基于事故树理论的堤防溃口现场抢险方案错误实例分析

来源 :水利水电快报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pgglankejianxin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:为了避免因一线技术人员现场抢险方案的错误判断而耽误抢险时间,或因技术错误和抢险方案制定不及时而导致溃口,根据防汛抢险实践和相关溃口失事案例,应用事故树分析法建立了现场抢险方案错误事故树图。依据事故树分析基本原理,对堤防溃口的现场抢险方案错误实例进行了定性、定量分析。结果表明: 现场抢险方案错误共有7种事故模式,现场抢险方案的前瞻性、综合性、针对性和有效性是防范现场抢险方案错误的侧重点及主要控制方向。
  关键词:堤防溃口;事故树理论;定性分析;定量分析;防汛抢险
  中图法分类号:TV871.3 文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.005
  文章编号:1006 - 0081(2021)08 - 0024- 04
  0 引 言
  目前,世界上最为常见的15种自然灾害中,因江河洪水泛滥而导致的经济损失及人身死亡事故长期居第一位。作为防御洪水的两大主要防洪工程措施,在防洪减灾中,水库溃坝、堤防溃口并不鲜见。例如,荆州就先后于1980,1998年两次发生堤防溃口事故。王运辉[1]就防汛抢险技术进行了研究,刘亚莲等[2]根据事故树理论就堤防失事风险进行了分析,但关于一线防汛抢险中现场抢险方案的研究却鲜有论述。杨梦云[3-4]在重大险情溃口事故防范分析中,运用事故树分析法构建了溃口或漫溢事故树,并将抢险方案错误作为中间事件,以此对相关基本事件进行了定性、定量分析,但该项研究中仅分析了2个导致抢险方案错误的基本事件。防汛抢险实践性很强,学界关于现场抢险方案的研究基本上仍然处在盲区,尤其是关于防汛抢险中现场抢险方案的定性、定量分析,一直是防洪减灾研究中的空白。本文根据防汛抢险实践和相关堤防汛期溃口失事案例,采用事故树分析(Fault Tree Analysis,FTA)法,建立现场抢险方案错误事故树图,通过定性、定量分析,找出现场抢险方案容易出现错误的关键因素,可为及时、正确制定抢险方案并根据水雨情和现场情况进行实时修正或修改提供依据。
  1 事故树分析方法
  1.1 基本原理
  事故树分析法的基本原理是把不希望发生的事件作为顶上事件,层层分析与顶上事件有关的所有原因事件,一直分析到不能再分解或没有必要分析的基本事件为止[5],通过逻辑门符号将各层中间事件和基本事件连接起来,构建事故树图。根据简化计算结果,达到定性、定量分析的目的。
  1.2 计算公式
  1.2.1 最小割集与最小径集
  布尔代数法尤其适合于基本事件不太繁杂的分析。根据布尔代数的性质,可把任何布尔函数化为析取和合取两种标准形式。
  1.2.2 结构重要度
  结构重要度系数可按式(3)计算:
  式中:[IΦi]为第[i]个基本事件的结构重要度系数;[Kj]为最小割集总数;[nj]为第[i]个基本事件所在的最小割集[Kj]的基本事件总数。
  1.2.3 顶上事件发生概率
  用“与门”或“或门”连接的顶上事件发生概率可根据事故树的结构,分别用式(4)、(5)求得。
  用“与门”连接的顶上事件的发生概率PT为
  用“或门”连接的顶上事件的发生概率为
  式中:qi 为第i个基本事件的发生概率;PT为顶上事件发生的概率。
  1.2.4 基本事件的概率重要度
  概率重要度系数[Igi]用式(6)计算。
  式中:[Igi]為第i个基本事件的概率重要度系数。
  1.2.5 基本事件的关键重要度
  关键重要度用式(7)计算。
  2 现场抢险方案错误实例
  2.1 荆州市公安县黄四咀溃口
