水庫大壩安全管理預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)研究

朱沁夏，張士辰，楊正華

（南京水利科學(xué)研究院，水利部大壩安全管理中心，210029，南京）

水庫大壩安全管理制度與水庫大壩安全密切相關(guān)， 嚴(yán)格貫徹各項制度是保障水庫大壩安全的核心。 基于《水庫大壩安全管理條例》， 我國已建立起從注冊登記到降等報廢，涵蓋水庫大壩全生命周期的安全管理制度，但仍然存在著制度執(zhí)行和監(jiān)管到位的問題?，F(xiàn)有的水庫大壩安全風(fēng)險研究大都基于保障工程自身性能的安全性等，如針對大壩安全監(jiān)測指標(biāo)的預(yù)警模式研究，結(jié)合自動化監(jiān)測技術(shù)將預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)相結(jié)合。非工程措施風(fēng)險管理理論尚未完善，且大都集中在潰壩模式和潰壩路徑的研究，注重潰壩概率計算，多種不確定性因素使得計算結(jié)果并不盡如人意，特別是隨著風(fēng)險管理和應(yīng)急搶險水平的提高，人因影響越來越顯著，為盡量減少其影響, 通過水庫大壩安全管理制度進行約束十分必要。

一、水庫大壩安全管理制度預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

預(yù)警指標(biāo)可根據(jù)各項管理制度時限要求、完成程度等來制定。 預(yù)警分類根據(jù)輕重緩急不同按顏色區(qū)分為：綠色，正常狀態(tài)，按計劃和要求正常執(zhí)行管理制度；黃色，臨界狀態(tài)，管理制度執(zhí)行情況正常， 接近期限，可能存在風(fēng)險隱患；紅色，警告狀態(tài)，管理制度未落實，大壩安全存在風(fēng)險。

1.有明確時限要求

注冊登記、安全鑒定等制度的管理辦法中明確了執(zhí)行的時限。

注冊登記：現(xiàn)行的水庫大壩注冊登記證書有效期為10 年。 可根據(jù)水庫的注冊登記日期進行判斷，超過10年沒有進行復(fù)查換證的水庫給予紅色警告。 考慮到工作流程和辦理周期， 對超過9 年不滿10 年未進行復(fù)查換證的水庫給予黃色預(yù)警，督促其管理單位盡快辦理復(fù)查換證手續(xù)。 不滿9 年的水庫為正常運行狀態(tài)，以綠色標(biāo)記，見表1。

安全鑒定：按照首次鑒定和后續(xù)鑒定分類， 安全鑒定時限有所不同。壩高15m 以下?。?）型水庫，安全鑒定周期為10 年；其他水庫，工程竣工驗收或者除險加固改造完工后的首次安全鑒定應(yīng)在5 年內(nèi)進行，后續(xù)鑒定期限不超過10 年。 因此，結(jié)合工程的竣工驗收時間和除險加固時間，綜合判斷水庫安全鑒定狀態(tài)。

2.無明確時限要求

調(diào)度規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案、除險加固、年度報告、督導(dǎo)檢查、責(zé)任制等水庫大壩管理制度相關(guān)規(guī)定中沒有明確的執(zhí)行期限，可細分為兩類：一是存在邏輯上的時限條件，二是只區(qū)分是否執(zhí)行。 前者雖然沒有明確的時限要求，但是在邏輯上可以推斷或者加以限制。 后者沒有時限要求，也無邏輯上的時間限制。

存在邏輯上的時限條件包括年度報告、責(zé)任制等。

年度報告制度， 應(yīng)以年度為限，考慮到工作部署和水庫防汛任務(wù)，可以汛期開始時間為界，如每年3 月31日。 在此日期之前，各水庫管理單位匯總整理上年度的水庫大壩安全運行情況，編制安全運行年度報告并上報，待主管部門審核，對上年的年度報告不做預(yù)警提醒。 4 月1 日開始執(zhí)行預(yù)警提醒，判斷是否具備已審核的上年度安全運行年度報告。

責(zé)任制時限與年度報告類似，每年汛期前水利部和各級水行政主管部門分別公布轄區(qū)內(nèi)對應(yīng)規(guī)模的水庫責(zé)任人名單。 4 月1 日開始執(zhí)行預(yù)警提醒，與上年的責(zé)任制信息進行對比，超過時限未確認責(zé)任人信息的水庫應(yīng)給予紅色警告。

