西江引水工程的風險評估與管理

張建成

(上海市城市建設設計研究總院，上海 200125)

0 引言

隨著城市擴張、人口增長和經濟發展，水資源供求不平衡問題成為影響城市生存與可持續發展的一個重要因素。引水工程作為調節區域水資源時空分布不均、實現水資源合理配置的重要手段，備受各國政府的關注。而引水工程通常是一項涉及空間尺度十分廣泛的多目標開發利用工程，沿線通常長達數百千米甚至上千千米，沿途輸水建筑物和輸水設施種類復雜，數量繁多，社會影響范圍廣，使得引水工程成為風險較高的工程項目。風險評估對工程可能發生事故的概率、產生的原因、計算和分析事故可能造成的后果及影響程度等進行分析和研究，因此風險評估與管理對于引水工程是十分必要的。本文以西江引水工程為背景，對工程的主要風險、風險管理等進行介紹和研究。

1 工程概況及特點

廣州市西江引水工程是一項大型水利和市政項目，也作為2010年廣州亞運會的配套工程，包括取水口、泵站、輸水干管、配水直管、單雙管線輸水，主干線長達47余千米，整個引水工程穿越佛山市三水區和南海區，以及廣州的白云區，主、支線路的總長為70余千米，工程總投資接近90億元，該引水工程建成后的引水規模為350萬m3/d。

西江引水工程作為百年大計的利民工程，沿線涉及河道、堤防、鐵路、公路等眾多障礙物，沿線將遇灰巖、溶洞等不良地質。本工程顯著的特點是工程線路長、投資高、施工工藝技術復雜、工期短、質量要求高;整個工程施工難度大，系統復雜，從而導致其項目的風險也呈現復雜多樣化，因此很有必要對工程的風險進行分析和專項配套管理。

2 風險評估與管理

2.1 工程風險管理體系的建立

該引水工程的規劃、設計、采購和實施階段都必須考慮風險的識別和風險的管理，以保證風險“合理可實施至最低”為原則，風險管理包括風險識別、風險評價、風險分析、風險消除、減弱或者控制，是一個系統的過程。風險管理動態過程，在適當的階段進行反饋、檢討，并對有關管理工作作相應的調整，其主要流程見圖1。

圖1 風險管理流程圖

2.2 風險評估

依據本工程的特點，按照工程建設的各環節順序分前期準備、設計施工、輸水運營、工期、投資五個階段對工程主要風險進行分析和管理。本文著重介紹設計施工階段和輸水運營階段的風險分析和管理。

2.2.1 設計施工階段主要風險分析和管理

工程沿線的主要節點及穿越項目如表1所示。

表1 工程沿線的主要節點及穿越項目

1)設計參數的選取。

水力計算:本引水工程的一個顯著特點是高內水壓輸水，水力工況的優化比選計算關系到結構的設計施工與運營期能否達到輸水量要求。

結構設計:結構設計在滿足管道正常工作水壓要求的基礎上，要考慮水錘效應對結構的影響;結構的抗浮設計:盾構隧道的抗浮、泵站的抗浮、沉管的抗浮等。

地基處理設計:根據具體地質情況對輸水管道周圍地基進行必要的加固設計，保護管道輸水的長期穩定性。

2)沉管施工風險分析。

采用沉管法穿越南沙涌及北江，綜合考慮地質、水文、施工工藝等提出以下需要關注的風險問題:基槽開挖長，土方量大，基槽穩定性;基槽開挖時對通航的影響;沉管基礎的處理措施與質量;水上作業的施工組織，大型吊裝作業的風險;汛期對工程工期進度的影響;基槽開挖回填對下游水質的影響等。

3)關于穿越鐵路。

對穿越影響的控制要有高度的保證，地面沉降控制要求依據以下鐵路沉降限值:軌面沉降值不得超過-10 mm;相鄰兩股鋼軌水平高差不得超過4 mm;在任何情況下，最大隆起量為+10 mm;10 m軌長范圍內，三角坑高差不得超過4 mm。

穿越方案的選取及實施要考慮如下的風險問題:穿越方案實施對工程總工期的影響;穿越方案實施對環境的保護(尤其是鐵路的正常運營);輸水營運期的輸水與鐵路的長期穩定。

按鐵路規定的線路沉降、水平位移，防洪堤的變形要求，建立各級分類值域，規定警戒、報警、停工處理的限定值，評估設置觀測點的規模和總量，確保鐵路運輸安全。

4)盾構段施工主要風險。

設計方案中的兩段盾構有:小塘立交段、官窯立交段。盾構法施工進行風險分析:地質資料;人員素質;盾構段有關設計;盾構工期;隧道工作井施工風險;盾構穿越溶洞及軟弱交錯地層的施工風險。

根據現有地質勘查資料，本工程(輸水干線)在和順立交橋與鴉崗泵站處有溶洞的存在，在該不良地質條件下穿越時，要從設計和施工兩方面考慮規避風險:勘察資料要滿足設計要求，確定溶洞位置;對溶洞進行預處理;設計對線路優化，盡量避開或遠離溶洞;該段的隧道抗浮設計要特殊考慮;控制推進速度，保持盾構掘進時的平衡控制和盾構姿態的穩定性。

5)明挖段施工風險。

西江引水工程的開挖段長度要占絕對大的比重，因此明挖施工的工程風險更是不容忽視。明挖段主要風險:基坑放坡及開挖由于設計參數有誤或施工不當引起坍塌;主管道運輸過程中，因車輛超重、超寬的風險;大型管道吊裝的作業安全;主管道運輸所經過的道路和橋梁設計承載力不足的風險;引水線路所經過的地區，施工過程中存在對既有設施保護不足的風險自然災害:地震、洪水、臺風和暴雨等。

