水利水電工程洪水風險探討

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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)復雜、施工周期較長、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)中的風險。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，主要存在的風險因素包括水文因素、水力因素、結(jié)構(gòu)因素、環(huán)境因素和經(jīng)濟因素等，這些因素使工程項目取得的實際結(jié)果往往同預期結(jié)果存在一定的偏差，不僅對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資、效益和工程安全等領(lǐng)域帶來影響，甚至會對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護和生態(tài)平衡造成影響。水利水電項目的特點與現(xiàn)代大型工程類似，所以有必要對水利水電工程項目展開風險分析。

1概述

進行防洪工程設(shè)計需要對洪水進行調(diào)解，對設(shè)計斷面上游工程的設(shè)計，包括水庫工程、分洪工程和滯洪工程等，這些設(shè)計使天然洪水的狀況得到改變，也使得設(shè)計斷面下游的洪水狀況得到改變。所以，對設(shè)計斷面所處地區(qū)構(gòu)成展開分析，在流域開發(fā)、水庫等對下游所產(chǎn)生的防洪功能，開展梯級水庫及水庫群之間的聯(lián)合洪水調(diào)度等方面都具有重要價值。目前，對洪水地區(qū)的組成進行設(shè)計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“隨機模擬法”等?！暗貐^(qū)組成法”中的“典型年組成法”做洪量分配當依據(jù)的是典型洪水當中的固定比率;“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題是，設(shè)計洪水過程中可能遺漏的最不利的組成狀況，對防洪產(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)計值，這一推算過程對頻率曲線有相當高的精度要求?！半S機模擬法”則是采取隨機生成的技術(shù)獲取足量的系列數(shù)據(jù)資料，進行調(diào)洪推算直至下游斷面，以推算出洪水過程線，存在的問題是人工生成的數(shù)據(jù)要通過繁雜的計算存在較大的誤差。上述幾種方法對洪水過程存在的較強隨機性和設(shè)計洪水地區(qū)組成存在的風險也缺少考慮。

2洪水地區(qū)組成的JC法模型

洪水風險設(shè)計，其含義是以上游水系為基礎(chǔ)，進行概率分布斷面設(shè)計，其權(quán)值大于設(shè)計值。JC法是計算工程結(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、水庫泄洪的安全設(shè)計等。見圖1。X表示上游水庫控制周期t內(nèi)的實際庫Wt，間隔λ;Y表示在t時間(實際控制時間)內(nèi)的最大洪水Wt;Z表示設(shè)計控制期內(nèi)的價值。

3示例

某設(shè)計斷面其防洪標準為百年一遇。X部分為水庫上游施工中，對頻率(P=1%)及洪水過程的設(shè)計分析，依據(jù)對歷史數(shù)據(jù)做出的實際分析與具體計算得出每個部設(shè)計斷面洪水開展實測包括1963、1964、1967、1964和1981年等年份。1964年7月份的洪水體現(xiàn)出的特點是峰型較細;1963、1967、1981年9月出現(xiàn)了峰型肥胖的洪水峰值。分析設(shè)計中實際Z值，某些區(qū)域上游水庫的15d最大值，15d間隔對應(yīng)于實際的構(gòu)成。Z中可知，上游水庫構(gòu)成其部分主因，洪水間隔則只構(gòu)成其小部分。水年狀況分析不包括1981年，其余年份的每項流入都較大。1963、1964年尤甚，屬超頻洪水。故經(jīng)對各類因素分析之后，確定1964年為洪水典型年，15d為其實際控制面積注水期。設(shè)計的最大時間平均流量是4450m3/s，這當中的最大區(qū)間所對應(yīng)的時間平均流量是200m3/s。當中的放大系數(shù)對1964年出現(xiàn)的典型洪水進行放大，同時把放大后的入庫流量依據(jù)調(diào)洪規(guī)則進行推算，在推算至設(shè)計斷面同區(qū)間洪水相同時段時進行疊加，以推算出設(shè)計頻率的洪水過程線。結(jié)果是設(shè)計斷面最大時段與區(qū)間相應(yīng)最大時段的平均流量分別是4450m3/s和200m3/s。考慮到上游水庫的最大下泄通常在4250m3/s以內(nèi)，故僅把區(qū)間乘以1．32(換算系數(shù))，即可推算出瞬時最大流量，設(shè)計斷面的最大流量是4520m3/s。上游水庫下降至4520m3/s，受其影響而下降1150m3/s。洪水為百年一遇，上游水庫將降低2170m3/s左右，與一般性規(guī)律相符。下游部分設(shè)計風險是0．3318%，顯示出設(shè)計具有安全性。

