基于混凝土大坝的泄洪建筑物风险指标体系及泄洪风险研究

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蓄水安全鉴定是大型水利水电建设工程蓄水验收的必要依据,然而,目前的鉴定结论主要是建立在定性分析的基础之上,要把大坝安全管理水平提升到一个新的高度,确保水电站大坝的运行安全,就要加强以定量评判为主的大坝风险分析研究。风险分析研究的基础就是建立合理的指标体系,而目前指标体系的研究主要是建立在模糊理论和大量监测资料的基础上,研究对象也以土石坝为主,实际应用起来有很多局限性。因此,本文就如何在监测资料缺乏的情况下建立混凝土大坝的风险指标体系进行了探讨,重点对泄洪系统中的水力风险进行了研究。首先,本文回顾和总结了国内外大坝失事的原因及常见水力事故的原因,对风险因素进行了分类。经过对目前大坝指标体系的比较分析,参考相关规范,初步建立了基于可靠度思想的混凝土大坝的风险指标体系,所建立的指标体系侧重于泄洪建筑物的研究。其次,对所建立的风险指标的度量和赋权方法进行了探讨。重点介绍了定量指标的度量方法,给出了主要水力风险的数学描述即极限状态方程。运用层次分析法中的一般算法,对洪江水电站的泄洪风险指标进行了权重分析,并对层次分析法在大坝中的应用进行了探讨。然后,本文对混凝土大坝泄洪建筑物的泄洪风险计算方法进行了详细研究。针对随机变量多的问题,对采用了可靠度数值方法中的JC法来计算,并在Fortran环境下实现了该算法。以洪江水电站为例,考虑到变量的物理意义,采用了基于结尾分布的JC法进行了泄洪风险计算,用蒙特卡罗模拟法进行了验证。结果表明两种方法的差别约为3.09%,但蒙特卡罗模拟法耗时约6小时,而采用基于结尾分布的JC法只需要20多分钟,其计算速度远远好于蒙特卡罗方法,且精度也满足要求,因此用JC法来计算泄洪风险是可行的。洪江水电站风险计算结果还表明:(1)当考虑水力风险时,系统的泄洪风险增加了。(2)当考虑几何尺寸的随机性时,其泄洪风险大约增加了45.69%。因此,几何尺寸的随机性还是不能忽略的,这也说明,在施工中精度的保证是有意义的。(3)综合前面的分析,对洪江水电站泄洪能力指标做了定量分析,根据所建立的评价等级,洪江水电站的泄洪能力是安全的。
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