基于改进LS法水利堤防工程安全风险评价与管控

陈 钟，陈江云，张 杰，王莉莉

(江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 淮安 223100)

河湖堤防岸线是江河湖泊的重要脉络，是实现河湖防洪保安的重要屏障。水利部印发的《堤防工程险工险段专项检查的通知》(办监督函〔2020〕278号)重点对全国具有防洪、挡潮功能3级以上的堤防险工段，计划检查约1000段，采取“四不两直”进行督查，突出堤防工程的重要性。今年汛期旱涝急转，部分堤防承受高水位、高流量等考验，尤其是险工段[1]，而有的历史险工段虽经过几度加固，仍存在较大风险。

堤防工程管理范围广，战线长，导致各个堤防段存在较大的不确定性和安全风险，目前，在堤防管理单位中多采用简单直观的作业条件危险性评价法(LEC法)来进行安全风险评价与管控，但章萍等[2]通过实际应用发现传统LEC法存在取值主观性太强、风险容忍度考虑不充分等问题，金远征等[3]采用改进LEC法进行风险评价存在评价方法创新有余、实效适时性较差等问题。2019年12月，水利部办公厅印发了《水利水电工程(水库、水闸)运行危险源辨识与风险评价导则》(以下简称《导则》)，针对水闸和水库制定了标准，但堤防工程未得到落实，针对此导则，创新做法，紧跟标准规范，结合水库管理导则，文章对堤防工程评价方法进行改进，结合实际情况对于工程正常运行或导致工程破坏的采用风险矩阵法(LS法)进行安全风险评价，对于工程维修养护等作业活动或工程管理范围内可能影响人身安全的采用LEC法进行安全风险评价，并制定具有针对性的安全管理措施。

1 堤防安全风险评价的方法

1.1 LS法的原始模型

根据导则，采用LS法与LEC法对已辨识出的危险源进行风险评价，主要采用LS法中风险值R按式(1)计算，其中事故发生的可能性L值、事故造成危害的严重程度S值见表1。

表1 L，S值对照表

R=LS

(1)

《导则》上L的取值为根据管理单位三个层级人员(分管负责人，部门负责人，管理人员)进行赋值，每个层级人员赋值取算数平均值Lj1，Lj2，Lj3，得出最终式，如式(2)所示。

L=0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3

(2)

进而计算出L值，再与S值相乘取得最终风险值。

1.2 LS法的改进模型

LS法中L值的确定，只考虑到层级专家权重[4]，用三个层级人员进行判断，主观性较强，未能判断出危险源之间的相关性，现创新方法，针对2021年贡力等[5]提出的采用GI(序关系分析法)，改进L值，从而优化方法，进行评估。GI法是层次分析法(AHP)[6]的改进方法，主要是对评价对象主观赋权[7]，考虑专家对各评价指标X1，X2，…，Xn相关评价目标进行排序，X1>X2>…>Xn，以此顺序确定各项评价指标之间的相对重要性。

假设专家对评价指标Xb-1与Xb之间的重要度之比βi的理性判断[8]为下式：

ωk-1/ωk=βik=n，n-1，n-2，…，3，2

(3)

βi取值见表2。

表2 βi取值对照表

若各层级专家给出βi的赋值，则权重系数ωi值计算如下式：

(4)

而

ωk-1=βkωkk=n，n-1，…，3，2

(5)

则各层级专家K(K为大于1的数)对已辨识出的危险源进行L值的打分，最终通过改进L取值方法，优化单一的权重取值，让安全风险评价工作更具有权威性和可靠性，根据水库、堤防等相关规范标准，结合单位安全评价实际，得出L值的最终式，即式(6)，而S值还参照《导则》中水库的取值。

L=ωk(0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3)

(6)

2 工程实例

2.1 工程状况

洪泽湖大堤为千年古堤，始建于公元200年(东汉建安五年)，距今已近2000年历史，经历代修建，明清两代逐步将土堤改为石工墙，全长67.25km，1949年之后，洪泽湖大堤进行了5次较大规模的加固，江苏省洪泽湖管理处管理其中32.35km，出现6处险工段，均已加固完成，为强化堤防历史险工段安全监控，落实安全风险管控措施，文章采用LS法进行分析研究。

