《施工導(dǎo)流風(fēng)險分析》系統(tǒng)全面地闡述了水利水電工程施工導(dǎo)流風(fēng)險分析的理論與方法。主要內(nèi)容包括：施工導(dǎo)流風(fēng)險分析原理、施工水力學(xué)的計算、施工導(dǎo)流洪水的不確定性分析、導(dǎo)流建筑物泄水能力的不確定性分析、土石圍堰度汛風(fēng)險分析、過水圍堰穩(wěn)定性分析、水電工程施工導(dǎo)流方案風(fēng)險評價及其工程應(yīng)用實例。
《施工導(dǎo)流風(fēng)險分析》可供水利水電工程導(dǎo)流設(shè)計、施工與工程管理人員以及高等院校的水利水電工程專業(yè)本科生、研究生參考。
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水利水電工程施工是自然客觀存在和人類主觀改造相互交織的復(fù)雜系統(tǒng)，眾多不確定性因素使工程風(fēng)險分析涉及主觀、客觀的跨學(xué)科研究領(lǐng)域。施工導(dǎo)流是水利水電工程施工的控制性項目，貫穿整個施工過程。施工導(dǎo)流風(fēng)險分析是水利水電工程施工系統(tǒng)可行性評估、施工規(guī)劃、設(shè)計、計劃實施與工程保險的重要科學(xué)技術(shù)支撐和保證。我國從20世紀80年代開始對施工導(dǎo)流風(fēng)險開展研究，1987年，肖煥雄教授首先提出水利水電工程施工導(dǎo)流標準的“風(fēng)險率”概念。20多年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞施工導(dǎo)流風(fēng)險率的刻畫及其與施工洪水重現(xiàn)期的內(nèi)在關(guān)系，超標洪水風(fēng)險率、費用風(fēng)險率和工期風(fēng)險率的計算方法，施工導(dǎo)流風(fēng)險配置與風(fēng)險管理等一系列基礎(chǔ)性科學(xué)問題開展研究，揭示了施工導(dǎo)流系統(tǒng)不確定性因素的分布特征和施工導(dǎo)流風(fēng)險的時空分布規(guī)律，已初步建立其系統(tǒng)風(fēng)險的辨識、估計、分析和建模的理論體系與方法，研究成果應(yīng)用于三峽、溪洛渡、錦屏一級、向家壩、水布埡、糯扎渡、觀音巖、魯?shù)乩却笮退姽こ淘O(shè)計和施工中，為科學(xué)地評價水利水電工程施工過程風(fēng)險和保證工程建設(shè)過程中防洪度汛安全奠定了重要的理論基礎(chǔ)，并且取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
自20世紀80年代以來，武漢大學(xué)水利水電學(xué)院施工教研室開始對復(fù)雜水利水電工程施工導(dǎo)流系統(tǒng)風(fēng)險開展研究，通過系統(tǒng)總結(jié)和科學(xué)凝練初步形成了施工導(dǎo)流風(fēng)險分析的理論體系與方法。本書系統(tǒng)地介紹了施工導(dǎo)流風(fēng)險分析的理論方法及其在水利水電工程領(lǐng)域的應(yīng)用，共分為6章。第1章論述了施工導(dǎo)流風(fēng)險分析的原理和計算方法；第2章在計算水力學(xué)的理論基礎(chǔ)上討論了導(dǎo)流建筑物泄流能力計算、圍堰沖刷計算和潰堰水力計算的模型與計算方法；第3章在分析洪峰流量、洪水過程總量和洪水歷時等施工洪水的主要不確定性因素基礎(chǔ)上，提出了施工洪水不確定性特征的隨機分布及其隨機模擬方法，在對導(dǎo)流建筑物泄流能力特性分析的基礎(chǔ)上，提出了泄流建筑物泄流能力隨機模擬方法；第4章針對土石過水圍堰度汛風(fēng)險特性進行了系統(tǒng)研究，提出了土石過水圍堰的護板溢一滲流穩(wěn)定性和下游抗沖穩(wěn)定性分析方法；第5章基于施工導(dǎo)流風(fēng)險測度與多目標決策理論，提出了水電工程施工導(dǎo)流方案風(fēng)險評價方法與導(dǎo)流風(fēng)險配置方法；第6章結(jié)合典型工程應(yīng)用案例，討論了水電工程施工導(dǎo)流風(fēng)險評價方法與應(yīng)用的相關(guān)問題。
前言
第1章 施工導(dǎo)流風(fēng)險分析原理
1.1 施工導(dǎo)流風(fēng)險研究
1.2 施工風(fēng)險
1.2.1 風(fēng)險的定義
1.2.2 施工導(dǎo)流風(fēng)險的定義
1.3 施工導(dǎo)流風(fēng)險因素
