關項目進行了風險分析，并結合以往的經驗，對其故障類型進行了分析；二是采用故障樹的方法，對各種類型的失效進行初步的風險因子篩選；三是對調水設施設計、施工、運營等相關專業人員進行調查和訪談，并對其風險因子進行分析；四是由專業人士對各作業單元的危險因子進行評價。

在文獻調研中，將調水工程劃分為三大類型，比如：泵站、閥門、閘閥、供水系統（明渠、排水管、管道）以及跨建筑的系統（虹吸管、渡槽、隧道），共有9個項目。科研文獻主要包括對以上幾種不同類型的危險源的分析與調查，所搜集的工程數據主要有設計報告、關鍵設計變更、專家論證，以及相關會議、操作計劃、操作程序等。評審采用面談的方式，對象為從事或拆除輸水項目施工和運營的專業人員。訪談分兩步進行：一是采用無結構式調查表，將初步形成的危險因子匯總，由專家對危險因子進行歸納；二是在對風險發生的可能性和結果進行分析的基礎上，對不同的危險因子進行了評價。從1～5，5代表風險嚴重，4代表風險較重，3代表風險中等，2代表風險較輕，1代表風險很輕。

2.2 工程系統失事模式及風險因子

2.2.1 失事模式

在供水系統的調度與控制中，技術控制系統起著重要作用。失效形式為不能實現調度員對水量的控制，主要表現在泵站的抽水能力有限、癱瘓——閘門失控、開啟困難、閥門閉合失控、遲鈍和不密閉。我國城市供水系統存在著對安全、可持續發展的破壞，無法實現供水的設計功能，從而影響到供水工程的承載力[1]。在交叉結構中，倒虹橋和渡槽的破壞形式主要有3種：一般結構破壞、滲漏破壞和結構開裂。隧道的失效形式主要有圍巖失穩、滲漏、坍塌等。

2.2.2 風險因子

泵站、明渠、管道，以及其他危險因子的典型實例，在此將不再詳述。泵站：備用設備數量、設備老化、異常運行、保證電力供應、泵參數誤差、技術力量分布、地震、雨洪。明渠：渠道水位、渠道底部高度、坡度塌陷、渠道沉積、材料老化、渠道底部質量、水位突變、溫差、流量、低溫凍結、地震、雨洪。管道：管道材料、產品質量、腐蝕損傷、疲勞損傷、接口質量、溫差、外載荷、內部壓力、管道基礎、深度、管道尺寸、排氣狀況、人為工作、地震、雨洪。

2.3 專家評分結果分析

2.3.1 給水

在明渠的危險因子中，低溫凍結、渠道水位、水位突變、渠道泥沙的平均得分均為4分或更高。3種航道損傷類型為：凍脹、凍融、凍害。同時，由于航道表面的結冰和冰層的存在，使得航道的規劃工作變得更加困難。高水位是由于在高水位的作用下，使河道中的水流壓力增大，使其過濾斜率增大，從而導致了滲漏和不穩定。

在管道設計風險因子中，界面質量、排氣條件、溫差、管道質量、人體機能這5項指標得分均在4以上，管道材料、外載荷、基礎這3項得分均在3.7以上。其中，以界面質量風險得分為三大指標，以4.24為最大，螺旋鋼管、PCCP、夾心玻璃管3種材料的管道是發生泄漏的主要原因。由于管線以增壓供水為主，地勢起伏大，排氣管的排放率達到4.13。整個線路上總共有450 個排氣閥。如果管道中的部分不能充分利用或補充，將會影響到輸水的效率，造成管線爆炸。另外，由于溫度差（4.05）的變化，特別是鋼管的膨脹和收縮對引水工程的影響更大。由于溫度的變化，造成了管道閥門和補償裝置的滲漏。

2.3.2 建立跨學科的制度

在影響渡槽、倒虹的危險因子中，以低溫結冰、河水沖刷為最高（3.5 以上）。專家評價也通過歷年的防洪安全監測報告來證實。倒虹橋是因為洪水泛濫和河水沖刷造成的。沖刷造成了河床倒虹頂暴露的問題。

2.4 水利工程調度階段風險識別

2.4.1 研究和掌握自然法則

人類也許不能控制自然，但是通過學習與研究，可以掌握自然運行的法則。因此，應加強對自然法則的了解，并對其進行規律性的分析、對比，以更精確地預報出氣候的變化，從而有效地減少準備不足的危險。

