多維多時(shí)間-空間尺度水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)及其應(yīng)用

王 翔,鄭淇文,李 晨

(長江水利委員會 河湖保護(hù)與建設(shè)運(yùn)行安全中心,武漢 430010)

0 引 言

當(dāng)前大量中小型水利工程達(dá)到或即將達(dá)到服役工作年限,水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)問題愈發(fā)突出,水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)管控工作愈受重視[1]。2021年最新修正的《安全生產(chǎn)法》第四條規(guī)定生產(chǎn)經(jīng)營單位必須構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制,健全風(fēng)險(xiǎn)防范化解機(jī)制;為進(jìn)一步規(guī)范和強(qiáng)化水利行業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控工作,水利部亦先后印發(fā)了《關(guān)于開展水利安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控的指導(dǎo)意見》(水監(jiān)督〔2018〕323號)、《水利水電工程施工危險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)導(dǎo)則(試行)》(辦監(jiān)督函〔2018〕1693號)、《水利水電工程(水庫、水閘)運(yùn)行危險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)導(dǎo)則(試行)》(辦監(jiān)督函〔2019〕1486號)、《水利水電工程(水電站、泵站)運(yùn)行危險(xiǎn)源辨識與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)導(dǎo)則(試行)》(辦監(jiān)督函〔2020〕1114號)(以下簡稱《導(dǎo)則》)等。安全生產(chǎn)雙重預(yù)防機(jī)制建設(shè)已列為水利工程建設(shè)管理、運(yùn)行管理考核重點(diǎn)工作任務(wù)之一,并作為推動(dòng)水利事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障手段。

根據(jù)水利部頂層文件要求,水利行業(yè)推薦采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法(LS法)和作業(yè)條件危險(xiǎn)分析法(LEC法)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià),其中對于常態(tài)存在的危險(xiǎn)源如構(gòu)(建)筑物類、設(shè)備設(shè)施類、金屬結(jié)構(gòu)類和管理類風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)采用LS法,對于隨機(jī)出現(xiàn)的危險(xiǎn)源如作業(yè)活動(dòng)類和環(huán)境類風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)采用LEC法。風(fēng)險(xiǎn)矩陣法在水利工程建設(shè)、運(yùn)行管理中獲得了大量實(shí)踐應(yīng)用,如烏東德水電站[2]、白鶴灘水電站[3]、上馬水庫[4]、西江水庫[5]等,應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法,對辨識出的危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià),針對風(fēng)險(xiǎn)等級高的危險(xiǎn)源,通過加強(qiáng)管控防護(hù)措施,降低風(fēng)險(xiǎn)等級,提高安全性,取得一定的成效。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)LS法和LEC法在實(shí)際運(yùn)用過程中,存在評價(jià)指標(biāo)單一,量化依據(jù)不明確[6],主觀隨意性強(qiáng),判定標(biāo)準(zhǔn)與水利工程運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化,以及水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,成果運(yùn)用可指導(dǎo)性不足等缺點(diǎn)。

針對上述不足,本文基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣原理,對事故發(fā)生的可能性、事故造成危害的嚴(yán)重程度細(xì)化判定指標(biāo),判定標(biāo)準(zhǔn)與水利工程運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化以及水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一,建立可適用于水利行業(yè)不同類型危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級系統(tǒng)評價(jià)方法,并實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評價(jià),充分落實(shí)水利部《導(dǎo)則》中的相關(guān)技術(shù)要求,對水利行業(yè)安全生產(chǎn)雙重預(yù)防機(jī)制建設(shè)具有重要參考價(jià)值。

1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚?/h2>

風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)分為定性評價(jià)、定量評價(jià)和半定量評價(jià)。定性評價(jià)主要有主觀評分法、層次分析法等;定量評價(jià)主要有決策樹法、敏感性分析法、蒙特卡洛模擬法等;半定量評價(jià)主要有風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法(LS法)、作業(yè)條件危險(xiǎn)分析法(LEC法)、風(fēng)險(xiǎn)程度分析法等。以下主要對LS法和LEC法進(jìn)行分析和討論。

