洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下水庫土壩漫壩風(fēng)險評價及效應(yīng)研究.pdf

1、當(dāng)前，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展對水庫水資源提出更高的要求，而水資源短缺情勢已愈加引起水利科技工作者對水庫洪水資源化問題的廣泛關(guān)注。如何有效處理水庫防洪與興利之間的尖銳矛盾，探討在確保水庫防洪安全的前提下，主動承擔(dān)適度風(fēng)險的水庫防洪調(diào)度方法是水利科技工作者面臨的重大課題，也是水庫洪水資源化的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文以此為研究背景，根據(jù)國際上對風(fēng)險的評價模式“風(fēng)險度=危險度×易損度”，探討洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下的水庫土壩漫壩風(fēng)險評價及效應(yīng)問題，期望突破傳

2、統(tǒng)漫壩風(fēng)險分析方法的缺陷，為水庫土壩工程的運行與管理提供參考。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： (1)闡述本文研究的背景和意義，歸納性提出水庫土壩漫壩風(fēng)險度的概念，回顧與大壩漫壩風(fēng)險分析相關(guān)的研究進(jìn)展，并對采用的數(shù)值方法及相關(guān)模型的進(jìn)展情況進(jìn)行評述，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，建立水庫抵御洪水與風(fēng)浪聯(lián)合作用下的漫壩危險度評價模型，提出用“點數(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)計洪水一最大有效風(fēng)法”)和“區(qū)間分析方法”求解漫壩危險度。按照“布拉德福定律”對漫壩危險度劃分等級，并給出相應(yīng)的漫壩危險屬性和實際意義。 (3)根據(jù)漫壩失事的特點，提出用“財產(chǎn)指標(biāo)”和“人口指標(biāo)”兩類與漫壩后果緊密聯(lián)系的指標(biāo)來度量水庫漫壩易損度，給出各自的計算方法與相應(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、為解決長期以來困擾易損度定量評價的問題鋪平道路。按照“布拉德福定律”對漫壩易損度劃分等級，給出相應(yīng)的漫壩易損屬性和實際意義。 (4)按照風(fēng)險定量表達(dá)式“風(fēng)險度=危險度×易損度”，提出水庫土壩漫壩風(fēng)險度評價方法。針對傳統(tǒng)漫壩風(fēng)險分析方法存在人為降低水庫大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)的問題，提出洪水分期條件下的水庫土壩漫壩風(fēng)險評價方法。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，提出水庫洪水分期條件下的水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)等價表達(dá)式

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

6、m<'3>；若按洪水分期考慮，水庫汛末防洪限制水位可提高1.20m，蓄水量將增加4 800萬m<'3>，相應(yīng)水庫興利效益將比設(shè)計效益增加17.6％。本文的主要創(chuàng)新點為：①水庫漫壩危險度評價中，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)計洪水一最大有效風(fēng)法”求解漫壩概率，并給出漫壩危險度轉(zhuǎn)換賦值函數(shù)，同時探討了漫壩危險度的區(qū)間分析方法；②水庫漫壩易損度評價中，提出用“財產(chǎn)指標(biāo)”和“人口指標(biāo)”評價漫壩易損度，使問題得以