2015-学报5期【四校】5月27日

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窕冉
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1 水利学报 205 年 5 月 SHUILI XUEBAO 第 46 卷第 5 期文章编号 : (205) 特高坝及其梯级水库群设计安全标准研究 Ⅰ: 理论基础和等级标准周建平, 王浩 2, 陈祖煜 2 2,3 2,3, 周兴波, 李斌 (. 中国电力建设股份有限公司, 北京 00048;2. 中国水利水电科学研究院, 北京 00048; 3. 西安理工大学水利水电学院, 陕西西安 70048) 摘要 : 水电工程中高度 200 m 及以上的特高坝的设计已经超出现行规范的适用范围 ; 考虑流域梯级效应的水库群的安全标准, 迄今尚属空白本文从公共安全风险防范和梯级连溃系统风险分析的角度, 在现行水利水电枢纽工程等级划分及其设计安全标准的基础上, 针对特高坝及其对下游梯级具有溃坝影响的大坝, 提出了设立特等工程特级建筑物及其相应安全标准的建议经初步论证, 建议特 2 级土石坝年计失效概率为 5 0-8, 目标可靠指标为 4.45, 坝坡抗滑稳定安全系数为.6; 特级土石坝年计失效概率为 0-8, 目标可靠指标为 4.7, 坝坡抗滑稳定安全系数为.7 基于我国某流域实际情况的一个虚拟大坝连溃案例, 验证了确定上述工程等级和安全标准的可行性, 对我国现有水电工程设计规范的修正和完善具有一定的参考意义关键词 : 特高坝 ; 梯级水库 ; 安全标准 ; 高坝分级 ; 梯级连溃中图分类号 :TV64 文献标识码 :A doi:0.3243/j.cnki.slxb 研究背景我国水利水电工程建设正经历一个前所未有的快速发展时期, 一大批水工建筑物, 尤其是枢纽工程中最重要的挡水建筑物 ( 大坝 ), 超越了以往的规模现有设计规范已不完全适应于这些工程, 对其安全标准和风险控制的要求, 需要开展专题研究以下两种情况集中体现了水电工程在风险控制和安全保障方面面临的新问题 () 高度超过 200 m 的大坝近期, 我国已经建成一批坝高 200 m 级及以上的土石坝重力坝和拱坝, 如瀑布沟 ( 坝高, 86 m, 下同 ) 水布垭 (233 m) 糯扎渡 (26 m); 龙滩 (26.5 m) 光照 (200.5 m) 三峡 (8 m); 二滩 (240 m) 小湾 (294.5 m) 溪洛渡 (287 m) 锦屏一级 (305 m) 等, 随后在河流开发中还有更多的 200m 级及以上的特高坝需要建设, 如双江口 (34 m) 两河口 (295 m) 马吉 (270 m) 如美 (35 m) 茨哈峡 (253 m) 白鹤滩 (289 m) 乌东德 (265 m) 等但是, 现行碾压式土石坝设计规范 (DL/T ) [] 混凝土重力坝设计规范 (DL ) [2] 混凝土重力坝设计规范 (SL ) [3] 混凝土面板堆石坝设计规范 (DL/T ) [4] 混凝土面板堆石坝设计规范 (SL ) [5] 均明文规定仅适用于坝高 200 m 以下大坝, 碾压式土石坝设计规范 (SL ) [6] 虽未对具体的坝体高度做出规定, 但也要求对特高坝做专题研究因此, 这些工程的设计亟待研究提出新的安全标准和风险防控要求 (2) 梯级水库群的风险防控梯级开发是河流开发的主要形式今后 20 年里, 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收稿日期 : 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 (203CB036400) 作者简介 : 周建平 (962-), 男, 湖南常德人, 教授级高级工程师, 主要从事水电工程设计研究 zjp@powerchina.cn 505

