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赴澳大利亚群坝风险分析培训报告(1)程力学毕

2014-05-01 01:20 摘要：大坝风险分析和管理是近十年发展起来的关于评价大坝对下游威胁程度的方法，建立在大坝失事概率的分析和大坝失事所造成的下游经济损失估算的基础上。我们不仅要考虑大坝工程安全，更重要的是使水库大坝的潜在风险不超过下游能够承受的风险。 

关键词：澳大利亚 群坝风险分析 培训报告 

一、概述 
大坝风险分析和管理是近十年发展起来的关于评价大坝对下游威胁程度的方法，建立在大坝失事概率的分析和大坝失事所造成的下游经济损失估算的基础上。我们不仅要考虑大坝工程安全，更重要的是使水库大坝的潜在风险不超过下游能够承受的风险。这种风险的概念，在大坝工程安全的基础上又向前发展了一大步，不但和下游潜在的经济损失相联系，而且还把能够降低下游风险的非工程措施放在重要的位置上。这些观念的变化，直接影响到有关领导部门的决策。国外不少国家，特别是加拿大、澳大利亚等，正在逐步运用大坝风险分析的方法，加强大坝安全管理。去年在北京召开的第20届国际大坝会议专门设置了大坝风险分析的专题，会议上，澳大利亚提供了6篇有关大坝风险分析的报告。
我国有8万多座各类水库，其中有30%-40%水库大坝存在不同程度的病险情况。目前国家下了极大的决心，准备在5-10年内完成1100座大型和重要中型水库的除险加固工作。水库大坝正处在除险加固高潮中。然而我国水库大坝的除险加固工作重点主要是放在工程措施上，如何把工程除险规模和下游经济现状和发展相适应，采取综合措施，把大坝风险降低到下游能够承受的水平等方面，还需要进一步学习先进国家的管理技术。
在此背景下，水利部于2001年向国家外国专家局申请，拟派出技术人员赴澳大利亚培训风险评价技术。拟培训内容包括： （转载自http://www.ＮＳＥＡＣ.com中国科教评价网）
● 澳大利亚及其他国家在大坝风险分析和风险管理的研究、应用、现状
● 单个水库代表风险分析和群坝风险分析的区别和联系
● 澳大利亚有关风险分析方法的政策法规
● 澳大利亚联邦和各州政府在代表风险管理方面的现状和措施
● 澳大利亚大坝风险标准、制定依据和实例
● 大坝可靠度概率分析方法及溃决后果的评价、方法和实例
● 风险排序决策及实例等
经国家外国专家局批准同意，水利部组成了群坝风险分析培训团，于2002年1月21日至2月10日，在澳大利亚进行了20天培训和考察。
二、 大利亚大坝风险分析现状
1、有关风险分析的基本概念
（1）风险人口分析（Population At Risk (PAR)） 
所谓风险人口是指溃坝洪水淹没范围直接受到洪水影响的人口数。由于溃坝洪水的极大破坏性和突发性，承担风险的人口的生命财产、住房等均可能受到极大威胁。生命损失是溃坝产生的社会影响的最重要的一个参数。承担风险的人口越多，生命损失也将越大。溃坝的时间，（白天或夜晚），溃坝时的天气情况，各种不定情况都将影响到承受风险的人数；警报发布的时间越长，生命损失越小，如果没有警报，生命损失将大大增加。风险人口通过溃坝后果评价来获得。根据生命风险准则确定大坝的风险分类。
（2）溃坝影响评价（Failure Impact Assessment（FIA））
溃坝影响评价（FIA）是指由于大坝溃决对下游淹没区所产生的影响的评价。澳大利亚的风险评价指南规定，当大坝坝高超过8m，且蓄水能力超过50万m3，或蓄水能力超过25万m3，但流域面积3倍于水库面积时，都需要做溃坝影响评价。溃坝影响评价是大坝安全管理的最起码的要求，该项工作必须由注册的专业工程师根据已经发布的《溃坝影响评价指南》进行来做，业主、水库管理人员或其雇员不能做。  （转载自中国科教评价网www.nseac.com ）
溃坝后果评价用于确定风险人员，通过现场检查、进行大坝溃决分析、确定溃决情况、溃坝影响范围和不同情况下风险人员。根据风险人员的数目，评价大坝的安全程度。 
在澳大利亚，如风险人员超过100人，大坝属于第2类应加固坝；如风险人员在2-100人，大坝属于第1类应加固坝；如风险人员小于2人，大坝可不加固。指南还规定溃坝后果评价必需每5年做一次。 
（3）风险准则 
“风险准则（risk criteria）”是指在风险评价过程中用于确定计算定量风险分析结果是否可以接受的一种准则。任何一个结构物总是有风险的，投入的增加，可以减少风险，但有个投入和效益的平衡问题，也就是说必须面对、接受某种风险。对此类风险，不同资料中表述不同，一般称可接受风险（acceptable risk）、可容忍风险（tolerable risk）或可应用的合理低风险（as low asreasonable practice），但实质意义是相同的。对风险的可容忍性，英国健康和安全委员会认为，只有当减少风险是不可行的或投入的经费和减少的风险是非常不相称时，风险才是可容忍的（HSE,1992）；另一种定义认为，只有当进一步降低风险是不可行的或需要采取措施，但在及时性、难度和付出的努力与风险的减少是非常不相称时，剩余风险是可容忍的。这种可接受风险，应考虑当地政治、经济和社会的需要以及公众的期望，是个十分复杂、敏感的社会问题而不是单纯的技术问题。在澳大利亚，现有的风险准则包括生命损失准则（LOL）、可接受风险准则、风险分类准则等。 
（4）风险分析和风险评价 
所谓风险（risk），澳大利亚大坝委员会（2001）认为是对生命、健康、财产和环境负面影响的可能性和严重性的量度，是溃坝可能性和产生的后果的乘积。“风险分析（risk analysis）"是指描述确定大坝引起的风险的方法，这种分析可以是定性的或定量的。"风险评价（risk assessment）”是指应用风险分析的结果来进行决策的过程，以决定已存在的风险是否可以容忍，风险控制措施是否合适，如何通过工程或非工程措施减少风险。风险评价的目的不是因为传统方法的安全性较小，并不是替代传统的安全分析方法，而是有助于大坝安全管理水平的进一步提高。风险分析的优点在于它是一个理性的，系统的过程，增加了对大坝的进一步了解，特别是大坝对下游影响的了解；分析中考虑了所有荷载和管理情况，也处理了不确定性；同时风险可作定量比较，有助于加固工程的排序等。风险评价应用的主要领域是评价那些不能满足传统设计要求的已建坝安全。 

