【doc】大坝安全分类

【doc】大坝安全分类 大坝安全分类 2006年3月水利水电快报EWRHI第27卷第6期 r一l水利法规{ '…,.,.. 一… 文章编号:1006.0081(2006106.0009—05 大坝安全分类 [加拿大]C.R.唐纳利 摘要:讨论了加拿大不同的大坝安全分类法,详述了各分类法的应用范围及其利 弊. 关键词:大坝安全;安全分类;加拿大 中图分类号:TV698.1文献标识码:A 严格从大坝安全考虑的大坝分类与大坝业主从 保护其资产考虑的大坝分类是有所不同的.这是因 为,虽然大坝业主和大坝安全官员的目的相同,但各 自的根本动机不同. 1严格从大坝安全考虑的大坝分类 为了大坝安全,应用分类系统为评估人员提供 指南.分类也用于确定监测要求,大坝安全检查计 划,检查频率以及为了确保维持适当安全水平所需 作的其他工作.其基本理念是大坝需要建造和维 护,以便在大坝失事时,使第3方的损失不超过可接 受的水平. 根据大坝分类,为了确保对环境或公众不会出 现不可接受的风险,选择了大坝需要抵御的条件(如 地震或洪水).这是通过确定溃坝时可能产生的增 量影响建立起来的.这些影响用3种方法测量:对 环境的增量损失,增量经济损失和人类生命的增量 风险. 必须记住,大坝安全分类的目的是在发生溃坝 时保护公众和环境.所以,必须确定事实上溃坝事 件是否会引起增量损失.例如,对于许多较小的坝 而言,在极端事件如可能最大洪水(PMF)期间,尾 水位会高于坝顶好几米.在这种情况下,水坝被淹 没,因此,即使水坝在洪水期间溃坝,其影响也微不 足道. 收稿日期:2005—12.24 在这种情况下,设计大坝来抵御PMF,对公众 没有好处,因为不管是否溃坝,同样的损失将会发 生.对于这些情况,为了确定会导致不可接受的增 量损失的洪水大小,评估了日益频繁发生的洪水,并 将该洪水选作入流设计洪水(IDF). 一 座大坝也可能在洪水时没有风险.然而,如 果因地震产生的随机荷载而溃坝,那么就可能发现 溃坝对公众的危害是不可接受的.在这些情况下, 设计大坝抵御地震而保护公众是必要的.但是,设 计该大坝抵御PMF是没有好处的.为此,为了大 坝安全,必须确定在洪水期间溃坝的风险,以及偶然 事件造成溃坝的风险. 2业主的分类 大坝业主在保护公众方面也有既定的利益.因 此,业主必须确定与假设的溃坝事件有关的第3方 增量损失.确保大坝满足大坝安全标准,使溃坝不 致造成不可接受的损失.此外.业主也希望保护其 资产.因此,常常需要评估在发生溃坝事件时业主 的内部费用.该费用包括:发电损失;重建资产的费 用;修复因淹没而受破坏的发电设备的费用. 重要的是,认识到这些内部费用是不影响公众 安全的业主的风险.因此,不应采用这些标准进行 大坝安全分类.但是,需要评估内部业主的风险 (IOR),对大坝提供额外的保护,以减小溃坝事件的 ? 9- 2006年3月水利水电快报EWRHI第27卷第6期 经济风险.然而,这种分类不应与用于公众安全的 增量后果分类(ICC)或增量危害潜力(IHP)分类相 混淆.本质上,IOR是基于经济考虑和业主能容忍 的风险量;这种分类的标准必须由业主设定,以适合 于他们特定的财务环境. 3管理要求 大坝安全是负责任的业主和管理人员的头等大 事.与大坝所有权有关的风险研究,始于几十年前 的美国,导致1991年能源工程办公室颁布正式指 南.在加拿大,加拿大大坝委员会(CDA)也进行了 类似的评估,制定了一整套大坝安全指南.该指南 概述并参照了美国联邦能源管理委员会(FERC)指 南.这些指南的应用是自愿的,但在加拿大被广泛 接受. 在加拿大没有大坝安全的国家标准.在澳大利 亚,情况也差不多,实际上,正式的大坝安全规程是 以州为基础制定和实施的.