淺析水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理

戴健

昆明龍慧工程設(shè)計咨詢有限公司

摘要：在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，水利工程項目較多，在水利工程中，水庫建設(shè)與管理屬于重要內(nèi)容之一。為了保證水庫運(yùn)行的安全性，應(yīng)進(jìn)行水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理。在本文中，本文分析了水庫設(shè)計洪水、設(shè)計洪水的特性及與水庫風(fēng)險的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，提出了水庫風(fēng)險管理的對策。

關(guān)鍵詞：水庫；設(shè)計洪水；風(fēng)險管理

水利工程在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中起著非常大的保障作用，而水利工程中的水庫，在農(nóng)業(yè)發(fā)展用水和防洪泄洪等方面，均發(fā)揮著重要的作用。對于水庫來說，其運(yùn)行風(fēng)險管理的特征具有不確定性，為了更好進(jìn)行水庫管理，應(yīng)對水庫設(shè)計洪水進(jìn)行詳細(xì)的探討。本文在理清水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險的基礎(chǔ)上，提出了風(fēng)險管理的措施。

一、水庫的設(shè)計洪水分析

（一）水庫的設(shè)計洪水與風(fēng)險

在水庫設(shè)計與運(yùn)行中，主要的技術(shù)依據(jù)為設(shè)計洪水，作為水庫設(shè)計和管理者所關(guān)心的重大問題之一，應(yīng)重視水庫的設(shè)計洪水。當(dāng)前，設(shè)計洪水的計算方法有兩種，一種是通過過流量數(shù)據(jù)，推算設(shè)計洪水，屬于直接計算方法，一種是通過過雨量數(shù)據(jù)，推算設(shè)計洪水，屬于間接計算方法。

在上述兩種方法中，直接法推算依據(jù)的資料為實測流量過程中，對中間環(huán)節(jié)涉及的比較少，在水庫工程計算中，該方法使用較為普遍，所以在本文中，筆者主要討論的是用直接法計算設(shè)計洪水的風(fēng)險。為了更好進(jìn)行討論，將情況分為兩種：第一，設(shè)計洪水頻率的風(fēng)險意義；第二，設(shè)計洪水可靠性體現(xiàn)的風(fēng)險特征，也就是“風(fēng)險的風(fēng)險”[1]。

在水庫設(shè)計洪水中，受到多方面因素的影響，比如工程質(zhì)量、降水引發(fā)的暴雨洪水等，同時還包括其他自然和非自然因素。其中，暴雨洪水由多方面因素引發(fā)，是多重因素共同作用的結(jié)果，且這些因素均可視為隨機(jī)變量，因此可采用頻率分析法計算。在水庫設(shè)計過程中，所采用的安全標(biāo)準(zhǔn)也是不同的，這些不同的標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)出自然因素的不確定性。按照給定區(qū)域內(nèi)的安全要求與水文數(shù)據(jù)資料，以及相關(guān)的安全要求，進(jìn)行各種的設(shè)計洪水。由上述分析可知，水庫設(shè)計洪水，即在給定工程量安全標(biāo)準(zhǔn)條件下，某個典型洪水的工程。而洪水的實際過程與設(shè)計洪水的過程總會存在一定的差異，即兩者不會完全一致，所以設(shè)計洪水的頻率特征主要表現(xiàn)為水文風(fēng)險。

（二）設(shè)計洪水的不確定性分析

通常來講，水文事件的發(fā)生和發(fā)展均有不確定性，而設(shè)計洪水的不確定性更多，比如在計算設(shè)計洪水所參考的各種資料中，流域內(nèi)的水文參數(shù)、資料并不是完全可靠，存在一定的誤差，而流域內(nèi)的降雨強(qiáng)度分布參數(shù)、下墊面透水性參數(shù)、歷史資料的真實性和流域內(nèi)的匯流特征等，均可能存在偏差，所以設(shè)計洪水具有不確定性的特征。而出現(xiàn)這種不確定性的因素，主要是人們對水文規(guī)律認(rèn)識的局限性、水文資料的不完整性及對洪水過程本身認(rèn)識的局限性等。因此，實際的洪水過程，采用數(shù)值的、經(jīng)驗的和屋里的方法進(jìn)行準(zhǔn)確描述，幾乎不存在可能性，所以水庫設(shè)計洪水的設(shè)計值，僅僅是實際風(fēng)險的一種表征，它所體現(xiàn)的是工程運(yùn)用的風(fēng)險環(huán)境及人們可接受的冒險程度，即設(shè)計洪水的基本內(nèi)涵。

在設(shè)計過程中，根據(jù)洪水發(fā)生的頻率來設(shè)計洪水，但是人們也逐步認(rèn)識到，不能無限提高工程標(biāo)準(zhǔn)，因為設(shè)計洪水本身所體現(xiàn)出來的就是一種風(fēng)險。目前，人們對風(fēng)險與效益的關(guān)系也開始重視，開始有意識研究抵御風(fēng)險的措施。

（三）設(shè)計洪水的技術(shù)處理

水庫設(shè)計洪水中，目前采用兩種方法，即水文頻率法與最大降雨量法。這兩種設(shè)計方法是有區(qū)別的，其中，水文頻率法主要從水文事件發(fā)生概率上考慮，而 最大降雨量法是從洪水發(fā)生上考慮。但是，這兩種方法也存在著相同之處，即都表示的是在特定條件下的一種可能性，設(shè)計中體現(xiàn)出的風(fēng)險特征是一致的。在設(shè)計洪水過程中，所體現(xiàn)出來的思想包括合理選定、多種途徑和綜合分析。

