基于標(biāo)準(zhǔn)化管理大壩風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)

周志維 ，喻蔚然 ，羅梓茗 ，彭月平

（1.江西省水利科學(xué)研究院，330029，南昌；2.江西省大壩安全管理中心，330029，南昌）

水利工程管理是確保水利工程穩(wěn)定安全運(yùn)行、充分且長(zhǎng)久發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的重要保障。然而，水利管理深層次問(wèn)題尚未解決，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求和人民期望還有很大差距。近年，為全面貫徹新時(shí)代治水方針，江西省圍繞“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的水利改革發(fā)展總基調(diào)，出臺(tái)了一系列管控措施及運(yùn)行機(jī)制，全面落實(shí)了水利工程管理措施。

標(biāo)準(zhǔn)化管理是提升水庫(kù)大壩管理質(zhì)量的重要保證，是實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化的基本前提。近年江西省開(kāi)展了水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，水庫(kù)管理水平顯著提高，但與江西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度相比，管理問(wèn)題仍然突出，如崗位職責(zé)不清晰、安全責(zé)任不明確、管理流程及管理辦法不科學(xué)等，對(duì)水庫(kù)發(fā)揮正常效益產(chǎn)生較大不利影響。水庫(kù)管理單位對(duì)存在的問(wèn)題難以有針對(duì)性的方法。在有限的資金及技術(shù)力量等前提下，如何最大化地提高管理水平，是目前亟待解決的難題。

基于風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)排序進(jìn)行有針對(duì)性的管理可有效解決管理無(wú)目標(biāo)問(wèn)題。大壩風(fēng)險(xiǎn)管理是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，在國(guó)外發(fā)展已較為成熟，在我國(guó)應(yīng)用方面還處于起步階段。本文將水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理與風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建江西省水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)管理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，優(yōu)選了22項(xiàng)指標(biāo)，基于脆弱度及層次分析法，建立基于標(biāo)準(zhǔn)化管理下的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估模型，開(kāi)展了油羅口水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)估，基于風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，增強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)化管理的針對(duì)性，讓目標(biāo)更明確、重點(diǎn)更突出，為管理者提供決策依據(jù)，最大程度降低大壩風(fēng)險(xiǎn)，提高資源利用效率，改善大壩安全運(yùn)行性態(tài)。

一、標(biāo)準(zhǔn)化管理內(nèi)容

根據(jù)江西省政府辦公廳印發(fā)的《全面推行水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的意見(jiàn)》（贛府廳發(fā)﹝2017﹞56 號(hào)）要求，明確了標(biāo)準(zhǔn)化管理“五個(gè)一措施”，要求達(dá)到管理責(zé)任明細(xì)化、管理運(yùn)行安全化、管理經(jīng)費(fèi)預(yù)算化、管理活動(dòng)日?；?、管理考核規(guī)范化等管理“十化”，并出臺(tái)了《江西省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理考核評(píng)價(jià)辦法》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）及水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理 “六步法”等標(biāo)準(zhǔn)和辦法，標(biāo)準(zhǔn)化管理涉及的對(duì)象包含全省大中小型水庫(kù)以及山塘等，任務(wù)艱巨繁重。

二、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則

風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)應(yīng)根據(jù)江西省水庫(kù)管理實(shí)際情況，保證其科學(xué)性與先進(jìn)性。圍繞水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理的需求，結(jié)合水庫(kù)存在的風(fēng)險(xiǎn)要素，要求選取的指標(biāo)概念清晰、層次分明、簡(jiǎn)單易懂、科學(xué)定量、操作性強(qiáng)，既要全面、科學(xué)、系統(tǒng)地體現(xiàn)水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)管理的整體情況，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可獲得性，避免評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)涵重復(fù)，也要充分體現(xiàn)管理現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相協(xié)調(diào)并適度超前的要求，以便提出指導(dǎo)性的措施。

2.評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

水庫(kù)管理及風(fēng)險(xiǎn)屬不同的概念。管理注重行為是否合乎規(guī)范及要求，通過(guò)工程現(xiàn)狀的安全性及為保障工程安全而制定的規(guī)章制度體現(xiàn)，達(dá)到目標(biāo)要求，則管理水平較好；而風(fēng)險(xiǎn)側(cè)重于指標(biāo)與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的差距，可用概率值來(lái)度量。為統(tǒng)一兩者，根據(jù)水利部《水利工程管理考核辦法》（以下簡(jiǎn)稱《辦法》），將管理劃分為組織、安全、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)，《標(biāo)準(zhǔn)》圍繞這4個(gè)方面進(jìn)一步細(xì)化及補(bǔ)充。在確定管理風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)時(shí)可從這4個(gè)方面予以考慮；而工程風(fēng)險(xiǎn)可通過(guò)建筑物的分類以及大壩破壞要素進(jìn)行劃分，這方面已有比較成熟的成果，需要注意的是，管理風(fēng)險(xiǎn)與工程風(fēng)險(xiǎn)存在重復(fù)的部位，構(gòu)建體系時(shí)應(yīng)加以區(qū)分。