2.2 危险源辨识

洪泽湖大堤为Ⅰ级水工建筑物，有效吹程为30km，正向风速为10级(V=26.5m/s)，波高采用2.2m，防浪林台及防浪林一起消能70%，湖底平均高程为10.5m，大坝土质以粉质黏土为主，占60%～70%，其次为重粉质壤土及黏土和粉质土层，10～10.5m以上为人工填土，而历史险工段有6段，具体情况见表3。

表3 洪泽湖大堤历史险工段登记表

危险源辨识是安全风险评价的前提条件，根据导则和SL/Z 679—2015《堤防工程安全评价导则》对险工段危险源进行辨识，主要存在的危险源见表4。

表4 洪泽湖大堤历史险工段危险源辨识清单

2.3 安全风险评价

从辨识出的危险源清单中选出5个主要危险源B进行评价，分别为B1，B2，B3，B4，B8，由从管理单位三个层级中选出8位专家对重要度进行排序，从大到小依次为B1，B3，B8，B4，B2，给出β2=1.6，β3=1.8，β8=1.4。而β2β3β4β8=4.8384，β3β4β8=3.0240，β4β8=1.6800，β8=1.4000，因此β2β3β4β8+β2β3β4+β4β8+β8=10.9424[9]。

表5 洪泽湖大堤历史险工段危险源L值赋分

根据式(6)，得出各危险源的风险评价L值改进终值为：L1=1.473，L2=0.736，L3=1.812，L4=2.258，L8=1.796。

在分析堤防工程运行事故所造成危害的严重程度时，综合考虑洪泽湖水位H和工程规模M两个因素，用二者的乘积值V所在区间作为S取值的依据。V值按照表6计算，S值按照表7取值。

表7 S值取值标准表

堤防S值的取值，主要根据《导则》水库的取值来确定，改进《导则》水库S值评定方法，主要是确定水位H和工程规模M两个因素，现把洪泽湖看作一个蓄容大的水库[11]，洪泽湖堤防为1级堤防，工程规模M可等同于大(1)型。洪泽湖水位H分别为：洪泽湖死水位为11.30m，汛限水位为12.50m，正常蓄水位为13.00m，警戒水位为13.60m，设计洪水位16.00m，由于2020年洪泽湖经历旱涝急转状况，水位分析具有一定的代表性，根据水文统计[12]分析，2020年洪泽湖水位过程线如图1所示，洪泽湖最高水位为13.61m，最低水位为11.46m，平均水位为12.53m，当水位处于13.61m时，等同于水库防洪高水位，对堤防险工段影响最大，因此分析此时的风险评价等级具有可研性，则根据表6，V值为25，而当V≥21时，则S值取为100。

图1 2020年洪泽湖水位过程线

表6 V值计算表

根据上文计算出L值的终值，在充分考虑此水位下可能产生的风险因素，根据式(1)得出R值，再根据表8，评价出各危险源的风险等级，等级分别为重大、较大、一般、低四个等级，分别用红、橙、黄、蓝色标识，则堤防险工段各风险事件L值、S值、R风险值及风险等级见表9。

表8 一般危险源风险等级划分标准表-风险矩阵法(LS法)

表9 风险事件R值及风险等级评定

2.4 风险因素分析

运用因果分析法(原因型鱼骨图)[13-14]从“人、物、技、环、管”5个方面进行分析结构破坏、溃堤，沉降、设备损坏、透水，堤坡失稳，路面损坏、防浪墙损坏、堤防结构变形或破坏，火灾等风险等级事件[15]，如图2所示。

图2 洪泽湖大堤历史险工段风险因素分析

3 堤防历史险工段安全风险管控

根据洪泽湖大堤历史险工段安全风险评价，对照风险事件的风险因素分析，结合以预防为主的管控目标，从组织、责任、制度、预警、宣传教育5个方面落实管控措施，保证工程安全。

