Life Loss Estimation Based on Dam-Break Flood Uncertainties and Lack of Information in Mountainous Regions of Western China

Compared with urban floods, dam-break floods are associated with greater uncertainties, including variable dam-break modes and hydrological characteristics, so conventional flood estimation methods cannot be directly applied in the estimation of dam-break flood loss. In particular, there is scant information regarding the conditions of affected area and hydrological characteristics in southwest China. In this paper, we introduce an integrated model for estimating flood loss that is adapted to the mountainous regions of southwestern China in light of the relative lack of available information. This model has three major components: a basic information model, a dam-routed flood propagation simulation model, and a loss estimation model. We established the basic information model despite the relative lack of available information using 3S technology [remote sensing (RS); geographical information system (GIS); global positioning system (GPS)], data mining technology, and statistical analysis techniques. Our dam-routed flood propagation simulation model consists of major hydrologic processes and their governing equations for flow propagation, which we solve using finite-difference schemes. In this model, the flood propagation area is divided into grids and each grid is determined by the characteristic parameters obtained from the propagation simulation. We present a case study of the Lianghekou hydropower station in Sichuan Province, China to illustrate the practical application of this integrated model for life loss estimation. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

基于GeoDam-BREACH与Graham法的溃坝生命损失估算

应用GeoDam-BREACH工具包模拟了超标准洪水状况下小井沟水库下游的溃坝洪水演进过程,得到水库溃坝下游淹没范围与淹没区水深分布,然后采用Graham法对溃坝导致的生命损失风险进行分析。分析结果表明,小井沟水库发生漫顶破坏时,溃坝洪水对下游产生严重影响,下游村镇有受淹风险;下游溃坝淹没区域的风险人口死亡率较高,并且随着警报时间的减小而增大,从而得出警报时间和风险人口对溃坝洪水严重性的理解程度是生命损失的重要影响因素、应当加强水库大坝的日常巡查工作和预警系统的结论。研究成果为小井沟水库的防洪调度和应急预案编制提供了有效支持,对于同类水库的防洪和安全管理亦具有参考价值。

考虑超标准洪水作用的沥青心墙坝溃决生命损失评估模型

抗冲刷能力更强的沥青心墙坝一旦遭遇超标准洪水,将面临溃决风险,对下游人民造成严重威胁。现有针对沥青心墙坝的溃决生命损失研究尚属匮乏,亟需开展生命损失评估。本文分析超标准洪水作用下沥青心墙坝的溃决特征,考虑生命损失影响因素之间的相互作用过程,基于溃决洪水致灾机制构建生命损失定量评估模型,实现溃决生命损失的快速定量分析;通过方法对比和敏感性分析,明晰不同影响因素对溃决生命损失的作用规律。将模型应用于新疆射月沟溃决案例发现:溃决洪峰流量为3320 m^(3)/s,溃决历时3.35 h,与实际结果相符;生命损失定量模型分析结果为31人,与实际误差在11%以内,优于其他损失模型;风险人口的敏感性指数I_(max)和I_(min)值最大,分别为1.436、0.486,是射月沟溃决生命损失最重要的影响因素,其他依次为洪水严重性、是否撤离、警报时间、淹没范围。

极端降雨条件下淤地坝系溃决损失计算方法

近年来,由于自身“服役”状态欠佳和汛期极端降雨天气频发,淤地坝在发挥综合效益的同时面临着溃决风险。这对下游人民生命财产和生态环境保护造成极大威胁。因此,亟需提出极端降雨条件下淤地坝系溃决损失的定量计算方法。基于“家谱法”坝系溃决风险分析程序FT-IWHR、溃口流量程序DB-IWHR、一维洪水演进计算程序,提出淤地坝系溃决—洪水演进全过程计算方法,结合李—周法生命损失计算模型等,构建涵盖生命损失、经济损失、社会环境影响3方面的溃决损失计算方法体系;并在西五色浪流域淤地坝系进行应用。结果表明:警报时间对生命损失数量影响极大,充分警报和无警报下生命损失数量相差10倍左右且降雨量超过100年一遇后损失激增,坝系以中小型淤地坝溃决为主。溃决损失计算方法可实现对淤地坝系溃决损失进行快速量化评估,为淤地坝系安全度汛和病险坝除险加固工作提供技术支撑,同时建议西五色浪流域做好中小型淤地坝的溃决风险防控工作。

