水利水電工程洪水風(fēng)險(xiǎn)探討

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0引言

現(xiàn)代大型工程通常具有投資規(guī)模大、參與建設(shè)的主體多元化、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工周期較長(zhǎng)、施工環(huán)節(jié)多。存在許多不確定性等特征，這些不確定性構(gòu)成了工程建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，主要存在的風(fēng)險(xiǎn)因素包括水文因素、水力因素、結(jié)構(gòu)因素、環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)因素等，這些因素使工程項(xiàng)目取得的實(shí)際結(jié)果往往同預(yù)期結(jié)果存在一定的偏差，不僅對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資、效益和工程安全等領(lǐng)域帶來(lái)影響，甚至?xí)?duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡造成影響。水利水電項(xiàng)目的特點(diǎn)與現(xiàn)代大型工程類似，所以有必要對(duì)水利水電工程項(xiàng)目展開風(fēng)險(xiǎn)分析。

1概述

進(jìn)行防洪工程設(shè)計(jì)需要對(duì)洪水進(jìn)行調(diào)解，對(duì)設(shè)計(jì)斷面上游工程的設(shè)計(jì)，包括水庫(kù)工程、分洪工程和滯洪工程等，這些設(shè)計(jì)使天然洪水的狀況得到改變，也使得設(shè)計(jì)斷面下游的洪水狀況得到改變。所以，對(duì)設(shè)計(jì)斷面所處地區(qū)構(gòu)成展開分析，在流域開發(fā)、水庫(kù)等對(duì)下游所產(chǎn)生的防洪功能，開展梯級(jí)水庫(kù)及水庫(kù)群之間的聯(lián)合洪水調(diào)度等方面都具有重要價(jià)值。目前，對(duì)洪水地區(qū)的組成進(jìn)行設(shè)計(jì)所采用的方法通常包括“地區(qū)組成法”(其中包括典型年組成法和同頻率組成法)、“頻率組合法”及“隨機(jī)模擬法”等?！暗貐^(qū)組成法”中的“典型年組成法”做洪量分配當(dāng)依據(jù)的是典型洪水當(dāng)中的固定比率;“同頻率組成法”分配洪量依據(jù)的是各組成部分的相同頻率或相應(yīng)頻率。但是，上述兩種方法存在的問(wèn)題是，設(shè)計(jì)洪水過(guò)程中可能遺漏的最不利的組成狀況，對(duì)防洪產(chǎn)生不利影響;而“頻率組合法”，采用的是依據(jù)天然洪水的頻率曲線推算下游斷面在產(chǎn)生影響之后的頻率曲線與設(shè)計(jì)值，這一推算過(guò)程對(duì)頻率曲線有相當(dāng)高的精度要求?！半S機(jī)模擬法”則是采取隨機(jī)生成的技術(shù)獲取足量的系列數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行調(diào)洪推算直至下游斷面，以推算出洪水過(guò)程線，存在的問(wèn)題是人工生成的數(shù)據(jù)要通過(guò)繁雜的計(jì)算存在較大的誤差。上述幾種方法對(duì)洪水過(guò)程存在的較強(qiáng)隨機(jī)性和設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成存在的風(fēng)險(xiǎn)也缺少考慮。

2洪水地區(qū)組成的JC法模型

洪水風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)，其含義是以上游水系為基礎(chǔ)，進(jìn)行概率分布斷面設(shè)計(jì)，其權(quán)值大于設(shè)計(jì)值。JC法是計(jì)算工程結(jié)構(gòu)可靠度的一種方法，并被廣泛使用于其它領(lǐng)域，如大壩的水力設(shè)計(jì)、水庫(kù)泄洪的安全設(shè)計(jì)等。見(jiàn)圖1。X表示上游水庫(kù)控制周期t內(nèi)的實(shí)際庫(kù)Wt，間隔λ;Y表示在t時(shí)間(實(shí)際控制時(shí)間)內(nèi)的最大洪水Wt;Z表示設(shè)計(jì)控制期內(nèi)的價(jià)值。

3示例

某設(shè)計(jì)斷面其防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇。X部分為水庫(kù)上游施工中，對(duì)頻率(P=1%)及洪水過(guò)程的設(shè)計(jì)分析，依據(jù)對(duì)歷史數(shù)據(jù)做出的實(shí)際分析與具體計(jì)算得出每個(gè)部設(shè)計(jì)斷面洪水開展實(shí)測(cè)包括1963、1964、1967、1964和1981年等年份。1964年7月份的洪水體現(xiàn)出的特點(diǎn)是峰型較細(xì);1963、1967、1981年9月出現(xiàn)了峰型肥胖的洪水峰值。分析設(shè)計(jì)中實(shí)際Z值，某些區(qū)域上游水庫(kù)的15d最大值，15d間隔對(duì)應(yīng)于實(shí)際的構(gòu)成。Z中可知，上游水庫(kù)構(gòu)成其部分主因，洪水間隔則只構(gòu)成其小部分。水年?duì)顩r分析不包括1981年，其余年份的每項(xiàng)流入都較大。1963、1964年尤甚，屬超頻洪水。故經(jīng)對(duì)各類因素分析之后，確定1964年為洪水典型年，15d為其實(shí)際控制面積注水期。設(shè)計(jì)的最大時(shí)間平均流量是4450m3/s，這當(dāng)中的最大區(qū)間所對(duì)應(yīng)的時(shí)間平均流量是200m3/s。當(dāng)中的放大系數(shù)對(duì)1964年出現(xiàn)的典型洪水進(jìn)行放大，同時(shí)把放大后的入庫(kù)流量依據(jù)調(diào)洪規(guī)則進(jìn)行推算，在推算至設(shè)計(jì)斷面同區(qū)間洪水相同時(shí)段時(shí)進(jìn)行疊加，以推算出設(shè)計(jì)頻率的洪水過(guò)程線。結(jié)果是設(shè)計(jì)斷面最大時(shí)段與區(qū)間相應(yīng)最大時(shí)段的平均流量分別是4450m3/s和200m3/s?？紤]到上游水庫(kù)的最大下泄通常在4250m3/s以內(nèi)，故僅把區(qū)間乘以1．32(換算系數(shù))，即可推算出瞬時(shí)最大流量，設(shè)計(jì)斷面的最大流量是4520m3/s。上游水庫(kù)下降至4520m3/s，受其影響而下降1150m3/s。洪水為百年一遇，上游水庫(kù)將降低2170m3/s左右，與一般性規(guī)律相符。下游部分設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)是0．3318%，顯示出設(shè)計(jì)具有安全性。