2.4.2 建立一套科學、規范的風險管理制度

在水資源保護工程規劃中，應注重對其進行管理，以提高其規劃的科學性和合理性。水利工程調度是一個復雜、復雜的工程，必須建立一個科學、合理的調度方案，決策過程，及時準確地下達指令，順利執行指令，監督和反饋。在控制等方面，為了確保并提高決策的精確度和執行效率，必須采用科學的方法[2]。

2.4.3 與員工有關的技術風險

防汛抗旱、水利工程的設計與實施，各個環節的指揮與決策都與人的關系密切。從一定程度上講，決策的科學性和有效性關鍵在于由誰來決定。

3 調水工程運行風險控制措施

3.1 風險拉制內涵及原則

風險控制是指通過對調水項目的風險進行識別與分析，針對調水項目運行中可能出現的各種危險因素，從而達到減少風險的目的。

3.1.1 總量管制

調水工程是一種典型的分批處理方式。系統的故障將直接影響整個項目的安全。面對各種不確定性和危險，要實行全方位的控制，也就是要對整個調水項目的運營進行全方位的控制。對與全流程有關的各種風險進行控制和管理。

3.1.2 對制度的管理

運用系統化的思想來進行風險管理，并在設計過程中考慮到對上游、下游和整個系統的作用。

3.1.3 實行分層管理

建立一套高效的多層次風險管理系統，強化溝通與傳遞機制，保證信息的及時和反饋。

3.2 控制措施

3.2.1 項目體系的建設

對泵站、閥門、機電設備的老化程度、沉降及建筑物的損壞進行定期監測，對設備狀態進行評價，在運行初期采取可靠的運行方式，聘請專業技術人員，加強對技術人員的培訓，完善操作系統，落實日常操作和檢查規范化程序，制訂應急供電方案，提高供電保障水平，開展冬季供水除冰工作。定期進行維修保養，購置備品，以改善產品的使用壽命[3]。

3.2.2 輸水系統

對管道和管線的安全級別進行分級和評價。該渠道分為5 個風險控制區，主要針對高路堤、深挖等8 個風險控制點；根據管道材料、管道類型、運行條件、地質條件等因素，將管道劃分為7 個危險控制區域。在危險地段，要加強日常的監測（包括沉降變形、水平變形、壓力變化、流速變化、地下水位等），并及時準備好應急裝備。渠道要定期進行深挖，確保輸水渠道的暢通。在運行期間，要對地下水位和渠道工作水位之差進行控制，在停水時要進行蓄水保溫，禁止渠道內水位上升速度極快。在遇到滲流危險的情況下，應采取相應的工程措施，以增強填土、填土地基抵御入滲的能力。根據原有的設計，管線安裝有流量和壓力調節設備，并有一個可自由流動的水槽來降低管線內的壓力和流量。加強通風設備的檢修，在冬季用水時，應在通風設備上安裝隔熱設備。

3.2.3 建立跨學科的制度

加強對冬季汛冰期倒虹和渡河水質的管理，并加強對擋土墻、閘室和渡槽本體的不均勻沉降和變形的控制；加大了倒虹式進水口坡度范圍內的沉降量和水平變形，地下水位和地壓等，強化了防滲措施。

3.2.4 對非工程的綜合管控

協助制訂、執行調水規程，為工程管理、維護提供法律上的支持；開展管線陰極防腐試驗，解決管線腐蝕問題，建立專家決策支撐體系，強化科學的規劃，制訂特殊條件下的給水方案等重大風險問題的研究。健全緊急情況下的應對計劃，規定緊急情況下的物資管理和人員的活動。

3.3 建立先進的技術支撐體系

加強新技術的運用，加強災害預測、洪水演化建模、防洪工程監測評估、實時數據收集、處理等方面的工作。為了進一步提高短期氣象、水文預測的精確度，不斷尋求中長期預測技術手段，加深對自然規律的理解與把握，減少認知風險，加大對災害的早期預警。

3.4 建立標準適度、功能合理的工程體系

一般來說，越是嚴格的水資源管理制度，就會最大程度地避免發生意外。但是在實際中，技術標準所包含的問題非常多，包括技術層面和經濟層面。所以，如果單純地提升工程標準，就有可能在一些案例中激化人類和大自然之間的沖突。所以，必須對各種因素進行科學、合理的分析，并根據實際情況，制訂相應的工程規范，實現人與自然的協調[4]。

3.5 建立科學規范的管理體系

因此，水資源保護工程的規劃與實施，涉及到多個方面，具有系統性、綜合性。要想有效地控制風險，就必須把管理工作標準化，把每個環節都弄清楚，盡量把風險降低到最小。一是對防洪規劃進行全面的分析與科學的論證，以確保防洪調度的合理決策；二是降低人為失誤所造成的危險的合理制度；三是要嚴格按照施工工藝和施工工藝要求，防止施工過程中出現的不規范操作造成的危險。

