风险评价和管理的必需性和重要性

1.4.1 问题的提出

我国水库大坝数量居世界首位,溃坝率亦居世界前列。根据1954年到2001年的溃坝统计[25],我国大坝年平均溃坝率达到8.761×10-4。根据Baecher等(1980)的统计,自1900年以来,除战争原因外,美国垦务局年平均溃坝率为2.0×10-4,日本年平均溃坝率为0.4×10-4,世界年平均溃坝率为2.0×10-4,可见我国大坝年平均溃坝率相当高。1991年,国务院颁布了《水库大坝安全管理条例》,1995年3月,水利部颁布了《水库大坝安全鉴定办法》,按照大坝安全状况,将大坝分为一、二、三类坝。一类坝安全可靠,能按设计正常运行;二类坝基本安全,可在加强监控下运行;三类坝不安全,属病险水库大坝。根据这样的分类,全国水利系统一类水库共26052座,二类水库共27263座,三类水库共30413座,如表1.1所示。

表1.1　全国水利系统水库安全分类总表

由表1.1可见,目前我国水库大坝中病险水库所占比例,大型水库为42%,中型水库为42%,小(1)型水库为36%,小(2)型水库为36%。1986年,水利部确定了第一批43座全国重点病险水库,标志着全国病险水库除险加固工作的全面展开。1992年,水利部确定了第二批38座全国重点病险水库。到2000年底,这81座病险水库大部分已经除险加固完毕。1998年长江、松花江和嫩江流域特大洪水后,中央加大了资金的投入,各地也积极想方设法筹集资金,对重点病险水库进行除险加固。据统计,截止到1999年底,全国病险水库除险加固累计完成投资超过170亿元。但是,由于病险水库面大、量广,而除险加固资金有限,不能全面彻底地进行除险加固,因此,很多水库的病险问题仍然非常严重,病险水库仍然大量存在。为了把国家有限的除险加固资金用在最需要进行除险加固的水库大坝上,有必要借鉴国外的先进经验,探讨新的大坝安全管理模式。我国以往的大坝安全管理是以工程为目标,按工程是否存在安全隐患来决定是否需要对工程进行除险。目前,很多国家已经将“风险”概念引入到大坝安全管理中,大坝风险管理以降低大坝风险为目标,按风险是否可以接受来决定是否需要对大坝进行除险。事实上,任何水库大坝都是有风险的,加固以后的水库大坝也是存在风险的,关键在于存在的风险是否能被社会接受、是否降低到了某一风险标准之下。按风险对水库大坝进行管理,就必须评估那些病险水库的风险有多大,哪些大坝必须立即加固,哪些可以缓后,按水库大坝风险的轻重缓急有计划地进行除险,这样就可以把国家有限的除险加固经费用到最需要的地方。

那么什么是风险呢?以什么来衡量风险的大小呢?自然界中风险是无处不在的,例如,疾病导致的生命损失风险,自然灾害导致的生命损失风险和经济损失风险等。水库大坝的风险,以水库大坝存在的安全隐患可能对下游经济发展、人民生命财产造成的损失来衡量,按照澳大利亚大坝委员会(ANCOLD)的定义[9],风险是指对生命、健康、财产和环境负面影响的可能性和严重性的度量,是溃坝可能性和产生的后果的乘积。这种建立在大坝失事概率分析和大坝失事所造成的下游经济损失和生命损失估算基础上的风险概念,不仅考虑大坝工程安全,而且在大坝工程安全的基础上又向前发展了一大步,不但和下游地区的经济发展、公共安全相联系,而且还把能够降低下游风险的非工程措施放在重要的位置上。这些观念的变化,直接影响到有关领导部门的决策。国外不少国家,特别是美国、加拿大、澳大利亚等,已经运用大坝风险分析的方法,加强大坝安全的风险管理。但目前我国在大坝风险管理上还是一片空白,因此,在水库大坝安全管理中引入风险分析技术,并建立一套大坝风险标准,是非常迫切和重要的。

