时间:2015-12-29 15:38 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:陈进 点击次数:
不仅单个水利枢纽常常由大坝、水电站和船闸等众多建筑物组成,存在工程系统风险问题,而且随着梯级水库群的建设,水库群在空间分布上沿河流水系呈现出串联或者并联分布,上游大型水库一旦溃决,一般都会引起下游水库的损坏,甚至破坏。对于发生在一个地区的超强暴雨或者特大地震,都可能引起较大范围内相互联系的水库群出现连续破坏,形成水利工程系统破坏风险。如“75·8”暴雨及洪水就造成大中小几十座水库连续溃决;2008年的四川汶川地震,造成四川省6678座水库中的1996座水库发生震损,其中379座水库出现高危或溃坝险情,震损水库约占全省水库总数的30%,其中大型水库4座,中型水库60座,小(一)型水库331座,小(二)型水库1601座。堤防、引调水工程都是串联系统工程,一个断面(或者一个单元)破坏,整个系统就会失效,所以,需要考虑水利工程的系统风险,分析水利工程群之间的风险传递、扩散路径和方式。
1.5隐性风险
水利工程大多数风险因素是已知的,但也有些因素是隐性的,甚至是不可预见的。隐性风险主要来源于水文、库容、水头、地震和人为破坏等。世界上最长的实测水文资料不超过300年,我国最早的水文实测资料不超过150年,实际上大多数水库建设时实测水文资料一般不超过60年,而大型水利工程设计洪水一般要求超过百年一遇,甚至超过千年一遇,如三峡大坝设计洪水按千年一遇设计,万年一遇再加10%校核。设计采用的水文资料多是根据历史文字记录或者现场考古推测得到,具有较大的不确定性。板桥水库溃坝就是由于“75·8”洪水远超设计洪水标准而造成的,2008年的汶川大地震也是超历史记录地震,2011年日本3.11特大地震及引起的核事故更是典型的未预见到的隐性风险事故。
历史上发生超强度洪水或者地震,如果当时造成的损失小,就不会留下文字记录,现场历史痕迹也很难保存,使特大洪水或者特大地震的规模预测不确定性较大。暴雨洪水、地震、泥石流和滑坡引起的次生灾害或者区域性、工程群的风险的识别和应对难度也很大,需要特别重视隐性风险。
2、水利工程的风险评估和管理
2.1溃坝主要特点
我国目前已经建成8.7万座水库,绝大多数是20世纪50—60年代建设的中小水库,其中有3.7万座病险水库。据统计,1954年以来我国共有近3500例溃坝事故,分析这些溃坝,发现有以下几个特点:
(1)大坝的建设期和运行初期属于溃坝高峰期。在我国已溃大中型水库中,工程运行头5年内发生溃坝的水库占总数的72%,在搜集到的世界部分国家900余座已溃水库中,投入运行头5年内发生溃坝的水库占总数的30%。
(2)在溃决的大坝中,中小坝占绝大多数。其中大型水库溃决的只有板桥和石漫滩2起,中型水库123起,小型水库3356起。大型水库设计标准高,施工质量控制严,运行管理比较规范,所以溃决的很少,近20年来,由于除险加固和严格的安全管理,大中型水库没有再出现新的溃决事故。
(3)溃坝坝型主要是土石坝和堆石坝。这类坝型属于当地材料坝,施工快,造价低,适应人海式施工方式。我国大部分中小坝都是当地材料坝,而且许多是上世纪50—60年代修建的“三边工程”,当时施工质量就存在不少问题,再加上该种坝型对于水文预报和泄洪设施能力要求高,漫坝后极易溃决。
在地震灾害引起受损大坝中也是这类坝型最多,例如,在汶川地震中受损的379座高危以上险情的震损水库大坝绝大多数为土坝或均质土坝,共计358座,占所有高危险情以上水库的94.5%。
2.2我国大坝风险管理存在的问题
在美国等发达国家,大坝等水利工程大规模建设在20世纪70年代以后基本完成,随后水利工作的重点放在大坝的风险管理上来,通过定期的安全和环境评价,给大坝和水库重新发放运营执照,鼓励公众参与大坝管理,从法律、技术标准等方面基本建立了大坝风险管理的制度体系。我国水利界由于文化上和习惯上等的综合因素,不喜欢使用“风险”一词,仍然喜好安全度或者可靠度等正面名称。对于考虑不确定性因素的风险分析和风险管理认识不到位,甚至存在误区。一些技术人员和领导怕提“风险”2字,一是怕影响工程上马,二是对风险认识不足,三是社会公众缺乏风险教育,公众和社会承受风险的程度不高。一旦出现事故,不是出现恐慌,就是严重依赖政府承担抢险救灾和补偿的全部责任,而不习惯通过公众参与管理和保险等社会分担风险的渠道。因此,至今水利行业的工程结构可靠度设计技术标准体系尚未建立,大坝等水利工程风险评估和管理制度也还没有建立,往往是出现问题后,再采取应急管理,处在比较被动的状况。
近20年来,没有出现大中型水库溃坝事件,这主要得益于近年来国家对于病险水库进行了大规模的除险加固,水利工程维修和管理投入,消除或者减轻了水利工程的安全风险。我国水库数量大,地区分布广,病险水库的维修加固还需要进一步加强。
堤防线路长,大多数堤防是历史上逐渐建成,质量参差不齐。在建和规划建设的跨流域调水工程多,水利工程的安全管理仍然面临许多难题,最主要是工程风险定级、定期的安全评估和运行执照的复核等制度不健全,有效的安全监测体系和维修计划不完善,建立能适应未来环境多变情况下的风险管理制度还有很长的路要走。
3、大型水利工程的风险管理
3.1风险管理的主要内容
工程风险管理的主要步骤是:第一,风险识别,确定风险来源和因素;其次是对于风险进行分类和分级,识别出主要风险和次要风险;第三,对于主要风险进行风险分析或者风险评估,定量化确定风险发生的频率、大小和影响程度;第四,风险决策及管理,根据风险类型和大小提出综合措施转移或者减缓风险。综合措施包括工程和非工程措施,工程措施包括工程改建、加固、维修等;非工程措施主要是预警预报系统建立、风险信息传递和发布制度、应急预案及演练、工程保险制度和风险管理办法等制度建设。
水利工程的风险管理包括对于大坝、厂房、泄洪设施、水电机组、闸门、船闸、库岸、下游护坦、河岸护坡等建筑物在施工和运行过程中监理、检测和监测,对于已建结构进行观测和安全评估。由于绝大多数事故风险都是中小风险,一般通过严格的管理制度、定期的检查和有计划的维修,可以排除或者减缓绝大多数风险,即使这样,平时也应该做好防御大事故的应急预案。
3.2水利工程的保险问题
从工程风险的时间分布来看,施工期和运行初期是事故高发期;从我国大坝溃决的原因看,50%原因是由于漫坝和泄洪能力不足,主要是水文资料系列年限短或者极端水文事件发生;再有34%是由于坝体施工质量问题;从溃坝类型看溃决发生在堆(土)石坝或者地基中最多,所以,土石坝和基础工程保险费率应该高些。在运行期,机电设备、防渗材料和其他设施老化是最常的故障,需要制定维修计划。目前水利工程保险处在起步阶段,一般是建设企业为了保障员工安全和企业利益,为建筑工人购买个人意外损害保险,对于大型机电设备运输、安装也会购买保险,但很少为工程施工、运行和维护购买保险。
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