土石壩漫壩風(fēng)險分析計算方法研究.pdf

1、水庫大壩是人類社會發(fā)展中的巨大財富，在當(dāng)今社會起著至關(guān)重要的作用。一方面，水庫通過汛期蓄水減輕了非汛期水資源緊缺的現(xiàn)狀，并通過水庫調(diào)節(jié)降低了下游遭受洪災(zāi)的風(fēng)險;另一方面，其存在又不可避免地帶來了大壩失事的新風(fēng)險，尤以土石壩最為突出。水庫發(fā)生漫壩失事的主要誘因是洪水，因此對于洪水特性的研究顯得極為重要。本文在風(fēng)險分析概要介紹的基礎(chǔ)上，對土石壩漫壩風(fēng)險進行了分析，提出了一種基于改進蒙特卡羅法的計算漫壩風(fēng)險值的新方法，同時對與漫壩風(fēng)險計算密切

2、相關(guān)的水文頻率分析方法進行了研究，針對已有方法存在的不足，提出了一種新的水文頻率分析計算方法。最終，以遼寧省大伙房水庫為例對上述計算方法進行了實際應(yīng)用。本論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于風(fēng)險分析相關(guān)理論及計算方法，提出了采用改進的蒙特卡羅方法計算漫壩風(fēng)險值。該方法通過采用重要抽樣與拉丁超立方抽樣相結(jié)合的抽樣法替代了直接蒙特卡羅法中的簡單抽樣。通過對其與直接蒙特卡羅法的抽樣效果及收斂效果進行分析，可知改進的蒙特卡羅法在計算漫壩

3、風(fēng)險過程中有效提高了抽樣效率，減少了計算工作量。
　　(2)由于隨機變量頻率分析誤差的存在會對隨機變量設(shè)計值計算結(jié)果產(chǎn)生影響，本文提出在漫壩風(fēng)險分析時應(yīng)考慮頻率分析的不確定性，并給出了考慮該不確定性時漫壩風(fēng)險的計算方法。
　　(3)在水文頻率分析計算中，為避免參數(shù)法的線型限制問題及非參數(shù)法復(fù)雜的核函數(shù)選取問題，提出了一種新的水文頻率分析方法——基于概率密度演化法的水文頻率分析方法。在對概率密度演化法原理介紹的基礎(chǔ)上，建立了水

4、文頻率分析模型，并給出了模型求解方法及水文頻率設(shè)計值推求的具體流程。
　　(4)采用蒙特卡羅模擬，對所建立的基于概率密度演化法的水文頻率分析模型魯棒性進行了研究，發(fā)現(xiàn)與常用的參數(shù)法相比該方法具有較好的魯棒性。為進一步研究所提出方法的特性，以臺灣石門水庫及嫩江大賚水文站作為實例進行了數(shù)值分析。結(jié)果表明，同常用的參數(shù)法相比，基于概率密度演化法的洪峰流量頻率曲線計算結(jié)果可以更好地與樣本經(jīng)驗頻率點據(jù)擬合，是一種可行且有效的水文頻率曲線計算

5、方法。此外，概率密度演化法還可以作為頻率分析參數(shù)法估計結(jié)果的對比，用來分析檢驗參數(shù)法所采用的假設(shè)總體分布是否合理。
　　(5)以遼寧省大伙房水庫為例，對其漫壩風(fēng)險進行了分析，分別給出了不考慮頻率分析不確定性及考慮頻率分析不確定性時，由洪水引起的漫壩風(fēng)險值和由洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用引起的漫壩風(fēng)險值。數(shù)值分析結(jié)果表明，風(fēng)浪及頻率分析不確定性均對大伙房水庫漫壩風(fēng)險值產(chǎn)生一定的影響，特別是風(fēng)浪作用。根據(jù)計算結(jié)果，對大伙房水庫的調(diào)度運行提出了一