考虑人体与水流相互作用的溃坝洪水生命损失评估模型

溃坝洪水会给下游人民群众造成巨大的生命损失,开展溃坝洪水造成的生命损失风险定量评估对应急抢险救灾具有重要的现实意义。本文在已有生命损失贝叶斯网络HURAM1.0模型基础上,引入了人体稳定性物理模型,考虑人体与水流相互作用关系,对处于洪水中的人先进行稳定性判定,并进行溺水判定,运用蒙特卡洛模拟方法,综合了水深和水流速对生命损失的影响,建立HURAM2.0模型;并将该模型应用于唐家山堰塞坝溃坝洪水生命损失分析。结果表明:HURAM2.0模型建立了水流流速对生命损失影响的定量关系,更精确地刻画了人体在水流中的稳定性和求生能力,相比HURAM1.0模型对较强洪水强度条件下的生命损失预测结果更准确。同时,在本文建立的模型中,除水深度、洪水严重程度变化不大,其余变量的敏感性均有所上升,其中居民区住宅层数、在建筑物中庇护情况和溃坝时长等变量对模型计算结果的最大影响程度分别增加142%、95%和93%,加强了模型在低、中、高3类洪水强度下的解释性,与HURAM1.0相比在贝叶斯反演分析中更占优势。在唐家山堰塞坝溃坝风险分析中,HURAM2.0能区分出不同水流速条件下的生命损失,更符合实际情况,即开挖泄流槽前风险大、死亡率高,在现场勘测和开挖泄流槽后风险及死亡人数大大降低,建议结合预警疏散以降低生命损失风险。

关于医学伦理学的基本原则

医学伦理学与生命伦理学既有相同之处也有诸多差异,它的基本原则和生命伦理学应有所不同。将病人利益置于首位、自主、不伤害、公正、友善五原则可视为医学伦理学的基本原则。病人利益主要是指病人生命和健康利益,是由医生根据医学科学允许度、医生的经验和病人实情决定的;将病人利益置于首位原则的落实,首先需要医生和医院对此有真切的认识,同时也需要有制度的保障和国家的财政支持;将目前实际上已经被倒置的医患利益关系纠正过来,是既艰难又十分迫切的,需要做多方面的工作。假以时日,这一目标是应当而且能够实现的。

基于相对差异度改进的可变模糊溃坝生命损失率等级评价

针对传统可变模糊数学评价模型在处理呈指数态渐变指标时出现的等级隶属度跃变情况,综合考虑溃坝生命损失系统的模糊性和随机性,对评价模型进行了相关改进,提出了一种基于改进可变模糊的溃坝生命损失率评价模型。对传统评价模型中的相对差异度函数进行了改进,并将改进的方法应用于4个水库的生命损失率风险后果排序。实际生命损失率与生命损失率风险等级的排序结果一致,改进后模型的科学性和实用性得到验证。

淤地坝全生命周期的风险识别及防控

从淤地坝的全生命周期角度,总结归纳了淤地坝在规划设计、施工、运行等阶段可能存在的风险因素,主要包括淤地坝质量、运行管理维护、有效调节库容、超标准洪水(特大暴雨)等。在分析风险传导一般规律的基础上,研究了各类风险相应的防控措施。

在役混凝土大坝碳化深度及碳化寿命预测分析

通过分析7座在役混凝土大坝不同部位混凝土碳化深度检测结果,对比了Lesache de Fontenay模型、Smol⁃czyk模型、中国建筑科学研究院模型的混凝土碳化深度计算结果,得出Smolczyk模型预测在役混凝土结构碳化深度与实测值契合度较高,并根据工程检测结果对Smolczyk模型进行了修正,建立并验证了基于混凝土强度检测结果的在役混凝土大坝碳化深度预测模型,根据碳化深度预测模型推导出了碳化寿命预测模型。