因此,各州立法中大坝 安全标准有所不同,但是,总的原则大致相同."大 坝 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 框架"(世界银行,2002)提供了如下信 息:美国有联邦和州的立法;加拿大和澳大利亚有省 (州)的立法;至少有17个国家有联邦立法. 在加拿大,不列颠哥伦比亚,阿尔伯塔和魁北克 省已经颁布了大坝安全规程.各省有明显的区别, 但是,总的目的与CDA的指南一致.安大略省政府 通过国家资源部(MNR),正在制定大坝安全指南, 各种草拟的指南已得以广泛应用.虽然制定了部分 基于CDA的指南,但却具有某些主要的方法(即考 虑了环境影响).此外,安大略省的指南更有远见, 包括了某些安大略湖泊和河流整治法案的方面.这 不是国家CDA指南的组成部分.关于人类生命风 险和经济社会风险,该指南是非常具体的.正如大 多数指南的情况一样,安大略大坝安全指南 (ODSG)将重点放在可能的第3方损失上.这些指 南没有得以实施,也未以任何方式颁布,虽然MNR 和各地方自然资源保护机构正在使用各自已推荐的 大坝指南.目前,这些指南的审查工作正在继续,当 然仍计划在不久的将来进行大坝安全立法. 因此,在安大略,以及在加拿大的其他地区,大 坝安全的实践并不是由规程或立法推动的,而是由 大坝业主的管理和责任推动的. 4潜在风险与后果 一 座大坝对下游产生影响的风险程度将主要取 ? 10? 决于建筑物的尺寸,蓄水量,以及下游开发的类型和 范围.各种大坝安全指南旨在通过基于风险程度的 大坝分类来正规化和量化溃坝的增量后果.作为目 前评估的组成部分,被评估的所有指南在一个方面 是一致的.评估溃坝风险的基本方法应基于潜在的 生命损失和逐步升高的第3方潜在的财产损毁和环 境损害.这2个要素要加以单独考虑,并更加强调 生命损失的风险. 在审查各种指南中,应该注意在增量风险和增 量后果之间存在着根本的区别.当大坝根据出现的 风险分类时,不管可能采用什么减轻风险的措施,大 坝的分类不会改变.例如,如果在洪水期间,存在淹 没和生命损失的增量风险,该大坝应归类于为高风 险建筑物.如果制订了适当的报警措施,使人们能 够在溃坝时有效地疏散.那么这种等级将不会降低. 换言之,不管采取什么措施来减少风险,该大坝将仍 为相同的风险等级. 换言之,在采取了措施以降低或消除溃坝增量 损失的事件中,基于后果的等级将改变.对于上述 的同一座大坝,如果在洪水波到达居民区之前,采取 了保证居民疏散的措施.则可消除下游的增量后果, ICC分类将从高降到低.但是,如果从溃坝后果的 评估中除去报警时间,则这种根本区别可能会减小. 的确,增量后果分类已经由CDA确定为在政治上更 易接受的一种风险分类.其原因是普通公众更愿意 生活在安全的大坝的下游.而不是生活在"高风险" 大坝的下游. 5增量潜在风险指南 原FERC指南将大坝分为3类: (1)高潜在风险——明显威胁人类生命和/或 对第3方造成严重损失; (2)大潜在风险——可能威胁人类生命和/或 造成大的损失; (3)低潜在风险——预计不会威胁人类生命, 对下游造成一些损失. 与此相似,草拟的安大略大坝安全指南将风险 评估集中于第3方风险,确定了4种分类. (1)高潜在风险,潜在的损失可能超过1000万 加元(800万美元),风险包括大型居民区,商业或工 业中心.对大坝下游的主要公路和铁路有潜在的破 坏,对环境有很大损害.对高风险大坝的生命增量 损失(IL0I)的阈值定为1人. (2)大风险,适用于大坝失事时,预计不会造成 [加拿大]C.R.唐纳利大坝安全分类 生命增量损失,潜在损失100万加元(80万美元)到 1000万加元(800万美元). (3)低风险,大坝失事没有生命损失,第3方损 失低于100万加元(80万美元). (4)很低风险,适用于小型坝,水坝失事没有生 命损失,潜在损失低于100万加元(80万美元). 