调水工程运行期风险评估实践与完善路径

调水工程运行期风险评估实践与完善路径

Practice and improvement path of risk assessment during the operation period of water diversion projects

胡江¹²，朱清帅³，李星

（1.水利部 交通运输部 国家能源局南京水利科学研究院，210029，南京；2.水利部大坝安全管理中心，210029，南京；3.中国南水北调集团有限公司，100142，北京）

摘要：重大调水工程是国家水网的主骨架与大动脉，其安全稳定运行对保障水资源供给及经济社会可持续发展具有战略意义，安全风险评估是支撑工程与供水安全的重要技术手段。针对调水工程规模庞大、系统复杂、环境动态多变的特征，系统构建了“识别—评价—管控—更新”动态闭环技术路线，提出融合资料分析、现场调研与模型辅助的风险识别方法体系，建立涵盖自然环境、工程设施、运行管理、社会经济、生态环境的评价指标体系。通过对比分析，阐明风险评估在动态性、系统性与前瞻性方面相较于安全评价的优势，适配于国家水网复杂系统风险防控需求。结合重大工程实践，揭示当前在制度标准体系、技术支撑能力、跨体系协同及生态社会风险评估等方面存在的不足，并从制度体系、技术标准、智能监测、管控协同、成果应用五个方面提出系统化完善路径。提出深度融合数字孪生、多模态大模型等新技术推动风险评估向智能化、系统化、精细化发展的建议，为提升调水工程风险防控能力提供理论与实践支撑。

关键词：调水工程；风险评估；安全运行；数字孪生；风险管控；制度体系；技术标准

作者简介：胡江，正高级工程师，主要从事水工结构风险分析、智能监控和健康诊断研究。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.18.006

重大调水工程是国家水网的主骨架和大动脉，作为优化水资源配置、保障区域水安全的战略性基础设施，在缓解水资源时空分布失衡、支撑区域协调发展中发挥着不可替代的作用。从全球实践来看，美国加州北水南调工程、澳大利亚雪山工程及我国南水北调东中线一期工程等，均通过水资源配置显著提升了受水区经济社会发展韧性。然而，此类工程因跨域范围广、系统构成复杂、运行环境动态变化，长期面临自然灾害威胁、工程设施老化、生态环境扰动及社会影响传导等多重风险冲击。这些风险传导链条长、波及范围广，既可能威胁工程自身安全，又可能削弱供水保障能力，制约国家水网整体功能的发挥。

《国家水网建设规划纲要》明确将“增强系统安全韧性和抗风险能力”作为建设主要内容之一。风险评估通过系统识别工程在运行阶段因自然、人为、技术等因素引发的潜在风险，科学量化风险事件可能性与后果严重性，为工程运行维护、调度优化及应急处置提供量化决策依据，是实现“事前预防、事中管控、事后恢复”全链条风险管理的关键支撑。国际上，风险评估研究起步较早，已形成以故障树分析（FTA）、事件树分析（ETA）、失效模式与影响分析（FMEA）为核心的风险识别方法，结合概率风险评估（PRA）、蒙特卡罗模拟、贝叶斯网络等量化技术，强调全生命周期风险的动态跟踪。在国内，随着南水北调东中线一期等重大工程风险评估实践的不断深入，逐步发展了专家调查法、层次分析法（AHP）等特色方法，以及可靠度理论、模糊综合评价等技术手段，但在风险分类的系统性、模型的普适性、多风险耦合及风险动态更新等方面仍存在局限，难以满足复杂系统工程风险防控的智能化、精细化需求。

鉴于此，本文聚焦调水工程运行期风险评估，在梳理典型工程实践的基础上，构建更具普适性的技术路线体系，剖析当前面临的关键问题，并结合《国家水网建设规划纲要》要求，提出系统化完善路径，为提升重大调水工程风险防控能力提供理论参考与实践支撑。

调水工程风险评估技术路线与实践应用

1.调水工程风险特征

调水工程风险呈现显著的复杂性、多样性、动态性与隐蔽性特征。从风险构成看，自然灾害、工程自身、生态环境及社会经济风险通过输水系统形成耦合关联，某类风险的触发可能引发输水沿线连锁反应。同时，风险传导具有显著放大效应，例如局部渠段渗漏可引发沿线地质灾害链，并扩散为区域性供水危机。从动态演化角度看，风险随生命周期与外部环境动态演变，长期运行后可能出现设备老化、生态适应和系统功能退化风险，而气候变化导致的极端天气事件频次增加、区域发展引发的用水需求波动、政策法规调整等外部因素，进一步加剧了风险的时空不确定性。此外，部分风险监测难度大、演化过程缓慢，具有较长潜伏期，增加了风险评估的时效性难度。