考虑坝基防渗体渗透溶蚀效应的特高土心墙堆石坝服役年限可靠性分析

特高土心墙堆石坝坝基防渗体非均质特征显著,影响渗透溶蚀效应下长期服役性能的准确评估。本文基于KL展开法离散了水泥基材料参数随机场,构建了水泥基材料渗流-溶蚀耦合随机模型,利用神经网络,建立了随机场与服役年限的映射关系,发展了服役年限可靠性分析方法。以长河坝工程为背景,研究了坝基防渗体渗透系数、孔隙率和固相钙浓度为随机场情况下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀特征,并对特高土心墙堆石坝服役年限进行了可靠性分析。渗透溶蚀效应会增大坝基防渗体渗透系数的空间变异性;坝基防渗体渗透系数、孔隙率和固相钙浓度为随机场情况下坝体与坝基总单宽渗流量是均质情况下的0.87~1.19倍;坝基防渗体95%保证率的服役年限为63.4 a;降低主防渗帷幕区与固结灌浆区渗透系数均值、减小固结灌浆区渗透系数空间变异性,是延长服役年限较为有效的方法。特高土心墙堆石坝设计、施工、运行与维护过程中应重视渗透溶蚀效应下坝基防渗体的空间变异性。

山坝地域结构中县域城乡社区生活圈划定方法研究

新的国土空间总体规划编制体系提出构建不同层次和类型、功能复合、安全韧性的城乡生活圈,在总体规划层面如何划定城乡社区生活圈是重要的基础性工作。山坝相间是我国西南地区典型的地理特征,山坝地区的经济社会发展水平、居民出行特征,以及公共服务设施配置水平存在较大差异。文章从联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals,SDGs)所倡导的建设包容、安全、有风险抵御能力和可持续的城市及人类住区的目标出发,从地理特征分析入手,提出结合山坝地域结构特征的城乡社区生活圈划定方法:以山坝地域的实际出行时间的差异性框定城乡社区生活圈的基础范围;结合西南地区多民族聚集特征,以及多民族生活交往需求,修正城乡社区生活圈范围;通过抽样调查方法,验证划定范围及公共服务布局的准确性。最后,利用手机信令数据,分析人口分布的时空差异,判断城乡社区生活圈人口活动的空间结构特征,优化分区分级公共服务中心体系的布局和标准。

我国水库大坝风险标准制定研究

介绍了生命风险标准、经济风险标准、社会与环境风险标准的建立方法及表达方式,分析了国外主要风险标准之间的异同点。将我国大坝风险分为可接受风险、可容忍风险、不可接受风险和极高风险四个区域,分别用目标线、容许线和高风险线来区分。根据我国3 513座水库溃坝资料,提出了我国个体生命风险标准、群体生命风险标准。在此基础上,根据《生产安全事故报告和调查处理条例》,提出了经济风险标准。最后,提出了社会与环境影响指数计算方法及社会与环境风险标准,可为我国水库大坝风险决策提供依据。

尾矿坝溃坝生命损失风险控制

从尾矿坝溃坝概率计算、溃坝砂流下游演进模拟、溃坝事故造成的伤亡人数估算、溃坝生命损失可接受风险标准的制定及降低风险的最优安全投入几个方面全面系统地对尾矿坝溃坝生命损失风险控制进行了研究.建立了尾矿坝坡失稳破坏的功能函数及我国尾矿坝溃坝个人生命损失可接受风险标准.以某一尾矿坝为例,进行了实例分析.通过对挽救生命损失的最佳安全投入进行计算,得到最优安全投入为390万人民币,并对比美国和我国现行的工伤死亡赔偿标准,建议我国相关部门提高工伤死亡赔偿标准.