  1980年公安县黄四咀第4次洪峰,原有清水洞的堤脚附近先后发生了5处小型管涌,且清水洞流量逐渐减小直至断流。1980年8月4日08:00,外江水位大幅下降0.7 m后,5处原发小型管涌的其中一处管涌旁又出现新的管涌;15:30正式上报县三防指挥部,“险情名称浑水洞,洞径5 cm(麻浑)少量带砂,处理意见:内反滤(围井)不行外压。”现场技术人员因意见分歧,最后未能及时制定抢险方案,在发现险情13 h后溃口[6]。
  2.2 荆州市公安县孟溪大垸严家台溃口
  1998年7月10日,公安县虎渡河右岸孟溪大垸严家台堤脚附近发现了2处小型管涌,现场处置方案为派守险劳力分班坐哨观察;7月20日险情在水位平缓回落期的第1天第1次恶化后未做任何处置,现场处置方案仍是坐哨观察;7月25日水位大幅快速上涨1.56 m后,原发险情附近出现新的管涌,原发险情第二次恶化,现场技术人员对新、旧2处管涌分别制定了导滤堆和围井反滤方案,其后又将围井导滤改为填黄土平台内压的措施;仅2 d之后,水位于7月27日快速回落0.83 m,但险情不仅未随着水位的大幅回落而好转,反而出现第3次恶化,导滤堆疑似淤堵失效,渗水带沙,内压的黄土盖重也出现渗水,现场技术人员决定加高内压的黄土平台并将涌水带沙的二级导滤堆一起封埋。28 d内险情3次恶化(图1),8月7日0:00终致溃口。
  2.3 现场抢险方案分析
  根据公安县黄四咀溃口技术调查情况报告,调查组于1980年10月13日对溃口险情做了技术鉴定,该处险情为“管洞水平穿堤”,属穿堤管涌险情,当时虽有人提出围井导滤和做外压,但都未予以行动[6],造成险情不断恶化,以致溃口。但从调查报告全文看,上报时的处理意见为内反滤(围井)不行外压。具体实施前,现场两种意见主要分歧在于:井内导滤材料到底是先砂后石,还是只用卵石不用砂。意见中忽视了现场抢险方案的时效性;而只用卵石不用砂的抢险方案更是有悖于管涌险情“导水抑沙”的抢护原则,未考虑到现场抢险方案的针对性和有效性,且抢险方案单一,没有及时针对该“水平穿堤”管洞采取“堤外寻找洞口,用棉絮塞口,或做黏土外帮”等综合性方案。   公安县孟溪大垸严家台溃口是经典案例之一。该处险情在第10天出现第1次恶化后,没有及时采取实质性的抢险方案;同时未根据当时的水情、雨情预报,预估水位大幅上涨后险情可能的发展趋势,没有考虑现场抢险方案的前瞻性,而是被动坐守到1998年7月25日水位大幅快速上涨1.56 m后出现第二次恶化,导致原发管涌发展成管涌群,虽然实施了导滤堆和围井导滤的抢险方案,但其后又将围井导滤改为黄土平台,使得抢险方案完全没有针对性与有效性;以致于在该方案实施的第2天,虽然水位快速回落0.83 m,但险情不仅未随着水位的大幅回落同步好转,反而出现第3次恶化,而加高内压盖重平台并将处置原发险情时实施的二级导滤堆一起封埋的抢险方案,更是再一次违背了管涌险情“导水抑沙”的抢险原则。该处险情在28 d内3次恶化,虽然反复警示,但在制定抢险方案时,既未考虑方案的前瞻性,也未考虑方案的针对性和有效性,终于在其后水位大幅上涨时溃口。
  3 现场抢险方案错误事故树的构建与分析
  3.1 事故树构建
  从公安县黄四咀溃口案例可以看出,现场抢险方案必须具有时效性、针对性和有效性。公安县孟溪大垸严家台溃口实例则进一步论证了现场抢险方案还应结合水雨情趋势和险情状态,需具有一定的前瞻性。而在管涌的抢护中,部分技术人员在外坡填土或以不透水土工布堵截,将漏洞险情的“外堵内导,堵导并举,堵重于导”原则教条的套用在钻孔、水井等类型的管涌险情上,存在着很大的盲目性,无明显效果,既不合理,也不具可操作性,无疑违背了管涌险情“导水抑沙”的原则。根据实际案例,在溃口险情的抢险中,导致现场抢险方案错误的基本事件主要有针对性不强、时效性不强、缺乏有效性、可操作性不强、合理性不足、综合性不够、前瞻性不足等7项。根据FTA的基本原理,绘制事故树,见图2。
