建立在可靠度與潰壩計算基礎(chǔ)上的梯級水庫群風(fēng)險分析.pdf

1、十三大水電基地的梯級開發(fā)，不僅能優(yōu)化利用我國豐富的水能資源，而且可最大限度地解決我國水資源時空分布不均勻、能源緊張等問題。梯級水庫群在防洪、發(fā)電、灌溉、供水等方面發(fā)揮著重要作用的同時，也必須認(rèn)識到其存在的重大風(fēng)險，任何一座梯級水庫失事所引起的災(zāi)害損失，決不僅僅是單一梯級本身。梯級水庫群的逐漸形成，使得現(xiàn)有的單一大壩設(shè)計方法和標(biāo)準(zhǔn)已無法滿足流域梯級的安全需求，亟需研究并建立新的設(shè)計方法和風(fēng)險控制標(biāo)準(zhǔn)。本文圍繞梯級水庫群的風(fēng)險問題，結(jié)合風(fēng)險

2、分析理論，以潰壩分析為手段，在確定風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險等級的基礎(chǔ)上，建立了特等工程特級大壩和相應(yīng)的風(fēng)險控制標(biāo)準(zhǔn)，對梯級水庫群風(fēng)險防控及標(biāo)準(zhǔn)的制定有一定的參考價值。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　(1)從公共安全、歷史潰壩統(tǒng)計和現(xiàn)有工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的角度，建立我國單一大壩的個人可接受風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)為年計失效概率l0-6_10～，可容忍風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)為年計失效概率10-4～110-5，社會風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)采用F-N曲線，以10-3和10-4為可容忍和可接受風(fēng)險

3、標(biāo)準(zhǔn)的起點(diǎn)，群體死亡人數(shù)100人為拐點(diǎn)，水平延伸至1000人為上限：梯級水庫群個人可接受和可容忍風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)分別為10-8和10-7，社會風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)與單一梯級保持一致。
　　(2)采用風(fēng)險矩陣將梯級水庫群風(fēng)險等級劃分為極高風(fēng)險(Ⅳ)、高風(fēng)險(Ⅲ)、中風(fēng)險(Ⅱ)和低風(fēng)險(Ⅰ)四級?；谙鄬Π踩屎涂煽慷确治隼碚?，建立“單一安全系數(shù)—可靠指標(biāo)一年計失效概率”為一體的風(fēng)險控制指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險等級和工程等級的對接，根據(jù)梯級連潰分析和壩高、庫

4、容，建議設(shè)立特等工程特1級、特2級大壩，完善了現(xiàn)行工程等級標(biāo)準(zhǔn)體系。
　　(3)單一梯級潰壩是梯級連潰和特級壩認(rèn)定的核心科學(xué)問題。研究發(fā)現(xiàn)已有土石壩潰決模型均是以泥沙動力學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)推移質(zhì)輸沙方程模擬潰口的沖刷過程，而基于經(jīng)驗(yàn)公式的侵蝕率與剪應(yīng)力均呈指數(shù)關(guān)系，故導(dǎo)致潰壩計算存在不收斂的現(xiàn)象，針對這一問題，通過反演實(shí)測資料完整的唐家山堰塞湖潰壩過程，提出雙曲線侵蝕率模型，有效模擬了潰壩沖刷過程：通過流量系數(shù)、潰口寬度等敏感性分析，可將

5、潰決洪峰控制在士50％。
　　(4)建立梯級水庫群連潰風(fēng)險分析模型，并通過我國某河流干流上規(guī)劃的“下莊(1)—達(dá)里—雙屯子”和“下莊（2）—達(dá)里—雙屯子”模型的梯級連潰分析，驗(yàn)證了模型的穩(wěn)定性和特級壩等級劃分標(biāo)準(zhǔn)的可行性。研究期間恰遇云南魯?shù)椤??03”地震，在牛欄江干流梯級中形成極高危險的紅石巖堰塞湖，通過“紅石巖堰塞壩—天花板拱壩—黃角樹面板堆石壩”連潰風(fēng)險分析，建議開挖深8m的引流槽以確保遭遇20年一遇的洪水時黃角樹大壩不漫