2 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这些水库群总落差达 000 ~ m, 总库容超过数百亿至 000 亿 m 3 大渡河干流水电基地从双江口至铜街子河段, 规划有 24 座大坝, 其中大部分为覆盖层地基上的高土石坝土石坝抵御超标准洪水的能力较差, 一旦某座大坝溃决, 可能导致下游级建筑物大坝连溃的后果对这样的工程, 应从系统风险防控的角度, 提高设计安全标准我国大坝设计安全标准, 诸如防洪标准抗震设防标准抗滑稳定安全系数结构强度安全系数坝顶超高等, 都是根据长期实践经验总结给出的适当规定, 体现了一定时期的技术发展水平, 也与社会经济水平相适应在当今社会经济条件下, 无法承受以往相同规模工程的失事, 更不说超规范超经验工程规模的失事从公共安全角度, 重新论证工程设计安全标准的适应性, 是对现行设计标准体系的补充和完善确定基于公共安全的设计标准, 不仅需要开展技术经济综合分析和调查总结, 还需要建立一套以失效概率和社会可接受程度为基础的风险防控理论体系本系列论文拟对上述特高坝的设计安全标准开展初步研究, 提出这些建筑物略高于常规水工建筑物的年计失效概率目标可靠指标和安全系数的建议值, 以供进一步深入论证参考 2 建立在失效概率基础上的风险控制标准 [7] 2. 社会风险标准从公共安全角度, 国际上通常采用 FN 曲线表示社会风险标准, 其表达式为 : - F N ( x ) = P ( N > x ) < C () x n 式中 :F N ( x ) 为年死亡人数 N 的概率分布函数, 表示年死亡人数不高于 x 的概率 ;C 决定风险控制线的位置 ;n 为风险类型 (n=, 中立风险 ;n=2, 非意愿风险 ) 一些国家和地区的社会风险标准如表所示表 [8-9] 一些国家和地区风险标准 FN 曲线国家 / 地区 n C 说明香港 0-3 以 000 人为上限控制线英国 0-2 圣保罗 ( 巴西 ) BC Hydro( 加拿大 ) 0-3 与香港相同, 但没有上限控制线新南威尔士 ( 澳大利亚 ) 里约热内卢南里奥格兰德 ( 巴西 ) 荷兰圣巴巴拉 ( 美国 ) 圣巴巴拉在 000 人处终止丹麦维多利亚 ( 澳大利亚 ) 丹麦风险控制线从 0 人开始 ; 维多利亚风险控制线从人开始 Mee L D [0] 给出了船舶航行时可接受社会风险准则, 认为社会风险的目标值是每公里航线上年死亡 0 人的概率为 0-4, 或者每公里航线上年死亡 00 人的概率为 0-6 Fell [] 主张对于边坡被动风险接受者, 以年计的可接受风险值应为 0-6 ~ 0-5 我国一些行业的国家标准已采用建立在概率指标基础上的风险控制标准国家核安全局规定核电站每堆年发生严重堆芯损坏事件的频率应低于 0-5 ; 每堆年需要场外早期响应的大量放射性释放事件的频率应低于 0-6[2] 国家安全生产监督总局规定我国 [3] 危险化学品生产储存装置的社会风险标准如图所示 2.2 大坝风险标准 20 世纪后期, 一些国家大坝安全管理部门分别制订了建立在年计失效概率基础 [4] 上的大坝风险标准, 如图 2 所示由此可知, 大坝以年计的失效概率大致在 0-6 ~ 0-7 大坝年计 [5] 失效概率可近似取为大坝失效概率除以其设计基准期我国水利水电工程结构可靠度设计统一标准 (GB ) 规定级水工建筑物的目标可靠指标为 4.2 [6], 在正态分布条件下, 相应失效概率 P f ( ) β 为 0-5 按使用年限 00 年计, 相应的年计失效概率为 0-7 F < = - Φ( ) 2.3 特级大坝风险标准的建议值特等工程的特征 : 一是工程规模特别大, 坝高库大, 风险势能 506

3 图我国危险化学品生产储存装置社会可接受风险标准图图2 一些国家对大坝允许风险的规定高二是一旦失事后果特别严重并极有可能造成下游级挡水建筑物发生连溃假定大库高坝工程或高风险大坝枢纽工程被列为特等工程作为主要建筑物的大坝则应按照特级建筑物进行设计特级建筑物应有比级建筑物更高的安全可靠性对大坝的失效概率标准一旦确定即可在可靠性分析理论框架下确定其可靠指标分项系数和安全系数因此失效概率标准是本研究中的一项基础性工作对于特高坝和梯级水库群中的高风险大坝其安全标准应在现有规范规定的安全储备的基础上略有提高即高于上述对级水工建筑物的年计失效概率特级大坝的划分根据坝高库容和是否会导致下游梯级连溃特级大坝拟分为特级坝和特 2 级坝下面以土石坝为例 507

