水库除险加固投资风险分析

杨春雷

摘 要：该文以水库除险加固为探讨对象，概述了中小型水库的病险成因和常见病险类型，并给出了水库出险加固投资的经济评价主要内容，最后给出了以随机模拟等手段来建立投资风险的计算步骤。

关键词：水库 出险加固 风险 随机模拟

中图分类号：TV697.3；F426.91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0208-01

自新中国建国以来，修建了大量水库，共有大小水库8万多座。在这些数量庞大的水库中，中小型占据了绝大多数。这些水库在过去的几十年的经济建设中发挥了巨大作用，已经成为了国民经济中的重要组成部分。但由于历史原因，很多水库在设计时所采用的标准偏低，施工质量受当时的技术条件限制，经过多年的运行后，往往会存在各种各样的病险问题。在已经发生事故的水库中，多数是中小水库。水库一旦发生事故，其后果往往都比较严重。对于大型水库，其加固除险问题往往都需要通过特定的技术途径来确定。从普遍适用性的角度，研究中小型水库的加固除险问题具有很强的普遍意义，因此该文将就中小型水库的出险加固为出发点进行探讨。但由于中小型水库的规模问题，进行除险加固时就需要依据一定的约束条件，因不同的加固形式所伴随的经济代价和潜在的风险也同的，因此需要在满足水库功能和安全性得到保障的前提下，研究进行水库加固时的投资及风险。

1 水库病险成因分析

造成水库出现病险情的原因是多种多样的，大多和原设计不合理、长时间运行后工程材料老化失修等关系密切。主要体现在以下几个方面：（1）水库设计标准方面的问题我国多数的中小型水库都是20世纪60年代前后修建的，由于当时的水工结构设计规范等还很不完善，水工建筑物强度、材料使用等标准已经不能满足水库现今的使用需求。尤其在具有防洪任务水库，由于流域水文条件的改变，防洪标准偏低方面的问题更加严重。（2）勘察设计方面的问题。由于时代技术水平限制和经费等问题，中小型水库在兴建时对坝区地质状况的勘测往往不是很彻底，设计时靠工程经验的成分较多。特别是对于流域资料缺乏的地区，对流域水文资料等的经验估计会对工程防洪能力造成较大偏差，其集中表现就是工程的实际防洪能力不足，威胁到水库安全。例如由于对水库实际入库洪水估计的不足，造成水库泄洪设施不合理，缺乏专门的溢洪道造成泄洪能力不足，或是由于对地质勘探不足，造成建筑物沉降量过大或不均匀造成坝体开裂等。（3）施工方面的问题。水库大坝由于其体积庞大，对施工中各个工序的质量要求较高，如果施工中质量管控不到位，容易造成诸如混凝土拌合时的不均匀、混凝土开裂、土石坝碾压强度不满足要求等。这些都和施工时的施工单位的技术能力和时代技术水平所限制。

2 中小水库常见病险

鉴于以上几类病险成因，在出现病险情的水库主要表现为以下几个方面：（1）由于设计标准方面的问题，水库的防洪标准偏低，大坝高度已经不能满足防洪要求。这是多数水库面临的共同问题。造成这一问题原因除了设计时防洪标准偏低外，还和水库建成以来由于人类活动等影响造成的流域水文条件发生改变有关。（2）水工建筑物抗震标准偏低 由于水库失事的后果严重性，现在对水库的抗震要求已经比较重视，根据有关调查数据，由《中国地震动参数区划图》中来复核的水工建筑物抗震标准，很多水库都无法满足这一要求。（3）水工建筑物老化带来的问题 这方面的问题主要表现为坝体塌陷、结构裂缝、渗漏、排水系统失效、抗滑稳定下降、混凝土炭化、坝下泄洪设施冲刷严重、泄洪道气蚀严重等。（4）机电设备方面的问题。这方面的问题主要是管理上的问题，由于对水库调度相关的闸门、机电设备等的管理、维护不力，设备老化锈蚀、止水片老化、闸门启闭设备失效等。

3 病险水库加固后的经济评价内容

根据中小型水库所承担的的主要功能看，除险加固的主要目的是巩固提高其防洪能力，在保障安全的前提下充分发挥其其他社会功效。该文中在对除险加固行为进行经济评价时，主要依据《水利建设项目经济评价规范》中的有关要求，来对水库出险加固工程的社会经济效益进行评价，以动态分析方法，对费用效益以有无该项目的增量分析法来进行讨论。主要涉及的评价项目包括：（1）工程投资按影子价格调整工程投资；（2）年运行费用主要涉及的项目为对水库进行出险加固后，所产生的管理费用、维护费用等，含大坝防渗加固、泄洪设施修复、日常养护费用、工人工资等。（3）增量效益。主要考虑的项目为对水库加固后所获得的防洪、渔业、灌溉、供水等效益。其中防洪效益以频率法计算，按加固后水库所能获得防洪效益与水库平均防洪效益之差来衡量。灌溉效益以完成水库加固后可多供灌溉水量所形成的粮食增产量折算成货币单位来衡量。供水效益以水库加固后增加供水人口用水量折算成货币单位衡量。养殖效益以增加的可养殖水面乘以单产收入的形式衡量。在国民经济评价指标方面，以经济内部收益率、净现值和益本比的形式计算。（4）财务评价方面，需计算财务支出、供水成本（主要考虑固定资产形成率、年折旧费率、工程年折旧费和工程年运行费）、财务收入（含水费收入、水产养殖收入等）。（5）敏感性分析在水库加固这类项目中，一般只进行项目国民经济状况做敏感性分析，可相对简单以固定比例增加固定资产投资和减小效益的方式考察工程的净现值、内部收益率和益本比。

4 水库除险加固经济评价的风险分析方法

水库除险加固所能够带来的各类效益中，最重要的效益之一就是提高了水库的防洪安全水平，也提高了下游保护对象的安全程度。因此在水库除险加固的经济评价风险分析中，应重点针对防洪方案的经济效果评价及其风险。在计算水库的防洪效益通常情况下会选用多年平均洪灾损失以及工程的支出费用来建立防洪效益的函数表达式。但这类方法只能给出静态值，不能计算防洪效益的经济评价风险。为了建立防洪效益和风险之间的相关关系，本文中采取如下步骤来进行：（1）模拟径流系列利用经典的蒙特卡洛随机模拟法来随机模拟径流系列，对于流量较大的径流系列则形成洪水过程，此时可计算该场洪水下的防洪效益，该场洪水的发生概率即对应于该防洪效益的概率。通过若干次模拟后便可绘制防洪效益和洪水概率之间的相关曲线；（2）同样采取随机模拟法，模拟水库在经济使用期内水产养殖效益值，并以对数正态分布来拟合该系列的模拟数据。（3）采用随机模拟法，认为工程年维修费服从正态分布，以对数正态分布来拟合该组模拟数据。（4）按照风险分析有关理论，建立起如下的加固工程净效益的极限状态方程：，其中为防洪效益、水产养殖效益以及工程年维修费的函数，为其他投资，为其他收益，为项目决策指标。（5）由于防洪效益、水产养殖效益和工程年费用均已建立起风险关系曲线和函数表达式，故可通过求解，使之大于零，即可得到工程投资风险的临界值。

参考文献

[1] 叶天彬.水库除险加固问题探讨[J].海峡科学，2008（5）.

[2] 蔡守华.基于AHP-TOPSIS的小型水库除险加固优化排序方法[J].扬州大学学报，2009（12）：1.endprint