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      考慮潰壩后果的水庫工程等級劃分方法

      2023-12-14 04:15:15李宗坤王特葛巍景來紅崔秋晶焦余鐵
      水科學進展 2023年5期
      關鍵詞:水庫大壩死亡率風險管理

      李宗坤 王特 葛巍 景來紅 崔秋晶 焦余鐵

      摘要:針對中國現行水利水電工程等級劃分標準對水庫大壩失事后果考慮不充分的問題,在現行標準的基礎上引入了“潰壩后果”指標,構建了考慮潰壩后果的水庫工程等級劃分體系。通過比較國內外水庫大壩分類和工程等級劃分方法,對水庫工程等級劃分指標進行了分析和論證?;谥袊畮齑髩紊鐣L險標準和大壩安全標準,建立了“工程等級-失效概率-潰壩損失”之間的聯系,擬定了不同工程等級所允許的生命損失和經濟損失閾值。最后,提出了基于規(guī)模、效益和潰壩后果的水庫工程等級劃分標準,并闡述了在水庫運行階段進行工程等級復核與風險管控的相關理念和措施。將該方法應用于常莊、尖崗和郭家咀3座水庫的等級劃分,結果表明3座水庫工程等別和洪水標準均應在現有基礎上有所提高。研究成果對于補充和完善水利水電工程等級劃分標準具有重要意義,并可進一步推動風險管理理念及技術在水庫工程中的實際應用。

      關鍵詞:水庫大壩;工程等級;風險管理;潰壩損失;死亡率

      中圖分類號:TV698

      文獻標志碼:A

      文章編號:1001-6791(2023)05-0753-13

      近年來,隨著極端氣候頻發(fā),超標準洪水發(fā)生概率增大,使得水庫大壩面臨著更大的度汛風險[1-3]。2020年5月,強降雨導致美國密歇根州的Edenville大壩和Sanford大壩連續(xù)潰決,下游超過1萬名居民被迫緊急疏散,基礎設施遭到嚴重破壞[4-5]。2021年7月,鄭州發(fā)生特大暴雨洪澇災害,全市143座水庫中共有84座出現不同程度險情,給下游市區(qū)以及京廣鐵路干線、南水北調中線工程等重大基礎設施安全帶來了巨大威脅[6]。其中,郭家咀水庫更因溢洪道被施工臨時便道堵塞而發(fā)生漫頂重大險情,導致下游約10萬群眾連夜緊急轉移[7]。為保證下游人民生命財產安全和工程效益的正常發(fā)揮,中國的水利水電工程根據工程規(guī)模、效益和在國民經濟中的重要性來劃分工程等別和建筑物級別,進而確定相應的設計標準和洪水標準[8]?,F行的水利水電工程等級劃分標準在一定程度上體現了中國的經濟政策和技術政策,但對工程失事后果考慮尚不夠充分,也沒有給出相應指標[9]。經濟社會的快速發(fā)展使得水庫運行環(huán)境、功能和潛在風險等發(fā)生了顯著變化,社會對于水庫的功能定位和運行安全也提出了更高要求[10-11]。鑒于潰壩事件的巨大危害性,其風險問題已經上升為公共安全問題,在進行水庫工程等級劃分時必須重視其潰壩后果。

      隨著工程建設規(guī)模的增大和公眾安全意識的不斷提高,許多學者對水庫工程等級劃分方法及標準進行了研究。Wang等[12]將潰壩后果作為主要指標,提出了梯級水庫工程等級劃分方法與標準;Ren等[13]對不同國家水庫工程分類方法及防洪標準進行了比較和分析,明確了防洪標準的確定與工程等級、壩型和潰壩后對下游的危害等因素有關;盛金保等[14]針對中國大壩分類方法的局限性進行了剖析和論證,提出在大壩分類時必須對潰壩后果加以考慮;姜樹海等[15]建立了水庫工程防洪安全等級與風險概率的對應關系;李榮容等[9]對國內2 000多座水庫劃分了工程等別,表明按照壩高指標確定的工程等別普遍比按庫容指標確定的工程等別低,且后者更具有實用性;周建平等[16]建立了中國梯級水庫風險等級和風險標準分析模型,初步實現了大壩安全標準和風險標準之間的定量轉換與比較;周興波等[17-18]初步探索了特高壩和梯級水庫群安全標準,并提出了設立特等工程、特級建筑物及其相應安全標準的建議。

