浅析水库设计洪水与风险管理

戴健

昆明龙慧工程设计咨询有限公司

摘要：在经济社会发展转型的关键时期，水利工程项目较多，在水利工程中，水库建设与管理属于重要内容之一。为了保证水库运行的安全性，应进行水库设计洪水与风险管理。在本文中，本文分析了水库设计洪水、设计洪水的特性及与水库风险的关系，并在此基础上，提出了水库风险管理的对策。

关键词：水库；设计洪水；风险管理

水利工程在经济社会发展中起着非常大的保障作用，而水利工程中的水库，在农业发展用水和防洪泄洪等方面，均发挥着重要的作用。对于水库来说，其运行风险管理的特征具有不确定性，为了更好进行水库管理，应对水库设计洪水进行详细的探讨。本文在理清水库设计洪水与风险的基础上，提出了风险管理的措施。

一、水库的设计洪水分析

（一）水库的设计洪水与风险

在水库设计与运行中，主要的技术依据为设计洪水，作为水库设计和管理者所关心的重大问题之一，应重视水库的设计洪水。当前，设计洪水的计算方法有两种，一种是通过过流量数据，推算设计洪水，属于直接计算方法，一种是通过过雨量数据，推算设计洪水，属于间接计算方法。

在上述两种方法中，直接法推算依据的资料为实测流量过程中，对中间环节涉及的比较少，在水库工程计算中，该方法使用较为普遍，所以在本文中，笔者主要讨论的是用直接法计算设计洪水的风险。为了更好进行讨论，将情况分为两种：第一，设计洪水频率的风险意义；第二，设计洪水可靠性体现的风险特征，也就是“风险的风险”[1]。

在水库设计洪水中，受到多方面因素的影响，比如工程质量、降水引发的暴雨洪水等，同时还包括其他自然和非自然因素。其中，暴雨洪水由多方面因素引发，是多重因素共同作用的结果，且这些因素均可视为随机变量，因此可采用频率分析法计算。在水库设计过程中，所采用的安全标准也是不同的，这些不同的标准体现出自然因素的不确定性。按照给定区域内的安全要求与水文数据资料，以及相关的安全要求，进行各种的设计洪水。由上述分析可知，水库设计洪水，即在给定工程量安全标准条件下，某个典型洪水的工程。而洪水的实际过程与设计洪水的过程总会存在一定的差异，即两者不会完全一致，所以设计洪水的频率特征主要表现为水文风险。

（二）设计洪水的不确定性分析

通常来讲，水文事件的发生和发展均有不确定性，而设计洪水的不確定性更多，比如在计算设计洪水所参考的各种资料中，流域内的水文参数、资料并不是完全可靠，存在一定的误差，而流域内的降雨强度分布参数、下垫面透水性参数、历史资料的真实性和流域内的汇流特征等，均可能存在偏差，所以设计洪水具有不确定性的特征。而出现这种不确定性的因素，主要是人们对水文规律认识的局限性、水文资料的不完整性及对洪水过程本身认识的局限性等。因此，实际的洪水过程，采用数值的、经验的和屋里的方法进行准确描述，几乎不存在可能性，所以水库设计洪水的设计值，仅仅是实际风险的一种表征，它所体现的是工程运用的风险环境及人们可接受的冒险程度，即设计洪水的基本内涵。

在设计过程中，根据洪水发生的频率来设计洪水，但是人们也逐步认识到，不能无限提高工程标准，因为设计洪水本身所体现出来的就是一种风险。目前，人们对风险与效益的关系也开始重视，开始有意识研究抵御风险的措施。

（三）设计洪水的技术处理

水库设计洪水中，目前采用两种方法，即水文频率法与最大降雨量法。这两种设计方法是有区别的，其中，水文频率法主要从水文事件发生概率上考虑，而 最大降雨量法是从洪水发生上考虑。但是，这两种方法也存在着相同之处，即都表示的是在特定条件下的一种可能性，设计中体现出的风险特征是一致的。在设计洪水过程中，所体现出来的思想包括合理选定、多种途径和综合分析。