在遵循上述各項(xiàng)原則基礎(chǔ)上，通過(guò)查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)大壩破壞研究成果，在反復(fù)征詢有關(guān)專家意見(jiàn)后，建立的體系包含2項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)（編號(hào) A1、A2）、9 項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)（編號(hào) B1～B9）、22 項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)（編號(hào) C1～C22）。 其中：“機(jī)構(gòu)與人員設(shè)置”代表管理機(jī)構(gòu)是否健全、技術(shù)人員配備是否滿足管理需求；“崗位責(zé)任”代表所有崗位是否明確、有無(wú)存在無(wú)事設(shè)崗或崗位設(shè)置不合理等情況；“操作規(guī)程”代表管理流程是否科學(xué)、明確；“違法活動(dòng)”代表管理范圍內(nèi)有無(wú)危害工程安全活動(dòng)或者違章行為；“安全鑒定”代表大壩有無(wú)按照要求定期開(kāi)展安全鑒定；“安全監(jiān)測(cè)”代表監(jiān)測(cè)設(shè)施是否完善、是否正常開(kāi)展監(jiān)測(cè)等；“應(yīng)急方案”代表有無(wú)制定應(yīng)急方案、是否進(jìn)行演練及防汛物料是否備齊；“運(yùn)行調(diào)度”代表有無(wú)制定相關(guān)的調(diào)度規(guī)程；“經(jīng)費(fèi)落實(shí)”代表維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)是否足額配套下達(dá)；“經(jīng)費(fèi)使用”代表是否合理安排等；而工程風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方面，利用安全缺陷來(lái)體現(xiàn)（B5～B9），詳見(jiàn)圖 1。

三、基于脆弱度風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型

由于水庫(kù)管理指標(biāo)較多，評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱不同，無(wú)法簡(jiǎn)單地進(jìn)行加權(quán)合并，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，主要是對(duì)各指標(biāo)的賦權(quán)。文獻(xiàn)列舉指標(biāo)權(quán)重的分配方法包含變異系數(shù)法、主成分分析法、層次分析法、統(tǒng)計(jì)法以及模糊聚類法等。本文基于統(tǒng)計(jì)法及層次分析法，求出相應(yīng)的權(quán)重后，再結(jié)合脆弱度，求出該指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

1.權(quán)重的定量化

圖1 江西省水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

大壩管理風(fēng)險(xiǎn)與工程風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)應(yīng)：大壩管理風(fēng)險(xiǎn)越高，則管理相對(duì)不到位，工程產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也越大；反之，工程風(fēng)險(xiǎn)大也體現(xiàn)出管理存在的漏洞。根據(jù)歷年水庫(kù)出險(xiǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于管理不當(dāng)引起的失事比例約占20%。隨著國(guó)家對(duì)水庫(kù)管理工作要求逐年提高、管理責(zé)任逐漸加大，確定權(quán)重時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高管理系數(shù)，對(duì)于一級(jí)指標(biāo)，工程風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)定為0.7、管理風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)定為0.3；對(duì)于二級(jí)指標(biāo)，采用層次分析法，根據(jù)大壩破壞的類型統(tǒng)計(jì)，并參考《標(biāo)準(zhǔn)》，反復(fù)征詢專家意見(jiàn)后，給出了各指標(biāo)重要性比值，二級(jí)指標(biāo)及三級(jí)指標(biāo)的重要性比值見(jiàn)表1～表3。在表1～表3中，數(shù)值代表本指標(biāo)的相對(duì)重要性，“1”表示兩者同等重要;“2”表示前者比后者稍重要，“3”表示前者比后者重要。

采用層次分析法獲得各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，選用MATLAB遺傳算法工具箱求解，分別得到二級(jí)、三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，見(jiàn)表4。

2.脆弱度計(jì)算方法

脆弱度表示安全缺陷發(fā)生的容易程度，側(cè)重于在檢查中找出各種隱患與實(shí)際或者需求之間的差距，通常采用專家經(jīng)驗(yàn)找出各個(gè)隱患，計(jì)算過(guò)程如下：

用MC表示不安全度，表達(dá)式為:

式中，用S1表示與標(biāo)準(zhǔn)值（或規(guī)范值）差距大小，如達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)要求的80%則差距為0.2，若只達(dá)到k則差距為1-k；用S2表示特征關(guān)鍵度，若該風(fēng)險(xiǎn)對(duì)大壩安全有著非常重要影響，則取值為1，反之取值0；用S3表示風(fēng)險(xiǎn)臨時(shí)控制措施，根據(jù)是否能建立臨時(shí)風(fēng)險(xiǎn)控制措施，賦值為0或1。

