大坝风险分析 -

小议大坝风险分析

[摘要]:大坝风险分析可以有效地提高和加强大坝安全及管理水平。本文简要地介绍了大坝风险分析的基本理论、方法以及目前的一些研究现状,简要总结了我国大坝风险分析的主要内容和方法，在介绍与总结过程中就相关问题提出了作者的一些认识和看法。

[关键词]：大坝；风险分析；实施内容；评价方法；展望

1.引言

将风险概念引入到大坝安全评价领域始于上世纪 50、 60 年代的西方发达国家, 如美国、加拿大、澳大利亚等。我国开展这方面的研究较晚, 始于上世纪 80 年代末, 可见大坝风险的研究与应用在国内外都是一门新学科。十几年来, 我国学者一方面吸收和借鉴国外先进的大坝风险理论与方法, 同时研究和探索适合我国国情的大坝风险分析新理论、新技术, 并取得了不少成绩。

我国是筑坝大国, 遍布全国各地的大坝在国民经济发展过程中扮演着重要的角色。然而, 大坝的潜在威胁也是巨大的, 一旦失事就会给下游地区带来严重灾害, 并且随着老坝、病险坝数量日益增加,大坝的安全问题越来越引起人们的关注, 与此相应,大坝风险分析也在世界范围内迅速展开。大坝的风险分析是评价和改进大坝安全度的有效工具, 它能结合工程判断深入地研究大坝的弱点或缺陷, 提高对失事原因和溃坝或漫坝后果的认识, 为决策提供依据。

2.国内外研究进程

风险分析技术的发展,最早起源于美国,首先使用于军事工业方面,1974年美国原子能委员会发表了商用核电站风险评价报告网,引起了世界各国的普遍重视,推动了风险分析技术在各个领域的研究与应用。

在美国,由于1976年Teton坝和1977年TaccoaFall坝的相继失事,美国政府于1979年颁布了联邦大坝安全导则(FccST),其中有关安全评价、大坝设计、坝址选择的不确定性的风险决策分析引人注目"同时,联邦紧急管理机构和斯坦福大学、垦务局、曼切斯特研究院等开展合作,重点研究大坝安全问题的风险分析方法。

其后,美国土木工程师协会(1988年)发表了一篇关于“大坝水文安全评估程序”的报告,提出利用赔偿费用进行损失补偿,但没有解决如何考虑生命损失的问题。二十世纪80年代,DavidS.Bowles运用了风险分析方法为美国西部几个大坝业主进行了大坝风险评价"其中两例使用了“每挽救一人的成本费用”作为“减少生命安全风险的成本效益”的衡量尺度,以考虑生命方面的损失。

在二十世纪90年代初期,B.c.Hydro和澳大利亚大坝委员会(ANcoLD)根据在其它领域的实践经验(如工业设施和核电),制定了暂行的生命损失可接受的风险标准,这些标准是风险分析在大坝安全评价应用中的一个转折点。

自从上个世纪80年代初美国发表了不少关于水库大坝风险分析的原理、方法和实例的文章以来,大坝风险分析技术发展很快,特别是在美国、加拿大、澳大利亚和西欧国家发展迅速,其他国家主要是向这些国家学习后回去推广应用的。

3.大坝风险分析的实施内容

根据风险评估在国外大坝安全管理中的应用实践 ,以及风险技术在化学工业、航天业、水资源等领域中的应用与研究 ,将大坝风险分析的具体实施内容分为风险鉴别、风险估计、风险标准、风险转移和风险接受5个方面[1]。

3.1风险鉴别

风险鉴别。风险鉴别是从能引起大坝失事的各种事件开始到失事的各种后果 ,逐一地鉴别每一个事件。起始事件可分为外部的和内部的。外部事件包括地震、洪水和上游库区失事等 ,内部事件包括坝基岩(土)体及筑坝材料特性的化学变化以及潜在的结构缺陷等。在这一阶段中 ,主要任务是通过专业判断和专业经验 ,结合可用资料的分析和现场勘察 ,制作出用以描述事件 - 后果序列的失事树。

