大型水利工程的风险管理问题

　　摘要:我国是世界上水利工程最多的国家，特别是大型水利工程，由于其涉及的不确定因素多，工程设计、建设和运行对于国家经济、社会和生态环境影响巨大。根据国内外大坝失事案例，分析我国大型水利工程存在的安全、社会和环境等方面的风险，讨论影响水利工程的风险因素、风险分类和风险等级，并以三峡工程为例，讨论大型水利工程面临的风险因素和风险类型，提出适合我国水利工程风险控制和管理的方法和策略。

　　关键词:水利工程;风险分析;系统风险;工程保险;风险控制

　　水利工程与一般土木工程最大的区别是其建立在江河湖海等水域附近，与降水及洪水等不确定的水荷载关系较大;其次是大坝多建在山区，处在复杂的地质地貌和自然环境中，坝基及库区地质缺陷多，容易受地震、滑坡等地质灾害的影响;三是水利工程一般工程量大，施工组织复杂，质量控制难度大。因此，水利工程是风险最大的土木工程。

　　目前，我国已经建设各类水库8万多座、水电装机容量2．3亿kW，堤防近10万km，工程数量和规模均居世界第一。由于已建水库大坝大多数是20世纪50—70年代建设的中小型工程，限于当时环境和条件，可利用水文资料系列短，勘测、设计和施工时间也短，不少工程是“三边工程”(边勘探、边设计、边施工)，许多坝的设计水平和施工质量不高，所以，在我国大坝中有30%～40%存在安全隐患或者属于病险水库。已经建成的三峡水利枢纽和正在建设的南水北调工程，都是巨型水利工程，由于其工程和投资规模巨大，虽然设计和施工质量有保证，但工程的建设和运行影响大，关系到流域、区域甚至国家的经济社会发展和生态环境保护，减少工程规划、设计、施工、运行和管理中的风险一直是设计工程师、项目业主、社会公众和水行政管理部门十分关心的问题。随着气候变化、自然灾害、人为失误或者人为破坏(如恐怖活动)等因素的可能影响，国家和社会公众对于大型水利工程的安全、风险控制和管理要求越来越高。

　　分析水利工程，特别是大型水利工程的风险因素，确定可能存在的风险类型和级别，提出综合措施使工程风险得到有效控制是十分重要的课题。

　　1、大型水利工程的风险识别

　　大型水利工程风险可以有几种分类方法:第1种是根据风险性质来定，可以分为3类:一是工程安全风险，二是生态环境风险，三是社会管理风险;第2种是根据工程组成及相互关系来定，可以分为单个工程与工程系统风险2类;从风险因素显现和认知程度来定，可分为可识别风险和隐性风险。

　　1．1工程安全风险

　　工程安全风险主要来自不确定的荷载、地基及建筑物的抗力、设计方法、施工质量等几方面。从世界上已经发生的溃坝案例来看，大坝的安全风险主要来源于:

　　一是水文的随机性，特别是洪水风险。最典型的案例是“75·8”暴雨引起的河南省驻马店地区板桥和石漫滩2座大型水库溃决，2座中型水库和58座小型水库在短短数小时内相继垮坝溃决，多达57亿m3的洪水使驻马店地区的10个县(镇)尽成泽国，加上许昌、周口、南阳等地受灾人数超过1100万，死亡人数2．6万，京广铁路中断行车达18d之久，经济损失近百亿元。板桥水库和石漫滩水库分别于1952年和1950年建成，设计时实测水文资料不过20年，主要靠经验方法推算进行设计，虽然1955，1965和1973年先后3次复核和修正水库的设计洪水，但每次都是出现大洪水后被迫提高标准。“75·8”暴雨是由于1975年第3号台风妮娜(Ninna)在福建晋江登陆以后，以罕见的强力，北渡长江直入中原腹地，并在伏牛山脉与桐柏山脉之间的大弧形地带“停滞少动”。这一地带有大量三面环山的马蹄形山谷和两山对峙的峡谷，南来气流在这里发生剧烈的垂直运动，造成历史罕见的特大暴雨。

