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大坝风险分析方法的新改进

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发表于 2008-9-18 16:03:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
美国陆军工程兵团在实施一种新的方法,对其500多座坝潜在的安全问题进行评估。风险评估是这种方法的核心,它将帮助决策人员优先考虑投资决策。
随着整个北美许多水坝呈现出日益老化的迹象,安全仍然是一个令人忧虑的问题。因此,对水坝结构整体性的全面彻底了解,重视那些可能会导致失事的隐患,以及对风险等级的定义和量化的能力就显得非常重要。
尽管安全是每一个坝主关心的头等大事,但是确保老化建筑物的安全是一项费用昂贵的工作。理想的情况是,工程业主采取的方法必须能避免所有风险,且金钱的忧虑不会成为消除风险的障碍。然而,实事上,用于消除甚至是减轻每一项风险的资源是有限的。对于任何一项工程,不可能保证其绝对安全,尽管把没有风险作为奋斗目标。因此,决策者必须全面分析风险,然后分配资源,尽可能降低风险。
为此,拥有全美560座大坝的美国陆军工程兵团正全力以赴开发一种风险评估方法,专门用于帮助指导今后与大坝安全有关的决策。目前用于其它投资决策的传统风险分析方法已不能完全适应制定安全方面的决策,因此需要一种新方法。
对于所有面临用经济的方法确保安全问题的大坝业主来说,了解陆军工程兵团正在开发的这项较好的风险分析方法中所采用的一些程序,对他们是有帮助的。
确定老化的工程
作为一个大坝的建设者、拥有者及运行者,陆军工程兵团所关心的是确保大坝建设、维护及运行对公众构成的危险最小,同时还能保护联邦的大量基础投资。
工程兵团的大多数建筑物从来都没有经历过其设计极限的检验,但按照目前的标准,超过10%的大坝已经被官方划为在水文或地震方面不达标。此外,大约2/3的大坝已运行了30多年,约28%已经达到或超过50年的经济设计寿命。
由于资金、人力和时间的限制,解决现有或潜在的每一个大坝安全问题都是不可行的。因此,陆军工程兵团认为,急需开发一种确定大坝安全、维修和修复优先顺序的系统。这样一个系统将确保公众能受到保护,同时使陆军工程兵团的工程在今后若干年内能继续发电并起到防洪作用。
新方法的必要性
目前,陆军工程兵团尚未形成一个解决大坝安全问题的风险排序系统。尽管该机构已经实行了用经济风险分析来指导其对重要的电站修复及其它新工程投资的决策,但是还没有一种类似的方法用来指导其与水力发电及防洪工程安全使用寿命相关的投资决策。
为了弥补这种不足,陆军工程兵团开始了一项为期五年的研究开发计划,旨在为决策者提供一种可接受的风险分析框架,以便按优先顺序安排工程。该项目正对有关将风险分析用于大坝安全决策引起的很多技术问题进行检查。
在大坝安全工作中运用风险分析的方法在整个工程界及陆军工程兵团内部都是一个有争议的问题。由于承认任何对生命构成的危险是可以接受的会引起人们的反感,因此,一直拒绝考虑将风险分析作为大坝安全问题的决策工具。
然而,“任何事情不存在风险”这种哲学思想却是荒谬的。风险是任何一项活动固有的部分,特别是大坝的建造及维修。按照目前在该行业仍有效的安全设计标准设计的建筑物,由于误操作、未预料到的状况以及设计或施工的缺陷,仍然存在一定程度的失事风险。而且,利用保守的标准设计和评估的建筑物不一定必然保险或没有风险,特别是在设计中采用的数据或假设存在较大的不确定性时。
另一方面,风险及可靠性分析可以量化不确定性,为决策者提供与各种大坝安全方案有关后果的真实情况。重要的是在应用风险评估时,优先考虑保护人类生命安全的哲学思想是不会改变的。
研究与开发(R&D)计划的要素
