跨流域长距离引调水工程风险分析及研究

□朱亚飞 郭海亮 多安然

我国水资源分配一直以来都是“北缺南丰，冬亏夏盈”的状态，南水北调工程是处理水资源地域时空分配不均的有效方法，该项工程有线路长、跨越区域多、交叉建筑多等特点，是复杂的系统工程，工程在运行管控中，有着一定的不确定因素，存在多种风险。

1.风险分析概念

以几何形态来分析，该项工程属于串联系统，其中任一建筑物发生故障，均会影响到工程的正常运行。值得一提的是，很多风险造成的损失并不大，通过日常维护措施，就能够有效处理。对于发生几率不大，但是影响突出的风险，应该实施专项维修或者应急处置措施来解决。所以，针对跨流域调水工程，想要确保其安全，促使运行更为稳定，应该开展风险分析，构建风险管控制度。

通过进行风险分析旨在衡量系统可靠性。风险辨识指事件可能给系统带来的不利影响，需管理人员与投资人员掌握的风险信息；风险估算主要描述风险事件成因以及出现几率等，对应于不一样强度时的后果；风险评价着重研究运行安全问题，探讨可接受风险水平，向决策人员提出建议；风险管理是基于以上部分，针对风险采取措施降低发生几率或减少损失的决策过程。根据定义，对于风险的定义可以用以下公式来表示：

式中：

R—风险；

Pf—破坏几率；

Cf—失事之后的损失。

根据公式所含信息可知，降低破坏几率，以及减小破坏损失，都能够降低系统风险。

2.调水工程系统组成

南水北调的中线工程涉及多个子系统，其中建筑与管理决策系统，它们属于硬软系统，而对于通信以及控制系统，则属于混合系统，调水工程系统见图1。

图1 调水工程系统

在各方框下可分出子系统，以干渠工程来讲，河北分公司所辖工程包含明渠300 多km，河渠交叉建筑物43 座，左岸排水建筑物149 座，隧道工程4 座，节制阀、分水阀等控制性建筑物79 座，工程系统较为复杂。

3.风险因子识别

3.1 自然风险

风险不局限于技术范畴，同时也属于管理范畴，与自然科学息息相关，涉及社会活动、经济与文化现象等。就南水北调工程而言，影响其的风险因子有很多，比如防汛风险，主要取决于水文特性，依赖于统计资料进而获取的降雨和径流规律，这一不确定性因子本身就存在一定风险，若出现暴雨集中区便会产生边坡冲刷或建筑物裹头冲刷的风险，若水源区水量充沛汛期大流量输水也容易加重防汛风险，若水源区来水保证率减小或同枯频率变大，可能会阻碍更好发挥调水工程效率。

3.2 工程风险

中线工程是通过很多不同类型的建筑物串联构成，自南向北穿过各种地质以及区域环境。灾害（洪水以及滑坡等）与管理因素（比如设备异常、决策不科学）等均可能威胁到建筑物的安全，无论是哪一种建筑物的失效，都可能引起供水安全。以系统理论层面来分析，串联系统属于一种弱联结系统，若其中的建筑互相独立，则系统破坏几率差不多等于所有建筑破坏概率的和，若建筑间彻底相关，对于最大建筑，其破坏概率就等于系统的。南水北调工程运行与调度系统与系统理论有所差异，建筑物间不彻底相关，也不彻底独立，对于单个建筑物，它的破坏程度与部位等，给系统造成的影响也有所差异，不过对于系统理论的研究成果对整个南水北调工程运行与调度系统存在着很大的指导价值。显然在系统之中，建筑越多，风险就越高，因此，除了应该关注单个建筑安全，对于群体给系统带来的影响，也应该提高重视程度。

3.3 经济风险

技术上的风险，能够采取措施来降低或者进行转移，在市场经济发展中，常常会产生资本投入与产出的经济风险。针对调水工程而言，其资金投入一般都源于国家及地方，不过工程将来运行维护及管理，通常由企业法人完成，对资产的保值、工程的运维等开展管理。另一方面，对于经济及政策风险来讲，二者有着很大的联系，例如工程运维成本以及资金来源等，能够直接决定调水成本、水价、水费总额，甚至在一定程度上，还会影响到运行效益。结合效益成本理论，工程若要产生效益就必然需要水费总额超过工程建设与运维费用。

3.4 政策风险

政策风险涉及两部分内容，一是国家的用水政策，二是地方的用水政策，基于南水北调工程供用水现状来看，通常都是以生活用水为主供城市使用，其次是部分用水通过生态补水的形式进行人居环境改善。若应用在农业灌溉上，除了调水成本太昂贵，也难以增加调水效益。伴随技术的发展，在用水效率提升之后，生活用水量会减少，调运的南水用量也会降低。用水政策乃至产业结构的优化，一定程度上会影响工程效益，因此相较自然风险，政策及经济风险更大。

4.风险分级

跨流域长距离输水虽然有着一系列的风险因子，然而并非全部作用于相同的单元，不会造成较大影响事件。对于系统而言，其产生破坏的可能以及损失都大的情况是非常少的，并且大多数为损失不大的事件。一定时间之内，对于能够排除的风险，是能够被接受的，可通过常规措施来排除。对于停水以及失效几率较高的事件，或者造成重大损失的事件，需要在布局、设置以及建设中利用措施处理。对于发生概率不大，在发生的情况下，会引起较大损失的事故，需要具备应急方案来解决。

5.提高调水工程可靠性以及安全性的举措

针对跨流域长距离调水工程，应当全面确保施工安全，促进其稳定运行，通常情况下，会通过减小风险事件出现的可能性，或是在发生事故的情况下尽可能降低损失，前者通常采取工程措施处理，后者一般借助非工程措施处理。

5.1 工程措施

从系统可靠度的层面，针对串联系统，加强其稳定性以及安全性的举措有：提高核心建筑的安全度，强化建筑间的相关性。对于核心建筑，只提升设置标准并不合理，可基于核心部位，使用并联结构，例如对于河渠交叉建筑，选择双槽、多槽或者双洞方案，能够让核心节点部位建筑运行更为稳定；沿线每间隔几千米设计节制闸和退水闸，提高输水建筑物间的相关性，这样能够促使系统输水更为稳定；建设在线调节水库，增加数量或者延伸规模，能够促使应急调度更加灵活，让供水确保率得到提升。

5.2 非工程措施

针对调水工程，就其风险决策而言，除了与工程技术问题有关，也包含诸多方面的问题，例如社会以及政策，一般仅可以借助非工程措施处理。这一类措施包含：水文预报，安全监测、分水计划以及供水方案，和地方水资源进行联合调度、动态监测以及数据沟通乃至用水协调等。非工程措施属于降低或者转移风险最可行的手段，例如提高预警力度、强化安全监测、调整供水计划等，通过以上措施，能够显著降低其失效几率。

为了此类措施的执行，需要把每一种措施提高至风险管理的层面。风险管控中，多方参与十分必要，重视程度与风险决策息息相关，若提前了解其风险乃至管控机制，在明确与该项工程有关的政策时，会积极考量降低对工程的影响。结合风险管理理论，采用科学的工程措施使系统失效几率变小，采取非工程措施尽可能降低由于失效所造成的损失。

6.结论

跨流域长距离调水工程运行中存在诸多风险因子，开展风险分析研究是十分必要的，制定合理、可行的风险管控机制，用于提高工程平稳运行的安全系数。