河道堤防工程风险评价方法

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1、河道堤防工程风险评价方法　　摘要：本文以河道堤防的风险评估为研究对象，以风险理论为基础，概述了河道堤防风险评估中主要考虑的不确定因素。并对河道堤防风险评估中主要涉及的漫顶破坏、渗透破坏和失稳破坏的风险计算方法进行研究，可为河道堤防的风险评估提供参考关键词：河道堤防；不确定性；风险计算中图分类号：TV143+.3文献标识码：A一、概述5我国每年的洪灾损失都都比较大，防洪安全历来都是备受关注的问题之一。河道堤防工程是控制河道洪水安全宣泄的重要工程措施，河道堤防工程安全和风险评估对于衡量水利工程的安全状况具有重要意义。从总体上看

2、，由于河道堤防工程沿河修建，沿途距离跨度大，在修建过程中会遇到各种类型的基础条件，但由于经费有限，并不是所有的堤防基础都得到了有效处理，这为河道行洪时留下了一定的安全隐患。其次，由于河道堤防工程量较大，为节约资金，往往会在原有堤防基础上加高培厚而成，堤防内部情况复杂，在河道行洪时就可能会发生一些意外情况。但是在现阶段的技术条件和经济条件下，河道堤防的安全分析理论和事故机理还不够完善，很难实时的做出预警，在防洪抢险中常常处于被动地位。这就为河道堤防工程的风险评估提出了要求，本文正是针对这一问题展开研究，通过一定的风险计算模型

3、和分析方法找出堤防中的存在危险的地段，从而为防洪决策提供参考依据。二、风险分析理论基础风险理论是在西方经济学研究领域中被首先提出，并随后被广泛的推广到了多个学科当中。风险的直接定义为以概率为衡量标准来评估工程失效所造成的人员伤亡、财产损失、环境影响等损害的后果评价。通常情况下，风险是由不确定因素产生某种损失的机会，或者是特定的系统不能实现特定功能的几率，风险也可能因为定义角度的不同而形成不同的学术流派，但不论是何种定义方式，都需要回答三个方面的问题，一是可能发生的事故类型，二是发生该事故的可能性，三是该事故一旦发生后所产生

4、的后果。从风险具有的特征上看，风险具有客观性、普遍性、动态性等固有特征。从数学的角度来对风险进行描述，可表述为系统外来何在大于系统本身承受力的概率，即Pf=P(L>R)，其中L为系统外来荷载，R为系统抗力，不同的研究目的会对上述的L和R有不同的定义方式。三、河道堤防工程中的不确定性描述5风险的一个重要特征是不确定性，因此对于特定的问题而言，对其不确定性的描述对于风险的评估具有重要意义，因为对不确定性的描述和相关度量方法对于风险辨识和估计具有基础性的作用。对于河道堤防而言，所涉及到的不确定性主要有以下几个方面的内容：水文方面

5、的不确定性主要是指河道堤防在行洪过程中所可能遭遇的洪水频率不确定性，洪水发生时间的不确定性等。水力、结构上的不确定性这方面的不确定性主要指河道堤防在行洪时所承受的水流冲刷、水压力荷载时的不确定性。由于河道堤防的结构一般为土质结构，内部组成复杂，在承受水压力时，不同河段堤防由于设计条件、施工条件、实时地基条件等都可能存在较大的差异，因此水压力在堤防结构上所造成的荷载效应在不同的堤防地段上会存在差异。操作管理上的不确定性河道堤防管理范围大，在实际的操作管理中可能存在这工程养护不当，管理人员操作失误、堤防养护工作不到位等情况。对

6、于上述几类主要的不确定性，本文中将侧重于对堤防结构的失效风险来进行分析，并建立相应的风险计算模型。四、河道堤防工程的风险计算三类风险因素的计算模型:5（一）漫顶破坏。河道堤防发生漫顶破坏的主要诱因是河道遭遇了超过河道承受能力的超设计标准洪水。因此发生河道堤防漫顶破坏的风险来源就是超标准洪水事件，此时衡量河道堤防发生漫顶破坏的风险即可通过计算该超标准洪水事件的概率来间接衡量。以复合泊松模型来描述洪水随机过程，对特定时间段内的发生超标准洪水的概率计算方法为：设特定时段内的洪峰个数N服从参数为泊松分布，则依据复合泊松随机点过程的

7、模拟要求，得到其随机点过程的概率母函数为：，其中为特定时间段内发生洪峰丛数的泊松分布参数。从而可得到在时段（0~t）内发生超标准洪水，从而引发漫顶破坏的概率为：。（二）渗透破坏。河道堤防发生渗透破坏的成因是渗透坡降超过了堤防土体的临界坡降。令堤防的实际渗透坡降为J，堤防土体临界坡降为JK，则发生渗透破坏的风险计算模型为：，其中f(J)为河道堤防渗透坡降的概率密度函数。而堤防渗透坡降是一个和河道内水位有关的变量，因此可用条件概率来描述坡降和水位之间的函数关系，即，其中为河道水位的概率密度函数。若令，该数值可通过全概率公式计算

8、得到，则可得到在特定的水位范围（H1，H2）内，发生河道堤防渗透破坏的风险为：。（三）失稳破坏。河道堤防发生失稳破坏的原因是边坡失稳，即堤防边坡上的滑动力矩大于其抗滑力矩，其概率模型和渗透破坏的风险计算模型类似，通过类似的推导可到在水位范围（H1，H2）内发生失稳破坏的风险为。五、结语5河道堤防的风险评