2.风险评估总体技术路线构

为有效应对调水工程运行期复杂风险，需要构建系统化、流程化的风险评估技术体系，核心是形成风险“识别—评价—管控—更新”的动态闭环管理。

风险评估总体技术路线

（1）风险识别

整合设计建设文件、监测数据、巡查记录和事故案例，按工程功能单元划分评估单元，结合对象特性灵活选用具体方法。

资料分析法：适用于历史数据充足的风险场景，通过数据挖掘识别监测数据异常，如渠道渗漏量突增段、泵站振动超标记录等；统计历史故障规律，如泵站设备停机原因占比等；结合地质勘察报告，识别不良地质风险，如采空区、滑坡体等。

现场调研法：优先用于工程实体病害及外部环境风险识别，通过实地核查工程技术状况、记录建筑物病害特征等，定位周边环境风险源。

模型辅助法：根据风险特性选择合适的模型，FTA用于复杂结构和设备设施系统故障原因追溯；ETA用于突发事故连锁后果推演，如渠道决口影响范围模拟等；FMEA用于工程潜在破坏模式、路径与设备设施潜在缺陷、失效模式识别，如水闸闸门卡阻风险分析等。

根据评估对象特性，针对性选择定性、定量或混合方法（各类方法具体适用场景如下），形成覆盖自然环境、工程设施、运行管理、社会经济、生态环境5个维度的风险清单，全面反映风险的多源性与关联性。

常用风险分析方法

（2）风险评价

针对不同风险类型采用差异化量化方法，提升分析精度。对于结构安全风险如渡槽失稳风险、隧洞破坏风险等采用可靠度计算分析，识别潜在的失效破坏模式和演化路径，量化失效概率；对于水文相关风险，采用水动力模型等数值模拟方法模拟洪水演进量化风险影响范围与程度；对于动态风险，融合传感器监测数据、遥感影像、巡检记录等多源多模态数据，通过贝叶斯网络实时更新失效概率；对于社会风险，采用因果分析图法追溯传导链条，量化受影响人口、经济损失等后果指标。

依据《风险管理 风险评估技术》（GB/T 27921—2023），结合调水工程特性，将风险划分为低、中、较高、重大四级。其中，将后果严重性评价细化为受影响人口、供水中断时长、生态功能损失等特色指标，并明确分级阈值以确保评价一致性。

（3）风险管控

以风险等级为依据实施分级管控，结合风险类型制定差异化策略，构建工程与非工程措施协同体系。重大风险立即启动工程加固措施并制定应急预案，较高风险实施降险措施与专项巡查，中低风险依托定期维护与制度约束维持可控状态。

针对发生概率高、后果严重等风险，采取风险规避策略，从源头切断风险生成路径，如规划阶段避让地震断裂带、生态敏感区，严禁在水源保护区新建高污染项目。针对需要主动削减的风险，通过风险降低策略，以渠道防渗、边坡加固等工程措施保障结构安全，以完善巡查制度、加强人员培训等管理措施强化运行管控，多手段协同降低风险等级。对于可分担的风险，采用风险转移策略，购买工程财产保险转移自然灾害致损风险，与设备供应商签订维护合同明确故障维修分工。对于低概率、轻后果风险，实施风险接受策略，通过定期巡查掌握演化趋势，暂不额外干预但保留调整空间。同时，加强内外部措施协同联动，形成防控合力。

（4）动态更

建立定期、触发式风险评估“双机制”，确保结果时效性，对关键建筑物（设施）、全线工程开展定期风险评估；当发生超标准洪水、工程加固改造、外部环境剧变、技术标准更新等重大事件后，及时启动触发式评估，更新风险清单与管控措施，以保障评估结果时效性。

3.风险评价指标体系设计

指标选取遵循四大原则：①全面性，覆盖结构、设备、生态、社会等全要素；②科学性，指标应基于科学理论和实践经验，能够客观反映风险本质特征，如用抗滑稳定安全系数反映抗滑稳定性；③可操作性，指标数据易获取与计算，便于实际应用；④独立性，避免指标信息冗余。

