基于风险评估的水闸除险加固优先级排序研究

引言

水利水电工程服务年限长后部分水闸产生老化失修、设备失灵、渗漏破损等问题，在洪水、高水位等不利工况下易发生安全事故。为使区域内水利水电工程系统长期保持正常运行状态，有必要尽快做好对辖区内各水闸进行除险加固的技术措施。但由于资金和技术上的原因不能在短时间内对所有水闸进行除险加固，所以有必要根据水闸出现的问题进行科学的分析和筛选确定出风险等级靠前、具备除险加固条件和价值的水闸优先作为除险加固的对象。本节主要依据安全风险预警理论以水闸系统存在实际发生的各类危险因素为基础建立考虑时间、频率的主客观相结合多因素组合的风险评价指标体系，通过计算得到单个水闸每项指标的风险权重值；最后建立风险等级判定模型，建立加固优先级排序方法体系。

一、水闸工程风险评估的理论基础

1.1 水闸运行风险特征分析

水闸运行过程中，面临结构性、功能性与外部环境变化等多重风险。结构性风险包括闸墩开裂、金属构件锈蚀、闸门卡阻等；功能性风险涉及启闭不灵、控制系统失灵、水位调控不稳定等问题；环境风险主要来自极端水情、泥沙淤积、地质沉降等因素。风险特征呈现多维度、多阶段、动态演化等特点，需构建科学系统的识别机制。

1.2 风险评估指标体系构建原则

指标体系需涵盖水闸运行状况、结构性能、功能重要性及影响后果等方面，体现科学性、系统性与可操作性。各指标应可通过监测数据、运行记录或技术检测获取，并满足定量或定性评估的要求。应设置结构安全、启闭能力、设计年限、洪水影响范围、下游保护对象等核心指标，兼顾工程等级与历史运行表现。

1.3 风险等级划分与评价方法选取

风险等级采用分级描述法划分，从高到低分为极高、高、中、低四个等级；评价方法使用 AHP 确定指标权重，再运用模糊综合评价法进行多指标综合评判，既可用于定性又能兼顾定量，该方法可对具有模糊性和不确定性的工程风险进行评价，可以用来处理多因素叠加的风险评价问题，且具有较好的理论契合性和实际应用可行性。

二、水闸除险加固优先级排序模型构建

2.1 评价指标权重确定方法

科学合理地建立风险评估模型需要基于权重体系，在运用层次分析法(AHP)将影响水闸的风险指数结构化的基础上，搭建判断矩阵，采用专家打分的方式对各项指标的重要程度予以判定，并结合实际情况和专业知识来确定评价体系是否科学、完善；同时，引入一致性比率检验，去掉主观性强的判断组合，提高判断结果的逻辑一致性和客观公正性；经过一致性检验之后，采取归一化的方法得到各个指标权重。

2.2 风险评估模型设计

根据风险因素属性、特点等建立不同的多等级划分标准并定义相应的模糊隶属函数，实现定性指标向定量指标转化。对于任一项目在风险评估时，根据各类指标所对应隶属度值填入模糊判断矩阵，再根据之前的计算结果进行加权计算得到各座水闸的综合风险度得分，该得分表示当前水闸的风险等级高低，可用于后期的排序及分配使用。

2.3 加固优先级排序方法

根据各个水闸的综合风险等级，对其进行分等编排，按照风险分数大小排名，其次，考虑水闸位置所在、下游人口密集情况及所依附的关键基础设施等因素再次排序，进行差异化的治理方案排列；将同等级别的水闸，通过运行重要性、调节作用重要性等指标赋予其调整系数以增加排序的合理性和可操作性；按由高到低、从大到小排序将排序结果分为三大类即优先级为高、中、低三种等级，供每年度的工程计划参考依据，以便于各个级水务部门根据自身的实际规划予以细化方案实施。

三、水闸除险加固优先级排序的优化建议

3.1 数据支撑体系建设

完善的运行监测数据是确定水闸除险加固的优先顺序的重要基础保障，应加快水闸结构运行状态监测系统建设，充分扩展收集结构变形、启闭力、渗压变化及水文响应等各种类型的水闸运行状态数据，加大数据广度和深度；采用智能传感器及远程数据采集终端采集水闸的运行状态数据；建立统一的数据标准和接口规范，统筹组织好本省域或者流域级内水闸工程数据库的互联互通工作，使得各类数据可以汇聚、集约和共享利用，为后期的风险评价提供连续、可靠的支撑条件，也为以后的科学排序奠定良好的数据信息基础。

3.2 模型参数动态调整机制

固定参数设置对随水闸运行环境不断变化的状态响应性较差，可采取建立基于反馈机制下的动态调整系统的方法。依据新一年度监测值、历史养护记录、气候和水文变化趋势，每隔一段时间就更新一次评估模型中的各项参数。同时根据真实故障数据与评估等级之间的对应关系反验模型评估结果，并逐步修正隶属函数曲线及权重系数设置，以实现动态修正的目的。

3.3 将智能分析的技术融入使用。

利用人工智能和空间信息技术能提高水闸风险辨识的准确性与精确性，将 GIS 空间分析技术纳入风险评估程序中，对区域内水闸分布状况、高程值、下游防护对象等信息开展综合分析并找出重点防护区域；采用机器学习模型针对历史数据开展模型训练，挖掘出高风险事件的重要特征变量，并通过训练所得的风险等级判定方法展开运算以确定风险等级；引入智能化分析手段开展实时预警、智能筛选与排序辅助等，提升信息化系统的智能化程度与应用水平，为其成为辅助科学管理的优秀助手提供强有力的支撑。

3.4 推进管理和技术路径融合共进。

除险加固的优先级排列要匹配工程的安排，在前期的管理中，管理和技术也要一一做到位，对于排序的结果，要按照年度的投资预算、当地是否存在可用的施工能力以及是否需要调水等工作来合理制定分年度的工作计划，不能造成资源浪费或者重复建设。各地级市水利局要加强对前期的技术评估、设计及施工方案的审批及过程的管控，形成工作闭环，并推进评价方法标准统一化、评价结果结构统一化和验收标准规范化的标准化建设和落地实施。

结束语

为了解决数量多、差异大和任务重的问题，建立基于风险评估的优先级排序是必要的，使用合理的评估指标体系和多维评价方式、模型计算的方法来确定各类水闸的风险水平，进而解决如何集中资源，针对哪些水闸开展除险加固等问题。今后还应进一步完善评价方法技术路线、建设完善监测系统及模型反馈系统、使水闸除险加固工作从被动应对向主动防范转变，为保障水利工程系统的安全性发挥重要的作用。

参考文献

[1] 水库除险加固勘察工作要点. 王珺.工程建设与设计,2025(06)

[2] 河道堤防除险加固工程的安全管理对策分析. 缪后洋.水上安全,2025(06)

[3] 解析水库除险加固工程施工管理中的注意事项. 王仕春.水上安全,2024(22)