水利工程施工建设安全综合评估

张 帅

(抚顺市水利勘测设计研究院有限公司，辽宁 抚顺 113000)

在社会、经济和水利等方面水利工程发挥着巨大作用，为维持社会稳定和推动经济发展提供了重要的保障。工程建设实施存在参建方多、工序环节复杂、投入资金大、建设周期长等特征，为保障工程项目的顺利实施及有效防范施工风险有必要科学评估水利工程施工安全。选择合适的评估方法为准确评价水利工程施工进程风险的重要前提，其中事故分析预测法为常用的工程建设评价法[1]。事故树是指合理分析工程安全事故发生的原因以及可能造成的各类结果，所以又称故障树，针对评价系统中的危险情况事故树能够准确的识别分析，从而实现定量分析与定性判断的转换处理。因能够形象、简明、直观的反映工程特点，该方法能够反映项目建设安全的系统性、预测性和准确性，在反映产生事故直接原因的同时还可进一步探讨诱发事故的间接因素，所以在事故原因调查、工程建设施工等各个阶段均存在较好的适用性[2-5]。本文结合水利工程建设特点和安全施工相关要求，探究了几种常见的火灾、触电、高处坠楼以及机械伤害等模型，通过对模型应用时潜在问题的分析及工程安全风险评价，以期为有效管控和分析水利工程施工进度风险提供科学的指导[6-10]。

1 事故树分析法

事故树分析法是一种将事故发生的各个要素与每个系统可能出现的事故之间的逻辑关系，采用树形图描述的演绎推理法，从可能发生的这个事故起运用数学物理的方法逐层寻找致使事故发生的原因，其中间接原因和直接原因为引起事故的两大因素。另外，为了从根本上确定致使事故出现的原因，还要进一步分析每个系统之间的逻辑关系，揭示各类事故原因的作用机理和影响程度，其基本流程如下：

(1)绘制事故树。通过对工程建设整体状况的深入分析，全面掌握系统的操作、构成和性能等内容，结合施工建设安全要求绘制相关的布置图及所有工艺的流程图；对于将来可能发生的事故、现在和过去已经发生的事故进行系统的调查与收集，参考事故的发生概率、损失程度、调查收集结果以及统计分析情况寻找其顶上事件；综合考虑环境条件、数据信息、人为和机械作用等要素系统分析可能引起顶上事件的原因，将顶上事件及其发生的原因利用规定的标志或符号，按照一定的逻辑关系绘制成事故树。

(2)定性分析事故树。通过计算事故树的最小割集或最小经集，确定每个事故的危险性和所有事件的结构重要度，预防措施的设置要充分考虑事故的轻重缓急，该过程即为定性分析事故树。

(3)定量分析事故树。采用相应的数据衡量系统的安全状态，对主要原因时间概率、临界重要度以及事故树顶上发生概率的计算为最关键的环节，该过程即为定量分析事故树。

2 水利工程建设事故树模型

事故树分析法在工程建设评估方面的应用空间非常巨大，如配电系统、油泵系统火灾事故分析，以及建设过程中的机械伤害、触电、高处坠落等。事故树分析最基本、最重要的环节为准确绘制事故树，经过系统分析和准确识别各类元素，搭建火灾、触电、机械伤害及高处坠落等模型，在具体的应用过程中为决策者对基本事件的取舍提供科学依据。

2.1 高处坠落事故树

水利工程建设施工时较为常见安全风险是施工人员从脚手架上的坠落，对于此类高处坠落事故主要从人为活动、物的状态不安全行为两大系统探讨，由此搭建的事故树如图1。

图1 水利工程施工建设的高处坠落事故树

2.2 触电事故树

水利工程建设施工时触电事件也是一种较为常见的事故类型，主要有人体与带电体直接接触触电、人体距离高压设施或设备太近而产生的弧光放点以及停电工作时突然来电导致的触电等，由此搭建的触电事故树如图2。

