基于风险分析的防洪设计水位研究

摘要

台风影响下设计水位的确定成为决定工程结构安全、工程造价及合理结构形式的最主要因素之一。在确保近岸工程建设安全的前提下，既避免经济浪费，又能考虑多种不利荷载同时发生的危险程度，寻求一种基于风险分析又考虑台风影响的防洪设计水位的推算方法，是本文研究的重点。
　　 海洋环境工程领域风险分析研究开始于20世纪70年代，起初主要应用在船舶上。后来，逐渐将风险分析应用到海洋结构物上。风险分析方法大体上可分为三种类型：定性分析、定量分析和半定量分析。对于这三种方法是这样进行分类的：对于灾害发生后没有产生极为严重的、无法修复的后果，可以采用定性风险分析方法，定性分析方法要求对台风环境致灾因子的灾害风险特性进行系统检查，根据结果对其风险性做出大致的评价；定量风险分析方法适用于危险性特别高的工程设备、近岸工程建筑和结构体等，需要在定性的基础开展风险分析工作，采用统计学方法和现有的样本数据资料来确定台风灾害发生概率和及其造成的后果；半定量的风险分析方法是介于上述二种方法之间，采用定量风险分析方法，但是它不产生定量的分析结果。用于推算设计水位的概率分布模式有多种，每一种概率分布模式都能通过假设检验，但人为选取不同的概率分布模式得到的海洋环境参数设计值各不相同，且这些防洪设计水位的推算概率模式缺少一种横向比较手段。因此如何在风险分析的基础上，得到更为精确的防洪水位设计值，并对防洪设计水位推算概率模式进行比较，是本文研究的重点。本文研究工作有以下几个方面：
　　 1风险分析方法与防洪设计水位概率分布函数相结合，这里提供一种考虑台风影响，基于风险分析定量度量风暴增水和上游洪水引起的联合水位推算方法。本文分两个阶段展开研究。第一阶段：以风暴增水和上游洪水分别作为优先考虑变量，利用三种二维联合概率分布函数推算联合重现水平值；第二阶段：分别将不同优先变量得到的联合重现水平为基础，引入防波堤漫坝风险分析、基于联合重现水平风险分析、持续风险防范的风险分析3种风险分析方法，对风暴增水和上游洪水联合概率分布函数的失效值进一步分析。
　　 2采用了“过程极值法”取样，较以往处理样本数据时采取的年极值法不仅增加了样本容量，而且能更加真实的反映上海地区防洪水位的概率特征，保证了推算联合重现水平的稳定性和可靠性。并以秩相关分析，描述数据之间的相互关系。
　　 3本文以风险率作为衡量推算防洪设计水位概率分布模式横向比较的定量标准。