4洪水保險(xiǎn)方案設(shè)計(jì)

4．1“國(guó)家洪水保險(xiǎn)計(jì)劃”

作為一種特殊險(xiǎn)種，洪水保險(xiǎn)存在高風(fēng)險(xiǎn)性，在發(fā)生較大洪災(zāi)時(shí)，洪水經(jīng)過(guò)地區(qū)的民眾迫切需要大規(guī)模投資進(jìn)行災(zāi)后的恢復(fù)建設(shè)，但是，災(zāi)區(qū)所積累的洪水保險(xiǎn)基金數(shù)額通常無(wú)法滿足恢復(fù)性建設(shè)的需求。我國(guó)的地理特點(diǎn)是地域遼闊，而七大流域所發(fā)生的洪水體現(xiàn)出顯著的地域特點(diǎn)，幾大流域在同一時(shí)間出現(xiàn)洪災(zāi)的機(jī)率微乎其微，即便是一至兩個(gè)流域出現(xiàn)洪災(zāi)，就全國(guó)地域來(lái)說(shuō)，也屬于局部性洪災(zāi)。所以，編制“國(guó)家洪水保險(xiǎn)計(jì)劃”可有效分散較大洪水在時(shí)間方面及地域方面存在的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可加強(qiáng)對(duì)洪災(zāi)地區(qū)的援助，有效節(jié)約財(cái)政開支。

4．2組建洪水保險(xiǎn)的組織機(jī)構(gòu)

作為一種特殊的保險(xiǎn)品種，洪水保險(xiǎn)的特點(diǎn)是，若出現(xiàn)較大洪災(zāi)，洪水保險(xiǎn)賠付對(duì)象占全部投?？蛻舻谋壤^高。因此，在某一區(qū)域開展的洪水保險(xiǎn)業(yè)務(wù)或規(guī)模較小的保險(xiǎn)公司通常無(wú)法承擔(dān)起大量的理賠費(fèi)用，在國(guó)內(nèi)推廣洪水保險(xiǎn)，應(yīng)組建國(guó)家級(jí)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，由政府負(fù)責(zé)管理，組成人員以水利專家和保險(xiǎn)行業(yè)專業(yè)人士組成。洪水保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)至少設(shè)立國(guó)家和省(直轄市、自治區(qū))兩級(jí)組織，對(duì)全國(guó)及本區(qū)域內(nèi)的保險(xiǎn)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)管理。

4．3建立健全洪水保險(xiǎn)法律法規(guī)體系

國(guó)內(nèi)的洪水保險(xiǎn)事業(yè)起步較晚，至今仍未建立起完整的法律法規(guī)體系。我國(guó)的《關(guān)于蓄滯洪區(qū)安全與實(shí)施指導(dǎo)綱要》中規(guī)定，在蓄滯洪區(qū)將逐漸開展洪水保險(xiǎn)業(yè)務(wù)，《防洪法》也規(guī)定，對(duì)洪水保險(xiǎn)采取“國(guó)家鼓勵(lì)和扶持”的政策，但在洪水保險(xiǎn)的具體實(shí)施方面還缺乏明確的法律法規(guī)，使得洪水保險(xiǎn)在實(shí)際當(dāng)中難以推行。美國(guó)有《聯(lián)邦洪水保險(xiǎn)法》、《全國(guó)洪水保險(xiǎn)法》和《洪水災(zāi)害防御法》等完整法律法規(guī)體系支撐起洪水保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的有效開展。我國(guó)要有效推行洪水保險(xiǎn)，就必須完善立法工作，在法律層面對(duì)洪水保險(xiǎn)提供支持。完善相關(guān)的法律法規(guī)，對(duì)洪水區(qū)的各類組織和居民參與洪水保險(xiǎn)做出明確規(guī)定，同時(shí)，在出現(xiàn)洪災(zāi)時(shí)各類組織和居民可依照法律法規(guī)得到洪災(zāi)損失理賠金，為災(zāi)后恢復(fù)性建設(shè)提供資金支持。綜上所述，進(jìn)行洪水保險(xiǎn)涉及面極廣，需要做大量工作，技術(shù)十分復(fù)雜，要建立符合國(guó)情的洪水保險(xiǎn)體系是一項(xiàng)十分具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，而洪水保險(xiǎn)作為一項(xiàng)防洪減災(zāi)的重要防御措施，對(duì)完善國(guó)內(nèi)的防洪管理體制，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展都具有重要作用，所以政府機(jī)構(gòu)需設(shè)計(jì)洪水保險(xiǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃，并開展完善與國(guó)情相符的洪水保險(xiǎn)系統(tǒng)并完善洪水保險(xiǎn)政策法規(guī)是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

作者：徐雷 單位：白城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院