改进溢洪道设计 保证大坝安全

溢洪道对于大坝安全具有重要作用,其成本占整个工程费用的相当部分。报告指出:几乎三分之一的大坝事故都是由于溢洪道的泄洪能力不够而产生的。一般来说,溢洪道设计洪水的选择是一个社会经济学的决策问题。在发展中国家里,在农业生产优先的情况下,溢洪道设计洪水可以采取较低的重现期。而在发达国家,大坝溢洪道则设计成能通过可能最大洪水(PMF)。在美国采用这种标准的大坝已有三万多个,其设计洪水属于不可确知的范围。过去十年间,主要注意力放在将危及人类生命安全的可能性降到最低限度,同时要减少由于大坝漫顶而引起的结构破坏。因此,大坝工程师们选用了高重现期洪水溢洪道的设计来进行。这必然导致泄洪设施尺寸大而成本昂贵。这种结构尺寸和成本的增加,极大地影响着整个工程的经济合理性。同时,如采用普通类型的溢洪道,就使得邻近结构物的总体布置非     

土石坝洪水漫顶模糊风险分析

基于大坝漫顶风险分析理论,建立漫顶失事模糊风险模型,并以新疆玛纳斯河夹河子水库为例,对其土石坝洪水漫顶模糊风险进行评估。得出主要结论,该水库大坝平均漫顶失事模糊风险率为5．02×10^-3,超过了我国大坝风险评价标准。综合评定该大坝的洪水漫顶破坏风险较大。     

传统的“设计洪水”这一术语还应当保留吗？

极限洪水的流量，例如可能最大洪水（PMF），约为大坝使用寿命期间可能发生的最大洪水流量的3倍，对于土石坝出现较小的漫顶过流就可能引起溃坝，而对于高混凝土坝，出现较大的漫顶过流也有可能引起溃坝。对于大多数已有的坝和对于许多新建的坝，原来的总体设计都是根据“设计洪水”进行的，按这种方法设计，库水位要求保持在比坝顶高程低出较多的高程。这种设计洪水的年概率通常都选择在1／500和1／5000之间。而相应于这种洪水发生实际溃坝的概率并不清楚，这种方法忽视了对于泄放极限洪水来说许多低成本费用的技术方案。而一种更为客观实际的方法是依据发生概率可能非常小的所谓“安全校核洪水”（常选用PMF作为安全校核洪水）进行设计，对于这种洪水，库水位可以接近坝顶高程，并允许出现某些有限的破坏。这种情况下，“设计洪水”的意义和重现期就有问题了，而这个术语的存在将会引起概念上的混乱。     

大坝洪水漫顶风险评估

洪水漫顶是导致大坝溃坝的主要原因之一,大坝洪水漫顶风险评估是大坝风险评估的重要组成部分。为此,简要介绍了大坝洪水漫顶的风险模型,并通过实例详细地讨论了模型中各有关参数的不确定性处理方法,探讨了入库洪水的不确定性对洪水漫顶风险率的影响以及按规范设计的大坝的防洪能力问题。     

HYDROPLUS的设计

Hydroplus是一种自溃闸门系统。它由一组安置在溢洪道底槛上的独立单元构成,当发生规定量级的洪水时,这些单元开始按预定的顺序倾覆,而不致使大坝遭受漫顶的危险。重现期主要根据预测的溃坝后果设定。     

混凝土坝洪水漫顶生命风险评价

对混凝土大坝洪水漫顶的生命风险评价方法进行研究,以改进传统的评价方法。提出基于Copula函数和三点式变倍比放大法来随机生成年最大入库洪水过程线概率序列的峰量双变量分析方法,同时进行生命风险的评估;并对溃坝生命风险评价标准进行研究,以得出更符合我国大坝现状的生命风险评估标准。以贵州某水电站为例,对其加固后的洪水漫顶生命损失进行评估,依据风险标准进行生命损失风险评价,结果显示加固后该水电站拱坝洪水漫顶对下游村镇造成生命损失的风险较小,属于社会可接受范围。混凝土坝洪水漫顶生命风险评价的方法考虑了洪水特征量间的相互关系,所得洪水发生概率更加贴合实际。     

土石坝水库溃坝洪水非恒定流演进计算应用研究

本文通过对老鹰嘴水库工程土石坝溃坝洪水研究,预测水库大坝溃口发生的过程(如形状、深度、宽度、溃口扩张的速度等),计算溃口出水流量,通过水库库容演算,预测水库溃口过流量的过程线;对大坝在正常蓄水位、大坝校核洪水、大漫顶三种情况下的溃坝洪水,进行了下游河段洪水非恒定流演进计算,分析最不利为大坝漫顶工况,并在大坝漫顶工况下根据不同溃决状态,分别计算出1/4溃决、1/2溃决、全溃决的下游淹没水位、影响范围人口等数据,为制定相应的应急措施提供依据。     

