大坝安全的分级评价及其方法.pdf

水电 2006 国际研讨会 大坝安全的分级评价及其方法 方卫华 南京水利水文自动化研究所，南京铁心桥 95 号，210012，fangweihua@ 摘要：正确的大坝安全评价是充分发挥工程效益、降低工程风险和提高工程除险加固措施针对性的 必然要求。为使大坝安全评价更加合理，本文在分析大坝安全概念和评价标准具有模糊性、随机性、 不完全认知性和动态特征的基础上，指出大坝安全是时间、位置、材料、结构、施工、运行管理和 荷载等的函数，大坝安全信息既包括定量信息和定性信息，同时包括静态效应和动态效应.在损伤诊 断方面，模态分析具有许多优势和成功的经验。接着作者采用国际大坝委员会推荐的简易风险分析 方法将大坝分成 4 级，给出了具体的分级指标。然后根据大坝级别的不同对应地采用了不同深度的 大坝安全评价方法，具体包括基于水库大坝安全评价导则的确定性评价、基于风险分析的安全评价、 不确定性评价和考虑结构寿命的动静态组合评价等四个不同层次，分别对各层次的评价方法进行了 研究，指出需要进一步研究的问题。最后采用不确定度分析方法对安全评价结论的可信度进行了探 讨，给出了有关概念和分析方法。本文所做的工作为大坝安全评价新体系的建立奠定了基础。 关键词：大坝安全评价；安全风险；损伤诊断；分级；评价不确定度 1 前言 对大坝安全进行客观准确地评价是充分发挥工程效益、降低工程安全风险和提高除险加固 措施针对性的必然要求。根据大坝安全评价深度不同，大坝安全评价可分成如下四个层次：（1） 获取大坝当前安全的整体印象；（2）分析大坝面临的安全风险；（3）掌握损伤程度、隐患部 位及其成因；（4）分析除险加固效益和预测结构使用寿命。 本文从采用简易风险分析方法分析大坝安全风险入手，依据大坝安全风险度大小将大坝分 成不同级别，再根据不同级别的大坝选择不同深度的评价方法。最后，引入不确定度分析方法 对大坝安全评价过程的不确定性进行分析，并指出分析过程和结论的不确定度（可信度）是大 坝安全评价的重要组成部分。 2 大坝安全及其信息特征 安全是与失事相对应的。失事一般是指大坝出现异常现象的总称。失事（Incidents）包括 破坏（Failures）和事故（Accident）两大类。破坏是指损失严重的失事，这类失事可能影响 到公众与社会安全，而事故则是指那些采取某些措施易于恢复或补救之类的不会导致坝体破坏 的失事。从可靠度角度来理解，所谓的安全性是指结构在设计基准期内,经济合理地满足下列要 求：（1）能承受正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用(包括荷载及约束作用)；（2）在 偶然事件(如地震、爆炸、龙卷风等)发生时及发生后,能够保持必要的整体稳定性。 2.1 大坝安全影响因素 大坝为修建在地基上的一个复杂系统，其安全状况与所处地理环境、水文地质条件、坝体 487 水电 2006 国际研讨会 结构和材料、施工质量和水库运行方式等都密切相关，因此大坝安全是设计、建造和运行管理 过程、所处状态空间和时间的函数。确定性分析认为，如果大坝及其支持系统满足强度、稳定 和变形要求，即认为大坝是安全的。而不确定性分析认为，影响大坝安全的因素是不确定性， 其中许多是随机的，如特大洪水、上游水库溃决、汛期停电、人员误操作、泄洪时启动机械故 障，甚至恐怖袭击都可能成为大坝失事的原因；其中有一些则是模糊的，如强度准则、屈服条 件和稳定判据等；有一些又是灰色的，即我们不可能对所有有关大坝的安全信息全部掌握。国 际大坝委员会和有关组织