LS法和LEC法的評價(jià)指標(biāo)包括事故發(fā)生的可能性(Likelihood,L)、暴露于危害(危險(xiǎn)狀態(tài))的頻繁程度或危害(危險(xiǎn)狀態(tài))出現(xiàn)的頻次(Equency,E)、事故造成危害的嚴(yán)重程度(Severity or Consequence,S或C),L和S的組合即為LS法,L、E和C的組合即為LEC法。LS法和LEC法都是基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚?分別采用二維和三維風(fēng)險(xiǎn)矩陣對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行半定量分析。

LS法的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

R=LS。

(1)

式中:R為LS法中的風(fēng)險(xiǎn)值;L為事故發(fā)生的可能性;S為LS法中事故造成危害的嚴(yán)重程度。

LS法的數(shù)學(xué)表達(dá)式還可采用分級函數(shù)的形式進(jìn)行描述,即

(2)

式中Rij表示風(fēng)險(xiǎn)矩陣中L第i級與S第j級的風(fēng)險(xiǎn)值;li和sj表示L第i級與S第j級的下限;li+1和sj+1表示L第i+1級與S第j+1級的上限。

LS法的風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣見表1和圖1。

圖1 LS法(5×5)二維空間風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣

表1 LS法風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣

LEC法的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

D=L·E·C。

(3)

式中:D為LEC法的風(fēng)險(xiǎn)值;E為暴露于危害(危險(xiǎn)狀態(tài))的頻繁程度或危害(危險(xiǎn)狀態(tài))出現(xiàn)的頻次;C為LEC法中事故造成危害的嚴(yán)重程度。

LEC法的數(shù)學(xué)還可采用分級函數(shù)的形式描述為

(4)

式中:Dij表示風(fēng)險(xiǎn)矩陣中L第i級、E第j級、C第k級的風(fēng)險(xiǎn)值;li、ej和ck表示L第i級、E第j級、C第k級的下限;li+1、ej+1和ck+1表示L第i+1級、E第j+1級、C第k+1級的上限。

LEC法的風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣見圖2。

圖2 LEC法(6×6×6)三維空間風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣

由LS法和LEC法的數(shù)學(xué)表達(dá)式和風(fēng)險(xiǎn)評估矩陣可知,風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于:

(1)風(fēng)險(xiǎn)值函數(shù)與風(fēng)險(xiǎn)等級設(shè)定是否滿足連續(xù)一致性。

(2)各評價(jià)指標(biāo)的判定標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)是否合理。

對于第一點(diǎn),風(fēng)險(xiǎn)值函數(shù)的表現(xiàn)形式除了分級函數(shù)外,還包括線性函數(shù)、雙曲線函數(shù)等[7-10],為了確保二者的連續(xù)一致性,風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)從數(shù)理邏輯上必須滿足3個(gè)條件:一致作色性定理(Consistency Coloring)、中間性定理(The Betweenness Axiom)和弱一致性定理(Weak Consistency)[11-12]。對于第二點(diǎn),研究表明評價(jià)指標(biāo)劃分等級的數(shù)量與風(fēng)險(xiǎn)結(jié)緊密相關(guān),風(fēng)險(xiǎn)結(jié)是位于相同風(fēng)險(xiǎn)等級的風(fēng)險(xiǎn)集合,位于同一風(fēng)險(xiǎn)結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)個(gè)數(shù)越多,風(fēng)險(xiǎn)矩陣的可區(qū)分度、實(shí)用性越差[13-14]。

可以看出,已有研究主要聚焦在風(fēng)險(xiǎn)矩陣的設(shè)計(jì)理論層面,從風(fēng)險(xiǎn)矩陣法應(yīng)用的角度開展研究較少,可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:

(1)在水利行業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的實(shí)際應(yīng)用中,關(guān)于L、E、C或S的判定標(biāo)準(zhǔn)函數(shù),多依據(jù)定性描述進(jìn)行賦值,主觀隨意性大,風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)結(jié)果對于隱患排查治理工作的指導(dǎo)性不強(qiáng),尚未達(dá)到對水利工程危險(xiǎn)源進(jìn)行簡要安全鑒定并提出針對性處理措施的效果,風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)工作與運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)內(nèi)容聯(lián)系不緊密,判定標(biāo)準(zhǔn)、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,致使相互之間成果互用、互為借鑒、互為指導(dǎo)性較差。