图2 水利工程施工建设触电事故树

2.3 火灾事故树

水利工程建设施工时应用到的水轮发电机组、变压器、开关设备及变配电系统等均可造成火灾事故，从而形成的火灾事故树模型如图3。

图3 水利工程施工建设火灾事故树

2.4 机械伤害事故树

环境因素、管理缺陷、物的不安全状态及人的不安全行为等因素均可在一定程度上产生机械伤害，另外其它安全事件中也经常涉及到此类因素。水利工程建设施工中可能发生的机械伤害事件统计情况如表1，由此构建的工程建设机械伤害事故树如图4。

图4 水利工程施工建设火灾事故树

表1 水利工程施工建设机械伤害事件统计

3 事故树模型的计算与分析

3.1 工程建设安全评估

根据已构造的事故树模型科学探讨工程建设安全水平，其中布尔代数法为常见的求解方法，该方法以最小径集或割集、结构重要度的准确计算，在此基础上完成安全评估值输出。为简要说明该过程，以水利工程建设触电事故为例，按照以下结构函数式和方程衡量触电事故树水平，具体为：

(1)求解最小割集。利用公式(1)推求最小割集：

T=X1+D1+D2=X1+X2+X3+X4X5+

X4X6+X4X7+X4X8+X4X9

(1)

(2)推求结构重要度。为便于计算分析按照结构重要度的大小将安全评价结果进行排序，如式(2)所示：

Iφ(3)=Iφ(2)=Iφ(1)>Iφ(4)>Iφ(9)=

Iφ(8)=Iφ(7)=Iφ(6)=Iφ(5)>Iφ

(2)

(3)结果分析。根据推求的最小割集运算结果，水利工程建设触电事故树的共有9个，只要出现任何一个割裂均可能导致顶上事件的出现。通过计算重要度发现，为杜绝触电事故的发生应正确应用防护工具、杜绝失误操作以及保持安全独立，同时严格执行作业中的监护制度以及对带电体绝缘性的及时检查修理等措施，可以在一定程度上降低不带电体意外带电的概率。

3.2 事故树模型潜在问题

采用事故树分析法评估水利工程施工建设的安全状态时仍存在许多问题，如图形绘制错误、重要度错误以及不完整因素的出现，这些因素均可能产生误导和不安全因素，具体如下：

(1)绘制事故图错误。水利工程建设施工事故树的分析涉及面广、内容多，结构模型比较复杂，若未能全面掌握待分析事故的基本知识或前期调查不够深入等，使得事故原因查找不完整或者不够清楚，则绘制的事故树极易出现不完整或制图错误。

(2)推求结构重要度存在问题。事故树法中的重要环节是准确推求结构重要度，若结构重要度出现错误或排序存在偏差，则很可能引起错误操作。该参数是从多个不同的角度系统分析顶上事故受每个事件出现的影响。其中，最小径集或割集为最常用的近似计算方法，该方法可对每个事件的重要度直接利用第四原则近似计算，判断过程中并不是依据第一原则逐层分析，所以排序过程中该方法可能会出现重要度排序错误，对工程建设安全措施的制定造成不利影响。

4 结 语

水利工程安全施工受运行工程管理、地质形态、环境条件和施工技术等诸多因素的影响，对其运行形态的准确评估始终为工程技术人员和学术界重点关注的问题。因此，本文通过对常用模型和事故树原理的详细探讨，结合相关文献资料和工程特点搭建工程风险模型，可为准确评估工程建设施工进度等提供科学的指导。水利工程风险辨识时事故树分析原理较为常见，该方法的适用性强、直观性好。针对水利工程施工安全状态利用事故树模型进行系统分析时，应充分考虑产生事故的各类要素及其对工程建设的影响，严格依据推求原则搭建符合工程实际的事故树模型，准确计算结构重要度确保安全风险要素识别的准确度，为水利工程安全管理和风险防控等提供科学的指导。