淺析水庫設計洪水與風險管理

1、    淺析水庫設計洪水與風險管理    戴健昆明龍慧工程設計咨詢有限公司摘要：在經濟社會發(fā)展轉型的關鍵時期，水利工程項目較多，在水利工程中，水庫建設與管理屬于重要內容之一。為了保證水庫運行的安全性，應進行水庫設計洪水與風險管理。在本文中，本文分析了水庫設計洪水、設計洪水的特性及與水庫風險的關系，并在此基礎上，提出了水庫風險管理的對策。關鍵詞：水庫；設計洪水；風險管理水利工程在經濟社會發(fā)展中起著非常大的保障作用，而水利工程中的水庫，在農業(yè)發(fā)展用水和防洪泄洪等方面，均發(fā)揮著重要的作用。對于水庫來說，其運行風險管理的特征具有不確定性，為了更好進行水庫管理，應

2、對水庫設計洪水進行詳細的探討。本文在理清水庫設計洪水與風險的基礎上，提出了風險管理的措施。一、水庫的設計洪水分析（一）水庫的設計洪水與風險在水庫設計與運行中，主要的技術依據為設計洪水，作為水庫設計和管理者所關心的重大問題之一，應重視水庫的設計洪水。當前，設計洪水的計算方法有兩種，一種是通過過流量數據，推算設計洪水，屬于直接計算方法，一種是通過過雨量數據，推算設計洪水，屬于間接計算方法。在上述兩種方法中，直接法推算依據的資料為實測流量過程中，對中間環(huán)節(jié)涉及的比較少，在水庫工程計算中，該方法使用較為普遍，所以在本文中，筆者主要討論的是用直接法計算設計洪水的風險。為了更好進行討論，將情況分為兩種：第

3、一，設計洪水頻率的風險意義；第二，設計洪水可靠性體現的風險特征，也就是“風險的風險”1。在水庫設計洪水中，受到多方面因素的影響，比如工程質量、降水引發(fā)的暴雨洪水等，同時還包括其他自然和非自然因素。其中，暴雨洪水由多方面因素引發(fā)，是多重因素共同作用的結果，且這些因素均可視為隨機變量，因此可采用頻率分析法計算。在水庫設計過程中，所采用的安全標準也是不同的，這些不同的標準體現出自然因素的不確定性。按照給定區(qū)域內的安全要求與水文數據資料，以及相關的安全要求，進行各種的設計洪水。由上述分析可知，水庫設計洪水，即在給定工程量安全標準條件下，某個典型洪水的工程。而洪水的實際過程與設計洪水的過程總會存在一定的

4、差異，即兩者不會完全一致，所以設計洪水的頻率特征主要表現為水文風險。（二）設計洪水的不確定性分析通常來講，水文事件的發(fā)生和發(fā)展均有不確定性，而設計洪水的不確定性更多，比如在計算設計洪水所參考的各種資料中，流域內的水文參數、資料并不是完全可靠，存在一定的誤差，而流域內的降雨強度分布參數、下墊面透水性參數、歷史資料的真實性和流域內的匯流特征等，均可能存在偏差，所以設計洪水具有不確定性的特征。而出現這種不確定性的因素，主要是人們對水文規(guī)律認識的局限性、水文資料的不完整性及對洪水過程本身認識的局限性等。因此，實際的洪水過程，采用數值的、經驗的和屋里的方法進行準確描述，幾乎不存在可能性，所以水庫設計洪水

5、的設計值，僅僅是實際風險的一種表征，它所體現的是工程運用的風險環(huán)境及人們可接受的冒險程度，即設計洪水的基本內涵。在設計過程中，根據洪水發(fā)生的頻率來設計洪水，但是人們也逐步認識到，不能無限提高工程標準，因為設計洪水本身所體現出來的就是一種風險。目前，人們對風險與效益的關系也開始重視，開始有意識研究抵御風險的措施。（三）設計洪水的技術處理水庫設計洪水中，目前采用兩種方法，即水文頻率法與最大降雨量法。這兩種設計方法是有區(qū)別的，其中，水文頻率法主要從水文事件發(fā)生概率上考慮，而 最大降雨量法是從洪水發(fā)生上考慮。但是，這兩種方法也存在著相同之處，即都表示的是在特定條件下的一種可能性，設計中體現出的風險特征