(2)水利行業(yè)劃分有6大類危險(xiǎn)源,L、E、C或S評價(jià)指標(biāo)相對較少,需要細(xì)化評價(jià)內(nèi)容,即增加評價(jià)指標(biāo)數(shù)量,引起風(fēng)險(xiǎn)矩陣的階數(shù)、維數(shù)變多,然而目前多維高階風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚撗芯枯^少。

(3)水利行業(yè)危險(xiǎn)源種類多,不同工況、時(shí)空維度下,事故危害范圍尺度變化大,風(fēng)險(xiǎn)等級隨時(shí)發(fā)生變化,有風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)評估的客觀需要。為此,從應(yīng)用層面出發(fā),開展多維多時(shí)間-空間尺度水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)研究。

2 多維多時(shí)間-空間風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)

2.1 多維高階風(fēng)險(xiǎn)矩陣算法設(shè)計(jì)

LS是二維風(fēng)險(xiǎn)矩陣,假定滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求。LS矩陣中L和S是獨(dú)立變量,細(xì)化評價(jià)內(nèi)容所增加的變量必然是L和S的函數(shù),若L和S細(xì)化評價(jià)內(nèi)容后,L和S各自只包含1個(gè)或2個(gè)獨(dú)立變量,且細(xì)化后的判定指標(biāo)算法與LS法算法結(jié)構(gòu)保持一致,那么2個(gè)連續(xù)單調(diào)函數(shù)的乘積必然亦單調(diào)連續(xù),同樣滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求。這種多層遞推邏輯算法可保持算法結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,確保數(shù)學(xué)模型的可解釋性。

2.1.1 事故發(fā)生可能性L的風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)

水利行業(yè)6大類危險(xiǎn)源分別為構(gòu)(建)筑物類、設(shè)備設(shè)施類、金屬結(jié)構(gòu)類、作業(yè)活動(dòng)類、環(huán)境類和管理類。分3種情況進(jìn)行細(xì)化評價(jià):

(1)構(gòu)(建)筑物類、設(shè)備設(shè)施類、金屬結(jié)構(gòu)類危險(xiǎn)源事故誘因發(fā)生的可能性主要取決于管控措施現(xiàn)狀(Measure)M和運(yùn)行周期內(nèi)工作性態(tài)(Working State and Condition)C2,記X=MC2。

(2)作業(yè)類活動(dòng)類、環(huán)境類危險(xiǎn)源事故誘因發(fā)生的可能性主要取決于管控措施現(xiàn)狀M和暴露于危害(危險(xiǎn)狀態(tài))的頻繁程度或危害(危險(xiǎn)狀態(tài))出現(xiàn)的頻次(Equency)E,記Y=ME。

(3)管理類危險(xiǎn)源事故誘因發(fā)生的可能性主要取決于管控措施現(xiàn)狀M。

對于判定指標(biāo)M,結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、管理規(guī)定,將管控措施情況M劃分為工程技術(shù)措施、管理措施、教育培訓(xùn)措施、個(gè)體防護(hù)措施和應(yīng)急處置措施5個(gè)方面進(jìn)行評價(jià),評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與水利工程運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化,及水利工程管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。判定指標(biāo)M取值標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 M取值標(biāo)準(zhǔn)

對于判定指標(biāo)E,暴露于危險(xiǎn)狀態(tài)的頻繁程度越大,發(fā)生傷害事故的可能性越大;危險(xiǎn)狀態(tài)出現(xiàn)的頻次越高,發(fā)生財(cái)產(chǎn)損失的可能性越大。判定指標(biāo)E的取值標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 E取值標(biāo)準(zhǔn)

對于判定指標(biāo)C2,構(gòu)(建)筑物、金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)控制主要包括2個(gè)方面,一是自身的工作性態(tài)和運(yùn)行條件,二是風(fēng)險(xiǎn)管控措施。工作狀態(tài)越良好,發(fā)生源自自身的風(fēng)險(xiǎn)事故亦越小。判定指標(biāo)C2的取值標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 C2取值標(biāo)準(zhǔn)

評價(jià)指標(biāo)L的判定函數(shù)嚴(yán)格滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求,函數(shù)L=f(X)、L=g(Y)、L=h(M)表示為

(5)

2.1.2 事故造成危害嚴(yán)重后果S的風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)