1.3.1 施工洪水的隨機性
1.3.2 導(dǎo)流建筑物的泄洪隨機性
1.3.3 施工進度風(fēng)險
1.3.4 其他隨機因素
1.4 施工導(dǎo)流風(fēng)險度計算方法
1.4.1 導(dǎo)流風(fēng)險度計算方法
1.4.2 施工導(dǎo)流風(fēng)險度的計算模型
1.4.3 潰堰風(fēng)險計算
1.5 施工導(dǎo)流風(fēng)險判別
1.5.1 導(dǎo)流系統(tǒng)風(fēng)險率
1.5.2 當量洪水重現(xiàn)期
第2章 導(dǎo)流水力學(xué)計算
2.1 導(dǎo)流洞泄流水力學(xué)計算
2.1.1 流態(tài)判別
2.1.2 正常水深計算
2.1.3 臨界水深計算
2.1.4 隧洞上游水位計算
2.2 導(dǎo)流底孔泄流水力學(xué)計算
2.2.1 無壓流泄流公式
2.2.2 半有壓流泄流公式
2.2.3 有壓流泄流公式
2.2.4 考慮恢復(fù)落差影響的泄水能力計算
2.3 明渠泄流水力學(xué)計算
2.3.1 明渠均勻流
2.3.2 明渠非均勻流
2.3.3 束窄河床的水力學(xué)計算
2.4 擋水建筑物缺口的泄流水力學(xué)計算
2.5 導(dǎo)流建筑物聯(lián)合泄流水力學(xué)計算
2.6 圍堰沖刷水力學(xué)計算
2.6.1 過水圍堰下游流態(tài)分析
2.6.2 面流消能方式的沖刷模式
2.6.3 圍堰堰腳沖刷穩(wěn)定判別分析
2.7 潰堰洪水演進水力學(xué)計算
2.7.1 一維非恒定流數(shù)值計算方法
2.7.2 有限體積法
2.7.3 有限單元法
第3章 施工洪水和導(dǎo)流建筑物泄水能力的不確定性分析
3.1 施工洪水不確定性分析
3.2 施工洪水不確定性模擬
3.2.1 隨機變量的生成
3.2.2 施工洪水隨機變量的融合
3.3 考慮實測洪水的隨機施工洪水綜合實例分析
3.3.1 實測洪水的歷時分布實例分析
3.3.2 施工洪水隨機模擬分析
3.4 導(dǎo)流建筑物泄流能力的不確定性分析
3.5 泄流能力的不確定性分析
3.5.1 泄流能力隨機參數(shù)
3.5.2 泄流能力隨機模擬與概率模型反演
第4章 土石過水圍堰度汛風(fēng)險分析
4.1 概述
4.2 土石過水圍堰擋水期導(dǎo)流標準
4.2.1 過水圍堰擋水期施工導(dǎo)流標準選擇方法
4.2.2 現(xiàn)行頻率分析法
4.2.3 不考慮歷史洪水情況下?lián)跛畼藴蔬x擇
4.3 土石過水圍堰溢洪特性
4.3.1 概述
4.3.2 土石過水圍堰溢洪工況與判別
4.4 土石過水圍堰溢洪條件下護面穩(wěn)定評價指標與評判
4.4.1 穩(wěn)定評價指標
4.4.2 基于突變理論的堰面護板穩(wěn)定性分析
4.5 土石過水圍堰穩(wěn)定性分析
4.5.1 護板穩(wěn)定性分析
4.5.2 混凝土護板的失穩(wěn)機理
4.5.3 帶狀混凝土護板的受力破壞機理分析
4.5.4 堰體滲透穩(wěn)定性分析
4.5.5 過水圍堰堰腳淘刷風(fēng)險分析
4.6 過水圍堰混凝土護板下反濾層的可靠性分析
4.6.1 反濾層的設(shè)計
4.6.2 反濾層設(shè)計的風(fēng)險
4.7 土石過水圍堰下游沖坑估計
4.7.1 常用的局部沖刷公式
4.7.2 沖刷公式
第5章 水電工程施工導(dǎo)流方案風(fēng)險評價
5.1 概述
5.2 多目標決策的常用方法及相關(guān)理論
5.2.1 熵理論
5.2.2 效用理論
5.3 導(dǎo)流方案選擇綜合評價方法
5.3.1 評價指標體系
5.3.2 施工導(dǎo)流方案多目標決策方法
5.3.3 效用決策方法
5.4 施工導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策
5.4.1 施工導(dǎo)流標準決策的目標
5.4.2 導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策的指標分析
5.4.3 導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策的權(quán)重分析
5.4.4 基于期望效用理論的施工導(dǎo)流風(fēng)險均衡配置
第6章 工程應(yīng)用與分析
6.1 糯扎渡水電站初期導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策
6.1.1 工程概況
