基于改進(jìn)LS法水利堤防工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管控

陳 鐘，陳江云，張 杰，王莉莉

(江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100)

河湖堤防岸線(xiàn)是江河湖泊的重要脈絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)河湖防洪保安的重要屏障。水利部印發(fā)的《堤防工程險(xiǎn)工險(xiǎn)段專(zhuān)項(xiàng)檢查的通知》(辦監(jiān)督函〔2020〕278號(hào))重點(diǎn)對(duì)全國(guó)具有防洪、擋潮功能3級(jí)以上的堤防險(xiǎn)工段，計(jì)劃?rùn)z查約1000段，采取“四不兩直”進(jìn)行督查，突出堤防工程的重要性。今年汛期旱澇急轉(zhuǎn)，部分堤防承受高水位、高流量等考驗(yàn)，尤其是險(xiǎn)工段[1]，而有的歷史險(xiǎn)工段雖經(jīng)過(guò)幾度加固，仍存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

堤防工程管理范圍廣，戰(zhàn)線(xiàn)長(zhǎng)，導(dǎo)致各個(gè)堤防段存在較大的不確定性和安全風(fēng)險(xiǎn)，目前，在堤防管理單位中多采用簡(jiǎn)單直觀的作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法(LEC法)來(lái)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管控，但章萍等[2]通過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)LEC法存在取值主觀性太強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)容忍度考慮不充分等問(wèn)題，金遠(yuǎn)征等[3]采用改進(jìn)LEC法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)存在評(píng)價(jià)方法創(chuàng)新有余、實(shí)效適時(shí)性較差等問(wèn)題。2019年12月，水利部辦公廳印發(fā)了《水利水電工程(水庫(kù)、水閘)運(yùn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《導(dǎo)則》)，針對(duì)水閘和水庫(kù)制定了標(biāo)準(zhǔn)，但堤防工程未得到落實(shí)，針對(duì)此導(dǎo)則，創(chuàng)新做法，緊跟標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合水庫(kù)管理導(dǎo)則，文章對(duì)堤防工程評(píng)價(jià)方法進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)于工程正常運(yùn)行或?qū)е鹿こ唐茐牡牟捎蔑L(fēng)險(xiǎn)矩陣法(LS法)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)于工程維修養(yǎng)護(hù)等作業(yè)活動(dòng)或工程管理范圍內(nèi)可能影響人身安全的采用LEC法進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并制定具有針對(duì)性的安全管理措施。

1 堤防安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法

1.1 LS法的原始模型

根據(jù)導(dǎo)則，采用LS法與LEC法對(duì)已辨識(shí)出的危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，主要采用LS法中風(fēng)險(xiǎn)值R按式(1)計(jì)算，其中事故發(fā)生的可能性L值、事故造成危害的嚴(yán)重程度S值見(jiàn)表1。

表1 L，S值對(duì)照表

R=LS

(1)

《導(dǎo)則》上L的取值為根據(jù)管理單位三個(gè)層級(jí)人員(分管負(fù)責(zé)人，部門(mén)負(fù)責(zé)人，管理人員)進(jìn)行賦值，每個(gè)層級(jí)人員賦值取算數(shù)平均值Lj1，Lj2，Lj3，得出最終式，如式(2)所示。

L=0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3

(2)

進(jìn)而計(jì)算出L值，再與S值相乘取得最終風(fēng)險(xiǎn)值。

1.2 LS法的改進(jìn)模型

LS法中L值的確定，只考慮到層級(jí)專(zhuān)家權(quán)重[4]，用三個(gè)層級(jí)人員進(jìn)行判斷，主觀性較強(qiáng)，未能判斷出危險(xiǎn)源之間的相關(guān)性，現(xiàn)創(chuàng)新方法，針對(duì)2021年貢力等[5]提出的采用GI(序關(guān)系分析法)，改進(jìn)L值，從而優(yōu)化方法，進(jìn)行評(píng)估。GI法是層次分析法(AHP)[6]的改進(jìn)方法，主要是對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象主觀賦權(quán)[7]，考慮專(zhuān)家對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)X1，X2，…，Xn相關(guān)評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行排序，X1>X2>…>Xn，以此順序確定各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相對(duì)重要性。

假設(shè)專(zhuān)家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)Xb-1與Xb之間的重要度之比βi的理性判斷[8]為下式：

ωk-1/ωk=βik=n，n-1，n-2，…，3，2

(3)

