水库大坝安全管理预警标准研究

朱沁夏，张士辰，杨正华

（南京水利科学研究院，水利部大坝安全管理中心，210029，南京）

水库大坝安全管理制度与水库大坝安全密切相关， 严格贯彻各项制度是保障水库大坝安全的核心。 基于《水库大坝安全管理条例》， 我国已建立起从注册登记到降等报废，涵盖水库大坝全生命周期的安全管理制度，但仍然存在着制度执行和监管到位的问题。现有的水库大坝安全风险研究大都基于保障工程自身性能的安全性等，如针对大坝安全监测指标的预警模式研究，结合自动化监测技术将预警与应急响应相结合。非工程措施风险管理理论尚未完善，且大都集中在溃坝模式和溃坝路径的研究，注重溃坝概率计算，多种不确定性因素使得计算结果并不尽如人意，特别是随着风险管理和应急抢险水平的提高，人因影响越来越显著，为尽量减少其影响, 通过水库大坝安全管理制度进行约束十分必要。

一、水库大坝安全管理制度预警标准

预警指标可根据各项管理制度时限要求、完成程度等来制定。 预警分类根据轻重缓急不同按颜色区分为：绿色，正常状态，按计划和要求正常执行管理制度；黄色，临界状态，管理制度执行情况正常， 接近期限，可能存在风险隐患；红色，警告状态，管理制度未落实，大坝安全存在风险。

1.有明确时限要求

注册登记、安全鉴定等制度的管理办法中明确了执行的时限。

注册登记：现行的水库大坝注册登记证书有效期为10 年。 可根据水库的注册登记日期进行判断，超过10年没有进行复查换证的水库给予红色警告。 考虑到工作流程和办理周期， 对超过9 年不满10 年未进行复查换证的水库给予黄色预警，督促其管理单位尽快办理复查换证手续。 不满9 年的水库为正常运行状态，以绿色标记，见表1。

安全鉴定：按照首次鉴定和后续鉴定分类， 安全鉴定时限有所不同。坝高15m 以下小（2）型水库，安全鉴定周期为10 年；其他水库，工程竣工验收或者除险加固改造完工后的首次安全鉴定应在5 年内进行，后续鉴定期限不超过10 年。 因此，结合工程的竣工验收时间和除险加固时间，综合判断水库安全鉴定状态。

2.无明确时限要求

调度规程、应急预案、除险加固、年度报告、督导检查、责任制等水库大坝管理制度相关规定中没有明确的执行期限，可细分为两类：一是存在逻辑上的时限条件，二是只区分是否执行。 前者虽然没有明确的时限要求，但是在逻辑上可以推断或者加以限制。 后者没有时限要求，也无逻辑上的时间限制。

存在逻辑上的时限条件包括年度报告、责任制等。

年度报告制度， 应以年度为限，考虑到工作部署和水库防汛任务，可以汛期开始时间为界，如每年3 月31日。 在此日期之前，各水库管理单位汇总整理上年度的水库大坝安全运行情况，编制安全运行年度报告并上报，待主管部门审核，对上年的年度报告不做预警提醒。 4 月1 日开始执行预警提醒，判断是否具备已审核的上年度安全运行年度报告。

责任制时限与年度报告类似，每年汛期前水利部和各级水行政主管部门分别公布辖区内对应规模的水库责任人名单。 4 月1 日开始执行预警提醒，与上年的责任制信息进行对比，超过时限未确认责任人信息的水库应给予红色警告。

只区分是否执行的制度包括调度规程、应急预案、除险加固、督导检查，对应的行业规范或者管理办法没有明确具体的时限，逻辑上也无法推断时限，但确实涉及水库大坝安全运行， 如调度规程和应急预案制度，保障水库正常运行并具备风险防御能力， 针对小型水库督导检查制度，发现的问题必须及时整改到位，以免影响大坝正常运行。 判断这类制度，按照完成状态来区分。

3.预警技术框架

以预警标准为基础的技术框架见图1 所示。 基于全国水库大坝注册登记信息和水库大坝管理监督信息，提取监管要素，对水库的安全监管制度执行情况进行评估，并动态刷新执行状态，提出水库大坝安全管理预警信息，为水库管理单位和各级主管部门决策提供技术支持。

针对信息不完善的水库，可基于监管要素，将水库相关信息推送到水库大坝安全监管智能评估预警平台，由数据挖掘、知识图谱、机器学习和专家系统构建智能风险模型将水库监管信息要素拆分成多维向量，通过特征相似性挖掘出潜在风险，最终形成风险值评分。 对于评分值，进行专家评审，对模型和相关参数进行迭代调整，长期运行的模型特征值会沉淀为水库安全评估标准。

表1 水库大坝安全管理预警标准

二、工程运用

水库大坝安全管理预警标准技术已在 “水库大坝运行管理移动应用”和“全国水库运行管理信息系统”中运用，动态跟踪已注册水库大坝的安全管理制度执行情况。

水库初始信息来源于全国水库大坝注册登记信息，根据实际情况用户对安全鉴定、调度规程、应急预案、除险加固、年度报告和责任制等安全管理重点环节信息进行补充更新，通过上级主管部门审核以后可生效。 提取工程下闸蓄水时间、 竣工验收时间、最近一次安全鉴定时间、应急预案编制时间、 除险加固完工时间、年度报告审批时间， 以及责任制完善程度等关键监管要素， 利用数据库定时器与管理预警标准进行， 刷新水库大坝安全管理状态， 给出各项业务颜色预警状态，实现动态跟踪和管理提醒。

系统为用户提供辖区内所有水库预警状态分类统计，可以筛选查看下级行政区划内的预警信息。 统计结果进一步链接至具体水库， 结合PC端可对水库管理单位发出提醒和警示信息， 督促其尽快落实或改正，为水行政主管部门开展水库大坝运行管理提供更加便捷的信息支持。

三、研究展望

水库大坝安全预警技术是新一代智能水库大坝的基础支撑技术之一，在水库大坝数据信息积累的基础上，通过应用数据挖掘技术，对管理制度预警标准进一步优化。

图1 水库大坝安全管理预警技术框架

利用现有二、三类坝的安全管理业务信息，通过综合关联规则、聚类分析、时间序列等数据挖掘分析技术提取要素特征，并应用到当前安全类别不明的水库， 推断其安全状况，为决策管理提供技术支持。

加入事件系统，通过与水库监测系统对接， 获取水情工情监测信息，动态优化系统中各模块的预警参数，及时发现各类外部因素变化可能对大坝安全产生的相关影响，提升大坝风险管理的敏捷性。

对所有管理制度综合考虑，提取制度之间的逻辑关系， 通过调研分析、数据挖掘以及层次分析法，对各项业务权重进行分配，通过定性指标模糊量化方法算出层次单权重和总权重，由此建立大坝安全管理综合评估指标体系，形成最终的大坝安全管理智能预警评估技术。 ■