用CR表示不安全等級(jí)，表達(dá)式為：

式中，對(duì)于實(shí)際缺陷，C的取值為10；對(duì)于潛在缺陷，C的取值為5。

用SF表示受力頻率，AEF為年超越頻率，表達(dá)式為：

由式（3）得出受力頻率值，見(jiàn)表5。用VI表示脆弱度，表達(dá)式為：

3.風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)學(xué)模型

通過(guò)構(gòu)建的多層次多指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，可綜合評(píng)價(jià)水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算模型為：

式中，P表示風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，VI表示脆弱度值，w1i為第i個(gè)三級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，w3i為第i個(gè)三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，將計(jì)算結(jié)果放大100倍作為最終的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

4.風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級(jí)劃分

風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是沒(méi)有量綱、沒(méi)有物理意義的數(shù)值，因此對(duì)該數(shù)值進(jìn)行等級(jí)劃分，歸屬風(fēng)險(xiǎn)所屬等級(jí)，以便于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。由風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的計(jì)算過(guò)程可知，最主觀的變量因素在于脆弱度，而脆弱度的確定在于差距的選取，因此基于標(biāo)準(zhǔn)化管理的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估指標(biāo)體系需要將標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行銜接。依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》及創(chuàng)標(biāo)要求，總分為1 000分，一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為900分，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)800分，三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)700分，四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)600分，600分以下為不合格，相應(yīng)的差距S1依次為0.1、0.2、0.3、0.4 及 0.4 以下。在假設(shè)其他參數(shù)相同，可分別算出不同標(biāo)準(zhǔn)下風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃分為5級(jí)，不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)區(qū)間值見(jiàn)表6。

表1 二級(jí)指標(biāo)各指標(biāo)相對(duì)重要性比值

表2 三級(jí)指標(biāo)工程風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)指標(biāo)相對(duì)重要性比值

表3 三級(jí)指標(biāo)管理風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)指標(biāo)相對(duì)重要性比值

四、風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估案例分析

油羅口水庫(kù)坐落在贛江支流章江河上游，是一座以防洪為主，兼有供水、發(fā)電、灌溉等綜合效益的大（2）型水利樞紐工程。樞紐工程主要建筑物包括主壩、副壩、溢洪道、發(fā)電引水隧洞及壩后電站等。

在計(jì)算脆弱度時(shí)，差距S1的確定存在較大的主觀性，如組織管理、安全管理、運(yùn)行管理等方面，難以直接定量化，有必要制定統(tǒng)一的賦分原則。本文基于是否存在相當(dāng)內(nèi)容或按規(guī)范執(zhí)行等原則進(jìn)行劃分，分為5個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的差距S1值，具體見(jiàn)表7。

對(duì)于崗位人員設(shè)置，按照實(shí)際在崗人員的數(shù)量與國(guó)家規(guī)定下要求的編制人員，也可按水管體制改革時(shí)核定人數(shù)相比較，若實(shí)際在崗人數(shù)10人，核定15人，則人員到位率67%，差距為0.33。對(duì)于崗位職責(zé)，可根據(jù)崗位是否完善，如依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理一般要求，崗位設(shè)置至少在12個(gè)崗位以上，若崗位設(shè)置為9個(gè)，則達(dá)到75%，差距為0.25。對(duì)于違法活動(dòng)，則按有關(guān)事件的個(gè)數(shù)及規(guī)模來(lái)比較，根據(jù)江西省水庫(kù)歷史統(tǒng)計(jì)，發(fā)生嚴(yán)重違法事件或存在違章建筑的數(shù)量較少，主要以違章建筑及水污排泄為主，假設(shè)目標(biāo)值定為5時(shí)，若違法事件為1起時(shí)差距定為0.2。安全鑒定可根據(jù)鑒定類別劃分，大壩安全類別分為3類，一類壩差距為0.33，二類壩為0.67，以此類推。安全監(jiān)測(cè)可根據(jù)可靠點(diǎn)數(shù)量及監(jiān)測(cè)頻次來(lái)判斷，如按規(guī)范要求，某大壩應(yīng)布設(shè)12個(gè)測(cè)點(diǎn)，而水庫(kù)實(shí)際只有10個(gè)有效測(cè)點(diǎn)，則差距為0.17。運(yùn)行調(diào)度及維修養(yǎng)護(hù)可根據(jù)是否按照相關(guān)流程或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，目標(biāo)值定為相關(guān)行為的總數(shù)，則未按規(guī)范一起，則差距增加0.1，直到1.0。經(jīng)費(fèi)落實(shí)可根據(jù)到賬率確定。經(jīng)費(fèi)使用可根據(jù)是否存在違規(guī)使用經(jīng)費(fèi)確定。工程風(fēng)險(xiǎn)的差距確定也可采用同樣原理?；谝陨戏治?，確定脆弱度后便可計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表4 各級(jí)指標(biāo)權(quán)重結(jié)果