生命损失的措词可能对于管理者是一个问题. 尤其在水库休闲活动盛行以及在大坝下游地区经常 有临时性人员如渔民的情况.例如,考虑一种情况, 大坝失事不会导致任何财产淹没或者经济/环境损 失.在发生大洪水事件时,船民或渔民不可能在水 库/河上.因此,对于洪水情况,IHP考虑为低.在 地震情况下,可能临时性使用大坝附近区域.但是. 对于偏远的大坝来说,地震与不经常的临时性使用 同时发生的概率非常低.因此,该大坝列入低风险 类.另一方面,如果大坝位于重要旅游区,船民或渔 民利用水库和大坝下游河道,可以合理地预计发生 地震时,会有一些人在场.在这种情况下.对于"晴 天"地震,大坝可归为高ICC类,但是,对于洪水情 况,也许仍可归于低后果大坝,因为在大洪水期间, 继续开展休闲活动是非常不可能的. 对于低风险大坝,当管理人员在没有任何依据 的情况下,确定生命损失的风险"没有"时,评估人员 就会遇到了问题.在美国"911"这样会引起诉讼的 情况下,这种用词可能导致非常保守的大坝分类,最 终不会有利于公众利益.用词好得多的选择是"预 计没有人". 6增量后果指南 CDA指南利用溃坝后果进行大坝分类.在名 义上,大坝分类考虑对应于FERC推荐的潜在风险 额定值,增加了一个分类,以区分严重和潜在的灾难 性溃坝后果.CDA包括这种很高的后果分类,以覆 盖溃坝会导致大量增量灾祸和/或极端潜在损失的 情况.增加一个附加类的目的是定义保证相应的严 格设计要求的建筑物类型,包括安全通过PMF和 承受最大可信地震(MCE)的能力. 比较不严格的高风险类可以识别人数少和较低 财产损失的潜在风险.于是,适当放宽设计标准,等 同于业主满足设计标准的义务与可接受风险水平之 间合理的经济权衡. 对于生命安全风险,这些指南建议,很高和高的 阈值对应于"大的数值"与"一些"灾祸,更权威性的 标准的确立应与社会的展望一致.根据CDA指南 评估损失包括社会经济的,财务的和环境的考虑;但 是,它未规定评估潜在损失的范围和限制.安大略 电力公司(OPG)大坝安全技术处在缺少省一级规程 的情况下,承担了CDA指南的解释工作,采用了 100人或以上的IIOI,考虑了满足适当的社会期 望.事实上,在概率基础上,采用这个标准对公众的 准确风险通常很小,因为它将结合极端事件和在溃 坝时不能逃逸的人的概率.作为一个例子.如果大 坝设计来抵御PMF,发生极端事件的概率超过 1000000a一遇.因此,风险显然很小,可以认为采 用该阈值是合理的. 为了评估潜在的损失,OPG将第3方和业主的 风险合并为间接损失.业主的风险可根据与大坝发 电机会损失和下游发电设施的可能连续失事有关的 损失,并加上重建这些发电设施的投资费用进行评 估.但是,关于CDA损失大小的定义,采用这种方 法评估潜在的间接损失,可能影响可接受风险的判 断,尤其对于能够承受巨大经济损失的企业.采用 这种方法的困难是不可能有评估第3方和公众风险 的统一平台.此外,如前所述,在正式评估公众风险 时,涉及业主的风险确实不妥.因此,人们认为,更 好的方法应该是另行评估业主的风险作为IOR,任 何大坝安全性的提高是基于根据业主承受风险的能 力而制定的业主自己的标准. 魁北克大坝安全规程草案将大坝分为5个后果 类.这些分类基于溃坝后淹没区(即溃坝有关的增 量淹没)的特性.规程没有规定实际ILOI阈值. 指南规定,利用可接受阈值评估下游人FI密度的要 求是基于处于风险中的人口(PAR).这样,魁北克 指南类似于安大略方法,即评估大坝对下游人们产 生的风险(即处于风险中的人),与确定溃坝后果(即 ILOL);~tl反. 根据魁北克规程,非常高风险类适用于当永久 居民区被淹,导致增量PAR大于2000,或者雇员人 数超过500人的工业区被淹的情况.