南水北调东线工程蓄水系统运行风险分析

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1、第一章前言1．2研究意义南水北调工程是我国继长江三峡工程之后的又一超大型水利工程，是解决我国北方水资源严重短缺、生态环境急剧恶化问题的重大战略举措，是关系到我国经济、社会和生态协调发展的跨世纪重大工程，对于保障和促进我国北方地区的经济发展、环境改善和社会稳定都具有十分重要的战略意义。东线工程是南水北调工程的重要组成部分，主要向华北平原和胶东地区供水，保障华北地区的经济、社会可持续发展，改善供水沿线的生态环境。东线工程无论从调水线路长度，还是调水规模，都是目前世界之最。作为一个复杂的巨系统，其输水线路长、涉及工程多、投资大、范围广、地质条件复杂，时空差异变

2、化大，尤其是工程黄河以南段，跨长江、淮河、沂沭泗、黄河多个水系，与沿途河流、湖泊连通构成了一个复杂的水系，工程运行管理涉及多个省市、流域和地区间的水事关系，无论是对工程沿线的城市城镇，还是对国家的水资源战略安全而言，保障工程的运行安全是极为重要的，工程运行中任何不确定性因素造成的工程失事都可能导致较为严重的后果。对此巨系统工程运行期间可能出现的风险进行识别、评估，提出降低风险和控制风险的对策措施，实现工程风险管理，保障工程运行安全，开展南水北调东线工程运行风险分析研究显得尤为必要和紧迫。1．3相关研究自1971年Yen等【1】首先论证了风险分析在水系统的

3、可行性后，风险分析在水库、大坝、堤防、供用水乃至范围更广的水文水资源与水环境系统中逐渐推广应用。但就水利工程而言，国内外工程风险的研究还主要集中于两个领域：大坝风险分析与堤防风险分析。(1)大坝风险分析在大坝风险分析方面，Yen[21、Wood[3]、王才君【41等对大坝水文风险进行分析，并进一步研究了风险标准；Salmon[51、梅亚东‘61、王本德【71等对大坝失事的风险标准进行了研究，详细探讨了大坝风险标准的制定方法，分析了大坝的主要失事后果及其计算方法；Stewart[引、Wieland[91、Lemperiere[101等分析了大坝的综合风险，

4、阐明了大坝风险分析的重要性，探讨了综合风险的工程应用。肖义‘111、曹楚生【121、刘玉2南京水利科学研究院硕士论文恒[131等基于大坝设计标准和风险分析，对大坝的水文风险、结构风险和安全度进行定量评估；麻荣永【14】系统总结了土石坝的风险分析方法及应用。基于学者研究成果，以美国、加拿大、澳大利亚和南非为代表的各国也在加紧制订相关的法规、指南，以形成了一套系统的、完整的大坝风险分析方法和技术、评价和管理体系，如加拿大标准协会1991年发布了《风险分析必要条件和指南》CAN／CSA．Q634．91；1994年澳大利亚大坝委员会(ANCOLD)颁布了((AN

5、COLD风险评估指南》，2003年又在1994年导则的基础上制定了新的大坝风险评估导则并正式发布；同年国际大坝委员会(ICOLD)[bJ发布了《大坝安全管理中的风险分析》通告，标志着大坝风险概念已经被世界接受，大坝风险分析已经成为体系较完整的决策工具。目前大坝风险分析已经进入了关键技术研究完善阶段，主要研究方向是其中的一些关键问题如风险标准的确立、统一等。一(2)堤防风险分析与大坝风险分析技术相比，堤防工程风险分析发展相对较晚，许多学者对堤防工程风险的研究是从水文风险．结构风险一堤防工程系统风险逐步发展的，研究成果主要集中于水文风险、堤防结构风险、失事后

6、果等单项研究。Szidarovszky116】、Tung[17】、Plate[181、冯平【191等分析计算了堤防的漫顶风险；其中Tung建立了计算漫顶风险的时变模型；Ang[201、Sedovsky[211、Cn】m【221、何广讷【23】、王卓甫‘241等基于可靠度理论研究了堤防工程的渗透变形、失稳等结构风险：Duckstein[251、李国刊26】等则对堤防漫顶、管涌渗漏、边坡失稳、风浪冲刷等各种常见失事方式的风险计算模型进行研究；VanderMeer[z71、吴兴征口81等在前人研究的基础上综合考虑了水力边界条件、堤顶高程的不确定性、堤防的维修成

7、本、洪水造成的损失及其发生概率等因素对堤防工程漫项、管涌、稳定等三个方面进行了风险分析。由此可见，风险分析也已广泛应用于堤防工程安全评价工作中，堤防工程风险分析在单项风险如水文、水流及结构包括渗透、失稳等方面已经取得了一定成果，但还存在着一些问题，如未对堤防失事包括漫顶、失稳和渗透失事3种主要形式做出系统分析；计算水位值也大多是经验频率意义上的，衡量风险的主要指标多为单一的经济指标，工程可靠度分析与工程失事后果缺乏有机联系。采用的方法主要是常规的风险率计算方法如MC法及其改进、MFOSM、AFOSM、JC法等，在系统风险分析中，则常采用事故树和专家评估分

8、析方法等。堤防系统所建立风险计算模第一章前言型的准确性、各种工况下失事风险的组合