调水工程调度运行过程风险分析及对策

段政

(山东省调水工程运行维护中心威海分中心 山东威海 264200)

水利工程是人类社会生活中不可或缺的基础设施，具有水资源综合管理、防洪、防洪等功能。在进行水利建设时，不可避免地会有一些危险。针对上述风险，如何降低风险、提高水利建设安全水平，是值得相关工作者认真思考的问题。水资源养护项目的总体规划可以分为分析、方案制订、决策、实施、控制、反馈等阶段。在各个阶段，都存在着不同程度的危险。

1 风险管理的内涵

1.1 基本概念

风险是19世纪末西方经济学的一个重要概念，它在经济学、社会学、工程学、环境科学、灾害科学等方面得到了广泛的应用。当前，业内公认的“风险”是“不良事件的发生概率和不良事件所带来的损失之积”。

洪涝是自然界的一种自然现象，而洪灾则是由于人为因素引起的洪涝灾害。所以，洪水的危险一般有两种：一是洪灾危险性，反映了洪涝灾害的严重性；二是对洪灾的易损性（反映出承载者抵御洪灾的能力）。洪水强度指数、建筑特征指数、区域抗灾指数（包括防洪标准、洪水预测、应急调度等）是影响洪水脆弱性的主要因素。

1.2 风险管理的基本内容

风险管理是指识别、估计、评价和做出风险决定的过程。

首先，风险识别是指系统地、持续地识别、总结、推断和预测各种因素，比如：潜在的和客观的危险因素，并对其成因进行分析。风险的来源、程度、性质，以及与它的行动和出现有关的不确定因素。

其次，风险估计是通过对历史数据的分析，运用概率、统计等方法对某一不良事件的发生概率及所产生的损失进行定量。

再次，风险评价是基于对研究区域的风险分析，综合考虑了不同风险因子的发生概率、损失和其他因素的风险指标，形成一个单一的指标，并以区域的经济发展程度和可接受的风险为基准。

最后，风险管理（决策）是指根据风险管理的目的和目的，根据科学的数据，对风险进行监测、接受、规避、转移、抵抗、缓释和控制风险。风险分析和评价是风险管理的关键。在进行风险决策时，首要的工作就是以最小的代价得到最大的安全。

2 调水工程运行风险分析

2.1 风险分析流程

在此基础上，一是对有关项目进行了风险分析，并结合以往的经验，对其故障类型进行了分析；二是采用故障树的方法，对各种类型的失效进行初步的风险因子筛选；三是对调水设施设计、施工、运营等相关专业人员进行调查和访谈，并对其风险因子进行分析；四是由专业人士对各作业单元的危险因子进行评价。

在文献调研中，将调水工程划分为三大类型，比如：泵站、阀门、闸阀、供水系统（明渠、排水管、管道）以及跨建筑的系统（虹吸管、渡槽、隧道），共有9个项目。科研文献主要包括对以上几种不同类型的危险源的分析与调查，所搜集的工程数据主要有设计报告、关键设计变更、专家论证，以及相关会议、操作计划、操作程序等。评审采用面谈的方式，对象为从事或拆除输水项目施工和运营的专业人员。访谈分两步进行：一是采用无结构式调查表，将初步形成的危险因子汇总，由专家对危险因子进行归纳；二是在对风险发生的可能性和结果进行分析的基础上，对不同的危险因子进行了评价。从1～5，5代表风险严重，4代表风险较重，3代表风险中等，2代表风险较轻，1代表风险很轻。

2.2 工程系统失事模式及风险因子

2.2.1 失事模式

在供水系统的调度与控制中，技术控制系统起着重要作用。失效形式为不能实现调度员对水量的控制，主要表现在泵站的抽水能力有限、瘫痪——闸门失控、开启困难、阀门闭合失控、迟钝和不密闭。我国城市供水系统存在着对安全、可持续发展的破坏，无法实现供水的设计功能，从而影响到供水工程的承载力[1]。在交叉结构中，倒虹桥和渡槽的破坏形式主要有3种：一般结构破坏、渗漏破坏和结构开裂。隧道的失效形式主要有围岩失稳、渗漏、坍塌等。