      以上研究從不同方面進行了水庫等級劃分方法的探索,相關成果可推動水庫工程等級劃分方法向更加科學合理的方向邁進,但大多局限于對水庫風險等級和潰壩嚴重性程度的確定,在實際應用時較為片面且缺少與現行工程等級劃分標準的有效銜接[19]。此外,對于中國已潰水庫案例,現有研究大多是從致災規(guī)律和破壞機理方面開展的具體分析,較少結合潰壩后果,對提高水庫原有工程等級和洪水標準的必要性進行論證[18-19]。中國的大壩管理方式正從傳統(tǒng)的安全管理向風險管理轉變,考慮潰壩后果劃分工程等級對于水庫的科學管理和風險防控具有重要的理論與現實意義[2,14,20]。

      本文通過對部分國家水庫大壩分類方法及中國現行水利水電工程等級劃分標準進行比較和分析,基于現行標準和風險管理理念,提出考慮潰壩后果的水庫工程等級劃分標準和方法,以鄭州“7·20”暴雨中受影響較大的3座水庫為例進行具體分析。旨在對中國水利水電工程等級劃分標準進行補充和完善,并進一步推動風險管理理念和技術在水庫工程規(guī)劃設計與運行管理中的具體應用。

      1 現行水庫工程等級劃分標準與方法

      1.1 世界各國水庫大壩分類與工程等級劃分方法

      水利水電工程的分類與等級劃分遵循了自然規(guī)律和經濟規(guī)律,涉及到技術、經濟、安全、社會與環(huán)境等諸多方面的綜合協調。作為大壩安全管理和法律法規(guī)制定中界定大壩的一種方式,水庫大壩分類和工程等級劃分在全世界范圍內被廣泛應用[14]。歐美發(fā)達國家普遍根據水庫規(guī)模和失事后果對水庫大壩進行分類,并據此確定大壩設計與運行管理標準[21-22],從而實現對大壩的差異化管理。目前國際上常用的水庫大壩分類方法和指標如表1所示。

      由表1可以看出,潰壩后果已成為大多數國家大壩分類的主要依據,大致包括生命損失、經濟損失和環(huán)境影響等[2,23]。隨著經濟社會的快速發(fā)展和公眾風險意識的不斷提高,水庫大壩在發(fā)揮重大經濟和社會效益的同時,對下游安全造成的威脅同樣不可忽視。將潰壩后果作為水庫大壩分類指標,體現了風險管理理念和對下游群眾生命及財產安全的重視[23]。

      1.2 中國現行水利水電工程等級劃分標準

      根據中國現行的《水利水電工程等級劃分及洪水標準:SL252—2017》[8]的相關規(guī)定,水利水電工程按照規(guī)模、效益及其在經濟社會中的重要性劃分為5等,水工建筑物按其所在工程的等別、作用和重要性劃分為5級?,F行的水利水電工程分級指標主要體現了工程的規(guī)模和效益,而對于失事后果的考慮尚不夠全面?!八畮炜値烊荨敝笜藘H可間接反映水庫失事后果,一般認為庫容越大,其失事影響范圍越廣、損毀程度越高,但僅參照庫容指標并不能完全表征失事后果的嚴重性[19]。防洪效益指標中的“保護人口”指下游保護區(qū)內的常住人口,用以體現下游城市規(guī)模和防護對象的重要性,在一定程度上反映了可能遭受洪水傷害的人群,但不足以量化實際遭受潰壩洪水風險的人口和災害損失[21-23]。此外,對于規(guī)模巨大、涉及面廣的水利水電工程,如特高壩和梯級水庫群工程,其安全性對下游人民生命財產和國民經濟威脅遠比一般工程大,現行標準中只做了定性規(guī)定,并建議對其工程等別、建筑物級別和洪水標準進行專題論證后報上級主管部門批準確定,尚未給出具體的實施方案[24-25]。

      中國的大壩管理方式正從傳統(tǒng)的安全管理向風險管理轉變,相應的等級劃分指標與方法也應體現風險管理的理念。根據定義,潰壩風險包括潰壩概率和潰壩后果2個方面[2]。需要指出的是,考慮潰壩風險對水庫工程進行等級劃分,是將潰壩后果作為工程等級劃分的依據之一,而非潰壩概率。其核心理念和目標是結合潰壩可能造成的損失來確定工程等級,并以此為依據合理制定洪水標準等設計安全標準,使得大壩自身的安全狀況得到保證,避免潰壩事故的發(fā)生。因此,潰壩概率不宜直接成為水庫工程等級的劃分指標,而是作為工程等級劃分之后需要管控和限制的目標,如圖1所示。