  3.2 事故树定性分析
  3.2.1 最小割集
  现场抢险方案错误事故树的结构表达式为
  由布尔代数的吸收合并、化简运算后共得到7组最小割集[8]:
  3.2.2 最小径集
  最小径集用事故树表示为
  根据布尔代数的等幂、吸收运算,化简后得到1组最小径集:
  从以上分析计算看,最小割集有7组,即导致事故的发生有7种途径,或者说有7种事故模式。如果不考虑每个基本事件发生的概率,仅从事故树结构上看,任何方面都不能掉以轻心。
  本例中最小径集只有1组,如果不考虑每个基本事件发生的概率,仅从事故树结构上看,每个基本事件都不容忽视。
  3.2.3 结构重要度
  当事故树结构较为简单时,一般通常遵循结构重要度判断“四原则”,循序判断每一个基本事件结构重要度系数的大小。根据结构重要度判别“四原则”,IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)=…=IΦ(7);與最小割集和最小径集的分析一致。
  3.3 事故树定量分析
  3.3.1 顶上事件发生概率
  荆江分蓄洪区仅1998,1999年所辖300余km堤防分别有险情275,104处,现场防汛抢险方案错误导致最严重的后果是堤防溃口。限于篇幅,本文采用了最具代表性的实例,即荆江分蓄洪区建成后所在行政区域支民堤的2个溃口实例。在此通过向基层具有20~40 a以上一线现场抢险经验的专家共45人发出4轮征询,以其所经历的历年历次洪峰险情,即包括但不限于溃口决堤的一线抢险经验和教训打分。基于德尔菲法(Delphi)对基本事件的发生概率进行专家评价后,得到针对性不强、时效性不强、缺乏有效性等7个基本事件 X1~ X7的发生概率如表1所示。
  根据表1中基于德尔菲法(Delphi)的各个基本事件发生概率和抢险方案错误事故树图中的逻辑关系,以抢险方案错误作为顶上事件的发生概率为
  3.3.2 概率重要度
  从计算结果看:现场抢险方案前瞻性不足、综合性不够、针对性不强、缺乏有效性共4个基本事件(X7,X6,X1,X3)对顶上事件发生概率的影响较大。计算结果表明:当现场抢险方案前瞻性不足、综合性不够、针对性不强、缺乏有效性的发生概率下降50%时,抢险方案错误的发生概率为0.785 9;如果前瞻性不足等4个基本事件X7,X6,X1,X3的发生概率能够得到有效控制,抢险方案错误的发生概率下降为0.408 6。
  3.3.3 关键重要度系数
  根据:
  可计算出关键重要度系数:
  关键重要度排序:
  关键重要度计算结果表明: 关键重要度排序和概率重要度排序一致,进一步说明了应将现场抢险方案前瞻性不足、综合性不够、针对性不强、缺乏有效性等4个基本事件,作为降低抢险方案错误发生概率的主要控制方向。
  4 结 论
  (1)现场抢险方案错误共有7种事故模式,本事故树结构中各基本事件发生概率不尽相同,但结构重要度相同,在制定现场抢险方案时,应注意控制并尽可能降低每一个基本事件的发生概率。
  (2)对于溃口性险情,应及时根据当时的水、雨情预报情况,并结合险情状态预估险情发展趋势,适当考虑现场抢险方案的前瞻性,避免险情得到控制后又因水情、雨情的变化而失控;对重大险情应采取综合性的抢险方案,做到内外兼顾,并行抢护,即使是同类险情,也应视险情所在的具体位置、出险处渗水的流量、出险处渗水的水色、堤外岸坡等具体情况,制定出具有针对性的一套或数套方案同时进行。现场抢险方案的前瞻性、综合性、针对性和有效性是有效防范现场抢险方案错误的侧重点及主要控制方向。
  (3)在防汛抢险中,把事故树分析法引入到现场抢险方案错误的定性与定量分析中,为现场抢险方案的评估提出了一种新的评价方法,但目前基本事件的发生概率尚缺乏统计资料,有必要建立现场抢险方案错误的基本事件发生概率数据库。
  参考文献:
  [1] 王运辉. 防汛抢险技术[M]. 武汉:武汉水利电力大学出版社,1999.
