水利設(shè)施中大壩在防洪中的地位分析

摘 要：水利設(shè)施的建設(shè)一直是我國基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分.大自然的水資源是一種財富，但是但運用不恰當(dāng)時，又會給人類帶來極大的災(zāi)難。洪水災(zāi)害給整個社會帶來極大的損失，而且洪水的出現(xiàn)使得水渠大壩的作用失效，影響大壩的正常工作，本文旨在找到一種實際有效地方法，該方法既可以反應(yīng)大壩的工作原理又可以體現(xiàn)它的防洪能力，從而為以后的設(shè)計者提供有用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：大壩；防洪設(shè)施；風(fēng)險分析法

中圖分類號：TV42+1.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前全國多數(shù)城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴(yán)重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，對我國正在實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響，而且還嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。洪水是指超過江河湖泊水庫海洋等容水場所的承納能力，造成水量劇增或者水位急漲的水文現(xiàn)象。洪水災(zāi)害是我國自然災(zāi)害的一種主要現(xiàn)象。洪水會造成河流的水量大增，大壩的承受壓力驟增，極其容易造成洪水漫壩的危險。我國和世界的大壩毀壞的事例大多是由于洪水漫壩造成的。因此，正確完整的分析和評價大壩防洪工作具有實際意義。為以后的類似工作提供經(jīng)驗。

1 目前有關(guān)大壩的防洪措施的評估

1.1 已建大壩防洪安全水準(zhǔn)評估

歷史提供了各種經(jīng)驗和教訓(xùn)，因此，仔細(xì)認(rèn)真的分析近幾年的國內(nèi)外洪水漫壩失事的案例，可以總體了解大壩的防洪安全和未來的趨勢。我國的大壩分為大中小型，已統(tǒng)計的共有八萬多座，在所有的大壩的正常運行中，發(fā)生失事的共計達(dá)到1000多座，約占總大壩的46.6%。而且分析得知，大中型大壩較為穩(wěn)定，失事的數(shù)量很小，給人們帶來的危害較小；但是小型的大壩出事比較頻繁，建筑時期短，投入的資金小，建工簡陋等原因使得出事幾率不斷增加。

1.2 大壩防洪安全的水文分析

大壩防洪專業(yè)人員分析認(rèn)為：漫壩風(fēng)險主要是由于洪水給大壩帶來過大的壓力。大壩在建造時，考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)氐那闆r，大壩運行期間的防洪抗洪的安全度，洪水發(fā)生的時間和頻繁程度等原因都會影響大壩的壽命。眾所周知，不同程度的洪水對大壩的危害程度也不同，洪水的測量標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同；所以，為了便于管理和統(tǒng)計我們應(yīng)該先制定相關(guān)的制度來規(guī)范洪水的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和水文安全度。建筑大壩，使用的原材料分為土石壩和混凝土大壩；各種大壩經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，所有的大壩都有一定程度的抗洪能力，但是大壩的建造規(guī)定低、設(shè)計存在缺陷、不容易改進(jìn)，所以從水文角度出發(fā)考察大壩的防洪能力不可靠。

2 大壩受洪水沖擊的風(fēng)險分析

2.1 隨機不確定性在大壩失事中起到的作用

在整個調(diào)洪的過程中，大壩的洪水受災(zāi)危害與整個水庫的調(diào)洪過程密切相關(guān)，在整個過程中，也有人們難以預(yù)測和難以控制的不確定性因素：如水文條件，出庫泄洪過程、庫容和水位關(guān)系邊界條件等問題的隨機性都導(dǎo)致了不同時刻水庫蓄洪量的隨機變化，這一變化又制約著庫水位的隨機消長。

2.2 隨機微分方程的建立

微分方程的建立對分析調(diào)洪過程和大壩的受災(zāi)能力創(chuàng)造了有力的條件。漫壩失事模糊風(fēng)險表述（為了解釋漫壩過程的模糊現(xiàn)象，我們引入了隨機概率的知識來詳細(xì)的進(jìn)行描述，已知總事件設(shè)為A，大壩發(fā)生事故的事件數(shù)為H，所以，大壩發(fā)生潰堤的幾率為H/A，這個簡單的比率公式表明，大壩發(fā)生事故的案例越少，分子越少，在大壩總數(shù)量不變的前提下，我國的水利設(shè)施越堅固；越有利于建設(shè)完備的經(jīng)驗，為以后的項目提供有力的基礎(chǔ)。

