热点职称论文：浅谈大坝的风险分析__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:139

副标题#e#     摘 要：对已建坝进行风险评估，不但可以评价大坝的安全状况，发现大坝的薄弱环节，科学合理地安排大坝补强加固的时间、资金，还可以量化大坝安全管理的规章制度、法律法规、组织机构、预警预报等项目的功能和效果，本文简述了大坝风险分析的主要内容，介绍了大坝风险分析的方法，总结了这种方法的要点。
关键词：大坝；风险分析；风险决策
一、引言
     目前在许多经济发达国家，如加拿大、美国、瑞典等国家，在大坝安全管理程序中引入了风险评估方法。通过综合分析与计算，确定在种种不利于大坝安全运行的外部荷载作用下大坝失事的可能性，以及大坝一旦失事所造成的损失，由此得出大坝的风险水平，然后根据风险评判标准评价处于这一风险水平下的大坝的安全状况。
     大坝安全评价可充分考虑大坝运行过程中各种环境因素以及大坝结构本身所存在的种种不确定性因素对其安全运行的影响，从而作出更符合实际情况的大坝安全状况评价。
     对已建坝进行风险评估，不但可以评价大坝的安全状况，发现大坝的薄弱环节，科学合理地安排大坝补强加固的时间、资金，还可以量化大坝安全管理的规章制度、法律法规、组织机构、预警预报等项目的功能和效果，发现影响大坝安全的关键所在，指导大坝安全管理工作，提出切实可行的大坝现状改进计划，保障大坝安全。
二、大坝风险分析的内容
       大坝风险分析的目的在于评价现有大坝的安全富余或系统可靠性是否可以接受，为在系统失事概率或失事后果之间选择一种控制风险方案提供决策依据。它包括风险识别、风险估计、风险评价、风险转移和风险接受五个环节。
1、风险识别
      就是鉴别大坝可能出现的各种破坏模式，包括模式的起因和后果两部分。风险识别可通过初步风险分析、确定事故链、事故树或故障树、后果分析三个步骤来实现，最后在所有的失事模式中筛选出主要的失事模式。
2、风险估计
       就是确定风险发生的概率及其造成的损失大小（经济损失、生命损失、环境损害等）。
3、风险评价
      风险决策理论是大坝风险评价的基础，大坝风险评价就是把风险估计的结果与各种“指标”（如业主的要求、社会的“可接受”风险水平等）相比较，以确定是否需要进行风险转移。
4、风险转移。
      对于最终得到的大坝风险评价，若不能接受，则需制定相关方案进行风险转移，可通过减小引发大坝失事事件的发生概率或减小大坝失事所造成的损失的途径实现，两者均可考虑采用结构或非结构措施。
5、风险接受。
      是指大坝的所有者或管理人员认为此大坝已不值得再投资且溃坝的后果可以接受，不再对大坝采取加固或安全改进措施。
三、大坝风险分析的方法
    大坝风险分析方法分为：破坏模式和影响分析(FMEA)及其相关方法、事件树分析(ETA)、故障树分析(FTA)和后果分析，具体详述如下：
1、破坏模式和影响分析(FMEA)
       FMEA包括各种破坏模式、影响和危险程度分析(FMEC)，以及危险性和可操作性(HAZOP)研究，是一种采用单组破坏模式并对其进行系统研究的分析方法，为部分破坏模式和破坏成因与对该系统的影响建立明确的关系，并以简洁明晰的表格形式反映出来。
2、事件树分析(ETA)
      ETA是一种逻辑演绎法，既可以定性也可以定量，用于推论可能的后果，如果需要，也可以以某一初始事件的发生为条件计算出其概率，在大坝安全的应用上，ETA#p#副标题#e#能反映出各功能配备系统成功与失败之问的关系。
3、故障树分析(FTA)
      FTA也是一种逻辑演绎法，既可以定性也可以定量，其目的在于推断某一特定的不希望的事件（称作顶事件）发生的条件和原因组合，并以一种逻辑演绎方式帮助判明潜在的故障。采用故障树判定的故障可能为部分硬件故障、人为失误或其他导致不希望出现结果的有关事件。 
4、后果分析
    事故后果分析主要从个人生命风险、社会风险、经济风险及环境风险四个方面展开：
①个人生命风险
