广西壮族自治区灵山县水利局 广西壮族自治区 545399
摘要：水利工程在防洪抗旱、农田灌溉、航运交通以及水资源供给等方面发挥着不可替代的作用，然而由于年久失修、运行管理不当以及施工质量低等问题，许多水库存在着不同程度的质量缺陷，水库的可利用性和安全性较低并对附近居民生活用水与防洪安全带来了极大的隐患。病险水库除险加固方案的优化是一项涉及库区淹没、现有工程利用、经济社会、生态环境、地质条件以及水文资源等多因素的复杂体系，部分因素可定量分析，而有些因素只能做出定性判断，因此运用传统分析法通常只能定性判断方案的优缺点，而无法给出满足水利工程发展要求的评价。为了更加客观、科学的确定加固设计优选方案，就需要一种能够多方面考虑各子目标要素与所有决策者意见的综合评判方法，从而对除险加固设计方案做出定量的判别。最大限度的降低水库大坝风险为除险加固优化设计的主要目标，所以方案设计应综合考虑工程治理措施，减少溃坝后可能对下游区域造成的影响作用。
关键词：事件树法；层次分析法；除险加固；优化技术
引言：从当前实际情况来看，水库大坝工程安全以及工程治理措施为病险水库除险加固设计的主要侧重点，而对于自然环境、城镇交通、社会经济以及下游居民安全的影响分析较少。鉴于此，结合国内外水库除险加固风险分析理论以及水库大坝安全的最新进展，探讨分析了除险加固方与水库风险的关联决策；通过对事件树法与层次分析法的分析提出水库除险加固方案评价方法、优化技术，可为提高水利工程投入运行服役寿命和病险水库工程质量提供技术支撑。
1.除险加固方案优选
1.1基于事件树法的方案优化技术
损失分析与风险估算为病险水库风险的主要内容，然而在损失分析过程中需要花费大量的物力、人力和时间收集相关资料，因此在短期内通常无法实现这种意义的分析。为了更好的对比病险水库加固前后的风险程度和风险大小，以事件树法为基础风险分析了加固设计方案，并以此作为设计方案薄弱环节分析及其优化改进的重要依据，然后对病险水库加固前后的溃坝概率可根据初选的设计方案进行估算，主要流程为：根据事件数法筛选的除险加固设计方案确定病险水库加固前、后的溃坝模式及其可能发生的途径，然后根据已识别的溃坝途径构建事件树并对加固前、后水库的溃坝风险运用事件树进行估计；对于加固设计方案可能存在的薄弱环节根据溃坝风险进行分析，从而确定能够明显降低水库风险的方案，通过优化调整存在较大风险的加固方案使其满足相关要求。在除险加固工程项目资金、时间时间有限的条件下注重对主要风险的优化设计，从而获得最优的综合效益。
1.2基于层次分析法的方案优选
构建除险加固方案优选评价指标体系为病险水库风险分析的核心内容，文章参考相关研究和病险水库运行有关资料，在遵循科学性、系统性、可操作性以及代表性原则的基础上分别从施工便利、建设工期、技术条件、经济社会以及安全等方面构建加固设计方案优选评价体系。除险加固方案优选的主要流程为：首先收集整理施工条件、工程环境、水文地质资料以及加固设计相关资料，根据传统分析方法初步选择加固方案并识别主要风险因素；然后整理归类风险因素并分析估计风险效益、损失、主观与客观概率等，根据风险接受准则评价除险加固方案的施工便利性、技术可行性、经济合理性以及效果可靠性等方面内容；最终确定最优方案，并根据工程加固实际要求判断方案的适用性与合理性[1]。