1.4.2 工程安全理念正在向工程风险理念转换

任何大坝都是有风险的。风险来自大坝的溃决可能性和溃决对下游所造成的影响两个方面。前者与大坝的安全性有关,后者与下游社会经济发展程度有关。我国30%～40%的大坝存在着严重的病险隐患,大大降低了工程的安全性,增大了大坝溃决的可能性。这些病险水库大坝由于溃决可能性较大而风险特别高,严重威胁我国社会经济的发展和下游生命财产的安全。从风险的观点来看,即使不是病险水库,也存在着风险。该类风险随着下游社会经济发展、人口增长而增大,特别是我国东部经济发达地区。风险是在以人为本的理念基础上发展起来的新概念,不仅仅关注工程安全,更加关注公共安全,强调风险管理,关注预测、预防、预警和预案。和水库大坝安全的概念相比较,风险的概念更加全面,更能综合地、定量地反映工程与人、工程与社会的关系,是一种更为科学、全面、系统的管理技术。

很多国家都应用风险的概念和评价技术来加强大坝的安全管理。近20年来,风险评价技术得到了很大的发展,已经经历了3个发展阶段:

(1)发展的初级阶段(20世纪80年代)。当时风险分析技术已经在美国商用核电站评价中得到应用。1976年美国Teton坝和后来的Taccoa Fans坝相继失事,受到美国总统的高度重视,要求研究概率论和风险分析在大坝安全方面的应用。1982年,美国陆军工程师团(USACE)的Hagen提出了风险的概念,用相对风险指数来判别大坝风险,考虑了两大类风险因素,即漫顶因素和结构险情因素,各类风险值依靠专家判断。美国垦务局(USBR)推荐使用现场评分法来衡量水库大坝的风险,它是在美国陆军工程师团Hagen的启发下形成的,考虑了大坝的工程现状(工程年龄、质量、渗流性态、结构)和潜在险情(库容、最大水头、洪水、地震、隐患)因素,每种因素的风险按低、中、高、极高4级进行评价,累加后即为工程的总风险。葡萄牙工程师考虑了环境(地震、库岸塌滑、洪水、水库调节能力、环境侵害)、工程结构(结构可靠性、坝基优劣、防洪设施安全性、工程管理维修好坏)和溃坝损失(水库库容、洪泛区可能损失)3个方面11个风险因素,每个因素的风险又细分为6级,综合成为风险指数,评价工程的风险。该阶段的特征是:选择某些影响大坝和下游安全的因素,根据工程师的经验,通过赋值的方法来评价大坝风险。虽然计算简单,可操作性强,但是概念和体系都不完整。这是一些国家为了加强大坝安全管理而进行的探索性研究阶段。(www.xing528.com)

(2)风险概念和体系形成阶段(20世纪90年代)。该阶段制定了一系列风险评价的法规和指南,以加拿大BC Hydro和澳大利亚大坝委员会(ANCOLD)为代表。1991年,加拿大标准协会颁布了《风险分析必要条件和指南》(CAN/CSA—Q634—91);1994年,澳大利亚大坝委员会(ANCOLD)颁布了《ANCOLD风险评估指南》,为大坝安全评估的应用提供了概念性基础,1995年以来不断进行修订,提供了澳大利亚大坝风险管理的一般性框架,逐步确定了风险分类、风险分析、风险评估和风险处理过程中的主要步骤。1994年,澳大利亚颁布了《大坝安全管理指南》;1995年,澳大利亚和新西兰标准局颁布了《风险管理标准》,奠定了风险、风险分析和风险管理的基础。加拿大BC Hydro负责管理BC省内43座水库大坝的安全。1991年,BC Hydro把风险分析方法引入大坝安全评估中,荷兰、美国、英国、南非等国家都对大坝风险的各个方面进行了深入系统的研究。该阶段的主要特征是:建立了完整的法规指南体系,形成了一套系统的、完整的分析方法、技术、评价和管理体系。风险分析和管理把水库大坝作为一个系统,对组成系统的各部分的安全性,利用事件树、故障树技术,分析破坏概率;对下游的人员、经济、社会、环境损失作出评价;建立可接受风险和可容忍风险的风险标准,对大坝风险做出判断。

