水庫(kù)除險(xiǎn)加固投資風(fēng)險(xiǎn)分析

楊春雷

摘 要：該文以水庫(kù)除險(xiǎn)加固為探討對(duì)象，概述了中小型水庫(kù)的病險(xiǎn)成因和常見(jiàn)病險(xiǎn)類(lèi)型，并給出了水庫(kù)出險(xiǎn)加固投資的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)主要內(nèi)容，最后給出了以隨機(jī)模擬等手段來(lái)建立投資風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算步驟。

關(guān)鍵詞：水庫(kù) 出險(xiǎn)加固 風(fēng)險(xiǎn) 隨機(jī)模擬

中圖分類(lèi)號(hào)：TV697.3；F426.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0208-01

自新中國(guó)建國(guó)以來(lái)，修建了大量水庫(kù)，共有大小水庫(kù)8萬(wàn)多座。在這些數(shù)量龐大的水庫(kù)中，中小型占據(jù)了絕大多數(shù)。這些水庫(kù)在過(guò)去的幾十年的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用，已經(jīng)成為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要組成部分。但由于歷史原因，很多水庫(kù)在設(shè)計(jì)時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行后，往往會(huì)存在各種各樣的病險(xiǎn)問(wèn)題。在已經(jīng)發(fā)生事故的水庫(kù)中，多數(shù)是中小水庫(kù)。水庫(kù)一旦發(fā)生事故，其后果往往都比較嚴(yán)重。對(duì)于大型水庫(kù)，其加固除險(xiǎn)問(wèn)題往往都需要通過(guò)特定的技術(shù)途徑來(lái)確定。從普遍適用性的角度，研究中小型水庫(kù)的加固除險(xiǎn)問(wèn)題具有很強(qiáng)的普遍意義，因此該文將就中小型水庫(kù)的出險(xiǎn)加固為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行探討。但由于中小型水庫(kù)的規(guī)模問(wèn)題，進(jìn)行除險(xiǎn)加固時(shí)就需要依據(jù)一定的約束條件，因不同的加固形式所伴隨的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和潛在的風(fēng)險(xiǎn)也同的，因此需要在滿(mǎn)足水庫(kù)功能和安全性得到保障的前提下，研究進(jìn)行水庫(kù)加固時(shí)的投資及風(fēng)險(xiǎn)。

1 水庫(kù)病險(xiǎn)成因分析

造成水庫(kù)出現(xiàn)病險(xiǎn)情的原因是多種多樣的，大多和原設(shè)計(jì)不合理、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后工程材料老化失修等關(guān)系密切。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面的問(wèn)題我國(guó)多數(shù)的中小型水庫(kù)都是20世紀(jì)60年代前后修建的，由于當(dāng)時(shí)的水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等還很不完善，水工建筑物強(qiáng)度、材料使用等標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足水庫(kù)現(xiàn)今的使用需求。尤其在具有防洪任務(wù)水庫(kù)，由于流域水文條件的改變，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低方面的問(wèn)題更加嚴(yán)重。（2）勘察設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。由于時(shí)代技術(shù)水平限制和經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題，中小型水庫(kù)在興建時(shí)對(duì)壩區(qū)地質(zhì)狀況的勘測(cè)往往不是很徹底，設(shè)計(jì)時(shí)靠工程經(jīng)驗(yàn)的成分較多。特別是對(duì)于流域資料缺乏的地區(qū)，對(duì)流域水文資料等的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)會(huì)對(duì)工程防洪能力造成較大偏差，其集中表現(xiàn)就是工程的實(shí)際防洪能力不足，威脅到水庫(kù)安全。例如由于對(duì)水庫(kù)實(shí)際入庫(kù)洪水估計(jì)的不足，造成水庫(kù)泄洪設(shè)施不合理，缺乏專(zhuān)門(mén)的溢洪道造成泄洪能力不足，或是由于對(duì)地質(zhì)勘探不足，造成建筑物沉降量過(guò)大或不均勻造成壩體開(kāi)裂等。（3）施工方面的問(wèn)題。水庫(kù)大壩由于其體積龐大，對(duì)施工中各個(gè)工序的質(zhì)量要求較高，如果施工中質(zhì)量管控不到位，容易造成諸如混凝土拌合時(shí)的不均勻、混凝土開(kāi)裂、土石壩碾壓強(qiáng)度不滿(mǎn)足要求等。這些都和施工時(shí)的施工單位的技術(shù)能力和時(shí)代技術(shù)水平所限制。

2 中小水庫(kù)常見(jiàn)病險(xiǎn)

鑒于以上幾類(lèi)病險(xiǎn)成因，在出現(xiàn)病險(xiǎn)情的水庫(kù)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面的問(wèn)題，水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，大壩高度已經(jīng)不能滿(mǎn)足防洪要求。這是多數(shù)水庫(kù)面臨的共同問(wèn)題。造成這一問(wèn)題原因除了設(shè)計(jì)時(shí)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低外，還和水庫(kù)建成以來(lái)由于人類(lèi)活動(dòng)等影響造成的流域水文條件發(fā)生改變有關(guān)。（2）水工建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)偏低 由于水庫(kù)失事的后果嚴(yán)重性，現(xiàn)在對(duì)水庫(kù)的抗震要求已經(jīng)比較重視，根據(jù)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)，由《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》中來(lái)復(fù)核的水工建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)，很多水庫(kù)都無(wú)法滿(mǎn)足這一要求。（3）水工建筑物老化帶來(lái)的問(wèn)題 這方面的問(wèn)題主要表現(xiàn)為壩體塌陷、結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏、排水系統(tǒng)失效、抗滑穩(wěn)定下降、混凝土炭化、壩下泄洪設(shè)施沖刷嚴(yán)重、泄洪道氣蝕嚴(yán)重等。（4）機(jī)電設(shè)備方面的問(wèn)題。這方面的問(wèn)題主要是管理上的問(wèn)題，由于對(duì)水庫(kù)調(diào)度相關(guān)的閘門(mén)、機(jī)電設(shè)備等的管理、維護(hù)不力，設(shè)備老化銹蝕、止水片老化、閘門(mén)啟閉設(shè)備失效等。

