二、三峽工程建設宏觀安全預測評估
2.1 預測建模信息采樣
任何科學的定量預測,都必須根據以往經驗或友鄰數據建立數學模型,此次預測建立數學模型,必須選定一個接近三峽工程已建成的水電工程實體做為樣本。由于中央提出“葛洲壩工程要為三峽工程作實戰準備。”而且工程建成后,權威人士認為:“葛洲壩工程體現了三峽工程的水平!
因此,選用葛洲壩工程施工階段的傷亡事故及工程量數據,建立數學模型預測三峽工程建設期間的傷亡事故趨勢。由于種種原因,只收集到葛洲壩工程建設歷年輕傷、重傷、死亡人數數據,以及土石方開挖、混凝土澆筑,金屬結構安裝三項工程少量數據,給預測工作帶來很多困難。
2.2 預測建模工作程序
由于水電工程的特殊性:工期短數據量不能滿足常規數理統計要求的樣本數量在50(以年度計算)以上的要求;各種工程量之間有較強的相關性;加之年度工程量往往呈現一種脈沖突變過程。因此,三峽工程工傷人數預測數學模型的建模和求解計算不得不打破常規引進一些新的方法論一現代控制理論和現代統計信息技術(FLKL法)。
這種方法是我們在八五期間,引進現代控制理論中前沿技術、小子樣系統辨識的最新成就LKL法—卡爾曼濾波、平滑、迭代技術,成功地解決了安全系統的數學模型后,又結合水利工程特點,引用了近年技術已臻成熟現代多元統計分析中高科技分枝—因子分析法(Factor analysis)提出的。建模工作流程圖中“現代統計信息分析”即指這些內容。預測所用計算機程序為我們自行開發的FLKL軟件,包括卡爾曼濾波器的過濾、平滑以及因子分析,多元回歸軟件包。
2.3 預測的數學模型及預測結果
基于前述情況,預測數學模型確定為下述差分方程
X (k+1) = (1-C) X (k) + BTDT+BHDH+BJDJ+e
式中:X—工傷人數(單位為百人)
K—年度(單位為年)
C—系統的控制能力指數(絕對值小于1的常數)
DT—年度土石方工程增加量
DH—年度混凝土工程增加量
DJ—年度金屬結構工程增加量
e—年度上述工程量以外其它影響因素造成的工傷人數
BT、BH、BJ一相應工程工傷危險系數
預測數學模型實質為,安全控制論的“安全系統運動狀態方程”,業經實踐證明最適于表達任何安全系統變化規律。這種數模突出的特點是反映了工程系統中危險和反危險—系統的控制能力(實際上管理效應的量度)一對矛盾斗爭的過程的運動變化,是一種系統動力學方程,符合唯物辨證法的一種數學形式。
根據葛洲壩工程17年的數據,得出結果為
X(k+l)=0.716X(k)+0.231DT+0.394DH+0.087DJ+1.38
預算結果的統計量為:復相關系數 R>0.99
F檢驗參數 F>100 標準誤差 E=0.05
從圖2.2可見預測結果與實際工傷人數曲線擬合還是比較好的,圖中Pre-5、Pre—6為最后二次LKL迭代值,二者重合,迭代完成。
對于三峽工程施工期間傷亡人數和經濟損失預測如下表所示
根據某水電工程初步設計方案,對其1997-2008年間施工傷亡事故進行了預測。設I-C=0.85,則預測結果如表2.1所示!