而中国设计洪水采用的为最大降雨量法，因为此种方法在考虑自然规律的不确定性上是最全面的。

二、水库设计洪水与风险管理的关系

水库设计洪水体现出了风险概念，在水库风险管理中，不能一味依赖设计洪水的计算成果。水库的运行管理，实际上是一种风险管理，为的是采取有效的目标，降低或分散风险，提高水库运行的安全性和效率。因此，科学有效的水库运行管理，只能将设计洪水作为依据之一，而不能作为唯一的依据。

研究认为，低频率设计洪水风险发生的原因，主要在于：第一，人们对于自然现象的认识存在一定的局限性；第二，自然现象本身的非确定性特征及人们对资料的掌握均比较有限[2]。所以，设计洪水的过程，仅仅是设计阶段对过往数据资料的重现及对未来的预测，并不能真实再现某个洪水过程。根据设计洪水确定的水库控制参数，属于工程安全范畴标准框架，水库的运行管理，即在安全标准框架下，对水库的各种数据进行综合的、高效的利用，实行动态管理。

三、水库的风险管理

水库的风险管理，应是建立在对风险的认识上。在风险确定的条件下，采取必要的、有效的手段，减少管理的安全风险，提高水库大坝抵御各种风险的能力，并提高工程的使用效率。在水库风险管理中，核心的问题是有效区分普通洪水与稀遇洪水的性质差别。

（一）稀遇洪水的风险管理措施

在水库风险管理时，预测稀遇洪水即将发生时，有效释放风险，避免水库溃坝，并最大程度上减轻洪水造成的损害，是管理者首先需要考虑的问题。对于稀遇洪水的风险应对，一般数据仅有参考价值，而无针对性。为了更好应对风险，在水库调度中，应启动设计洪水应急管理预案，并搞好极限事件的预警预报和应急泄洪，确保水库大坝的安全，确保不发生水库大坝溃坝事件[3]。

（二）高、中频率洪水事件的应对

在水库风险管理和调度中，高、中频率洪水事件经常发生，且对于充分发挥水库效益起着关键性的作用。经过长期努力，资料积累、技术水平的提高和对高、中频率洪水事件的处理，已经积累了丰富的经验，可作为水库调度的依据。在水库运行管理过程中，控制条件是随时变化的，所以在设计阶段，应用某种定值作为动态控制的依据，比如防洪高水位、汛限水位和正常水位等。通过风险管理有效控制风险，提高工程的安全性，应作为高、中频率洪水事件管理的重点。

（三）工程效益的发挥

在水库设计洪水中，对风险进行分析的主要作用是，在确保安全的基础上，最大限度发挥水库的工程效益，这同时也体现除了风险的基本内涵。所以，在水库设计洪水过程中，用风险分析法确定设计洪水具有可行性。目前，在设计洪水中，完全采用风险分析的条件还不具备，不过可根据现有资料来分析现有的设计洪水成果、风险，并结合具体的实践，不断总结和完善工程风险的设计防范，逐步提高水库风险管理的整体水平，确保水库大坝运行的安全性和效益。

另外，还需要加强对流域内各种非自然因素的研究，比如工程建设对水库大坝安全的影响等，在设计洪水时，还需要考虑这些内容，以提高水库风险管理的有效性。

结语：

水库在国民经济，特别是农业发展中发挥着不可替代的作用，但是在水库运行管理中，洪水对大坝的冲击较大，如果管理不善，可能出现溃坝事件，对区域内的农业生产和人民的生命财产安全造成损害。因此，如何应对和降低各种频率洪水事件的损害，成为水库风险管理的重要内容。本文从设计洪水内涵、与风险的关系及水库风险管理的措施三个方面对该命题进行了分析归纳。

参考文献：

[1]黄金池，何晓燕.浅析水库设计洪水与风险管理[J].中国水利，2005，15：61-63.

[2]顾艳平，白雪峰.水库设计洪水与风险管理[J].科技创新与应用，2014，09：164.

[3]廖杰林.刍论水库设计洪水与风险管理[J].科技信息，2011，21：706.