      2 基于風險分析及現行標準的水庫工程等級劃分

      2.1 水庫工程等級劃分指標體系構建與閾值分析

      結合國內外水利水電工程等級劃分標準與方法,選擇規(guī)模、效益和潰壩后果3個基礎指標作為水庫工程等級劃分的依據。相比于環(huán)境影響,社會公眾對于生命和經濟損失的關注度更高,相關研究也較為豐富,而目前關于潰壩環(huán)境影響的量化尚缺乏統(tǒng)一的認識[23]。因此,本文著重從生命和經濟兩方面分析潰壩后果,后續(xù)隨著潰壩環(huán)境影響研究的不斷深入,在水庫工程等級劃分中也應融入對此方面的考慮。

      由表1可以看出,“生命損失”和“風險人口”均可用于表征潰壩給下游群眾生命安全所造成的影響,但兩者在概念上并不相同:風險人口指潰壩洪水影響區(qū)內直接暴露于洪水淹沒區(qū)的所有人員,用來反映下游可能遭受淹沒風險的居民數量[26-27];生命損失指潰壩造成的實際死亡人數,不包括被緊急轉移和救助的人口數量[28]。事實上,即使水庫潰壩最終不產生生命損失,風險人口的應急轉移和安置也往往伴隨著社會資源的巨大消耗,可認為已經產生了相應的后果。從這一角度來看,風險人口作為潰壩后果指標更為全面。然而,水庫工程等級劃分標準的構建還涉及不同等級工程所對應的指標閾值的確定問題,中國許多行業(yè)的相關標準和規(guī)范中對生產事故死亡人數和經濟損失的容許值進行了特別規(guī)定,而對于風險人口尚無明確的數據可以借鑒,導致后續(xù)構建標準時難以確定其指標閾值[29-31]。經濟損失用于反映潰壩事件對社會經濟造成的影響,代表潰壩洪水造成的可由貨幣直接計量的各類損失。鑒于風險人口應急轉移和安置所消耗的社會資源也可轉化為以貨幣為單位的經濟價值來進行量化,針對傳統(tǒng)生命損失指標不夠全面而風險人口指標閾值難以確定的局限性,提出將應急轉移和安置所消耗的社會資源歸屬于潰壩經濟損失的一部分,在經濟損失指標中得以反映。基于上述考慮,最終選擇生命損失和經濟損失作為潰壩后果指標構建梯級水庫工程等級劃分指標體系,如圖2所示。其中,經濟損失除考慮潰壩洪水淹沒造成的經濟損失之外,還包括風險人口、風險經濟量的應急轉移和安置所耗費的經濟價值。

      除指標體系外,確定不同工程等級所對應的指標閾值也是構建等級劃分標準的關鍵。若閾值定的太低,則會導致劃分結果過高,造成大多數工程的安全狀態(tài)不滿足工程等級要求,需要投入巨大的人力和資金以提高防護等級;若閾值太高,則又會導致工程等級劃分過低,降低了工程應有的防護等級,使下游暴露于較大的風險之中[26-28]。按規(guī)模和效益指標劃分水庫工程等別與大壩級別的方式在中國已使用多年,形成了一整套完整的體系,相關配套法規(guī)與技術標準也已相對完善[14]。因此,圖2中規(guī)模指標和效益指標的閾值可繼續(xù)沿用現行標準中的相關規(guī)定。對于潰壩后果指標,其閾值需綜合考慮國民經濟發(fā)展水平及公眾對于風險的承受能力來確定。

      目前中國對于不同等級水庫所允許的生命損失和經濟損失閾值尚無明確規(guī)定,但在相關的工程可靠性技術標準中規(guī)定了不同級別水工建筑物所對應的結構安全級別、設計使用年限及目標可靠度[18]。根據可靠度理論[18],對于服從正態(tài)分布的隨機變量,其可靠性指標(β)可進一步轉換為失效概率(Pf),如圖3所示。此外,水庫大壩社會風險標準能夠有效反映公眾在不同潰壩概率下所能接受和容忍的潰壩損失值,且此類研究已較為廣泛[28-29]。因此,可根據可靠性設計標準中的相關規(guī)定,界定不同等級水庫大壩所允許的年計失效概率,再結合社會風險標準得到各失效概率值所對應的可接受損失值,從而建立“工程等級-失效概率-潰壩損失”之間的聯系,確定不同等級水庫所對應的潰壩損失閾值。

