一种确定梯级水库群大坝风险等级的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定梯级水库群大坝风险等级的方法。该方法首先通过梯级水库群大坝风险因素识别和风险组合分析，采用可靠度方法计算失效概率，进而根据本发明专利技术提出的风险概率等级划分指标，确定风险概率等级；其次，通过估算梯级水库群大坝溃决后可能的生命损失、经济损失、社会影响和环境影响，并根据本发明专利技术提出的风险损失等级划分指标，确定梯级水库群大坝风险损失等级；最后，综合考虑梯级水库群大坝风险概率和风险损失，根据本发明专利技术提出的风险等级划分指标，采用风险矩阵确定梯级水库群大坝风险等级。本发明专利技术从流域系统安全的层面，实现了梯级水库群大坝风险等级的确定，为流域梯级水库群大坝风险分级管理和系统风险防控提供了技术支撑。了技术支撑。了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种确定梯级水库群大坝风险等级的方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程领域，是一种确定梯级水库群大坝风险等级的方法，是一种流域尺度下考虑风险概率和风险损失的梯级水库群大坝风险等级划分标准和确定方法。

技术介绍

[0002]梯级水库群开发建设不仅为国家水资源调控、清洁电力供应、应对气候变化和经济社会可持续发展提供了强劲的动力，而且对农业灌溉、城市供水、防洪减灾、改善生态环境和航运等起到积极的作用。与此同时，级水库群中一旦出现滑坡堵江、超标准洪水或发生溃坝事件，极易导致下游梯级水库群大坝发生连续漫顶溃决，对流域沿岸人民的生命财产安全造成极大的威胁。
[0003]目前，单一梯级的风险分析研究成果较为丰富，但以流域为研究范围的梯级水库群风险分析与评估的研究成果较少。相比单一梯级，流域梯级群的系统风险源识别更为复杂，灾害链更长，影响程度更大。在流域尺度下，任何一座梯级溃坝洪水的灾害链若不能及时、有效截断，则必然出现“多米诺骨牌效应”，由此而产生的损失是无法承受的。为防止流域梯级水库群发生溃坝事件，从流域系统角度，对各个梯级水库的风险进行分析评估，确定风险等级，进而对不同风险等级的梯级大坝采取与之相适应的风险管控措施，实现风险分级管控，确保流域梯级水库群整体安全。
[0004]梯级水库群大坝风险等级确定可采用风险矩阵法，其难点在于分析各梯级大坝失事风险概率和相应的风险损失。风险概率的计算分析可采用可靠度方法，风险损失包括生命损失、经济损失、环境影响和社会影响，可通过逐项估算的方法计算确定。
[0005]本
技术实现思路
和效果
[0006]现有方法及其缺点
[0007]现有方法一：水利水电工程等级划分标准
[0008]1)水利行业
[0009]现行《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)是根据工程规模、效益和在经济社会中的重要性确定工程等别，具体见表1。
[0010]表1 水利水电工程分等指标
[0011][0012]水库及水电站工程的永久性建筑物的级别是根据工程等级和建筑物的重要来确定，详见表2。此外，对表2中规定为2级、3级的水库大坝，如坝高超过表3规定的指标时，其级别可提高一级。
[0013]表2 永久性水工建筑物级别
[0014]工程等别主要建筑物次要建筑物Ⅰ13Ⅱ23Ⅲ34IV45V55
[0015]表3 水库大坝提级指标
[0016][0017]2)水电行业
[0018]现行水电枢纽工程等级划分及设计安全标准(DL5180-2003)根据其工程规模、水库总库容和装机容量确定工程等别，详见表4。
[0019]表4 水电枢纽工程的分等指标
[0020][0021]水电工程永久性水工建筑物级别是根据工程等别及建筑物在工程中的作用和重要性确定，详见表5。对表5中确定为2级、3级大坝，当坝高超过表6所列的指标时，其建筑物级别可提高一级。
[0022]表5 永久性水工建筑物级别
[0023][0024]表6 提高壅水建筑物级别的坝高指标
[0025][0026]此外，水电行业对失事后损失巨大或影响十分严重的2级～5级永久性水工建筑物，经专门论证后可提高一级。
[0027]现有方法一的缺点
[0028]目前，水利行业和水电行业对水库大坝的工程等别和建筑物级别划分方法基本一致，均是根据工程规模、水库库容、防洪任务、装机容量等功能确定工程等别，再根据工程等别和建筑物在工程中的重要性，确定建筑物的级别，进而根据建筑物级别和类型，选取相应的设计安全标准。这种方法适用于确定性情景的单个水库大坝设计，可为工程设计提供依据，但也存在以下几方面的不足：
[0029]1)未考虑水库大坝运行面临风险的不确定性。水利水电工程等别和建筑物级别的确定主要依据其规模、功能目标及其重要性，在设计标准选取时以可能出现的确定性荷载为设防目标，并未考虑运行风险的不确定性，以及多种作用之间的组合。如发生地震后，又
