大坝风险评估与管理关键技术研究进展

大坝风险客观存在,对大坝风险进行评估和管理,事关工程安全和公共安全.本文基于中国的溃坝概率统计分析,简要回顾了大坝风险评估和管理技术发展过程,阐述了大坝风险管理内涵,对溃坝模式和溃坝路径识别、溃坝概率与溃坝后果计算、人因可靠性、梯级水库群风险评估与控制、大坝风险标准和风险决策等涉及大坝风险评估与风险管理的关键技术进行了综述,对风险排序和决策、风险预警及应急预案、降等报废、大坝安全年度报告、运行维护与监测手册等风险管理实用技术和工具在中国大坝安全行业管理的应用现状进行了总结,展望了大坝风险评估与管理技术未来的研究方向,以期引起全行业更深入的探讨,促进中国大坝尽快由"工程安全管理"向"风险管理"的转变.     

气候变化对水利工程安全影响分析

气候变化已成为全球性问题,并受到国际社会的普遍关注.气候变化导致极端事件频度和强度增加,虽然全球目前已经采取了诸多减缓措施,但气候变化的影响仍将持续.水库大坝等水利工程作为关键的基础设施,其相关风险须在持续和变化过程中得到适当管理.因此,水利工程的设计、建设管理、运行调度等必须充分考虑气候变化影响,并寻求有效的应对措施,以保障运行安全.为正确认识气候变化对水利工程安全的影响,依次分析了气候变化对水利工程设计、极端温度对水库大坝、海平面上升对沿海涉水工程的影响,并通过实例进行了说明.分析可知,气候变化对水利工程设计标准、水库大坝运行安全、沿海涉水工程安全均会产生严重影响,且气候变化对水利工程安全的影响具有突发性、不确定性以及后果严重性等特点,应予以重视,以有效减少损失.最后提出了相应的对策与建议.     

我国水库大坝病险及溃决规律分析

水库工程是保障经济社会发展的重要基础设施,大坝安全涉及重大公共安全问题,对溃坝数据进行深入分析对溃坝防范和防灾减灾具有重要意义.本文深入分析了大坝的病险和溃坝现象以及发生发展规律,探讨了水库大坝运行过程中的病害演变特性,构建了大坝病害评估和险情判别体系;在分析大坝性态变化规律的基础上,建立了大坝性态变化模型;通过历年溃坝数据挖掘,系统分析了20世纪50年代以来我国溃坝的坝型、时间和空间分布规律,总结了有价值的经验教训和警示,对水库大坝溃坝风险防控和加强大坝安全管理有重要参考价值.     

中国水库大坝降等报废现状与退役评估研究

退役是水库大坝生命周期的一个重要阶段,是在水库大坝病险老化、功能丧失、经济效益衰退及生态系统退化背景下的必然趋势.随着水库大坝老化及公众风险和生态环境意识的增强,水库大坝退役需求越来越大.首先分析中国水库大坝降等报废现状和水库大坝退役对生态环境、社会和经济影响,结果表明:中国降等使用或报废的水库数量较多,绝大多数为小型水库;与需降等使用或报废水库数量相比,水库大坝退役进展缓慢;实施大坝退役既要重视工程安全与经济论证,更要重视生态环境论证,避免或减少对社会和生态环境等的负面影响.其次介绍了国内外水库大坝退役评估研究概况,就目前研究进展情况提出了水库大坝退役评估需研究的几个关键问题,即建立水库大坝服役状态评估测度体系、有效诊断大坝生命的理论和方法、水库大坝退役对生态环境影响评估理论、系统完整的水库大坝退役决策方法.最后通过扎子河水库工程实例分析了水库大坝退役评估方法,指出该水库风险极高,必须进行除险加固或拆除处理,鉴于除险加固经济合理性差,建议对该水库实施退役处理.     