βi取值見(jiàn)表2。

表2 βi取值對(duì)照表

若各層級(jí)專(zhuān)家給出βi的賦值，則權(quán)重系數(shù)ωi值計(jì)算如下式：

(4)

而

ωk-1=βkωkk=n，n-1，…，3，2

(5)

則各層級(jí)專(zhuān)家K(K為大于1的數(shù))對(duì)已辨識(shí)出的危險(xiǎn)源進(jìn)行L值的打分，最終通過(guò)改進(jìn)L取值方法，優(yōu)化單一的權(quán)重取值，讓安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作更具有權(quán)威性和可靠性，根據(jù)水庫(kù)、堤防等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合單位安全評(píng)價(jià)實(shí)際，得出L值的最終式，即式(6)，而S值還參照《導(dǎo)則》中水庫(kù)的取值。

L=ωk(0.3Lj1+0.5Lj2+0.2Lj3)

(6)

2 工程實(shí)例

2.1 工程狀況

洪澤湖大堤為千年古堤，始建于公元200年(東漢建安五年)，距今已近2000年歷史，經(jīng)歷代修建，明清兩代逐步將土堤改為石工墻，全長(zhǎng)67.25km，1949年之后，洪澤湖大堤進(jìn)行了5次較大規(guī)模的加固，江蘇省洪澤湖管理處管理其中32.35km，出現(xiàn)6處險(xiǎn)工段，均已加固完成，為強(qiáng)化堤防歷史險(xiǎn)工段安全監(jiān)控，落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施，文章采用LS法進(jìn)行分析研究。

2.2 危險(xiǎn)源辨識(shí)

洪澤湖大堤為Ⅰ級(jí)水工建筑物，有效吹程為30km，正向風(fēng)速為10級(jí)(V=26.5m/s)，波高采用2.2m，防浪林臺(tái)及防浪林一起消能70%，湖底平均高程為10.5m，大壩土質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主，占60%～70%，其次為重粉質(zhì)壤土及黏土和粉質(zhì)土層，10～10.5m以上為人工填土，而歷史險(xiǎn)工段有6段，具體情況見(jiàn)表3。

表3 洪澤湖大堤歷史險(xiǎn)工段登記表

危險(xiǎn)源辨識(shí)是安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的前提條件，根據(jù)導(dǎo)則和SL/Z 679—2015《堤防工程安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》對(duì)險(xiǎn)工段危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，主要存在的危險(xiǎn)源見(jiàn)表4。

表4 洪澤湖大堤歷史險(xiǎn)工段危險(xiǎn)源辨識(shí)清單

2.3 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

從辨識(shí)出的危險(xiǎn)源清單中選出5個(gè)主要危險(xiǎn)源B進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別為B1，B2，B3，B4，B8，由從管理單位三個(gè)層級(jí)中選出8位專(zhuān)家對(duì)重要度進(jìn)行排序，從大到小依次為B1，B3，B8，B4，B2，給出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 洪澤湖大堤歷史險(xiǎn)工段危險(xiǎn)源L值賦分

根據(jù)式(6)，得出各危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)L值改進(jìn)終值為：L1=1.473，L2=0.736，L3=1.812，L4=2.258，L8=1.796。

在分析堤防工程運(yùn)行事故所造成危害的嚴(yán)重程度時(shí)，綜合考慮洪澤湖水位H和工程規(guī)模M兩個(gè)因素，用二者的乘積值V所在區(qū)間作為S取值的依據(jù)。V值按照表6計(jì)算，S值按照表7取值。

表7 S值取值標(biāo)準(zhǔn)表

堤防S值的取值，主要根據(jù)《導(dǎo)則》水庫(kù)的取值來(lái)確定，改進(jìn)《導(dǎo)則》水庫(kù)S值評(píng)定方法，主要是確定水位H和工程規(guī)模M兩個(gè)因素，現(xiàn)把洪澤湖看作一個(gè)蓄容大的水庫(kù)[11]，洪澤湖堤防為1級(jí)堤防，工程規(guī)模M可等同于大(1)型。洪澤湖水位H分別為：洪澤湖死水位為11.30m，汛限水位為12.50m，正常蓄水位為13.00m，警戒水位為13.60m，設(shè)計(jì)洪水位16.00m，由于2020年洪澤湖經(jīng)歷旱澇急轉(zhuǎn)狀況，水位分析具有一定的代表性，根據(jù)水文統(tǒng)計(jì)[12]分析，2020年洪澤湖水位過(guò)程線(xiàn)如圖1所示，洪澤湖最高水位為13.61m，最低水位為11.46m，平均水位為12.53m，當(dāng)水位處于13.61m時(shí)，等同于水庫(kù)防洪高水位，對(duì)堤防險(xiǎn)工段影響最大，因此分析此時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)具有可研性，則根據(jù)表6，V值為25，而當(dāng)V≥21時(shí)，則S值取為100。

