大型水利枢纽施工期通航风险动态评价方法研究

发布时间：2020-08-05 09:59

【摘要】：近年来,随着内河航运经济的蓬勃发展,船舶货运量逐年增加,水利枢纽工程建设也逐步增多。大型水利枢纽是多种类型水工建筑物的综合体,兼顾防洪、发电、蓄水、通航等多种功能,是利国利民兴利除害的大型工程。目前我国已有上千座水利枢纽,这类水利枢纽工程的建成在一定程度上有利于改善航道通航条件。但该类工程通常建在内河水域,占用通航水域范围大,工程施工期间涉及施工工艺繁杂,工期跨度大,并且会对原本内河航道的通航环境及正常的交通组织秩序产生不可避免的影响,给船舶通航带来不可忽视的风险。由于大型水利枢纽施工期长,施工范围、作业强度、环境等随着施工进度而不断变化,因此,对工程施工期的通航风险进行动态分析,针对不同施工阶段分别进行通航风险的定量评价,是保障大型水利枢纽施工期船舶通航安全的关键技术。论文通过对大型水利枢纽及其长施工期的通航特征进行分析,提取大型水利枢纽施工期的船舶通航风险因素,并对通航风险因素的不确定性及随机性特点进行表征,最终依据大型水利枢纽施工期及通航风险因素的动态变化特点构建了大型水利枢纽施工期的通航风险动态评价模型,主要研究内容如下:(1)大型水利枢纽施工期通航风险因素识别。利用综合安全评估(Formal Safety Assessment,FSA)方法框架,通过分析大型水利枢纽及其施工期的船舶通航特征,利用改进的人因分析与分类系统(Human Factors Analysis Classification Systems,HFACS)框架对大型水利枢纽施工期通航安全风险因素进行识别。根据大型水利枢纽系统数据的来源和特点,提出了基于证据推理理论/层次分析法(Evidential Reasoning Approach,Analytic Hierarchy Process-Bayesian Network,ERA/AHP)的专家知识推断信息提取方法,解决了贝叶斯网络参数设置过程中个体推断信息缺乏及不完备等问题。(2)大型水利枢纽施工期的通航风险静态评价方法研究。在通过HFACS框架提出的18个主要的风险因素及4种风险结果的基础上,根据专家知识推断及信息提取方法构建了大型水利枢纽施工期通航风险评价的贝叶斯(Bayesian Network,BN)模型。以葛洲坝水利枢纽扩能工程施工期为例,结合10位专家知识信息及通航信息统计数据,计算葛洲坝扩能工程施工期通航风险评价BN模型的条件概率表和通航风险因素的发生概率,进而实现了葛洲坝扩能工程施工期通航风险的静态评价。(3)大型水利枢纽施工期的通航风险动态评价方法研究。通过对大型水利枢纽及其施工期通航特征的分析,对通航风险因素的不确定性及随机性进行表征,得到动态通航风险因素,并引入蒙特卡洛仿真方法实现动态风险因素的确定性概率到概率分布的转化。以葛洲坝水利枢纽扩能工程施工期为例,对其施工期的船舶事故风险、船闸事故风险、引航道事故风险进行风险动态量化,体现数据不确定性特征,进而实现葛洲坝水利枢纽扩能工程施工全过程通航风险动态评价。论文研究了大型水利枢纽施工期的风险评价时的不确定性问题,实现了对大型水利枢纽长施工期的风险评价方法的优化,一定程度上丰富了水上交通风险和安全管理的相关理论。同时,以葛洲坝水利水利枢纽扩能工程施工期为例,研究了其施工期各阶段的风险特征分布,建立了动态风险评价模型,实现了葛洲坝水利枢纽扩能工程施工期通航风险动态评价,有效地提高了风险评价结果的可靠性,为工程施工期安全保障与风险防控提供了技术支持。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U698;TV51
【图文】：

三峡船闸,大型水利枢纽,船闸,船舶

①上、下引航道上、下引航道是大型水利枢纽水域重要的船舶通航航道，该航道为人工开挖航道，是在建设大型水利枢纽时专门开挖供船舶通航的人工航道。②船闸船闸是大型水利枢纽实现船舶通航的重要建筑物之一，大型水利枢纽的船闸一般为双线多级船闸。由于大型水利枢纽水域水位落差巨大，船闸可通过多级闸室来调节水位，进而实现船舶通航。大型水利枢纽的船闸设置可以减少发电建筑等泄洪时对通航船舶的影响，并结合上下引航道实现大型船舶通航。③升船机升船机是一种专门为船舶提供垂直升降进而实现在具有水位差水域通航的大型助航建筑物，该建筑采用齿轮齿条爬升平衡重式，其可以垂直提升船舶数百米。大型水利枢纽通航不同于一般水域，船舶在通过大型水利枢纽时，需要通过船闸，或借助升船机通过具有水位差的枢纽水域。三峡船闸如图 2-1 所示，升船机如图 2-2 所示，葛洲坝船闸如图 2-3 所示。

三峡升船机

葛洲坝船闸,通航环境,大型水利枢纽,可航水域

17图 2-3 葛洲坝船闸位置示意图（2）通航环境大型水利枢纽可航水域是一种典型的受限水域，船舶交通密度大，通航环境复杂。通航环境包括自然环境和交通环境。一般地，自然环境主要考虑风浪流及恶劣天气对可通航水域的影响。大型水利枢纽一般处于内河水域，通航船舶数量多且种类复杂，大型水利枢纽可航水域的交通环境是需要借助通航建筑物来实现船舶通航的复杂环境，且具有典型船舶排队过闸和积压滞留等特点。

【相似文献】