淺析水庫設計洪水與風險管理

戴健

昆明龍慧工程設計咨詢有限公司

摘要：在經濟社會發展轉型的關鍵時期，水利工程項目較多，在水利工程中，水庫建設與管理屬于重要內容之一。為了保證水庫運行的安全性，應進行水庫設計洪水與風險管理。在本文中，本文分析了水庫設計洪水、設計洪水的特性及與水庫風險的關系，并在此基礎上，提出了水庫風險管理的對策。

關鍵詞：水庫；設計洪水；風險管理

水利工程在經濟社會發展中起著非常大的保障作用，而水利工程中的水庫，在農業發展用水和防洪泄洪等方面，均發揮著重要的作用。對于水庫來說，其運行風險管理的特征具有不確定性，為了更好進行水庫管理，應對水庫設計洪水進行詳細的探討。本文在理清水庫設計洪水與風險的基礎上，提出了風險管理的措施。

一、水庫的設計洪水分析

（一）水庫的設計洪水與風險

在水庫設計與運行中，主要的技術依據為設計洪水，作為水庫設計和管理者所關心的重大問題之一，應重視水庫的設計洪水。當前，設計洪水的計算方法有兩種，一種是通過過流量數據，推算設計洪水，屬于直接計算方法，一種是通過過雨量數據，推算設計洪水，屬于間接計算方法。

在上述兩種方法中，直接法推算依據的資料為實測流量過程中，對中間環節涉及的比較少，在水庫工程計算中，該方法使用較為普遍，所以在本文中，筆者主要討論的是用直接法計算設計洪水的風險。為了更好進行討論，將情況分為兩種：第一，設計洪水頻率的風險意義；第二，設計洪水可靠性體現的風險特征，也就是“風險的風險”[1]。

在水庫設計洪水中，受到多方面因素的影響，比如工程質量、降水引發的暴雨洪水等，同時還包括其他自然和非自然因素。其中，暴雨洪水由多方面因素引發，是多重因素共同作用的結果，且這些因素均可視為隨機變量，因此可采用頻率分析法計算。在水庫設計過程中，所采用的安全標準也是不同的，這些不同的標準體現出自然因素的不確定性。按照給定區域內的安全要求與水文數據資料，以及相關的安全要求，進行各種的設計洪水。由上述分析可知，水庫設計洪水，即在給定工程量安全標準條件下，某個典型洪水的工程。而洪水的實際過程與設計洪水的過程總會存在一定的差異，即兩者不會完全一致，所以設計洪水的頻率特征主要表現為水文風險。

（二）設計洪水的不確定性分析

通常來講，水文事件的發生和發展均有不確定性，而設計洪水的不確定性更多，比如在計算設計洪水所參考的各種資料中，流域內的水文參數、資料并不是完全可靠，存在一定的誤差，而流域內的降雨強度分布參數、下墊面透水性參數、歷史資料的真實性和流域內的匯流特征等，均可能存在偏差，所以設計洪水具有不確定性的特征。而出現這種不確定性的因素，主要是人們對水文規律認識的局限性、水文資料的不完整性及對洪水過程本身認識的局限性等。因此，實際的洪水過程，采用數值的、經驗的和屋里的方法進行準確描述，幾乎不存在可能性，所以水庫設計洪水的設計值，僅僅是實際風險的一種表征，它所體現的是工程運用的風險環境及人們可接受的冒險程度，即設計洪水的基本內涵。

在設計過程中，根據洪水發生的頻率來設計洪水，但是人們也逐步認識到，不能無限提高工程標準，因為設計洪水本身所體現出來的就是一種風險。目前，人們對風險與效益的關系也開始重視，開始有意識研究抵御風險的措施。

（三）設計洪水的技術處理

水庫設計洪水中，目前采用兩種方法，即水文頻率法與最大降雨量法。這兩種設計方法是有區別的，其中，水文頻率法主要從水文事件發生概率上考慮，而 最大降雨量法是從洪水發生上考慮。但是，這兩種方法也存在著相同之處，即都表示的是在特定條件下的一種可能性，設計中體現出的風險特征是一致的。在設計洪水過程中，所體現出來的思想包括合理選定、多種途徑和綜合分析。