3.2风险估计

风险估计。风险估计是指对失事树中各种事件发生的概率的计算、最终导致大坝失事所引起的各种损失的计算、以及综合各种事件计算整个大坝系统的风险。

3.3风险标准

风险标准。风险标准的制定是为了决定大坝应该达到多大的安全程度 ,即决定大坝可接受多大的残余风险。风险标准的制定同大坝安全管理的原则、下游地区的人员及财产状况、各国相关的法律及政策等因素有关 ,通常是由大坝所有者、管理人员等决策者作出决定。

3.4风险转移

风险转移。对于最终所得到的大坝风险 ,若不能接受 ,就要制定相关方案进行风险转移。风险转移可通过减小引发大坝失事的各种事件的发生概率或减小大坝失事所造成的损失来达到 ,这两者均可考虑用结构的或非结构的措施。

3.5风险标准

风险接受。风险接受是指大坝的所有者或管理人员认为这一大坝已不值得再投资并且溃坝的后果可以接受 ,不再对大坝采取加固或安全改进措施。

4．用于大坝风险评估的三种常见方法

大坝的风险评估可用于大坝的规划设计、维修加固、改建以及防洪等。由于评估的用途不同, 评估的侧重点和评估所要求的详细程度也不同, 于是产生了下述三种有所区别的风险评估方法。

4．1 规划级的方法

规划级的方法用于规划阶段, 由于坝尚未建设,除了水文、地质资料相对完整外, 其余都是建立在假设的基础上, 因此大坝的失事概率的估计主要依赖于

历史资料并结合水文、地质资料进行。在决策过程中通常使用效益- 成本分析法。

4．2 筛选级的方法

筛选级的方法主要用于以下两个方面:对大坝进行“优先”排队, 为维修工作分配有限的资金；确定大坝是否安全及各部位的安全程度, 为大坝的安全检查周期、检查重点对象等大坝的安全管理提供依据。筛选级的方法可分为指标法和定量法。筛选级的方法重点在于强调方法的统一。

4．3设计级的方法

设计级的方法是一种详细的风险分析, 除了风险鉴别和风险评估之外还包括对风险结果的解释。设计级的方法一般用于已建大坝维修方案或者新坝设计方案的灾害评估和风险代价分析[1]。

5．展望

虽然我国水库大坝风险评价研究已经取得了不少成果,但还是应该看到,仍有很多问题需要解决。笔者认为, 当前我国水库大坝风险评价研究主要需在以下几个方面做进一步发展：进一步开展溃坝模式和溃坝概率研究；开展溃坝后果评估方法研究；研究预报调度对大坝风险的影响；研究时变效应对大坝风险的影响；开展大坝风险标准研究；开展基于风险的大坝安全评价体系研究；开展我国大坝风险管理系统研究。

6．结语

本文简要地介绍了大坝风险分析的理论和方法, 并在此基础上阐述了基于风险概念的大坝决策、设计与管理。我国针对大坝风险的研究起步相对较晚, 并且大坝风险分析是一个复杂而庞大的研究课题,所涉及的内容十分广泛,尚有许多的工作有待进一步的深入、其理论和方法有待于完善。我国大坝风险分析的下一步工作将是：进一步开展溃坝模式和溃坝概率研究，开展溃坝后果评估方法研究、研究预报调度对大坝风险的影响、研究时变效应对大坝风险的影响、开展大坝风险标准研究、开展基于风险的大坝安全评价体系研究、开展我国大坝风险管理系统研究等。并且随着我国国民经济的飞速发展和公众意识的不断增强, 要求大坝更为安全可靠，从而大坝风险分析在对大坝的监测、评价和提高安全性方面将起着越来越重要的作用, 这将有助于推动对大坝风险研究的进一步深入。