4洪水保險方案設(shè)計

4．1“國家洪水保險計劃”

作為一種特殊險種，洪水保險存在高風險性，在發(fā)生較大洪災(zāi)時，洪水經(jīng)過地區(qū)的民眾迫切需要大規(guī)模投資進行災(zāi)后的恢復建設(shè)，但是，災(zāi)區(qū)所積累的洪水保險基金數(shù)額通常無法滿足恢復性建設(shè)的需求。我國的地理特點是地域遼闊，而七大流域所發(fā)生的洪水體現(xiàn)出顯著的地域特點，幾大流域在同一時間出現(xiàn)洪災(zāi)的機率微乎其微，即便是一至兩個流域出現(xiàn)洪災(zāi)，就全國地域來說，也屬于局部性洪災(zāi)。所以，編制“國家洪水保險計劃”可有效分散較大洪水在時間方面及地域方面存在的風險，同時還可加強對洪災(zāi)地區(qū)的援助，有效節(jié)約財政開支。

4．2組建洪水保險的組織機構(gòu)

作為一種特殊的保險品種，洪水保險的特點是，若出現(xiàn)較大洪災(zāi)，洪水保險賠付對象占全部投?？蛻舻谋壤^高。因此，在某一區(qū)域開展的洪水保險業(yè)務(wù)或規(guī)模較小的保險公司通常無法承擔起大量的理賠費用，在國內(nèi)推廣洪水保險，應(yīng)組建國家級保險機構(gòu)，由政府負責管理，組成人員以水利專家和保險行業(yè)專業(yè)人士組成。洪水保險機構(gòu)至少設(shè)立國家和省(直轄市、自治區(qū))兩級組織，對全國及本區(qū)域內(nèi)的保險業(yè)務(wù)負責管理。

4．3建立健全洪水保險法律法規(guī)體系

國內(nèi)的洪水保險事業(yè)起步較晚，至今仍未建立起完整的法律法規(guī)體系。我國的《關(guān)于蓄滯洪區(qū)安全與實施指導綱要》中規(guī)定，在蓄滯洪區(qū)將逐漸開展洪水保險業(yè)務(wù)，《防洪法》也規(guī)定，對洪水保險采取“國家鼓勵和扶持”的政策，但在洪水保險的具體實施方面還缺乏明確的法律法規(guī)，使得洪水保險在實際當中難以推行。美國有《聯(lián)邦洪水保險法》、《全國洪水保險法》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業(yè)務(wù)的有效開展。我國要有效推行洪水保險，就必須完善立法工作，在法律層面對洪水保險提供支持。完善相關(guān)的法律法規(guī)，對洪水區(qū)的各類組織和居民參與洪水保險做出明確規(guī)定，同時，在出現(xiàn)洪災(zāi)時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)后恢復性建設(shè)提供資金支持。綜上所述，進行洪水保險涉及面極廣，需要做大量工作，技術(shù)十分復雜，要建立符合國情的洪水保險體系是一項十分具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，而洪水保險作為一項防洪減災(zāi)的重要防御措施，對完善國內(nèi)的防洪管理體制，促進經(jīng)濟社會和諧發(fā)展都具有重要作用，所以政府機構(gòu)需設(shè)計洪水保險戰(zhàn)略規(guī)劃，并開展完善與國情相符的洪水保險系統(tǒng)并完善洪水保險政策法規(guī)是一項十分緊迫的任務(wù)。

作者：徐雷 單位：白城市水利勘測設(shè)計院