（科教范文网http://fw.nseac.com）

新南威尔士大坝安全委员会已经决定考虑大坝安全管理中进行风险评价的建议，包括对生命风险的评价。大坝委员会要求进行公众咨询会议，揭示风险，任何人都可以向业主提出建议。新南威尔士州大坝委员会也认为风险评价是大坝安全方面基于标准的传统分析方法的加强，而不是替换。采用该方法的目标是要求业主尽最大可能最大限度地降低风险。 
（5）定量和定性分析 
风险定量和定性分析通常是通过事件树或故障树的方法分析大坝风险。往往列出水库大坝所存在的各种隐患，对隐患发生的可能性进行概率分析或专家判断，在结合溃坝后果评价成果，计算和分析大坝破坏风险的大小。如水库通常存在的一些隐患如：溢洪道闸墩不能满足地震荷载需要、 最新的标准操作过程中没有区分相邻闸门开启的差别、土石坝上部分区间无反滤层和过渡层、放水洞无截水环、沿输水洞的管道和填土界面无监测设施、溢洪道泄洪能力不能满足可接受洪水的要求、溢洪道和两坝肩在超标准洪水下不稳定、蝶阀在紧急情况下不能关闭、阀室在超标准洪水下结构上不安全、进水塔在大地震时结构不安全、大坝无监测设施监测变形和渗流状况，特别是均质土坝、无运行和维护手册、无标准运行过程文件等等。根据水库大坝的实际存在的隐患情况，利用事件树分析风险。例如：某水库存在漫顶破坏和结构破坏的可能，对该两项隐患进行等级打分，计算相对风险程度。 
○□漫顶破坏分＝o1×o2×o3＝ot 
●□o1：处于溃坝威胁的家庭数 
●□o2：溢洪道能够下泄流量占可能最大洪水流量的百分数 
●□o3：大坝抵抗漫顶冲蚀破坏的能力 
○□结构破坏分＝s1×s2×s3＝st 
●□s1：处于溃坝威胁的家庭数 