财产损失是按 大坝下游的基础设施和服务分类,将包括工业园或 危险物质存贮设施.此外,下游有一座非常高风险 类的坝,则决定了上游的坝为非常高风险类. 高风险类包括具有10人或以上永久居民和小 于2000增量PAR的增量淹没居民区.这一类还 包括雇员为50到499人的增量淹没工业园区.增 量财产损失包括高速公路,主要公路和输电线和大 型常年休闲设施的风险.下游坝有高风险,也决定 上游坝为高风险. ? 11? 2006年3月水利水电快报EWRHI第27卷第6期 中等风险类适用于当有某些增量PAR,对于增 量淹没少于1O个永久居民的社区,或者增量淹没雇 员少于5O人的工业区.国家和地区级公路归于这 一 类.铁路和二级输电线属于此类.此类别也包括 规模较小的商业休闲设施,以及下游有类似风险的 坝. 低风险类适用于增量PAR限于1O人以下季节 性的居民,如村舍,以及当地道路,农田和/或季节性 商业休闲设旋. 非常低风险类专门应用于包括位于无人居住区 的大坝,下游只有森林,矿山,私人道路或类似风险 的坝. 不列颠哥伦比亚省大坝安全规程提供了与 CDA分类一致的增量后果分类. 极高风险类的ILOL阈值采用100,类似于 OPG标准.增量的经济的,社会的和环境的潜在损 失集中于第3方风险,且必须超过1亿加元(8000 万美元).该类也规定了对居民,商业和工业区,主 要交通线路和繁忙休闲区造成的增量风险. 高风险类适用于ILOL小于100,第3方增量损 失超过100万加元(8O万美元)且小于1亿加元 (8000万美元). 低风险类适用于下游主要是农村和农业地区, 生命增量潜在损失非常低的地区.第3方增量损失 较小,不超过1O万加元(8万美元)被认为是可以接 受的. 阿尔伯塔是加拿大第1个采用大坝安全立法的 省份,在2O世纪8O年代颁布了该规程.在这种情 况下,大坝分类是基于风险的分类,基本上借鉴了美 国的分类.与安大略省的情况一样,在存在潜在生 命增量损失的地方,PMF被用作IDF. 基于风险与基于后果分类的主要区别是前者要 求消除风险(例如,在事件发生前重新安排受影响的 住所),后者是减轻风险的影响(例如,在事件发生后 从受影响住处疏散人群).记住这个重要的区别,才 能对定义大坝ICC或IHP分类不同的阈值加以比 较. 关于与生命的增量损失有关的可承受风险,大 多数指南有非常相似的阈值.例如,不列颠哥伦比 亚省规程采用的阈值与OPG目前采用的阈值类似. 在这2种情况下,极高风险类大坝规定ILOL为100 或以上,高ICC类为1,100.如上所述,魁北克草 拟的规程没有讨论ILOL.但是,对于极高和高风 险类的IPAR(处于风险中的增量人员数)阈值反映 ? 12- 了类似的风险水平.因此,在这一方面,魁北克规程 较容易为评估人员应用,因为不需要评估居民增量 淹没的潜在生命损失.阿尔伯塔和安大略省的草拟 指南在ILOI方面比对于高IHP类的可承受的 ILOL阈值设置为1的指南要严格得多.在所有评 估的指南中,潜在的下游财产损失限于第3方风险. 在所有评论的指南中,第3方经济风险的阈值大小 略有不同,但区别不大. 作为大坝安全ICC评估的组成部分,将增量业 主风险分组的作法基本上是错误的.但是,业主潜 在损失的评估对于评估公司风险是重要的,需要按 照业主制定的标准进行评估. 在进行大坝安全的ICC分类时,必须确定生命 安全和经济风险2种阈值限制.下面对以前讨论的 各组织确定的阈值限制进行评论. 7生命增量损失 对ILOL潜在风险的评估必须考虑在任何时候 的总PAR,事件的基本时间以及是否能实施任何有 效的报警措施. 例如,大坝失事的"正常","晴天"的类型将常常 导致最高的潜在II0L.