水利基础设施管理中的风险理念

[] E.C.

1 风险理念

风险理念主要通过使用潜在失稳模式分析(PFMA)和风险分析来阐明风险的驱动因素，包括灾害可能性或严重性的变化、建筑结构预期性能的变化、风险中人和财产的变化，或者这些因素的组合(这是更常见的)。USACE开发了一个名为大坝安全措施分类(DSAC)的风险分类系统，使得USACE能够为其管理的大坝建立统一的分类体系、沟通渠道以及降低风险的措施。解决问题的关键首先是要更充分地了解风险，采用风险评估的方法来完成这项工作远比传统的确定性方法好。

2 决策优化与广泛沟通

随着对水利基础设施及其相关风险和效益认识的提高，风险理念也在运行管理和项目层面上提供了一个改进决策的框架。

在运行管理层面，风险理念提供了一个公平的框架，决定投资行为的相对优先次序和紧迫性。具体体现在：

(1) 水利基础设施系统必须进行更详细的风险分析，或者必须反过来对水利基础设施系统进行例行操作和维护；

(2) 水利基础设施系统必须面向可行性决策和决定文件；

(3) 水利基础设施计划必须面向建设。

在项目层面上，风险评估提供了一种统一的、可靠的评估和比较风险降低措施的方法，并最终协助选择风险降低策略。USACE采用可容许风险指南，按下列步骤来评估风险降低措施：

(1) 针对个人风险和社会风险，对可将伤亡风险降低到可接受水平的措施和方案进行评估，不符合这些原则的措施和方案一般不予进一步考虑。

(2) 对满足这些要求的方案，再采用最低合理可行(ALARP)原则进行相互比较，如：成本效率(统计寿命内节省的成本)、效益成本比、成本比例失调、稳健性、韧性和冗余性以及基本的工程管理。

运用风险概念更好地理解项目执行情况和风险源，选择最佳的降低风险措施，所有获得的这些信息有利于构建共识和支持。这种共识和支持不仅来自于投资商和受水利基础设施直接影响的社区，也来自于社会更广泛的利益相关者。

沟通是优化风险管理中的一项基本要素，因为在水利基础设施系统以外，如水库以上的流域和以下的洪泛平原，还有许多区域是业主不能直接控制或行使权力的，而要完全实现降低风险的目标唯有通过受到影响的团体和个人的参与。风险分析对理顺大型系统和流域内的各种复杂关系也是有效的，并以一种透明可靠的方式合理解释气候变化动因。

3 基础设施管理研究

风险评估常常以新的视角审视前人的工程成就和水利基础设施建设的年代，真实地呈现了工程当前存在的风险源，并突显了近60 a历史所积累起来的工程实践经验和现有标准的不足。通过风险评估，USACE已经确定近一半的项目需要降低风险，投资预算超过200亿美元。

3.1 尽早使用最初结果

(1) 第1年的风险评估结果，尽管USACE关注的是粗略性的数字结果，但却充分表明，重排的优先顺序是合理的。风险指引优先顺序与前1年发展起来的“颠倒预算”进行了对比，结果表明需作重大调整。由于此前的预算优先顺序是经过严密审查的，因此担心有人反对改变优先顺序。然而却发现，以前使用的优选法的局限性是众所周知的，引入新方法得到公认。研究发现，一些机构把目光盯在了分析而不是决定上，这可能有损信誉。

(2) 在决策制定中，采用风险评估，有时会出现紧急措施增加或减少的情况。为了承诺尽早使用结果，兵团致力于让优先顺序回复到他们需要的状态，而不过分担心这是否会改变在某些地方的工作流程和先前的承诺。一方面，应将所有高风险项目纳入当前队列；另一方面，剔除队列中的低风险项目。在大多数情况下，这种变化在国家政府层面迅速获得信誉；而在最初反应介于抵制和痛下决心之间的当地项目层面，信誉是逐步建立起来的。

3.2 确定风险驱动因素

遗憾的是，一旦工程贴上了“老化”的标签，就意味着存在大量的缺陷，与材料随着时间正常退化无关。在兵团档案中，大多数风险驱动因素可以归属于以下3类之一：

(1) 与基础设施或其基础存在缺陷有关，不论是自然存在的，拟或是施工时实际造成的(最普遍的是内部侵蚀)；

(2) 洪水灾害和地震灾害背景下的学科发展变化，不论是科学信息改进驱动的，还是分析模型升级驱动的；

(3) 增加洪泛区的潜在后果。

虽然确实存在与老化相关的影响，如碱骨料反应(AAR)和闸门系统移动部件的通常退化，但在美国这些都没有成为主要的风险驱动因素。

4 风险管理的新方法

在USACE，实现风险管理的关键是决定建立一种新的、小型的全国性组织，来帮助总体规划的制定和实施机构做出决策，鼓励他们通过培训、政策制定和方法论的发展而在更广泛的领域具有竞争力。USACE新设立的能够践行风险理念的治理机构有：