《導(dǎo)則》規(guī)定對于壩后式水電站綜合考慮水庫水位和工程規(guī)模2個(gè)判定指標(biāo),除壩后式水電站外,在分析水電站、泵站工程運(yùn)行事故所造成危害的嚴(yán)重程度時(shí),以工程規(guī)模或工程等別作為S取值的依據(jù)。但是工程建設(shè)完成后,工程規(guī)模通常不再發(fā)生變化,實(shí)則為一個(gè)靜態(tài)評價(jià)指標(biāo),僅作為評估風(fēng)險(xiǎn)能量大小的參考因素。在實(shí)際運(yùn)用過程中,水利工程安全事故造成危害嚴(yán)重后果S的統(tǒng)計(jì)范圍大致可以劃為2種情形:

(1)安全生產(chǎn)事故發(fā)生在水利工程管理區(qū)域內(nèi),影響范圍小,且不對下游防護(hù)對象造成影響。

(2)安全生產(chǎn)事故對水利工程主體產(chǎn)生影響,威脅下游防護(hù)對象安全。

另外考慮水利工程運(yùn)行工況對失事后果的影響,分3種情況進(jìn)行細(xì)化評價(jià):

(1)與水利工程擋水建筑物結(jié)構(gòu)安全、防洪調(diào)度等下游防洪直接相關(guān)的危險(xiǎn)源,如攔河壩、泄洪閘門、閘控系統(tǒng)、啟閉機(jī)械、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、應(yīng)急預(yù)案、調(diào)度規(guī)程、防汛搶險(xiǎn)物資等,且具體傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失無法直接量化統(tǒng)計(jì)的危險(xiǎn)源,綜合考慮上游水位H和是否特殊時(shí)期(汛期F、地震)兩個(gè)因素作為判定指標(biāo),記Z=HF。判定指標(biāo)H和F的取值標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 H和F取值標(biāo)準(zhǔn)

評價(jià)指標(biāo)S的判定函數(shù)嚴(yán)格滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求,函數(shù)S=u(Z)表示為

(6)

(2)與水利工程擋水建筑物結(jié)構(gòu)安全、防洪調(diào)度等下游防洪無直接相關(guān)的危險(xiǎn)源,如管理房、消防設(shè)施、照明設(shè)施等,且傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失可量化統(tǒng)計(jì)的危險(xiǎn)源,根據(jù)相應(yīng)安全生產(chǎn)事故等級國家規(guī)定或管理單位安全生產(chǎn)目標(biāo)對S進(jìn)行賦值,評價(jià)指標(biāo)S的取值標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 S取值標(biāo)準(zhǔn)

(3)與水利工程擋水建筑物結(jié)構(gòu)安全、防洪調(diào)度等下游防洪無直接相關(guān)且傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失又不可量化統(tǒng)計(jì)的危險(xiǎn)源,根據(jù)表1中危害程度的定性描述對S進(jìn)行賦值。

2.1.3 風(fēng)險(xiǎn)等級判定函數(shù)D的風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)

根據(jù)式(1)計(jì)算危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)值R,根據(jù)R值判定風(fēng)險(xiǎn)等級,判定函數(shù)D嚴(yán)格滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求,函數(shù)表示為

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中多時(shí)間-空間因素的探索

與其他行業(yè)相比,水利工程具有工程體量大、造價(jià)高,設(shè)計(jì)工作壽命長,受益群體大和影響范圍廣等特點(diǎn),具體在危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)上表現(xiàn)出受多時(shí)間-空間因素影響。

如果將水利工程比作一個(gè)有機(jī)生命體的話,那么它的各組成部分就是擁有不同壽命的單獨(dú)個(gè)體,這些個(gè)體聯(lián)合工作,支撐著水利工程正常運(yùn)行。對于實(shí)體存在的危險(xiǎn)源,如構(gòu)(建)筑物類、設(shè)備設(shè)施類和金屬結(jié)構(gòu)類,在其生命周期內(nèi),經(jīng)歷試運(yùn)行期、正常運(yùn)行期、老化期等不同階段,工作性態(tài)也經(jīng)歷初期磨合、中期良好運(yùn)行、后期老化帶病維護(hù)運(yùn)行等變化過程,同時(shí)亦受到工作條件的影響,在細(xì)化評價(jià)事故發(fā)生可能性L時(shí),選取運(yùn)行周期內(nèi)工作性態(tài)C2作為其中一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)要素,反映了自身小時(shí)空內(nèi)工作性態(tài)演化與外部大環(huán)境大時(shí)空運(yùn)行條件相互作用影響下的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估過程,相比于其他行業(yè)危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評估,具有鮮明的特點(diǎn)。

