关于水工结构可靠度设计策略探究

关于水工结构可靠度设计策略探究

管西强

日照华洲工程规划咨询有限公司 山东 日照 262300

摘要：随着我国经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，为满足人民生活与社会生产需要，我国兴建了大批大型调水工程，如南水北调、引汉济渭、引滦入津、引江济淮等工程。调水工程是解决水资源分布不均匀的主要方法之一，调水工程采用跨流域调水的方法进行建设，通过重新分配水资源来缓和以至满足缺水地区的迫切需要。以调水工程等通过人工对象所形成的水利工程建设，与洪水、干旱、水利工程安全运行、水资源开发利用、城乡供水、节水、水土流失、江河湖泊、水利监督等业务相关联，实现业务协同、数据发展，推进水利业务创新和改革，最终形成智慧水利。

关键词：水工结构;可靠度设计;策略探究

引言

大型调水工程点多、线长、面广，工程任务综合性高，建设期、运行期管理任务交错进行，管理任务繁重而艰巨。相关设计人员应摆脱传统的安全系数概率计算方法，加强可靠度理论数据统计及运用，以此提高水工工程结构质量、提升水利工程稳定性。

1结构可靠度在水工结构设计的应用过程

1.1结构可靠度应用思路

在水工结构设计进程中选择的是响应面法，借助输入、输入关系进行极限状态曲面模拟，但是实际施工时，地质勘探成果发生了较大变化，实际弃方大多为不可利用的粉砂岩，再加上不同设计阶段的优化调整等原因，土石方数量、弃方数量和弃方材质均发生较大变化，使得以往水工结构设计中的系列功能函数难以显示出来，从而难以进行结构可靠度计算，这需技术人员有效结合有限元法与响应面来处理系列的数据问题。分以下步骤进行：需通过有限元分析法来整体、系统的分析，然后以响应面法来获取结构功能等重要参数的函数数据，以此为基础并结合施工。

1.2对比分析水工结构可靠度各项设计方式

就当前阶段来说，水工结构可靠度设计包括概率、非概率两种可靠度理论分析方式。概率可靠度理论的建立与应用，是以失效准则为基础，比如：其中的结构功能函数，运算随机变量参数函数，可明确、统计与分析各项随机变量具体特征值。

1.3可靠度分析

因水工结构设计整体所用的理论在概率模型、分析方式等层面需进一步完善，在土石坝、钢闸门、排水沟、水塘中未实现系统化使用与普及，对比水工结构设计水平来说尚有一段距离，国外研究人员就结构可靠度设计进程中涉及的抗力荷载效应实施了重点研究与分析，并以校核法为辅助手段对结构可靠度实施了系统的设计工作，有效提升了传统模式下结构可靠度的分析效率与质量。

2加强水利工程运行管理质量的对策和措施

根据水利工程的特点，从解决水利工程运行管理问题角度出发，建议从以下几个方面采取措施，提升水利工程运行管理的效率和质量。

2.1实现多元化的运行管理目标体系

不论是哪种类型的水利工程，其建设和运行的目的都不是单一的，尤其是在大力提倡生态环境保护的今天，相应的水利工程的运行管理目标也应当是多元的。具体地说，可以将水利工程运行管理的目标设定为以下几个主要的方面。一是充分发挥水利工程的性能。上文分析中提到，水利工程都是基于对水资源的某方面利用目的建设的，比如建设蓄水池是为了缓解用水紧张问题，修建农田水利是为了农业灌溉，因此充分实现水利工程建设应用的初衷应当是水利工程运行管理的首要目标。二是注重生态环境保护。水利工程运行管理必须要兼顾生态环境的保护，通过运行管理实现治水、用水和生态保护之间的有机融合，在推动水利工程建设发展的同时，确保区域生态环境系统不被破坏。三是为水利事业发展做出贡献。这是水利工程运行管理的根本目标，作为水利事业的重要组成，水利工程运行管理要通过健全的管理制度、完善的管理手段和措施来为水利事业的长远发展提供服务和支持。在明确、多元的管理目标体系下，水利工程运行管理工作才能够顺利开展。