(1) 风险管理中心(RMC)。其总办事处设在丹佛、匹兹堡和路易斯维尔，旨在促进风险评估、评价、计划管理、政策发展，保持风险评估的最佳实践、技术支持、数据管理，并为USACE大坝和堤防安全项目管理培训人才。

(2) 映像、建模和后评估成果中心(MMC)。这是一个矩阵型机构，总部设在维克斯堡和堪萨斯城。MMC提供先进的统一淹没映像、水文和水力模型，应用于风险评估、关键基础设施评估、紧急行动计划和USACE水资源管理系统的后评估成果，包括与成果相关联的模型开发和培训。

(3) 大坝安全修复专家托管中心(MCX)和区域修复生产中心(PC)。MCX位于西弗吉尼亚州亨廷顿，PC位于7个USACE所在地，最近履行监督并负责大坝和堤防安全项目的审查、质量流程、设计与施工成果。团队组成如下：①大坝和堤防安全监督组(DSOG和LSOG)。这些虚拟团队由USACE每个技术与计划机构的专家组成，每年举办4次会议，为事务所提供风险特性和降低风险措施方面的建议。②政策和程序组。这些虚拟和临时团队由来自整个机构的政策专家组成，制定有关风险理念的综合性的新政策。

将风险理念作为一种方法，USACE能更好地理解传统定型的标准，并在应用过程中对其进行修正，而不是取而代之。许多传统的工程标准是建立在“极限状态”基础上的，并结合安全系数来说明效果、不确定性和保守性，两个常见的例子是渗流的整体稳定和出溢比降。USACE发现，严格执行这些标准来评估现有的水利基础设施，既可以导致处理措施极度保守，又可以导致偏危险。主要是因为确定性方法是被设计，而不是评估开发出来的，因此在使用中应注意下列问题：

(1)基于“极限状态”的分析方法通常仅考虑可导致破坏的事件树部分，而未充分考虑破坏的全序列、机理或模式，以及使事件的每一部分或序列或多或少可能发生破坏的属性和迹象等。

(2) 缺陷的存在，不论是天然存在的，拟或是人为造成的，很难使用传统的方法来评估或考虑，因为它们往往依赖于概化的横断面和材料属性。

(3)指南和设计手册中广泛使用的确定性方法，会导致工程师，尤其是缺乏经验的工程师变成过程主义者，过分依赖这样的指南和方法，忽略了在风险分析、确定性分析与设计方面必须具有的判断性思维。

(4)确定性方法不太容易以明显的方式考虑不确定性。在确定超高和有条件地不漫顶的概率方面就是一个例证，风险分析在捕获、展示和描述这种不确定性中非常有效。

5 基于风险的决策

使用风险分析方法的一个显著好处是将批判性思维重新引入到水利基础设施问题的解决上来，包括认识到决策最终受很多因素的影响，尤其是考虑相对优先级和紧迫性时。决策者应尽量避免视风险评估为简单的数字法，而是应在比较各种数值解的基础上做出决策。风险分析结果即不能代替决策，也不能代替批判性思维，而是为决策制定提供许多影响因素和指导性意见的背景资料。

5.1 降低风险的后评价和非结构性解决方案

对于许多机构来说，引入风险分析中的后评价，尤其是当它涉及生命丧失时，是一个介于传统的工程或科学学科之间的新领域。因此，它对鼓励水利工程师和从事后评估的科学家、经济学家、社会学家之间进行跨学科的知识交流非常重要。一个强大的跨学科后评价方法是极其重要的，尤其是它涉及到开发降低风险的措施，即一个结构性和非结构性的综合措施。因为后评价涉及人的行为，它本质上更加具有不确定性和复杂性，需要社会学的理解。在许多地方，后果加重是最大的风险驱动因素，如果不予以控制，风险就会加大。针对水情的实际情况，在考虑并宣传风险降低战略中，了解后果尤为重要。

5.2 打造一个新的“超级多面手”

像许多机构一样，USACE致力于在工程和科学领域培养专家，这些专家在各自的学科范围内变得更加娴熟，解决了许多设计和施工上存在的问题。尽管永远需要这样的专业化队伍，但是风险评估不仅要求深刻认识风险分析实践，而且要求对一、两个不同的主要学科专家级的了解，并对所有与风险评估有关的工程和科学学科可做到融会贯通。正因如此，在一个机构中培养资格更老、资历更深的“风险超级人才”，充实风险评估团队，是非同寻常的。

5.3 风险评估与决策相称

因为风险评估面向决策，因此在决定风险评估投入水平和细节程度上，考虑决策的属性、重要性和优先级是非常重要的。在运行管理过程中，USACE使用多级风险评估，将投入、定量程度和风险评估成本与受其影响的决策相融合，应用了以下原则：

(1) 档案初步筛选的风险评估。档案初步筛选的风险评估是对简化的、普通的固定破坏模式进行的风险评估，得出的是半定量的相对风险结论。筛选级评估是非常有用的，它可以将档案分类，高风险项目需要立即采取措施，低风险项目不需要马上关注，大量的“中间模糊类”需要进一步研究。档案初步分类后，就不再使用这种方法，但这是USACE了解水利基础设施风险现状的重要的第一步，也是在水利基础设施管理中引入风险理念和技能的重要的第一步。

