基于风险矩阵的水库风险评价方法研究与应用

徐 铭， 曹恒楼， 陈 钟

(江苏省洪泽湖水利工程管理处， 江苏 洪泽 223100)

我国境内水库众多，其中中小型水库占比超过2/3，为我国的农业灌溉、发电、防洪、供水和水环境提升等方面发挥了重要作用。然而这些水库大多修建于20世纪50—70年代，虽经消险加固，但水库的工程本身以及管理行为等依然存在较多安全隐患[1-2]，是每年汛期防汛工作的重点，开展水库隐患排查和安全风险分级管控尤为重要。2018年12月，水利部印发了《关于开展水利安全风险分级管控的指导意见》，2019年12月，印发了《水利水电工程(水库、水闸)运行危险源辨识与风险评价导则》，对开展水库、水闸安全运行风险等级评价提出了指导意见和具体要求，本文以某中型水库为例，采用风险矩阵法(LS法)对水库开展全方位风险辨识和危险源风险评价，以期对类似水库的安全管理有所帮助。

1 危险源辨识与评价

危险源辨识分2级，分别为重大危险源和一般危险源，危险源的风险分为4级，由高到低依次为重大风险、较大风险、一般风险和低风险，分别用红、橙、黄、蓝4种颜色标示。对于重大危险源直接判定为重大风险，对于一般危险源通常采用风险矩阵法进行评价[3]。

根据《大中型水电工程建设管理规定》(GB/T 50927—2013)，风险评估需从风险发生的可能性与损失严重程度进行分析，即风险矩阵方法。开展风险矩阵法分析一般有制定计划及组成工作组、划分评价单元、风险辨识、风险承受力与控制力分析、后果严重性4个步骤[4]，结合日常安全检查记录和实施现场调查的成果综合开展。

2 风险矩阵法

风险矩阵方法的数学表达式为

R=LS

(1)

式中：R为风险值(Risk value)，L为事故发生的可能性(Likelihood)，S为事故造成的严重程度(Severity)。

2.1 L值的取值过程与标准

L值由水库管理单位3个管理层级(分管负责人、部门负责人、运行管理人员)、多个相关部门(运管、安全等)人员按照以下过程和标准共同确定。

第一步：由每位评价人员根据实际情况和取值标准(表1)，结合评价单元选取事故发生的可能性分别确定。

表1 L值取值标准

第二步：分别计算出3个管理层级中，每层级内所有人员所取L值的算术平均数Lj1、Lj2、Lj3。其中：j1代表分管负责人层级，j2代表部门负责人层级，j3代表管理人员层级。

第三步：计算得出L的最终值，L=0.3×Lj1+0.5×Lj2+0.2×Lj3(0.3、0.5、0.2为各层级占比系数)。

2.2 S值取值标准

在分析水库工程运行事故所造成危害的严重程度时，应综合考虑水库水位H和工程规模M两个因素，用两者的乘积值V所在区间作为S取值的依据。V值按照表2计算，S值按照表3取值。

表2 V值计算

表3 水库工程S值取值标准

2.3 危险源风险等级确定

根据L、S值，由R=L×S公式计算R值，按照表4确定风险等级。

表4 危险源风险等级划分标准

3 实践应用

3.1 工程概况

水库建成于1973年，集水面积206 km2，总库容9 100万 m3，属中型水库，兴利库容3 750万m2，包括均质黏土坝1座，溢洪闸1座，东、西输水涵洞各1座，电灌站2座。

水库大坝长2 760 m，坝顶宽7.5 m，坝顶高程40.5 m，最大坝高21.0 m；溢洪闸3孔，每孔净宽8.0 m，设计最大溢洪流量为650 m3/s，控制下泄流量为530 m3/s。

东、西输水涵洞断面均为1.5 m×1.5 m，设计流量均为6.0 m3/s,水库2座电灌站共安装10台提水泵，装机容量12 75 kW，设计提水流量5.25 m3/s。

3.2 评价单元

水库包括挡水建筑物(主坝)、泄水建筑物(溢洪闸、输水建筑物(输水洞)、金属结构(闸门、启闭机、水泵、电机)、管理设施(水文自动测报、闸门自动监控等)，风险辨识及危险源评价除上述外还需综合考虑运行管理行为，分为7大类98个评价单元。评价单元及内容如图1所示。

图1 评价单元划分

3.3 评价结果

采用风险矩阵法对该水库7大类98个安全风险因素进行辨识、分析、评价，其中主要风险为一般风险的59个，属中度危险，约占60%；其次为较大风险的25个，属高度危险，约占26%；重大风险和低风险分别占比3%和11%。

3.4 结果分析

通过对上述结果进行分析，该水库中度危险约占60%，主要集中在溢洪闸门启闭机中的止水、钢丝绳、吊耳、行走支撑，提水泵站的电气设备管理，管理设施中的防汛照明、防雷保护、自动监控，作业活动中的起重作业、带点作业、电焊作业，管理类的维修养护、预案编制演练等，这类风险点面广量大，稍有控制疏忽即有转化为高度风险的可能，在日常管理中需密切关注；高度风险的约占26%，主要集中在主坝迎水面冲刷、背水面渗流、溢洪闸防冲设施、涵洞洞身、水文测报、安全监测等方面，这类风险涉及到水库安全运行的核心，其中的每一项都不能失效，在日常管理需要重点关注；重大风险主要涉及主坝渗漏、溢洪道结构破坏、防汛抢险物料配备不足等，是水库运行必须确保的事项，也是度汛准备的工作重点；11%低分险的部位在日常管理中常规检查即可，无需投入过多精力。

4 结 语

科学划分评价单元、厘清涉及水库安全运行的每个风险点，采用风险矩阵法对风险点进行客观评价，对风险的危害程度进行等级分类，找出日常管理中需要重点关注的部位，让水库管理单位有针对性地采取管理措施减低风险，提高安全性，起到了事半功倍的效果。