其次,水利工程危險(xiǎn)源事故作用后果空間跨度大,同時(shí)在時(shí)間上與運(yùn)行條件相關(guān),存在著放大效應(yīng)。如建筑物、金屬結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施、作業(yè)活動(dòng)以及環(huán)境類危險(xiǎn)源事故作用后果統(tǒng)計(jì)區(qū)域既包括事故發(fā)生地,也包括工程下游防護(hù)對象區(qū)域?？臻g上跨度大,前者事故后果統(tǒng)計(jì)較為明確,后者事故后果統(tǒng)計(jì)則較為模糊,在尺度上如何統(tǒng)一,在風(fēng)險(xiǎn)矩陣設(shè)計(jì)上則體現(xiàn)為如何控制風(fēng)險(xiǎn)結(jié)的大小;應(yīng)用對象方面,前者較為貼近水管單位安全生產(chǎn)管控目標(biāo),后者符合主管單位安全生產(chǎn)事故定性;時(shí)間維度方面,非汛期、梅汛期、臺汛期、凌汛期等運(yùn)行時(shí)段,不利因素疊加,對于事故后果估計(jì)有嚴(yán)重影響。故在細(xì)化評價(jià)事故造成危害嚴(yán)重程度S時(shí),分3種情況對前述情形進(jìn)行算法設(shè)計(jì),另外納入上游水位H風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)要素,初步實(shí)現(xiàn)了水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評估。

3 多維多時(shí)間-空間尺度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 工程概況

皂市水利樞紐位于湖南省常德市石門縣境內(nèi),水庫總庫容14.39億m3,是一座以防洪為主,兼顧發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等綜合利用的大(1)型水庫。校核洪水位(P=0.02%)為144.56 m,設(shè)計(jì)洪水位(P=0.2%)為143.50 m,正常蓄水位為140.00 m,汛限水位125.00 m,死水位112.00 m。皂市水利樞紐主要由攔河大壩、泄水建筑物、右岸壩后式廠房、左右灌溉渠首等建筑物組成。大壩為碾壓混凝土重力壩,壩頂長351.0 m,最大壩高88.0 m,壩頂高程148.00 m。電站裝機(jī)容量120 MW。

3.2 多維多時(shí)間-空間尺度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)應(yīng)用工程實(shí)例

選取皂市水電站構(gòu)(建)筑物類危險(xiǎn)源壩頂防浪墻為例,應(yīng)用多維多時(shí)間-空間尺度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)。評價(jià)時(shí)段為非汛期,運(yùn)行水位介于死水位和汛限水位之間。

3.2.1 評價(jià)準(zhǔn)備及事故原因分析

收集皂市水電站工程基本資料,包括但不限于工程等別、工程規(guī)模、特征水位等;依據(jù)事故致因理論、能量意外釋放理論分析危險(xiǎn)源可能發(fā)生事故的事故誘因、事故類型以及預(yù)估事故可能導(dǎo)致的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失。危險(xiǎn)源事故原因分析見表7。

表7 危險(xiǎn)源事故原因分析

3.2.2 判定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)水利工程運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化,水管單位安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化,水管單位運(yùn)行管理考核辦法,國家、行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)法律法規(guī),制定危險(xiǎn)源管理措施、工程技術(shù)措施、教育培訓(xùn)措施、個(gè)人防護(hù)措施和應(yīng)急處置措施管控標(biāo)準(zhǔn);依據(jù)上述管控標(biāo)準(zhǔn),對危險(xiǎn)源管控措施現(xiàn)狀進(jìn)行分析評估。危險(xiǎn)源管控措施判定標(biāo)準(zhǔn)見表8。

表8 危險(xiǎn)源管控措施判定標(biāo)準(zhǔn)