    个人风险指一个未采取保护措施的人，永久地处于某一地点，在一个危害活动导致的偶然事故中死亡的概率，以年死亡概率量度
                                              （1）
式中 为个人风险， 是事故发生概率， 是假定事故发生情况下个人死亡发生的条件概率。
②社会风险
    社会风险为某群体遭受特定事故死亡的人数及其相应频率的关系，
      （2）
式中 为年死亡人数 的概率密度函数， 为年死亡人数 的概率分布函数，表示死亡人数小于或等于 的年概率， 为死亡人数大于 的年概率。年死亡人数的期望值 是社会风险的一种普遍的定量表示方法。
                        （3）
    在风险研究中，将事故发生概率和事故后果的乘积作为风险定量指标也是一种较通常的做法。
                                                 （4）
式中 为事故发生概率或称为风险率， 为事故造成的生命损失。式(4)是期望值表示的一种特例，即事故发生的年概率为 ，事故发生后的损失 （为一确定值，不发生事故时损失为零），概率为 。式(4)通常是针对一个具体的事故模式，如溃坝。在估算大坝溃坝的风险率和对溃坝可能造成的生命损失进行评估后，即可根据式(4)计算生命风险。而式(3)中损失 为一个随机变量，适用于考虑多种事故模式，存在多种可能损失情况的风险研究。目前，由于资料技术等多方面的原因，获得 非常困难，无法根据式(3)直接计算风险，在计算中还只能采用离散计算的途径，具体方法可见有关文献。
    基于期望损失的风险定量表示法存在一些争议，如风险本身就是为了衡量不利后果及其发生的可能性，用期望损失定量风险，没有充分考虑到那些发生概率很低但不利影响极其严重的事故后果。在风险研究中，人们还关心可能会发生的最不利后果。为解决上述问题，文献［1］提出，将一定置信水平下的可能最大损失PML (Possible Maximum Lose)和期望损失E(L)一起作为风险定量表示的方法。
③经济风险
    经济风险的定量表示可采用与社会生命风险类似的方法，
            &nb#p#副标题#e#sp;           （5）
                                           （6）
                                              （7）
式中 是破坏造成经济损失 的概率密度函数， 是经济损失的概率分布函数， 是经济损失的期望值。 为事故发生造成的经济损失。
④环境风险    
生态系统恢复所需时间的超越概率是量度环境风险的一种方法
                      （8）
式中 为生态系统恢复时间的概率分布函数， 为生态系统恢复时间的概率密度函数。

四、 基于风险概念的大坝决策
       大坝的改造安全度及相应的经济效益是决策依据的中心内容。我们常常用生命损失、财产损失、环境损害、改建费用以及最大净效益等来描述大坝的安全和效益。风险决策是基于各种特殊要求的优化筛选过程，这些特殊要求包括社会对风险的接受水平、业主的要求等。为了在众多的改建方案中做决定，我们必须对不同方案进行比较：
    （一）改造后潜在的损失大小、相对于改造前的提高程度;
    （二）减少风险的代价与改建费用的关系;
    （三）大坝失事概率的变化、主要的不确定性因素;
    （四）其它的因素，如资金的问题、政治因素、社会及环境问题等。
    常见的大坝风险决策方法有：风险校核分析方法、风险经济分析法及允许风险分析法。
五、结语
      本文简要地介绍了大坝风险分析的理论和方法，并在此基础上阐述了基于风险概念的大坝决策。我国针对大坝风险的研究起步相对较晚，其理论和方法有待于完善。随着国民经济的高速发展和公众意识的不断增强，对大坝的安全可靠性要求将更加严格，因此大坝风险分析在对大坝的监测、评价和提高安全性方面将起着越来越重要的作用，这将有助于推动对大坝风险研究的进一步深入。