坝工混凝土耐久寿命的现状和问题

阐述了坝工混凝土及其建筑物寿命的现状 ,指出国外坝工界认为混凝土坝的耐久寿命至少为 10 0 a,而我国混凝土坝的平均寿命为 3 0～ 5 0 a,2 1世纪我国将要付出高昂代价去加固修复病坝、危坝。美国胡佛大坝是 2 0世纪十大建筑物之一 ,是世界长寿名坝。提出我国的巨型混凝土坝设计 ,应当把胡佛大坝作为“样板坝”。

溧阳市沙河水库东副坝溃坝生命损失估算

应用溃坝洪水软件BREACH和FLDWAV分析溧阳市沙河水库东副坝在100年一遇设计洪水位23.17 m时下游坡高程点8.40 m处管涌诱发溃坝的洪水状况,确定大致的淹没范围,计算了溃坝洪水的严重性,估算了风险人口,应用Graham法定量地估算了生命损失,重点研究了生命损失与警报时间的关系,提出了确保2 h警报时间的建议,加强非工程措施,避免生命损失。

基于AHP-BN法的溃坝生命损失风险评价

针对影响溃坝生命损失因素多,而历史统计资料相对较少导致溃坝生命损失评价的准确性和实用性难以协同实现的问题,提出一种适用于对大量大坝生命损失进行评价的模型。选取溃坝洪水严重性程度、警报时间、溃坝发生时间、风险人口、溃坝理解程度、青壮年比例、建筑物质量、救援能力8个指标,构建溃坝生命损失指标体系;按照相关标准和准则划分指标等级,运用AHP-BN法综合考虑权重与概率影响,构建出溃坝生命损失评价模型。将模型应用于3座已溃大坝实例,结果表明:李家咀、洞口庙和史家沟水库的评价风险值大小分别为0.626、0.594和0.522,风险大小与实际生命损失情况一致,验证了模型的有效性,基于AHP-BN法的溃坝生命损失风险评价具有较好的理论意义和工程应用价值。

特高土心墙堆石坝坝基防渗体渗流-溶蚀特征研究

针对渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀问题,构建了以孔隙水压力、固相钙浓度与钙离子浓度为自由度的水泥基材料渗流-溶蚀耦合模型。以长河坝工程为背景,研究了特高土心墙堆石坝的渗流溶蚀特征,探讨了渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的失效标准,预测了坝体的服役年限。渗透溶蚀效应降低了坝体的防渗能力,服役100 a后坝体浸润线逸出点将较初始时刻抬升1.95 m;随着服役年限的增加,覆盖层、副防渗墙的渗透坡降增加,心墙、主防渗墙和防渗帷幕的渗透坡降降低;水泥基材料固相钙溶蚀相对严重的区域集中在两道防渗墙中下部、固结灌浆靠下游侧及防渗帷幕,靠近复合土工膜和高塑性黏土的坝基防渗体溶蚀程度较低。从固相钙的分解率、渗透系数、渗流量、渗透坡降和边坡稳定等角度分析,认为考虑渗透溶蚀效应时长河坝的服役年限约为68.3 a,降低主防渗帷幕的初始渗透性可较为有效地延长坝体服役年限。特高土心墙堆石坝坝基水泥基结构渗透溶蚀效应不可忽视,其设计、运行及维护应充分考虑水泥基材料的渗透溶蚀效应。

我国溃坝生命损失评价模型初步研究

根据我国8座已溃决大坝的现场调查结果,结合国内外溃坝生命损失研究成果,初步研究并提出适合我国实际情况的溃坝生命损失评价模型和风险人口死亡率,应用该模型和Graham法估算了这8座水库的溃坝生命损失,与实际生命损失情况进行了比较。结果表明,模型具有一定的适用性。

基于支持向量机的溃坝生命损失评估模型及应用

针对溃坝生命损失历史资料缺乏且影响因素复杂的特点,鉴于支持向量机算法的诸多优势,建立了基于支持向量机的溃坝生命损失评估模型。将溃坝生命损失定义为风险人口与生命损失率的乘积,分析了生命损失的评估指标,建立了综合评估体系。根据我国已溃决大坝的历史资料,构建了学习样本。留一法交互校验结果表明,该评估方法具有一定的精度。

大坝的允许风险及其运用研究

讨论了大坝的允许风险概念及其作为大坝防洪风险承受标准的阈值范围。在阐述大坝风险率和生命损失评估方法的基础上,介绍了运用允许风险进行大坝防洪安全决策的方法。