2.2重视水利工程运行管理制度的构建

为了保证水利工程运行管理工作顺利、有序开展，管理者要改变过去“重建设，轻管理”的思维方式，加强对水利工程运行管理的重视程度，根据实际，借鉴经验，构建完善的水利工程运行管理制度。由于水利工程运行管理工作的复杂性、困难性，在管理制度构建方面要坚持以下几个方面的重点。一是水利工程建设与运行管理融合起来，合二为一，也就是在工程设计、建设施工过程中就要开展运行管理工作，要实现水利工程运行管理的系统性、整体性。二是注重水利工程运行管理手段的开发和创新，从水利工程的实际出发，在多元化目标的指导下，由单一管理模式逐步向多元管理模式过渡，引入新的管理理念，对水利工程运行管理的模式进行创新，提高水利工程运行管理制度的全面性、实践性。三是要实行权责分配的管理责任体制，在管理工作中体现权责分明理念，以水利工程后期维护管理为例，要对具体的维护工作任务进行细分，每一个维护环节任务要具体落实到人，不论是水利工程的漏洞修补，还是设施设备的维护，都由专门的人员负责，一旦出现问题，能够及时锁定责任人，快速找到问题所在，从而提高问题处理的效率。

3基于调水工程的智慧水利应用架构管控体系方法

3.1调水工程应用架构管控体系

调水工程是水利工程中重要的组成部分，以调水工程是为典型进行应用架构设计。调水工程的建设大多属于建设初期，调水工程信息化相关建设工作还未实现统一的规划、集成，缺乏IT建设和管理的制度和执行体系，前期信息化的规划的执行落地建设水平也参差不齐；在应用管理上，尚未形成体系化流程化管理，实施过程中缺乏统一的应用架构来指导和监管，不利于调水类业务整体的长期发展。基于调水工程的业务能力，通过对业务流程进行功能识别，归纳出相应的调水需求，分析需求后确定整体的战略理解，实现调水工程信息化蓝图架构的布局设计。通过软件包评估与对现有系统分析，选择合适的应用系统实现应用功能，进而满足调水工程的业务需要。

3.2智慧水利应用架构管控体系方法

以调水工程业务为基础，通过基于调水工程的应用架构管控体系建设流程及方法，形成一套通用于智慧水利行业的应用架构管控体系方法论，以促进智慧水利的应用架构管控体系建设。架构管控体系设计分为启动阶段、现状评估与总体框架规划阶段、应用架构管控体系设计阶段、速赢项目实施阶段、知识转移及培训与成果生成阶段。各个阶段将分别完成一系列任务，并提交相应的工作成果。

结语

就当前阶段来说，中国水工结构设计仍处于不断探索阶段，未形成标准规范，需相关技术人员综合结构可靠理论来修改与完善其整体水工结构设计过程，为其系列理论后期转向极限状态设计奠定基础。此外要求项目组其他管理部门能够有意识地搜集渣场在实际建设过程中涉及的诸多变量资料，设置满足该项结构可靠度设计的软件系统与数据库，使其朝着智能化方向发展，更好地应对建设进程中的诸多不确定性因素。且在各项统计数据不断积累进程中，一些统计资料不全的分项系数与随机变量将会具备更加科学的概念以及更加规范的设计流程，利于其长远发展。

参考文献

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［2］侯建国，安旭文，张京穗，等.关于水工结构设计标准按结构可靠度理论进行修编的建议［J］.武汉水利电力大学学报，2019（3）：59-63.

［3］瞿尔仁，徐金，束兵，等.重力坝抗滑稳定的结构可靠度模型［J］.合肥工业大学学报（自然科学版），2019（4）：376-379.

［4］周洲.结构可靠度在水工结构设计中的应用研究［J］.冶金丛刊，2019，4（1）：192-193.

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