圖1 2020年洪澤湖水位過(guò)程線(xiàn)

表6 V值計(jì)算表

根據(jù)上文計(jì)算出L值的終值，在充分考慮此水位下可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素，根據(jù)式(1)得出R值，再根據(jù)表8，評(píng)價(jià)出各危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，等級(jí)分別為重大、較大、一般、低四個(gè)等級(jí)，分別用紅、橙、黃、藍(lán)色標(biāo)識(shí)，則堤防險(xiǎn)工段各風(fēng)險(xiǎn)事件L值、S值、R風(fēng)險(xiǎn)值及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)見(jiàn)表9。

表8 一般危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)表-風(fēng)險(xiǎn)矩陣法(LS法)

表9 風(fēng)險(xiǎn)事件R值及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

2.4 風(fēng)險(xiǎn)因素分析

運(yùn)用因果分析法(原因型魚(yú)骨圖)[13-14]從“人、物、技、環(huán)、管”5個(gè)方面進(jìn)行分析結(jié)構(gòu)破壞、潰堤，沉降、設(shè)備損壞、透水，堤坡失穩(wěn)，路面損壞、防浪墻損壞、堤防結(jié)構(gòu)變形或破壞，火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)事件[15]，如圖2所示。

圖2 洪澤湖大堤歷史險(xiǎn)工段風(fēng)險(xiǎn)因素分析

3 堤防歷史險(xiǎn)工段安全風(fēng)險(xiǎn)管控

根據(jù)洪澤湖大堤歷史險(xiǎn)工段安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)照風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)因素分析，結(jié)合以預(yù)防為主的管控目標(biāo)，從組織、責(zé)任、制度、預(yù)警、宣傳教育5個(gè)方面落實(shí)管控措施，保證工程安全。

3.1 人員機(jī)構(gòu)落實(shí)

成立以主要負(fù)責(zé)人、各職能部門(mén)為成員的安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，形成健全的安全生產(chǎn)組織網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化組織管理，針對(duì)相關(guān)區(qū)域管理，定崗定責(zé)，落實(shí)值班巡查人員管理，強(qiáng)化人員配置，落實(shí)制度、操作規(guī)程等到位。具體措施為：①落實(shí)具體巡查人員分段、分時(shí)對(duì)歷史險(xiǎn)工段進(jìn)行工程檢查和水政巡查，保證工程管理范圍內(nèi)無(wú)違法、違規(guī)行為；②落實(shí)新進(jìn)人員、轉(zhuǎn)崗人員崗前培訓(xùn)，強(qiáng)化和提升工作技能，盡量消除人員不安全行為；③強(qiáng)化勞保用品安全管理，落實(shí)到人，定期組織人員對(duì)防滲、消防、排水等設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 責(zé)任體系落實(shí)

針對(duì)地方險(xiǎn)工段分布范圍廣、巡查難度大等問(wèn)題，強(qiáng)化制度規(guī)范化管理，建立完善的責(zé)任體系和監(jiān)管職責(zé)，建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，明確管理方法，落實(shí)PDCA管理體系[16]方法，持續(xù)推進(jìn)安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。具體措施為：①橫向到底、縱向到邊逐級(jí)簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任狀，及時(shí)調(diào)整人員崗位分工，修訂安全組織網(wǎng)絡(luò)；②強(qiáng)化主要負(fù)責(zé)人責(zé)任到位，編制責(zé)任清單，明確安全管理總目標(biāo)和年度目標(biāo)，進(jìn)一步明確監(jiān)管責(zé)任；③突出危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)管控與隱患排查等重要地位，定時(shí)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，及時(shí)更新，重點(diǎn)對(duì)險(xiǎn)工段進(jìn)行隱患排查，及時(shí)消險(xiǎn)。

3.3 管理制度落實(shí)

