基于风险理论的大坝安全评价研究_风险评价的理论基础

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基于风险理论的大坝安全评价研究（王昭升 盛金保）

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时间： 2011-09-20 16:11:00

来源：人民黄河

摘要:针对现行大坝安全评价体系中存在的不足，认为应引入大坝风险理念。建议继续以现行评价体系为基础开展水库大坝的安全鉴定工作，提高从业人员资质，坚持整体利益优先等原则，管理上通过制度建设与资源优化组合，逐渐形成业主监管大坝风险、政府监督业主、公众监督政府与业主的制约机制，积极开展风险评价技术的推广与应用。

关键词: 大坝;安全评价;风险评价;风险管理 中图分类号: TV697．1 文献标识码: A doi: 10.3969 /j．in.1000-1379.2011.03.042 现行大坝安全评价主要基于工程安全[1]，但影响大坝安全的因素具有多样性与不确定性。目前，对工程安全的认识仍处于半经验半理论性阶段，判断标准仍在不断修订和完善。基于人类自身安全的需求，大坝安全已成为公共安全的重要组成部分，大坝安全应正确认识负面尤其是破坏产生的影响。笔者基于风险理论[2-4]对大坝安全评价进行了研究。传统评价与风险评价 1．1 传统评价

传统评价体系评价内容明确，采用确定性评价方法，可操作性强，可对单一评价项目进行评价，评价结果符合传统认识，易被接受，但同时存在很多缺点。

(1)评价方法着重于工程本身，工程负面影响考虑不全面，难以从总体上把握大坝病险的严重程度。如病险等级相同时(同为三类坝)，无法体现出不同大坝病险严重程度的差异及其对工程安全运行的影响，不利于大坝整体风险的削减及采取经济有效的措施。

(2)对不确定性因素量化及专项分析间的逻辑关系不明晰。传统方法易对洪水、地震、结构安全等进行专项评价，采用确定性的评价方法，安全程度推断不明晰，没有体现出质量评价、运行管理、金属结构安全与工程安全的直接联系及影响程度，各专项分析间的逻辑联系及相互作用程度依靠专家经验推断，系统逻辑性不强，未考虑人为因素的具体影响。

(3)评价标准存在不合理性。传统评价是依据工程规模、工程效益及影响共同确定工程设计标准，未考虑溃坝后果与风险，工程等别划分不尽合理。

(4)对下游负面影响考虑较少，难以适应发展要求，不能提供基于经济考虑的安全排序。

1．2 风险评价

风险评价强调评价过程的系统性、逻辑性、透明性与评价对象的广泛性、动态性，评价对象包括工程自身与受影响的对象(尤其是下游)，方法具有多样性。风险评价的优点: 通过系统性的全面分析，对工程安全的各个环节进行识别判断，将不确定性处理透明化;为群坝风险比较或单一大坝不同部分的风险比较提供基础，可以实现全部荷载条件下的评价;能够反映工程安全和大坝溃决之间的内在联系，为优化和降低风险提供指导框架;将工程安全与溃坝后果联系起来，为决策管理及公共安全政策制定提供基础。

我国风险评价技术目前处在发展之中，与其相关的法律法规、技术标准等尚未建立，需要克服或存在的主要不足有破坏概率估计、生命损失确定、社会生命可容忍标准的可接受性、经验缺乏等。

1．3 传统评价与风险评价的关系

两种评价的出发点不同，从而决定了评价内容、方法与评价标准不同。传统评价认为，满足工程安全即满足下游安全;基于风险的安全评价认为，大坝安全是满足适度风险下的大坝安全。实践中，传统设计及运行良好的大坝很少发生溃坝事件，一般认为满足传统安全评价标准的大坝剩余风险是可接受的，但管理中还面临下游社会经济发展、运用方式转变、人为失误、恐怖活动、极端气候条件、工程老化等影响。因此，从社会经济发展与公共安全角度正确认识风险，实现资源优化、科学除险与可持续发展，应积极开展风险评价。

