“水库大坝安全保障关键技术研究与应用”科技成果通过鉴定

<正>近日,水利部国际合作与科技司对由南京水利科学研究院、中国水利水电科学研究院、河海大学等单位完成的项目"水库大坝安全保障关键技术研究与应用"进行了成果鉴定。鉴定专家委员一致认为该项目研究成果整体达到国际领先水平。该项目围绕水库大坝安全保障关键技术,从基础性支撑技术、降低风险的关键措施、风险管理战略3个层面,分别开展了水库大坝病险与溃坝规律研究、溃坝试验和模拟技术研究、基于风险的大坝安全评价技术开发、病险水库除险加固关键技术研究、水     

惠女水库大坝溃决风险分析

大坝风险管理是贯穿于大坝生命全过程的动态管理,而大坝溃决风险分析是大坝风险管理的核心。以惠女水库大坝安全管理为例,对有可能危及水库工程安全的各种因素及可能发生的水库溃坝形式进行分析,引用《溃坝洪水计算大纲范本》的计算公式及理论依据,通过对水库大坝的各种工况进行计算,全面分析惠女水库大坝的溃决风险。     

简讯

大尺度溃坝首次试验开展大尺度溃坝首次试验日前在安徽滁州大洼水库进行。本次试验是“十一五”国家科技支撑计划重点项目“水库大坝安全保障关键技术研究”的课题之一。大洼水库位于安徽省滁州市施集镇花山村境内,控制流域面积2&#183;71km2,总库容约10万m3,以灌溉为主,水库大坝总长120m,坝顶宽3m,最大坝高10m。本次试验技术难度大,技术要求高,进行如此大尺度的溃坝试验在国内外尚属首次。大洼水库大尺度溃坝试验旨在建立大尺度物理模型,模拟上游水库、下游河道的实际情况,并尽量保证坝体的结构、材料、力学性能相似。开展洪水漫顶、坝基管涌等导致的溃坝模型试验,从整体上观测大坝溃口形态、溃口形成发展过程、上游库水位降落过程、溃坝流量过程和下游洪水演变过程,进一步研究溃口冲蚀下切、横向扩展和溃坝流量(流速)之间的相互关系,探究溃坝形成机理,为溃坝预防、预警及溃坝应急、应对提供技术支撑。溃坝机理和溃决洪水研究是水库大坝安全保障体系的关键内容,是直接关系到降低大坝风险、应对突发性洪水事件能力建设的一项基础性研究。由于大坝坝型众多,溃决过程的复杂性、不确定性,至今人们对溃坝机理和溃坝洪水运动规律的认识仍有待进一步深化。我国大坝数量、坝型...     

病险水库风险判别标准体系研究

在常规的大坝安全鉴定(评价)的基础上,引入和采用目前国际上先进的大坝风险分析概念和技术,建立了我国病险水库风险判别标准体系,主要包括工程安全评价、风险分析、风险评估及除险加固排序四部分.对沙河集水库大坝加固前后风险分析的应用实例表明用该体系进行风险评价能得到比较满意的效果.该体系还可通过对事件及溃坝后果赋值的办法,获得诸多病险水库的风险指数,从而应用于病险水库除险加固排序.     

水库大坝地震风险评估技术

技术简介：针对水库大坝的等级、可能地震引发的危害,通过事件树、FMECA等方法识别地震对水库大坝工程危害,分析地震作用下的水库大坝破坏概率及溃决模式,估算水库下游由地震溃坝带来的影响,提出水库大坝地震风险监测及应对原则、大坝地震风险实时分析及预警体系的思路与方法,进行预警并指导工程安全管理,有效降低大坝地震风险。     

基于主成分分析法的水库大坝风险排序综合指标研究

水库大坝风险排序研究对风险管理具有重要意义。文章在全国病险水库除险加固信息管理系统数据库基础上,综合考虑溃坝损失、溃坝概率、水库效益3方面因素,采用主成分分析法建立水库大坝风险排序综合指标及其对应的计算方法。通过某省的15座病险水库应用实例说明,基于主成分分析法确定水库大坝风险排序综合指标的方法,具有合理性和可行性,对于水库大坝风险管理具有应用价值。     

