南水北调工程输水渠道运行安全风险评价

南水北调工程输水渠道运行安全风险评价

刘艳 ,张永胜

河北省水务中心  河北 石家庄  050000

摘要：南水北调工程输水渠道的输水距离较长，地质条件十分复杂，影响范围颇广。为确保南水北调工程的运行能始终处于稳定且安全状态，应该将重点放在运行安全风险识别和评估方面，从环境风险、运行管理风险等角度出发，明确输水渠道运行风险的故障模式，科学建立风险评估模型，借助模型推理计算风险优先级，保证能为南水北调工程输水渠道的运行稳定性奠定基础。

关键词：南水北调工程；输水渠道；运行安全；风险评价

引言：南水北调工程有利于我国南北部地区水源分布不均问题的解决，可以让南北地区的居民生活得到良好协调，对地区经济发展有很大促进意义。南水北调工程的调水距离长且涉及范围广，不确定因素较多，导致工程安全运行存在很大风险，因此必须强化对南水北调工程运行期间故障模式的识别，科学开展安全评价工作，保证工程的运行能更加平稳，让供水安全得到保障。

1南水北调工程输水渠道运行安全风险评价现状

近年来，长距离输水工程风险识别以及评估研究深受国内学者广泛关注，一些学者系统研究了南水北调中线系统失事模式全集，从风险诱因角度以及风险失效模式两层面展开，对人员因素以及主要风险类型进行了综合识别。部分学者在研究过程中，选择利用模糊分析法对输水河道运行综合风险概率展开计算，通过聚类分析计算各输水河道的风险等级。为了能深入了解南水北调工程输水渠道运行安全风险部分人员在研究期间，通过将风险理论作为核心，构建二维复合事件风险组合模型，客观评估工程运行的安全性，为工程安全问题的规避起到一定促进作用。总体而言，在当前安全风险评价过程中，大多数研究都属于定性分析或者针对特定故障模式展开了定量评估，而在环境风险、工程风险以及运行管理风险等层面的评估研究少之又少，所以在本次研究中，主要在故障模式以及影响分析原始模型中，强化了对模糊推理理论的运用，明确工程运行安全的故障模式，加强了对模糊推理理论系统的应用，确保南水北调工程输水渠道运行安全风险的评价能更为系统且客观。

2南水北调工程输水渠道运行安全风险评价

2.1 故障模式的确定

依照南水北调工程的建设特点，对渠道的工作模式展开深入分析，并在现有研究的前提下，从4个方面对南水北调工程运行风险工程模式加以构建，具体为环境风险、工程技术风险、运行管理风险以及社会风险。其中，环境风险包括暴雨洪水、地震，生物隐患、渠道水速等；工程技术风险包括填筑质量、堤坝超高、异常渗流、材料老化等；运行管理风险包括巡视检查、设备维护以及养护质量等；社会风险涵盖应急能力、人为破坏以及交通事故等。

2.2 评价模型构建

（1）模糊集合基本理论。模糊集合主要的目的是要对决策期间专家评判的模糊性以及不确定性加以处理。模糊级的元素取值区间为[0,1]模糊化过程是将准确地变量x转化为模糊集合A，通过隶属度函数来对论域U向模糊结合A的映射关系加以反映。

M（x）：U→[0,1]

在故障模式与影响分析中，O（Occurrence），D（Detection difficulty），S（Severity）分别为风险优先数函数的三个输入值。其中，O表示发生频度；S表示严重度；D表示不易探测度。通过对三角模糊数A=（a，b，c，w）的利用，深入开展模糊化处理。在具体处理阶段，隶属度代表一个实数R到闭环区间的连续映射。当x=b时，，0＜w≤1，隶属度最大值为1时，w=1，最终得出A=（a，b，c）的隶属度为：

（2）模糊评语集与隶属函数的建立。在对模糊评语集构建期间，O，S，D的评分为0~10分，对应5个评价术语，R代表很低，模糊数为（0,0,2.5）；L代表低，模糊数为（0,2.5,5）；M代表中等，模糊数为（2.5,5,7.5）；H代表高，模糊数为（5,7.5,10）；VH为很高，模糊数为（7.5,7.5，10），这三个变量具体归为5个等级，分别为R，L，M，H，VH。在对隶属函数构建过程，输出值被称为风险优先数。进一步在模糊推理的输出端定义五个语言优先级术语，具体为：N表示很低；Mi表示低；Co表示中；Ma表示高；C表示很高，具体评价标准如表1所示

表 1 风险优先数的评价标准

2.3 风险因素的评估

在对风险因素评估过程中，可以选择利用工程检测数据以及专家评估的方式，对不同故障模式的三个变量评估数据加以获取，保证所获得的数据能更为可靠真实，能为后续安全风险评价提供可靠依据。具有检测数据的工程，首先要结合工程质量评估规范、工程运行管理规范等，对三角模糊隶属函数进行构建，明确其风险评估等级。针对不能利用工程检测获取到评估数据的工程，可以选择邀请行业内设计以及施工等方面的专家开展评估工作，保证所获得的评分数据能更为精准。在实际评估期间，专家可以结合O，S，D的评估标准，依照专家在岗工作时间为其分配权重，工作3~5a的权重为0.1，6~10a的权重为0.2，10~20a的权重为0.3，20a以上的权重为0.4。通过利用如下公式对权重专家问卷分数加以计算，具体如下：

结合公式明确，为问卷的直接反馈值；n为反馈者的数量

2.4 风险评估步骤

在对南水北调工程输水渠道运行安全风险评价过程中，必须严格按照步骤展开。在风险评估环节，首先要对南水北调工程输水渠道的风险因子加以确定，掌握O、S、D的分值，同时对O、S、D初始评价数据全面收集，通过对数据的整理和研究，获得故障模式风险因子的O、S、D分值。依照专家知识定义语言变量，为O、S、D确定五个语言变量，运用三角隶属函数表达输入以及输出变量。同时将模糊推理系统FMEA方法作为基础，加强对规则库的构建，IF-THEN规则的形式具体如下：

结合公式规则，序号用表示；规则数量用；输入语言变量用；输出语言变量用表示。将模糊推理规则作为依照，通过利用推理计算公式获取的南水北调中线工程输水渠道运行风险评价结果，最后在模糊推理期间，应用加权平均法实现模糊化计算，公式具体如下：

公式中，选定权函数用表示

将模糊集C在点z位置的隶属度值作为权函数或者权系数，具体可以将公式转化成：

为确保能和模糊处理前的“清晰风险顺序数”逐一相对，在研究过程中，通过对重心法的利用，合理处理各项数值，同时将数值定义为“模糊风险顺序数”，即RPN。依照RPN对数值重新排序，最终获得风险因子排序。

结束语：

综合而言，南水北调工程建设无论是对地区经济发展还是人们生活品质的提升都有很大促进作用。面对当前南水北调工程输水渠道运行安全故障问题，必须加大重视，强化风险评估力度，能从不同层面考量，采取多元化的方式方法进行评估，确保工程运行故障问题能彻底解决，让工程的运行能更为稳定高效。

参考文献：

[1]马力,刘汉东.南水北调工程输水渠道运行安全风险评价[J].人民黄河,2022,44(03):138-143.

[2]汪伦焰,袁晨晖,李慧敏,李锋,李稳敏.基于毕达哥拉斯模糊AHP的南水北调中线总干渠运行风险评价[J].中国农村水利水电,2021(01):152-157+161.

[3]李慧敏,吉莉,李锋,汪伦焰,马莹.基于FMEA的调水工程输水渠道运行安全风险评估[J].长江科学院院报,2021,38(02):24-31.