遭遇暴雨洪水等。
[0030]2)未能从流域系统安全的角度，考虑单个梯级大坝的安全水平，使得流域各梯级水库大坝可能处于不同的风险水平。如对于洪水和地震，该方法均是以工程自身等别确定设防标准，规模小的工程抗风险能力弱。就单个梯级而言，这样选取标准基本是合理的。但是，在流域尺度下，不满足流域风险标准的梯级，极有可能成为薄弱梯级而首先触发溃坝风险，若不能有效截断溃坝洪水，则必然出现“多米诺骨牌效应”，引发流域系统安全问题。
[0031]现有方法二：水库大坝安全类别鉴定
[0032]1)水利行业
[0033]现行《水库大坝安全鉴定办法》将大坝安全状况分为三类，标准如下：
[0034]一类坝：实际抗御洪水标准达到《防洪标准》(GB50201)规定，大坝工作状态正常；工程无重大质量问题，能按设计正常运行的大坝。
[0035]二类坝：实际抗御洪水标准不低于部颁水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准，但达不到《防洪标准》(GB50201)规定；大坝工作状态基本正常，在一定控制运用条件下能安全运行的大坝。
[0036]三类坝：实际抗御洪水标准低于部颁水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准，或者工程存在较严重安全隐患，不能按设计正常运行的大坝。
[0037]2)水电行业
[0038]现行《水电站大坝运行安全监督管理规定》将大坝安全等级分为正常坝、病坝和险坝三级。标准如下：
[0039]符合下列条件的大坝，评定为正常坝：(1)防洪能力符合规范要求；或者非常运用情况下的防洪能力略有不足，但大坝安全风险低且可控；(2)坝基良好；或者虽然存在局部缺陷但无趋势性恶化，大坝整体安全；(3)大坝结构安全度符合规范要求；或者略有不足，但大坝安全风险低且可控；(4)大坝运行性态总体正常；(5)近坝库岸和工程边坡稳定或基本稳定。
[0040]具有下列情形之一的大坝，评定为病坝：(1)正常运用情况下的防洪能力略有不足，但风险较低；或者非常运用情况下的防洪能力不足，风险较高；(2)坝基存在局部缺陷，且有趋势性恶化，可能危及大坝整体安全；(3)大坝结构安全度不符合规范要求，存在安全风险，可能危及大坝整体安全；(4)大坝运行性态异常，存在安全风险，可能危及大坝整体安全；(5)近坝库岸和工程边坡有失稳征兆，失稳后影响工程正常运用。
[0041]具有下列情形之一的大坝，评定为险坝：(1)正常运行情况下防洪能力不足，风险较高；或者非常运用情况下防洪能力不足，风险很高；(2)坝基存在的缺陷持续恶化，已危及大坝安全；(3)大坝结构安全度严重不符合规范要求，已危及大坝整体安全；(4)大坝存在事故征兆；(5)近坝库岸或者工程边坡有失稳征兆，失稳后危及大坝安全。
[0042]现有方法二的缺点
[0043]1)未考虑水库大坝失事后果损失的严重性。仅从防洪能力是否满足规范要求、大坝有无质量问题、大坝运行性态是否良好等方面对水库大坝的安全性进行评价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定梯级水库群大坝风险等级的方法，所述梯级水库群包括至少两座以上大坝，其特征在于，包括以下步骤：1)采用可靠度方法计算梯级水库群大坝失效概率，根据风险概率等级划分指标，确定梯级水库群大坝风险概率等级；2)估算梯级水库群大坝溃决后可能的生命损失、经济损失、社会影响和环境影响，根据风险损失等级划分指标，确定梯级水库群大坝风险损失等级；3)综合考虑梯级水库群大坝风险概率和风险损失，根据风险等级划分指标，采用风险矩阵确定梯级水库群大坝风险等级。2.根据权利要求1所述的确定梯级水库群大坝风险等级的方法，其特征在于，步骤1)中采用可靠度方法计算梯级水库群大坝失效概率的具体方法为：式中F为安全系数，Φ为与可靠指标β对应的F>1的概率，μ
F
、σ
F
分别为安全系数的均值和标准差。3.根据权利要求1所述的确定梯级水库群大坝风险等级的方法，其特征在于，步骤1)中所述风险概率等级划分指标按可能性由小到大依次为“几乎不可能”、“不太可能”、“可能”、“很可能”、“非常可能”五级，概率等级为1、2、3、4、5，对应概率取值依次为“≤10-5”、“10-5
～10-4”、“10-4
～10-3”、“10-3
～10-2”、“≥10-2”。4.根据权利要求1所述的确定梯级水库群大坝风险等级的方法，其特征在于，步骤2)中所述风险损失等级划分指标按生命损失、经济损失、社会影响、环境影响分为“一般”、“较大”、“重大”、“特别重大”、“灾难性”五级，依次对应A、B、C、D、E。5.根据权利要求4所述的确定梯级水库群大坝风险等级的方法，其特征在于，所述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建平，杜效鹄，周兴波，刘娟，李斌，高洁，张雄，
申请(专利权)人：水电水利规划设计总院，
类型：发明
国别省市：