水电工程风险及大坝设计中的风险分析

2014-01-19任世强

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：溃坝水电工程大坝

任世强

(正安县水利局，贵州正安563400)

水电工程风险及大坝设计中的风险分析

任世强

(正安县水利局，贵州正安563400)

通过水电工程的实际案例，对水电工程风险及大坝设计中存在的风险及发生的事故进行剖析，对其特征、类型及原因进行了深入的分析，重点突出了此类问题存在的客观、特殊而又普遍的性质。基于多年来，我国自然灾害事故频发的实际情况，风险理念似乎被放在了所有水电工程及大坝设计的重要位置。从实际出发针对类似地震、洪涝、泥石流和山体滑坡等灾害的情况，遵守现有的设计原则保证质量，辅以对这些灾害事件的认知未雨绸缪。

水电工程;大坝;风险;风险分析

1 水利水电工程风险及大坝设计中的风险概况分析

1.1 风险的特点

水电工程特点和大坝设计的风险，在一定的程度上取决于其本身的特点，同时也包含了设计理念及方法不成熟的因素。水电工程及大坝的风险存在客观、特殊而又普遍的性质并且贯穿于整个使用寿命之中［1］。

除此此外，由于我国大坝的风险设计还在起步阶段，缺乏风险意识，且需要考虑的因素有很多。因此，了解风险的特点显得尤为重要。

1.1.1 客观存在性

风险是客观存在的。任何的工程和大坝都会存在一定的风险，有人为的因素，也有自然的因素。

人为的因素是可以控制的，而自然的因素只能通过建立风险意识来预见和防范的，是不可能完全控制的［2-3］。

1.1.2 特殊性

风险不是持续出现的，但是却会随机的出现在任何一环节，会随着工程发展的阶段而出现。

1.1.3 普遍性

虽然风险不是持续出现的，但事实风险确实会一直存在的。

发生的风险为即成的风险，未发生但是可以预见的可以成为可预见的风险，未发生且未被预见的风险就是隐性的风险。这些风险会贯穿于水利工程及大坝的全部使用过程之中［4-6］。

此外，水利工程及大坝设计的风险还存在可变性、多样性和随机性等特点，这些特点都是影响风险的严重程度和波及范围的重要因素。

1.2 设计中的风险分析

通过对水电工程及大坝设计的风险分析，可以加强工程及大坝抗风险的能力。具体的分析可从以下4个方面入手:

1.2.1 水电工程及大坝设计存在的风险因素

单单从设计的角度出发，简单的坝体结构设计经过较为严密的设计也可以在遭遇危险时做到不溃坝;通过优化和调整枢纽布置格局及梯级调度等方法，虽然不能避免大坝能毫发无损，但也能保持大坝，防止溃坝的发生。

1.2.2 水电工程及大坝的风险分析的理论和方法

以合理的方法和理论为设计奠定厚实的基础，在工程的规划、勘察以及设计的过程中，如果可以用上此类的风险处理的策略和决策的技术，那么必定可以将工程和设计的风险降低，从而可以邮箱的控制风险带来的负面影响［7］。

1.2.3 有风险理念的设计与可靠度设计的区别

在规定的时间内可以完成的工程，讲究的是耐用的程度，而具有风险理念的设计是掌握可能会诱使发生事故或者直接造成事故的各种原因、事故会造成的后果以及后果的严重程度等等信息，将安全、耐用综合于一体的设计。

1.2.4 风险分析的地位

风险分析在设计中的地位应该说是核心的。只有主动发现肯能存在的风险，并且在设计中采取一定措施进行预防，才能控制和降低风险的危害指数。

设计中的风险分析能够以现有的设计体系为主体，风险理念为核心，综合二者的优点、取长补短，提高对风险的控制力度［8］。

2 大坝的安全状况及事故案例

我国水利部和国家电力监管委员会的前身——原能源部于20世纪80年代相继成立了属礼部大坝安全管理中心和水电站安全监察中心。这两大部门分别负责水利大坝和电站大坝的安全管理，会对其进行相关安全检查和评价，溃坝率也因此而大大降低。

据相关数据显示，我国曾于1991年、2001年、及2011年实施了定检确定的问题大坝措施，先后查出20多座病坝、4座左右的险坝，其中除了丰满大坝经研究后决定重建，其他的大坝都进行了维修和加固。

据1954—2000年的统计资料显示，我国已发生的溃坝:大型水库2座，中型水库124座，小(1)型水库668座，小(2)型水库2668座，总计3462座。其中溃坝的基本都是属于小型的坝，而且多数为技术比较缺乏的时候建造或者是有特定时期建造的大坝，而中大型的严重溃坝事故很少。

就目前而言，我国的中高坝溃坝的实例是不存在的。

我国1954年—2006年历年大坝溃坝数量统计图见图1。

2.1 风险事故问题

主要包括3个方面的内容:

2.1.1 内因和外因相互作用往往会诱发风险事故

局部损坏扩大至大范围的损坏。这种情况损失是可控的。只要能够管理维护到位，及时发现存在的隐患，就能够防患于未然，避免重大的损失，否则，千里之堤溃于蚁穴，日积月累的损坏总有一天会一并发作。