2.2.2 风险因子

泵站、明渠、管道，以及其他危险因子的典型实例，在此将不再详述。泵站：备用设备数量、设备老化、异常运行、保证电力供应、泵参数误差、技术力量分布、地震、雨洪。明渠：渠道水位、渠道底部高度、坡度塌陷、渠道沉积、材料老化、渠道底部质量、水位突变、温差、流量、低温冻结、地震、雨洪。管道：管道材料、产品质量、腐蚀损伤、疲劳损伤、接口质量、温差、外载荷、内部压力、管道基础、深度、管道尺寸、排气状况、人为工作、地震、雨洪。

2.3 专家评分结果分析

2.3.1 给水

在明渠的危险因子中，低温冻结、渠道水位、水位突变、渠道泥沙的平均得分均为4分或更高。3种航道损伤类型为：冻胀、冻融、冻害。同时，由于航道表面的结冰和冰层的存在，使得航道的规划工作变得更加困难。高水位是由于在高水位的作用下，使河道中的水流压力增大，使其过滤斜率增大，从而导致了渗漏和不稳定。

在管道设计风险因子中，界面质量、排气条件、温差、管道质量、人体机能这5项指标得分均在4以上，管道材料、外载荷、基础这3项得分均在3.7以上。其中，以界面质量风险得分为三大指标，以4.24为最大，螺旋钢管、PCCP、夹心玻璃管3种材料的管道是发生泄漏的主要原因。由于管线以增压供水为主，地势起伏大，排气管的排放率达到4.13。整个线路上总共有450 个排气阀。如果管道中的部分不能充分利用或补充，将会影响到输水的效率，造成管线爆炸。另外，由于温度差（4.05）的变化，特别是钢管的膨胀和收缩对引水工程的影响更大。由于温度的变化，造成了管道阀门和补偿装置的渗漏。

2.3.2 建立跨学科的制度

在影响渡槽、倒虹的危险因子中，以低温结冰、河水冲刷为最高（3.5 以上）。专家评价也通过历年的防洪安全监测报告来证实。倒虹桥是因为洪水泛滥和河水冲刷造成的。冲刷造成了河床倒虹顶暴露的问题。

2.4 水利工程调度阶段风险识别

2.4.1 研究和掌握自然法则

人类也许不能控制自然，但是通过学习与研究，可以掌握自然运行的法则。因此，应加强对自然法则的了解，并对其进行规律性的分析、对比，以更精确地预报出气候的变化，从而有效地减少准备不足的危险。

2.4.2 建立一套科学、规范的风险管理制度

在水资源保护工程规划中，应注重对其进行管理，以提高其规划的科学性和合理性。水利工程调度是一个复杂、复杂的工程，必须建立一个科学、合理的调度方案，决策过程，及时准确地下达指令，顺利执行指令，监督和反馈。在控制等方面，为了确保并提高决策的精确度和执行效率，必须采用科学的方法[2]。

2.4.3 与员工有关的技术风险

防汛抗旱、水利工程的设计与实施，各个环节的指挥与决策都与人的关系密切。从一定程度上讲，决策的科学性和有效性关键在于由谁来决定。

3 调水工程运行风险控制措施

3.1 风险拉制内涵及原则

风险控制是指通过对调水项目的风险进行识别与分析，针对调水项目运行中可能出现的各种危险因素，从而达到减少风险的目的。

3.1.1 总量管制

调水工程是一种典型的分批处理方式。系统的故障将直接影响整个项目的安全。面对各种不确定性和危险，要实行全方位的控制，也就是要对整个调水项目的运营进行全方位的控制。对与全流程有关的各种风险进行控制和管理。