2000—2018年中国水库溃坝规律分析与对策

截至2018年底,我国已建成各类水库98 822座,总库容8 953亿m3。水库工程不仅是我国防洪体系的重要组成部分,更是优化水资源配置的关键工程措施。水库大坝一旦溃决将严重危及公共安全,从历史溃坝事件中吸取教训并分析溃坝特征规律,对提高水库安全管理和防灾减灾水平具有重要意义。在收集我国1954—2018年发生的3 541起溃坝事件的基础上,重点针对2000—2018年发生的84起溃坝事件,从空间分布、水库规模、坝高、坝型、溃坝原因、溃坝率等方面进行了详细统计分析,系统梳理了21世纪以来我国溃坝事件的规律趋势特征,主要包括:（1）气候变化背景下超标准洪水成为水库漫顶溃决的主因;（2）水库因工程质量导致的溃坝问题突出;（3）水库运行管理不当成为溃坝事件重要诱因;（4）西部地区溃坝率较其他地区仍然偏高。为进一步加强我国水库大坝安全管理,提出必须重视气候变化对水库大坝安全运行风险的影响、完善工程建设与运行安全监管体系、改善中西部地区大坝安全管理运行条件、兼顾水库安全管理工程措施与非工程措施等对策建议。     

基于事件树分析法的大坝可能破坏模式分析

水库大坝一旦失事,势必对下游地区造成重大生命财产威胁.运用事件树分析法原理,以油罗口水库大坝洪水荷载作为初始事件,对大坝可能的破坏模式及其溃坝概率进行了分析和计算.结果表明,该水库大坝最大可能破坏模式为坝体管涌破坏,且溃坝风险远大于安全可接受值,上述结论与水库大坝存在的主要病险问题具有较强的吻合性.研究结论在一定程度上为水库管理单位预防溃坝事件的发生提供了理论依据.     

基于AHM的水库除险加固排序方法研究

在水库大坝风险评价概念的基础上,利用层次分析模型方法对病险水库溃坝后果综合系数进行了定量分析。结果表明:应以生命损失的权重系数来控制溃坝后果综合系数,从而获得病险水库的风险量化指数,为病险水库除险加固排序提供依据,使风险大的水库能优先得到除险加固。     

基于BIM+GIS技术的前坪水库溃坝洪水数值模拟

为确保水库汛期防洪及水库下游人民生命财产安全,以河南省汝阳县前坪水库为例,基于库区高精度地形图和DEM,采用BIM技术、GIS技术结合MIKE软件建立水库溃坝一维、二维耦合数值模型,模拟水库大坝在5 000 a一遇校核洪水位下溃坝及洪水下泄过程,计算水库溃口流量过程及溃决后洪水在下游的演进过程,获得水库下游淹没区范围、淹没区流态等洪水风险信息。结果表明:大坝溃口流量过程与经验公式计算结果较吻合,数值模型可有效模拟溃坝后洪水下游演进风险特征,计算结果较为合理,三维洪水演进过程直观准确。     

群坝风险评估指数排序方法的探讨

结合江西省水库的实际情况,研究了群坝的风险评估指数排序方法,综合评定了大坝工程安全风险程度因子和溃坝损失影响因子,并综合考虑水行政主管部门对水库管理因素的排序、总库容、灌溉效益、加固前期工作等情况,确定水库的综合影响因子.以这3大影响因子的乘积表示水库的风险评估指数的高低,风险指数越大,表明水库越危险,应优先得到除险加固.通过对江西省200余座不同类别的水库应用排序表明,该计算方法简单实用,可操作性强,分析结果与实际基本相符,可用于群坝除险加固排序.     