M1包括:①依據(jù)《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》(SL 230—2015)要求和皂市電站維修養(yǎng)護(hù)計(jì)劃,對壩頂防浪墻進(jìn)行經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)和修理,使其處于安全、完整、正常運(yùn)行的工作狀態(tài);②結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重部位設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志;③若發(fā)生錯(cuò)位、傾斜、擠碎的情況應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查,必要時(shí)安裝監(jiān)測儀器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測,如安裝三向板式測縫標(biāo)點(diǎn)、三向測縫計(jì)觀測裂縫變形等,并及時(shí)對監(jiān)測資料進(jìn)行整編分析,確保工程安全運(yùn)行。

M2包括:①依據(jù)《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL 601—2013)要求,制定壩頂防浪墻檢查方案,包括日常巡視檢查、年度檢查和特別檢查,對檢查時(shí)間和頻次,檢查方法和要求,檢查記錄、報(bào)告及存檔等方面進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定,并嚴(yán)格執(zhí)行;②結(jié)合皂市電站實(shí)際情況,制定壩頂作業(yè)活動(dòng)車輛現(xiàn)場管理辦法,避免車輛碰撞防浪墻;③加強(qiáng)壩頂?shù)跹b作業(yè)現(xiàn)場安全管理,避免吊裝重物碰撞防浪墻;④結(jié)合皂市電站管理實(shí)際,制定工程維修養(yǎng)護(hù)管理制度,并嚴(yán)格執(zhí)行;對壩頂防浪墻維修養(yǎng)護(hù)完成后,及時(shí)組織驗(yàn)收,并做好相關(guān)技術(shù)資料的整理、歸檔工作;⑤與維修、養(yǎng)護(hù)、修繕等單位書面明確工程質(zhì)量管理責(zé)任,對其質(zhì)量管理體系建立和運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督檢查,并對維修、養(yǎng)護(hù)、修繕等工程和成果質(zhì)量進(jìn)行檢查;⑥與維修、養(yǎng)護(hù)單位書面明確安全生產(chǎn)責(zé)任,對其進(jìn)行安全技術(shù)交底,并按要求組織或開展運(yùn)行安全、安全生產(chǎn)等專項(xiàng)檢查,及時(shí)反饋檢查結(jié)果,并詳細(xì)記錄;⑦設(shè)置安全風(fēng)險(xiǎn)空間分布四色圖,風(fēng)險(xiǎn)公告欄和崗位風(fēng)險(xiǎn)告知卡,安全警示標(biāo)識,提醒工作人員注意安全。

M3包括:①對新進(jìn)人員開展三級安全教育,促使新進(jìn)員工了解壩頂防浪墻破損存在的風(fēng)險(xiǎn)和控制措施;②不定期開展專題講座、技術(shù)培訓(xùn)講課、安全規(guī)程培訓(xùn)考試、安全知識競賽、安全月等活動(dòng),加強(qiáng)《水庫大壩安全管理?xiàng)l例》、《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》(SL 230—2015)、《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL 601—2013)、皂市水電站《水工建筑物維護(hù)與工程建設(shè)管理辦法》等學(xué)習(xí);③在班前班后會、巡視檢查作業(yè)前,工作負(fù)責(zé)人對參與人員就風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)控措施進(jìn)行交底,接受交底人員簽名確認(rèn)等。

M4包括:①制定防浪墻破損現(xiàn)場處置方案或應(yīng)急預(yù)案,預(yù)案內(nèi)容滿足《生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案管理辦法》(應(yīng)急管理部令第2號)、《突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案管理辦法》(國辦發(fā)〔2013〕101號)、《生產(chǎn)經(jīng)營單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》(GB/T 29639—2020)等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求、符合工作實(shí)際、可操作性強(qiáng),滿足應(yīng)急工作需要;②按照要求定期開展應(yīng)急演練,并做好相關(guān)記錄。

3.2.3 事故發(fā)生可能性L評價(jià)

