基于最大熵原理的施工导流随机模糊风险分析

土石不过水围堰漫顶失事具有随机性和模糊性,严重影响水电工程及下游的安全,对其风险进行研究有重要意义。基于模糊事件概率理论,构建了施工导流系统随机模糊风险分析数学模型。探讨利用实测洪水序列推求堰前年最高水位序列的计算方法。然后,提出引入最大熵原理和变分法推导堰前最高水位的概率分布。最后,以某航电枢纽工程为例,结果表明,所建模型是有效的,最大熵分布与水位样本拟合良好,不仅能够得到围堰挡水风险的解析表达,而且合理的评估了围堰漫顶失事风险,为施工导流标准的制定和导流系统的安全评估提供了更多有价值的信息。     

施工洪水变化条件下的导流风险测度模型

上游电站运行改变了待建电站施工洪水的分布特性,采用传统方法无法保证风险计算结果的准确性.为此,针对某梯级水电站的施工导流,考虑施工洪水特征量之间的相关性,采用Copula函数建立洪水峰、量联合分布,描述上游电站断面洪水和区间洪水的随机性.在此基础上,以洪水沿河道演进为序,通过耦合上游电站调度模块、河道洪水演进模块和洪水地区组成模块,建立导流系统施工洪水计算模型,进而以堰前最高水位为风险指标,建立导流系统风险估算模型.通过工程实例验证了模型的有效性和可行性,可为变化环境下施工导流标准的拟定提供技术参考.     

大坝防洪安全风险率的计算方法

综述国内有关防洪安全风险率计算的代表性模型.归纳了3种不同途径的风险率计算方案:第一种为实测坝前年最高水位序列的频率分析法,第二种基于已有的设计洪水成果,第三种基于洪水随机模拟模型生成的大样本序列.三种风险率计算方案都是以不同的方式对坝前年最高水位进行外延,核心内容都是推求坝前年最高水位的分布.以某水库为例采用这三种方案进行了应用研究,研究结果表明采用多种方案来估算防洪安全风险率是合适的.     

梯级水电站建设施工导流风险分析

上游电站同步建设改变了待建电站施工洪水的时序分布,使得现行导流风险测度方法不再适用。为此本文基于风险分析理论,考虑导流系统面临的水文不确定性,构建系统风险分析模型。考虑上游电站断面洪水与区间洪水的相关性,采用Copula函数构造两分区洪水的联合分布,通过Monte Carlo方法模拟各分区洪水。在此基础上,耦合溃堰洪水模拟、河道洪水演进、洪水地区组成等环节,计算待建电站的施工洪水,进而求解系统风险率。通过工程实例验证了模型的可行性,并对其他风险要素进行参数敏感性分析,同时探讨了待建电站导流风险对上游电站同步建设的响应趋势,可为梯级电站同步建设条件下施工导流标准的优选提供依据。     

高土石围堰施工-运行过程边坡稳定性分析

高土石围堰边坡稳定性与堰体材料的力学性质密切相关.在围堰施工及运行过程中,随着结构应力和渗流状态的变化,堰体材料力学参数也发生持续性变化.基于围堰施工过程中堰体应力及渗流状态变化规律分析和土石材料力学非线性理论,建立考虑施工过程的土石围堰边坡稳定分析模型;在此基础上,进行高土石围堰施工-运行过程边坡稳定特性分析,结果表明堰体边坡稳定的最不利工况出现在基坑开挖后的堰前水位下降期,最危险滑动面位置随着水位下降速率的增加由背水面转向迎水面;当水位下降速率一定时,堰坡稳定安全系数呈先减小后增加趋势,最小值及其出现时间与水位下降速率相关.     

过水土石围堰下游冲刷计算及其模型试验

针对土石围堰过水时淘刷围堰堰脚和下游河床的问题,基于面流冲刷理论的计算方法,对围堰下游的冲刷及其相关水力指标进行了仿真计算;通过模型试验得到过堰水流冲刷产生的坑深、坑距以及水位、流速等水力参数,比较分析表明计算成果与试验成果吻合较好.同时发现当导流河床的特性和围堰结构型式使过堰水流产生收缩与不均匀分布,仿真计算相关水力指标值会略小于试验值.     

基于上-下游水电站协商定权的施工导流方案决策模型

基于上游水电站控泄的施工导流方案决策具有多目标性和双边冲突性特点。提出将上游水库汛限水位和下游水电工程施工导流标准的组合作为施工导流方案可行集,在建立方案综合评价指标体系的基础上,考虑水文、水力不确定性,利用Monte-Carlo方法估算各风险效益指标值。基于协商定权理论,将指标权重的分配作为决策过程中上-下游水电站之间冲突和争议的焦点,构筑冲突双方的协商定权局势,并将熵权引入到损失函数计算模型的构建中。工程实例分析表明,模型和方法是可行的、有效的,协商后的指标权重分配更加均衡与全面,反映了双方冲突的协调与解决,决策结果可靠,为上游水电站控泄条件下施工导流方案优选与风险调控提供新的思路和方法。     

基于集对分析相似预测模型的最高洪水水位预报

针对洪水变化过程难以预料、洪水水位与其影响因子之间复杂的非线性关系及其危害范围广等特点,提出将集对分析检验与互相关系数统计假设检验相结合,识别影响最高洪水水位变化的主要预测因子,进而建立了基于集对分析的最高洪水水位相似预测模型（SPA-SF）。计算结果表明：采用SPA-SF预测最高洪水水位,预测概念清晰,计算直观,结构清晰且预测精度较高,为准确预测最高洪水水位提供一种新的理论依据。     