而中國設(shè)計洪水采用的為最大降雨量法，因為此種方法在考慮自然規(guī)律的不確定性上是最全面的。

二、水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理的關(guān)系

水庫設(shè)計洪水體現(xiàn)出了風(fēng)險概念，在水庫風(fēng)險管理中，不能一味依賴設(shè)計洪水的計算成果。水庫的運(yùn)行管理，實際上是一種風(fēng)險管理，為的是采取有效的目標(biāo)，降低或分散風(fēng)險，提高水庫運(yùn)行的安全性和效率。因此，科學(xué)有效的水庫運(yùn)行管理，只能將設(shè)計洪水作為依據(jù)之一，而不能作為唯一的依據(jù)。

研究認(rèn)為，低頻率設(shè)計洪水風(fēng)險發(fā)生的原因，主要在于：第一，人們對于自然現(xiàn)象的認(rèn)識存在一定的局限性；第二，自然現(xiàn)象本身的非確定性特征及人們對資料的掌握均比較有限[2]。所以，設(shè)計洪水的過程，僅僅是設(shè)計階段對過往數(shù)據(jù)資料的重現(xiàn)及對未來的預(yù)測，并不能真實再現(xiàn)某個洪水過程。根據(jù)設(shè)計洪水確定的水庫控制參數(shù)，屬于工程安全范疇標(biāo)準(zhǔn)框架，水庫的運(yùn)行管理，即在安全標(biāo)準(zhǔn)框架下，對水庫的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的、高效的利用，實行動態(tài)管理。

三、水庫的風(fēng)險管理

水庫的風(fēng)險管理，應(yīng)是建立在對風(fēng)險的認(rèn)識上。在風(fēng)險確定的條件下，采取必要的、有效的手段，減少管理的安全風(fēng)險，提高水庫大壩抵御各種風(fēng)險的能力，并提高工程的使用效率。在水庫風(fēng)險管理中，核心的問題是有效區(qū)分普通洪水與稀遇洪水的性質(zhì)差別。

（一）稀遇洪水的風(fēng)險管理措施

在水庫風(fēng)險管理時，預(yù)測稀遇洪水即將發(fā)生時，有效釋放風(fēng)險，避免水庫潰壩，并最大程度上減輕洪水造成的損害，是管理者首先需要考慮的問題。對于稀遇洪水的風(fēng)險應(yīng)對，一般數(shù)據(jù)僅有參考價值，而無針對性。為了更好應(yīng)對風(fēng)險，在水庫調(diào)度中，應(yīng)啟動設(shè)計洪水應(yīng)急管理預(yù)案，并搞好極限事件的預(yù)警預(yù)報和應(yīng)急泄洪，確保水庫大壩的安全，確保不發(fā)生水庫大壩潰壩事件[3]。

（二）高、中頻率洪水事件的應(yīng)對

在水庫風(fēng)險管理和調(diào)度中，高、中頻率洪水事件經(jīng)常發(fā)生，且對于充分發(fā)揮水庫效益起著關(guān)鍵性的作用。經(jīng)過長期努力，資料積累、技術(shù)水平的提高和對高、中頻率洪水事件的處理，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，可作為水庫調(diào)度的依據(jù)。在水庫運(yùn)行管理過程中，控制條件是隨時變化的，所以在設(shè)計階段，應(yīng)用某種定值作為動態(tài)控制的依據(jù)，比如防洪高水位、汛限水位和正常水位等。通過風(fēng)險管理有效控制風(fēng)險，提高工程的安全性，應(yīng)作為高、中頻率洪水事件管理的重點。

（三）工程效益的發(fā)揮

在水庫設(shè)計洪水中，對風(fēng)險進(jìn)行分析的主要作用是，在確保安全的基礎(chǔ)上，最大限度發(fā)揮水庫的工程效益，這同時也體現(xiàn)除了風(fēng)險的基本內(nèi)涵。所以，在水庫設(shè)計洪水過程中，用風(fēng)險分析法確定設(shè)計洪水具有可行性。目前，在設(shè)計洪水中，完全采用風(fēng)險分析的條件還不具備，不過可根據(jù)現(xiàn)有資料來分析現(xiàn)有的設(shè)計洪水成果、風(fēng)險，并結(jié)合具體的實踐，不斷總結(jié)和完善工程風(fēng)險的設(shè)計防范，逐步提高水庫風(fēng)險管理的整體水平，確保水庫大壩運(yùn)行的安全性和效益。

另外，還需要加強(qiáng)對流域內(nèi)各種非自然因素的研究，比如工程建設(shè)對水庫大壩安全的影響等，在設(shè)計洪水時，還需要考慮這些內(nèi)容，以提高水庫風(fēng)險管理的有效性。

結(jié)語：

水庫在國民經(jīng)濟(jì)，特別是農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但是在水庫運(yùn)行管理中，洪水對大壩的沖擊較大，如果管理不善，可能出現(xiàn)潰壩事件，對區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生命財產(chǎn)安全造成損害。因此，如何應(yīng)對和降低各種頻率洪水事件的損害，成為水庫風(fēng)險管理的重要內(nèi)容。本文從設(shè)計洪水內(nèi)涵、與風(fēng)險的關(guān)系及水庫風(fēng)險管理的措施三個方面對該命題進(jìn)行了分析歸納。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃金池，何曉燕.淺析水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理[J].中國水利，2005，15：61-63.

[2]顧艷平，白雪峰.水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，09：164.

[3]廖杰林.芻論水庫設(shè)計洪水與風(fēng)險管理[J].科技信息，2011，21：706.