Expertise：群壩安全風險排序
一、關鍵挑戰Challenge
近年來在全球氣候變遷之影響下，台灣國土遭受異常氣候等天然災害的侵襲，國內蓄水壩亦遭遇嚴厲之考驗。蓄水壩既為國內主要水資源蓄存設施，除對於區域性水資源調度影響重大外，水庫蓄積之龐大水體對蓄水壩下游地區亦是一種風險來源，特別是近年來國內經濟蓬勃發展，部份蓄水壩下游地區城鎮發展迅速，蓄水壩一旦潰決勢必將造成下游地區之重大災損，故如何提升蓄水壩的安全，是各蓄水壩管理單位面臨之重要課題。另外，考量各管理單位財政負荷繁重情形下，合理利用有限的經費有效提升蓄水壩安全亦為國內蓄水壩安全管理之關鍵課題。
惟因應全球氣候變遷的影響，蓄水壩傳統基於準則式之安全管理已無法因應，而由風險角度思考的「風險告知之安全管理模式」逐漸為國際壩工界所採用，其執行架構如圖1。該模式首重務實的精神，結合壩可能破壞模式分析和缺陷調查結果找出潛在缺陷，再綜合運轉、維護、檢監測作業之執行狀況及安全評估報告等資訊進行評核，透過系統性大量資訊的廣泛檢視發現容易疏忽的潛在風險。
風險排序是蓄水壩安全管理程序中最重要的一項管理工作，用以決定缺陷調查及改善工作之優先順序，以有效降低蓄水壩群的整體風險，透過群壩管理將蓄水壩風險逐年降低的範例如圖2所示。
二、流程Process
本中心所採用的排序方法，係參照加拿大BC Hydro公司所研發，並已於實務上應用多年的PRM法（Portfolio Risk Management），該方法自1998年開始於HC Hydro內部使用，至今已由多國使用並獲世界銀行認同。除將該方法引進外，並考量國內蓄水壩的管理環境和現況，將該方法適度調整，使群壩風險排序方法適用於我國國情。
分析方法屬於風險告知之半定量風險計算，有別於一般定量式風險分析採用發生機率與潰壩後果之乘積來計算風險值，此法則利用脆弱度指標及潰壩後果之乘積來計算，其所得者為相對風險，而非絕對風險。其計算公式如下：
其中，
其中，
其中，
上述， RI ：風險指標（Risk Index）
Vi ：單一缺陷之脆弱度指標（Index of Vulnerability）
n ：單一壩之缺陷總數
Cc ：後果係數（Consequence Coefficient）
RMc：缺陷的影響度評分(Rating of Magnitude of Concern)
f ：使缺陷出現影響之荷重條件的再現週期（Return Period）
Mc ：缺陷的影響度(Magnitude of Concern)
W ：缺陷類別權重
Gap ：缺陷與規範或預期表現差距
Cri ：缺陷關鍵度(Criticality)
In ：臨時性風險控制手段之脆弱性
上列各式的各指數關係如圖3所示。
分析流程首先藉由各壩潛在破壞模式分析（Potential Failure Mode Analysis）結果，以及例行的OMS作業資訊（Operation, Maintenance ,Surveillance）等，找出各壩的缺陷，再經由缺陷特性之辨識，訂定出所有缺陷的脆弱度指標（vulnerability），最後乘以潰壩後果指數求得代表各壩相對風險之風險指標（Risk Index）。以求得缺陷調查或缺陷改善的風險排序。其主要執行流程如圖4所示。
三、成果Result
本中心已完成國內台灣北區17座壩的蓄水壩的風險排序，其分析結果如表1所示。惟排序結果關係蓄水壩主管機關及管理機關的管理作業，故各壩暫以編號表示。
表1：FMECA與傳統安全評估架構之比較
|
壩堰編號
|
脆弱度總和（VI）
|
水庫分級
|
風險
指數
|
風險
排序
|
|
001
|
19.758
|
3
|
19758
|
1
|
|
004
|
14.932
|
3
|
14932
|
2
|
|
003
|
7.527
|
3
|
7527
|
3
|
|
002
|
6.367
|
3
|
6367
|
4
|
|
009
|
37.052
|
2
|
3705
|
5
|
|
010
|
21.395
|
2
|
2140
|
6
|
|
008
|
10.263
|
2
|
1026
|
7
|
|
005
|
8.383
|
2
|
838
|
8
|
|
006
|
7.138
|
2
|
714
|
9
|
|
007
|
5.866
|
2
|
587
|
10
|
|
012
|
13.680
|
1
|
137
|
11
|
|
013
|
11.230
|
1
|
112
|
12
|
|
015
|
9.880
|
1
|
99
|
13
|
|
014
|
9.112
|
1
|
91
|
14
|
|
016
|
6.863
|
1
|
69
|
15
|
|
017
|
6.315
|
1
|
63
|
16
|
|
011
|
3.688
|
1
|
37
|
17
|
四、與其他核心技術關連性
與「蓄水壩破壞模式影響及關鍵性分析」相關之其他核心技術包括：
1. 蓄水壩安全風險管理（TG0201）。
2. 蓄水壩破壞模式影響及關鍵性分析（TG0202）
3. 蓄水壩安全監測評析（TG0203）。
五、重要發表文獻
1. 經濟部水利署，「群壩安全管理及風險排序研究(1/2)成果報告」，財團法人中興工程顧問社，（2010）。