而中國設計洪水采用的為最大降雨量法，因為此種方法在考慮自然規律的不確定性上是最全面的。

二、水庫設計洪水與風險管理的關系

水庫設計洪水體現出了風險概念，在水庫風險管理中，不能一味依賴設計洪水的計算成果。水庫的運行管理，實際上是一種風險管理，為的是采取有效的目標，降低或分散風險，提高水庫運行的安全性和效率。因此，科學有效的水庫運行管理，只能將設計洪水作為依據之一，而不能作為唯一的依據。

研究認為，低頻率設計洪水風險發生的原因，主要在于：第一，人們對于自然現象的認識存在一定的局限性；第二，自然現象本身的非確定性特征及人們對資料的掌握均比較有限[2]。所以，設計洪水的過程，僅僅是設計階段對過往數據資料的重現及對未來的預測，并不能真實再現某個洪水過程。根據設計洪水確定的水庫控制參數，屬于工程安全范疇標準框架，水庫的運行管理，即在安全標準框架下，對水庫的各種數據進行綜合的、高效的利用，實行動態管理。

三、水庫的風險管理

水庫的風險管理，應是建立在對風險的認識上。在風險確定的條件下，采取必要的、有效的手段，減少管理的安全風險，提高水庫大壩抵御各種風險的能力，并提高工程的使用效率。在水庫風險管理中，核心的問題是有效區分普通洪水與稀遇洪水的性質差別。

（一）稀遇洪水的風險管理措施

在水庫風險管理時，預測稀遇洪水即將發生時，有效釋放風險，避免水庫潰壩，并最大程度上減輕洪水造成的損害，是管理者首先需要考慮的問題。對于稀遇洪水的風險應對，一般數據僅有參考價值，而無針對性。為了更好應對風險，在水庫調度中，應啟動設計洪水應急管理預案，并搞好極限事件的預警預報和應急泄洪，確保水庫大壩的安全，確保不發生水庫大壩潰壩事件[3]。

（二）高、中頻率洪水事件的應對

在水庫風險管理和調度中，高、中頻率洪水事件經常發生，且對于充分發揮水庫效益起著關鍵性的作用。經過長期努力，資料積累、技術水平的提高和對高、中頻率洪水事件的處理，已經積累了豐富的經驗，可作為水庫調度的依據。在水庫運行管理過程中，控制條件是隨時變化的，所以在設計階段，應用某種定值作為動態控制的依據，比如防洪高水位、汛限水位和正常水位等。通過風險管理有效控制風險，提高工程的安全性，應作為高、中頻率洪水事件管理的重點。

（三）工程效益的發揮

在水庫設計洪水中，對風險進行分析的主要作用是，在確保安全的基礎上，最大限度發揮水庫的工程效益，這同時也體現除了風險的基本內涵。所以，在水庫設計洪水過程中，用風險分析法確定設計洪水具有可行性。目前，在設計洪水中，完全采用風險分析的條件還不具備，不過可根據現有資料來分析現有的設計洪水成果、風險，并結合具體的實踐，不斷總結和完善工程風險的設計防范，逐步提高水庫風險管理的整體水平，確保水庫大壩運行的安全性和效益。

另外，還需要加強對流域內各種非自然因素的研究，比如工程建設對水庫大壩安全的影響等，在設計洪水時，還需要考慮這些內容，以提高水庫風險管理的有效性。

結語：

水庫在國民經濟，特別是農業發展中發揮著不可替代的作用，但是在水庫運行管理中，洪水對大壩的沖擊較大，如果管理不善，可能出現潰壩事件，對區域內的農業生產和人民的生命財產安全造成損害。因此，如何應對和降低各種頻率洪水事件的損害，成為水庫風險管理的重要內容。本文從設計洪水內涵、與風險的關系及水庫風險管理的措施三個方面對該命題進行了分析歸納。

參考文獻：

[1]黃金池，何曉燕.淺析水庫設計洪水與風險管理[J].中國水利，2005，15：61-63.

[2]顧艷平，白雪峰.水庫設計洪水與風險管理[J].科技創新與應用，2014，09：164.

[3]廖杰林.芻論水庫設計洪水與風險管理[J].科技信息，2011，21：706.