李楊

（山東省膠東調(diào)水局，山東濟(jì)南 250100）

膠東調(diào)水工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及控制措施分析

李楊

（山東省膠東調(diào)水局，山東濟(jì)南 250100）

針對(duì)膠東調(diào)水工程輸水線路長(zhǎng)、建筑物種類(lèi)多、穿越地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜的特點(diǎn)，提出工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)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(guò)德?tīng)柗品ā⒑瞬楸矸ê凸收蠘?shù)分析法，分析各系統(tǒng)失效模式，構(gòu)建運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因子集合并根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)分析各風(fēng)險(xiǎn)因子的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。從風(fēng)險(xiǎn)控制理論入手，依據(jù)工程實(shí)際提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

膠東調(diào)水；工程運(yùn)行；風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)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(kù)，輸水線路全長(zhǎng)469.2 km，其中：利⒚現(xiàn)有引黃濟(jì)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(jí)提水泵站、6座大型渡槽和閘門(mén)、倒虹吸、橋梁等建筑物461座。膠東調(diào)水工程輸水線路長(zhǎng)，水工建筑物種類(lèi)多，在運(yùn)行過(guò)程中不可避免的會(huì)受到各類(lèi)不確定因素的影響。為規(guī)避或減輕工程損失，有必要對(duì)工程運(yùn)行中所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的識(shí)別、分析，制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

圖1 膠東調(diào)水工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析流程圖

1 膠東調(diào)水工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 風(fēng)險(xiǎn)分析流程

膠東調(diào)水工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析流程設(shè)計(jì)為四步：一是文獻(xiàn)調(diào)研相關(guān)水利工程風(fēng)險(xiǎn)分析研究成果，并結(jié)合本工程的歷史資料和運(yùn)行情況，識(shí)別各運(yùn)行單元的失事模式；二是通過(guò)故障樹(shù)分析法篩查引起各失事模式的風(fēng)險(xiǎn)源，初步形成風(fēng)險(xiǎn)因子集合；三是調(diào)研訪談參㈦膠東調(diào)水工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行的專(zhuān)家，完善風(fēng)險(xiǎn)因子集合；四是由專(zhuān)家對(duì)各運(yùn)行單元的風(fēng)險(xiǎn)因子打分，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)度。具體風(fēng)險(xiǎn)分析流程見(jiàn)圖1。

文獻(xiàn)調(diào)研過(guò)程中，借鑒杜霞的分類(lèi)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(mén)、閥門(mén)）、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(lèi)，共9種工程單元。調(diào)研文獻(xiàn)內(nèi)容涉及上述工程單元多類(lèi)別風(fēng)險(xiǎn)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(jì)報(bào)告、重大設(shè)計(jì)變更文件和專(zhuān)家論證會(huì)議紀(jì)要、運(yùn)行調(diào)度方案和運(yùn)行記錄等；專(zhuān)家調(diào)查以面對(duì)面的訪談形式，訪談對(duì)象為參㈦或了解膠東調(diào)水工程建設(shè)和運(yùn)行的專(zhuān)家，訪談分兩個(gè)階段，階段一采⒚非結(jié)構(gòu)化問(wèn)卷，列出初步形成的風(fēng)險(xiǎn)因子集合，由專(zhuān)家完善風(fēng)險(xiǎn)因子集合；階段二由專(zhuān)家綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和后果給各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因子打分。以數(shù)字1-5表示風(fēng)險(xiǎn)程度，5為風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重，4為風(fēng)險(xiǎn)較重，3為風(fēng)險(xiǎn)一般，2為風(fēng)險(xiǎn)較輕，1為風(fēng)險(xiǎn)很輕。

1.2 工程系統(tǒng)失事模式及風(fēng)險(xiǎn)因子

1）失事模式?？刂乒こ滔到y(tǒng)是調(diào)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可調(diào)度、可控制的核心環(huán)節(jié)，失事模式為無(wú)法實(shí)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(mén)失控和啟閉困難，閥門(mén)失控、關(guān)閉不嚴(yán)和滲漏。輸水系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為安全穩(wěn)定性出現(xiàn)故障，不能滿足設(shè)計(jì)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(xiǎn)因子。主要例舉泵站、明渠、管道、其他風(fēng)險(xiǎn)因子不再詳述。泵站：機(jī)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(zhuān)家評(píng)分結(jié)果分析

1）控制工程系統(tǒng)。專(zhuān)家評(píng)分結(jié)果顯示（風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)分表略），泵站風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)評(píng)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(yùn)于1989年，雖經(jīng)多次機(jī)組維修及更新改造，主機(jī)組設(shè)備老化情況嚴(yán)重，故障隱患較大。新建后七級(jí)泵站雖于2015年底煙威地區(qū)應(yīng)急抗旱期間投運(yùn)，但設(shè)備購(gòu)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(xiǎn)評(píng)分均值超過(guò)4.1，處于風(fēng)險(xiǎn)較重的狀態(tài)。技術(shù)力量配備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分均值3.94，接近于風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)行管理經(jīng)歷。供電保證率的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分均值3.35，主要原因雖然設(shè)計(jì)是雙回路供電，建設(shè)時(shí)因投資限制，實(shí)況為單回路電源供電。

