土石壩漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析計(jì)算方法研究.pdf

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

2、相關(guān)的水文頻率分析方法進(jìn)行了研究，針對(duì)已有方法存在的不足，提出了一種新的水文頻率分析計(jì)算方法。最終，以遼寧省大伙房水庫(kù)為例對(duì)上述計(jì)算方法進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于風(fēng)險(xiǎn)分析相關(guān)理論及計(jì)算方法，提出了采用改進(jìn)的蒙特卡羅方法計(jì)算漫壩風(fēng)險(xiǎn)值。該方法通過(guò)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(jiǎn)單抽樣。通過(guò)對(duì)其與直接蒙特卡羅法的抽樣效果及收斂效果進(jìn)行分析，可知改進(jìn)的蒙特卡羅法在計(jì)算漫壩

3、風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程中有效提高了抽樣效率，減少了計(jì)算工作量。
　　(2)由于隨機(jī)變量頻率分析誤差的存在會(huì)對(duì)隨機(jī)變量設(shè)計(jì)值計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，本文提出在漫壩風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)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(shí)漫壩風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算方法。
　　(3)在水文頻率分析計(jì)算中，為避免參數(shù)法的線型限制問(wèn)題及非參數(shù)法復(fù)雜的核函數(shù)選取問(wèn)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(duì)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(jì)值推求的具體流程。
　　(4)采用蒙特卡羅模擬，對(duì)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(jìn)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(jìn)一步研究所提出方法的特性，以臺(tái)灣石門水庫(kù)及嫩江大賚水文站作為實(shí)例進(jìn)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(jì)算結(jié)果可以更好地與樣本經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)擬合，是一種可行且有效的水文頻率曲線計(jì)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(jì)結(jié)果的對(duì)比，用來(lái)分析檢驗(yàn)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(kù)為例，對(duì)其漫壩風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)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(shí)，由洪水引起的漫壩風(fēng)險(xiǎn)值和由洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用引起的漫壩風(fēng)險(xiǎn)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(duì)大伙房水庫(kù)漫壩風(fēng)險(xiǎn)值產(chǎn)生一定的影響，特別是風(fēng)浪作用。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)大伙房水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行提出了一