区域水库群大坝安全评价体系的构建

结合江西省水库群大坝安全评价工作，介绍了区域水库群大坝安全评价体系的构建过程，包括大坝安全评价技术标准的制定、单座水库大坝工程险度评价和风险评估、区域性水库群除险加固全面规划、水库群大坝安全风险排序、大坝病险原因分析及对策研究、除险加固方案的实施效果评价及区域性水库群除险加固动态管理信息系统的建立等内容。该体系在江西省水库群大坝安全评价中的应用效果良好，可为决策者提供科学依据。     

基于工程安全和效益的水库清淤决策方法

淤积影响水库防洪安全和兴利效益,工程安全以及清淤成本与收益是当前水库清淤决策需要优先考虑的因素.引入工程安全因子和效益因子,针对加高大坝和机械清淤两种主要水库淤积管理方式,以两者分别降低的溃坝概率之比表征工程安全因子,以两者的投资回收期之比表征效益因子,再利用工程安全因子与效益因子构建了清淤决策模型,并根据淤积对工程安全的不同影响程度提出单因子决策或回归模型决策的因子权重与判别准则.通过在甘肃南营水库清淤工程决策中的应用,得出该水库适宜于采用机械清淤的结论,验证了模型的实用性和合理性,可为未来国家层面的水库清淤决策提供科学方法.     

2007年大坝安全监测与信息分析研讨会成功举行

由中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会主办，河海大学、安徽省长江河道管理局和中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会资料分析与信息处理学组承办，武汉大学和中国水利科学研究院协办的“2007年大坝安全监测与信息分析研讨会”，于2007年11月23-25日在安徽芜湖市召开。来自全国研究设计、建设施工、运行管理、仪器制造等32个单位的68名代表参加了会议。     

大坝服役状态的合评判方法

针对我国已建8.7万多座大坝中约1/3大坝为工程以及在部建一批高坝、特高坝的状,结合大坝建往往注重会经济效益而忽视环境、生态以及我国大坝定检偏重大坝安全等问,出了大坝服役状态评估应遵循会经济效益最大,对环境与生态的负面影响最小或互为和谐共处的原则,应具体考虑会经济效益、大坝安全、环境与生态四个方面.在分会经济效益、大坝安全、环境与生态评估的基础上,评述了大坝服役状态的分方法,进而建立了基于证据理论的层间评估的融合算法和基于模糊数学的模糊合分法,构建了大坝服役状态合评判模型.实例分表明,上述方法可以对大坝的服役状态作出科学评估.     

大坝安全网络监控数据采集系统的设计

介绍一种基于分布式结构的大坝安全网络监控数据采集系统系统分别利用RS-485网络和以太网与下层测量仪器和上层的监控主机连接,采用分布式结构以及组网方式,实现大坝安全网络监测自动化软件对整个大坝形态进行实时监控.重点研究数据采集器的工作原理、硬件构成以及上位机监测软件的设计与实现.该系统能够有效满足大坝远程通信和监控的要求并已成功运用于大坝安全监测领域.     

我国水安全和水利科技热点与前沿

水安全是社会经济、生态环境乃至国家安全的一个重要组成部分,与人类生存和社会经济的可持续发展紧密相关.为引领我国水利学科未来科技创新,指引水利工程关键科技发展的研究方向,基于中国科学院技术科学部《水利学科战略发展研究》项目的研究内容,本文提出我国当前水安全情势和未来中长期需重点关注的若干重大科技问题,包括:全球气候变化与人类强烈活动下的水资源安全;农业水资源高效利用;河流-湖泊-近海泥沙与生态环境;水电能源开发的驱动与制约因素,高坝梯级水电站长期安全运行和水旱灾害防御等六个方面.立足于国家水安全战略需求,提出未来我国水利科技发展的前沿科学问题,以期为我国水利科技的发展研究提供支撑作用.     