  [2] 刘亚莲,周翠英. 基于模糊事故树理论的堤防失事风险分析[J]. 水电能源科学,2010,28(6):86-88.
  [3] 杨梦云. 防汛抢险中现场抢险方案的特点与制订原则[J]. 中国农村水利水电,2012(11):140-141,144.
  [4] 杨梦云. 基于事故树分析法的重大险情溃口事故防范分析[J]. 水电能源科学,2012,30(12):55-57,19.
  [5] 张景林,崔国璋. 安全系统工程[M]. 北京:煤炭工业出版社,2002.
  [6] 公安县黄四咀溃口事故调查组. 公安县黄四咀溃口技术调查报告[R]. 荆州:荆州市长江河道管理局公安分局,1980.
  [7] 杨梦云. 基于水位和水位—流量关系的险情状态分析评估[J]. 水电能源科学,2020,38(12):20-23.
  [8] 景国勋,贾智伟,段振伟,等. 最小割集在系统安全分析方法中的应用[J]. 中国安全科学学报,2004,14(5):99-102.
  (编辑:江 文)
其他文献
摘要:为了探索江垭、皂市水库在长江上中游水工程联合调度模式下的调度方式,介绍了2020年澧水大洪水的防洪实际调度情况。结果表明,两水库充分利用防洪库容,协同省内防洪骨干水库及三峡水库,发挥了拦洪错峰的作用,成功避免了澧水干流石门站超安全泄量,极大减轻了洞庭湖区的防洪压力。其实践经验可为其他水库联合调度提供借鉴。  关键词:水库防洪;水工程联合调度;长江上中游;江垭水库;皂市水库  中图法分类号:T
药物热是临床诊疗中遇到的不明原因发热主因之一,易被临床医生漏诊或误诊,造成不良后果。我院临床药师通过会诊1例不明原因发热患者,针对患者用药情况进行分析,探究发热原因,解决临床治疗困难,以期提高对药物热发生特点、临床表现的认识,给予临床医师合理化治疗建议,对提高临床诊治水平及保障患者的用药安全、有效、合理性有重要帮助和促进作用。
目的探讨鼻肠管的留置时间及延期使用的安全性,并分析堵管的主要影响因素。方法采用病例回顾性分析,设计调查表格对2018年1月至2020年12月在浙江省中医院重症监护室留置鼻肠管的216例患者进行观察分析。并利用受试者工作特征曲线(ROC)分析发生堵管的留置时间阈值。结果216例患者留置时间7~120 d,堵管发生率为6.02%(13/216),误吸发生率为2.78%(6/216),意外拔管发生率为1
目的:探讨长期局部外用高浓度糖皮质激素制剂的不良反应,为临床合理用药提供参考。方法:回顾性分析该院2017年3月-2021年3月收治的120例患者长期局部外用高浓度糖皮质激素制剂的病例资料,分析长期局部外用高浓度糖皮质激素制剂的不良反应。结果:分析120例患者的用药史,使用糖皮质激素注射类制剂中地塞米松磷酸钠占比最高,其次是甲泼尼龙琥珀酸钠、氢化泼尼松注射液;主要治疗的疾病类型为肺部感染、慢性肾功能衰竭(CRF)、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等。最常见的不良反应为皮肤萎缩、水肿、咳嗽、皮肤菲薄、痤疮等。女