大坝原址重建施工导流风险特性研究

随着中国后水电开发时代的到来,大坝重建工程逐渐增多。大坝重建工程导流系统一般由原工程建筑物和新建导流建筑物联合组成,导流系统的组成和功能的丰富化使导流系统约束和导流风险因素更加复杂,导流风险呈现显著的特异性。本文旨在探索大坝重建工程施工导流风险计算方法及其变化规律。在大坝重建工程导流系统分析的基础上,归纳主要致险因素和致险模式,研究建立上游水位、下泄流量、下游水位等致险模式的数学表达,综合建立大坝重建工程导流多维风险判别式。针对系统中的洪水不确定性,利用Gumbel-Hougaard Copula函数描述洪水峰量联合分布,同时考虑原工程控泄规则和导流泄水建筑物的运用规则,利用Monte-Carlo方法模拟导流度汛过程并计算水力要素,结合风险判别式建立大坝重建工程施工导流多维风险计算模型。定性风险分析说明,建筑物的功能和设计标准差异决定了大坝重建工程导流系统的多种致险模式并不完全相关,导流系统风险呈显著多维分布特征。由于风险特性与导流系统配置有关,针对将原大坝作为上游围堰,占用原工程泄流建筑物出口的典型重建工程导流系统,进行了导流风险计算。定量风险特性分析说明：导流风险存在从下游漫顶致险模式向原坝泄水致险模式的转移点,主导致险模式转移的驱动因素是导流系统的泄流量,转移点对应下游围堰可防范的风险上限。研究成果为大坝重建工程导流风险评价和方案优化提供了重要支撑。     

施工导流方案优选的熵TOPSIS决策模型

针对现阶段施工导流方案优选存在的问题,选择工程的导流投资、经济损失和施工强度等3种因素作为决策指标,引入信息熵来计算各评价指标的权重,构建基于信息熵多目标导流标准的TOPSIS决策模型,通过求解评价方案的欧氏贴近度确定施工导流的优选方案,并通过工程实例加以验证.研究表明,该方法避免了由于主观原因造成的误差,评价结果客观...     

涉水工程洪水风险基本概念的探讨

洪水风险是水文学中一个非常重要的研究课题。本文论述了洪水风险的确切含义,指出现存的两种洪水风险理念：次风险和年风险,前者认为年内最大和次大等洪水引起的风险都应在工程设计中考虑;后者认为只有年内最大洪水引起的风险在设计中才能考虑。提出了以频率表征洪水风险度的思路,与次风险度对应的称作次频率,与年风险度对应的称为年频率。阐明了基于年风险度和次风险度为基础的防洪标准是不同的。探讨了以年最大洪水信息为基础的年风险度和以年内最大及次大洪水信息为基础的年风险度的差异,研究表明前者符合现行防洪标准要求,后者不完全符合防洪标准要求。     

考虑施工进度影响的锦屏一级水电站导流全过程风险分析

在传统的导流风险分析中,较少考虑进度不确定因素,并且没有把各导流时段联系起来分析导流全过程的导流风险.基于此,以锦屏一级水电站大坝施工为背景,将导流过程分为3个时段,分别对进度系统和导流系统进行分析研究,采用进度风险描述进度不确定性因素,采用时段导流风险描述水文和水力不确定因素,并根据进度和导流系统的时间一致性和分段一致性,进行耦合处理,建立概率树分析模型,评价考虑进度不确定性的导流全过程综合风险.揭示进度不确定性因素对导流综合风险的作用关系,为施工组织管理与导流标准的选择提供科学依据.     

基于Bayes方法和模糊检验的年最高水位的概率模型研究

提出了年实测最高洪水位分布概率模型的模糊检验方法，并以此分布为先验分布，用Bayes方法得到验后分布的统计参数，以进一步修正概率模型的统计参数，得到更新的模型参数．计算实例中，以长江下游某市水文站实测的58年最高洪水位资料为样本，用K-S法和模糊检验法对年最高水位的分布规律进行检验，其结果表明：用K—S法检验，年最高水位概率分布对正态分布和极值I型分布都不拒绝，但通过模糊检验法可以证实正态分布更接近实际；再利用后10年的实测最高洪水位的小样本，对模型的分布参数进行了修正．提出的年最高洪水位的更新概率模型及参数计算方法，为现有堤防工程的加高设计方案决策提供了理论基础．     

浙江滩坑水电站过水围堰模型试验研究

滩坑水电站工程施工导流采用一次围堰断流、隧洞导流的方式,上下游围堰均采用土石过水围堰型式,为进一步掌握施工导流各阶段的水流条件,确保围堰和坝体度汛安全,进行了过水围堰导流模型试验研究.通过模型试验,测试了导流隧洞和过水围堰的泄洪能力,测试了围堰、大坝过水流速、流态和导流隧洞的水流流态,验证了堰体和坝体过流保护措施.根据模型试验成果,进一步优化了围堰结构布置和上游围堰堰面保护措施,为工程导截流设计与施工组织提供了重要的指导作用.     

荆江-洞庭湖洪水演进模型

长江中游是由水库、湖泊、蓄滞洪区组成的复杂防洪工程体系,针对荆江-洞庭湖复杂河网系统规模庞大、水流复杂的特点,建立了一、二维联算洪水演进模型,其中河道与湖区采用一维河网模型,分蓄洪区水流采用二维模型模拟.模型提出了实时预报模式、河网断流计算模式、河道与分蓄洪区水量交换模式.将模型用于荆江特大洪水调度,较好地反映了洪水在荆江-洞庭湖河网区的演进过程,模型可用于实际防洪调度方案评估.