病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)體系研究

韋喜平

摘要：在鑒定面板堆石壩安全性時(shí)，需要借助國內(nèi)外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)，做好工程安全評價(jià)工作，提高風(fēng)險(xiǎn)分析及評估的準(zhǔn)確定，提高加固的效率，避免重大潰壩事件的發(fā)生。本文主要闡述了病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)體系的確定方案。

關(guān)鍵詞：病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)體系;潰壩概率;潰壩模式

當(dāng)前，國內(nèi)具有大量的水庫，是國民建設(shè)的基礎(chǔ)性設(shè)備之一，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)的穩(wěn)定具有重要意義。潰壩事件可能會(huì)造成人身生命財(cái)產(chǎn)損失、經(jīng)濟(jì)利益損失及社會(huì)效益損失，需要及時(shí)做好除險(xiǎn)加固工作，建立風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)體系，有效降低潰壩事件發(fā)生的概率，為國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展奠定有力基礎(chǔ)。

一、病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)判別標(biāo)準(zhǔn)體系的確定分析

面板堆石壩的穩(wěn)定性較好，坡腳和松散拋填堆實(shí)的角度一致，能夠有效避免摩擦力的作用。在堆石體的上方布置著防滲面板，承受水壓能力較強(qiáng)，壩體的透水性較好，能夠有效規(guī)避滲透力的影響。

首先，需要明確病險(xiǎn)水庫風(fēng)險(xiǎn)判別體系的建立原則，使其滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，提高行業(yè)的科學(xué)性及先進(jìn)性程度，使其能夠與國際發(fā)展一致，滿足國內(nèi)發(fā)展的實(shí)際情況。同時(shí)，需要使其具備較強(qiáng)的可操作性，能夠明確病險(xiǎn)水庫的加固標(biāo)準(zhǔn)。

其次，面板堆石壩風(fēng)險(xiǎn)管理需要將風(fēng)險(xiǎn)作為重要評價(jià)指標(biāo)，完成對水庫的管理任務(wù)。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程屬于決策過程范圍之內(nèi)，需要判斷風(fēng)險(xiǎn)控制策略的合理性，通過工程或者非工程的手段降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，比較風(fēng)險(xiǎn)分析及其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果，制定對面板堆石壩采取的有效策略。本文所稱的病險(xiǎn)水庫面板堆石壩是根據(jù)SL258-2000《水庫面板堆石壩安全評價(jià)導(dǎo)則》中的三類面板堆石壩，而根據(jù)《水庫面板堆石壩安全鑒定辦法》中，將此類面板堆石壩稱為無法達(dá)到抵御洪水災(zāi)害的安全標(biāo)準(zhǔn)，低于某水利樞紐工程所規(guī)定的非常近期加固洪水運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，且工程存在一定安全隱患，無法正常使用。而根據(jù)SL258-2000《水庫面板堆石壩安全評價(jià)導(dǎo)則》中，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級將面板堆石壩分為三級，參照工程的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固程度、抗災(zāi)抗洪能力、滲流穩(wěn)定性能及面板堆石壩金屬結(jié)構(gòu)等工程的安全性能的優(yōu)良程度作為評判風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，分為A、B、C三級。A級為工程抗災(zāi)防洪能力較強(qiáng)，具有良好的安全防護(hù)能力，工程可靠;B級為結(jié)構(gòu)基本牢固，防御性能一般，略有安全缺陷;C級為各指標(biāo)綜合評定均無法達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，工程不安全。依據(jù)各工程指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級判別，安全性級別均為A級，為一類面板堆石壩;安全性級別中達(dá)到A級較少，B級較多的為二類面板堆石壩;安全性級別評判中，有一項(xiàng)工程達(dá)到C級，為三類面板堆石壩，也就是本文描述的病險(xiǎn)水庫。

二、潰壩概率的確定方案

（一）可能出現(xiàn)的潰壩模式分析

在外部荷載力變化及內(nèi)部薄弱環(huán)節(jié)的共同作用之下，水壩可能會(huì)出現(xiàn)潰壩現(xiàn)象。擋水、輸水及排水過程中都可能會(huì)對面板堆石壩的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致潰壩事件的發(fā)生。首先，汛期時(shí)水的荷載能力會(huì)有所變化，導(dǎo)致潰壩與滲透性破壞、滑動(dòng)型破壞等現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生，導(dǎo)致面板堆石壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化明顯，存在著裂縫及滑動(dòng)現(xiàn)象。其次，自然災(zāi)害也可能會(huì)引發(fā)潰壩現(xiàn)象，如滲流破壞、液化及結(jié)構(gòu)性破壞等，需要分析其潰壩原因，及時(shí)采取預(yù)防策略。

