水利水电风险分析和风险管理

水利水电风风险分析和和风险管理理相关问题的的讨论陈祖煜中国水利水水电科学研研究院水利水电风风险分析和和风险管理理相关问题的的讨论问题的提出出风险标准水库汛限水水位相关的的风险问题题建筑物抗滑滑稳定和滑滑坡分析相相关的风险险问题结论和建议议水利部公益益性行业科科研

专项项经费项目目北方缺水地地区大型水水库汛限水水位动态控控制研究水利工程的的风险分析析和可靠度度设计方法法水利水电风风险分析和和风险管理理相关问题的的讨论问题的提出出风险标准水库汛限水水位相关的的风险问题题建筑物抗滑滑稳定和滑滑坡分析相相关的风险险问题结论和建议议大坝和边坡坡的允许风风险－以以年计的失失效概率假定我国共共有10万座大坝,如果平均每每年报告失失事1座,则以年计的的失效概率率为10-5。一些国家对对大坝允许许风险（以以年计）的的规定(a)南非；(b)荷兰；(c)澳大利亚N为失效个体体的数量加拿大不列列颠哥仑比比亚水电局局图制订的的风险控制制图美国垦务局局建议的风风险控制图图水利水电风风险分析和和风险管理理相关问题的的讨论问题的提出出风险标准水库汛限水水位相关的的风险问题题建筑物抗滑滑稳定和滑滑坡分析相相关的风险险问题结论和建议议水库汛限水水位设计与与运用研究究2001年12月，将水库库汛限水位位设计与运运用研究分分为试点水水库研究和和基础理论论研究两部部分同时开开展研究工工作，其中中基础理论论研究分为为4个课题进行行研究。2002年2月，国家防防办组织编编写完成了了《试点水库汛汛限水位与与运用研究究工作大纲纲编制要点点》，并下发《关于开展水水库汛限水水位设计与与运用研究究试点工作作的通知》（办库[2002]8号），确定定了密云、、察尔森等等12座水库为项项目研究的的试点水库库动态汛限水水位相关基础理理论研究延长资料系系列和设计计洪水复核核水库联调；；气象、洪水水预报；分期控制汛汛限水位动态汛限水水位基础理论研研究国内外水库库设计洪水水理论和防防洪调度方方法分析评评价设计洪水方方法分析研研究水库汛期分分期设计洪洪水研究水库汛限水水位动态控控制方法研研究三峡水库入入库洪水预预报系统的的开发屏寸遥测系系统建设的的主要目的的是为了编编制多套三三峡入库站站预报方案案，开发预预报会商系系统，制作作三峡水库库入库站72h预见期的预预报，实现现预报及会会商计算机机化。三峡峡水水库库蓄蓄水水后后，，入入库库站站（（寸寸滩滩、、武武隆隆））至至坝坝址址的的洪洪水水传传播播时时间间在在175m蓄水水位位时时由由原原先先未未蓄蓄水水时时的的48h～54h缩短短到到仅仅6h～12h左右右，，而而三三峡峡水水库库调调度度预预报报预预见见期期一一般般要要求求在在40～88h（第第1～4天。。水情情遥遥测测站站网网三峡峡梯梯级级水水调调自自动动化化系系统统水水情情测测报报站站网网：：覆盖盖了了湖湖北北、、四四川川、、重重庆庆、、贵贵州州、、云云南南五五省省市市；；水情情遥遥测测站站网网三峡峡梯梯级级水水调调自自动动化化系系统统水水情情测测报报站站网网：：一期期工工程程建建设设了了128个遥遥测测站站，，控控制制流流域域面面积积6万平平方方公公里里；；水情情遥遥测测站站网网三峡峡梯梯级级水水调调自自动动化化系系统统水水情情测测报报站站网网：：二期期工工程程建建设设299个遥遥测测站站，，控控制制流流域域面面积积37万平平方方公公里里；；水情情遥遥测测站站网网三峡峡梯梯级级水水调调自自动动化化系系统统水水情情测测报报站站网网：：接入金金沙江江水情情遥测测系统统145个遥测测站，，控制制流域域面积积16万平方方公里里。注：蓝线为主信道红线为备信道1、研究背景-附图1遥测站到三峡梯调中心的通信信道网络结构示意图L波段移动基站S波段短信中心三峡梯调中心C波段北斗卫星北斗地面站DDN雨量、水库遥测站VPN水文（位）遥测站PSTN调制解调器调制解调器移动基站总体介介绍－－屏寸遥遥测系系统建建设的的作用用延长预预报遇遇见期期（最最长至至108小时））增强预预报时时效性性（遥遥测系系统可可预报报的最最短时时段为为1小时））水文预预报技技术相相关关基础础理论论研究究预报模模型有有：１）ＡＡＰＩＩ模型型２）新新安江江模型型３）坦坦克模模型3、预报报体系系结构构构建建－示示意图图下图为为三峡峡入库库站预预报体体系示示意图图：相关问问题讨讨论基础理理论;风险管管理在贝叶叶斯方方法基基础上上建立立动动态汛汛限水水位的的理论论框架架用某种种方法法普查查肝癌癌，设设：A={用此方方法判判断被被检查查者患患有肝肝癌}，D={被检查者确确实患有肝肝癌}，现有一人用用此法检验验患有肝癌癌，求此人人真正患有有肝癌的概概率．已知

