淺談HAZOP-LOPA法在水利工程空間沖突風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用論文
大多數(shù)水利工程施工選址相對(duì)偏僻、空間資源有限且極易引起空間沖突，進(jìn)而誘發(fā)安全事故。王仁超等把空間看作資源，提出了人—機(jī)—環(huán)系統(tǒng)，以沖突體積大小為參數(shù)推算出了空間沖突的危險(xiǎn)度。唐凱等學(xué)者將空間沖突風(fēng)險(xiǎn)與自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行類比，提出了空間沖突風(fēng)險(xiǎn)的四要素:恢復(fù)性、脆弱性、持續(xù)性和危險(xiǎn)性，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理測(cè)度空間沖突風(fēng)險(xiǎn)。王廷魁等借助BIM模型找出施工過程中各分階段設(shè)計(jì)方案的空間沖突，并運(yùn)用關(guān)聯(lián)度模型對(duì)不同方案進(jìn)行評(píng)估。國(guó)外學(xué)者Theunissen用沖突檢測(cè)儀進(jìn)行空間體積分析，把各個(gè)影響要素轉(zhuǎn)化為幾何圖形，通過分析沖突的幾何圖形形狀得到風(fēng)險(xiǎn)程度。目前，已經(jīng)有許多學(xué)者將空間信息技術(shù)運(yùn)用在水利工程各種問題的解決中。然而，進(jìn)行空間沖突的預(yù)防需要一定的資金投入，這與工程各參與方所希望的相同收益下使成本最小化目的相沖突。鑒于此，本文將保護(hù)層分析方法(LOPA)、危險(xiǎn)與可操作性研究方法(HAZOP)結(jié)合用于分析評(píng)估水利工程空間沖突，以期為工程施工空間風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防范提供有益借鑒。
1水利工程空間分析
1.1水利工程的特點(diǎn)
(1)地域限制。多數(shù)水利工程修建在偏僻的高山或峽谷之中，可以利用的空間比較少，這對(duì)水利工程的施工造成了很大的影響。
(2)施工機(jī)具的影響。在水利工程中往往會(huì)使用到大型的施工機(jī)具，占地多，移動(dòng)速度慢，操作不靈活。這就對(duì)施工組織設(shè)計(jì)要求很高，否則極易導(dǎo)致窩工，機(jī)械損壞，甚至人員傷亡。
(3)施工技術(shù)要求高。水利工程一般都是大型工程，涉及多種工種，技術(shù)難度高，往往會(huì)引入多個(gè)專業(yè)的施工隊(duì)伍同時(shí)進(jìn)行施工。這就要求對(duì)各施工隊(duì)的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間必須安排合理，否則就容易發(fā)生空間沖突，導(dǎo)致施工不能正常進(jìn)行。
(4)工期長(zhǎng)。由于水利工程的工程量很大，所以施工的工期會(huì)很長(zhǎng)，有的多達(dá)數(shù)年之久。工期越長(zhǎng)，自然環(huán)境條件、地質(zhì)條件就越容易發(fā)生變化。而且先完成的部分也會(huì)對(duì)后序的施工產(chǎn)生影響，這些因素都可能會(huì)產(chǎn)生空間沖突。
(5)經(jīng)濟(jì)。水利工程建設(shè)過程中，為了縮短施工工期，往往會(huì)在上一個(gè)工序還沒有完成時(shí)就開始下一個(gè)工序的施工，這就會(huì)在同一個(gè)時(shí)間和空間內(nèi)交叉作業(yè)，可能會(huì)導(dǎo)致空間沖突的產(chǎn)生。
1.2空間沖突的產(chǎn)生及安全評(píng)估的重要性
在水利工程施工中，有兩個(gè)及以上的施工活動(dòng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，對(duì)施工空間的占用上就會(huì)出現(xiàn)重疊，這就有可能對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生不利影響，形成空間沖突，產(chǎn)生安全隱患，甚至?xí)斐扇藛T傷亡�？傊�，在水利施工過程中必須做好對(duì)施工機(jī)具、施工作業(yè)人員以及施工環(huán)境這三種影響要素的合理分配，如果分配不合理就會(huì)導(dǎo)致空間沖突的產(chǎn)生。水利施工過程中如果發(fā)現(xiàn)某兩個(gè)施工要素之間有發(fā)生空間沖突的可能性，而消除這種沖突所消耗的資金比這種空間沖突發(fā)生后受到的損失還要大，這時(shí)為了保證工程利益就要保留這個(gè)空間沖突。