只區(qū)分是否執(zhí)行的制度包括調(diào)度規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案、除險加固、督導(dǎo)檢查，對應(yīng)的行業(yè)規(guī)范或者管理辦法沒有明確具體的時限，邏輯上也無法推斷時限，但確實涉及水庫大壩安全運行， 如調(diào)度規(guī)程和應(yīng)急預(yù)案制度，保障水庫正常運行并具備風(fēng)險防御能力， 針對小型水庫督導(dǎo)檢查制度，發(fā)現(xiàn)的問題必須及時整改到位，以免影響大壩正常運行。 判斷這類制度，按照完成狀態(tài)來區(qū)分。

3.預(yù)警技術(shù)框架

以預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的技術(shù)框架見圖1 所示。 基于全國水庫大壩注冊登記信息和水庫大壩管理監(jiān)督信息，提取監(jiān)管要素，對水庫的安全監(jiān)管制度執(zhí)行情況進行評估，并動態(tài)刷新執(zhí)行狀態(tài)，提出水庫大壩安全管理預(yù)警信息，為水庫管理單位和各級主管部門決策提供技術(shù)支持。

針對信息不完善的水庫，可基于監(jiān)管要素，將水庫相關(guān)信息推送到水庫大壩安全監(jiān)管智能評估預(yù)警平臺，由數(shù)據(jù)挖掘、知識圖譜、機器學(xué)習(xí)和專家系統(tǒng)構(gòu)建智能風(fēng)險模型將水庫監(jiān)管信息要素拆分成多維向量，通過特征相似性挖掘出潛在風(fēng)險，最終形成風(fēng)險值評分。 對于評分值，進行專家評審，對模型和相關(guān)參數(shù)進行迭代調(diào)整，長期運行的模型特征值會沉淀為水庫安全評估標(biāo)準(zhǔn)。

表1 水庫大壩安全管理預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

二、工程運用

水庫大壩安全管理預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)已在 “水庫大壩運行管理移動應(yīng)用”和“全國水庫運行管理信息系統(tǒng)”中運用，動態(tài)跟蹤已注冊水庫大壩的安全管理制度執(zhí)行情況。

水庫初始信息來源于全國水庫大壩注冊登記信息，根據(jù)實際情況用戶對安全鑒定、調(diào)度規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案、除險加固、年度報告和責(zé)任制等安全管理重點環(huán)節(jié)信息進行補充更新，通過上級主管部門審核以后可生效。 提取工程下閘蓄水時間、 竣工驗收時間、最近一次安全鑒定時間、應(yīng)急預(yù)案編制時間、 除險加固完工時間、年度報告審批時間， 以及責(zé)任制完善程度等關(guān)鍵監(jiān)管要素， 利用數(shù)據(jù)庫定時器與管理預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)進行， 刷新水庫大壩安全管理狀態(tài)， 給出各項業(yè)務(wù)顏色預(yù)警狀態(tài)，實現(xiàn)動態(tài)跟蹤和管理提醒。

系統(tǒng)為用戶提供轄區(qū)內(nèi)所有水庫預(yù)警狀態(tài)分類統(tǒng)計，可以篩選查看下級行政區(qū)劃內(nèi)的預(yù)警信息。 統(tǒng)計結(jié)果進一步鏈接至具體水庫， 結(jié)合PC端可對水庫管理單位發(fā)出提醒和警示信息， 督促其盡快落實或改正，為水行政主管部門開展水庫大壩運行管理提供更加便捷的信息支持。

三、研究展望

水庫大壩安全預(yù)警技術(shù)是新一代智能水庫大壩的基礎(chǔ)支撐技術(shù)之一，在水庫大壩數(shù)據(jù)信息積累的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對管理制度預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)進一步優(yōu)化。

圖1 水庫大壩安全管理預(yù)警技術(shù)框架

利用現(xiàn)有二、三類壩的安全管理業(yè)務(wù)信息，通過綜合關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類分析、時間序列等數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)提取要素特征，并應(yīng)用到當(dāng)前安全類別不明的水庫， 推斷其安全狀況，為決策管理提供技術(shù)支持。

加入事件系統(tǒng)，通過與水庫監(jiān)測系統(tǒng)對接， 獲取水情工情監(jiān)測信息，動態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)中各模塊的預(yù)警參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)各類外部因素變化可能對大壩安全產(chǎn)生的相關(guān)影響，提升大壩風(fēng)險管理的敏捷性。

對所有管理制度綜合考慮，提取制度之間的邏輯關(guān)系， 通過調(diào)研分析、數(shù)據(jù)挖掘以及層次分析法，對各項業(yè)務(wù)權(quán)重進行分配，通過定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單權(quán)重和總權(quán)重，由此建立大壩安全管理綜合評估指標(biāo)體系，形成最終的大壩安全管理智能預(yù)警評估技術(shù)。 ■