A={用此方法判断被检查者不患有肝癌}，

D={被检查者确实不患有肝癌}，贝叶斯理论论解：由已知，得得所以，由Bayes公式，得贝叶斯理论论用某种方法法普查肝癌癌，设：A={用此方法判判断被检查查者不患有有肝癌}，D={被检查者确确实不患有有肝癌}，现有一人用用此法检验验患有肝癌癌，求此人人真正患有有肝癌的概概率．已知

A={用此方法判断被检查者患有肝癌}，

D={被检查者确实患有肝癌}，解：由已知，得得所以，由Bayes公式，得用某种方法法普查肝癌癌，设：A={用此方法判判断被检查查者不患有有肝癌}，D={被检查者确确实不患有有肝癌}，现有一人用用此法检验验患有肝癌癌，求此人人真正患有有肝癌的概概率．返回主目录录已知

A={用此方法判断被检查者患有肝癌}，

D={被检查者确实患有肝癌}，用三峡洪水水预报系统统预报洪水水一星期内不不会出现一一个以洪峰为100,000m3/s代表的洪水水过程在贝叶斯方方法基础上上建立动动态汛限水水位的理论论框架这是在这个个领域迄今今为止我们们能找到的的最适用的的科学定理理;方法简单，，只需要引引入两个新新的概率指指标。相关问题讨讨论基础理论;风险管理南科院目前前正在承担担的工作水库调度规规程编制导导则大坝风险评评估导则水利水电风风险分析和和风险管理理相关问题的的讨论问题的提出出风险标准水库汛限水水位相关的的风险问题题建筑物抗滑滑稳定和滑滑坡分析相相关的风险险问题结论和建议议功能函数和和极限状态态方程大坝和边坡坡的允许风风险可靠度指标标Pf－失效效概率Py－以年计失失效概率T－建筑物物的寿命Nd－建筑物的的设计寿命,一级为100年,二级50年计算以年计的的失效概率的的方法可靠度指标的的几何意义

(a)

(b)

在标准化变量空间上和极限状态面上表达可靠度指标和分项系数

(a)可靠度指标b,(b)分项系数gi

承载能力极限限状态验算表表达式g0——结构重要性系系数；y——设计状态系数数；S()——作用效效应函函数；；R()——结构抗抗力函函数；；Gk——永久作作用的的标准准值；；gG——永久作作用的的分项项系数数；Qk——可变作作用的的标准准值；；gQ——可变作作用的的分项项系数数；ak——几何参参数的的标准准值；；gm——材料性性能分分项系系数；；gd——承载能能力极极限状状态的的结构构系数数。可靠度度分析析的应应用举举例研究安安全系系数标标准；；超越越概概率率的的分分析析方方法法可靠靠度度分分析析的的应应用用举举例例研究究安安全全系系数数标标准准在编编制制水水利利水水电电边边坡坡工工程程设设计计规规范范中中的的应应用用在土土石石坝坝设设计计规规范范修修订订工工作作中中引引入入非非线线性性强强度度指指标标的的作作用用中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准.2002.“碾压压式式土土石石坝坝设设计计规规范范.SL274-2001安全全系系数数和和失失效效概概率率的的关关系系安全全系系数数的的均均值值F=1.67可靠靠度度分分析析的的应应用用举举例例研究究安安全全系系数数标标准准在编制水水利水电电边坡工工程设计计规范中中的应用用在土石坝坝设计规规范修订订工作中中引入非非线性强强度指标标的作用用小浪底大大坝下游游坝坡的线性和和非线性性强度指标稳定定分析非线性指指标安全全系数标标准和和失效概概率研究究粗粒土的的非线性性强度指指标土石坝堆堆石材料料的抗剪剪强度指指标具有有明显的的非线性性特点。。一般来说说，上复复土体每每增加50m，其内摩擦角角即减少8~10°。中华人民共和和国行业标准准.2002.“碾压式土石坝坝设计规范.SL274-2001碾压式土石坝坝设计规范SL274-20018.3.3土质防渗体坝坝、沥青混凝凝土面板坝或或心墙坝及土土工膜斜墙坝坝或心墙坝,其抗剪强度应应采用本规范范式(8.3.2.1)-式(8.3.2.3)确定。上述坝坝型中的1级高坝，有条条件时，粗粒粒料可用本规规范公式(8.3.3)确定的抗剪强强度指标验算算稳定。混凝凝土面板堆石石坝粗粒料应应采用本规范范公式(8.3.3)确定的抗剪强强度指标进行行稳定分析西北口等48工程硬岩堆石石料统计结果果对典型面板坝坝剖面使用的的非线性参数数对典型面板坝坝剖面稳定分分析成果1:1.31:1.4对典型面板坝坝剖面稳定分分析成果1.确定性分析，，2.可靠分析Fl=1.523Fm=1.677=4.72Fl=1.597Fm=1.768=5.03Fl－使用小值值平均Fm－使用均值值1:1.41:1.3可靠度分析的的应用举例研究究安安全全系系数数标标准准；；超越越概概率率的的分分析析方方法法中华华人人民民共共和和国国行行