(3)以2000年在北京举办的二十届国际大坝会议为标志。该会议将大坝风险分析第一次作为会议议题,标志着大坝工程风险分析已经发展成为体系完整的决策工具。在风险分析方面,22个国家的代表提供了48篇报告,内容涉及技术的各个方面,大多数报告集中在已建坝的安全评价方面。此后,大坝风险分析和风险管理的研究得到迅速发展。2000年10月1～5日,在芬兰举办了大坝rescue工程研讨会,有来自澳大利亚、加拿大、芬兰、英国、美国、荷兰、意大利等15国代表参加,特别在下游影响分析方面,如生命损失的估算、水库下游村镇的风险管理、应急预案、溃坝洪水分析平台等问题进行了详细的研究,相当数量的欧盟国家给予了极大的关注。2001～2003年,在澳大利亚大坝年会上,许多国家的专家提交了风险分析、管理和决策方面的报告;2003年10月,ANCOLD《风险评价指南》正式发布。同年,国际大坝委员会发布了由澳大利亚、加拿大、美国和荷兰的5位风险评价和管理专家起草的《大坝安全管理中的风险评价》,标志着风险概念已经被世界接受,风险评价和管理将在大坝安全管理中起到越来越重要的作用。该阶段的特点是:把避免或减少生命损失作为风险管理的重点研究内容,在管理和科研方面明显加大了投入力度。

近20年来我国经济高速发展,今后还将持续发展。水库下游经济的发展,必将导致水库大坝风险的上升,因此水库大坝的风险问题必将引起公众越来越多的关注。每个地区的风险承受能力也将成为焦点问题。水库大坝的安全问题,在以人为本的今天,已经不仅仅是工程安全问题,首先应该是公共安全问题。21世纪水利部提出了一系列治水新思路。在防洪减灾方面,从“入海为安”转化为“承受适度风险”,从“洪水控制”转化为“洪水管理”,从采用“工程措施”转化为“综合采用工程措施和非工程措施”;为了更好地利用水资源,提出了“洪水资源利用”等。上述新思路,已经大大超出大坝安全的概念,正在形成一种以风险理念对水库大坝进行风险管理的新体系。

1.4.3 水库大坝风险内涵在不断引申,急需一种风险管理体系

水库大坝的风险包括工程安全和社会安全。由于水库大坝存在溃决的可能性,因此将导致工程安全问题;大坝溃决导致的生命损失使得公共安全受到严重威胁;大坝溃决导致的经济损失带来了对经济发展的威胁。但是社会在发展,水库大坝风险的内涵也随着在不断引申。大坝溃决,带来了对上下游环境的影响,使得社会环境安全受到威胁;水库的水污染与水质,直接影响到供水的饮水安全;对洪水资源的充分利用,也存在水资源安全的隐患。由此可见,水库大坝风险内涵在不断扩展,必须建立一个有效的风险管理体系。

1.4.4 水库大坝风险管理是大坝生命全过程动态管理的需要

水库大坝风险管理是贯穿于大坝生命全过程的动态管理,应该从规划、设计、施工、运行、退役的各个环节进行管理,才能更有效地减小水库大坝风险。在大坝生命的每个阶段,都需要应用风险分析的理论和方法进行风险分析;应用风险标准评价风险程度;应用风险处理策略和决策技术降低和控制风险,并循环不断。实际上,这是一个综合的动态管理体系。

1.4.5 我国风险管理的理念和体系建设尚处于起步阶段

我国的风险管理理念和体系与世界先进国家相比,存在较大的差距。国外20年前开始建设水库大坝风险管理体系,已形成初步框架。我国20世纪80年代已致力于水库大坝安全管理体系的建设,并取得了很大的成果,但仍局限于工程安全,和21世纪中国政府执政理念以及水利部治水思路之间存在较大差距。为了尽快适应社会和经济的发展,适应以人为本的执政理念和治水新思路,必须加快研究水库大坝风险管理体系建设,加快和世界接轨的步伐。