3.1 人员机构落实

成立以主要负责人、各职能部门为成员的安全生产领导小组，形成健全的安全生产组织网络，强化组织管理，针对相关区域管理，定岗定责，落实值班巡查人员管理，强化人员配置，落实制度、操作规程等到位。具体措施为：①落实具体巡查人员分段、分时对历史险工段进行工程检查和水政巡查，保证工程管理范围内无违法、违规行为；②落实新进人员、转岗人员岗前培训，强化和提升工作技能，尽量消除人员不安全行为；③强化劳保用品安全管理，落实到人，定期组织人员对防渗、消防、排水等设施进行检测。

3.2 责任体系落实

针对地方险工段分布范围广、巡查难度大等问题，强化制度规范化管理，建立完善的责任体系和监管职责，建立奖惩机制，明确管理方法，落实PDCA管理体系[16]方法，持续推进安全标准化建设。具体措施为：①横向到底、纵向到边逐级签订安全生产责任状，及时调整人员岗位分工，修订安全组织网络；②强化主要负责人责任到位，编制责任清单，明确安全管理总目标和年度目标，进一步明确监管责任；③突出危险源辨识、风险管控与隐患排查等重要地位，定时进行风险评价，及时更新，重点对险工段进行隐患排查，及时消险。

3.3 管理制度落实

洪泽湖堤防所在2018年1月成功创建安全标准化二级单位，建立了一系列制度体系，落实安全生产目标管理制度、安全生产责任制、工程观测工作管理办法、生产安全事故隐患排查治理制度、安全设施管理制度、劳动防护用品(具)管理制度、设备安全管理制度、危险源管理制度等40项制度。

3.4 安全保障和预警防范措施落实

安全保障体系是一个单位安全运行的根本，重点测算堤防防汛物资数量，落实维修养护资金，落实相关技术设施和手段，加强预案编写，及时修订，成立应急管理机构，配备相关技术人员。具体措施有：①加强工程观测工作，对险工段加大测次，对沉降和测压管观测及时分析，发现问题及时整改；②配备充足的防汛抢险物资及应急物资，如麻袋、圆木、块石、柴油发电机、应急救援包等；③每年开展防汛等应急演练，全员参与，实境活动，提高人员应急预警能力；④加强监测手段，建立自动化信息化监控体系，险工段处配备摄像头等自动化设备，防渗检测做好技术支撑，对于狗獾、蛇、老鼠等打洞现象进行防控封堵消险。

3.5 安全宣传教育落实

洪泽湖大堤是防洪挡险工程，又是旅游景点，需要培养专业性人才进行管理，加强新进、转岗等人员的培训教育，提高人员工作技能，进行岗前技术交底，提高人员安全意识，加强外来人员安全管理。具体措施有：①制订教育培训计划，针对不同岗位、不同工种进行定期教育培训，提高各类人员工作技能，加强业务知识、制度法规等学习，提高人员纪律性和安全意识；②加强外来人员管理，在堤防入口处进行人员登记，进行宣传教育，发放告知书，在各个区域放置警示标牌，播放相关视频和语音进行提醒，突出防火、取土等违法行为等内容，提高人员素质。

4 结语

安全风险评价工作正在全国稳步推进，评价方法正在改进，堤防工程安全风险评价方法还处于真空期，文章创新传统LEC法，结合《导则》中水库风险评价方法，采用LS法，突出对L值进行改进，完善各指标的相对重要度，对江苏省洪泽湖管理处所管部分堤防历史险工段进行危险源辨识和风险评价，分析险工段风险因素，分别从组织、责任、制度、预警、宣传教育5个方面落实管控措施，借鉴此方法可对堤防工程进行完善和推广。在今后的安全生产工作中，还有大量工作需要去做，落实隐患排查，加强人员管理意识，落实主体责任，加速推进安全生产标准化创建和持续改进等工作任重而道远，需要完整的安全生产管理体系，而做好安全风险评价工作是开始，也是塑基，应突出中心地位，保证工程安全。