（转载自中国科教评价网www.nseac.com ）

●□s2：结构破坏可能性 
●□s3：潜在的地震活动威胁 
○□相对风险＝ot＋st 
（6）群坝风险分析 
群坝风险分析是在每座坝风险分析的基础上，把某一管辖范围内的大坝的风险分析情况进行评价，确定资金流向和加固排序，提出经济高效的降低风险的策略。该方法由美国犹它州州立大学教授David S. Bowles1996年提出，应用于澳大利亚几个主要的坝群，已经完成或即将完成。 
（7）风险管理 
大坝风险管理实际上是大坝安全管理的延续和加强，包括一系列的决策和实施过程。例如制定加强大坝安全管理的有关法规、标准，确定高风险大坝的风险排序和加固排序，制订资金流向和管理策略，制定并实施应急措施计划等，把大坝风险根据澳大利亚大坝委员会颁布的风险评价指南降低到可接受的水平。特别是应急措施计划，不但要有，而且要实施。在澳大利亚，应急措施计划包括： 
□已控制的区域分布表 
□文件控制单 
□目录表 
□通知表（和有关人员的联系等） 
□紧急事件和措施 
□附录，包括大坝洪水途径、溢洪道的流量曲线，洪水事件的确定、洪水记录单、溃坝分析等 
2、有关的政策法规 
（1）水法 
澳大利亚的大坝风险评价目前受《水资源法（1989）》控制，但从2002年3-4月起，将由《水法2000》替换。《水法2000》明确规定由业主负责大坝安全；需要加固的坝必须根据溃坝影响评价确定风险人口（PAR），分析中不包括道路和财产的损失；自然资源和矿产部有权监督和指导要加固大坝的安全；所有新建坝都必须要在《整体规划法》下取得筑坝允许；如果堰顶没有过流量的控制建筑物，如闸门、可充气的橡胶坝等，不用考虑加固；《水法2000》指出储存危险废弃物的坝由环境保护部门来控制等。  大学排名
（2）指南 
A、 澳大利亚大坝风险评价指南 
提供了澳大利亚大坝风险管理的一般性框架，确定了风险分类、风险分析、风险评价和风险处理过程中的主要步骤，应用于任何威胁大坝安全的潜在事件。 
风险评价指南由澳大利亚大坝委员会制定，1994年颁布。1994年的指南为大坝安全评价的应用提供了概念性基础，并没有提供进行风险评价的细节指南。1995年以来，指南已经修订，1998年8月，澳大利亚大坝委员会发布了《关于修改可接受生命风险准则的意见书》，通知有关人员，请他们提出意见；新指南的草稿于2001年11月在新西兰奥克兰举行的风险工作组会议上完成，已由两个来自加拿大和美国的大坝风险管理首席工程师审查，计划在2002年6月出版。 
B、风险评价工作中的其他指南 
《水坝溃决影响评价指南》，2002年2月，昆士兰州政府自然资源和矿产部； 
《昆士兰州大坝安全管理指南》，2002年2月，昆士兰州政府自然资源和矿产部； 
ァ洞蟀永＞龊蠊评价指南》，2000年5月，澳大利亚大坝委员会； 
《大坝安全管理指南》，1994年，澳大利亚大坝委员会； 
《大坝可接受防洪能力选择指南》，1999 年，澳大利亚大坝委员会； 
《大坝地震设计指南》，1998年，澳大利亚大坝委员会； 
《环境评价和管理指南》，澳大利亚大坝委员会 
3、在实际工程中的应用 
在澳大利亚，已经有相当数量的水库大坝已经做过风险分析。在昆士兰州，已在2/3的水库大坝上应用，群坝风险评价也已在澳大利亚的几个大坝群中应用，已取得了很多成果。 
4、风险评价的局限性 
风险评价技术在世界大坝工程界尚未被广泛地接受，虽然有不少国家和组织在研究、发展、推动该方法技术，但仍有不少国家在观望，在大坝安全管理中没有采用风险评价技术。风险评价的局限性主要表现为：目前用于估计大坝破坏概率的方法的科学性、有效性尚有争议，估计不确定性和溃坝概率的困难较大；目前估计大坝溃决引起的生命损失估计尚未被完全接受，正在进行研究改进的方法；生命安全风险的可容忍性准则有争议；深入研究的费用较高；已有传统分析方法，已安全应用多年；风险分析是综合性技术，有经验的人较少等。 

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