3.6 強化人員教育與培訓

合理的工程體系、先進的技術支撐體系、科學規范的管理體系，最終都要靠一群人的勞動實踐來實現。加強指揮決策、調度、工程運行等方面的專業技術和勞動技能的訓練，是保證工程調度和運行安全的關鍵。

4 風險控制的具體做法

4.1 形勢分析階段的風險控制指標

以江蘇省為例，其地處長江、淮河、沂河、沭河、泗河流域下游和南北氣候過渡帶，濱江臨海，有很多的河流和湖泊，還有許多的水資源保護項目。很多節水型項目都有其復雜的作用，如防洪、排水、灌溉、供水、航運和發電。由于特殊的地理環境和工程環境，使得庫區的水利設施調度工作具有較高的復雜性[5]。

在分析、規劃、比較的過程中，往往會出現洪水、區域流量和區域流量的矛盾。水庫的安全防洪與水庫蓄水、上下游、左右岸矛盾、不同地區和不同行業對水利建設的不同要求的矛盾。解決這些矛盾的過程其實就是識別風險，評估風險（定性和定量），然后尋找應對洪水、預警和減災的措施和政策。

比如：在分析局勢的時候，最大的危險就在于能否做出正確的判斷，是否影響到接下來的一系列工作。當前，我國的風險控制主要有時間指標控制、水情指標控制、氣象趨勢指標控制等。

以江蘇省為例，從時間指標來看，5～6月份是灌溉用水短缺的主要問題；江蘇是臺風最盛時期，最大的爭論是8 月中下旬洪水資源的累積與蓄水。在水位、流量、蓄水量、一般洪水等指標的監測上，各大型河流、湖泊、水庫都有自己的特點水位，并有流域防洪規劃、灌溉水源控制規劃以及其他規劃（規劃）。明確了幾個重點目標的水文指標。從氣象趨勢的監測指標上，需要對降雨的類型、概率、歷時、量級、空間分布等方面進行針對性的分析。

4.2 方案擬訂及分析比選階段的風險控制方法

在計劃制訂、分析和比較階段，要根據計劃的不同，分別考慮風險的數量、風險的大小和期限，以及可能的影響（結果）。比如：某水庫的長期洪峰流量在設計范圍內，短期洪峰流量滿足設計要求，長期洪峰流量滿足設計要求，短期洪峰流量大于設計值，長期洪峰流量大于設計值，則相應的風險會顯著增大，甚至可能迅速增大。在進行規劃時，在確保整體目標的情況下，控制者應當選取風險最低的方案進行對比。在實踐中，由于各種條件的制約，所需的時間比較長，同時也存在著一定的風險積累問題[6]。

在風險分析、比較、選擇、決策等各個環節中，風險平衡、風險轉換、風險分布等是風險管理的主要手段。風險均衡方法是通過風險的調節，使上下游、左右兩岸、系統各部門共同承擔風險，達到相對的動態均衡，從而避免系統的不良影響。

風險轉化法是指在面臨復雜、復雜的危險時，運用一些非常規的方法進行科學的分析，把復雜的、無法接受的（或承受的）巨大的危險，轉換成相對簡單、相對容易控制的風險。比如：在流域防洪時，某些水利工程在特定情況下過分地利用，常常能消除全流域的系統風險。當然，事故預防措施的實施必須以科學的工程能力評價為依據，并對技術事故的潛在危險進行合理的評價，而不是盲目地實施。

風險分布方法是將整個體系的風險按其自身的特性劃分為可承受的、可承受的、可控制的風險，并在不同的區域、項目或部門間進行分配，以避免風險過分地集中于一個特定的風險。其中，多項目聯合調度、儲排水同時進行、工程和非技術手段同時進行是工程和非技術手段同時實施的是其具體運用[7]。

5 結語

因此，該文主要是針對調水工程的風險進行初步探討，著重于風險分析與控制的理論與方法。為了減少項目建設中的風險，必須從各個方面進行控制。首先，要建立起一套完善的技術支撐系統。同時，工程體系的建造也要滿足有關規范和功能的合理要求。管理要做到科學化、規范化，并注重對員工的教育與訓練。在此基礎上，從各個角度對水資源保護工程進行了全面的研究，確保水利設施的安全運營，促進水資源的有效利用。今后的發展趨勢應該是從構建綜合、系統的風險管理機制、運用先進的風險評價技術、構建相應的風險評價體系與模式，以科學地評價調水項目的風險。要根據這些風險，制定相應的風險管理對策。