從表8可以看出，油羅口水庫(kù)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為560，基本達(dá)到二級(jí)管理水平，符合標(biāo)準(zhǔn)化的創(chuàng)標(biāo)要求，但處于風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)邊緣階段，僅略微低于上限值564。從分布來(lái)看，各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值差異較大，最大值為83.72，最小值為5.98。從一級(jí)指標(biāo)來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)主要集中在工程風(fēng)險(xiǎn)方面，而管理風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)偏低，也體現(xiàn)了水庫(kù)管理水平的提高。由于長(zhǎng)期以來(lái)水庫(kù)建設(shè)中所產(chǎn)生的“重建輕管”思想明顯，導(dǎo)致管理風(fēng)險(xiǎn)偏高，而2018年油羅口水庫(kù)完成標(biāo)準(zhǔn)化管理達(dá)標(biāo)驗(yàn)收，管理取得明顯成效，主要體現(xiàn)在規(guī)章制度更加完善、管理流程更加有序、管理過(guò)程更加規(guī)范、管理環(huán)境更加美觀等方面；隨著標(biāo)準(zhǔn)化管理的不斷推進(jìn)，可預(yù)測(cè)2020年水庫(kù)管理風(fēng)險(xiǎn)指將進(jìn)一步降低，尤其在安全監(jiān)測(cè)、維修養(yǎng)護(hù)等方面。

表5 受力頻率

表6 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級(jí)劃分

表7 S1賦分原則

從二、三級(jí)指標(biāo)看，大壩壩體風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大。具體看，滲透穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)最大，表現(xiàn)為部分壩體滲流壓力偏大，存在壩坡出逸風(fēng)險(xiǎn)；其次是變形穩(wěn)定，表現(xiàn)為大壩壩頂及上下游壩坡出現(xiàn)多條裂縫、下游壩坡多處隆起，且滑坡穩(wěn)定系數(shù)富余度不高；啟閉機(jī)與溢洪道的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在30以上，啟閉機(jī)發(fā)生多次故障，導(dǎo)致閘門啟閉失靈，影響溢洪道泄洪，較大幅度增加了風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。而在管理風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方面，安全監(jiān)測(cè)、維修養(yǎng)護(hù)及運(yùn)行調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在30以上，體現(xiàn)出監(jiān)測(cè)設(shè)施的損壞對(duì)風(fēng)險(xiǎn)影響較大。從整體看，總風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為560.37，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級(jí)為二級(jí)，而油羅口水庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)標(biāo)要求為二級(jí)，側(cè)面論證了風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級(jí)劃分原則是比較合理的。

五、結(jié)論與建議

通過(guò)模型推演，油羅口水庫(kù)達(dá)到規(guī)定的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)仍然偏高，有許多需要改進(jìn)的地方。從2019年開(kāi)始，江西省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化工作將全面鋪開(kāi)，經(jīng)初步測(cè)算，列入標(biāo)準(zhǔn)化管理工程名錄內(nèi)的2萬(wàn)多座工程需標(biāo)準(zhǔn)化管護(hù)經(jīng)費(fèi)達(dá)十幾億元，數(shù)額龐大，財(cái)力有限，要完成標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建及工程達(dá)標(biāo)后管護(hù)費(fèi)用資金缺口較大。因此，如何利用現(xiàn)有的資源來(lái)最大化降低風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)是首要難題。建議：一是充分利用現(xiàn)有資源。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)排序技術(shù)，可進(jìn)行針對(duì)性的改善管理問(wèn)題，既能提高管理水平，又能有效降低工程風(fēng)險(xiǎn)；二是加大社會(huì)資本的引入，建議以區(qū)域地方為單位，建立相應(yīng)的維修養(yǎng)護(hù)及安全監(jiān)測(cè)一體化服務(wù)隊(duì)伍，既可保證管理的質(zhì)量，也便于提升專業(yè)隊(duì)伍人員素養(yǎng)；三是充分利用江西省水庫(kù)大壩運(yùn)行管理平臺(tái)，對(duì)水庫(kù)運(yùn)管行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督。目前江西省水庫(kù)大壩運(yùn)行管理平臺(tái)已逐步建立，各級(jí)用戶應(yīng)積極利用運(yùn)管平臺(tái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管理單位運(yùn)行管理及監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題或異常情況，并實(shí)時(shí)提供遠(yuǎn)程技術(shù)支撐，提升了水庫(kù)大壩安全運(yùn)行保障和對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急處置能力。

表8 三級(jí)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果