水利水電工程洪水風(fēng)險(xiǎn)的思考

米吉提·肉孜

(新疆維吾爾自治區(qū)水利廳喀什噶爾河流域管理處，新疆喀什844000)

現(xiàn)代科技發(fā)展日新月異，為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了技術(shù)支持。在世界各國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，都采用了大量的新技術(shù)新工藝，以及新的管理方式，我國(guó)也不例外，在“三峽”工程、奧運(yùn)工程、新疆引額供水工程等大型工程建設(shè)中，都體現(xiàn)出新工藝、新技術(shù)、新管理方式的特點(diǎn)，同時(shí)，現(xiàn)代工程由于規(guī)模巨大也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)代大型工程通常具有以下特征: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[1]。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，上述因素不僅對(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。

國(guó)家和各地方政府興建的水利水電項(xiàng)目，其特點(diǎn)是投資數(shù)量大、施工周期長(zhǎng)，存在較大的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境存在較大的潛在影響，同時(shí)具有較多的不確定性因素，在這些因素的作用下工程項(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，所以有必要對(duì)水利水電工程項(xiàng)目展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，我國(guó)相關(guān)的政策法規(guī)也對(duì)此提出明確要求。

1 概述

進(jìn)行防洪工程設(shè)計(jì)，出于對(duì)洪水起到調(diào)解的目的，對(duì)設(shè)計(jì)斷面上游工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括水庫(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)斷面下流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(kāi)分析，在流域開(kāi)發(fā)，水庫(kù)對(duì)下游所產(chǎn)生的防洪功能，開(kāi)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。如今，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)，還有“頻率組合法”以及“隨機(jī)模擬法”等。“地區(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有組成狀況，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[2]。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 洪水分析

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)行的概率分布斷面的設(shè)計(jì)，其權(quán)值大于設(shè)計(jì)值。X:上游水庫(kù)控制周期t內(nèi)的實(shí)際庫(kù)Wt，間隔λ。Y:在t時(shí)間(實(shí)際控制時(shí)間)內(nèi)的最大洪水Wt。Z:設(shè)計(jì)控制期內(nèi)的價(jià)值。結(jié)果見(jiàn)圖1:

圖1 單庫(kù)防護(hù)對(duì)象圖解

極限狀態(tài)方程:

設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)可表示為:

如果下游防護(hù)設(shè)施如堤防以洪峰作為控制對(duì)象，極限狀態(tài)方程是:

設(shè)計(jì)出截面對(duì)應(yīng)的類(lèi)型，對(duì)洪峰流量的頻率進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

3 示例

視設(shè)計(jì)部分(如圖1)的防洪標(biāo)準(zhǔn)為例外。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?？梢罁?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)部分間隔的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，通過(guò)頻率曲線可得出下表1。

表1 統(tǒng)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)斷面洪水開(kāi)展實(shí)測(cè)包括以下年份:1963年、1964年、1967年、1964年和1981年，1964年7月份的洪水體現(xiàn)出的特點(diǎn)是峰型較細(xì);1963、1967兩年，1981年9月份出現(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15天最大值，15天間隔對(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年、1964年尤甚，屬超頻洪水。故經(jīng)對(duì)各類(lèi)因素分析之后，確定1964年為洪水典型年，15 d為其實(shí)際控制面積注水期。

JC法模型的極限狀態(tài)方程是:Wc－P－Ⅲ，式中，Wλ－P－Ⅲ型分布;Wc－P－Ⅲ型分布。

表2 求解結(jié)果

可以看出，該設(shè)計(jì)部分的洪水于上游水庫(kù)的間隔分布是55.318億 m3與1.968億 m3。放大系數(shù)如表3所示:

表3 各分區(qū)洪量及洪水過(guò)程線放大系數(shù)

設(shè)計(jì)的最大時(shí)間平均流量是4 450 m3/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200 m3/s。用表3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)把放大后的人庫(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4 450 m3/s和200 m3/s?？紤]到上游水庫(kù)的最大下泄通常在4 250 m3/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4 520 m3/s。上游水庫(kù)下降至4 520 m3/s，受其影響而下降1 150 m3/s。洪水為百年一遇，上游水庫(kù)將降低2 170 m3/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(kāi)支[3]。

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)象占全部投保客戶的比例較高。故此，在某一區(qū)域開(kāi)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，所以，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(kāi)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(kāi)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)洪泛區(qū)的各類(lèi)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(lèi)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、有大量工作要做、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)設(shè)計(jì)出洪水保險(xiǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃，并開(kāi)展完善與國(guó)情相符的洪水保險(xiǎn)系統(tǒng)，完善洪水保險(xiǎn)政策法規(guī)是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。

[1]王小林，馬北福.淺談我國(guó)防洪安全保障體系的建設(shè)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì).2010(01).

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