【摘要】：大型跨流域調(diào)水工程是解決我國水資源時空分布不均勻問題的重要途徑之一,為我國經(jīng)濟社會的發(fā)展帶來了巨大的效益。然而,調(diào)水工程中,輸水隧洞工程具有埋深大、距離長的特點,且涉及技術(shù)種類多、建設(shè)周期長、參與單位多,各項可能發(fā)生的風(fēng)險事故貫穿于輸水隧洞全生命周期。本文基于事故場景分析,針對輸水隧洞全生命周期中包含大量未知性、隨機性及模糊性信息的問題,建立基于優(yōu)化求解算法和不確定性理論的風(fēng)險評估度量方法,研究合理可行的風(fēng)險建模分析與評價方法。主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:針對輸水隧洞進行風(fēng)險識別。對輸水隧洞施工期、運行期各項風(fēng)險事件及地質(zhì)構(gòu)造、水文等影響因素進行辨識和累積效應(yīng)分析,確定事故場景類型、來源及影響因素,搭建調(diào)水工程輸水隧洞風(fēng)險分析基本框架體系。針對不良地質(zhì)現(xiàn)象,提出了基于馬爾可夫原理的事故場景頻率分析方法。以工程區(qū)地應(yīng)力場、圍巖力學(xué)性質(zhì)、圍巖等級及富水性作為馬爾可夫模型輸入項,引入增強學(xué)習(xí)更新估值函數(shù)從而預(yù)測隧洞沿線遭遇不良地質(zhì)條件進而發(fā)生風(fēng)險事故的可能。研究表明:基于馬爾可夫方法的事故場景頻率分析模型能夠準確描述各不良地質(zhì)現(xiàn)象可能引發(fā)的施工事故,解決了傳統(tǒng)分析方法難以對已知地質(zhì)信息進行風(fēng)險量化的問題�；跀�(shù)值模擬與可靠度理論,開展了輸水隧洞事故場景風(fēng)險量化分析。利用FLAC3D有限差分軟件,對隧洞開挖、支護施工進行模擬,對不同橫斷面型式下的洞壁監(jiān)測點位移變化規(guī)律、襯砌受力特點及地震作用下隧洞動力響應(yīng)進行了分析;在數(shù)值模擬成果的基礎(chǔ)上,利用核密度估計對功能函數(shù)值進行一維直接積分,計算輸水隧洞在不同工況下的失效概率。基于安全柵與操作風(fēng)險分析方法和蒙特卡羅模擬,提出了兼容多個事故場景的輸水隧洞風(fēng)險綜合評價體系。針對巖爆、圍巖失穩(wěn)、涌水突泥、襯砌結(jié)構(gòu)病害及滲漏五個事故場景進行失事概率計算及比較評價;研究表明:以隨機分布來描述各事故場景的發(fā)生率及影響程度能夠更準確地描述工程中風(fēng)險的實際影響及可接受程度。通過敏感性分析,得出風(fēng)險影響因子影響排序,為風(fēng)險決策提供參考。針對各事故場景,提出了合理的風(fēng)險防范與減緩措施。上述方法在風(fēng)險量化及綜合評價上取得了良好的效果。本文提出的風(fēng)險評估模型為輸水隧洞風(fēng)險分析提供了新方法,為進一步確保輸水隧洞安全施工及運行起到了推動作用,可為類似工程風(fēng)險管理提供決策依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV554
【圖文】：

我國自古以來即為水利大國，興修了不可勝數(shù)以開發(fā)水利，減除水害為目的的水利工程。其中，調(diào)水工程最為矚目：公元前486年修建了引長入淮的邗河工程；公元前256年修建的了引岷江水入成都平原的都江堰工程，始于春秋完成于隋朝的京杭大運河等[1]。隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水資源短缺問題日益嚴峻，長距離跨流域調(diào)水工程是解決我國水資源時空分布不均勻的有效途徑之一，也是促進南北方國民經(jīng)濟發(fā)展與水資源綜合利用相平衡的重要舉措。近年來，我國陸續(xù)興修了 20 余項大型跨流域調(diào)水工程，如山東省引黃濟青、江蘇省江水北調(diào)、河北省引黃入衛(wèi)、天津省引灤入津、甘肅省引大入秦、山西省引黃入晉、吉林省引松入長、遼寧省引碧入連、陜西省引漢濟渭工程等。這一系列跨流域調(diào)水工程為受水區(qū)提供了穩(wěn)定可靠的水源，在供水、發(fā)電、防洪、灌溉及旅游等方面發(fā)揮了重要作用，從規(guī)模、布局、技術(shù)上均帶來了巨大的社會效益，有力地支撐了中國社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計[2]，世界范圍內(nèi)，已有 40 多個國家和地區(qū)在建或已建超過 350 余項的調(diào)水工程，年調(diào)水規(guī)模超 5000x108m3，相當(dāng)于半條長江。世界著名的調(diào)水工程有：美國加州北水南調(diào)工程、以色列北水南調(diào)工程、澳大利亞雪山工程、埃及西水東調(diào)工程等。世界各地的大型流域中都有著或大或小的調(diào)水工程，見圖 1-1。

技術(shù)路線圖

2 輸水隧洞風(fēng)險識別及事故場景頻率分析不良地質(zhì)條件進而發(fā)生風(fēng)險事件的可能。本文采用一階同質(zhì)馬爾可夫模型對輸水隧洞事故場景進行頻率分析，具有如下假（1）無后效性：工程在時刻 t 的狀態(tài)僅與時刻 t-t’所處狀態(tài)相關(guān)；（2）齊次性：狀態(tài)轉(zhuǎn)移速率矩陣與時間無關(guān)。.3 工程實例引漢濟渭工程地跨長江、黃河兩大流域，調(diào)水區(qū)位于陜西省陜南地區(qū)，受水區(qū)位西省關(guān)中地區(qū)，屬陜西省境內(nèi)一項由黃金峽水利樞紐、三河口水利樞紐和秦嶺輸水（分為黃三段、越嶺段）組成的大型跨流域調(diào)水工程，其平面布置圖見圖 2-2。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 羅倩鈺;胡德秀;;調(diào)水工程輸水隧洞風(fēng)險分析及其應(yīng)用[J];山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2018年01期

2 劉寧;張春生;褚衛(wèi)江;倪紹虎;;深埋隧洞巖爆風(fēng)險尺寸效應(yīng)問題探討[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2017年10期

3 張妍s

本文編號：2745626