3 有關(guān)大壩防洪安全的分析方法和政策

在水利設(shè)施領(lǐng)域，大壩的防洪風(fēng)險度是指：（在規(guī)定的限度下，在已知的大壩高度和泄洪建筑的構(gòu)造條件下，要監(jiān)測的大壩在運行期間發(fā)生事故的機率，簡稱為失事率。大壩事故主要是由大壩的容納能力和大壩的泄洪能力決定的。容納能力越強，越不容易發(fā)生事故，大壩的適用年限越長；相類似，在大壩建造設(shè)計時，考慮的泄洪能力越周全，使用的建造材料越牢固，大壩在洪水期間的作用越能發(fā)揮的更好。當(dāng)大壩處于洪水期時，大壩的容納能力因為洪水的突然增加而驟增，大壩的壓力也突然增加。

4 風(fēng)險分析方法

風(fēng)險分析方法是一種體現(xiàn)“以人為本”的科學(xué)實用的防洪理念。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過程提出了防洪風(fēng)險率的定量計算方法，引入了人員傷亡預(yù)測的經(jīng)驗公式，討論了制定允許風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)問題。在這一系列前提的基礎(chǔ)上，應(yīng)用允許風(fēng)險分析方法，定量計算江河湖泊的防洪風(fēng)險，對河流防洪安全決策進(jìn)行了評價，分析了建立洪水預(yù)警系統(tǒng)提高防洪安全的必要性和可行性。但是，我們知道水利工程防洪減險受諸多因素的影響，防洪安全決策必須建立在風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上。風(fēng)險分析的目的主要回答以下問題：（1）已建或擬建防洪工程潛在防洪風(fēng)險率有多大；（2）這一風(fēng)險率導(dǎo)致的風(fēng)險損失是否可以接受。以往風(fēng)險分析常把對風(fēng)險率和風(fēng)險損失孤立開來，對風(fēng)險率的評估也局限于水文層面，在風(fēng)險損失評估預(yù)測中片面強調(diào)經(jīng)濟(jì)影響，忽視對人員生命安全影響，這是不科學(xué)的。隨著對防洪風(fēng)險認(rèn)識的深化，人們意識到防洪工程失事可能涉及多種失效模式，如洪水漫頂、滲流管涌、邊坡失穩(wěn)、基礎(chǔ)塌陷等。其中，洪水漫頂是一種后果嚴(yán)重的失效模式，據(jù)統(tǒng)計，約有三分之一以上的大壩失事是由洪水漫頂造成的。

在洪水漫頂風(fēng)險率計算方面，以往研究成果大多簡單地把漫頂洪水對應(yīng)的洪水頻率看作漫頂風(fēng)險率，認(rèn)為在遭遇超標(biāo)洪水情況下，防洪工程必然失事，反之則一定安全。這種0-1型風(fēng)險處置方式與實際情況不符，計算精度也難以滿足防洪安全決策的要求。漫頂風(fēng)險率的數(shù)學(xué)描述方式為：在已定的工程模式和固定的時間內(nèi)，洪水出現(xiàn)并且造成漫頂失事的概率，險分析是防洪安全決策的基礎(chǔ)，允許風(fēng)險分析方法把風(fēng)險率和風(fēng)險損失有機地結(jié)合起來，注重人的生命價值。允許風(fēng)險代表著社會廣泛而普遍接受的風(fēng)險水平，允許風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)是隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而變化的。鑒于我國國情，建議采用相對較低的允許風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過程的防洪風(fēng)險率定量計算方法是對傳統(tǒng)風(fēng)險率計算方法的深化，計算結(jié)果能客觀反映工程實際的防洪風(fēng)險率水平。

結(jié)語

（洪水漫壩事故是水利設(shè)施中大壩存在風(fēng)險的主要原因之一。有關(guān)專家和技術(shù)人員通過對國內(nèi)外失事大壩的數(shù)據(jù)分析，評估了現(xiàn)有大壩的總體防洪安全水準(zhǔn)并且提出有力的防洪建議。在說明大壩防洪系統(tǒng)隨機不確定性的基礎(chǔ)上，建立了漫壩失事風(fēng)險模型，這一模型能較為合理地描述大壩的防洪能力，定量給出漫壩失事的風(fēng)險率.這樣，就為已建和待建大壩的防洪安全評估和校核創(chuàng)造了條件

參考文獻(xiàn)

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