year | T (106M3) |
H (105M3) |
J (103t) |
X |
1994 | 26.400 | 1.21 | 0.000 | |
1995 | 28.890 | 10.04 | 0.000 | |
1996 | 18.504 | 21.45 | 0.576 | |
1997 | 11.190 | 12.47 | 3.602 | 1594 |
1998 | 10.600 | 17.50 | 20.537 | 1510 |
1999 | 6.340 | 36.20 | 41.227 | 1639 |
2000 | 2.940 | 41.00 | 35.762 | 1936 |
2001 | 0.910 | 34.10 | 45.920 | 2001 |
2002 | 0.580 | 22.60 | 42.500 | 1619 |
2003 | 2.000 | 18.70 | 12.840 | 1148 |
2004 | 0.780 | 21.90 | 5.160 | 834 |
2005 | 0.000 | 18.20 | 11.000 | 693 |
2006 | 0.000 | 11.80 | 16.860 | 633 |
2007 | 0.000 | 1.90 | 21.020 | 453 |
2008 | 0.000 | 0.00 | 7.580 | 274 |
項目 | 死亡 | 重傷 | 輕傷 | 合計 | 備注 |
工傷人數 | 441 | 1655 | 17729 | 19825 | 控制能力 C=0.15 |
經濟損失 (萬元) |
5896.17 | 17385.78 | 16931.20 | 40213.15 |
危險部位 | 作業名稱 | 危險形態 | 事故后果 | 防范建議 | 缺陷隱患 | 備注 |
3.2 宏觀危險辨識工作程序
3.3 宏觀危險辨識評價結論
3.3.1 管理缺陷
1. 雖業主、設計、監理、施工單位等職責在《辦法》中作了規定,但各部門的安全管理功能尚需作科學分配。如監理單位與施工單位在現場安全檢查方面有待進一步協調。
2. 宏觀安全管理體制不健全,業主安全管理人員較少,安全管理力度尚弱;如國家監督、群眾監督力度不夠等。
3. 施工區內公共場所、施工單位間鄰界部位、安全管理及協調尚弱,是事故多發部位。
4. 尚缺少系統的現代化安全管理方面的規章制度。
3.3.2 施工區重大危險狀況
序號 | 重大危險狀況 | 地點(目前) |
1 | 爆破器材質量不穩定,拒爆、早爆、爆烯現象嚴重 | 右岸、廠壩、永久船閘地上、地下 |
2 | 爆破飛石 | 右岸、廠壩、永久船閘、地上 |
3 | 槽挖作業、邊坡危石滑落 | 永久船閘地上工程 |
4 | 大型起吊設備安裝拆卸時,所搭臺架固定不穩垮塌 | 臨時船閘 |
5 | 大型起吊設備受大風天氣影響很大,吊物滑落,操縱失效 | 臨時船閘 |
6 | 起吊設備老化,安全裝置缺乏,無擋車器、行走開關、夾軌器不全等 | 臨時船閘 |
7 | 穿錨索幾十人協同作業,不當墜落或錨索傷人 | 永久船閘 |
8 | 松動危石,特別是大方量危石處理,危石易滑落傷人 | 永久船閘、臨時船閘 |
9 | 雨季、地表雨水順巖隙滲入引起滑坡、泥石流 | 永久船閘、臨時船閘,下岸溪人沙場 |
10 | 邊坡噴錨、排架與巖石聯接或綁扎不牢,作業時垮塌 | 永久船閘、臨時船閘 |
11 | 模板立模,臺架搭設不穩固,跨塌 | 臨時船閘 |
12 | 工期緊,搶速度,未達到砼強度即開始搭設,模具或模具焊接不牢,垮落 | 臨時船閘 |
13 | 炸藥庫距油庫間隔600mm左右,違反GB6722—86 | 炸藥庫 |
14 | 汽油庫管道露天裸露 | 油庫 |
15 | 柴油庫消防通道不暢 | 油庫 |
16 | 地下峒室掘進打干鉆現象嚴重,粉塵極大 | 永久船閘地下工程 |
17 | 永久船閘一閘首,上30m處左右35kV高壓電線,處于爆破范圍 | 永久船閘 |
18 | 120水池處于爆破安全警戒范圍內,有生活人員 | 永久船閘 |
19 | 壇子嶺旅游景點位于爆破警戒范圍內 | 永久船閘 |
3.3.3 交通運輸
1. 道路交通標志設置尚不齊全,重要交叉路口尚未設交通崗亭或紅綠燈;出現事故多發區;
2. 個別施工區渣場布置造成運渣車輛頻繁交叉行駛,增加了車輛碰撞的機率;
3. 部分施工區路面高低不平,粉塵較大,天晴時能見度較差:
4. 對外公路有些路段邊坡巖石穩定性較差,雨季可能出現滑坡,危及交通安全;
5. 壩區運輸車輛裝載不穩;轉彎時車速過快大塊石頭有時滾下。
3.3.4 其他
1. 雷電:三峽壩區屬多雷地區,盡管總公司已在不少重要部位設置了防雷設施,但尚有一些部位還未采取有效的避雷措施,隨著大壩增高,施工人員集中,雷擊事故損失將會顯得更為突出。
2. 洪水:部分山體,因施工造成植被破壞,若不采取有效措施,雷雨季節山洪爆發,有可能形成泥石流:
3. 濃霧:三峽壩區,由于地理位置的特殊,每年濃霧時間較長,對交通和施工安全均有一定威脅;
4. 粉塵:在壩區尚有部分施工單位還采用打干鉆,在投拌和、砂石料篩分、運輸揚塵等尚未得到控制。