浅析水库设计洪水与风险管理

1、    浅析水库设计洪水与风险管理    戴健昆明龙慧工程设计咨询有限公司摘要：在经济社会发展转型的关键时期，水利工程项目较多，在水利工程中，水库建设与管理属于重要内容之一。为了保证水库运行的安全性，应进行水库设计洪水与风险管理。在本文中，本文分析了水库设计洪水、设计洪水的特性及与水库风险的关系，并在此基础上，提出了水库风险管理的对策。关键词：水库；设计洪水；风险管理水利工程在经济社会发展中起着非常大的保障作用，而水利工程中的水库，在农业发展用水和防洪泄洪等方面，均发挥着重要的作用。对于水库来说，其运行风险管理的特征具有不确定性，为了更好进行水库管理，应

2、对水库设计洪水进行详细的探讨。本文在理清水库设计洪水与风险的基础上，提出了风险管理的措施。一、水库的设计洪水分析（一）水库的设计洪水与风险在水库设计与运行中，主要的技术依据为设计洪水，作为水库设计和管理者所关心的重大问题之一，应重视水库的设计洪水。当前，设计洪水的计算方法有两种，一种是通过过流量数据，推算设计洪水，属于直接计算方法，一种是通过过雨量数据，推算设计洪水，属于间接计算方法。在上述两种方法中，直接法推算依据的资料为实测流量过程中，对中间环节涉及的比较少，在水库工程计算中，该方法使用较为普遍，所以在本文中，笔者主要讨论的是用直接法计算设计洪水的风险。为了更好进行讨论，将情况分为两种：第

3、一，设计洪水频率的风险意义；第二，设计洪水可靠性体现的风险特征，也就是“风险的风险”1。在水库设计洪水中，受到多方面因素的影响，比如工程质量、降水引发的暴雨洪水等，同时还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发，是多重因素共同作用的结果，且这些因素均可视为随机变量，因此可采用频率分析法计算。在水库设计过程中，所采用的安全标准也是不同的，这些不同的标准体现出自然因素的不确定性。按照给定区域内的安全要求与水文数据资料，以及相关的安全要求，进行各种的设计洪水。由上述分析可知，水库设计洪水，即在给定工程量安全标准条件下，某个典型洪水的工程。而洪水的实际过程与设计洪水的过程总会存在一定的

4、差异，即两者不会完全一致，所以设计洪水的频率特征主要表现为水文风险。（二）设计洪水的不确定性分析通常来讲，水文事件的发生和发展均有不确定性，而设计洪水的不確定性更多，比如在计算设计洪水所参考的各种资料中，流域内的水文参数、资料并不是完全可靠，存在一定的误差，而流域内的降雨强度分布参数、下垫面透水性参数、历史资料的真实性和流域内的汇流特征等，均可能存在偏差，所以设计洪水具有不确定性的特征。而出现这种不确定性的因素，主要是人们对水文规律认识的局限性、水文资料的不完整性及对洪水过程本身认识的局限性等。因此，实际的洪水过程，采用数值的、经验的和屋里的方法进行准确描述，几乎不存在可能性，所以水库设计洪水

5、的设计值，仅仅是实际风险的一种表征，它所体现的是工程运用的风险环境及人们可接受的冒险程度，即设计洪水的基本内涵。在设计过程中，根据洪水发生的频率来设计洪水，但是人们也逐步认识到，不能无限提高工程标准，因为设计洪水本身所体现出来的就是一种风险。目前，人们对风险与效益的关系也开始重视，开始有意识研究抵御风险的措施。（三）设计洪水的技术处理水库设计洪水中，目前采用两种方法，即水文频率法与最大降雨量法。这两种设计方法是有区别的，其中，水文频率法主要从水文事件发生概率上考虑，而 最大降雨量法是从洪水发生上考虑。但是，这两种方法也存在着相同之处，即都表示的是在特定条件下的一种可能性，设计中体现出的风险特征

6、是一致的。在设计洪水过程中，所体现出来的思想包括合理选定、多种途径和综合分析。而中国设计洪水采用的为最大降雨量法，因为此种方法在考虑自然规律的不确定性上是最全面的。二、水库设计洪水与风险管理的关系水库设计洪水体现出了风险概念，在水库风险管理中，不能一味依赖设计洪水的计算成果。水库的运行管理，实际上是一种风险管理，为的是采取有效的目标，降低或分散风险，提高水库运行的安全性和效率。因此，科学有效的水库运行管理，只能将设计洪水作为依据之一，而不能作为唯一的依据。研究认为，低频率设计洪水风险发生的原因，主要在于：第一，人们对于自然现象的认识存在一定的局限性；第二，自然现象本身的非确定性特征及人们对资料

7、的掌握均比较有限2。所以，设计洪水的过程，仅仅是设计阶段对过往数据资料的重现及对未来的预测，并不能真实再现某个洪水过程。根据设计洪水确定的水库控制参数，属于工程安全范畴标准框架，水库的运行管理，即在安全标准框架下，对水库的各种数据进行综合的、高效的利用，实行动态管理。三、水库的风险管理水库的风险管理，应是建立在对风险的认识上。在风险确定的条件下，采取必要的、有效的手段，减少管理的安全风险，提高水库大坝抵御各种风险的能力，并提高工程的使用效率。在水库风险管理中，核心的问题是有效区分普通洪水与稀遇洪水的性质差别。（一）稀遇洪水的风险管理措施在水库风险管理时，预测稀遇洪水即将发生时，有效释放风险，避

8、免水库溃坝，并最大程度上减轻洪水造成的损害，是管理者首先需要考虑的问题。对于稀遇洪水的风险应对，一般数据仅有参考价值，而无针对性。为了更好应对风险，在水库调度中，应启动设计洪水应急管理预案，并搞好极限事件的预警预报和应急泄洪，确保水库大坝的安全，确保不发生水库大坝溃坝事件3。（二）高、中频率洪水事件的应对在水库风险管理和调度中，高、中频率洪水事件经常发生，且对于充分发挥水库效益起着关键性的作用。经过长期努力，资料积累、技术水平的提高和对高、中频率洪水事件的处理，已经积累了丰富的经验，可作为水库调度的依据。在水库运行管理过程中，控制条件是随时变化的，所以在设计阶段，应用某种定值作为动态控制的依据

9、，比如防洪高水位、汛限水位和正常水位等。通过风险管理有效控制风险，提高工程的安全性，应作为高、中频率洪水事件管理的重点。（三）工程效益的发挥在水库设计洪水中，对风险进行分析的主要作用是，在确保安全的基础上，最大限度发挥水库的工程效益，这同时也体现除了风险的基本内涵。所以，在水库设计洪水过程中，用风险分析法确定设计洪水具有可行性。目前，在设计洪水中，完全采用风险分析的条件还不具备，不过可根据现有资料来分析现有的设计洪水成果、风险，并结合具体的实践，不断总结和完善工程风险的设计防范，逐步提高水库风险管理的整体水平，确保水库大坝运行的安全性和效益。另外，还需要加强对流域内各种非自然因素的研究，比如工程建设对水库大坝安全的影响等，在设计洪水时，还需要考虑这些内容，以提高水库风险管理的有效性。结语：水库在国民经济，特别是农业发展中发挥着不可替代的作用，但是在水库运行管理中，洪水对大坝的冲击较大，如果管理不善，可能出现溃坝事件，对区域内的农业生产和人民的生命财产安全造成损害。因此，如何应对和降低各种频率洪水事件的损害，成为水库风险管理的重要内容。本文从设计洪水内涵、与风险的关系及水库风险管理的措施三个方