3.1.2 对制度的管理

运用系统化的思想来进行风险管理，并在设计过程中考虑到对上游、下游和整个系统的作用。

3.1.3 实行分层管理

建立一套高效的多层次风险管理系统，强化沟通与传递机制，保证信息的及时和反馈。

3.2 控制措施

3.2.1 项目体系的建设

对泵站、阀门、机电设备的老化程度、沉降及建筑物的损坏进行定期监测，对设备状态进行评价，在运行初期采取可靠的运行方式，聘请专业技术人员，加强对技术人员的培训，完善操作系统，落实日常操作和检查规范化程序，制订应急供电方案，提高供电保障水平，开展冬季供水除冰工作。定期进行维修保养，购置备品，以改善产品的使用寿命[3]。

3.2.2 输水系统

对管道和管线的安全级别进行分级和评价。该渠道分为5 个风险控制区，主要针对高路堤、深挖等8 个风险控制点；根据管道材料、管道类型、运行条件、地质条件等因素，将管道划分为7 个危险控制区域。在危险地段，要加强日常的监测（包括沉降变形、水平变形、压力变化、流速变化、地下水位等），并及时准备好应急装备。渠道要定期进行深挖，确保输水渠道的畅通。在运行期间，要对地下水位和渠道工作水位之差进行控制，在停水时要进行蓄水保温，禁止渠道内水位上升速度极快。在遇到渗流危险的情况下，应采取相应的工程措施，以增强填土、填土地基抵御入渗的能力。根据原有的设计，管线安装有流量和压力调节设备，并有一个可自由流动的水槽来降低管线内的压力和流量。加强通风设备的检修，在冬季用水时，应在通风设备上安装隔热设备。

3.2.3 建立跨学科的制度

加强对冬季汛冰期倒虹和渡河水质的管理，并加强对挡土墙、闸室和渡槽本体的不均匀沉降和变形的控制；加大了倒虹式进水口坡度范围内的沉降量和水平变形，地下水位和地压等，强化了防渗措施。

3.2.4 对非工程的综合管控

协助制订、执行调水规程，为工程管理、维护提供法律上的支持；开展管线阴极防腐试验，解决管线腐蚀问题，建立专家决策支撑体系，强化科学的规划，制订特殊条件下的给水方案等重大风险问题的研究。健全紧急情况下的应对计划，规定紧急情况下的物资管理和人员的活动。

3.3 建立先进的技术支撑体系

加强新技术的运用，加强灾害预测、洪水演化建模、防洪工程监测评估、实时数据收集、处理等方面的工作。为了进一步提高短期气象、水文预测的精确度，不断寻求中长期预测技术手段，加深对自然规律的理解与把握，减少认知风险，加大对灾害的早期预警。

3.4 建立标准适度、功能合理的工程体系

一般来说，越是严格的水资源管理制度，就会最大程度地避免发生意外。但是在实际中，技术标准所包含的问题非常多，包括技术层面和经济层面。所以，如果单纯地提升工程标准，就有可能在一些案例中激化人类和大自然之间的冲突。所以，必须对各种因素进行科学、合理的分析，并根据实际情况，制订相应的工程规范，实现人与自然的协调[4]。

3.5 建立科学规范的管理体系

因此，水资源保护工程的规划与实施，涉及到多个方面，具有系统性、综合性。要想有效地控制风险，就必须把管理工作标准化，把每个环节都弄清楚，尽量把风险降低到最小。一是对防洪规划进行全面的分析与科学的论证，以确保防洪调度的合理决策；二是降低人为失误所造成的危险的合理制度；三是要严格按照施工工艺和施工工艺要求，防止施工过程中出现的不规范操作造成的危险。

3.6 强化人员教育与培训

合理的工程体系、先进的技术支撑体系、科学规范的管理体系，最终都要靠一群人的劳动实践来实现。加强指挥决策、调度、工程运行等方面的专业技术和劳动技能的训练，是保证工程调度和运行安全的关键。