（二）運(yùn)用主成分分析法確定潰壩事件的原因

該方法的基本原理即為降低高維變量空間的維度，運(yùn)用綜合化的變量代替多維數(shù)據(jù)信息，可以有效降低主觀隨意性帶來的影響，避免數(shù)據(jù)發(fā)生缺失現(xiàn)象，在評價(jià)指標(biāo)較多、屬性較多時(shí)具有廣泛的影響。在確定水庫面板堆石壩的風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)，需要從其綜合效益角度出發(fā)，確定潰壩事件發(fā)生的概率及損失狀況，充分發(fā)揮出科學(xué)方法的優(yōu)勢。首先，需要運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的公式處理原始數(shù)據(jù)信息，獲得規(guī)范性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)集。其次，可以構(gòu)建起相關(guān)系數(shù)矩陣，根據(jù)單位特征向量及特征值的情況確定累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，在此基礎(chǔ)上提取出多個(gè)主成分，最終獲得綜合評價(jià)值信息，明確潰壩事件的成因。

（三）潰壩概率估計(jì)方案分析

首先，查詢歷史資料能夠大致估計(jì)潰壩事件發(fā)生的概率。根據(jù)歷史上發(fā)生類似事件的概率，能夠確定將來潰壩事件發(fā)生的頻率及概率。但是受到外界環(huán)境因素的影響，歷史上較多水庫面板堆石壩與當(dāng)代水庫面板堆石壩不存在可比性，需要嚴(yán)格分析其內(nèi)外條件的一致性，與專家經(jīng)驗(yàn)判斷方法相結(jié)合，提高概率估計(jì)的準(zhǔn)確性。

其次，在判斷潰壩事件發(fā)生的概率時(shí)，可以與國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r相結(jié)合，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，定性描述出事件的發(fā)展情況，定量描述出事件發(fā)生的概率。

（四）潰壩事件發(fā)生的路徑分析

在洪水發(fā)生時(shí)，采取正常的閘門操作，可能導(dǎo)致壩頂?shù)母叱虈?yán)重不足，如果不能及時(shí)加固壩頂，可能存在著水庫漫頂?shù)母怕剩o壩體造成較大的沖刷作用，需要及時(shí)采取干預(yù)錯(cuò)誤。如果干預(yù)措施并未達(dá)到理想效果，容易使得面板堆石壩潰決，最終導(dǎo)致潰壩事件的發(fā)生。

三、面板堆石壩潰壩影響及其后果的確定

（一）潰壩的影響分析

在特定的潰壩模式及洪水水位下進(jìn)行計(jì)算，可以得到潰口的流量狀況及水位線信息，根據(jù)沿程各個(gè)地方的水位、速度、洪峰具體情況等參數(shù)信息確定潰壩的影響范圍大小，并以此為根據(jù)對潰壩的后果做出評價(jià)。在計(jì)算面板堆石壩帶來的影響時(shí)，可以運(yùn)用計(jì)算軟件獲得計(jì)算結(jié)果，提高計(jì)算過程的精確性。

（二）潰壩的后果分析

面板堆石壩潰壩事件可能會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)利益損失、生命健康損失，并且會(huì)對社會(huì)與環(huán)境的健康發(fā)展產(chǎn)生較大影響。首先，影響生命健康損失的主要因素為人口總數(shù)和潰壩事件的發(fā)生時(shí)間、水流及流速情況。在潰壩影響區(qū)域內(nèi)部的人口被定義為風(fēng)險(xiǎn)人口，可以借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)完成分析工作。其次，潰壩事件帶來的經(jīng)濟(jì)損失可以分為直接性經(jīng)濟(jì)損失與間接性經(jīng)濟(jì)損失，需要通過數(shù)據(jù)調(diào)查、查閱文獻(xiàn)等方式確定潰壩事件對經(jīng)濟(jì)的影響。最后，潰壩可能會(huì)對政治因素造成影響，阻礙社會(huì)的安定和諧發(fā)展，給人們的精神健康造成損害，降低了人們的生活質(zhì)量。例如，潰壩事件可能會(huì)造成文物古跡損失、稀有動(dòng)物缺失等。

結(jié)束語：

綜上所述，可以在傳統(tǒng)面板堆石壩安全辨別的基礎(chǔ)上引進(jìn)先進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)機(jī)制，建立規(guī)范化的面板堆石壩風(fēng)險(xiǎn)判別體系。當(dāng)前，對于潰壩事件的研究仍有較大的發(fā)展空間，需要深入調(diào)查體系中的具體開展環(huán)節(jié)，提高體系的完備性與完整性，獲得更精確的判別結(jié)果，有效應(yīng)對潰壩事件發(fā)生的概率。

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