5-甲氧基-2-甲基色胺(5-MeO-AMT)是一种新型色胺类新精神活性物质,在“男同性恋”中滥用严重,具有强大的致幻以及苯丙胺样的刺激作用。我国于2021年7月1日起将5-MeO-AMT正式列管,但国外多数国家还未管控该物质。本文对5-MeO-AMT的急性毒性进行了分析,并与常见毒品甲基苯丙胺进行了对比,为5-MeO-AMT的滥用防治以及相关研究提供参考。
摘要:为了解决目前多数电站事故油池结构复杂、施工不便、安全性能不高等问题,介绍了一种新型管腔式变压器事故油池,该事故油池由一个腔体和一根管道组成,正常运行情况下只需保证池内有水且淹没管底一定高程即可。对事故油池的工作原理、设计和计算方法以及注意事项进行了详细描述。新型管腔式变压器事故油池可用于解决现有事故油池结构复杂、占地面积大的问题,节约了资源和费用,且结构简单、便于推广应用。  关键词:变压器
为明确新浇水下不分散混凝土受水流冲刷时的起动流速,更好地指导工程施工,从流变学理论角度分析了混凝土屈服剪切应力和剪切黏度对抗冲刷性能的影响,并开展了絮凝剂掺量、单位水泥用量和砂率对剪切应力和剪切黏度的影响规律研究。絮凝剂掺量范围选择为10~18 kg/m3,水泥用量范围选择为400~490 kg/m3,砂率变化范围选择为38%~46%。试验结果表明,不分散混凝土具有触变性和假塑性,且随着絮凝剂掺量的增加,混凝土剪切应力和剪切黏度逐渐提高;随着单位水泥用量的增加,
摘要:贵州省赫章县新寨水库大坝为混凝土面板堆石坝,导流洞及放空兼取水建筑物均布置于大坝左岸。根据实际情况,将导流洞、放空建筑物、取水建筑物及生态流量下泄设施结合布置,最大限度地利用了导流洞,在保证工程施工期导流度汛的同时,可以满足水库运行期放空、取水以及下泄生态流量的需求,简化了工程布置,方便工程施工,减少了工程量及施工工期,节省了工程投资,且便于后期运行管理。  关键词:面板堆石坝;导流洞;放空
摘要:乌东德水电站坝址地震地质条件复杂、基本烈度高、防震抗震问题突出。为合理评价乌东德大坝等抗震设防类别为甲类的重要建筑物抗震安全性能,采用了概率法和确定性方法相结合的设定地震方法,结合工程场地地震安全性评价给定的输入参数、衰减关系和设计地震动加速度值,依据发生概率最大的原则和潜在震源中主要发震构造,确定了设定地震的震级和震中距,同时选用美国NGA中的AS08反应谱衰减关系,得到了与场地地震地质条
摘要:安徽省芜湖长江大桥建成运行20 a来,受建桥及上中游水库运用后水沙条件变化等多重因素影响,桥位下游局部河势调整变化频繁,对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。对工程河段水下地形等資料进行了河势演变分析。结果表明:芜湖长江大桥建成后,该河段演变主要表现为陈家洲、曹姑洲及其前沿浅洲等洲滩冲淤摆动以及洲滩间串沟随之交替变化,陈家洲、曹姑洲等洲滩不稳、汊道冲淤反复演变。建议尽早实施曹姑洲分