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1、从大坝设计和风险分析看大坝安全摘要：经过一百年大坝实践,据统计世界大坝溃坝率已从20世纪初的4？10？至世纪未的约0.2？小于),而从坝的可靠度设计理论可控制其失效概率在0.01？下,可见两者的差距很大,说明目前大坝的实际安全度还应设法提高。关键词：大坝设计风险分析安全 经过一百年大坝实践,据统计世界大坝溃坝率已从20世纪初的4%～10%降至世纪未的约0.2%(或小于),而从坝的可靠度设计理论可控制其失效概率在0.01%以下,可见两者的差距很大,说明目前大坝的实际安全度还应设法提高。在完善大坝设计中,还要注意对大坝可能出
2、现的风险因素进行深入论证,同时还应做好风险管理以及为预防产生风险做好大坝安全监测工作。我国坝工建设已有约3000年历史,但现代大坝从上世纪末叶或本世纪初才逐渐兴起。本文从近百年来已建成大坝的实际情况和统计资料说明世界及我国大坝安全状况:溃坝率从本世纪初的4%已降低至世纪末的约0.2%以下。通过百年努力,由于设计、施工、运行技术的提高,溃坝率已有长足的降低,但溃坝率0.2%仍是相当惊人的。为了提高坝的安全度简单地提高大坝设计的安全系数是无济于事的。近年来各种工业民用建筑已逐渐推行了可靠度设计,要求达到的可靠指标β值应在4.2
3、～3.2之间,这样其失效概率一般应在(3～10)×10-5。此值比前述溃坝率0.2%还有很大差距(小数十倍)。这说明推行可靠度设计以后可规范工程在设计时应该达到的可靠度指标,使工程设计趋于完善。从目前大坝溃坝或失事率看,大坝的安全还有待进一步提高,还应从各工程的特殊情况或途径考虑。据查考,过去大坝溃决或失事大多由于各工程特殊原因造成,主要有:1洪水漫坝,或由于超标准洪水,或由于泄洪设施突然失控;2坝体质量及基础问题;3其他管理等问题。当今投资兴建工程,往往要求进行风险分析,对大坝中可能出现的风险因素进行分析论证,在技术上和
4、经济上进行风险评估,为工程决策者提供依据,同时对有关风险提出抑制措施或对策。1大坝安全状况 我国坝工建设发展较快,迄今已建8万余座,其中包括高、中、低坝,大部分质量较好,但也有一些质量较差的病坝或险坝,一些老坝年久失修,已开始老化。建坝后下游工农业发展,人口增加,供水发电效益显著,但由于种种原因,坝的溃决(特别是中小坝)时有发生,溃坝后果特别严重,主要反映在两个方面:1巨大的防洪、供水、发电效益毁于一旦;2对下游人民的生命财产及国民经济造成极大损失。迄至1980年统计,我国总溃坝率高达3%左右,但326座大型水库中仅2座
5、失事,其溃坝率亦达0.6%,而中小型溃坝较多,约在4%左右。这些中小型坝绝大部分都在大跃进年代中修建,工程规模较小,施工质量差,且管理不善。 国外大坝情况,1967年N.V.Schnitter统计,美国1900～1959年60年中建坝共1650座,垮坝30座,占1.8%。其中1900～1910年占9%,以后逐年减少,到1950～1959年已降为0.4%。据1982年第14届世界大坝会议报道认为世界大坝溃坝率1900年以前一般大于4%,到1900年曾一度大于10%,以后逐渐减少,迄至1980年只有约0.2%。从以上看溃坝率
6、是很高的。据我国统计总溃坝中因洪水漫坝的约占一半,因坝体及地基等质量问题的约占40%,管理及其他方面的占10%。从国外资料分析,各家观点不一,总的认为以基础原因或以洪水过大而失事居多。本文不拟在溃坝的数量及原因上多加阐述,只是说明国内外已建成大坝的失事率还很高,应设法改善。 大坝溃坝统计材料较少,不易精确统计。从以上初略统计资料看,按不同地区统计出入很大,但总的趋势相近,故可以这样认为,溃坝率从世界宏观看,已从本世纪初的4%到10%,至世纪末已降到0.2%或以下。经过这100年溃坝率已降低很多,但0.2%还是较大的。2大
7、坝设计 世界坝工历史悠久,但据称第一座按照极粗浅的稳定和应力要求设计的高60m的丹佛重力坝仅开始于百余年前。19世纪末叶波特兰水泥问世以后才正式出现了混凝土坝和以水泥为胶凝材料的浆砌石坝,而近50m高的土石坝亦开始于19世纪末叶。由于坝工及其他工程的长期实践,人们的认识逐渐提高。本世纪开始,材料力学、结构力学、水力学、土壤力学以及坝工学等逐渐兴起,坝的设计及施工才慢慢地趋于完善。可以认为现代大坝的设计及施工主要是在最近一个世纪内进行的。通过精心设计,大坝结构逐渐趋于完善,坝的安全也逐渐得到改善。正如前节中所述,此期间大坝
8、的溃坝率已从世纪初的4%降至世纪末的0.2%以下。大坝安全虽然已取得了明显的改善,但溃坝率仍相当高。由于溃坝影响太大,故溃坝率还应尽量降低。当然主观愿望希望能建一座绝不会垮的坝,但从统计原理,其可靠指标不能达到100%,只能做到99.99%或99.999%等,相应地失效概率为0.01%到0.001%。到