　　从8月4日至8月8日，暴雨中心最大暴雨过程雨量达1631mm，超过400mm的暴雨降在面积达19410km2的大地上，暴雨中心———位于板桥水库的林庄，最大6h雨量为830mm，超过了当时世界最高记录(美国宾州密士港)的782mm，暴雨引起的洪水远超这些水库的设计洪水标准，板桥水库设计最大库容为4．92亿m3，设计最大泄量能力为1720m3/s，而它在“75·8”洪水中承受的洪水总量为7．012亿m3，洪峰流量达到17000m3/s，导致大量水库溃决。

　　二是地质条件的不确定性。高坝一般建在山区峡谷之中，坝基、坝肩和库岸存在着大量地质构造及地质缺陷，常常是大坝及水库的安全隐患。法国60m高的马尔帕塞(Malpasset)薄拱坝，于1959年建成，蓄水5年后，由于左坝肩沿片麻岩中的绢云母页岩发生滑动，坝肩岩体滑动导致坝体破裂而溃决，它是世界拱坝建筑史上第一次重大破坏事件。另一起发生在意大利的瓦依昂(Vajont)水库，这个当年世界上最高(267m)的双曲薄拱坝，于1963年10月9日晚(蓄水3年后)，大坝附近2亿m3多的山体迅速下滑，填满水库，掀起的库水高出坝顶125m，大约2500万m3的库水宣泄而下，摧毁了下游3km处的隆加罗市(Longarone)及其下游数个村镇，造成2000余人丧生。该水库库岸边坡滑动的主要原因是:①水库边坡长时间受到库水浸泡造成抗剪强度降低;②施工初期对工程地质情况没有了解清楚;③缺少水库边坡位移监测系统，没能及时发出预警。

　　三是坝体或者坝基的渗透问题。例如，位于美国爱达荷州佛立蒙郡Teton河上Teton坝，1975年建成，水库总库容约3．6亿m3，坝型为碾压式黏土心墙坝，最大坝高125．58m。该坝于1976年6月5日发生了溃决。主要原因是首次蓄水时，坝右侧底部发生管涌导致坝体溃决，使库内3．03亿m3的水体突然下泄，淹没坝下游780km2，洪水摧毁爱达荷州的雷克斯堡和休格2座城镇，死亡l4人，25000人无家可归，损毁铁路51km，直接经济损失10亿美元。

　　四是大坝设计和施工质量问题。许多大坝都存在设计缺陷或者施工质量问题，一般可以通过加固和维修解决，但也有造成溃决的，1993年，青海省沟后大坝在建成3年后溃坝，造成288人死亡。该坝为面板堆石坝，坝高71m，库容330万m3。水库自1989年9月建成蓄水，于1993年8月库水位在较长的时间内处在高水位运行，并达到最高运行水位3277．25m时(低于正常蓄水位0．75m)大坝失事。

　　大坝失事主要原因是面板系统及坝顶趾板接缝结构设计缺陷和施工质量问题，坝体存在漏水，坝体结构没有设置关键性的排水层，致使相对弱透水性的砂砾石坝体饱和，坝体上部首先失去静力稳定而造成大坝溃决。

　　1．2生态环境风险

　　水利工程，特别是大型水利工程对于生态环境的影响一直是社会各界关注的重点问题。由于影响程度需要较长时间才会缓慢显现，所以大型水利工程未来必须面对生态环境长期影响问题，如水库泥沙淤积、库区水环境、库岸稳定;水库下游河道冲刷、河流地貌改变、河流水文和水动力过程变化、江湖关系变化等都将引起生态环境的变化。库区急流水生生物向静水生物演替，生物洄游通道阻隔、水库诱发地震，水位变幅过大可能引起的库岸滑坡等问题也不容忽视。对于跨流域调水工程，调出地区面临水资源和生态流量减少，而调入地区面临水资源量增加，如果灌溉不当，地下水位上升可能引起土壤盐碱化等问题。

　　1．3社会管理风险

　　水利工程的社会风险主要来自土地淹没、移民搬迁安置和致富等问题。大型水利工程一般占用和淹没土地较多，移民数量大，移民安置和致富难度大。如果补偿安置不当或者补偿标准经常变化都会引起社会矛盾，甚至影响工程的上马、建设和运行。

　　目前，许多大型水利工程建设移民补偿和安置费用已经达到、甚至超过工程建设的费用，水利工程经济和社会管理风险越来越大。

　　1．4水利工程系统风险