水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论课件.ppt

1、水利水电风险分析和风险管理水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论相关问题的讨论陈祖煜陈祖煜中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院水利水电风险分析和风险管理水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论相关问题的讨论 问题的提出问题的提出 风险标准风险标准 水库汛限水位相关的风险问题水库汛限水位相关的风险问题 建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题 结论和建议结论和建议水利部公益性行业科研专项经费项目 北方缺水地区大型水库汛限水位动态控制研究 水利工程的风险分析和可靠度设计方法水利水电风险分析和风险管理水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论相关问题的讨论

2、 问题的提出问题的提出 风险标准风险标准 水库汛限水位相关的风险问题水库汛限水位相关的风险问题 建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题 结论和建议结论和建议 大坝和边坡的允许风险以年计的失效概率 假定我国共有假定我国共有1010万座大坝万座大坝,如果平均每年如果平均每年报告失事报告失事1 1座座,则以年计的失效概率为则以年计的失效概率为1010-5-5。一些国家对大坝允许风险（以年计）的规定 (a)(a)南非；南非；(b)(b)荷兰；荷兰；(c)(c)澳大利亚澳大利亚 N为失效个体的数量加拿大不列颠哥仑比亚水电局图制订的风险控制图 美国垦务局建议的风险控制

3、图 水利水电风险分析和风险管理水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论相关问题的讨论 问题的提出问题的提出 风险标准风险标准 水库汛限水位相关的风险问题水库汛限水位相关的风险问题 建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题 结论和建议结论和建议水库汛限水位设计与运用研究 2019年年12月，将水库汛限水位设计与运用研究月，将水库汛限水位设计与运用研究分为试点水库研究和基础理论研究两部分同时分为试点水库研究和基础理论研究两部分同时开展研究工作，其中基础理论研究分为开展研究工作，其中基础理论研究分为4个课个课题进行研究。题进行研究。2019年年2月，国家防办组织编

4、写完成了月，国家防办组织编写完成了试点试点水库汛限水位与运用研究工作大纲编制要点水库汛限水位与运用研究工作大纲编制要点，并下发并下发关于开展水库汛限水位设计与运用研关于开展水库汛限水位设计与运用研究试点工作的通知究试点工作的通知（办库（办库20198号），确定号），确定了密云、察尔森等了密云、察尔森等12座水库为项目研究的试点座水库为项目研究的试点水库水库动态汛限水位相关基础理论研究 延长资料系列和设计洪水复核 水库联调；气象、洪水预报；分期控制汛限水位动态汛限水位基础理论研究 国内外水库设计洪水理论和防洪调度方法分析评价 设计洪水方法分析研究 水库汛期分期设计洪水研究 水库汛限水位动态控制方

5、法研究三峡水库入库洪水预报系统的开发屏寸遥测系统建设的主要目的是为了编制多套三峡入库站预报方案，开发预报会商系统，制作三峡水库入库站72h预见期的预报，实现预报及会商计算机化。三峡水库蓄水后，入库站（寸滩、武隆）至坝址的洪水传播时间在175m蓄水位时由原先未蓄水时的48h54h缩短到仅6h12h左右，而三峡水库调度预报预见期一般要求在4088h（第14天。三峡梯级水调自动化系统水情测报站网：覆盖了湖北、四川、重庆、贵州、云南五省市；三峡梯级水调自动化系统水情测报站网：一期工程建设了128个遥测站，控制流域面积6万平方公里；三峡梯级水调自动化系统水情测报站网：二期工程建设299个遥测站，控制流域

6、面积37万平方公里；三峡梯级水调自动化系统水情测报站网：接入金沙江水情遥测系统145个遥测站，控制流域面积16万平方公里。注：注：蓝线为主信道蓝线为主信道红线为备信道红线为备信道1 1、研究背景、研究背景-附图附图1 1 遥测站到三峡梯调中心的通信信道网络结遥测站到三峡梯调中心的通信信道网络结构示意图构示意图L波段波段移动基站移动基站S波段波段短信中心短信中心三峡梯调中心三峡梯调中心C波段波段北斗卫星北斗卫星北斗地面站北斗地面站DDN雨量、水库遥测站雨量、水库遥测站VPN水文（位）遥测站水文（位）遥测站PSTN调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器移动基站移动基站总体介绍屏寸遥测系统建设的作