比如在某項(xiàng)工作中，兩個(gè)工作小組之間發(fā)生了空間沖突，導(dǎo)致了工作計(jì)劃的延誤，造成了窩工，但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)由于窩工所耽誤的時(shí)間在非關(guān)鍵線路上，這對(duì)整個(gè)工程的施工工期并不會(huì)產(chǎn)生影響，保留這個(gè)空間沖突所耗費(fèi)的費(fèi)用就會(huì)較少。所以，在水利工程中，采用科學(xué)的方法對(duì)空間沖突進(jìn)行評(píng)估分析，進(jìn)而判斷所采取的措施是否經(jīng)濟(jì)合理是很重要的。
2空間沖突的安全評(píng)估過程
2.1識(shí)別潛在的空間沖突
在大型水利工程施工過程中，能夠科學(xué)、全面的對(duì)潛在的空間沖突進(jìn)行分析是很有必要的。危險(xiǎn)與可操作性研究方法是一個(gè)系統(tǒng)全面的綜合評(píng)估方法，它可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí)別并進(jìn)行全面的分析，進(jìn)而準(zhǔn)確的識(shí)別出工程中的潛在危險(xiǎn)。這種方法可以在施工組織設(shè)計(jì)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、施工地形地貌以及合同條款等諸多有關(guān)的因素中進(jìn)行分析，找到存在的.偏差，并對(duì)偏差產(chǎn)生的原因、帶來的后果以及所采取的措施進(jìn)行分析。HAZOP分析方法的工作流程如下:①確定要分析的對(duì)象(即整個(gè)水利工程項(xiàng)目);②采集相關(guān)的工程資料，如工程所在地的地形圖、工程設(shè)計(jì)相關(guān)圖紙(工程主體構(gòu)造圖、工程布置平面圖、河岸邊坡、水電站以及各種臨時(shí)性水工建筑物的相關(guān)圖紙等)、施工方案、施工組織設(shè)計(jì)方案等;③對(duì)所采集的相關(guān)資料進(jìn)行分析;④確定評(píng)估小組的成員(以成本預(yù)算控制方面的專家和安全管理方面的專家為主，還包括有關(guān)工程施工方、材料供應(yīng)方以及設(shè)計(jì)方有一定專業(yè)能力的代表);⑤在對(duì)基本資料熟悉分析的基礎(chǔ)上，開展討論會(huì)議，進(jìn)入HAZOP分析階段。整個(gè)HAZOP分析的工作流程中，其核心的環(huán)節(jié)是工作討論會(huì)議。在這個(gè)環(huán)節(jié)中需要有關(guān)空間沖突安全評(píng)估方面的專家發(fā)揮自己的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)可能存在或發(fā)生的空間沖突進(jìn)行逐一分析排查，然后在分析討論的基礎(chǔ)上制定出消除或者減輕空間沖突的措施。通過對(duì)空間沖突進(jìn)行HAZOP分析，把得到的分析結(jié)果填寫在HAZOP空間沖突分析表中(表中可以包括產(chǎn)生的偏差、偏差產(chǎn)生的原因、可能帶來的后果以及需要采取的安全措施等)，為后面的保護(hù)性分析做準(zhǔn)備。
2.2保護(hù)層分析
保護(hù)層分析(LOPA)是依據(jù)HAZOP分析的結(jié)果，在HAZOP分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所采取的安全措施的可靠性評(píng)估進(jìn)行量化處理，確定這些安全措施降低或消除危險(xiǎn)的能力。在進(jìn)行保護(hù)層分析時(shí)，將HAZOP分析中所提出的所有安全措施都看作是是保護(hù)層(每一個(gè)措施看作是一個(gè)保護(hù)層)。在此假設(shè)所制定的安全措施是有序的，即必須在上一個(gè)措施實(shí)施完成以后才能夠進(jìn)行下一個(gè)措施。把所采取的安全措施對(duì)空間沖突作用的大小用概率來表示(若措施不起作用，此時(shí)的概率稱為失效概率)，進(jìn)行保護(hù)層分析就是要把事故發(fā)生的概率盡可能的降低，使空間沖突發(fā)生時(shí)的期望損失值比安全措施實(shí)施中所投入的資金要少。在保護(hù)層分析中，把采取安全措施后事故發(fā)生稱為減輕事件，沒有采取安全措施(即保護(hù)層)情況下事故發(fā)生稱為未減輕事故。保護(hù)層分析的具體分析過程見圖1。在對(duì)空間沖突的損失進(jìn)行量化時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的是對(duì)于可能造成傷亡的空間沖突，它的損失量是無法估量的，此時(shí)圖1中所示損失應(yīng)該是無窮大的，所以對(duì)于此類損失，無論需要多少資金都需要采取措施來防止該類沖突的發(fā)生。
