[发明专利]一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法

说明书

本发明公开了一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，针对现有技术中梯级水库群的风险评估仍须改善的问题。该发明含有以下步骤：在同一流域梯级水库群中选择某一梯级大坝作为溃坝后果评估的研究对象；将梯级水库群溃坝风险后果分类，确定直接后果和潜在后果的作用范围；划分梯级水库群溃坝风险后果评估区域：量化两相邻梯级间的风险传递及叠加效应；基于溃坝模拟与洪水演进分析模型，计算溃口洪水过程和下游梯级入库洪水过程：梯级水库群溃坝淹没区域模拟；计算梯级水库群中某一梯级水库的溃坝后果。该技术中梯级水库群溃坝后果计算方法更合理，更能反映工程实际，相关理念与方法可为梯级水库群大坝风险评估提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，特别是涉及一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估 方法。

背景技术

梯级水库群是指同一流域由多个水库构成的呈阶梯状分布的复杂坝群系统，具有水流利用充分、工程 滚动开发、电力协同调度等多重优越性[1]。目前我国已建水库工程中梯级水库所占比例为48％，在建工程 中这一比例达50％[2]。在今后20年，我国大江大河干流，如金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、怒江、 雅鲁藏布江、黄河等，均将继续开展流域梯级开发建设，形成百余座(包括支流)基本连续、首尾衔接的 梯级水库群[3]。与一般水库相比，梯级水库群中的大坝风险存在传递和叠加效应，某一梯级溃坝极易导 致下游水库群发生连溃，造成严重损失。随着流域梯级的滚动开发和公众自我防护意识的增强，梯级水库群的风险问题已经上升为公共安全问题，亟需对其进行全流域、全生命周期的风险分析与评估，以提高流 域安全性。

对事故后果的考虑与概率并重，是大坝风险管理相比于安全管理最大的特点[6]。国内外对于单个水 库大坝的风险分析及评估理论与技术日渐成熟[7]，在溃坝风险后果方面取得了丰富的研究成果，大致可 分为基于历史资料的经验模型[8,9]，基于致灾机理分析的物理模型[10,11]，以及基于相关数学理论的 定量与半定量评价模型[12-15]等。与之相比，目前对于梯级水库群溃坝风险后果的研究较为少见，相关 成果仍有待于在工程实践中进一步论证。Riha等[16]针对三个梯级水库开展了溃坝模拟，并分析了溃坝洪 峰流量的衰减效应；Hu[2]等将上、下游水库的水力特性与洪水演进模拟相结合，对梯级水库溃坝进行数 值模拟和风险分析；徐佳成等[17]提出了梯级水库大坝风险设计比较方法和溃坝风险损失的计算理念，杨 忠勇等[18]计算并分析了梯级水库溃坝洪水在下游城市的淹没过程，指出淹没速度和最大淹没面积主要与 最大溃坝流量相关。

连溃分析及溃坝洪水计算是探索梯级水库群风险关联机制的核心与关键，也是评估梯级水库溃坝风险 后果的重要依据。然而已有研究大多针对于某一固定连溃工况，采用各水库大坝下游损失直接叠加的方式 来分析溃坝损失，没有考虑连溃概率及溃坝洪水组合的不确定性，导致研究成果的准确性有待进一步提高。 此外，相关研究仍集中于对各项溃坝损失的定量评价，而对于如何在风险后果评估中体现梯级水库群大坝 风险传递及叠加效应的实际，尚未出现行之有效的方法。

发明内容

本发明针对现有技术中梯级水库群的风险评估仍须改善的问题，提供一种风险后果分析复杂性低的风 险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果 评估方法：含有以下步骤：

步骤1、在同一流域梯级水库群中选择某一梯级大坝作为溃坝后果评估的研究对象；步骤2、将梯级 水库群溃坝风险后果分类，确定直接后果和潜在后果的作用范围；步骤3、划分梯级水库群溃坝风险后果 评估区域：步骤4、量化两相邻梯级间的风险传递及叠加效应；步骤5、基于溃坝模拟与洪水演进分析模 型，计算溃口洪水过程和下游梯级入库洪水过程：步骤6、梯级水库群溃坝淹没区域模拟；步骤7、计算 梯级水库群中某一梯级水库的溃坝后果。

优选地，所述步骤2中根据某一梯级溃坝在下游产生的影响范围，将风险后果分为直接后果和潜在后 果两部分。