3 病險(xiǎn)水庫(kù)加固后的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

根據(jù)中小型水庫(kù)所承擔(dān)的的主要功能看，除險(xiǎn)加固的主要目的是鞏固提高其防洪能力，在保障安全的前提下充分發(fā)揮其其他社會(huì)功效。該文中在對(duì)除險(xiǎn)加固行為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，主要依據(jù)《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》中的有關(guān)要求，來(lái)對(duì)水庫(kù)出險(xiǎn)加固工程的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)，以動(dòng)態(tài)分析方法，對(duì)費(fèi)用效益以有無(wú)該項(xiàng)目的增量分析法來(lái)進(jìn)行討論。主要涉及的評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括：（1）工程投資按影子價(jià)格調(diào)整工程投資；（2）年運(yùn)行費(fèi)用主要涉及的項(xiàng)目為對(duì)水庫(kù)進(jìn)行出險(xiǎn)加固后，所產(chǎn)生的管理費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等，含大壩防滲加固、泄洪設(shè)施修復(fù)、日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、工人工資等。（3）增量效益。主要考慮的項(xiàng)目為對(duì)水庫(kù)加固后所獲得的防洪、漁業(yè)、灌溉、供水等效益。其中防洪效益以頻率法計(jì)算，按加固后水庫(kù)所能獲得防洪效益與水庫(kù)平均防洪效益之差來(lái)衡量。灌溉效益以完成水庫(kù)加固后可多供灌溉水量所形成的糧食增產(chǎn)量折算成貨幣單位來(lái)衡量。供水效益以水庫(kù)加固后增加供水人口用水量折算成貨幣單位衡量。養(yǎng)殖效益以增加的可養(yǎng)殖水面乘以單產(chǎn)收入的形式衡量。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)方面，以經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值和益本比的形式計(jì)算。（4）財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)方面，需計(jì)算財(cái)務(wù)支出、供水成本（主要考慮固定資產(chǎn)形成率、年折舊費(fèi)率、工程年折舊費(fèi)和工程年運(yùn)行費(fèi)）、財(cái)務(wù)收入（含水費(fèi)收入、水產(chǎn)養(yǎng)殖收入等）。（5）敏感性分析在水庫(kù)加固這類(lèi)項(xiàng)目中，一般只進(jìn)行項(xiàng)目國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀況做敏感性分析，可相對(duì)簡(jiǎn)單以固定比例增加固定資產(chǎn)投資和減小效益的方式考察工程的凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率和益本比。

4 水庫(kù)除險(xiǎn)加固經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法

水庫(kù)除險(xiǎn)加固所能夠帶來(lái)的各類(lèi)效益中，最重要的效益之一就是提高了水庫(kù)的防洪安全水平，也提高了下游保護(hù)對(duì)象的安全程度。因此在水庫(kù)除險(xiǎn)加固的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)分析中，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)防洪方案的經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)及其風(fēng)險(xiǎn)。在計(jì)算水庫(kù)的防洪效益通常情況下會(huì)選用多年平均洪災(zāi)損失以及工程的支出費(fèi)用來(lái)建立防洪效益的函數(shù)表達(dá)式。但這類(lèi)方法只能給出靜態(tài)值，不能計(jì)算防洪效益的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)。為了建立防洪效益和風(fēng)險(xiǎn)之間的相關(guān)關(guān)系，本文中采取如下步驟來(lái)進(jìn)行：（1）模擬徑流系列利用經(jīng)典的蒙特卡洛隨機(jī)模擬法來(lái)隨機(jī)模擬徑流系列，對(duì)于流量較大的徑流系列則形成洪水過(guò)程，此時(shí)可計(jì)算該場(chǎng)洪水下的防洪效益，該場(chǎng)洪水的發(fā)生概率即對(duì)應(yīng)于該防洪效益的概率。通過(guò)若干次模擬后便可繪制防洪效益和洪水概率之間的相關(guān)曲線(xiàn)；（2）同樣采取隨機(jī)模擬法，模擬水庫(kù)在經(jīng)濟(jì)使用期內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖效益值，并以對(duì)數(shù)正態(tài)分布來(lái)擬合該系列的模擬數(shù)據(jù)。（3）采用隨機(jī)模擬法，認(rèn)為工程年維修費(fèi)服從正態(tài)分布，以對(duì)數(shù)正態(tài)分布來(lái)擬合該組模擬數(shù)據(jù)。（4）按照風(fēng)險(xiǎn)分析有關(guān)理論，建立起如下的加固工程凈效益的極限狀態(tài)方程：，其中為防洪效益、水產(chǎn)養(yǎng)殖效益以及工程年維修費(fèi)的函數(shù)，為其他投資，為其他收益，為項(xiàng)目決策指標(biāo)。（5）由于防洪效益、水產(chǎn)養(yǎng)殖效益和工程年費(fèi)用均已建立起風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系曲線(xiàn)和函數(shù)表達(dá)式，故可通過(guò)求解，使之大于零，即可得到工程投資風(fēng)險(xiǎn)的臨界值。

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