洪澤湖堤防所在2018年1月成功創(chuàng)建安全標(biāo)準(zhǔn)化二級(jí)單位，建立了一系列制度體系，落實(shí)安全生產(chǎn)目標(biāo)管理制度、安全生產(chǎn)責(zé)任制、工程觀測(cè)工作管理辦法、生產(chǎn)安全事故隱患排查治理制度、安全設(shè)施管理制度、勞動(dòng)防護(hù)用品(具)管理制度、設(shè)備安全管理制度、危險(xiǎn)源管理制度等40項(xiàng)制度。

3.4 安全保障和預(yù)警防范措施落實(shí)

安全保障體系是一個(gè)單位安全運(yùn)行的根本，重點(diǎn)測(cè)算堤防防汛物資數(shù)量，落實(shí)維修養(yǎng)護(hù)資金，落實(shí)相關(guān)技術(shù)設(shè)施和手段，加強(qiáng)預(yù)案編寫(xiě)，及時(shí)修訂，成立應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)，配備相關(guān)技術(shù)人員。具體措施有：①加強(qiáng)工程觀測(cè)工作，對(duì)險(xiǎn)工段加大測(cè)次，對(duì)沉降和測(cè)壓管觀測(cè)及時(shí)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改；②配備充足的防汛搶險(xiǎn)物資及應(yīng)急物資，如麻袋、圓木、塊石、柴油發(fā)電機(jī)、應(yīng)急救援包等；③每年開(kāi)展防汛等應(yīng)急演練，全員參與，實(shí)境活動(dòng)，提高人員應(yīng)急預(yù)警能力；④加強(qiáng)監(jiān)測(cè)手段，建立自動(dòng)化信息化監(jiān)控體系，險(xiǎn)工段處配備攝像頭等自動(dòng)化設(shè)備，防滲檢測(cè)做好技術(shù)支撐，對(duì)于狗獾、蛇、老鼠等打洞現(xiàn)象進(jìn)行防控封堵消險(xiǎn)。

3.5 安全宣傳教育落實(shí)

洪澤湖大堤是防洪擋險(xiǎn)工程，又是旅游景點(diǎn)，需要培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)性人才進(jìn)行管理，加強(qiáng)新進(jìn)、轉(zhuǎn)崗等人員的培訓(xùn)教育，提高人員工作技能，進(jìn)行崗前技術(shù)交底，提高人員安全意識(shí)，加強(qiáng)外來(lái)人員安全管理。具體措施有：①制訂教育培訓(xùn)計(jì)劃，針對(duì)不同崗位、不同工種進(jìn)行定期教育培訓(xùn)，提高各類(lèi)人員工作技能，加強(qiáng)業(yè)務(wù)知識(shí)、制度法規(guī)等學(xué)習(xí)，提高人員紀(jì)律性和安全意識(shí)；②加強(qiáng)外來(lái)人員管理，在堤防入口處進(jìn)行人員登記，進(jìn)行宣傳教育，發(fā)放告知書(shū)，在各個(gè)區(qū)域放置警示標(biāo)牌，播放相關(guān)視頻和語(yǔ)音進(jìn)行提醒，突出防火、取土等違法行為等內(nèi)容，提高人員素質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作正在全國(guó)穩(wěn)步推進(jìn)，評(píng)價(jià)方法正在改進(jìn)，堤防工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法還處于真空期，文章創(chuàng)新傳統(tǒng)LEC法，結(jié)合《導(dǎo)則》中水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，采用LS法，突出對(duì)L值進(jìn)行改進(jìn)，完善各指標(biāo)的相對(duì)重要度，對(duì)江蘇省洪澤湖管理處所管部分堤防歷史險(xiǎn)工段進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，分析險(xiǎn)工段風(fēng)險(xiǎn)因素，分別從組織、責(zé)任、制度、預(yù)警、宣傳教育5個(gè)方面落實(shí)管控措施，借鑒此方法可對(duì)堤防工程進(jìn)行完善和推廣。在今后的安全生產(chǎn)工作中，還有大量工作需要去做，落實(shí)隱患排查，加強(qiáng)人員管理意識(shí)，落實(shí)主體責(zé)任，加速推進(jìn)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建和持續(xù)改進(jìn)等工作任重而道遠(yuǎn)，需要完整的安全生產(chǎn)管理體系，而做好安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作是開(kāi)始，也是塑基，應(yīng)突出中心地位，保證工程安全。