南水北调中线明渠工程运行风险评价方法研究

摘要：在分析南水北调中线明渠工程运行风险主要影响因素的基础上，建立了明渠工程运行风险评价指标体系，并引入了基于直觉模糊集理论的多属性评价模型，对评价体系中各指标进行量化分析，给出了隶属度、非隶属度和犹豫度，最后利用得分函数和TOPSIS法进行综合评价，得到风险等级。以南水北调中线一期工程总干渠潮河段工程风险评价为例，验证了该风险评价方法的有效性和实用性，为工程运行过程中的风险管理工作提供了依据。

关键词：风险评价；南水北调中线工程；明渠；直觉模糊集

中图分类号：TV68；X961 文献标识码：A 文章编号：

南水北调中线工程从丹江口水库引水，通过隧道穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，自流至北京，全长1 276.41 km。根据工程构成特点及建筑物的功能，可以将其分为四大系统：交叉建筑物系统、输水干渠工程系统、穿黄穿漳工程系统和控制物系统。其中，输水干渠工程系统主要指除去交叉建筑物外的明渠输水工程和暗渠输水工程。该工程大多采用明渠输水，明渠输水线路长达1 102.94 km，涉及不同地质条件，在运行过程中可能存在不同的失效模式。

目前工程尚处于建设阶段，但通水运行后的风险评价研究已经成为专家学者关注的焦点。常用的风险评价方法如AHP法、模糊综合评价法等，只考虑了隶属度单方面的信息，具有一定的局限性。保加利亚学者Atanassov于1983年提出直觉模糊集的概念，考虑了隶属度、非隶属度与犹豫度三方面的信息，处理模糊性和不确定性等方面问题时较传统方法有更强的表现力和科学性，因此被应用于各个领域。本文针对南水北调中线明渠工程，构建了风险评价指标体系，并将工程的数据信息转换成直觉模糊信息，据此确定风险等级，为明渠工程的运行管理提供依据。

1 风险评价模型建立

1.1 直觉模糊集

2 评价指标体系

明渠工程运行风险评价的关键是建立能够量化的风险评价指标体系，本文基于完整性、系统性和科学性三个原则，参考南水北调中线明渠工程相关规范，通过Delphi法构建了具有三级指标的风险评价指标体系[8]（如图1），并进行各指标间的比较，确定每个指标的最终权重值。

3 风险等级划分

科学进行风险等级的划分，可为制定各种预案、救援措施提供科学依据，避免灾害或最大限度降低灾害造成的损失，保障明渠工程运行安全。风险等级的划分是根据明渠工程运行时内部和外部的条件变化，设定相对应的等级阈值来进行的。风险等级划分时必须要把握好尺度，如果等级设置过松，则可能忽视现实中存在的风险，如果设置过严，则会导致误报或者夸大风险严重程度。

根据中线工程风险分析和监测过程中的数值及计算信息，将明渠工程运行风险分为五级，特别严重的是一级，严重的是二级，较严重的是三级，一般的是四级，运行正常是五级。依次用红色（特别严重，一级），橙色（严重，二级），黄色（较严重，三级），蓝色（一般，四级）和绿色（运行正常，五级）表示。本文将风险等级划分和直觉模糊集的结合，定义综合评价指数R为风险等级划分的参照标准，具体见表1。

4 实例分析

4.1 工程概况

选取南水北调中线一期工程总干渠潮河段工程为例，进行风险综合评价。潮河段位于河南省新郑及中牟境内。设计段长45.847 km，其中明渠长45.244 km，建筑物长0.603 km，共布置各类建筑物78座，起点设计桩号SH（3）133+308.8，终点设计桩号SH（3）179+227.8，设计水位121.145 m。

4.2 风险识别

本渠段属温带季风气候区，冬季湿度最小，夏季湿度最大。降水年际变幅大，年最大与最小降水量之比达3～4倍；降水年内分配不均，60%～70%集中在汛期6月-9月，多以暴雨型式出现，年降水量从南到北、从山区到平原呈递减的趋势。

渠段地基以黄土状土均一结构和上黏性土、下软弱膨胀泥岩双层结构为主。其中黄土状土均一结构渠段以半挖半填为主，部分为填方，渠底板位于黄土状轻壤土中，渠坡由黄土状轻壤土构成。黄土状土的湿陷性不利于渠坡和地基稳定，为中等透水性；其中上黏性土、下软弱膨胀泥岩双层结构渠段以半挖半填为主，渠坡主要由黄土状轻壤土、局部砂壤土、黏土岩构成。黄土状土的湿陷性和黏土岩的膨胀性，影响渠坡和地基稳定，黄土状轻壤土和砂壤土具弱-中等渗透性，存在渗漏问题。

南水北调中线一期工程总干渠潮河段工程的风险管理目标是预防运行过程中出现各种风险，尽最大努力减少和弥补风险一旦发生所造成的损失。通过对工程参与人员进行了问卷调查、实地考察等方法和手段，识别出关于明渠的主要风险因素，具体见表2。

4.3 风险评价

在运行风险评价中，评估专家组构建是不确定性评价的基础，将直接影响到评价结果。在组建评估专家组时应遵循以下基本原则：（1）科学客观。专家组要能够科学地识别不同风险，对不同状况下的风险带来的损失能做有效的判断，判断依据要符合实证性；（2）系统全面。在科学客观的基础上，专家组能系统全面的识别明渠输水系统可能出现的风险种类，组成范围应包括但不局限于水工、测量、环保、水保、金结、机电、安全等方面。

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