一般将风险评价作为传统评价的增强工具、替代工具及决策工具。澳大利亚大坝委员会的风险评价导则中明确评估的有效性需要得到大坝工程师的广泛支持，评估方法需要进一步发展等，在当前阶段，推荐将风险评价作为基于标准的安全评价体系的增强工具[2]。在评价中，大坝安全首先应满足风险标准，在可容忍的风险范围内还应根据ALARP(As Low as Reasonably Practicable)准则，将风险降低至可接受的水平。在当前发展阶段，选择将风险评价作为传统评价的增强工具是合适的。基于风险的大坝安全评价体系框架

我国水库大坝下游一般风险人口众多，一旦失事，影响巨大，仅从溃坝后果影响考虑来提升工程的设计标准，在经济上并不合适。笔者在王仁钟等[5]研究成果的基础上，提出了以传统评价为辅的综合风险评价体系框架，见图1。

图1 是一个原则性的框架，包括4 个方面的内容: ①传统的工程安全评价。根据目前的法律法规、技术标准要求，对工程安全进行分析评价或评价复核，确定工程存在的缺陷或潜在缺陷的部位、范围、程度，分析其距离设计安全要求的程度、可能的发展规律及可能导致的后果，为工程破坏模式分析提供基础。②风险分析。明确系统评价范围，确定分析方法，识别分析危险因素及导致的破坏模式，进行后果估计，确定总体风险。③风险评估。通过社会调查确定风险标准。④风险比较与风险决策建议。进行风险比较，确定大坝风险所处的状态是否满足风险标准要求;进行敏感性及不确定性分析，了解风险结果对来自不同风险源的敏感性，为风险削减提供参考依据;指出工程存在的主要危险，提出削减风险的技术和管理措施、建议，包括风险削减措施、费用效益分析、风险分布、风险削减优先方案选择等。

图1 大坝风险评价体系框架 这一体系是原则性的，具有适应性与可操作性。可以充分利用已有的评价体系、评价人员及评价经验，发现工程隐患，同时可以利用风险分析的优点，运用系统逻辑对不确定性问题进行分析，把握工程的主要风险，并提出有针对性的措施。我国目前尚处于风险评价的起步阶段，水库大坝风险较大，通过粗筛或初步分析即可取得较好的效果。新旧体系过渡分析 3．1 理念转换及普及

目前广为接受的大坝安全理念主要基于工程安全，而对大坝负面效应缺乏系统、全面的认识。风险理念是大坝及其影响对象行为约束、协调发展的基本指南，大坝风险评价则是识别负面效应、控制大坝风险的重要内容。现阶段，应积极普及大坝风险理念，为风险评价及管理创造环境，促进大坝安全管理向社会化、专业化、市场化发展;行业管理机构应加强与政府间的合作，促进政府加强下游土地的利用规划和监管，规避不合理开发产生的风险，促进水库下游应急救助系统的建设与公共资源的重新配置;推动政府在基础信息建设上的投入，为风险评价提供基础。

3．2 政策与法规过渡

传统评价体系有相应的法律法规且有较完善的程序、实施办法与监督要求。为推动风险评价工作，应将风险管理写入修订中的大坝安全管理条例，为风险管理与风险评价提供法规依据;制定与完善风险标准、风险评价导则或指南，规范和指导大坝风险评价工作的开展;推进应急预案(EPP，Emergency Preparedne Plan)及大坝运行维护与监测(OMS，Operation，Maintenance and Surveillance)的建设与完善;开展风险区划工作，制定合理的下游风险区土地利用政策等。

3．3 技术标准过渡

我国目前的大坝设计标准(或除险加固标准)与后果损失的联系不紧密，工程等别确定时没有考虑可能溃坝后果的影响，宜参考加拿大等发达国家的做法，根据溃坝后果对工程等别及建筑物级别进行分类，并据此确定建筑物的设计洪水标准和抗震设计标准。3．4 评价工作的开展

过渡阶段应以传统评价为主、风险评价为辅开展大坝安全评价工作[3]，以传统评价标准评价大坝工程安全，以已有风险标准研究成果为参考评估大坝风险。当前我国多数水库的OMS 尚不完善，EPP 处于探索、制订阶段，应加强对预测预警、EPP、OMS 程序等完备性、可靠性、有效性的评估，评价EPP 中的预测预警、通讯、应急响应能力，重视人力资源管理，由确定性方法向不确定方法过渡，增强系统分析的逻辑性与透明性。破坏概率的确定可结合专家经验及已有成果进行赋值，逐步由传统评价向风险评价过渡。

