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(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分.大自然的水資源是一種財(cái)富，但是但運(yùn)用不恰當(dāng)時(shí)，又會(huì)給人類帶來(lái)極大的災(zāi)難。洪水災(zāi)害給整個(gè)社會(huì)帶來(lái)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(shí)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(jì)者提供有用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。 

　　關(guān)鍵詞：大壩；防洪設(shè)施；風(fēng)險(xiǎn)分析法 

　　中圖分類號(hào)：TV42+1.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 

　　目前全國(guó)多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢(shì)。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(duì)我國(guó)正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來(lái)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(guò)江河湖泊水庫(kù)海洋等容水場(chǎng)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(guó)自然災(zāi)害的一種主要現(xiàn)象。洪水會(huì)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(xiǎn)。我國(guó)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(píng)價(jià)大壩防洪工作具有實(shí)際意義。為以后的類似工作提供經(jīng)驗(yàn)。 

　　1 目前有關(guān)大壩的防洪措施的評(píng)估 

　　1.1 已建大壩防洪安全水準(zhǔn)評(píng)估 

　　歷史提供了各種經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，因此，仔細(xì)認(rèn)真的分析近幾年的國(guó)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(lái)的趨勢(shì)。我國(guó)的大壩分為大中小型，已統(tǒng)計(jì)的共有八萬(wàn)多座，在所有的大壩的正常運(yùn)行中，發(fā)生失事的共計(jì)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(lái)的危害較��；但是小型的大壩出事比較頻繁，建筑時(shí)期短，投入的資金小，建工簡(jiǎn)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(xiǎn)主要是由于洪水給大壩帶來(lái)過(guò)大的壓力。大壩在建造時(shí)，考慮到當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐那闆r，大壩運(yùn)行期間的防洪抗洪的安全度，洪水發(fā)生的時(shí)間和頻繁程度等原因都會(huì)影響大壩的壽命。眾所周知，不同程度的洪水對(duì)大壩的危害程度也不同，洪水的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同；所以，為了便于管理和統(tǒng)計(jì)我們應(yīng)該先制定相關(guān)的制度來(lái)規(guī)范洪水的設(shè)計(jì)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(guò)測(cè)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(jì)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(xiǎn)分析 

　　2.1 隨機(jī)不確定性在大壩失事中起到的作用 

　　在整個(gè)調(diào)洪的過(guò)程中，大壩的洪水受災(zāi)危害與整個(gè)水庫(kù)的調(diào)洪過(guò)程密切相關(guān)，在整個(gè)過(guò)程中，也有人們難以預(yù)測(cè)和難以控制的不確定性因素：如水文條件，出庫(kù)泄洪過(guò)程、庫(kù)容和水位關(guān)系邊界條件等問(wèn)題的隨機(jī)性都導(dǎo)致了不同時(shí)刻水庫(kù)蓄洪量的隨機(jī)變化，這一變化又制約著庫(kù)水位的隨機(jī)消長(zhǎng)。 

　　2.2 隨機(jī)微分方程的建立 

　　微分方程的建立對(duì)分析調(diào)洪過(guò)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(xiǎn)表述（為了解釋漫壩過(guò)程的模糊現(xiàn)象，我們引入了隨機(jī)概率的知識(shí)來(lái)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(gè)簡(jiǎn)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(guó)的水利設(shè)施越堅(jiān)固；越有利于建設(shè)完備的經(jīng)驗(yàn)，為以后的項(xiàng)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(xiǎn)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(cè)的大壩在運(yùn)行期間發(fā)生事故的機(jī)率，簡(jiǎn)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(qiáng)，越不容易發(fā)生事故，大壩的適用年限越長(zhǎng)；相類似，在大壩建造設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)，大壩的容納能力因?yàn)楹樗�的突然增加而驟增，大壩的壓力也突然增加。 

　　4 風(fēng)險(xiǎn)分析方法 

　　風(fēng)險(xiǎn)分析方法是一種體現(xiàn)“以人為本”的科學(xué)實(shí)用的防洪理念。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過(guò)程提出了防洪風(fēng)險(xiǎn)率的定量計(jì)算方法，引入了人員傷亡預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)公式，討論了制定允許風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。在這一系列前提的基礎(chǔ)上，應(yīng)用允許風(fēng)險(xiǎn)分析方法，定量計(jì)算江河湖泊的防洪風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)河流防洪安全決策進(jìn)行了評(píng)價(jià)，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(xiǎn)受諸多因素的影響，防洪安全決策必須建立在風(fēng)險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上。風(fēng)險(xiǎn)分析的目的主要回答以下問(wèn)題：（1）已建或擬建防洪工程潛在防洪風(fēng)險(xiǎn)率有多大；（2）這一風(fēng)險(xiǎn)率導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)損失是否可以接受。以往風(fēng)險(xiǎn)分析常把對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率和風(fēng)險(xiǎn)損失孤立開(kāi)來(lái)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率的評(píng)估也局限于水文層面，在風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)估預(yù)測(cè)中片面強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)影響，忽視對(duì)人員生命安全影響，這是不科學(xué)的。隨著對(duì)防洪風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)的深化，人們意識(shí)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(jì)，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(xiǎn)率計(jì)算方面，以往研究成果大多簡(jiǎn)單地把漫頂洪水對(duì)應(yīng)的洪水頻率看作漫頂風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)處置方式與實(shí)際情況不符，計(jì)算精度也難以滿足防洪安全決策的要求。漫頂風(fēng)險(xiǎn)率的數(shù)學(xué)描述方式為：在已定的工程模式和固定的時(shí)間內(nèi)，洪水出現(xiàn)并且造成漫頂失事的概率，險(xiǎn)分析是防洪安全決策的基礎(chǔ)，允許風(fēng)險(xiǎn)分析方法把風(fēng)險(xiǎn)率和風(fēng)險(xiǎn)損失有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，注重人的生命價(jià)值。允許風(fēng)險(xiǎn)代表著社會(huì)廣泛而普遍接受的風(fēng)險(xiǎn)水平，允許風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)是隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而變化的。鑒于我國(guó)國(guó)情，建議采用相對(duì)較低的允許風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過(guò)程的防洪風(fēng)險(xiǎn)率定量計(jì)算方法是對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算方法的深化，計(jì)算結(jié)果能客觀反映工程實(shí)際的防洪風(fēng)險(xiǎn)率水平。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　�。ê樗�漫壩事故是水利設(shè)施中大壩存在風(fēng)險(xiǎn)的主要原因之一。有關(guān)專家和技術(shù)人員通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外失事大壩的數(shù)據(jù)分析，評(píng)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(shuō)明大壩防洪系統(tǒng)隨機(jī)不確定性的基礎(chǔ)上，建立了漫壩失事風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)率.這樣，就為已建和待建大壩的防洪安全評(píng)估和校核創(chuàng)造了條件 

　　參考文獻(xiàn) 

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