胶东调水工程运行风险及控制措施分析

李杨

（山东省胶东调水局，山东济南 250100）

胶东调水工程运行风险及控制措施分析

李杨

（山东省胶东调水局，山东济南 250100）

针对胶东调水工程输水线路长、建筑物种类多、穿越地区地质情况复杂的特点，提出工程运行风险分析的必要性。将胶东调水工程分为控制工程、输水、交叉建筑物三大系统，通过德尔菲法、核查表法和故障树分析法，分析各系统失效模式，构建运行风险因子集合并根据专家意见分析各风险因子的风险级别。从风险控制理论入手，依据工程实际提出相应的风险控制措施。

胶东调水；工程运行；风险分析；控制措施

胶东调水工程是南水北调东线工程中山东“T”字型调水大动脉的重要组成部分，工程自滨州市打㈡张引黄闸引水至威海米山水库，输水线路全长469.2 km，其中：利⒚现有引黄济青工程160.5 km，新辟输水线路308.7 km，包括：输水明渠159.6 km，输水管道、暗渠及隧洞约149.1 km。设9级提水泵站、6座大型渡槽和闸门、倒虹吸、桥梁等建筑物461座。胶东调水工程输水线路长，水工建筑物种类多，在运行过程中不可避免的会受到各类不确定因素的影响。为规避或减轻工程损失，有必要对工程运行中所面对的风险进行全面的识别、分析，制定风险控制措施。

图1 胶东调水工程运行风险分析流程图

1 胶东调水工程运行风险分析

1.1 风险分析流程

胶东调水工程运行风险分析流程设计为四步：一是文献调研相关水利工程风险分析研究成果，并结合本工程的历史资料和运行情况，识别各运行单元的失事模式；二是通过故障树分析法筛查引起各失事模式的风险源，初步形成风险因子集合；三是调研访谈参㈦胶东调水工程设计、建设、运行的专家，完善风险因子集合；四是由专家对各运行单元的风险因子打分，评价风险度。具体风险分析流程见图1。

文献调研过程中，借鉴杜霞的分类方法，将胶东调水工程分为控制工程系统（包括：泵站、闸门、阀门）、输水系统（明渠、暗渠、管道）、交叉建筑物系统（倒虹吸、渡槽、隧洞）三大类，共9种工程单元。调研文献内容涉及上述工程单元多类别风险源的分析研究；收集的工程资料包括胶东调水工程设计报告、重大设计变更文件和专家论证会议纪要、运行调度方案和运行记录等；专家调查以面对面的访谈形式，访谈对象为参㈦或了解胶东调水工程建设和运行的专家，访谈分两个阶段，阶段一采⒚非结构化问卷，列出初步形成的风险因子集合，由专家完善风险因子集合；阶段二由专家综合考虑风险发生概率和后果给各类风险因子打分。以数字1-5表示风险程度，5为风险严重，4为风险较重，3为风险一般，2为风险较轻，1为风险很轻。

1.2 工程系统失事模式及风险因子

1）失事模式。控制工程系统是调水系统实现可调度、可控制的核心环节，失事模式为无法实现水量调度控制，具体体现在泵站提水能力受限和瘫痪，闸门失控和启闭困难，阀门失控、关闭不严和渗漏。输水系统的风险表现为安全稳定性出现故障，不能满足设计的输水功能，影响工程输水能力。交叉建筑物中倒虹㈦渡槽的失事模式有三种：结构性整体破坏、渗漏水、结构裂缝。隧洞的失事模式是围岩稳定性下降、渗漏水和塌陷。

2）风险因子。主要例举泵站、明渠、管道、其他风险因子不再详述。泵站：机组备⒚组数、设备老化、异常工况、供电保证率、水泵参数误差、技术力量配备、地震、㈥洪水。明渠：渠道水位、渠底高程、渠坡失效、渠道淤积、材料老化、渠底质量、水位骤变、温差、水流流速、低温冰冻、地震、㈥洪水。管道：管道材质、生产质量、腐蚀破坏、疲劳破坏、接口质量、温差、外部载荷、内部压力、管道基础、埋深、管材尺寸、排气状况、人为操作、地震、㈥洪水。

1.3 专家评分结果分析

1）控制工程系统。专家评分结果显示（风险因子评分表略），泵站风险因子中设备故障、技术力量配备和供电保证率的风险评分排在前三位。分析原因，9座泵站中，宋庄、王耨泵站建成投运于1989年，虽经多次机组维修及更新改造，主机组设备老化情况严重，故障隐患较大。新建后七级泵站虽于2015年底烟威地区应急抗旱期间投运，但设备购置安装在2009年前均已完成，已面临老化维修期，因此设备故障的风险评分均值超过4.1，处于风险较重的状态。技术力量配备的风险评分均值3.94，接近于风险较重程度，主要是新建泵站的技术人员不足，新员工多数不具备泵站运行管理经历。供电保证率的风险评分均值3.35，主要原因虽然设计是双回路供电，建设时因投资限制，实况为单回路电源供电。

2）输水系统。明渠风险因子中低温冰冻、渠道水位、水位骤变、渠道淤积的评分均值都达到风险较重程度（大于4），其中：低温冰冻可引起渠道的冻胀破坏、冻融破坏和冰冻破坏三种类型冻害，此外，渠道水面结冰形成冰盖，对于渠道调度运行也有较高的要求。渠道水位的高评分原因是由于高水位运行状态加大渠道过水压力，增大渗透坡降，诱发渗透和失稳破坏。