4 特 :() 级大坝满足以下两个条件中的任一条件高度在 250 m 以上, 库容大于 0 亿 m 3 ;(2) 大坝溃决后将导致下游级大坝在预警有效情况下仍发生溃决特 2 :() 级大坝满足以下两个条件中的任一条件高度在 200 ~ 250 m, 库容大于 0 亿 m 3 ;(2) 大坝溃决后将导致下游级大坝在预警有效情况下不发生连溃灾害, 但预警失效时会发生连溃基于现行水工建筑物可靠性设计标准和风险防控设计理论, 本文建议上述特级和特 2 级土石坝的控制年计失效概率分别为 0-8 和考虑 00 年设计基准年, 则相应其在全生命周期的失效概率分别为 0-6 和建筑物的失效概率 P f (F<) 可通过其可靠指标 β 确定, 即 P f ( F < ) = - Φ( β ) (2) 其中 :F 为安全系数,Φ( β ) 为与可靠指标 β 对应的 F> 的概率当安全系数符合正态分布规律时, 相应上述 0-6 和的失效概率, 可靠指标分别为 4.7 和 4.45 以下两节分别针对高度超过 200 m 的大坝和梯级水库群可能导致连溃的大坝, 就风险标准的建议值进行总体论证本系列论文的第 Ⅱ Ⅲ 部分再就相关基础理论和技术经济问题作深入探讨 3 高度超过 200 m 土石坝风险标准建议值的论证 3. 对土石坝安全系数标准的研究在过去的十余年中, 本研究团队致力于采用可靠度方法, 通过年计失效概率确定土石坝坝坡稳定安全系数标准 [5,7-9] 本节在此基础上, 开展坝高超过 200 m 土石坝风险标准建议值的论证 () 第一阶段 : 堆石体坝坡采用非线性强度指标稳定安全系数标准的研究 [20-2] 土石坝堆石材料的抗剪强度指标具有明显的非线性特点, 实践中多采用以下邓肯指数模式进行坝坡非线性稳定分析式中 :σ 3 为小主应力 ;ϕ 0 和 Δϕ 为材料参数 ϕ = ϕ 0 - Δϕ lg( σ 3 p a ) (3) 但是, 在以往的计算中发现, 采用非线性强度指标, 坝坡抗滑稳定安全系数往往较大对级大坝, 在很多情况下, 坝坡安全系数的计算值在.70~.90 之间, 而规范规定的最小安全系数是.50 在进行非线性稳定分析时, 规范关于各安全级别的大坝的最小安全系数标准是否也要作相应的调 [5,7,22] 整, 这个问题曾是规范修订中的重点研究内容陈祖煜等使用可靠度分析原理对这一问题开展 [23] 了相关的研究在论证面板坝使用非线性强度指标的安全系数标准时, 作者分析了一个具有典型意义的面板坝坝坡的稳定安全系数, 其坝高为 50 m, 坝坡为.3 对以硬岩筑坝的资料进行分析后, 采用表 2 所示的材料强度参数, 获得表 3 的计算成果, 相应的计算简图如图 3 示在上述的计算工作中, 作者使用了规范建议的计算可靠指标的公式 : β = μ G σ G = μ F - σ F (4) 这一计算成果表明, 如果对硬岩堆石料非线性强度指标采用具有代表意义的小值平均值, 目前普遍采用的面板坝可接受的最陡坡度 (.3) 所相应的安全系数为.53, 此值并不比规范对级坝的要求.5 大很多这一研究结果深化了对这一问题的认识因此, 原有的土石坝规范关于各等级的大坝坝坡抗滑稳定最小安全系数的规定不需对非线性分析做额外的规定 2008 年水电行业土石坝设计表 2 对典型面板坝剖面使用的非线性参数表 3 对典型面板坝剖面稳定分析成果均值 ϕ /( ) 标准差小值平均均值 Dϕ /( ) 标准差小值平均坝坡确定性模型安全系数 F 可靠度和风险分析可靠度指标 β 失效概率 :