干支流洪水作用下的水利工程洪水漫顶风险率计算研究

洪水漫顶是影响水利工程安全的一个重要因素。干支流交汇处支流上水利工程不仅受到支流洪水的直接影响还会受到干流洪水顶托的影响,采用Copula-Monte Carlo模拟方法构建干支流洪水作用下大坝的洪水漫顶率计算模型,并分析不同Copula函数、不同干支流洪水相关性对漫顶风险率的影响。以桂平航运枢纽为例,研究结果表明:最优的Clayton Copula计算的洪水漫顶率为1. 38×10~(-4);由于干支流洪水间相关性较弱,不同Copula函数对洪水漫顶的影响并不明显,GH、AMH、CClayton、Frank Copula都会一定程度地低估洪水漫顶风险;随着干支流洪水流量相关性的增强,洪水漫顶率也会相应的增加。     

冯家山水库洪水标准风险分析

介绍了水库洪水标准风险分析的基本内容,并采用标准风险评估方法对冯家山水库洪水标准进行了风险分析,结果表明洪水标准的风险率有如下分布规律:①入库洪峰流量相同时,PMF的重现期越大,相对应的洪水标准风险率越小;②洪水标准风险率相同时,PMF的重现期越大,相对应的入库洪峰流量越小.     

卡彭特坝三维稳定分析

卡彭特(Carpenter)坝是一座砼重力结构,由阿肯色电力照明公司所属并运行管理,该坝按联邦能源管理委员会的分类定为高险坝.因此需要对其进行锚固,以确保在假定的入库设计洪水到来期间大坝的稳定性.按照联邦能源管理委员会《工程准则》(参考文献1)的规定,一座坝被指定为高险坝,则其入库设计洪水通常应按可能最大洪水(PMF)考虑.理论上讲,PMF是最严重的洪水,其重现期大于万年一遇.然而,多数象卡彭特这样的老坝是按照明显小于PMF的洪水标准来设计承受洪水而引起的水压力和扬压力的.所以,这类高度危险的老坝常常需要采取施工后的补强加固.本文阐述了对卡彭特坝进行的三维稳定分析,确定了为了满足联邦能源委员会稳定规范要求所必须的补强加固工程的范围.     

从水库垮坝数量看我国的防洪标准

1981年我国已建水库总数为86 881座,其中小型水库有81 215座;2006年为85 849座,其中小型水库有82 367座.在1954～2006年的52年间,共垮坝3 496座,其中属于洪水漫坝而垮者为1 800座,占垮坝总数的51.49%.但是,真正属于洪水超标准而垮者只有316座,其中大(2)型2座、中型水库17座、小型水库297座.采用超越概率和工程有效服务年数两种方法计算分析,结果表明:8万座小型水库在40～50年内因洪水超标准而垮坝的有297座,其相应的防洪标准为10 000～13 000年一遇.究其原因,一是在设计洪水计算过程中基于安全的考虑,层层加码,使计算结果严重偏大;二是在水工设计上,对大坝都设定了一定的安全超高等.     

基于随机微分方程的大坝漫顶风险研究

考虑入库洪水的水文条件、出库泄流能力、库容与水位关系以及防洪起调水位等不确定性因素,基于随机微分方程对大坝的漫顶风险进行了量化分析。计算实例表明:运用随机微分方程进行水库的调洪演算中综合考虑了各种不确定性因素对库水位随机过程的影响,计算的大坝漫顶风险率更趋合理。     

桃曲坡水库除险加固后漫坝风险研究

运用漫坝风险分析理论和风险评价标准,结合桃曲坡水库除险加固工程,考虑影响漫坝的洪水、风浪、库容、泄水能力等不确定性因素,建立了桃曲坡水库大坝在洪水与风浪联合作用下的漫坝风险模型,计算了大坝在洪水与风浪联合作用下的漫坝风险及安全可靠度.结果表明,漫坝风险值均小于漫坝安全评定标准,大坝安全.研究成果可为水库管理部门提供科学依据,并为充分发挥桃曲坡水库的防洪兴利效益提供技术支撑.     

