鄱阳湖区重点堤防溃决模式及概率计算方法研究

李宁 付建国 熊芳金

摘要：研究堤防溃决模式和概率，有助于了解鄱阳湖重点提防溃决模式及其概率，通过采取有效的方法增加堤防稳定性，并在高洪水位下有针对性的巡查，溃决后采取有效的措施减少人员、经济和环境损失。

关键词：鄱阳湖;堤防;溃决;概率

堤防工程是一个复杂的系统工程，它又直接受水的作用，存在于应力和渗流祸合作用的赋存环境中，受堤身堤基地质条件、堤防运行条件以及人为因素等内因外因的影响，其失事破坏类型的表现形式是相当复杂的;堤防失事模式分析实质上是堤防工程风险识别的一部分，其实质就是要分析堤防工程失事类型及其影响各种失事类型的因素。对堤防工程来讲，合理确定堤防可能失效模式是正确并有效进行堤防失事风险分析的起点和基础，也是堤防失事风险分析结果合理有效的基础。

一.溃决模式及溃决路径识别方法

由于堤防工程历史原因和自身特点，其在运行期间可能遇到各种各样的险情，如散浸、裂缝、管涌、渗漏、滑坡等，由于堤防工程沿线较长，所以危及其安全的影响因素众多，如堤身断面形状、堤身填土性质、地质因素、水文因素和施工条件等，它们既有内因也有外因，既有自然因素也有人为因素[1]。针对堤防工程的破坏类型和破坏机理，深入分析各主要风险因子对堤防安全的影响，是进行堤防工程风险分析和风险计算的基础。根据江河洪水灾害和堤防失事破坏的调查资料分析，堤防的失事破坏类型很多，种类各异，归纳起来主要有以下三种形式漫顶破坏失事、渗透破坏失事和失稳破坏失事。

二.鄱阳湖区重点堤防溃决概率计算方法

本文所探讨的堤防溃决风险概率估算方法，旨在对于溃堤风险率的计算。就目前来讲，其失事破坏的概率主要依靠经验来估算，对于初步分析阶段，主要采用历史资料统计法和专家经验法，历史资料统计法是直接照搬历史资料记载的堤防失事概率，如何科学地界定历史记载堤防失事概率与现有堤防可能失事概率的相似性和可比性，是研究历史资料统计法需要解决的问题，就目前而言，该方法实用的不是很多;专家经验法主要在于利用专家的理解与判断，参照专家编制的映射表，将专家对各环节事件的定性描述定量化，该方法人的主观因素较强;还有一类是基于详细分析的可靠度理论方法来计算获得事件的破坏概率，该方法需要依赖详细的统计数据资料，一般不易收集，并且中间某些环节难以进行理论分析，因此，世界上溃坝概率分析极少采用这一类的详细分析方法。

对于一座病险水库而言，使用事件树法对其进行溃堤风险率的估算时，需要考虑若干种可能荷载作用下的破坏途径，这里所指的“荷载”通常指水荷载以及地震荷载。“若干种可能的荷载”是指在非汛期工况下几种可能出现的水位荷载以及汛期工况下的汛限水位、或汛限水位以下所遭遇的设计洪水、校核洪水和更高水位下的荷载。具体分析计算时，应结合工程实际的运行情况，综合考虑，选取几种具有“代表性的水位荷载”，并确定其出现的概率（或频率），然后针对具体某一水位荷载，画出溃决事件发展的过程，形成相应的溃决路径，并对每个过程事件发生的可能性赋以相应的概率值，从而得到该水位下溃决途径的发生概率，同理求出其它水位荷载作用下的溃决途径概率，其具体计算的步骤为[2]：

①计算每种荷载状态下每条溃决途径的溃堤概率，即各个环节发生的条件概率的乘积。

②同一荷载状态下的各种破坏模式一般并不互斥，因而其溃决条件概率可采用deMorgan定律计算。设第i个荷载状态下有n个溃决模式：其概率分别为则n个溃决模式发生的概率为：

其中，deMorgan定律就是式（4.3.2-2）中事件并集概率的上限。

即为第i种荷载下的大堤破坏概率P（i）。

③按照上述方法对可能出现的其它特征水位进行计算，即可得到所有可能荷载下的相应溃堤途径的溃决概率.由于不同荷载状态下其条件概率一般被视为是互斥事件，因此，堤防溃决概率等于各种荷载状态下溃决概率之和，即：

3.环节事件发生概率的求解

对于大堤溃决事件的发生是由若干个环节的失事所导致，因此，为了计算溃堤事件的风险率，关键在于求出溃堤事件每个环节发生的概率，此时，需要借助专家的评判意见来计算得到环节事件发生概率，在多个专家对同一环节事件进行评估时，必须对多个专家进行综合分析。为简单起见，结合本文第三章中的五位（甲、乙、丙、丁、戊）专家，采用算术平均法来计算溃堤环节事件失事的概率，可按下式计算：

其中，n为专家个数或溃堤过程中的环节数（i，j=1…，n）。

參考文献

[1]罗云，樊运晓，马晓春. 风险分析与安全评价[M]. 北京.化学工业出版社，2004.

[2]施国庆，朱淮宁，荀厚平等. 水库溃坝损失及其计算方法研究[J].灾害学1998年第04期.

作者简介：李宁1988.3，男，汉，江西上高，研究生，讲师，水利工程方向。