      2.2 基于風險標準與可靠指標的潰壩損失閾值計算

      水庫大壩社會風險標準是確定風險指標閾值的基礎,用于反映某群體遭受特定事故死亡的人數及其相應概率的關系[28-29],構建社會風險標準常用的準則和方法有最低合理可行(ALARP)準則和F—N曲線等。ALARP準則通過可容忍風險水平線(TRL)和可接受風險水平線(ARL)[31-32],將風險分為3個區(qū)域:不可容忍區(qū)域、最低合理可行區(qū)域及可接受區(qū)域。F—N曲線用來表示生命損失(N)與事故超過概率(1-FN(x))之間的關系[30],如式(1)所示:

      1-FN(x)n(1)

      式中:FN(x)為年死亡人數小于x的概率分布函數;C為常數,決定了標準線的起始位置;n為對于風險的偏好程度,為標準線的斜率。

      文獻[28]結合中國水庫大壩安全現狀及其他行業(yè)已有的風險標準,考慮經濟、社會發(fā)展水平及群眾對于風險接受意愿,提出了水庫大壩社會生命風險標準。其中,大中型水庫的TRL和ARL分別以10-2和10-3為起點,極值分別為1.34×10-6和1.34×10-7;小型水庫的TRL和ARL分別以10-2和10-3為起點,極值分別為2.62×10-5和2.62×10-6,如圖4所示。此外,在控制生命風險至社會可接受的前提下,可借助于生命風險標準構建經濟風險標準,以社會對于生命損失的容許程度推算社會對于經濟損失的容許程度[28-30]。

      結合中國《水利水電工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準:GB50199—2013》[31]中所規(guī)定的不同級別建筑物設計使用年限和目標可靠度,計算相對應的年計失效概率,如表2所示。最后,根據圖4中水庫大壩社會風險標準事故超過概率與潰壩損失的關系,確定不同失效概率所對應的生命損失值,作為不同等級工程所允許的生命損失的臨界值,如圖5所示。

      圖5將5個工程等級所允許的生命損失閾值劃分為了3個區(qū)間,尚不夠細化。中國《生產安全事故報告和調查處理條例》[32]將事故等級分為4個級別,不同事故等級所對應的生命損失閾值如圖6所示[29]。以此為補充,將生命損失進一步整合為5個區(qū)間:Ⅴ、Ⅳ和Ⅲ等工程的失事分別對應于一般事故、較大事故和重大事故,生命損失上限分別為3、10和30人;Ⅰ和Ⅱ等工程的失事均對應于特別重大事故,生命損失臨界值為87人,確保調整后的生命損失閾值仍然滿足圖5中不同工程等級所允許的損失值上限。對于經濟損失,根據國務院《生產安全事故報告和調查處理條例》,1人死亡事故相當于330萬~500萬元的直接經濟損失事故。因此,按照1人對應400萬元的比例,選擇1 200萬、4 000萬、12 000萬和35 000萬元作為不同等級工程所允許的經濟損失臨界值[28],如圖6所示。

      2.3 水庫潰壩后果指標量化

      潰壩生命損失和經濟損失的量化是基于潰壩后果劃分水庫工程等級的必要環(huán)節(jié),常用方法是通過潰壩模擬和洪水淹沒分析確定淹沒范圍和洪水參數,進而結合下游區(qū)域人口和經濟分布計算可能產生的淹沒損失[33-36]。潰壩生命損失通常表示為風險人口與潰壩洪水下風險人口死亡率的乘積,如式(2)所示:

      LOL=fPAR(2)

      式中:LOL為潰壩洪水造成的生命損失;PAR為淹沒范圍內的風險人口;f為潰壩風險人口死亡率。

      潰壩經濟損失為直接經濟損失和間接經濟損失之和。其中,間接經濟損失涉及面廣,內容繁雜,一般采用系數法或基于調查分析的估算方法得出,可表示為直接經濟損失與折算系數的乘積[37]。因此,潰壩經濟損失評估通常是對直接經濟損失的計算,如式(3)所示:

      LOE=eEAR(3)

      式中:LOE為潰壩洪水直接造成的經濟損失;EAR為風險經濟量,代表潰壩洪水淹沒范圍內可能遭受淹沒風險的承災體經濟價值;e為洪災損失率,表示為淹沒區(qū)域內各類財產的損失價值與未遭受淹沒時的實際經濟價值之比。