7、用 延长预报遇见期（最长至108小时）增强预报时效性（遥测系统可预报的最短时段为1小时）水文预报技术相关基础理论研究预报模型有：）模型）新安江模型）坦克模型3、预报体系结构构建示意图下图为三峡入库站预报体系示意图：相关问题讨论 基础理论;风险管理在贝叶斯方法基础上建立动态汛限水位的理论框架用某种方法普查肝癌，设：A=用此方法判断被检查者患有肝癌，D=被检查者确实患有肝癌，90.0,95.0DAPDAP 0004.0DP而且已知：现有一人用此法检验患有肝癌，求此人真正患有肝癌的概率已知 A=用此方法判断被检查者不患有肝癌，D=被检查者确实不患有肝癌，贝叶斯理论解：由已知，得 9996.0,90.

8、0DPDAP 所以，由Bayes公式，得 DAPDPDAPDPDAPDPADP10.09996.095.00004.095.00004.00038.0贝叶斯理论用某种方法普查肝癌，设：A=用此方法判断被检查者不患有肝癌，D=被检查者确实不患有肝癌，90.0,95.0DAPDAP 0004.0DP而且已知：现有一人用此法检验患有肝癌，求此人真正患有肝癌的概率已知 A=用此方法判断被检查者患有肝癌，D=被检查者确实患有肝癌，解：由已知，得 9996.0,90.0DPDAP 所以，由Bayes公式，得 DAPDPDAPDPDAPDPADP10.00004.095.099965.095.09996.0

9、999958.0000042.01ADP用某种方法普查肝癌，设：A=用此方法判断被检查者不患有肝癌，D=被检查者确实不患有肝癌，90.0,95.0DAPDAP 0004.0DP而且已知：现有一人用此法检验患有肝癌，求此人真正患有肝癌的概率返回主目录已知 A=用此方法判断被检查者患有肝癌，D=被检查者确实患有肝癌，用三峡洪水预报系统预报洪水一星期内不会出现一个以洪峰为100,000 m3/s 代表的洪水过程在贝叶斯方法基础上建立动态汛限水位的理论框架 这是在这个领域迄今为止我们能找到的最适用的科学定理;方法简单，只需要引入两个新的概率指标。相关问题讨论 基础理论;风险管理南科院目前正在承担的工作

10、 水库调度规程编制导则水库调度规程编制导则 大坝风险评估导则大坝风险评估导则水利水电风险分析和风险管理水利水电风险分析和风险管理相关问题的讨论相关问题的讨论 问题的提出问题的提出 风险标准风险标准 水库汛限水位相关的风险问题水库汛限水位相关的风险问题 建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题建筑物抗滑稳定和滑坡分析相关的风险问题 结论和建议结论和建议功能函数和极限状态方程 (a)(b)功功能能函函数数的的直直方方图图及及失失效效概概率率 目标函数:(a)G=R-S;(b)K Pf=()失效概率P f失效概率P f可靠度指标可靠度指标0.50.50 00.250.250.670.670.10.11

11、.281.280.050.051.651.650.010.012.332.330.0010.0013.13.10.00010.00013.723.720.000010.000014.254.25 大坝和边坡的允许风险可靠度指标可靠度指标FFGG1失效概率P f失效概率P f可靠度指标可靠度指标0.50.50 00.250.250.670.670.10.11.281.280.050.051.651.650.010.012.332.330.0010.0013.13.10.00010.00013.723.720.000010.000014.254.25TNTPPdfyP f 失效概率P y 以年计失

12、效概率T 建筑物的寿命 N d 建筑物的设计寿命,一级为100年,二级50年计算以年计的失效概率的方法计算以年计的失效概率的方法TNTPPdy Assuming xxiixx01),(121mxxxgFG可靠度指标的几何意义可靠度指标的几何意义1),(21mxxxgG01),(121mxxxgFG1)/,/,/(12211mmxxxgKG01),(121mxxxgKGxxiixx (a)(b)在标准化变量空间上和极限状态面上表达可靠度指标和分项系数在标准化变量空间上和极限状态面上表达可靠度指标和分项系数(a)可靠度指标,(b)分项系数i 承载能力极限状态验算表达式0 结构重要性系数；y 设计状