积极开展风险评价试点应用、推广与总结，促进风险评价指南与评价标准的出台，重视现场检查与调查，加强从业人员的逻辑思维培养，加强传统定性评价如工程质量评价、金属结构评价、运行管理、现场检查等内容的分析，通过系统的逻辑分析，量化工程措施与非工程措施的不确定性，为正确判断大坝风险提供依据。规范风险评价的程序与内容，通过人员培养与经验总结，推动工作的开展。结合除险加固调研，总结有效的工程加固措施，对非工程措施进行比较。风险评价及风险管理发展需求 4．1 风险管理需求

基于风险的评价体系是以风险管理目标为基准的，风险管理则是以大坝风险控制为核心。风险管理要素包括职责明确、制约有效的管理体制和程序化、可操作、运行有效的管理环节以及训练有素的技术人员等。

现阶段，我国实施的是以政府为主导的粗放型大坝风险管理(如汛期行政首长负责制)，政府既是监督者，也是大坝安全的管理者，在现阶段自留风险较大的状况下，可从全局角度降低整体风险水平，推动早期风险监控与管理工作的开展及应急状况下社会资源的调动;缺点是增加了政府责任与负担，不利于政府发挥自身的监督作用，易出现多层把关不严、责任与风险后移等问题。小型水库是大坝风险的主体，主要面临工程隐患多、管理投入不足、应急机制不完善等问题，管理中被动保留风险较大;工程管理方式难以量化大坝风险水平及除险加固效果，也未能考虑工程风险、水库效益及除险代价之间的关系。要实现风险管理的有效运作、满足可持续发展，应坚持整体利益优先等原则。管理上通过制度建设与资源优化组合，逐渐形成业主监管大坝风险、政府监督业主、公众监督政府与业主的制约机制。

4．2 风险评价体系需求

(1)完善法规与标准体系，修订或出台相应法规与标准，形成大坝风险评价体系及安全认证制度。明确大坝风险评价的组织、技术体系，建立从业人员资质制度，实现过程控制、监督，明确职责;建立风险评价标准或指南，开展定期与特殊情况下的风险评价复核;修订或出台相关规程规范，按溃坝后果确定建筑物的设计标准及配套管理设施;完善风险评价方法体系，完善OMS、EPP 与人因可靠度分析(HRA，Human Reliability Analysis)评价方法;形成长效机制，按风险大小及经济核算开展除险加固排序，降低风险。

(2)完善与建立职责明确、制约有效的大坝安全管理体制。完善、增强行业管理与政府间管理的协调机制;建立水库上下游风险区域内的宏观协调发展框架，促进、调整区域经济结构，规避盲目发展的潜在风险;加强各方的联系，拓宽资金渠道，保证管理工作的正常开展;重视人员资质与能力认证，加强人员培养与培训。

(3)加强基础研究。重视研究水库风险与社会、经济、环境的相互关系，制定合理的大坝安全政策，研究与社会发展适应的可接受风险标准，加强已有除险加固、降等报废、汛限水位等工程措施与非工程措施的总结，研究风险决策与风险处理优化技术，注意从宏观层面研究水库风险与效益平衡点选择等。我国大坝安全评价工作的展望

我国目前的大坝安全评价工作应继续以现行评价体系为基础，切实落实大坝安全评价工作，提高从业人员资质，细致全面地开展现场安全检查工作。同时，应积极开展风险评价技术的推广与应用，建立基于风险的大坝安全评价体系，重视对非工程措施的评价(降等报废、OMS 及EPP)，为水库风险管理提供技术支撑。

参考文献: [1]中华人民共和国水利部．SL258-2000 水库大坝安全评价导则[S]．北京:中国水利水电出版社，2000．

[2] ANCOLD．Guidelines on Risk Aement[M]．Australia: ANCOLD，2003．

[3]李雷，王仁钟，盛金保，等．大坝风险评价与风险管理[M]．北京: 中国水利水电出版社，2006．

[4]麻荣永．土石坝风险分析方法及应用[M]．北京: 科学出版社，2004． [5]王仁钟，李雷，盛金保．病险水库风险判别标准体系研究[J]．水利水电科技进展，2005，25(5): 5-8．

作者简介:王昭升(1971-)，男，江苏赣榆人，高级工程师，主要从事大坝安全评价研究工作。