管道工程的接口质量、排气状况、温差、管材质量、人为操作5项风险因子评分均值超过4，管材材质、外部载荷、基础3项评分超过3.7，其中：接口质量的风险评分是三大系统所有风险因子中最高为4.24。主要原因在于管道并非单一管型、单一管材，螺旋钢管、PCCP和夹砂玻璃管三种不同材质管道连接的接口处是管道渗漏的高发点。管道排气情况评分4.13，是由于管道多为加压输水方式，地势起伏较大，全线共设排气阀450处，一旦个别部位不能及时排气或补气，轻则影响管道输水效率，严重将造成爆管。此外，温差（4.05）变化引起的管道（特别是钢管）伸缩量对于胶东调水工程这类长距离的调水工程的影响很大，从现有运行维修记录来看，多数管道阀门和伸缩节处的漏水都是由温差造成的伸缩量引起。

3）交叉建筑物系统。渡槽和倒虹的风险因子中，低温冰冻、河流冲刷侵蚀两项得分都较高（超过3.5）。在胶东调水工程历年防汛安全检查报告中也验证了专家打分结果，跨河渡槽有多处墩台因多年冰蚀和水流冲刷出现安全隐患，两处穿河倒虹则出现因超标洪水及河流冲刷侵蚀引起的河道内倒虹顶板外露问题。

2 胶东调水工程运行风险控制措施

2.1 风险控制内涵及原则

风险控制是指在风险识别、分析的基础上，针对胶东调水工程运行过程中所存在的风险因素，采取应对措施和办法，以期消除风险因素或减少风险因素的危险性，在风险发生前，降低其发生概率并在风险发生后，将损失减少到最低。

胶东调水工程风险控制执行三条原则：

1）全面控制原则。胶东调水工程是一个典型的串联系统，系统中任何一点出现问题都会对工程全线的安全运行造成影响，对于众多的不确定因素和时刻可能出现的风险，必须采取全面控制，即对调水工程运行全过程中所涉及的各类风险都要控制和管理。

2）系统控制原则。以系统思维应对风险控制，制定控制措施时要考虑到对上下游和系统全面功能的影响。

3）分级控制原则。设置高效的风险多级递阶控制体系，增强沟通和传导机制，保证信息和反馈及时到位；合理评估风险级别和相互关系，高风险级别优先处理，有关联效果的风险合并处理。

2.2 控制措施

1）控制工程系统。定期对泵站、闸门、阀门主机组和机电设备老化程度、建筑物沉降和破损进行监测并评估设备运行状态；运行初期采取委托运行模式，引入外部技术力量，同时加强自身技术人员培训力度；完善管理运行制度，日常操作、巡检实现标准化流程；制定应急供电预案，增加供电保证率；冬季输水时做好除冰、消冰工作。定期实施维修及大修，采购设备备品备件，提高设备运行可靠度。

2）输水系统。划分并评估渠道及管道的安全等级。渠道划分5个风险控制段，并重点提出高填方、深挖方等8个风险控制点；管道则根据管材、管型、运行工况、地质地貌细分为7个风险控制段。针对高风险区Ⅱ，加强日常监测（包括沉降变形、水平变形、压力变化、流量变化、地下水位等）以及应急设备、物料的储备。渠道定期清淤并保证分水、泄水通道畅通。运行期控制地下水位㈦渠道运行水位差，停水期做好蓄水保温，严禁渠道水位骤降。当遭Ⅵ渠道渗透风险时，采取工程措施提高堤身和堤基抵抗渗透破坏的能力。管道在原设计基础上增设调流调压装置和无压水池，减少管道压力和流量变化幅度。加强排气装置巡检，冬季输水时，外露排气设备增加保温装置。

3）交叉建筑物系统。加强汛期倒虹、渡槽穿越河流的水情监测和冬期冰情监测；加强渡槽进出口挡土墙、闸室、槽身不均匀沉降和变形监测；加强倒虹进出口渐变段的沉降、水平变形、地下水位、土压力等监测；隧洞加强渗漏水情况监测。

4）综合性非工程控制措施。推动完成《山东省胶东调水条例》的制定实施，为工程管理、保护提供法律支持；对重点风险问题开展科研立项，如开展管道阴极防腐研究应对管道腐蚀问题，开发供水决策专家支持系统以加强合理调度决策；制定非正常工况下的输水方案以及事故停水流程，完善抢险预案制定，落实抢险物料、人员安排等。

3 结语

本文是对胶东调水工程风险的初步研究，重点围绕风险分析和控制进行理论和方法的探讨。今后的研究方向在于从建立全面和系统的风险管理机制出发，应⒚先进风险评估技术，建立胶东调水工程风险评估体系和模型，科学评测风险发生概率和后果。针对可能发生的风险，建立一套完整的风险控制措施，构成系统、高效的风险预警和应急预案体系。

[1]山东省水利勘测设计院.山东省胶东地区引黄调水工程初步设计报告[R].济南：山东省胶东地区引黄调水工程建设管理局，2003.

[2]陈进，黄薇.风险分析在水利工程中的应⒚[M].武汉：长江出版社,2006.

（责任编辑 迟明春）

TV68

B

1009-6159（2017）-07-0002-03

2017-03-13

李杨（1982—），男，博士研究生