这是因为溃坝会发生在没 有或很少有即将失事迹象的场合下.此外,失事通 常发生在水道前期水位和流速平静的时期.在居住 区被淹的场合,最严重的"正常的"大坝失事发生在 深夜.在这种情况下,该地区的永久性居民由于没 有得到有效的报警 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 ,在1a的大部分时间里,最 易受到影响.换言之,临时的和休闲的水道用户通 常并不处于风险中.在没有居民区受淹情况下,在 夏天白天大坝突然失事是最严重的,使在河上或河 流附近的临时性和休闲用户处于风险之中. 通常,在加拿大偏远的北方地区,有人居住的风 险区域或者很小,或者远离洪泛区,临时性和休闲用 户构成了PAR的大部分.水上运动事件,如钓鱼和 划船可产生PAR的高度集中.但是,这种事件的历 时很短.在这种情况下,对PAR总体暴露的风险基 于概率的判断是适当的.在洪水造成溃坝的情况 下,如果对于河系上的一座大坝或系列大坝制定有 良好的洪水管理计划,很少或没有ILOL可能是合 理的.在确认潜在的溃坝事件后,应考虑有足够时 间发出警报,随之开始实旋有组织的和系统的疏散. 对于任何给定的PAR,为了有利于进行潜在ILOL 的分析评估,使用了由德凯和麦克莱恩提出的经验 关系式.对于每座大坝,讨论了各种输入参数. [加拿大]C.R.唐纳利大坝安全分类 因此,ILOL是用PAR乘以暴露系数进行评估 的.一般来说,对于永久住处该系数为0.7(即意味 着在1a的任何时候入住率为70%),对于一年一度 的吸引大量人们的周末事件,该值降为1%.对于 洪水和正常溃坝情况,采用调整后的PAR与德凯和 麦克莱思的关系式,可评估大坝失事事件的潜在 IIOL.于是,根据计算的ILOL确定适当的洪水和 地震和选择阈值,如表1所列的实例阈值.但是,在 推荐采用这种评估时,必须十分注意.如果采用的 这种方法在大坝分类中没有考虑报警时间,则完全 没有必要采用. 表1选择大坝适当ICC分类采用的阈值 对于规定阈值范围的那些分类,在选择适当的 参数时仍应作某些判断.选择ILOL风险参数,可 采用图1,这样导致选择了更加保守的增量风险的 洪水或地震. 8第3方的增量经济和环境损失 大坝安全ICC值的评估基于第3方的潜在社 会经济,财务和环境损失的评估.在此评估中不包 括业主的直接损失.这些损失在确定IOR中考虑, 分别进行评估,以便确定是否需要任何附加的保护. 对于某些分类,有规定的范围.因此,可以画出图 表,帮助选择适当的洪水频率和地震频率. 如图2所示,对于导致大坝安全评估的IDF和 1 鼻 鞲 删 磐 洪水或地震颇率 ?PMF是一个没有实际重现频率的确定性值 圉1ILOL与MCE的关系 洪水或地震频率 ?PMF是一个没有实际重现频率的确定性值 图2增量损失与MCE的关系 DBE(设计基本地震)选择的最终过程是迭代的.一 旦作出选择,这些值被应用于评估大坝的性能保证 不会将公众置于不可接受的风险条件下.值得注意 的是,这并不意味着零风险.它成了没有制定大坝 安全规程的地区中管理人员或机构的职责,以确定 什么是可接受的风险. 刘洪斌译自英刊(水力发电与坝工建设)2005年第5期 刘忆瑛校 (编辑:孙远) 阿尔及利亚投巨资解决用水问题 2005--2009年,阿尔及利亚政府将斥资60亿 美元进行水利建设,加强大坝建设和海水淡化力度. 阿政府还制定了国家水资源发展规划,以保证居民 饮用,农业灌溉和工业生产用水安全,扩大今后20a 的水资源供应. 自2000年以来,阿尔及利亚新建大坝10座,另 有12座大坝处于在建阶段.到2009年,阿全境范 围内大坝数量将达到69座,储水量将高达750亿 m. .目前该国的水资源损耗相当严重,约有40%的 水资源在运输过程中流失. 【本刊摘编) ? 13?