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《(最新)大坝防洪安全的评估和校核-水利工程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、大坝防洪安全的评估和校核摘要：洪水漫坝风险失事，是影响大坝安全的主要原因之一。本文寻求一种既能反映大坝防洪系统随机性和模糊性，又能合理描述大坝防洪能力的风险模型，以实现对大坝防洪能力的定量化，进而为已建大坝和待建大坝的防洪安全评估和校核创造条件.
关键词：大坝防洪安全洪水漫坝失事随机微分方程风险分析
更多精品文档,欢迎来我主页查询目前我国和世界上约三分之一的大坝失事，是洪水漫坝所造成的.因此，正确地对大坝防洪安全进行评估和校核，具有十分重要的意义.洪水漫坝风险是和大坝洪水设计标准紧密联系的.按我国现行的洪水设
2、计标准对大坝的防洪安全进行分析，从水文角度估算的理论漫坝风险率远大于实际漫坝失事率.这说明现有大坝通常具有一定的抗洪潜力.这一抗洪潜力主要来源于两个方面：由于水文、水力等随机不确定性的影响，导致了设计者在调洪演算过程和泄洪建筑物设计规模、坝顶高程的决策中，留有一定的安全系数；由于工程、管理等模糊不确定性的影响，导致了洪水漫坝风险失事临界限值的模糊化，常使洪水位略超坝顶高程而不发生失事事故。目前，国内外对大坝防洪安全的分析主要从洪水设计标准的选择出发，仅能考察大坝防洪的水文风险，带有一定的片面性和局限性.诸多随机
3、不确定性和模糊不确定性因素均未能定量引入对大坝防洪安全的分析中，致使这一问题迄今未能解决。１现有大坝防洪安全分析1.1已建大坝防洪安全水准评估通过分析国内外大坝洪水漫坝风险失事的统计资料，可以了解已建大坝的总体防洪安全水准及趋势。据九十年代初统计［１］我国共建有大坝83000余座，其中土坝占90%以上，运行多达30—40年.
表1我国各类大坝的漫顶失事率
２.漫坝失事的随机风险分析更多精品文档,欢迎来我主页查询2.1随机不确定性的作用大坝的洪水漫顶风险率是与水库的整个调洪过程联系着的.在整个调洪过程中，存在着许
4、多人们难以预料和控制的随机不确定性因素，如：入库洪水过程Q(t)的水文条件，出库泄洪过程q(h,m)的水力条件、库容和水位关系w(h)的边界条件、防洪起调水位H(t0)的初始条件等的随机性.所有这些导致了不同时刻水库蓄洪量W(t)的随机变化，这一变化又制约着库水位H(t)的随机消长.无疑地，H(t)与大坝的漫顶风险率Pf密切相关。传统的调洪演算方法不能考察H(t)过程的随机性.所以，设计者不得不采取偏保守的设计，在调洪演算过程和泄洪建筑物设计规模、坝顶高程的决策中，留有一定的安全系数.由此可见，从随机水文、水力
5、设计角度分析，在遭遇超标洪水条件下，大坝仍可具一定的防洪安全度.当然，亦不排除未遇超标洪水时的漫坝风险。2.2随机微分方程的建立对随机变量H(t)的定量分析，是确定Pf的关键。调洪过程随机微分方程的建立，为模拟和分析H(t)的随机变化创造了条件。文献[6]根据调洪过程中W(t)具有Wiener过程特性的分析，建立了带有随机作用项、随机系数和随机初始条件的随机微分方程：更多精品文档,欢迎来我主页查询,(3)式中，μQ(t)为均值洪水过程线，μq(H,m)为均值泄洪过程线G(H)=dμW(H/dμH,μW（H)为均
6、值水位库容曲线，μH为均值库水位，H0为t0时刻的初始随机库水位.dB(t)/dt为一正态白噪声，该项的增加表示了随机因素的引入.这一随机输入是在调洪过程中实现的.Q(t),q(H,m)和w(H)等的综合作用，导致了W(t)围绕其均值过程线μW(t)作随机游走，其概率密度服从正态分布.在扣除了W(t)的均值偏移μW(t)后，存在一无偏的Wiener过程B(t)，其均值E[B(t)]=0，方差D[B(t)=σ2t.B(t)的概率密度f(B)为：(4)
式中，σ2为过程的强度，它决定着W(t)的离散程，据多个随机过
7、程联合分布的概念及对B(t)量纲分析的结果，从3个随机过程标准差σQ(t),σq(t)和σW(t)可得：(5)
取σ2的均值作为式(4)的过程强度。式(3)可简化为典型的Ito方程形式：
更多精品文档,欢迎来我主页查询(6)就考察洪水漫坝风险率而言，人们关注的是这一Ito方程解过程的概率密度，即在不同时刻库水位的随机分布状况.在式(6)的情况下，文献［7］推导了Fokker－Planck方程的简化表达式，以求解库水位过程的概率密度f(h,t):(7)式(7)是一确定性的偏微分方程，可采用有限差分的计算方法求解，
8、以解得调洪过程各个时刻的f(h,t)和相应的μH(t),σH(t).同时，还可求得相应的均值泄量μq(t)：(8)
以随机数学模型考察H(t)的不确定性，能综合多种随机因素在整个过程中的影响，具有较高的可信程度。2.3漫坝失事的随机风险表述对于大坝的洪水漫顶风险，常可规定明确的极限标志，即
z=H-D≥0,更多精品文档,欢迎来我主页查询(9)
式中，D为随机的坝顶高程，其不确定性可据工