5 规范全面解除了土石坝非线性指标分析的限制, 并在编制说明中, 整段引用了文献 [23] 相关段落作为依据 (2) 第二阶段 : 可靠指标与安全系数之间普适性关系的研究第一阶段的研究工作是针对一个高 50 m 的堆石坝, 其可靠指标和安全系数分别恰好接近其最小值 4.2 和.5 的特例进行的对于实际工程, 无论其可靠指标还是安全系数均较其最小值有一定的裕富, 为在更大的范围来研究可靠指标和安全系数的关系, 本研究团队提出了相对安全率 [24-26] 的概念对于某一安全系数为 F 的边坡, 定义单一安全系数相对安全率 η F, η F = F F a (5) 式中 :F a 为规范规定的最小安全系数 ;η F 为一个衡量既定建筑物的安全系数相对于设计要求标准裕富的指标与这一指标相对应的可靠度相对安全率为 : η R = ( β - β a ) σ F + (6) 式中 : β 为可靠指标 ; β a 为规范规定的可靠指标, 即目标可靠指标 ;σ F 为安全系数的标准差相对安全率是建立安全系数与可靠指标之间相互换算关系的重要纽带在文献 [24-25] 中, 作者提供了严格的理论依据, 并通过重力坝和土石坝的 4 个案例说明以式 (5) 定义的单一安全系数相对安全率 η F 和以式 (6) 定义的可靠度相对安全率 η R 具有很好的相关性这样, 对一个工程, 可以将采用传统单一安全系数方法和可靠度分析方法的计算成果放在同一平台上进行分析比较采用上述算例, 开展坝高从 75 m 至 200 m 安全系数与可靠指标和失效概率之间具有普适意义的研究, 其计算结果如表 4 所示 ( 滑裂面, 确定性模型,F=.53; 滑裂面 2, 可靠度分析,β=4.72) 图 3 [23] 对坝坡为 :.3 面板坝剖面稳定分析的临界滑裂面 2 坝高 /m 表 4 典型土石坝坝坡稳定计算成果确定性模型可靠度分析 F ηf β ηr 单一安全系数相对安全率图 4 可靠度相对安全率.0477 典型土石坝 ηf~ηr 相关关系 (.3) 考察表 4 可见, 单一安全系数相对安全率 η F 和可靠度相对安全率 η R 随着坝高的变化二者的值非常接近, 相对误差在 0 % 以内采用过原点的线性函数 y=ax 对 η F 和 η R 进行线性拟合, 回归系数为.0477, 如图 4 所示这说明了规范中规定的 200 m 以下级土石坝确定性模型抗滑稳定安全系数 F a =.5 和可靠度分析目标可靠指标 β a =4.2 所反映的是相同的抗滑稳定性要求, 处于同一风险控制水平第一阶段关于土石坝非线性指标分析相应最小安全系数的论证工作在坝高 75 m 至 75 m 范围获得验证 3.2 特级高土石坝坝坡稳定安全系数标准研究从表 4 中可以发现, 当坝高从 75 m 增加到 75 m, 安全系数从.765 降低为.59, 可靠指标也从 6.65 降低为当坝高超过 200 m 后, 无论安全系数还是可靠指标都会低于土石坝设计规范规定的.5 和 4.2 的标准值考虑到特级坝的风险和社会关注度, 在 2.3 节, 我们建议对特级和特 2 级土石坝的控制年计失效概率分别降低为 0-8 和相 509

6 应可靠指标分别为 4.7 和 4.45 对应这样的风险控制标准, 特级土石坝的最小抗滑稳定安全系数应取何值, 将是本节要研究的问题对于坝高在 250 m 以上的情况, 图 5 绘出了特级坝高和 300 m 的 η F 和 η R 的相关关系在目标可靠指标 β a 为 4.7 条件下分别考察最小安全系数 F a 为的情况可以发现, 对特级高土石坝, 相应最小安全系数 F a 设为.7, 回归曲线的斜率为.03, 与最为接近与目标可靠指标 β a 为 4.7 基本处于同一风险控制水平对于坝高在 200 ~ 250 m 的情况, 基于目标可靠度指标 4.45, 类似的计算成果示于图 6 可见, 最小安全系数取 F a 为.5 和.6 的斜率分别为和.037, 如取 F a 为.55 可能最接近从工程实际应用综合因素考虑, 将 F a 定为.6 是可行的根据以上的研究成果, 本文建议对坝高 250 m 以上的特级和 200 ~ 250 m 的特 2 级高土石坝, 坝坡稳定最小安全系数分别取.7 和可靠度相对安全率图 5 Fa=.7 Fa=.6 Fa= 单一安全系数相对安全率 250 m 以上高土石坝 ηf~ηr 相关关系 (.3) 250m 260m 275m 285m 300m 0.99 可靠度相对安全率 Fa=.7 Fa=.6 Fa= 单一安全系数相对安全率图 ~ 250 m 高土石坝 ηf~ηr 相关关系 (.3) 200m 20m 225m 235m 250m 4 基于土石坝连溃分析的风险标准建议值的论证 4. 