基于灰色-随机风险率的大坝风险分析研究

摘要

大坝安全评价中常规的定值安全评价方法，由于没有考虑到设计变量的变异性，安全系数的大小并不能完全确切地表征工程的安全程度。本论文正是基于风险理论和灰色理论对上沙江水库大坝安全进行风险分析，通过较为合理的风险计算模型和风险分析方法定量地估算大坝几种主要的失事风险率，主要成果与结论如下： (1)研究分析了大坝溃坝模式的机理及成因，提出一种定性和定量相结合的确定大坝失事风险率的方法。并运用这种方法对上沙江水库大坝失事模式进行了风险识别，识别出该水库最可能失事的建筑物就是大坝。 (2)基于灰色.随机风险理论建立了上沙江水库大坝坝坡失稳风险模型。以JC法为基础，编制Matlab电算程序计算了风险率，得到坝坡失稳的风险率区间[0.1 285，0.1 503]，较好地体现和度量了风险率的不确定性，能比现行的可靠度方法提供更丰富的信息。如果按传统的条分法计算坝坡稳定安全系数，上沙江水库大坝安全系数k(1.152)>l，表明大坝处于稳定状态。而考虑坝坡系统状态变量的分布和不确定性后，计算的坝坡有12.85％～15.03％的失稳滑动风险。反映了安全系数的大小并不能完全确切地表征大坝的安全程度。 (3)基于灰色.随机风险理论建立了上沙江水库大坝漫顶风险模型，用JC法分别计算了设计洪水和校核洪水条件下的漫顶风险率：在现有大坝坝顶高程212.5m情况下，计算出大坝在设计洪水位和校核洪水位条件下漫顶的风险率都近似为0。当取坝顶高程为210.1 m(与设计规范所要求的高程接近)，计算结果为：设计洪水情况下，大坝的漫顶风险率近似为0，校核洪水情况下，大坝的漫顶风险率为区间[9.5479×1 0-9，2.0085×10-5]。而我国20世纪80年代大坝的年均总体漫顶失事率为Pf=1.27 10×-4，表明设计规范所要求的安全超高使大坝具有较大的抗洪潜力。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1大坝风险研究目的与意义

1.2大坝风险分析及不确定性问题研究现状

1.2.1国外大坝风险研究现状

1.2.2我国大坝风险分析研究现状

1.2.3大坝风险分析中的不确定性问题研究现状

1.3论文主要研究内容

1.4论文研究的基本方法、采取的技术路线

第二章大坝风险分析理论

2.1风险分析的基本理论

2.1.1风险的定义

2.1.2作用和抗力

2.1.3结构可靠度与极限状态

2.1.4风险分析方法

2.1.5风险分析的内容

2.2大坝风险分析的灰色—随机风险理论

2.2.1引言

2.2.2灰色概率分布的基本概念

2.2.3灰色-随机风险率的概念及表达形式

2.2.4灰色-随机风险率的计算方法

2.3小结

第三章大坝风险识别

3.1引言

3.2大坝失事模式分析

3.2.1我国已溃大坝原因统计

3.2.2病险水库大坝失事模式统计

3.2.3水库大坝失事成因分析

3.3大坝失事风险识别(以上沙江水库为例)

3.3.1水库工程概况

3.3.2水库大坝运行状况

3.3.3检查发现的主要问题

3.3.4失事概率估算

3.3.6结论

3.4本章小结

第四章大坝坝坡失稳风险分析—以上沙江水库大坝为例

4.1引言

4.2坝体失稳不确定性分析

4.3工程应用(以上沙江水库为例)

4.3.1计算条件及基本资料

4.3.2大坝坝坡失稳风险分析模型

4.4本章小结

第五章大坝漫顶失事风险分析—上沙江水库大坝洪水漫顶风险评估

5.1洪水漫顶失事风险概率估算

5.1.1洪水事件发生的概率

5.1.2洪水漫顶

5.1.3漫顶失事

5.2上沙江水库流域基本情况

5.2.1水库工程基本情况

5.2.2水库工程基本资料

5.3上沙江水库设计洪水

5.3.1上沙江水库历次设计洪水情况

5.3.2上沙江水库1997年设计洪水复核计算

5.4调洪过程的不确定性分析及处理

5.5风浪作用及其不确定性分析

5.5.1.不确定性处理

5.5.2.特征值的计算

5.6漫坝风险模型及风险计算

5.7结语

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录