构建前述五维一体的指标体系：①自然环境风险，包括地震烈度、洪水重现期、极端气温频率、降水量变幅等；②工程设施风险，如建筑物结构安全系数、设备故障率、渠道渗漏率、工程设施剩余使用寿命等；③运行管理风险，涵盖调度计划合理性指数、设备维护及时率、人员培训达标率、应急预案完善度等；④社会经济风险，包含周边人口增长率、土地利用变化率、水污染事件发生次数、供水中断影响人口、工业产值损失、社会满意度等；⑤生态环境风险，如输水沿线水质达标率、湿地退化速率、生物通道连通性、土壤盐渍化程度等。指标权重采用AHP与熵权法组合赋权。AHP法通过专家判断矩阵确定主观权重，熵权法依据指标数据变异程度确定客观权重，加权融合后兼顾经验与数据客观性，提升权重赋值的科学性。

4.典型工程实践应用与问题分析

南水北调东中线一期工程风险评估实践为调水工程风险管控提供参考的同时，也暴露出一些共性问题。

(1)实践应用

东线一期工程针对泵站群系统特性，按调度节点与建筑物功能划分评估单元，运用FTA解析泵站设备故障因果链，结合PRA量化年均停机概率，结合水环境模型开展水质风险情景模拟，构建了以调度优化和跨部门联防联控为核心的风险管控体系。中线一期工程针对地质条件与外部环境的复杂性，以节制闸控制渠段为评估单元实施了两轮风险评估。首轮聚焦内部工程隐患和调度运行等风险，针对不良地质渠段、预应力钢筒混凝土管段等自身风险，采用FMEA识别工程失事模式，通过PRA计算失事可能性；基于渠道水力学模型、冰-水动力学模型，设定调度运行系统故障情景与典型气温情景，定量分析调度运行风险对渠道水位、冰情的影响，划分风险事件的后果严重性等级。第二轮着重纳入极端暴雨洪水、地表沉降、公共安全事件等外部风险，结合专家打分法与改进内梅罗法识别外部环境风险主要因子，确定风险相对较高的评估单元，据此制定涵盖工程与非工程、近期与远期、内部与外部的综合管控措施，推动了跨区域联防联控机制的建立。

(2)存在的问题

上述实践应用验证了技术路线有效性的同时，也暴露出一些亟待解决的共性问题。

①评估标准与流程不统一：不同工程或同一工程不同阶段的风险分级阈值、指标体系、评估流程存在差异，导致结果可比性弱，制约协同管控效率。

②动态响应能力不足：对极端天气事件频发、地表沉降加速、强人类活动影响等动态风险，现有模型难以结合实时监测数据快速更新预测与预警。

③跨体系协同不畅：风险评估与日常巡检、安全监测、安全评价等安全管理环节衔接松散，数据共享不充分。例如安全评价认定的结构安全满足设计和规范要求，但风险评估发现其周边河道行洪能力不足的渠段，可能面临“外水入渠”等外部风险。

④数据孤岛与技术短板：监测感知网络覆盖不全、精度不足、联动性弱，限制多维度风险耦合分析；现有模型对社会生态等复杂风险的量化能力有限，难以支撑精细化决策。

调水工程运行期风险评估的主要制约因素

对照《国家水网建设规划纲要》对“增强系统安全韧性和抗风险能力”要求，当前调水工程运行期风险评估面临四方面的挑战。

1.行业制度与技术标准体系的缺失

缺乏专门针对调水工程运行期风险评估的专门规章制度，评估主体、周期、结果应用等关键环节约束力不足，难以实现常态化、规范化管理。统一的技术标准体系尚未建立。风险分类、等级划分阈值、指标体系构建规则等存在较大差异。专项评估与综合评估的衔接逻辑模糊。此外，对极端天气事件、新型污染物等新风险源的覆盖滞后于环境条件变化，标准更新机制不健全。

2.技术手段与数据支撑能力的短板

“天空地水工”一体化监测网络覆盖不全，数据精度、实时性不足，工程监测、水文气象、生态、社会经济等多源数据融合困难，“数据孤岛”现象突出，制约多维度风险的耦合分析。现有风险评估模型多为静态架构，对实时或准实时监测感知数据的融合利用能力弱。例如，区域性沉降引发的渠道渗漏、建筑物裂缝风险，模型难以依据沉降监测数据动态调整预测结果，导致预警时效性差。

3.与安全管理体系的协同壁垒

对于调水工程等运行环境多变的复杂系统工程，仅依靠安全评价无法满足工程安全管理需求。风险评估能预判外部变化风险，如城市化导致郊外渠道成为城中渠道后的强人类活动影响预判，通过提前制定防控策略，变“事后整改”为“事前预防”；从“工程-环境-社会”系统视角考虑多因素耦合，分析叠加风险；结合实时数据动态更新模型，响应突发风险；为跨部门协调、资源配置提供量化依据。