图1 1954年—2006年历年大坝溃坝数量统计图小(1)型水库数及相应病险水库分布数见图2。

图2 小(1)型水库数及相应病险水库分布数小(2)型水库数及相应病险水库分布数见图3。

图3 小(2)型水库数及相应病险水库分布数

2.1.2 外因和内因要区别对待，对症下药

针对薄弱的环节应该采取相对应对的措施，一来减少风险;二来可以避免不不要的损失。

2.1.3 正常运行的风险事故

主要建筑物损毁的风险事故和引发严重灾害的次生风险事故，是根据影响范围划分的。其中严重的次生灾害事故是一定有建筑物毁坏的，而且枢纽工程不能正常发挥其功能，甚至会影响到公共的安全［9］。

溃坝算是水电工程的最严重的风险事故了。在严重的事故中生命的损失是难以估量的。同时，也会对社会的正常秩序造成影响，引起动荡;还有可能会引起疫病以及生态的恶化。

2.2 国内溃坝案例

2.2.1 “75.8”连环溃坝事件

1975年8月，淮河支干流上30座左右的大坝，因罕见台风的侵袭而相继发生溃坝事件。当中有两座大型水库和亮度中型水库的溃坝，导致1 000多万的人们受灾，行车被中断，京广铁路被毁，还引起了疫病，同时缺粮又夺去了很多人的性命，造成的经济损失达数百亿元，是是世界上最悲惨的一次溃坝事件。

2.2.2 沟后水库溃坝

青海省共和县恰卜恰河上游沟后于1993年8月发生溃坝，被称为是500 a一遇的洪水，洪峰最高达2 000 m3/s，其下游的县城殃及13 km，死亡人数超过百人。

2.3 国际溃坝案例

1)法国的马尔帕塞，1959年12月发生溃坝。

2)意大利瓦伊昂水库，1963年10月报废。

3)美国提堂坝1976年6月发生溃坝。

4)奥地利柯恩布莱，1976年坝踵拉裂。

这些事故的原因虽然都不一样，但是都付出了惨痛的代价，留下了深刻的教训。

3 增强水电工程和大坝设计的抗风险能力的对策措施

主要包括3个方面的内容:

3.1 工程的选址和规模

水电和大坝工程的选址是一门艺术，出于安全考虑地址是很重要的。

地质因素是选址中首要考虑的因素，因此选址是保障大坝安全的关键。

规划河流梯级布局时，应该对地质的构造进行研究，避开有地址质量问题的地方，避免会发生地震危险的地方。

避开不良地质的同时，也应该避免在这些河段布置高坝大库。

低坝不仅可以改变山水地质条件，同时也能利用水头，大大降低地质的风险。即使发生溃坝的事故，也不用担心会造成严重的后果［10］。

3.2 设计要求和施工运行管理

一个好的设计和一个配套的施工是一个合格的水电工程的重要保证。高度重视大坝安全检测资料的评价也是必不可缺的。

在设计时，应设计假定的可能发生的情况，针对可能或已经出现的情况提出决策，降低溃坝的风险。

3.3 应急预案和应急管理

针对可能发生的情况要预先做好应对的措施和制定相应的预案，以便应对突发事件。同时，建立强有力的应急支撑平台和组织也是应对和处理类似事故的必备措施［11］。

4 总结

水电工程和大坝设计中的风险具有客观、特殊而又普遍的性质，包含了自然和认为两方面的因素。在水电和大坝的工程中，风险是一直贯穿于所有的阶段之中的，只有制定出科学的、合理地应对策略，加强风险意识的的培养，控制工程过程中各个过程可能出现的风险，除了可以避免工程风险的发生，还能减少事故带来的损失，确保施工的质量。

［1］徐选华，曹静，李芳.大型水电工程对复杂生态环境风险评价体系研究［J］.项目管理技术，2010(12):19-23.

［2］潘旭能.浅谈水利水电工程项目风险管理［J］.水利水电工程造价，2009(01):61-63.

［3］靖娟，秦大庸，张占庞，李莉.水利项目风险管理［J］.水利科技与经济，2006(08):5-7.

［4］萨尔蒙，马秀琴.大坝安全风险分析［J］.水利水电快报，1995(15):18-26.

［5］曹楚生.从大坝设计和风险分析看大坝安全［J］.水利水电工程设计，2000(01):4-5，8，56.

［6］李清富，龙少江.大坝风险研究综述［J］.灾害学，2006(02):37-41.

［7］J.D.O 基佛，洪卫，刘忠清.大坝安全和风险分析［J］.水利水电快报，1999(01):11-14.

［8］黄海燕，麻荣永.大坝安全模糊风险分析初探［J］.广西大学学报:自然科学版，2003(01):16-20.

［9］何晓燕，梁志勇.水库溃坝后果及风险标准研究综述［J］.中国防汛抗旱，2008(06):55-59.

［10］王仁钟，李雷，盛金保.水库大坝的社会与环境风险标准研究［J］.安全与环境学报，2006(01):10-13.

［11］肖义，郭生练，刘攀，林凯荣，熊立华.大坝防洪安全风险评估框架及其应用［J］.武汉大学学报:工学版，2006(04):20-26.

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