      由式(2)和式(3)可以看出,潰壩風險人口死亡率及洪災損失率的確定是計算潰壩生命損失和經濟損失的關鍵。其中,根據潰壩風險人口死亡率計算生命損失的方法和模型主要包括基于歷史資料的經驗模型[31]和基于致災機理分析的物理模型[34-35]等。隨著相關研究的不斷深入,潰壩生命損失評估方法中考慮的指標和因素也越來越多,周克發(fā)等[36]基于Graham法和RESCDAM法的分析思路并結合中國潰壩歷史資料數據,以潰壩洪水嚴重性(水深為流速之積)、警報時間和風險人口對潰壩洪水嚴重性的理解程度為主要指標,初步提出了適合中國實際情況的風險人口死亡率建議表(“李-周法”)。洪災損失率主要與淹沒水深、流速、歷時等因素有關,可根據研究區(qū)域或類似地區(qū)歷史洪水事件的調查統(tǒng)計資料,通過多元回歸分析或者逐步回歸分析方法確定[37]。

      2.4 考慮潰壩后果的水庫工程等級劃分

      基于水庫規(guī)模、效益和潰壩后果,構建水庫工程等級劃分標準,如表3所示。其中,水庫規(guī)模指標和效益指標的量化可參照工程資料,仍按現行標準中的有關規(guī)定執(zhí)行;潰壩后果指標的量化需結合風險分析與評估方法,計算相應的潰壩生命損失和經濟損失[36-37]。最后,將各分等指標的量化值與表3中的閾值相對應劃分工程等別。當按照各分等指標確定出的結果不同時,其工程等別按其中最高等別確定[8]。此外,永久性水工建筑物的級別與工程等別緊密相關,仍按照現行標準中的對應值進行確定。

      根據上述分析,一方面,潰壩風險人口死亡率和洪災損失率對于潰壩后果指標的最終評估結果具有重要影響;另一方面,若有因風險人口和風險經濟量應急轉移和安置所產生的社會資源消耗,即使最終不形成潰壩淹沒損失,也可根據潰壩后果指標來劃分水庫的工程等級,更加嚴謹客觀,更能體現風險管理的科學理念。因此,本文所提出的等級劃分方法能夠將水庫工程等級與潰壩風險人口死亡率和洪災損失率相關聯,可有效促進水庫管理部門進行風險自查,為避免潰壩后果指標評估結果過大而使工程等級劃分過高,增加運行維護和管理成本,水庫管理部門需及時通過完善應急預案等非工程措施控制潰壩風險人口死亡率、洪災損失率以及轉移安置所需費用,以確保潰壩后果與自身工程等級劃分結果相匹配。此外,對于處于運行階段、已按照現行標準確定工程等級的梯級水庫,也應根據潰壩后果對其原始工程等級進行復核,分析并論證提高工程等級或減小潰壩后果2種管控方案的可行性。

      3 實例分析

      3.1 工程概況

      選擇鄭州市賈魯河上游的的常莊、尖崗和郭家咀3座水庫作為研究對象,進行工程等級劃分。各水庫地理位置及基本工程資料如圖7和表4所示。其中,常莊水庫和尖崗水庫的主要任務為防洪和供水,均被按照大型水庫來管理。3座水庫均在鄭州“7·20暴雨”中發(fā)生了不同程度的險情,郭家咀水庫更是因發(fā)生漫壩而受到廣泛關注[38]。作為災后恢復重建重工程之一,郭家咀水庫恢復建設加固項目已順利完成,在原有基礎上將水庫主要建筑物級別提高至2級。

      3.2 指標量化

      按照最不利情況,設定各水庫在校核洪水位下潰壩,進行潰壩洪水淹沒分析和潰壩后果計算,確定各水庫潰壩洪水淹沒范圍、最大水深和流速分布[26]。鑒于潰壩經濟損失與下游工礦企業(yè)和交通干線等基礎設施分布情況有關,包括直接經濟損失和間接經濟損失,且不同類別洪災損失率的確定較為復雜,在此以生命損失為例進行潰壩后果的計算。分別將各水庫潰壩洪水最大水深與流速相結合,得到洪水嚴重性分布圖層。結合潰壩洪水模擬結果及研究區(qū)域實際情況,根據文獻[36]中的方法擬定潰壩風險人口死亡率。其中,警報時間選擇為“0.25~1.0 h”,群眾對于洪水的理解程度為“明確”,則洪水嚴重性圖層可進一步轉化為潰壩死亡率分布圖層。將潰壩死亡率分布圖層與研究區(qū)域人口密度分布數據進行空間數據疊加[26],分別計算各水庫潰壩的生命損失,如圖8所示。最后,參照表4中的工程資料及生命損失評估結果,分別按照規(guī)模和潰壩后果對3座水庫進行工程等別劃分,如圖9所示。

