水利設施中大壩在防洪中的地位分析

摘 要：水利設施的建設一直是我國基礎建設的重要組成部分.大自然的水資源是一種財富，但是但運用不恰當時，又會給人類帶來極大的災難。洪水災害給整個社會帶來極大的損失，而且洪水的出現使得水渠大壩的作用失效，影響大壩的正常工作，本文旨在找到一種實際有效地方法，該方法既可以反應大壩的工作原理又可以體現它的防洪能力，從而為以后的設計者提供有用的數據和經驗。

關鍵詞：大壩；防洪設施；風險分析法

中圖分類號：TV42+1.1 文獻標識碼：A

目前全國多數城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了水資源短缺的矛盾，對我國正在實施的可持續發展戰略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。洪水是指超過江河湖泊水庫海洋等容水場所的承納能力，造成水量劇增或者水位急漲的水文現象。洪水災害是我國自然災害的一種主要現象。洪水會造成河流的水量大增，大壩的承受壓力驟增，極其容易造成洪水漫壩的危險。我國和世界的大壩毀壞的事例大多是由于洪水漫壩造成的。因此，正確完整的分析和評價大壩防洪工作具有實際意義。為以后的類似工作提供經驗。

1 目前有關大壩的防洪措施的評估

1.1 已建大壩防洪安全水準評估

歷史提供了各種經驗和教訓，因此，仔細認真的分析近幾年的國內外洪水漫壩失事的案例，可以總體了解大壩的防洪安全和未來的趨勢。我國的大壩分為大中小型，已統計的共有八萬多座，在所有的大壩的正常運行中，發生失事的共計達到1000多座，約占總大壩的46.6%。而且分析得知，大中型大壩較為穩定，失事的數量很小，給人們帶來的危害較小；但是小型的大壩出事比較頻繁，建筑時期短，投入的資金小，建工簡陋等原因使得出事幾率不斷增加。

1.2 大壩防洪安全的水文分析

大壩防洪專業人員分析認為：漫壩風險主要是由于洪水給大壩帶來過大的壓力。大壩在建造時，考慮到當時當地的情況，大壩運行期間的防洪抗洪的安全度，洪水發生的時間和頻繁程度等原因都會影響大壩的壽命。眾所周知，不同程度的洪水對大壩的危害程度也不同，洪水的測量標準也不盡相同；所以，為了便于管理和統計我們應該先制定相關的制度來規范洪水的設計標準和水文安全度。建筑大壩，使用的原材料分為土石壩和混凝土大壩；各種大壩經過測量發現，所有的大壩都有一定程度的抗洪能力，但是大壩的建造規定低、設計存在缺陷、不容易改進，所以從水文角度出發考察大壩的防洪能力不可靠。

2 大壩受洪水沖擊的風險分析

2.1 隨機不確定性在大壩失事中起到的作用

在整個調洪的過程中，大壩的洪水受災危害與整個水庫的調洪過程密切相關，在整個過程中，也有人們難以預測和難以控制的不確定性因素：如水文條件，出庫泄洪過程、庫容和水位關系邊界條件等問題的隨機性都導致了不同時刻水庫蓄洪量的隨機變化，這一變化又制約著庫水位的隨機消長。

2.2 隨機微分方程的建立

微分方程的建立對分析調洪過程和大壩的受災能力創造了有力的條件。漫壩失事模糊風險表述（為了解釋漫壩過程的模糊現象，我們引入了隨機概率的知識來詳細的進行描述，已知總事件設為A，大壩發生事故的事件數為H，所以，大壩發生潰堤的幾率為H/A，這個簡單的比率公式表明，大壩發生事故的案例越少，分子越少，在大壩總數量不變的前提下，我國的水利設施越堅固；越有利于建設完備的經驗，為以后的項目提供有力的基礎。

3 有關大壩防洪安全的分析方法和政策

在水利設施領域，大壩的防洪風險度是指：（在規定的限度下，在已知的大壩高度和泄洪建筑的構造條件下，要監測的大壩在運行期間發生事故的機率，簡稱為失事率。大壩事故主要是由大壩的容納能力和大壩的泄洪能力決定的。容納能力越強，越不容易發生事故，大壩的適用年限越長；相類似，在大壩建造設計時，考慮的泄洪能力越周全，使用的建造材料越牢固，大壩在洪水期間的作用越能發揮的更好。當大壩處于洪水期時，大壩的容納能力因為洪水的突然增加而驟增，大壩的壓力也突然增加。

4 風險分析方法

風險分析方法是一種體現“以人為本”的科學實用的防洪理念。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過程提出了防洪風險率的定量計算方法，引入了人員傷亡預測的經驗公式，討論了制定允許風險標準問題。在這一系列前提的基礎上，應用允許風險分析方法，定量計算江河湖泊的防洪風險，對河流防洪安全決策進行了評價，分析了建立洪水預警系統提高防洪安全的必要性和可行性。但是，我們知道水利工程防洪減險受諸多因素的影響，防洪安全決策必須建立在風險分析的基礎上。風險分析的目的主要回答以下問題：（1）已建或擬建防洪工程潛在防洪風險率有多大；（2）這一風險率導致的風險損失是否可以接受。以往風險分析常把對風險率和風險損失孤立開來，對風險率的評估也局限于水文層面，在風險損失評估預測中片面強調經濟影響，忽視對人員生命安全影響，這是不科學的。隨著對防洪風險認識的深化，人們意識到防洪工程失事可能涉及多種失效模式，如洪水漫頂、滲流管涌、邊坡失穩、基礎塌陷等。其中，洪水漫頂是一種后果嚴重的失效模式，據統計，約有三分之一以上的大壩失事是由洪水漫頂造成的。

在洪水漫頂風險率計算方面，以往研究成果大多簡單地把漫頂洪水對應的洪水頻率看作漫頂風險率，認為在遭遇超標洪水情況下，防洪工程必然失事，反之則一定安全。這種0-1型風險處置方式與實際情況不符，計算精度也難以滿足防洪安全決策的要求。漫頂風險率的數學描述方式為：在已定的工程模式和固定的時間內，洪水出現并且造成漫頂失事的概率，險分析是防洪安全決策的基礎，允許風險分析方法把風險率和風險損失有機地結合起來，注重人的生命價值。允許風險代表著社會廣泛而普遍接受的風險水平，允許風險標準是隨社會經濟發展而變化的。鑒于我國國情，建議采用相對較低的允許風險標準。按照防洪工程漫頂失事的邏輯過程的防洪風險率定量計算方法是對傳統風險率計算方法的深化，計算結果能客觀反映工程實際的防洪風險率水平。

結語

（洪水漫壩事故是水利設施中大壩存在風險的主要原因之一。有關專家和技術人員通過對國內外失事大壩的數據分析，評估了現有大壩的總體防洪安全水準并且提出有力的防洪建議。在說明大壩防洪系統隨機不確定性的基礎上，建立了漫壩失事風險模型，這一模型能較為合理地描述大壩的防洪能力，定量給出漫壩失事的風險率.這樣，就為已建和待建大壩的防洪安全評估和校核創造了條件

參考文獻

[1]巴特·舒爾茨，陳桂蓉.大壩在灌溉、排水和防洪中的作用[M].水利水電快報，2002-10-14.

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