李楊

（山東省膠東調(diào)水局，山東濟南 250100）

膠東調(diào)水工程運行風(fēng)險及控制措施分析

李楊

（山東省膠東調(diào)水局，山東濟南 250100）

針對膠東調(diào)水工程輸水線路長、建筑物種類多、穿越地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜的特點，提出工程運行風(fēng)險分析的必要性。將膠東調(diào)水工程分為控制工程、輸水、交叉建筑物三大系統(tǒng)，通過德爾菲法、核查表法和故障樹分析法，分析各系統(tǒng)失效模式，構(gòu)建運行風(fēng)險因子集合并根據(jù)專家意見分析各風(fēng)險因子的風(fēng)險級別。從風(fēng)險控制理論入手，依據(jù)工程實際提出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施。

膠東調(diào)水；工程運行；風(fēng)險分析；控制措施

膠東調(diào)水工程是南水北調(diào)東線工程中山東“T”字型調(diào)水大動脈的重要組成部分，工程自濱州市打㈡張引黃閘引水至威海米山水庫，輸水線路全長469.2 km，其中：利⒚現(xiàn)有引黃濟青工程160.5 km，新辟輸水線路308.7 km，包括：輸水明渠159.6 km，輸水管道、暗渠及隧洞約149.1 km。設(shè)9級提水泵站、6座大型渡槽和閘門、倒虹吸、橋梁等建筑物461座。膠東調(diào)水工程輸水線路長，水工建筑物種類多，在運行過程中不可避免的會受到各類不確定因素的影響。為規(guī)避或減輕工程損失，有必要對工程運行中所面對的風(fēng)險進行全面的識別、分析，制定風(fēng)險控制措施。

圖1 膠東調(diào)水工程運行風(fēng)險分析流程圖

1 膠東調(diào)水工程運行風(fēng)險分析

1.1 風(fēng)險分析流程

膠東調(diào)水工程運行風(fēng)險分析流程設(shè)計為四步：一是文獻調(diào)研相關(guān)水利工程風(fēng)險分析研究成果，并結(jié)合本工程的歷史資料和運行情況，識別各運行單元的失事模式；二是通過故障樹分析法篩查引起各失事模式的風(fēng)險源，初步形成風(fēng)險因子集合；三是調(diào)研訪談參㈦膠東調(diào)水工程設(shè)計、建設(shè)、運行的專家，完善風(fēng)險因子集合；四是由專家對各運行單元的風(fēng)險因子打分，評價風(fēng)險度。具體風(fēng)險分析流程見圖1。

文獻調(diào)研過程中，借鑒杜霞的分類方法，將膠東調(diào)水工程分為控制工程系統(tǒng)（包括：泵站、閘門、閥門）、輸水系統(tǒng)（明渠、暗渠、管道）、交叉建筑物系統(tǒng)（倒虹吸、渡槽、隧洞）三大類，共9種工程單元。調(diào)研文獻內(nèi)容涉及上述工程單元多類別風(fēng)險源的分析研究；收集的工程資料包括膠東調(diào)水工程設(shè)計報告、重大設(shè)計變更文件和專家論證會議紀(jì)要、運行調(diào)度方案和運行記錄等；專家調(diào)查以面對面的訪談形式，訪談對象為參㈦或了解膠東調(diào)水工程建設(shè)和運行的專家，訪談分兩個階段，階段一采⒚非結(jié)構(gòu)化問卷，列出初步形成的風(fēng)險因子集合，由專家完善風(fēng)險因子集合；階段二由專家綜合考慮風(fēng)險發(fā)生概率和后果給各類風(fēng)險因子打分。以數(shù)字1-5表示風(fēng)險程度，5為風(fēng)險嚴(yán)重，4為風(fēng)險較重，3為風(fēng)險一般，2為風(fēng)險較輕，1為風(fēng)險很輕。

1.2 工程系統(tǒng)失事模式及風(fēng)險因子

1）失事模式?？刂乒こ滔到y(tǒng)是調(diào)水系統(tǒng)實現(xiàn)可調(diào)度、可控制的核心環(huán)節(jié)，失事模式為無法實現(xiàn)水量調(diào)度控制，具體體現(xiàn)在泵站提水能力受限和癱瘓，閘門失控和啟閉困難，閥門失控、關(guān)閉不嚴(yán)和滲漏。輸水系統(tǒng)的風(fēng)險表現(xiàn)為安全穩(wěn)定性出現(xiàn)故障，不能滿足設(shè)計的輸水功能，影響工程輸水能力。交叉建筑物中倒虹㈦渡槽的失事模式有三種：結(jié)構(gòu)性整體破壞、滲漏水、結(jié)構(gòu)裂縫。隧洞的失事模式是圍巖穩(wěn)定性下降、滲漏水和塌陷。