依據(jù)分類量化或定性描述,對事故發(fā)生可能性L值的判定指標(biāo)進(jìn)行量化賦分,判定指標(biāo)包括M、E和C2,取值標(biāo)準(zhǔn)見表2—表4;對于構(gòu)(建)筑物類、設(shè)備設(shè)施類、金屬結(jié)構(gòu)類危險(xiǎn)源,綜合考慮管控措施狀態(tài)M和運(yùn)行周期內(nèi)工作性態(tài)C的影響,依據(jù)判別函數(shù)L=f(X)確定L值;對于作業(yè)活動(dòng)類、環(huán)境類危險(xiǎn)源,綜合考慮管控措施狀態(tài)M和暴露于危害的頻繁程度或危害出現(xiàn)的頻次E的影響,依據(jù)判別函數(shù)為L=g(Y)確定L值;對于管理類危險(xiǎn)源,主要考慮管控措施狀態(tài)M的影響,依據(jù)判別函數(shù)L=h(M)確定L值。事故發(fā)生可能性L評價(jià)結(jié)果見表9。

表9 危險(xiǎn)源安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)計(jì)算結(jié)果

3.2.4 事故造成危害嚴(yán)重程度S評價(jià)

對事故造成危害的嚴(yán)重程度S值的判定指標(biāo)進(jìn)行量化賦分,判定指標(biāo)包括上游水位H,和是否汛期、地震、極端天氣等特殊工況T,取值標(biāo)準(zhǔn)見表5—表6;判斷危險(xiǎn)源與水利工程擋水建筑物結(jié)構(gòu)安全、防洪調(diào)度等下游防洪是否直接相關(guān),若直接相關(guān),依據(jù)判別函數(shù)S=u(Z)確定S值;若不相關(guān),繼續(xù)判斷事故造成的傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失是否可量化統(tǒng)計(jì),若可量化統(tǒng)計(jì),依據(jù)表7確定S值;若不可量化統(tǒng)計(jì),則根據(jù)表1定性描述確定S值。事故造成危害嚴(yán)重程度S評價(jià)見表9。

3.2.5 安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)

依據(jù)式(1)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值R,并依據(jù)式(7)判定危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)等級。危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)等級判定見表9。

4 結(jié) 論

《導(dǎo)則》推薦水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)采用LS法和LEC法,本文基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣原理,從實(shí)際應(yīng)用的角度開展研究,通過細(xì)化評價(jià)指標(biāo),按照風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)要素特定組合,構(gòu)建多層遞推邏輯算法,建立多維多時(shí)間-空間尺度水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng),得到以下結(jié)論:

(1)對于滿足一致作色性定理、中間性定理和弱一致性定理要求的二維風(fēng)險(xiǎn)矩陣,通過兩兩細(xì)化評價(jià)指標(biāo),植入多層遞推邏輯算法,可保持算法結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,確保多維高階風(fēng)險(xiǎn)矩陣的可解釋性。

(2)判定事故發(fā)生可能性L時(shí),通過增加管控措施狀態(tài)M、暴露于危害的頻繁程度或危害出現(xiàn)的頻次E和運(yùn)行周期內(nèi)工作性態(tài)C風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)要素,可統(tǒng)一判定標(biāo)準(zhǔn),體現(xiàn)實(shí)體危險(xiǎn)源不同時(shí)空工作性態(tài)演化與環(huán)境改變相互作用;通過構(gòu)建不同組合,可對水利工程全部類型危險(xiǎn)源進(jìn)行細(xì)化評價(jià)。

(3)判定事故造成危害嚴(yán)重程度S時(shí),通過增加上游水位H和運(yùn)行時(shí)段F風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)要素,并判斷危險(xiǎn)源與下游防洪是否直接相關(guān),事故造成的傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失是否可量化統(tǒng)計(jì),可充分考慮事故后果統(tǒng)計(jì)時(shí)空分布不均衡的特點(diǎn),并對水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評估。

本文所述多維多時(shí)間-空間尺度水利工程安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng),進(jìn)一步落實(shí)了水利部《導(dǎo)則》中的相關(guān)技術(shù)要求,對水利行業(yè)安全生產(chǎn)雙重預(yù)防機(jī)制建設(shè)具有一定參考價(jià)值。需要說明的是,本文主要從風(fēng)險(xiǎn)矩陣應(yīng)用的角度開展研究,所涉及的高階風(fēng)險(xiǎn)矩陣也僅是從模型的可解讀性方面進(jìn)行論述,后續(xù)建議對風(fēng)險(xiǎn)矩陣評價(jià)指標(biāo)判定函數(shù)的合理性進(jìn)一步研究。