概述划分特级坝的另一条件是建立在溃坝对下游级建筑物可能发生连续溃决分析的基础上的目前, 现有梯级水库连溃方面的研究成果并不多, 其理由可能是单个水库溃决的分析方法尚欠成熟本研究团队近期对溃坝洪水分析开展了较深入的研究, 基本克服了现有分析方法参数敏感性 [27] 和数值分析稳定性方面的问题, 为水库连溃分析创造了条件本节将围绕由 3 个土石坝组成的梯级水库群开展连溃分析和试设计研究工作根据分析成果, 将其中一个大坝界定为特级, 另一个大坝则无需提高安全级别在本系列论文第 Ⅲ 部分, 将详细介绍相关原理和分析计算使用的输入参数虽然是虚拟的案例, 但这一案例是参照了某一流域实际的规划开发方案确定的, 具有处理实际工程的代表意义 4.2 连溃模型分析算例研究 4.2. 梯级布置概况流域的上游河段布置有下庄 () 达里双屯子 3 个梯级, 其平面布置如图 7 50

7 所示下庄 () 坝址距离达里坝址约 85.6 km, 高差约 38.9 m, 达里坝址距离双屯子坝址约 89.3 km, 高差约 m 下庄() 水电站工程采用混凝土面板堆石坝, 最大坝高 23 m, 正常蓄水位 3 20 m, 校核洪水位 m, 总库容亿 m 3 达里水电站工程为二等大(2) 型工程, 拦河大坝为面板堆石坝, 最大坝高 3.5 m, 正常蓄水位为 m, 总库容.85 亿 m 3 双屯子水电站为一等大() 型工程, 枢纽工程为心墙堆石坝, 最大坝高 34 m, 水库正常蓄水位 m, 水库总库容约亿 m 梯级连溃模型及计算结果 () 下庄 () 单溃并演进至达里水库假定下庄 () 在 0 00 开始溃决, 则 4 9 达溃决洪峰流量 3 94 m 3 /s, 其溃决过程持续约 53 h 溃决洪水演进至距离下游 85.6 km 处的达里水库约在 3 9, 洪峰流量于 5 25 到达达里水库, 由于属于峡谷型水库, 坦化作用不明显, 洪峰衰减很小, 达里坝址的洪峰流量为 m 3 /s, 其溃决及演进至达里的流量过程如图 8 所示下庄 () 支流干流达里双屯子水平距离 /km 大坝名称河道底高程 /m 图 7 下庄 () 双屯子示意图图 8 下庄 () 溃决并演进至达里流量过程及达里库水位变化过程 (2) 达里大坝漫坝连溃并演进至双屯子水库 3 9 溃坝洪水进入达里水库, 其库水位从正常蓄水位 m 开始壅高,8 33 库水位上升至坝顶高程 m( 图 8 中 A 点 ), 达里大坝开始漫顶溃决由于漫顶流量小于入库流量, 库水位仍然升高,20 3 达里溃决流量等于入库流量, 库水位升至最高水位 m, 达里大坝 9 39 达最大洪峰流量 4 34 m 3 /s 38 达里连溃洪水演进至下游约 89.3 km 双屯子,2 20 洪峰流量演进至双屯子水库, 由于峡谷型河道, 洪峰流量基本没有损失, 为 m 3 /s, 其溃决及演进至双屯子的流量过程如图 9 所示 (3) 双屯子水库调洪漫坝分析由于下庄 () 水库库容较大, 在其溃决的同时 (0 00) 即告知双屯子全闸泄洪, 泄洪流量为 m 3 /s 至 38 达里连溃洪水进入双屯子时, 双屯子水位已从 m 降至 m, 下泄水量 2.48 亿 m 3 其泄流过程如图 0 所示由于入库流量小于下泄流量, 双屯子库水位继续下降,5 02 入库流量等于下泄流量, 水位降至最低 m, 之后由于入库流量大于下泄流量, 库水位开始升高,23 30 水位升至坝顶高程 2 50 m( 图中 B 点 ), 双屯子水库漫顶, 具体如图所示上述成果表明, 下庄 () 大坝溃决, 双屯子水库在有预警的情况下, 仍然漫顶因此下庄 () 大坝应确定为特级坝达里水库总库容为.85 亿 m 3, 而双屯子从正常蓄水位到坝顶有 3.84 亿 m 3 的库容, 故达里水库单一溃决将不会引起双屯子漫顶溃坝, 故不需提高其安全等级 5 典型工程案例对设计安全标准的验证以上主要是从基础理论角度论证特级坝可靠性标准建议值事实上, 在以往的实践中, 设计人员已经根据实际情况对于属于本文建议的特级坝, 适当提高了设计标准下面, 以二滩拱坝三峡 5