6、是一致的。在設計洪水過程中，所體現出來的思想包括合理選定、多種途徑和綜合分析。而中國設計洪水采用的為最大降雨量法，因為此種方法在考慮自然規(guī)律的不確定性上是最全面的。二、水庫設計洪水與風險管理的關系水庫設計洪水體現出了風險概念，在水庫風險管理中，不能一味依賴設計洪水的計算成果。水庫的運行管理，實際上是一種風險管理，為的是采取有效的目標，降低或分散風險，提高水庫運行的安全性和效率。因此，科學有效的水庫運行管理，只能將設計洪水作為依據之一，而不能作為唯一的依據。研究認為，低頻率設計洪水風險發(fā)生的原因，主要在于：第一，人們對于自然現象的認識存在一定的局限性；第二，自然現象本身的非確定性特征及人們對資料

7、的掌握均比較有限2。所以，設計洪水的過程，僅僅是設計階段對過往數據資料的重現及對未來的預測，并不能真實再現某個洪水過程。根據設計洪水確定的水庫控制參數，屬于工程安全范疇標準框架，水庫的運行管理，即在安全標準框架下，對水庫的各種數據進行綜合的、高效的利用，實行動態(tài)管理。三、水庫的風險管理水庫的風險管理，應是建立在對風險的認識上。在風險確定的條件下，采取必要的、有效的手段，減少管理的安全風險，提高水庫大壩抵御各種風險的能力，并提高工程的使用效率。在水庫風險管理中，核心的問題是有效區(qū)分普通洪水與稀遇洪水的性質差別。（一）稀遇洪水的風險管理措施在水庫風險管理時，預測稀遇洪水即將發(fā)生時，有效釋放風險，避

8、免水庫潰壩，并最大程度上減輕洪水造成的損害，是管理者首先需要考慮的問題。對于稀遇洪水的風險應對，一般數據僅有參考價值，而無針對性。為了更好應對風險，在水庫調度中，應啟動設計洪水應急管理預案，并搞好極限事件的預警預報和應急泄洪，確保水庫大壩的安全，確保不發(fā)生水庫大壩潰壩事件3。（二）高、中頻率洪水事件的應對在水庫風險管理和調度中，高、中頻率洪水事件經常發(fā)生，且對于充分發(fā)揮水庫效益起著關鍵性的作用。經過長期努力，資料積累、技術水平的提高和對高、中頻率洪水事件的處理，已經積累了豐富的經驗，可作為水庫調度的依據。在水庫運行管理過程中，控制條件是隨時變化的，所以在設計階段，應用某種定值作為動態(tài)控制的依據

9、，比如防洪高水位、汛限水位和正常水位等。通過風險管理有效控制風險，提高工程的安全性，應作為高、中頻率洪水事件管理的重點。（三）工程效益的發(fā)揮在水庫設計洪水中，對風險進行分析的主要作用是，在確保安全的基礎上，最大限度發(fā)揮水庫的工程效益，這同時也體現除了風險的基本內涵。所以，在水庫設計洪水過程中，用風險分析法確定設計洪水具有可行性。目前，在設計洪水中，完全采用風險分析的條件還不具備，不過可根據現有資料來分析現有的設計洪水成果、風險，并結合具體的實踐，不斷總結和完善工程風險的設計防范，逐步提高水庫風險管理的整體水平，確保水庫大壩運行的安全性和效益。另外，還需要加強對流域內各種非自然因素的研究，比如工程建設對水庫大壩安全的影響等，在設計洪水時，還需要考慮這些內容，以提高水庫風險管理的有效性。結語：水庫在國民經濟，特別是農業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但是在水庫運行管理中，洪水對大壩的沖擊較大，如果管理不善，可能出現潰壩事件，對區(qū)域內的農業(yè)生產和人民的生命財產安全造成損害。因此，如何應對和降低各種頻率洪水事件的損害，成為水庫風險管理的重要內容。本文從設計洪水內涵、與風險的關系及水庫風險管理的措施三個方