      3.3 結果分析與討論

      由圖9可以看出,若不考慮潰壩后果,依照水庫庫容,則常莊水庫和尖崗水庫均為中型水庫,工程等別為Ⅲ等;郭家咀水庫為小(Ⅰ)型水庫,工程等別為Ⅳ等。相比之下,采用本文所提出的等級劃分方法后,常莊、尖崗和郭家咀水庫的工程等別分別為Ⅱ等、Ⅰ等和Ⅲ等,均有所提高。

      事實上,鑒于防洪位置十分重要,常莊水庫和尖崗水庫均被按照大型水庫進行管理,高于按照現行標準劃分出的工程等級,驗證了本文所提出的方法的合理性。郭家咀水庫按照現行標準所確定的主要建筑物級別為4級,原洪水標準為50年一遇設計,1 000年一遇校核。若考慮潰壩后果,郭家咀水庫建筑物級別將提高至3級,相應的洪水標準為100年一遇設計,2 000年一遇校核,則在極端洪水事件下能夠更有效地預防漫頂險情的發(fā)生,從而避免對應急資源和救災力量的極大消耗。此外,根據郭家咀水庫漫壩事故調查結果[6-7],即使溢洪道正常運行,經調洪演算后最高庫水位約為161.1 m,基本達到設計洪水位,構成水庫大壩突發(fā)事件中的“Ⅱ級(重大)事件”。因此,郭家咀水庫發(fā)生漫頂的直接原因雖是溢洪道被施工臨時便道堵塞,但也體現出其抵御極端洪水的能力較為薄弱。鑒于極端洪水事件日益頻發(fā),對于潰壩后果較為嚴重的水庫,提高其工程等別和洪水標準仍顯得十分必要。

      4 結論

      本文針對國外水庫大壩分類方法及中國現行水利水電工程等級劃分標準進行了比較和分析,提出了在水庫工程等級劃分中考慮潰壩后果的理念,主要結論如下:

      (1) 選擇工程規(guī)模、效益和潰壩后果作為基礎指標,并將風險人口和風險經濟量的應急轉移和安置費用歸屬于潰壩經濟損失,構建了水庫工程等級劃分指標體系。

      (2) 以水庫大壩安全標準和社會風險標準為基礎,通過建立“工程等級-失效概率-潰壩損失”之間的聯系,確定了不同等級工程所對應的潰壩生命損失和經濟損失閾值。

      (3) 提出了綜合考慮規(guī)模、效益和潰壩后果的水庫工程等級劃分標準,并對3座水庫進行實例分析,結果表明考慮潰壩后果劃分水庫工程等級更有助于預防重大險情的發(fā)生。研究成果可進一步促進風險管理理念及技術在水庫工程規(guī)劃設計與運行管理中的具體應用。

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      Research on the rank classification method of reservoir projects

      considering dam failure consequences

      The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.52179144;No.52079127).

      LI Zongkun WANG Te GE Wei JING Laihong CUI Qiujing JIAO Yutie

      (1. School of Water Conservancy and Transportation,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;

      2. Yellow River Laboratory,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China;

      3. Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd,Zhengzhou 450003,China)

      Abstract:A reservoir project classification system considering dam failure consequences is constructed in view of the insufficient thought of dam failure consequences in China.By comparing the classification methods of reservoir projects both domestically and internationally,the classification indexes are analyzed and demonstrated.Based on the social risk criteria and safety standards of reservoir dams in China,a link among “project rank-failure probability-dam failure losses” is established,and the thresholds of life and economic losses allowed for different project ranks are formulated.This manuscript puts forward the classification criteria for reservoir based on scale,benefits and dam failure consequences,and expounds the relevant concepts and measures for engineering grade review and risk management in the operation stage.Applying the method to the rank classification of Changzhuang,Jiangang and Guojiazui reservoirs,the results show that the project rank and flood protection criteria of these three reservoirs should be increased from the existing one.This study is of great significance to supplement and improve the standard for rank classification of water and hydropower projects,and can further promote the practical application of risk management concepts and techniques in reservoir projects.

      Key words:reservoir dam;rank classification;risk population;dam failure losses;mortality

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