2.2.2 輸水運營階段的風險分析和管理

工程建成后的輸水營運是一個長期的過程，運營的安全和穩定是基本要求，在此基礎上實現經濟效益的盈利，該階段要考慮的主要風險問題有如下幾個方面:

1)備用水源的反應能力。

西江引水工程的建設主要是考慮替換現有西村、石門及江村水廠受污染的水源，而且工程建設后保留現有西村、石門及江村水廠的取水構筑物，在西江引水工程發生事故時作為備用水源予以啟用，但是如果西村、石門及江村水廠備用水源長時間不運行，在緊急事故啟動時能否保障供水系統安全仍然存在隱患。

根據建設計劃，在西村水廠、石門、江村水廠興建生物預處理設施。可以預見，在生物預處理設施運行之后，水廠采用現狀水源取水，供水水質可以達標，而且從運行角度來講，這3個水廠在水源水質較好時可作為廣州市供水系統的水源，是經濟合理的且節省運行成本，所以現狀西村、石門及江村水廠水源作為備用水源，不應將水源僅僅作為完全停用的備用水源，應考慮現狀水源提供部分水量，形成城市的多水源供水，緊急事故時西村、石門及江村水廠可以盡快投入運營，保障廣州城市的安全供水。

2)輸水管道貝類生長。

根據廣州的氣候、環境條件等情況，結合深圳東江水源工程運行情況，本工程輸水管道存在貝類附著生長的情況(可能繁殖速度和數量驚人)，其棲息特性和生長對管道，尤其是混凝土管有一定的危害性。影響管道安全或使用壽命;會增大管道粗糙系數，增加運營成本;死亡后產生腐臭，影響供水水質。

除在設計中采用防生物固著內防腐涂料和運營時考慮定時清洗清除外，還應參考深圳東江水源工程的實例，針對附著生長貝類的生物特性進行專項研究，采用現場試驗為主、實驗室分析為輔的方式，確定更為經濟可行的防除方法。

3)輸水管道運營管理。

輸水管道埋在地下，屬隱蔽工程。隨著城市建設的發展，用地的各種沖突和矛盾會逐漸顯現出來，交叉工程引起的破壞日益增多，如管線沿線兩側建造或堆積各種建筑物;大型機械作業等引起管道破裂或滲漏等。尤其是廣州西江引水工程屬跨區域引水，其輸水干管全長47.09 km，大部分位于佛山市境內，小部分在廣州市境內，沿線為城市用地，兩市的規劃建設的差異會造成運行管理更為復雜。

為保護輸水管道，建議兩市協調，共同制定西江引水工程管線管理的法規法令，同時自來水公司應加強管道巡線工作，把交叉工程引起的管道破裂或滲漏的隱患消除掉。

4)管道爆裂和滲漏的風險管理。

風險事故損失等級見表2，風險分級評價標準見表3，風險等級評定見表4。

表2 風險事故損失等級

表3 風險分級評價標準

2.2.3 風險處理措施

1)成立風險管理辦公室，統一領導和實施全線工程風險管理;須盡快制定“工程風險清單”，建立“風險登記制度”，盡量列舉分析出本工程將遇到或要解決的所有風險問題，進行整合安排并有序處理，以保證在安全、質量的前提下能按期完成全線工程，同時對環境保護和經濟成本控制起到相應作用。

2)控制PCCP管的制作質量，生產期間要隨意抽查進行破壞性試驗和非破壞檢測，以保證每一根管的質量;在生產期間，保證PCCP管安裝需要的橡膠繩的長度和均勻性，以保證橡膠圈具有很好的水密性，管道連接成功后，或利用氣壓實驗檢驗橡膠圈的氣密性;確保在運營期間不會由于外荷載變化或結構本身原因，發生管線因為強度不足而破壞，以及因結構失穩而喪失承載能力，以及接頭滲漏等事故。

3)運營期間如PCCP管接頭發生滲漏，應將膠圈盡量恢復原位，繼續起到阻水作用，再對接口進行密實處理;運營期間如PCCP管管體發生爆裂，應采用停水換管辦法;運營期間如鋼管接頭發生滲漏，應對漏水鋼管進行補焊，對于明管可用打套袖的方法。

4)對局部堤壩有位移地段，在施工和運行期間應加強觀測，發現異常時應及時采取措施，必要時可考慮采用地基加固;加強管線運營期間的巡視，嚴禁破壞管線周邊環境現狀的行為，如河道采砂、公路超載、建設廠房、用作棄土堆場和周邊深基坑開挖等。

表4 風險等級評定表

3 結語

通過對西江引水工程的風險辨識、分析、評價及控制措施研究，可得到如下結論:

1)西江引水工程風險呈現復雜多樣化，風險比較大，進行前期科研工作，要詳盡的勘查、調研和分析，制定科學的設計、施工方案，制定應急防監控系統和應急預案，并重視施工和管理。

2)風險管理是一個動態的過程，建立和執行3A制度。在工程實施范圍中對結構物、土體或者結構物位移或者震動，以及地下水位的變動等進行監測控制，若被監測對象的監測指標達到和超過警戒水平，工程施工必須立刻停止。通過以上手段進行有效的風險管理，進行施工過程中工程風險的監督和控制，合理的規避、降低風險，保證了工程質量、生產安全和工期。

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