土坝坝坡失稳风险分析

土坝坝坡失稳是导致溃坝的主要原因之一,进行坝坡失稳风险概率分析是大坝风险评估的重要组成部分。针对土坝坝坡失稳风险模型,详细讨论了模型中各有关参数的取值及随机变量的统计分析问题,建议以坝坡最危险滑裂面为基础的坝坡失效风险计算的蒙特卡罗法,并以某大坝的坝坡失稳风险分析为例说明了建议方法的具体应用。     

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。     

基于生命质量指数的病险水库除险加固效应评价方法

目前病险水库除险加固投入多依据标准和规范定性确定,缺乏定量的论证。生命质量指数(Life quality index,LQI)是一个复合的社会指数,能较好地结合工程当地的经济发展水平,从社会效应的角度来优化结构失效风险率和除险加固投入间的关系。将风险和LQI理论引入到病险水库除险加固决策优化过程中,基于已有溃坝资料提出了溃坝生命损失的快速估算公式,在当前规范的基础上,建立了病险水库除险加固效应的定量评价模型。以华东某均质病险土坝为例,分析了除险加固前后该坝的渗透失稳风险率,估算了溃坝生命损失;根据工程当地的社会、经济发展水平和LQI参数,计算出了LQI增量和最大社会愿意支付费用,定量分析了除险加固效应,验证了文中方法的有效性。     

水库溃坝洪水数值模拟及下游风险评价

以锦屏二级水库为例,利用DAMBRK和一维水动力模型模拟多种组合工况下水库溃坝和洪水演进过程,并对计算得到的溃口流量及下游洪水演进结果进行分析。根据溃坝洪水模型计算获得的水库下游地区洪水淹没情况,综合考虑洪水的危险性、暴露性和易损性,利用模糊综合评价法对水库下游8个重要乡镇进行了洪水风险评价,评价结果可以为该流域进行安全应急预案制定、洪水灾害风险管理等提供技术参考。     

小型水库大坝溃坝风险识别研究

小型水库遭破坏的危险主要是溃坝风险,为了给小型水库大坝安全提供资料,对小型水库大坝溃坝历史资料进行统计,分析泰安市岱岳区18座小型水库安全鉴定资料,并利用事件树法分析了小型水库大坝的主要溃坝模式和溃坝路径。结果表明,小型水库主要的溃坝原因是漫顶和坝体施工质量,在3 339座溃坝事故中,漫顶1 737座,占50.2%,由坝体施工质量引起的溃坝1 205座,占34.8%。溃坝模式和溃坝路径的提出,为小型水库大坝溃坝概率的确定以及溃坝风险分析评价奠定基础,并为其除险加固提供依据。     

土石坝失事量化风险评估方法研究

风险评估为衡量大坝安全提供了很好的途径，近十几年来，风险评估技术在发达国家的大坝安全管理中得到了快速的发展和应用。已经成为现代大坝安全管理的一个重要环节。为此根据风险评估的理论和方法，对土石坝失事风险的量化计算方法进行了探索研究，闸述了包括失事模式识别、失事概率分析和失事后果估算的有关概念及公式，介绍了运用大坝容许风险进行风险评价的方法，并提出了一些降低土石坝失事风险的建议。     

我国溃坝生命损失估算方法探讨

为了进一步完善水库大坝风险评估体系,分析比较了国内外溃坝生命损失计算经验公式的局限性,在前人研究的基础上,对我国风险人口死亡率值作了一定的调整,提出了适合我国溃坝生命损失估算的经验公式。     

基于风险的病险水库除险决策技术

利用风险分析及风险管理技术,研究群坝风险排序技术、单座水库大坝风险要素排序技术,以河南省安阳市的10座小型水库为例进行风险排序,以江苏省某水库东副坝为例进行风险要素排序,探讨在资金有限条件下确保最大可能地降低病险水库风险的技术。研究成果可应用于目前正在开展的病险水库除险加固决策。