高心墙堆石坝碾压质量实时监控技术及应用

心墙堆石坝施工质量常规控制手段由于受人为因素干扰大,管理粗放,故难于实现对碾压过程参数的精准控制,难以确保碾压过程质量．针对高心墙堆石坝填筑碾压质量控制的要求与特点,在建立填筑碾压质量实时监控指标及准则的基础上,采用GPS,GPRS和PDA技术,提出了心墙堆石坝填筑碾压质量实时监控方法,以及碾压过程信息实时自动采集技术和碾压过程可视化监控的图形算法等关键技术,实现了碾压遍数、碾压轨迹、行车速度、激振力、压实厚度等碾压参数的全过程、精细化、在线实时监控．实际工程应用表明,该技术可有效保证和提高施工质量,使大坝建设质量始终处于真实受控状态,为高心墙堆石坝建设质量控制提供了一条新的途径,是大坝建设质量控制手段的重大创新．     

世界主要国家/地区面向安全的智能化制造发展战略分析

智能化制造是实现高危行业安全生产的重要方式，也是防范重特大事故的必然选择。世界主要国家/地区将智能制造、数字制造、工业机器人、人工智能等列为制造行业安全生产的关键技术，发布或制定了相关的智能化制造发展战略和规划，以强化高危制造行业的数字化、智能化和安全化发展。美国推出智能制造和机器人等国家战略来保障制造业安全生产；欧盟打造“以人为中心”的数字化安全制造；德国通过工业4.0实现智能工厂和智慧产品的安全生产；日本通过互联工业和无人化实现超智慧社会；我国在智能制造、人工智能、安全生产应急管理等领域出台了一系列支持安全生产的智能化发展规划。本文通过分析这些战略规划和措施来促进我国制造行业生产安全化和智能化发展。     

科技创新中心的功能与评价研究

科技创新中心建设是创新型国家建设的重要组成部分。为科学测度和评价科技创新中心的建设进程,本文在归纳科技创新中心功能的基础上,构建了科技创新中心综合评价指标体系,以北京为例从横向和纵向两个维度进行了实证研究,分析京、沪、苏、浙、粤五省市的相对优劣,以及北京近6年的发展态势。评价结果显示,北京在横向对比评价中总指数稳居首位,且在自身纵向评价中综合指数上升态势明显。在评价结果基础上,围绕科技创新中心五大功能提出北京建设科技创新中心的路径。     

美国约翰霍普金斯大学大流行模拟研究分析及启示与建议

为推动政府和公众关注潜在的传染病威胁,提升政府在大型传染病暴发时的应急管理能力,美国约翰霍普金斯大学健康安全中心已先后4次举办传染病演习模拟研究活动。本文详细分析这4次演习活动的背景、过程和政策成果,结合我国在应对新型冠状病毒肺炎工作中积累的经验和教训提出建议,包括:1)完善建设国家和地方各级疾病控制体系; 2)完善公共卫生事件大数据管理信息体系建设; 3)公共卫生领域的智库要加强前瞻性公共卫生战略与政策研究; 4)政府部门需要高度重视公共卫生领域各种传染病预警和应对策略研究; 5)建立应对重大突发公共卫生事件的医疗物资战略储备; 6)加强人口健康和公共卫生安全领域的科研创新; 7)积极在全球生物安全和公共卫生领域发挥中国影响力。     

台风形成库区降雨的影响因子挖掘

考虑影响台风降雨因素的复杂性以及现有水库台风遥测资料的不完备性,采用基于信息熵与条件信息熵建立起来的不完备信息系统的约简方法,对台风形成库区降雨的影响因子进行挖掘.以典型水库中的台风特性参数及库区降雨实时监测信息为依据,忽略环境因素影响,重点研究包括台风风速、风力、7级/10级风圈半径、中心气压、台风中心与库区距离等典型台风特性因子对库区降雨量的影响,经信息约简认为台风风速、中心气压、与库区距离等台风特性因子是库区降雨的主要影响因子.分析结果对水库台风监测及库区降雨强度分析具有一定指导作用.     