尽管陆军工程兵团目前还没有专门的大坝安全风险分析政策,但其它联邦机构,如垦务局一直把风险分析作为一种附加的工具用来确定其工程中公众的保护是否已得到充分保证。陆军工程兵团与垦务局在制定R&D计划中紧密地合作,并将在制定大坝安全的风险政策方面继续合作。此外,哥伦比亚省水电局与魁北克省水电局是在大坝安全决策过程中采用风险分析的两家加拿大水电公司,参加了为制定陆军工程兵团的R&D计划而举行的研讨会。
R&D计划的目标是为进行具体的风险评估制定分析框架。当此框架形成时,需要解决技术问题,并开发出能对分析提供必要信息的工具。
需要考虑的主要问题之一是:确定水力发电及防洪工程可接受的最小风险标准。研究还将对陆军工程兵团的水电及防洪工程的风险与其它类似的工程活动进行比较,如桥梁建设、建筑物施工或核电站建设。这对于保证陆军工程兵团的工程能提供与这些及其它工程活动相当的公众安全是必要的。
研究还要确定极端情况的发生频率,包括可能最大洪水(PMF)及最大可信地震(MCE)。从历史上看,由于在大多数工程中可获得的流量记录年限相对较短,工程兵团与水文学家不愿意确定罕见事件的频率。评估这些事件的频率还需要确定在分析中选择的各种参数的不确定性,例如,假定事件的频率、渗透率及可能最大降雨(PMP)都必须使不确定性因素定量化。
预测一座大坝失事的可能性应确定造成失事的原因。目前评估大坝的稳定性及结构适宜性的方法是标准规定的,也就是用安全性标准规定的系数对安全进行评价。因此,失事被真实地定义为“满足标准的失事”——并不意味着灾难性的失事。对于混凝土和土石坝,将开发一种确定失事可能性的概率方法。
还要通过研究确定不同设计方案失事的目标概率,建筑物失事的目标概率将依研究的荷载情况而变化。为了避免在分析中间接地确定人类生命的价值,必须保证只比较具有同等保护水平的选择方案。不同保护程度的选择方案将会有不同的人类风险及工程成本。
论证风险评估
除R&D计划外还将进行论证风险分析。论证风险分析的目的是检查在任何一种类型的荷载作用下所有可能的失事模式,确定事件及大坝失事的可能性并评估失事的后果。具体的工程评估将检查所选工程在所有可能事件中的性能,并且选择的这些工程将能反映出一些具有代表性的工程安全问题。
选择的标准包括坝型和所怀疑的缺陷的性质。典型的工程是泄洪能力不够和/或地基有问题的混凝土坝,溢洪道泄洪能力不够、存在渗漏问题的填筑坝,有抗震缺陷的混凝土坝或填筑坝。
分析的理论基础
利用风险分析,陆军工程兵团将为今后的大坝安全决策提供额外的信息,包括与具体工程性能有关的不确定性及在出现各种可能的事件时每种性能所产生的后果。
在出现这类事件的情况下,预计的后果可用事故死亡人数和经济效益进行量化。风险分析也产生这样一种观点,即风险的减少可通过考虑工程在较频繁事件中的性能状况,而不仅仅只重视在罕见事件中的状况,例如可能最大洪水或最大可信地震。
以风险为基础的方法不能替代全面的工程评价。事实上,风险评估需要灵活运用工程评价,并使之量化,以确定失事的模式,在数据优先的情况下确定概率及产生的后果。在一次风险分析中获得的信息和知识通常不能全面覆盖工程的隐患、可能出现的结构性失事模式及其它不能判明的失事后果。随着对工程特性了解的深入,进行风险分析将是值得的。
风险分析的方法使得陆军工程兵团可以进行如下活动:优先考虑需要进行初始调查研究从而需要进行详细分析的大坝,按优先次序安排维修、翻修或改造资金,选择并鉴定最佳计划以保护人类,减少财产损失,减轻环境损坏,使基础设施投资效益达到最大。
做出一种以风险为基础的大坝安全决策是一项具有挑战性的工作,这项工作涉及有关健康的大量争论。陆军工程兵团对此的反应是尽快完成所进行的研究与开发工作,制定新政策。随着R&D工作的不断深入,将在陆军工程兵团的全部大坝中开始运用综合的、一致的风险分析程序,从而着手解决最迫切的一些问题,全面降低风险。
发表于 2011-4-12 01:54:04 | 显示全部楼层
不错,想问楼主这个出自哪里啊
发表于 2011-12-11 15:02:10 | 显示全部楼层
不容易哦。要支持一下哦。
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