13、态系数；S()作用效应函数；R()结构抗力函数；Gk 永久作用的标准值；G 永久作用的分项系数；Qk 可变作用的标准值；Q 可变作用的分项系数；ak 几何参数的标准值；m 材料性能分项系数；d 承载能力极限状态的结构系数。01,kGKQKKKdmfSGQaRa y可靠度分析的应用举例 研究安全系数标准；超越概率的分析方法可靠度分析的应用举例研究安全系数标准 在编制水利水电边坡工程设计规范中的应用 在土石坝设计规范修订工作中引入非线性强度指标的作用中华人民共和国行业标准.2019.“碾压式土石坝设计规范.SL274-2019安全系数和失效概率的关系安全系数和失效概率的关系FFaFaFVFF安全系

14、数的均值 1.0 ,5.1时当FaVFF=1.6701.4167.0167.11FF可靠度分析的应用举例研究安全系数标准 在编制水利水电边坡工程设计规范中的应用 在土石坝设计规范修订工作中引入非线性强度指标的作用小浪底大坝下游坝坡的线性和非线性强度指标稳定分析非线性指标安全系数标准和失效概率研究粗粒土的非线性强度指标土石坝堆石材料的抗剪强度指标具有明显的非线性特点。土石坝堆石材料的抗剪强度指标具有明显的非线性特点。一般来说，上复土体每增加一般来说，上复土体每增加50m50m，其内摩擦角即减少，其内摩擦角即减少810810。)/log(a30p中华人民共和国行业标准.2019.“碾压式土石坝设计

15、规范.SL274-2019碾压式土石坝设计规范 SL274-20198.3.3 8.3.3 土质防渗体坝、沥青混凝土面板坝或心墙坝土质防渗体坝、沥青混凝土面板坝或心墙坝及土工膜斜墙坝或心墙坝及土工膜斜墙坝或心墙坝,其抗剪强度应采用本规其抗剪强度应采用本规范式范式(8.3.2.1)-(8.3.2.1)-式式(8.3.2.3)(8.3.2.3)确定。上述坝型中的确定。上述坝型中的1 1级高级高坝，有条件时，粗粒料可用本规范公式坝，有条件时，粗粒料可用本规范公式(8.3.3)(8.3.3)确定确定的抗剪强度指标验算稳定。混凝土面板堆石坝粗的抗剪强度指标验算稳定。混凝土面板堆石坝粗粒料应采用本规范公式

16、粒料应采用本规范公式(8.3.3)(8.3.3)确定的抗剪强度指标确定的抗剪强度指标进行稳定分析进行稳定分析)/log(a30p西北口等西北口等48工程硬岩堆石料统计结果工程硬岩堆石料统计结果对典型面板坝剖面使用的非线性参数对典型面板坝剖面使用的非线性参数确定性模型 可靠度和风险分析 安全系数F 可靠度指标 失效概率 以年计失效概率 1:1.3 1.513 4.72 1.2110-6 0.5510-8 1:1.4 1.597 5.03 2.5210-7 0.6310-9 对典型面板坝剖面稳定分析成果1:1.31:1.4对典型面板坝剖面稳定分析成果1.确定性分析，2.可靠分析Fl=1.523Fm

17、=1.677=4.72Fl=1.597Fm=1.768=5.03Fl 使用小值平均使用小值平均Fm 使用均值使用均值1:1.41:1.3可靠度分析的应用举例 研究安全系数标准；超越概率的分析方法中华人民共和国行业标准.2019.“碾压式土石坝设计规范.SL274-2019结 论 通过一定的努力，风险分析可以在水资源利用和工程设计中发挥积极的作用;加强风险管理工作是将风险分析研究成果转化为经济、社会效益的重要保证；编制、完善有关的政策、法令和规程、规范是风险管理的一项重要的工作南科院目前正在承担的工作 水库调度规程编制导则水库调度规程编制导则 大坝风险评估导则大坝风险评估导则一些国家对大坝允许风险（以年计）的规定 (a)(a)南非；南非；(b)(b)荷兰；荷兰；(c)(c)澳大利亚澳大利亚 N为失效个体的数量