(2) 水利基础设施定期和持续的风险评估。这一评估要专门确定潜在的破坏模式，得出的也是半定量结论，用来验证初步的风险分类，审核风险降低的过渡措施，确定优先处理的相对顺序，推进最关键项目的风险评估。定期和持续的风险评估对梳理在初步筛选风险评估中分类为“中间模糊类”的水利基础设施是非常有用的，按惯例每10 a就应针对所有名录中列出的水利基础设施开展一次风险评估。

(3) 问题评价研究的风险评估。这是一种全定量化的评估，按优先次序对风险最高的大坝施行评估，确认任何可处理的风险驱动因素与性质，建立基线风险，为继续整改报告打下基础。

(4) 水利基础设施整改报告的风险评估。这一风险评估主要基于问题评价研究，但通常包括填补关键信息数据缺口和不确定因素、风险驱动因素的更详细评估，对照可容许风险指导方针，作为评价风险减少方案的基础，使用ALARP原则与其他选项对比。结果被用来确定大坝加固(设计与施工)的优先级和紧迫性。

5.4 临时降低风险措施

在将风险分析应用于水利基础设施管理的早期阶段，USACE才明白，档案中主要需要投资的是那些可能几十年才能得以解决的问题。针对这一情况，并遵循公众安全至高无上的原则，临时降低风险措施(IRRM)首先在风险最高的项目上得到实施，尽管是临时的，但可以立即实施，同时制定长久的结构性措施，并确定优先投资方向。已实施的常用IRRM包括限制水库运行水位、改变运行模式、简单的临时结构性措施，以及对受影响民众进行风险教育并提高他们的风险意识。通常，这些措施是利益相关者可见的，因为他们与中止授权利益息息相关,如水力发电收入、娱乐和供水效益等。

6 失效模式分析与综合风险分析

在风险理念给基础设施管理带来的所有改变中，潜在失效模式分析(PFMA)可能是最重要和最有影响力的，因为它为亟待解决的问题提供了一个清晰的视角，即驱动风险的关键因素预期显现。一个问题能被清楚地理解，就可以更容易地加以解决。PFMA迫使工程师考虑结构如何破坏，与在设计和施工时的想法形成鲜明的对比。因此，由熟悉项目的工程师和操作人员组成的这个多元化集团，将创造性思维和批判性思维结合起来，就成为风险评估依托的架构基础。

孤立使用风险理念，描绘出的只能是一副黯淡的水利基础设施画面，因为他们只关注出了什么问题：过去的错误、遗漏、缺陷、实践状态的变化，以及静态的基础设施面对瞬息万变的动态世界的挑战。采取降低风险行动的主要理由是水利基础设施为社会提供了极大利益。水利基础设施要赢得并持续赢得投资，其价值必须得到彰显，说明为什么水利基础设施对社会很重要。基础设施直接关系到人们的生活质量、经济、就业和贸易，USACE的政策是促进基础设施的公平讨论，基于水利基础设施给国家带来的利益和价值，联邦政府完全应该对其进行巨额投资。以下列出了其部分价值。

(1)减少洪水损失。USACE的基础设施保护着2 500多万人免受频繁洪水的威胁,在降低与洪水相关的损失中释放出了巨大的利益，包括保护沿海岸3万多亿美元的财产, 每年防止内陆洪水灾害所造成的230多亿美元的损失。仅在2011年,大坝和堤防基础设施就避免了1 410亿美元的潜在损失，这一数字几乎相当于一年中对基础设施的原始资本投资。

(2)航运。在美国，进出口的95%是通过水路交付的，即通过内陆航运(船闸、大坝和渠道)和USACE管理的港口设施。其中包括全部出口农产品的60%，最近预测未来20 a全球对粮食的需求将增长35%，水利基础设施对全球粮食供应将有直接帮助。

(3)水电。USACE管理的发电厂是美国最大的可再生能源生产基地，对限制二氧化碳排放起到了重要作用，是全美第五大电力供应商。

(4)娱乐。每年超过3.7亿人进入与大坝相关的USACE娱乐设施，使得USACE成为美国最大的户外水上娱乐供应商。

(5)供水。在美国，每人每天使用的水超过305 L，水库蓄有足够的淡水，可供应9 600多万人使用。

7 未来前景

风险理念使得人们能更透彻地了解基础设施的发展和管理中涉及的决策。这种变化以根本的和积极的方式影响着机构的每一个单元、人员、政策和流程。USACE主办的两次大型国际风险研讨会已经证明，风险理念在提高水利基础设施管理方面已经落后于其他领域，如医疗、运输、环保产业。不管怎样，在美国经济的关键时期，风险分析将有助于人们更好地了解面临的挑战。这将使投资决策更加可信和稳妥，需求沟通更加有效。随着大坝相关的社会、经济、环境和政治挑战的加剧，风险理念会日益显示出其重要性，在大坝给社会释放效益的过程中，选择更可靠的、更合理的方法和对策。