需要注意的是，风险评估与安全评价在目标与方法上存在显著差异。风险评估聚焦外部环境、边界条件变化以及自身结构变异引发的潜在不确定性风险，采用不确定性分析方法量化风险等级，服务于风险防御体系构建与应急预案完善，覆盖工程全生命周期并兼顾内外部因素；安全评价则关注工程自身当前状态是否满足现行国家和行业技术标准，采用确定性方法判定安全状况，服务于工程维修加固与安全管理。

▲风险评估与安全评价方法比较

理论上，安全评价结论可作为风险评估定量分析的参考依据，风险评估结果可为安全评价提供反馈指引，二者相互关联融合可形成全链条安全管理机制。以安全评价得到的隐患数据作为风险评估基础，以风险评估结果判定关键建筑物（设施）安全评价优先级，贴合调水工程复杂特性的安全管理需求，共同保障工程安全运行。但目前安全评价原则上定期开展，风险评估按水行政主管部门要求适时开展，还缺乏协同机制，两者成果未有效衔接。

全链条安全管理机制

4.生态与社会风险评估深度不足

现有风险评估多集中于工程建筑物和设备设施安全，对系统性风险关注不够。生态风险评估过度依赖水质达标率，指标单一，缺乏对输水沿线湿地退化、生物通道阻隔（如鱼类洄游）等生态影响的量化。社会风险评估方法粗放，对供水中断引发的民生影响、经济损失、社会稳定风险缺乏精细化情景模拟与“风险-社会稳定”关联模型。生态与社会风险管控多停留在污染事件响应等被动应急处置层面，缺乏“风险预防-过程控制-损害修复”的全链条主动管理机制，与调水工程承载的多重效益目标不符。

上述问题导致调水工程风险评估难以满足动态化、系统化、精准化的管理需求，亟须从制度、技术、方法等层面系统破解。

调水工程运行期风险评估机制的完善路径

为有效应对上述挑战，从五个维度提出系统化完善路径。

1.构建分级责任与制度保障体系

构建以部门规章制度为基础的管理框架。制定调水工程运行期风险防范办法，明确风险评估的强制性要求，规定大型调水工程风险全面评估、综合评估等定期评估的周期，关键建筑物（设施）动态、专项评估的条件，以及超标准洪水、工程改造等重大事件后的触发式补充评估机制等。建立分级责任链条，构建分级责任体系，国家水行政主管部门负责制定规章标准并监督考核；流域管理机构牵头跨省域风险协同管控；地方水行政主管部门落实属地外部风险管控责任；工程运行单位具体组织风险评估与内部风险管控，形成“国家—流域—地方—运行单位”多级责任体系。

风险评估动态评估机制

2.完善动态适配的技术标准体系

制定调水工程风险等级划分及评估技术导则，并作为基础规范，统一评估单元划分、风险分类、等级阈值、指标选取原则，以及全线全面、综合评估风险集成方法等主要技术要求。针对生态敏感区、城镇穿越区等特殊场景制定专门风险等级划分标准，增强标准的场景适配性。建立标准动态更新机制，及时吸纳数字孪生、系统动力学模型等新技术新方法，将网络攻击、新型污染物、复合型极端天气等新风险纳入评估范畴，确保标准的先进性与时效性。

3.提升智能监测与数据分析能力

完善“天空地水工”一体化监测感知网络，结合边缘-云协同计算，重点提升地震、沉降、水质、极端天气等关键风险因子的实时获取能力。建立全域数据融合平台，制定统一数据标准与共享协议，破除部门壁垒，整合工程监测、水文、气象、生态、社会经济等多源异构数据，提升巡检报告、遥感影像等非结构化数据的自动处理能力。

发展智能分析工具，强化灾害情景推演与多风险耦合分析能力，运用系统动力学模型解析上下游风险事件的链式传导规律，结合交叉河道洪水演进模拟，推演极端天气与工程缺陷叠加情景下的复合冲击；借助知识图谱，通过语义匹配自动识别多类风险的潜在耦合路径；在数字孪生平台中集成贝叶斯网络等动态风险更新模块，实现风险实时评估；应用机器学习算法挖掘风险前兆规律，如泵站振动模式与故障关联，通过构建“风险因子—演化路径—危害后果”的全链条预测模型，实现风险预警从“事后响应”向“事前预测—事中预警”转变。