8 图 9 达里大坝溃决及演进至双屯子流量过程图 0 双屯子水库预泄洪过程 ( ) 图双屯子水库调洪过程过程 ( 38 次日 6 00) 重力坝和糯扎渡堆石坝 3 个典型工程为例, 说明本文建议的特高坝的设计安全标准实际上也具备了实践依据二滩水电站以发电为主, 水库正常蓄水位 200 m, 总库容 58 亿 m 3, 有效库容 33.7 亿 m 3, 属季调节水库, 电站装机容量 MW, 混凝土双曲拱坝, 最大坝高 240 m 枢纽工程为一等工程, 主要水工建筑物为级建筑物防洪标准采用千年一遇洪水设计,5 千年一遇洪水校核因为坝高超过 200 m, 泄洪能力坝顶超高坝肩抗滑稳定以及坝体混凝土强度等方面, 设计上均留有比规范规定更多的安全富裕, 也均高于规范规定的安全标准要求二滩拱坝坝肩抗滑稳定安全系数基本组合大于等于 4.0, 特殊组合 ( 地震 ) 大于等于 3.5, 而规范相应的规定分别是大于等于 3.5 和 3.0 三峡水利枢纽工程, 按照原有或现行规范被定义为一等大 () 型工程三峡重力坝坝高 8m, 大坝按千年一遇洪水设计, 万年一遇洪水加 0 % 校核 ; 电站厂房按千年一遇洪水设计, 五千年一遇洪水校核大坝及厂房防洪标准均高于级建筑物相应的上限标准枢纽工程中除大坝外的其他一些建筑物, 如电站进水口及其引水系统泄洪坝段下游左导墙及右导墙茅坪溪防护大坝等, 也都按照级建筑物进行设计, 相应提高了其防洪标准和结构安全标准正是因为三峡工程的特殊性, 设计安全标准和风险防控要求突破了原有的或现行规范的有关规定糯扎渡水电站正常蓄水位 82 m, 总库容 237 亿 m 3, 电站装机容量 MW, 心墙堆石坝, 最大坝高 26.5 m, 为一等大 () 型工程, 大坝为级建筑物, 按照千年一遇洪水设计,PMF 进行校核工程场地地震基本烈度为 8 度, 采用基准期 00 年超越概率 2 % 的基岩水平峰值加速度 g 进行大坝抗震设防, 并采用 00 年超越概率 % 的基岩水平峰值加速度 g 进行抗震复核采取坝顶宽度加大预留足够的坝顶超高坝体上部边坡埋设扁钢网和钢筋网浆砌块石护坡等措施, 以提高坝坡静动力条件下抗滑稳定安全系数, 大坝坝坡稳定安全系数高于规范规定值以上案例表明, 对于 200 m 以上的已建在建的大库高坝工程, 在大坝设计安全标准的选择上, 52

9 除遵循现行规范的要求外, 还需要考虑诸多风险因素及其影响, 开展大量科学研究和分析论证工作, 在增加投资不多或可接受的投资范围内, 或提高大坝设防标准, 或采取有效措施等, 以提高大坝安全储备, 增强大坝抵御不可预见风险的能力 6 结论我国 200 m 以上的特高坝及其梯级水库群大坝的建设, 对工程设计安全标准和风险防控提出了新要求本文从公共安全和梯级连溃风险的角度, 分析提出了特高坝和梯级水库群高风险土石坝的风险控制标准, 如表 5 所示, 并建立了年失效概率可靠指标安全系数为一体的设计安全标准指标体系, 对特级大坝的安全标准进行了初步论证 ; 在建立梯级连溃工程模型和实例分析的基础上, 通过辨识高风险大坝, 提出了安全等级划分的建议本系列论文对现行规范的修正和完善提供理论依据对特级坝的洪水标准坝顶超高, 抗震设防, 泄洪设施等方面的风险防控设计要求以及对特级重力坝和拱坝的相应安全标准也宜依据类似的技术方案加以研究确定表 5 特级土石坝风险控制标准建议值建筑物级别分类描述年计失效概率目标可靠指标最小安全系数坝高超 200m 高度在 250m 以上, 库容大于 0 亿 m 3 特级梯级水库群土石坝大坝溃决后将导致下游级大坝在预警有效情况下仍发生溃决坝高超 