6.1.2 導(dǎo)流設(shè)計參數(shù)
6.1.3 糯扎渡水電站初期導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策
6.2 錦屏一級水電站初期導(dǎo)流風(fēng)險分析
6.2.1 工程概況
6.2.2 導(dǎo)流設(shè)計參數(shù)
6.2.3 初期導(dǎo)流動態(tài)風(fēng)險計算
6.2.4 錦屏一級水電站施工導(dǎo)流風(fēng)險率計算成果
6.2.5 初期導(dǎo)流標準風(fēng)險分析與討論
6.3 魯?shù)乩娬就潦瘒叨妊达L(fēng)險分析
6.3.1 工程概況
6.3.2 上下游土石過水圍堰堰坡混凝土護板的穩(wěn)定性分析
6.3.3 魯?shù)乩娬旧嫌芜^水圍堰堰腳淘刷分析
6.4 向家壩水電站施工導(dǎo)流風(fēng)險分析
6.4.1 向家壩水電站一期縱向圍堰堰腳沖刷風(fēng)險分析
6.4.2 向家壩水電站二期導(dǎo)流風(fēng)險分析
6.4.3 向家壩水電站二期導(dǎo)流標準多目標風(fēng)險決策
6.4.4 向家壩水電站中后期導(dǎo)流風(fēng)險分析
6.5 觀音巖水電站施工導(dǎo)流標準多目標決策分析
6.5.1 工程概況
6.5.2 觀音巖水電站導(dǎo)流標準的決策目標
6.5.3 導(dǎo)流標準風(fēng)險決策指標的計算方法
6.5.4 初擬施工導(dǎo)流標準備選方案
6.5.5 施工導(dǎo)流標準多目標決策計算成果及其分析
6.5.6 施工導(dǎo)流標準風(fēng)險多目標決策分析的結(jié)論.
6.6 江坪河水電站施工導(dǎo)流土石圍堰潰堰分析
6.6.1 工程概況
6.6.2 潰堰洪水演進計算基本資料
6.6.3 潰堰洪水演進計算成果
6.7 大隆水利樞紐防洪風(fēng)險圖
6.7.1 工程概況
6.7.2 防洪圖編制基本資料
參考文獻
在江河上修建水工建筑物，通過“導(dǎo)、截、攔、蓄、泄”等工程措施，把水流全部或部分地導(dǎo)向下游或攔蓄起來，保證水工建筑物的干地施工，協(xié)調(diào)施工期間通航、供水、灌溉或水電站運行等水資源綜合利用要求的矛盾，解決施工過程中施工和水流蓄泄之間的矛盾，以避免水流對水工建筑物施工的不利影響。為了使水工建筑物能在干地上進行施工，需要用圍堰維護基坑，將水流引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄。
施工導(dǎo)流方式，大體上可分為分段圍堰法導(dǎo)流和全段圍堰法導(dǎo)流。分段圍堰法亦稱分期圍堰法，就是用圍堰將水工建筑物分段、分期維護起來進行施工的方法。所謂分段，就是在空間上用圍堰將建筑物分為若干施工段進行施工。所謂分期，就是在時間上將導(dǎo)流分為若干時期。全段圍堰法導(dǎo)流，就是在河床主體工程的上下游各建一道斷流圍堰，使水流經(jīng)河床以外的，臨時或永久泄水道下泄。主體工程建成或接近建成時，再將臨時泄水道封堵。
淹沒基坑法導(dǎo)流是一種輔助導(dǎo)流方法，在全段圍堰法和分段圍堰法中均可使用。山區(qū)河流的特點是洪水期流量大、歷時短，而枯水期流量則很小，水位暴漲暴落、變幅很大。例如江西上猶江水電站，壩型為混凝土重力壩，壩身允許過水，其所在河道正常水位時水面寬僅40m，水深約6-8m，當洪水來臨時，河寬增加不大，水深卻增加到18m。若按一般導(dǎo)流標準要求來設(shè)計導(dǎo)流建筑物，不是圍堰修得很高，就是泄水建筑物的尺寸很大，而使用期較短，顯然不經(jīng)濟。在這種情況下，可以考慮采用允許基坑淹沒的導(dǎo)流方法，即洪水來臨時圍堰過水，基坑被淹沒，過水部分停工，待洪水退落，圍堰擋水時再繼續(xù)施工。這種方法，由于基坑淹沒所引起的停工天數(shù)不長，施工進度可以保證，在河道泥沙含量不大的情況下，較節(jié)省導(dǎo)流總費用，一般是合理的。
施工導(dǎo)流建筑物作為臨時建筑物，其運行期風(fēng)險是水電工程施工導(dǎo)流方案選擇的重要指標，是施工導(dǎo)流科學(xué)決策的理論基礎(chǔ)；同時是臨時工程的費用效益評價和水利水電工程成本評價的重要部分，直接影響工程預(yù)備費的計算。因此導(dǎo)流系統(tǒng)風(fēng)險識別和評估對水利水電工程施工科學(xué)發(fā)展具有重要的意義。
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