不同重现期标准双变量设计洪水计算方法

为了确定合理的双变量设计洪水组合,采用C测度、联合和同现重现期3种不同双变量重现期对基于Copula函数的洪水峰量组合进行频率分析,选取极大似然法、条件最可能组合法和双变量同频率法3种方法,研究了不同重现期标准下双变量设计洪水对应的计算方法,从不同方法计算得到的设计洪水组合中选取最优设计洪水值组合,并以新安江水库流域为例进行了计算。结果表明:采用C测度重现期作为双变量频率分析的标准,可确定合理的危险事件的范围,有效规避以同现重现期为标准带来的安全隐患,解决以联合重现期为标准造成的性价比低的问题。     

防止洪水漫顶的措施

在中小型水库以往的设计中,往往由于水文资料不全或采用计算方法不当,计算出洪水流量与实际情况有较大的差别,而水库的防洪标准又定得比较低,遇到超过设计洪水或小面积集中暴雨时,可能造成洪水漫顶,应立即抢护。抢护的原则一般是“上截下泄”,一般有如下几方面措施(在确定抢护措施时要特别注意采用当地材料):     

美国陆军工程师团堤坝水文风险的评估与处理

美国陆军工程师团(USACE)从仅基于过去40 a收集的水文数据进行分析研究,正逐步转向风险指引型(risk-informed)决策机制。建立了随机事件洪水模拟模型,并使用这些工具进行决策支持。USACE已识别出多座大坝存在严重漫顶风险,在对水文信息进行更新之后,发现一些大坝面临的风险正在显现。USACE拟定了溢洪道和泄洪口的稳健设计策略,以适应假定水文条件的潜在变化。讨论了处理漫顶风险的整体策略。     

对于我国大坝设计洪水标准的商榷

一、洪水估算方法的发展在现代,大坝的高度已突破300米,并向更高的方向发展,大坝是一种巨大的建筑物.如果设计洪水偏低或设计施工不当,就会造成险库,大坝一旦溃决,垮坝洪水冲击波将给下游人民生命财产带来毁灭性灾害.根据现有资料,约有30%垮坝是由洪水漫顶所致,可见洪水估算在大坝设计中是一个极为重要的环节.所谓设计洪水计算就是推算过去未发生或已发生而未记录,但今后却有     

浯溪口水利枢纽溃坝洪水模拟

浯溪口水利枢纽位于昌江干流中游,是一座以防洪为主的水利工程,其溃坝洪水研究对于下游景德镇市防洪风险管理具有十分重要的意义.应用TELEMAC-2D建立了浯溪口水利枢纽二维溃坝洪水演进数学模型.模型模拟范围以60 m等高线为界,坝址为上游边界,下游出口距坝址62 km.模型采用非结构化三角形网格划分,局部加密.应用昌江河水面线和樟树坑水位流量过程线的实测值对模型合理性进行了验证,模型计算值与实测值基本吻合,说明TELEMAC-2D能较好地模拟河流洪水演进.进而取用不同入库洪水重现期在漫顶溃坝情况下的溃决流量过程作为洪水演进的上游边界条件,模拟计算出不同溃坝流量下浯溪口大坝下游洪水水力特性参数(水深、流量和淹没范围等),为浯溪口溃坝风险图绘制及大坝下游城市防洪管理提供了科学依据.     

湖北省云溪水库设计洪水分析

为分析计算云溪水库的设计洪水，采用实测降雨资料和查图法计算设计暴雨，基于最不利原则选择暴雨结果，通过推理公式法和瞬时单位线法进行不同重现期设计洪水推算，并与原除险加固设计洪水成果作对比。结果表明：利用瞬时单位线法计算的0.1%～1%频率下的洪水设计成果与原除险加固成果差别在5%以内，相差不大，且千年一遇设计洪峰较原除险加固成果略小。因此，出于工程安全考虑，云溪水库除险加固工程最终采用原除险加固设计洪水成果。     

萨格奈河特大洪水期间闸控溢洪道运行及相关设计准则改进

1996年萨格奈河洪不清明了在特大洪水中闸控溢洪道操作过程中存在的内在问题，由于停电和卡梁，闸门不能运行和发生故障是普遍现象。在某些地方，至坝上开启闸门的通道不畅，操作闸门提升设备的关键人员不能胜任。而且，在某些情况下，洪水中的漂浮物降低了泄洪能力，并在结构上产生很大的推力。在萨格奈河洪河洪水后的一段时间内，讨论了关于提高闸控溢洪道安全设计标准的问题。在研究未来洪水调控计划时表明，确定混凝土大坝和溢洪道的最大允许漫顶深度是很重要的。运用风险分析法确定现有设施要求安全校核洪水和设计洪水。该方法包括混凝土大坝和溢洪道最大允许漫顶深度的考虑。按照1996年萨格奈河洪水中抵抗2m漫顶水头的6．35m高结构稳定反分析，用图解法说明了决定闸控溢洪道允许漫顶深度的方法。最后，魁北京水电公司简要阐述了更新拉比德工程的设计比较方案。新型溢洪道设计方案阐明了魁北克水电公司关于选择安全校核洪水、设计洪水、漫顶考虑以及相关水力机械设备选取等方面的经验。