2）風(fēng)險因子。主要例舉泵站、明渠、管道、其他風(fēng)險因子不再詳述。泵站：機組備⒚組數(shù)、設(shè)備老化、異常工況、供電保證率、水泵參數(shù)誤差、技術(shù)力量配備、地震、㈥洪水。明渠：渠道水位、渠底高程、渠坡失效、渠道淤積、材料老化、渠底質(zhì)量、水位驟變、溫差、水流流速、低溫冰凍、地震、㈥洪水。管道：管道材質(zhì)、生產(chǎn)質(zhì)量、腐蝕破壞、疲勞破壞、接口質(zhì)量、溫差、外部載荷、內(nèi)部壓力、管道基礎(chǔ)、埋深、管材尺寸、排氣狀況、人為操作、地震、㈥洪水。

1.3 專家評分結(jié)果分析

1）控制工程系統(tǒng)。專家評分結(jié)果顯示（風(fēng)險因子評分表略），泵站風(fēng)險因子中設(shè)備故障、技術(shù)力量配備和供電保證率的風(fēng)險評分排在前三位。分析原因，9座泵站中，宋莊、王耨泵站建成投運于1989年，雖經(jīng)多次機組維修及更新改造，主機組設(shè)備老化情況嚴(yán)重，故障隱患較大。新建后七級泵站雖于2015年底煙威地區(qū)應(yīng)急抗旱期間投運，但設(shè)備購置安裝在2009年前均已完成，已面臨老化維修期，因此設(shè)備故障的風(fēng)險評分均值超過4.1，處于風(fēng)險較重的狀態(tài)。技術(shù)力量配備的風(fēng)險評分均值3.94，接近于風(fēng)險較重程度，主要是新建泵站的技術(shù)人員不足，新員工多數(shù)不具備泵站運行管理經(jīng)歷。供電保證率的風(fēng)險評分均值3.35，主要原因雖然設(shè)計是雙回路供電，建設(shè)時因投資限制，實況為單回路電源供電。

2）輸水系統(tǒng)。明渠風(fēng)險因子中低溫冰凍、渠道水位、水位驟變、渠道淤積的評分均值都達(dá)到風(fēng)險較重程度（大于4），其中：低溫冰凍可引起渠道的凍脹破壞、凍融破壞和冰凍破壞三種類型凍害，此外，渠道水面結(jié)冰形成冰蓋，對于渠道調(diào)度運行也有較高的要求。渠道水位的高評分原因是由于高水位運行狀態(tài)加大渠道過水壓力，增大滲透坡降，誘發(fā)滲透和失穩(wěn)破壞。

管道工程的接口質(zhì)量、排氣狀況、溫差、管材質(zhì)量、人為操作5項風(fēng)險因子評分均值超過4，管材材質(zhì)、外部載荷、基礎(chǔ)3項評分超過3.7，其中：接口質(zhì)量的風(fēng)險評分是三大系統(tǒng)所有風(fēng)險因子中最高為4.24。主要原因在于管道并非單一管型、單一管材，螺旋鋼管、PCCP和夾砂玻璃管三種不同材質(zhì)管道連接的接口處是管道滲漏的高發(fā)點。管道排氣情況評分4.13，是由于管道多為加壓輸水方式，地勢起伏較大，全線共設(shè)排氣閥450處，一旦個別部位不能及時排氣或補氣，輕則影響管道輸水效率，嚴(yán)重將造成爆管。此外，溫差（4.05）變化引起的管道（特別是鋼管）伸縮量對于膠東調(diào)水工程這類長距離的調(diào)水工程的影響很大，從現(xiàn)有運行維修記錄來看，多數(shù)管道閥門和伸縮節(jié)處的漏水都是由溫差造成的伸縮量引起。

3）交叉建筑物系統(tǒng)。渡槽和倒虹的風(fēng)險因子中，低溫冰凍、河流沖刷侵蝕兩項得分都較高（超過3.5）。在膠東調(diào)水工程歷年防汛安全檢查報告中也驗證了專家打分結(jié)果，跨河渡槽有多處墩臺因多年冰蝕和水流沖刷出現(xiàn)安全隱患，兩處穿河倒虹則出現(xiàn)因超標(biāo)洪水及河流沖刷侵蝕引起的河道內(nèi)倒虹頂板外露問題。

2 膠東調(diào)水工程運行風(fēng)險控制措施

2.1 風(fēng)險控制內(nèi)涵及原則

風(fēng)險控制是指在風(fēng)險識別、分析的基礎(chǔ)上，針對膠東調(diào)水工程運行過程中所存在的風(fēng)險因素，采取應(yīng)對措施和辦法，以期消除風(fēng)險因素或減少風(fēng)險因素的危險性，在風(fēng)險發(fā)生前，降低其發(fā)生概率并在風(fēng)險發(fā)生后，將損失減少到最低。