2）輸水系統(tǒng)。明渠風(fēng)險(xiǎn)因子中低溫冰凍、渠道水位、水位驟變、渠道淤積的評(píng)分均值都達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)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(lèi)型凍害，此外，渠道水面結(jié)冰形成冰蓋，對(duì)于渠道調(diào)度運(yùn)行也有較高的要求。渠道水位的高評(píng)分原因是由于高水位運(yùn)行狀態(tài)加大渠道過(guò)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(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)分均值超過(guò)4，管材材質(zhì)、外部載荷、基礎(chǔ)3項(xiàng)評(píng)分超過(guò)3.7，其中：接口質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分是三大系統(tǒng)所有風(fēng)險(xiǎn)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(diǎn)。管道排氣情況評(píng)分4.13，是由于管道多為加壓輸水方式，地勢(shì)起伏較大，全線共設(shè)排氣閥450處，一旦個(gè)別部位不能及時(shí)排氣或補(bǔ)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(duì)于膠東調(diào)水工程這類(lèi)長(zhǎng)距離的調(diào)水工程的影響很大，從現(xiàn)有運(yùn)行維修記錄來(lái)看，多數(shù)管道閥門(mén)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(xiǎn)因子中，低溫冰凍、河流沖刷侵蝕兩項(xiàng)得分都較高（超過(guò)3.5）。在膠東調(diào)水工程歷年防汛安全檢查報(bào)告中也驗(yàn)證了專(zhuān)家打分結(jié)果，跨河渡槽有多處墩臺(tái)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(wèn)題。

2 膠東調(diào)水工程運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制措施

2.1 風(fēng)險(xiǎn)控制內(nèi)涵及原則

風(fēng)險(xiǎn)控制是指在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)膠東調(diào)水工程運(yùn)行過(guò)程中所存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，采取應(yīng)對(duì)措施和辦法，以期消除風(fēng)險(xiǎn)因素或減少風(fēng)險(xiǎn)因素的危險(xiǎn)性，在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生前，降低其發(fā)生概率并在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后，將損失減少到最低。

膠東調(diào)水工程風(fēng)險(xiǎn)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(gè)典型的串聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)中任何一點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)對(duì)工程全線的安全運(yùn)行造成影響，對(duì)于眾多的不確定因素和時(shí)刻可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，必須采取全面控制，即對(duì)調(diào)水工程運(yùn)行全過(guò)程中所涉及的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)都要控制和管理。

2）系統(tǒng)控制原則。以系統(tǒng)思維應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制，制定控制措施時(shí)要考慮到對(duì)上下游和系統(tǒng)全面功能的影響。

3）分級(jí)控制原則。設(shè)置高效的風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)遞階控制體系，增強(qiáng)溝通和傳導(dǎo)機(jī)制，保證信息和反饋及時(shí)到位；合理評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和相互關(guān)系，高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別優(yōu)先處理，有關(guān)聯(lián)效果的風(fēng)險(xiǎn)合并處理。

2.2 控制措施

1）控制工程系統(tǒng)。定期對(duì)泵站、閘門(mén)、閥門(mén)主機(jī)組和機(jī)電設(shè)備老化程度、建筑物沉降和破損進(jìn)行監(jiān)測(cè)并評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；運(yùn)行初期采取委托運(yùn)行模式，引入外部技術(shù)力量，同時(shí)加強(qiáng)自身技術(shù)人員培訓(xùn)力度；完善管理運(yùn)行制度，日常操作、巡檢實(shí)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(shí)做好除冰、消冰工作。定期實(shí)施維修及大修，采購(gòu)設(shè)備備品備件，提高設(shè)備運(yùn)行可靠度。

2）輸水系統(tǒng)。劃分并評(píng)估渠道及管道的安全等級(jí)。渠道劃分5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)控制段，并重點(diǎn)提出高填方、深挖方等8個(gè)風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)；管道則根據(jù)管材、管型、運(yùn)行工況、地質(zhì)地貌細(xì)分為7個(gè)風(fēng)險(xiǎn)控制段。針對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)Ⅱ，加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)（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(chǔ)備。渠道定期清淤并保證分水、泄水通道暢通。運(yùn)行期控制地下水位㈦渠道運(yùn)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(xiǎn)時(shí)，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(jì)基礎(chǔ)上增設(shè)調(diào)流調(diào)壓裝置和無(wú)壓水池，減少管道壓力和流量變化幅度。加強(qiáng)排氣裝置巡檢，冬季輸水時(shí)，外露排氣設(shè)備增加保溫裝置。

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

4）綜合性非工程控制措施。推動(dòng)完成《山東省膠東調(diào)水條例》的制定實(shí)施，為工程管理、保護(hù)提供法律支持；對(duì)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題開(kāi)展科研立項(xiàng)，如開(kāi)展管道陰極防腐研究應(yīng)對(duì)管道腐蝕問(wèn)題，開(kāi)發(fā)供水決策專(zhuān)家支持系統(tǒng)以加強(qiáng)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(xiǎn)預(yù)案制定，落實(shí)搶險(xiǎn)物料、人員安排等。

3 結(jié)語(yǔ)

本文是對(duì)膠東調(diào)水工程風(fēng)險(xiǎn)的初步研究，重點(diǎn)圍繞風(fēng)險(xiǎn)分析和控制進(jìn)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(xiǎn)管理機(jī)制出發(fā)，應(yīng)⒚先進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，建立膠東調(diào)水工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系和模型，科學(xué)評(píng)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和后果。針對(duì)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，建立一套完整的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，構(gòu)成系統(tǒng)、高效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和應(yīng)急預(yù)案體系。

[1]山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院.山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].濟(jì)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(jìn)，黃薇.風(fēng)險(xiǎn)分析在水利工程中的應(yīng)⒚[M].武漢：長(zhǎng)江出版社,2006.

（責(zé)任編輯 遲明春）

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1009-6159（2017）-07-0002-03

2017-03-13

李楊（1982—），男，博士研究生