4 风险控制的具体做法

4.1 形势分析阶段的风险控制指标

以江苏省为例，其地处长江、淮河、沂河、沭河、泗河流域下游和南北气候过渡带，滨江临海，有很多的河流和湖泊，还有许多的水资源保护项目。很多节水型项目都有其复杂的作用，如防洪、排水、灌溉、供水、航运和发电。由于特殊的地理环境和工程环境，使得库区的水利设施调度工作具有较高的复杂性[5]。

在分析、规划、比较的过程中，往往会出现洪水、区域流量和区域流量的矛盾。水库的安全防洪与水库蓄水、上下游、左右岸矛盾、不同地区和不同行业对水利建设的不同要求的矛盾。解决这些矛盾的过程其实就是识别风险，评估风险（定性和定量），然后寻找应对洪水、预警和减灾的措施和政策。

比如：在分析局势的时候，最大的危险就在于能否做出正确的判断，是否影响到接下来的一系列工作。当前，我国的风险控制主要有时间指标控制、水情指标控制、气象趋势指标控制等。

以江苏省为例，从时间指标来看，5～6月份是灌溉用水短缺的主要问题；江苏是台风最盛时期，最大的争论是8 月中下旬洪水资源的累积与蓄水。在水位、流量、蓄水量、一般洪水等指标的监测上，各大型河流、湖泊、水库都有自己的特点水位，并有流域防洪规划、灌溉水源控制规划以及其他规划（规划）。明确了几个重点目标的水文指标。从气象趋势的监测指标上，需要对降雨的类型、概率、历时、量级、空间分布等方面进行针对性的分析。

4.2 方案拟订及分析比选阶段的风险控制方法

在计划制订、分析和比较阶段，要根据计划的不同，分别考虑风险的数量、风险的大小和期限，以及可能的影响（结果）。比如：某水库的长期洪峰流量在设计范围内，短期洪峰流量满足设计要求，长期洪峰流量满足设计要求，短期洪峰流量大于设计值，长期洪峰流量大于设计值，则相应的风险会显著增大，甚至可能迅速增大。在进行规划时，在确保整体目标的情况下，控制者应当选取风险最低的方案进行对比。在实践中，由于各种条件的制约，所需的时间比较长，同时也存在着一定的风险积累问题[6]。

在风险分析、比较、选择、决策等各个环节中，风险平衡、风险转换、风险分布等是风险管理的主要手段。风险均衡方法是通过风险的调节，使上下游、左右两岸、系统各部门共同承担风险，达到相对的动态均衡，从而避免系统的不良影响。

风险转化法是指在面临复杂、复杂的危险时，运用一些非常规的方法进行科学的分析，把复杂的、无法接受的（或承受的）巨大的危险，转换成相对简单、相对容易控制的风险。比如：在流域防洪时，某些水利工程在特定情况下过分地利用，常常能消除全流域的系统风险。当然，事故预防措施的实施必须以科学的工程能力评价为依据，并对技术事故的潜在危险进行合理的评价，而不是盲目地实施。

风险分布方法是将整个体系的风险按其自身的特性划分为可承受的、可承受的、可控制的风险，并在不同的区域、项目或部门间进行分配，以避免风险过分地集中于一个特定的风险。其中，多项目联合调度、储排水同时进行、工程和非技术手段同时进行是工程和非技术手段同时实施的是其具体运用[7]。

5 结语

因此，该文主要是针对调水工程的风险进行初步探讨，着重于风险分析与控制的理论与方法。为了减少项目建设中的风险，必须从各个方面进行控制。首先，要建立起一套完善的技术支撑系统。同时，工程体系的建造也要满足有关规范和功能的合理要求。管理要做到科学化、规范化，并注重对员工的教育与训练。在此基础上，从各个角度对水资源保护工程进行了全面的研究，确保水利设施的安全运营，促进水资源的有效利用。今后的发展趋势应该是从构建综合、系统的风险管理机制、运用先进的风险评价技术、构建相应的风险评价体系与模式，以科学地评价调水项目的风险。要根据这些风险，制定相应的风险管理对策。