何亞輝

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

土石壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀綜述

何亞輝

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

在我國(guó)已經(jīng)建設(shè)的8.6萬(wàn)座大、中型水利水電工程中，水庫(kù)大壩90%以上的為土石壩。在大壩的失事事故之中，土石壩所占的比例達(dá)70.5%。目前我國(guó)大部分土石壩已經(jīng)運(yùn)行了將近60年，即將達(dá)到正常的使用年限，病險(xiǎn)水庫(kù)面廣，逐年增多，因此，加強(qiáng)土石壩水庫(kù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究，為土石壩水庫(kù)安全管理提供科學(xué)依據(jù)，具有重大的實(shí)際意義和理論意義。本人閱讀了相關(guān)文獻(xiàn)，從工程風(fēng)險(xiǎn)管理、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)出發(fā)，針對(duì)土石壩的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。

風(fēng)險(xiǎn)；土石壩；研究現(xiàn)狀；評(píng)價(jià)

一、土石壩風(fēng)險(xiǎn)管理程序

首先聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)土石壩相關(guān)規(guī)范建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，選用適當(dāng)方法識(shí)別可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率及損失進(jìn)行估計(jì)，結(jié)合相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，核定該風(fēng)險(xiǎn)是否可被接受，若不能被接受則采取相應(yīng)的措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)處理，整個(gè)過(guò)程需要信息交流與咨詢，并進(jìn)行監(jiān)控與評(píng)審，以保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的順利進(jìn)行。

二、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本概念

風(fēng)險(xiǎn)指在人們進(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng)時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)給人所帶來(lái)的危害。這種危害不僅決定于事件發(fā)生頻率，而且與在該段時(shí)間內(nèi)發(fā)生造成的后果有關(guān)，可簡(jiǎn)單的表述為：

風(fēng)險(xiǎn)=失事的概率×失事的后果

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為風(fēng)險(xiǎn)管理中的重要環(huán)節(jié)，它包括風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。對(duì)給定目標(biāo)進(jìn)行危險(xiǎn)的識(shí)別、概率的計(jì)算、后果的估計(jì)的全過(guò)程稱為風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)，是一種以數(shù)據(jù)資料、運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)、直觀認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)的科學(xué)方法。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是以風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有關(guān)因子進(jìn)行量化、計(jì)算，進(jìn)而算出系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)概率、風(fēng)險(xiǎn)后果、風(fēng)險(xiǎn)值，判斷該目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)是否可被接受，是否需進(jìn)一步采取安全措施。

三、土石壩的潰壩模式

對(duì)潰壩模式的分析，是對(duì)大壩風(fēng)險(xiǎn)的分析過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)某座水庫(kù)來(lái)說(shuō)，大壩所具有特性不同，薄弱環(huán)節(jié)也不盡同，因而其潰壩模式也有所區(qū)別，主要可分為以下幾類(lèi)：

1.洪水漫頂。其原因可歸咎為汛期無(wú)溢洪道、溢洪道泄量不足、壩頂高程不足、閘門(mén)故障等。

2.溢洪道。汛期由于溢洪道被沖毀或(上下游坡)滑坡引起潰決。

3.滲透破壞。汛期壩體、壩基或壩下埋管滲透破壞導(dǎo)致潰決。

四、土石壩風(fēng)險(xiǎn)分析方法

(一)層次分析法(AHP)

層次分析法基本思想是：把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解為多個(gè)組成因素，將這些因素按遞進(jìn)關(guān)系來(lái)分組，進(jìn)而形成一個(gè)有序遞階的層次結(jié)構(gòu)，通過(guò)雙雙比較方式來(lái)確定各層次中多個(gè)因素的相對(duì)之間的重要性，然后綜合人判斷來(lái)確定決策所需要的各個(gè)因素相對(duì)重要性的總排序。AHP是一種有用的決策工具，它具有適用性、適用性、系統(tǒng)性、簡(jiǎn)潔性的優(yōu)點(diǎn)。

AHP的基本步驟：1.建立遞階層次結(jié)構(gòu);2.構(gòu)造兩兩判斷矩陣;3.以判斷矩陣為基礎(chǔ)，計(jì)算各個(gè)被比較元素的相對(duì)權(quán)重;4.計(jì)算出各層元素組合權(quán)重。

(二)事故樹(shù)法(FTA)

事故樹(shù)分析法是一種表示導(dǎo)致災(zāi)害事故各種因素之間的邏輯關(guān)系及因果圖。即：在設(shè)計(jì)、運(yùn)行和作業(yè)過(guò)程中，對(duì)可能造成事故或?qū)е潞蠊母饕蛩剡M(jìn)行分析整理，從而確定出故障原因所有可能的組合形式。

(三)事件時(shí)序樹(shù)分析法(ETA)

該法利用樹(shù)形圖進(jìn)行事故因果關(guān)系的分析，以失效原因初始事件出發(fā)，按照時(shí)間順序進(jìn)行追蹤，到成為設(shè)備或系統(tǒng)失效的最終事件停止，按順序把阻止事件發(fā)生的事件是成功或是失敗的事件和其因子展開(kāi)為樹(shù)形圖，事件樹(shù)中各個(gè)分支代表偶然事件序列所發(fā)生的概率。

(四)模糊數(shù)學(xué)法

大多數(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素模糊的、是不確定的，用經(jīng)典數(shù)學(xué)難計(jì)算，但用模糊數(shù)學(xué)的理論，可用數(shù)學(xué)語(yǔ)言，進(jìn)而準(zhǔn)確描述該風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)評(píng)估目標(biāo)的影響程度，建立其數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)的模型，求出其精確的解，正是因?yàn)槠渚哂羞@一優(yōu)良特點(diǎn)，該方法在工程風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域之中被各個(gè)領(lǐng)域大量采用。該方法將在土石壩的風(fēng)險(xiǎn)分析中進(jìn)行具體闡述。

五、土石壩風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算方法

在風(fēng)險(xiǎn)分析的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)這一環(huán)節(jié)，需要對(duì)可能的失效模式發(fā)生概率進(jìn)行估計(jì)，目前已有多種方法，主要有以下幾種：重現(xiàn)期方法、直接積分法、平均一階二次矩法、改進(jìn)的一階二次矩法、JC方法、蒙特卡洛法、優(yōu)化法。

六、土石壩的模糊風(fēng)險(xiǎn)分析理論

土石壩工程的設(shè)計(jì)參數(shù)和失效準(zhǔn)則均有一定模糊性，因而引入模數(shù)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)成為了必然。土石壩模糊風(fēng)險(xiǎn)理論是結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)分析理論和模糊數(shù)學(xué)的知識(shí)，建立模糊風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，得出系統(tǒng)的模糊失事概率，進(jìn)而并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行求解。模糊風(fēng)險(xiǎn)有三種狀況：

1.設(shè)計(jì)參數(shù)具有隨機(jī)性、失效準(zhǔn)則具有模糊性的模糊風(fēng)險(xiǎn)模型

2.失效準(zhǔn)則明確、設(shè)計(jì)參數(shù)具有模糊性的模糊風(fēng)險(xiǎn)模型

3.失效準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)參數(shù)均具有模糊性的模糊風(fēng)險(xiǎn)模型

模糊風(fēng)險(xiǎn)模型利用水平截集將模糊量轉(zhuǎn)化為非模糊量，即設(shè)計(jì)參數(shù)和失效準(zhǔn)則的模糊化，進(jìn)而進(jìn)行求解。

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