200m 高度在 200~250m 之间, 库容大于 0 亿 m 3 特 2 级梯级水库群土石坝大坝溃决后将导致下游级大坝在预警有效情况下不发生连溃灾害, 但预警失效时会发生连溃参考文献 : [ ] DL/T , 碾压式土石坝设计规范 [S] [ 2 ] DL , 混凝土重力坝设计规范 [S] [ 3 ] SL , 混凝土重力坝设计规范 [S] [ 4 ] DL/T , 混凝土面板堆石坝设计规范 [S] [ 5 ] SL , 混凝土面板堆石坝设计规范 [S] [ 6 ] SL , 碾压式土石坝设计规范 [S] [ 7 ] Vrijling J K,Van Gelder P. Societal risk and the concept of risk aversion[j]. Advances in Safety and Reliability, 997,: [ 8 ] Guidelines for Developing Quantitative Safety Risk Criteria by Center for Chemical Process Safety[Z]. American Institute of Chemical Engineers,Inc,2009. [ 9 ] Trbojevic V M. Risk criteria in EU[C]//Proceedings European safety and reliability conference,tri City,Pland, [ 0 ] Mee L D. The Black Sea in crisis:a need for concerted international action[j]. Ambio,992,2(4): [ ] Fell R. Landslide risk assessment and acceptable risk[j]. Canadian Geotechnical Journal,994,3(2): [ 2 ] 中国国家核安全局. 新建核电厂设计中几个重要安全问题的声明 [OL]. 2002,8(26). cn/zcfg/2009/t200903_804 htm. [ 3 ] 国家安全生产监督管理总局公告 : 危险化学品生产, 储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准 ( 试行 )[OL]. 204,(5)9. content_ htm. [ 4 ] 周兴波, 周建平, 杜效鹄. 我国大坝可接受风险标准研究 [J]. 水力发电学报,205,34(): [ 5 ] 陈祖煜. 土质边坡稳定分析 - 原理方法, 程序 [M]. 北京 : 中国水利水电出版社,

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梯级水库连溃分析模型基本原理梯级水库连溃分析模型包括个过程 : 上游梯级溃决过程上游溃决洪水向下游演进过程下游梯级连溃过 [] 程如图所示, 分别位于 x x 处的上下游梯级 M 和 N 发生连溃事件, 则可分为以下时段过程进行计算 () 上游梯级溃决过程即 M 坝在 t 时刻发生溃

梯级水库连溃分析模型基本原理梯级水库连溃分析模型包括个过程 : 上游梯级溃决过程上游溃决洪水向下游演进过程下游梯级连溃过 [] 程如图所示, 分别位于 x x 处的上下游梯级 M 和 N 发生连溃事件, 则可分为以下时段过程进行计算 () 上游梯级溃决过程即 M 坝在 t 时刻发生溃水利学报 8 年 7 月 SHUILI XUEBAO 第 49 卷第 7 期文章编号 :559-95(8)7-8-8 基于正交试验法的梯级水库连溃分析模型参数敏感性分析李炎隆,, 佘磊, 周兴波, 王琳, 于沭 (. 西北旱区生态水利国家重点实验室, 西安理工大学, 陕西西安 748;. 中国水利水电科学研究院岩土工程研究所, 北京 48;. 水电水利规划设计总院, 北京 ) 摘要 :