基于不同风险源组合的水库防洪预报调度方式风险分析

水库防洪预报调度方式风险分析是设计与实施水库防洪预报调度方式的重要依据,目前对此问题的研究多数为仅考虑洪水预报的狭义风险,然而水库预报调度过程中存在着多种不确定性因素.为了能够更为全面的得到水库防洪预报调度方式的综合风险率,本文分析了水文、水力、水位-库容和调度滞时4种不确定性因素及其分布特性,建立了考虑上述4种不确定性因素的水库防洪预报调度方式的水库本身和下游综合风险分析模型,采用基于拉丁超立方体抽样的蒙特卡洛方法对模型进行求解,为实施防洪调度方式提供信息支持.结合白龟山水库实例,论证了防洪预报调度方式风险率小于常规调度方式风险率,对水库及其下游是安全的,并给出满足下游防洪安全约束的最高汛限水位抬高值.     

基于首次超越概率理论的混凝土坝时变风险率研究

随着我国大坝安全管理工作逐渐由传统的工程安全管理向工程风险管理方向发展,在役大坝风险水平成为了越来越重要的研究课题.混凝土坝实际运行过程中受到众多随机不确定因素和模糊因素影响,导致大坝自身风险率具有显著的时变特性,本文尝试引入二元高斯算法采用并联体系方法计算混凝土坝系统时变风险率,将时变风险率分析问题转化为静态并联体系失效概率计算问题,通过在广义随机空间内采用JC法计算固定时刻混凝土坝风险率,并基于首次超越概率理论转化为混凝土坝时变风险率.最后,在工程算例分析中以某混凝土重力坝沿坝基抗滑失效为例,通过引入合理的抗力和荷载效应随机过程变量模型,采用该算法对混凝土重力坝抗滑稳定时变风险率进行了分析,验证了该模型的有效性,具有一定的理论和工程应用价值.     

金属非金属矿山安全标准化自动评分管理系统的研究与实现

为解决我国金属非金属矿山企业安全标准化建设缺乏专业性、考评规则繁杂、考评难、小企业事故率高的问题,基于矿山企业典型的安全标准化业务的重组优化,建立支撑业务规范要求、便捷管理与考评的安全标准化管理系统。主要分析了安全标准化管理系统建设的战略目标、关键成功要素和信息技术需求,研究了金属非金属矿山4类企业通用的安全标准化管理系统功能模型,并基于该模型提出规则推理自动评分方案。研究结果显示该系统可促进不同规模矿山企业按照统一要求进行安全标准化建设。     

第三届全国水力学与水利信息学学术大会在河海大学召开

由国际水利工程与研究协会中国分会、中国水利学会水力学专业委员会和中国水力发电工程学会水工水力学专业委员会联合主办，河海大学承办的第三届全国水力学与水利信息学学术大会于2007年10月18-20日在河海大学召开。本届大会的中心议题为“水利与环境的和谐发展”，分“环境水力学”、“水工水力学”、“河口、岸边水力学”、     

顾及大坝位移残差序列混沌效应的GA-BP预测模型

针对大坝观测数据常规模型训练后的残差混沌效应及模型回归方法的拟合度等问题,文中融合遗传算法与神经网络的数据训练优势,通过构建的遗传神经网络(GA-BP)算法对大坝变形观测序列资料进行回归提取残差序列.基于位移回归残差序列的混沌特性,利用混沌理论对其残差序列进行数值分析,并将残差预测结果与GA-BP预测模型进行叠加.据此,提出了考虑大坝变形残差序列混沌效应的GA-BP监控预测模型.实例表明,文中建立的预测模型的计算精度及收敛速度均得到提高,且考虑残差影响的大坝监控模型的预测效果得到了有效的提升.该模型的建模方法亦可推广应用于边坡及其他水工建筑物的安全预警.