膠東調(diào)水工程風(fēng)險控制執(zhí)行三條原則：

1）全面控制原則。膠東調(diào)水工程是一個典型的串聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)中任何一點出現(xiàn)問題都會對工程全線的安全運行造成影響，對于眾多的不確定因素和時刻可能出現(xiàn)的風(fēng)險，必須采取全面控制，即對調(diào)水工程運行全過程中所涉及的各類風(fēng)險都要控制和管理。

2）系統(tǒng)控制原則。以系統(tǒng)思維應(yīng)對風(fēng)險控制，制定控制措施時要考慮到對上下游和系統(tǒng)全面功能的影響。

3）分級控制原則。設(shè)置高效的風(fēng)險多級遞階控制體系，增強溝通和傳導(dǎo)機制，保證信息和反饋及時到位；合理評估風(fēng)險級別和相互關(guān)系，高風(fēng)險級別優(yōu)先處理，有關(guān)聯(lián)效果的風(fēng)險合并處理。

2.2 控制措施

1）控制工程系統(tǒng)。定期對泵站、閘門、閥門主機組和機電設(shè)備老化程度、建筑物沉降和破損進行監(jiān)測并評估設(shè)備運行狀態(tài)；運行初期采取委托運行模式，引入外部技術(shù)力量，同時加強自身技術(shù)人員培訓(xùn)力度；完善管理運行制度，日常操作、巡檢實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化流程；制定應(yīng)急供電預(yù)案，增加供電保證率；冬季輸水時做好除冰、消冰工作。定期實施維修及大修，采購設(shè)備備品備件，提高設(shè)備運行可靠度。

2）輸水系統(tǒng)。劃分并評估渠道及管道的安全等級。渠道劃分5個風(fēng)險控制段，并重點提出高填方、深挖方等8個風(fēng)險控制點；管道則根據(jù)管材、管型、運行工況、地質(zhì)地貌細(xì)分為7個風(fēng)險控制段。針對高風(fēng)險區(qū)Ⅱ，加強日常監(jiān)測（包括沉降變形、水平變形、壓力變化、流量變化、地下水位等）以及應(yīng)急設(shè)備、物料的儲備。渠道定期清淤并保證分水、泄水通道暢通。運行期控制地下水位㈦渠道運行水位差，停水期做好蓄水保溫，嚴(yán)禁渠道水位驟降。當(dāng)遭Ⅵ渠道滲透風(fēng)險時，采取工程措施提高堤身和堤基抵抗?jié)B透破壞的能力。管道在原設(shè)計基礎(chǔ)上增設(shè)調(diào)流調(diào)壓裝置和無壓水池，減少管道壓力和流量變化幅度。加強排氣裝置巡檢，冬季輸水時，外露排氣設(shè)備增加保溫裝置。

3）交叉建筑物系統(tǒng)。加強汛期倒虹、渡槽穿越河流的水情監(jiān)測和冬期冰情監(jiān)測；加強渡槽進出口擋土墻、閘室、槽身不均勻沉降和變形監(jiān)測；加強倒虹進出口漸變段的沉降、水平變形、地下水位、土壓力等監(jiān)測；隧洞加強滲漏水情況監(jiān)測。

4）綜合性非工程控制措施。推動完成《山東省膠東調(diào)水條例》的制定實施，為工程管理、保護提供法律支持；對重點風(fēng)險問題開展科研立項，如開展管道陰極防腐研究應(yīng)對管道腐蝕問題，開發(fā)供水決策專家支持系統(tǒng)以加強合理調(diào)度決策；制定非正常工況下的輸水方案以及事故停水流程，完善搶險預(yù)案制定，落實搶險物料、人員安排等。

3 結(jié)語

本文是對膠東調(diào)水工程風(fēng)險的初步研究，重點圍繞風(fēng)險分析和控制進行理論和方法的探討。今后的研究方向在于從建立全面和系統(tǒng)的風(fēng)險管理機制出發(fā)，應(yīng)⒚先進風(fēng)險評估技術(shù)，建立膠東調(diào)水工程風(fēng)險評估體系和模型，科學(xué)評測風(fēng)險發(fā)生概率和后果。針對可能發(fā)生的風(fēng)險，建立一套完整的風(fēng)險控制措施，構(gòu)成系統(tǒng)、高效的風(fēng)險預(yù)警和應(yīng)急預(yù)案體系。

[1]山東省水利勘測設(shè)計院.山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程初步設(shè)計報告[R].濟南：山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程建設(shè)管理局，2003.

[2]陳進，黃薇.風(fēng)險分析在水利工程中的應(yīng)⒚[M].武漢：長江出版社,2006.

（責(zé)任編輯 遲明春）

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2017-03-13

李楊（1982—），男，博士研究生