4.强化跨主体风险管控协同机制

建立风险评估与安全评价、日常巡查等工作的动态衔接机制，将安全评价数据用于校准风险等级，如将结构安全系数作为工程结构失事可能性大小判定的标准；风险评估识别的重大风险指引安全评价重点对象及加固处置优先级，形成“数据共享—成果互用—动态校验”闭环管理链条。

依据风险评估成果及时更新完善应急预案，增强应急响应的针对性与有效性。同时，细化管控措施，工程措施区分结构加固、设备更新等内部措施与河道整治疏浚、生态修复等外部措施，明确相应的技术要求；非工程措施强化机制建设，运行管理单位完善智能巡查与应急演练，地方政府与流域管理机构落实生态保护、规划协调及跨域界议事平台搭建。建立风险降低率、投入产出比等管控措施有效性评估指标，定期评估并动态优化，提升管控效率。

5.拓展成果应用与生态和社会风险防控

推动风险评估成果多元化应用，将风险评估结果作为工程改造立项、投资决策的核心依据；利用现代化信息手段，制作发布工程沿线风险热力图，增强公众风险意识，提升其参与度。

加强生态与社会风险评估，完善生态风险指标体系，构建“输水调度-生态响应”耦合模型，量化生态与水质风险演化；开发社会风险精细化情景模拟工具，评估不同中断情景下的民生与经济影响，制定差异化应急供水预案。探索“风险评估-生态补偿”联动机制，实现风险防控与效益提升的协同优化。

结论与展望

调水工程运行期风险评估是落实《国家水网建设规划纲要》“增强系统安全韧性和抗风险能力”要求的关键技术支撑。本文系统梳理了以风险“识别—评价—管控—更新”为核心的技术路线，构建了风险分类体系与多方法融合的评估框架。

实践表明，风险评估在动态性、系统性和前瞻性方面具有独特优势，能够有效弥补安全评价的局限，是实现调水工程全链条风险管理的有效工具。当前评估工作面临制度标准待完善、技术支撑能力不足、跨体系协同不畅、生态与社会评估薄弱等制约因素。

面向国家水网建设高质量发展、高水平安全的需求，未来调水工程风险评估应深度融合数字孪生技术构建全流程动态模拟平台，实现极端情景下的风险演化路径模拟，支撑智能预警与优化调度；引入多模态大模型与知识图谱，提升风险信息自动抽取、关联分析与知识推理能力，突破复杂风险量化瓶颈；开发跨区域、跨部门风险协同管控平台，实现信息共享、措施联动、责任共担，推动风险管理从被动应对向主动防御转型；加强生态与社会风险评估模型研究，发展多目标协同优化技术，完善极端情景模拟与动态预警方法，最终实现风险管理向智能化、系统化、精细化方向跃升。

Abstract: Major water diversion projects are the main framework and arteries of the national water network, and their safe and stable operation is of strategic significance for ensuring water resource supply and sustainable economic and social development. Safety risk assessment is an important technical means to support project and water supply security. Given the characteristics of water diversion projects, such as large scale, complex systems, and dynamically changing environments, a dynamic closed-loop technical route of “identification-evaluation-control-update” is systematically constructed, a risk identification method system integrating data analysis, on-site investigation, and model assistance is proposed, and an evaluation index system is established covering natural environment, engineering facilities, operation management, social economy, and ecological environment. Through comparative analysis, it is clarified that risk assessment has advantages over safety evaluation in terms of dynamics, systematicness, and forward-looking, making it suitable for the risk prevention and control needs of complex systems in the national water network. Combined with major project practices, the current deficiencies in institutional standard systems, technical support capabilities, cross-system collaboration, and ecological and social risk assessment are revealed. Accordingly, a systematic improvement path is proposed from five aspects: institutional system, technical standards, intelligent monitoring, management and control collaboration, and application of results. It is further suggested to deeply integrate new technologies such as digital twins and multimodal large models to promote the development of risk assessment towards intelligence, systematization, and refinement, providing theoretical and practical support for enhancing the risk prevention and control capabilities of water diversion projects.

Keywordswater diversion project; risk assessment; safe operation; digital twin; risk management and control; institutional system; technical standard

本文引用格式：

胡江，朱清帅，李星.调水工程运行期风险评估实践与完善路径[J].中国水利，2025（18）：44-50.

封面供图顾芸

责编刘磊宁

校对董林玥

审核王慧

监制杨轶

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