洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下水庫(kù)土壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及效應(yīng)研究.pdf

1、當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)水庫(kù)水資源提出更高的要求，而水資源短缺情勢(shì)已愈加引起水利科技工作者對(duì)水庫(kù)洪水資源化問(wèn)題的廣泛關(guān)注。如何有效處理水庫(kù)防洪與興利之間的尖銳矛盾，探討在確保水庫(kù)防洪安全的前提下，主動(dòng)承擔(dān)適度風(fēng)險(xiǎn)的水庫(kù)防洪調(diào)度方法是水利科技工作者面臨的重大課題，也是水庫(kù)洪水資源化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文以此為研究背景，根據(jù)國(guó)際上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)模式“風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)度×易損度”，探討洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下的水庫(kù)土壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及效應(yīng)問(wèn)題，期望突破傳

2、統(tǒng)漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析方法的缺陷，為水庫(kù)土壩工程的運(yùn)行與管理提供參考。論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下： (1)闡述本文研究的背景和意義，歸納性提出水庫(kù)土壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)度的概念，回顧與大壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析相關(guān)的研究進(jìn)展，并對(duì)采用的數(shù)值方法及相關(guān)模型的進(jìn)展情況進(jìn)行評(píng)述，進(jìn)而提出本文研究的技術(shù)路線、內(nèi)容框架，為本文研究奠定理論基調(diào)。 (2)在總結(jié)和借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，建立水庫(kù)抵御洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下的漫壩危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)模型，提出用“點(diǎn)數(shù)值分析

3、方法”(包括“全積分方法”、“洪水積分一最大有效風(fēng)法”和“設(shè)計(jì)洪水一最大有效風(fēng)法”)和“區(qū)間分析方法”求解漫壩危險(xiǎn)度。按照“布拉德福定律”對(duì)漫壩危險(xiǎn)度劃分等級(jí)，并給出相應(yīng)的漫壩危險(xiǎn)屬性和實(shí)際意義。 (3)根據(jù)漫壩失事的特點(diǎn)，提出用“財(cái)產(chǎn)指標(biāo)”和“人口指標(biāo)”兩類(lèi)與漫壩后果緊密聯(lián)系的指標(biāo)來(lái)度量水庫(kù)漫壩易損度，給出各自的計(jì)算方法與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換賦值函數(shù)。在數(shù)學(xué)上提出“易損度為財(cái)產(chǎn)指標(biāo)賦值與人口指標(biāo)賦值之和的二分之一的平方根”這一定量表達(dá)，

4、為解決長(zhǎng)期以來(lái)困擾易損度定量評(píng)價(jià)的問(wèn)題鋪平道路。按照“布拉德福定律”對(duì)漫壩易損度劃分等級(jí)，給出相應(yīng)的漫壩易損屬性和實(shí)際意義。 (4)按照風(fēng)險(xiǎn)定量表達(dá)式“風(fēng)險(xiǎn)度=危險(xiǎn)度×易損度”，提出水庫(kù)土壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法。針對(duì)傳統(tǒng)漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析方法存在人為降低水庫(kù)大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，提出洪水分期條件下的水庫(kù)土壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。在分析汛期洪水分期依據(jù)與原則、汛期分期與分期汛限水位確定方法的基礎(chǔ)上，提出水庫(kù)洪水分期條件下的水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)表達(dá)式

5、和水庫(kù)汛期組合風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算原理與步驟。 (5)根據(jù)水庫(kù)調(diào)度的動(dòng)態(tài)性特征與水庫(kù)洪水入流的隨機(jī)性特點(diǎn)，提出用“隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法”對(duì)水庫(kù)響應(yīng)于漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析的興利效益問(wèn)題進(jìn)行研究。詳細(xì)介紹“隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法”的基本概念、優(yōu)化原理以及求解思路與過(guò)程。 (6)將本文方法應(yīng)用于廣西澄碧河水庫(kù)進(jìn)行實(shí)證研究。計(jì)算結(jié)果表明：在漫壩風(fēng)險(xiǎn)度不超過(guò)“中度風(fēng)險(xiǎn)”情況下，若按洪水不分期考慮，水庫(kù)汛期防洪限制水位可提高0.50m，蓄水量將增加2 000萬(wàn)

6、m<'3>；若按洪水分期考慮，水庫(kù)汛末防洪限制水位可提高1.20m，蓄水量將增加4 800萬(wàn)m<'3>，相應(yīng)水庫(kù)興利效益將比設(shè)計(jì)效益增加17.6％。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：①水庫(kù)漫壩危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)中，在“全積分方法”理論基礎(chǔ)上，提出“洪水積分一最大有效風(fēng)法”和“設(shè)計(jì)洪水一最大有效風(fēng)法”求解漫壩概率，并給出漫壩危險(xiǎn)度轉(zhuǎn)換賦值函數(shù)，同時(shí)探討了漫壩危險(xiǎn)度的區(qū)間分析方法；②水庫(kù)漫壩易損度評(píng)價(jià)中，提出用“財(cái)產(chǎn)指標(biāo)”和“人口指標(biāo)”評(píng)價(jià)漫壩易損度，使問(wèn)題得以