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对除险加固方案运用层次分析法进行优选应充分考虑以下几方面内容：全面、客观、系统分析加固方案各影响因素之间的重要性程度，通过两两对比分析将定性的要素作近似的定量化处理，然后向经验丰富的专家学者咨询较为复杂的影响因素决策问题；在不同工程实际应用中或不同层次下相同的两个评价指标的重要性程度可能存在一定差异，对其标度应依据实际状况进行确定；在解决实际问题时，加固方案判别矩阵未必符合一致性检验有关要求，在一般条件下可再次进行检验，除险加固方案优选的主要步骤如下：1）明确除险加固设计的主要目标，然后根据水库安全鉴定调查资料以及水文地质报告等相关资料，结合水库大坝现场工程地质条件初步拟定几种除险加固方案。2）通过对各类统计资料的分类、整理与分析，定性估计和经验判断加固施工过程中可能发生的风险类别、影响后果及其形成原因。然后可运用专家调查法、概率统计理论等方法预测和估计风险可能引起的损失程度及其发生的可能性。3）对初选的病险水库除险加固方案根据风险接受准则分析其经济合理性、安全可靠性、施工便利性以及技术可行性。根据险情类型、加固技术条件、除险加固效果以及大坝类型利用AHP层次分析法进行综合评分，最终得到各加固方案的优劣次序并选择最优方案。4）根据病险水库实际需要检验最优方案的适应性与可行性，若满足工程实际需要则确定为最佳方案；若不符合要求应重新调整方案，并重新按照上述流程选择最优方案直至满足工程要求。在病险水库除险加固施工过程中应对风险管理严格按照施工参数与工艺流程实施，从而实现目标范围内的风险控制与最小的风险概率[2]。
2.实例应用
某大型水利工程正常蓄水量1.16亿m3，总库容为1.68亿m3，是一座以城市洪水、防洪发电为主要功能，结合农业灌溉、水产养殖、生态旅游等功能为一体的大型综合水库。水库采用碾压混凝土重力坝，主体工程有取水口、水电站、泄洪排沙底孔、拦河坝和溢流表孔等，设计洪水位100a一遇，校核洪水为1000a一遇。根据水库运行实际状态与防洪要求，初步拟定了以下4种不同的洪水标准设计方案：方案1的混凝土坝与土坝洪水标准分别为2000a、5000a一遇，在保持现有泄洪能力的基础上采取堤坝加高的方式；方案2的混凝土坝与土坝洪水校核标准分别为2000a、5000a一遇，该方案采取新建泄洪闸的方式；方案3中各挡水建筑物洪水校核均按2000a一遇加固处理并维持现有泄洪能力；方案4的防洪标准同方案1，其溢洪道采用爆破方式形成。根据除险加固方案优选指标的具体内涵可将其分为效益型与成本型指标，其中效益型指标主要有水库大坝安全程度与加固效果，成本性指标主要有除险加固规模与水库大坝风险[3]。
按照成本型指标值越小、效益型指标值越大则除险加固方案越优原则，确定各参宿理想值并构成参考序列为：X0={0.10，11152，1.00，0.90}。
加固方案优选评价体系中准则层各指标权重依次为0.36，0.14，0.20，0.30，然后利用关联度计算公式（2）最终得到4种技术方案的综合关联度Ｒ=WET={0.841，0.566，0.857，0.626}，根据最大关联度原则最终可确定该病险水库除险加固最优方案为方案3。
结论：
简而言之，对水库大坝加固前、后的溃坝风险运用事件树风险估计法进行评价，通过分析加固施工过程中方案的薄弱环节确定风险率较低的加固方案，从而确定能够明显降低水库风险的方案，通过优化调整存在较大风险的加固方案使其满足相关要求。在除险加固工程项目资金、时间有限的条件下注重对主要风险的优化设计，从而获得最优的综合效益。
参考文献
[1]刘涛，牛阿果.水库除险加固施工资源优化研究及应用[J].水土保持应用技术，2017（05）：46－48.
[2]冯琳，赵琳.辽宁省中小型水库洪水预报预警技术[J].水土保持应用技术，2019（04）：15－17.
[3]卢廷仁.朱隈水库防汛存在的主要问题与防洪调度思考[J].地下水，2018（06）：125－127.
论文作者:潘如钦
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/30
标签：水库论文; 方案论文; 风险论文; 大坝论文; 设计方案论文; 洪水论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;