梯级水库联合防洪应急调度模式及其风险评估

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1、水利学报2011年2月SHUILIXUEBAO第42卷第2期文章编号：0559-9350（2011）02-0218-08梯级水库联合防洪应急调度模式及其风险评估王冰，冯平（天津大学建筑工程学院，天津300072）摘要：以岗南、黄壁庄梯级水库为例，拟定了水库应急调度规则，提出了应急调度风险评估的方法，给出了漫坝危险度、易损度和风险度的定量标准。并对岗南、黄壁庄梯级水库两种应急调度模式下的风险情况进行了评估。结果表明：在合理的应急调度模式下，突发事件导致水库漫坝失事可能性较小，均属于低度危险，应急调度是一种有效减少洪灾损失的非工程措施；由于梯级水库下游人口、设施众多，梯级水库

2、漫坝易损度较高，有效的应急调度模式也可以最大限度地减轻洪灾损失。关键词：水库；防洪；应急调度；风险评估；风险度中图分类号：TV122文献标识码：A1研究背景水库是我国防洪广泛采用的工程措施之一。在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，可达到减免洪水灾害的目的。至2006年底，我国已建成各类水库大坝85849座，其中坝高15m以上的大坝约1.8万座，水库总库容3［1］约5842亿m。由于各类随机因素以及不可控因素的影响，大坝事故的发生常常难以避免。当水库大坝遭遇不利的突发事件时，这些水库大坝不仅不能正常发挥工程

3、效益，而且可能发生危及安全的事故甚至溃决，严重影响下游生命财产、基础设施和生态与环境的安全，制约当地经济社会的可持［2］续发展。我国的《应急预案》中水库遭遇的突发事件是指水库工程因超标准洪水、工程隐患、地震灾害、地质灾害、上游水库溃坝、上游大体积漂移物的撞击事件、战争或恐怖事件等因素导致大坝产生重大险情。随着国内外对大坝安全的日益重视，现今世界各国都重视并强化了针对突发事件的水库大坝安全管理应急预案编制工作。应急预案是一项重要且有效的降低大坝风险的非工程措施。美国、加拿大、欧洲各国、澳大利亚等发达国家都要求大坝管理部门制订切实可行的应急预案，将其纳入大坝安全管理的重要组成

4、部分。我国政府不仅重视大坝本身的安全，同时重视大坝建成后的安全管理工作及大坝溃决的损失评估，深入开展应急预案研究。水库防洪应急调度是应急预案的一部分，水库［3］防洪风险计算方法主要包括：频率分析法、随机模拟法、随机微分方程法等。LouksDP等通过分析来水洪量与防洪库容之间的关系，得出了在一定防洪库容的情况下，不同洪量所造成的风险。［4］EzioTodini等编制了FLOODSS（floodoperationaldecisionsupportsystem）平台，此平台可以在不同时空条件下进行洪水预报、风险分析，并结合此场洪水对社会、经济和环境造成的危害进行评定。Er⁃［5

5、］［6］icParent等建立了POT（peakoverthreshold）模型来改进水文极值事件的风险分析。姜树海建立了漫坝失事的随机模糊风险分析模型，实现了对大坝防洪能力的定量化，进而为已建大坝和待建大坝的［7］防洪安全评估和校核创造条件。熊明提出了大坝防洪安全风险计算的原则、方法及适用条件。莫收稿日期：2009-07-05基金项目：国家自然科学基金创新研究群体科学基金（51021004）；国家自然科学基金项目（50909069）作者简介：王冰（1985-），女，河北邢台人，博士生，主要从事文学与水资源研究。E-mail：iceking1985@163.com—218

6、—［8］崇勋等应用风险分析理论对澄碧河水库大坝进行了漫坝风险研究，计算了土坝的漫坝风险，［9］探讨了该土坝的漫坝风险标准。梅亚东等应用一阶季节性自回归模型对入库洪水进行模拟，应用三角分布和正态分布描述水力不确定性对泄洪能力的综合影响，在初始起调水位和调洪规则不变的情况下计算了洪水漫坝风险率，此方法综合了水文、水力不确定性的影响，考虑因素比较全面。麻荣永［10］提出了计算土石坝漫坝风险的积分一次二阶矩法，其中漫坝风险计算模型考虑了风浪的影响。水库防洪应急调度是应急预案中最为重要的组成部分，然而我国在水库大坝具体的防洪应急调度措施方面研究较少，特别是2008年5月12日四川省

7、汶川发生8.0级强烈地震，对四川、陕西、甘肃三省的水利工程造成巨大破坏，形成了大量的病险水库，震区90%以上水利工程不同程度出现了损毁，严重威胁着下游人民生命财产的安全。所以，当水库大坝突遇险情时，研究如何通过水库联合应急调度措施，降低水库大坝风险，最大程度保障人民群众生命安全，将洪灾损失降至最低，对水库防洪减灾具有重大意义。2岗南、黄壁庄梯级水库概况岗南水库和黄壁庄水库位于海河流域子牙河系滹沱河的中游（图1），该流域大部分地区属季风型大陆气候，汛期多出现集中暴雨，而冬季降水很小。2岗南水库位于河北省平山县境内，控制流域面积1