3應(yīng)用實(shí)例
遼陽灌區(qū)承擔(dān)遼陽城郊、柳壕河西岸以及太子河以南等區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉重任，控制灌溉面積近190km2。然而，隨著灌區(qū)的持續(xù)運(yùn)行，渠道淤積問題逐步凸顯，大多數(shù)水利工程建筑物出現(xiàn)損壞以及帶病運(yùn)行等問題。近年來，遼陽灌區(qū)相繼實(shí)施了一系列配套改造工程，針對(duì)灌區(qū)骨干閘門、渠首擋水壩、渠系建筑物、分干渠道、防滲襯砌以及進(jìn)水涵洞等19項(xiàng)工程實(shí)施了改造建設(shè)。遼陽灌區(qū)改造工程共有五個(gè)施工單位參與該系列工程的施工，為了方便說明簡(jiǎn)稱為一到五單位。由于該工程不止一個(gè)施工單位施工，且工程復(fù)雜，所以編制的施工設(shè)計(jì)方案中必須考慮到同一施工段或同一施工面有兩家或多家單位同時(shí)施工以及運(yùn)輸?shù)缆凡荒軡M足運(yùn)輸要求的情況。為此，在業(yè)主單位的組織下成立了空間沖突評(píng)估小組，研究各種資料并開會(huì)討論后，總結(jié)出了可能會(huì)發(fā)生的空間沖突。.
按照措施實(shí)施所需要的費(fèi)用多少對(duì)所有的安全措施進(jìn)行排序，優(yōu)先選擇效果好且所需費(fèi)用最少的安全防范措施。從表中的三種安全措施可以看出，改變?cè)O(shè)計(jì)重新修建道路最不經(jīng)濟(jì)，然后是繞遠(yuǎn)路進(jìn)行運(yùn)輸，也需要大量的費(fèi)用，最經(jīng)濟(jì)合理的是第三個(gè)措施，即對(duì)施工組織方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從附近原有的運(yùn)輸能力接近的道路上進(jìn)入場(chǎng)地，這樣產(chǎn)生的運(yùn)輸費(fèi)用最低。所以三個(gè)措施的實(shí)施順序依次為3—2—1。但是如果不分析這三條安全措施，全部運(yùn)用或是運(yùn)用其中的任何一條都是不經(jīng)濟(jì)的。所以，需要在HAZOP分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行LOPA分析。
通過HAZOP分析評(píng)估和LOPA分析評(píng)估可以看出，對(duì)施工組織方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，從附近原有的運(yùn)輸能力接近的道路上進(jìn)入場(chǎng)地這條措施是最經(jīng)濟(jì)的方案，實(shí)施該措施的失效概率為86%，可能會(huì)導(dǎo)致施工機(jī)械之間的時(shí)間沖突，造成窩工�？墒侨绻俨扇∫粭l措施，所需要的成本比損失期望值要大，所以理性考慮在這種情況下不適合再采取安全措施。
4結(jié)語
本文通過結(jié)合HAZOP與LOPA法識(shí)別出水利工程施工過程中潛在空間沖突風(fēng)險(xiǎn)，在對(duì)施工過程中空間沖突進(jìn)行分析評(píng)估基礎(chǔ)上，提出削弱或消除風(fēng)險(xiǎn)的安全措施。同時(shí)，遵循經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化原則，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水利工程施工空間沖突防范舉措經(jīng)濟(jì)效果的評(píng)估。應(yīng)用實(shí)例表明該方法可為辨識(shí)評(píng)估施工空間沖突提供理論支撐，有助于降低空間沖突消耗成本。然而，該方法僅依據(jù)防范舉措是否經(jīng)濟(jì)對(duì)安全措施實(shí)施評(píng)估排序，如何將實(shí)施的有效性與經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間沖突防范舉措的綜合評(píng)估排序?qū)⑹墙窈笱芯康闹攸c(diǎn)。
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