謝 婕,龔 政,陳永平,陸 倩,李江夏

(1.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.江蘇省海岸海洋資源開發(fā)與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 3.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 4.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200061)

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海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建及應(yīng)用

謝 婕1,龔 政2,陳永平3,陸 倩4,李江夏1

(1.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.江蘇省海岸海洋資源開發(fā)與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 3.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 4.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海 200061)

摘要:針對(duì)海堤破壞的特點(diǎn),從漫堤、潰堤兩方面入手,歸納各破壞形式下海堤安全的主要影響因素,運(yùn)用層次分析法建立海堤安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系。結(jié)合我國海堤工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn),依據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,采用模糊數(shù)學(xué)中求解隸屬度的方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化,并將海堤安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系應(yīng)用于浙江臺(tái)州某海堤堤段,對(duì)該堤段的漫堤、潰堤風(fēng)險(xiǎn)分別作出評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:研究堤段滿足50年一遇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);所構(gòu)建海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可用于海堤的漫堤及潰堤風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

關(guān)鍵詞:海堤;潰堤;漫堤;安全評(píng)價(jià);層次分析法;模糊數(shù)學(xué);隸屬度

海堤是沿海地區(qū)重要的防潮防浪屏障,可有效地抵御風(fēng)暴潮等海洋自然災(zāi)害,保障沿海地區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,是沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的生命線[1]。然而,在特大臺(tái)風(fēng)浪、風(fēng)暴潮作用下,海堤的破壞往往難以幸免,由于風(fēng)暴潮和臺(tái)風(fēng)浪對(duì)海堤的破壞機(jī)理比較復(fù)雜,除了與海岸動(dòng)力有關(guān)外,還與海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)形式以及所處的地理位置有直接的關(guān)系。因此,開展臺(tái)風(fēng)浪、風(fēng)暴潮作用下的海堤安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)階段,國內(nèi)外針對(duì)堤防工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開展了不少研究工作,各國的研究結(jié)果主要與其堤防特點(diǎn)有關(guān),例如,日本的堤防工程特點(diǎn)是防洪標(biāo)準(zhǔn)不高,但質(zhì)量較高,能基本保證不出險(xiǎn)情,或者即使洪水漫頂也不會(huì)潰堤,因而失事風(fēng)險(xiǎn)考慮得不多,主要依據(jù)《河川堤防總檢點(diǎn)手冊(cè)》指導(dǎo)堤防工程安全性調(diào)查和評(píng)價(jià)工作[2];荷蘭的海堤系統(tǒng)由封閉的堤防圈構(gòu)成,同一堤防圈內(nèi)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)均較高,近年來堤防設(shè)計(jì)和加固采用可靠性設(shè)計(jì)方法,設(shè)有相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。國內(nèi),海堤安全評(píng)價(jià)借鑒大壩安全評(píng)價(jià)方法[5-6],主要將定性指標(biāo)與定量指標(biāo)相結(jié)合,建立海堤安全綜合安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[1,7-8]。應(yīng)用這種方法時(shí)存在兩個(gè)問題:一是在對(duì)指標(biāo)進(jìn)行量化時(shí),其評(píng)價(jià)值往往依賴于評(píng)價(jià)者的經(jīng)驗(yàn),主觀性較大;二是直接將堤身、堤基材料等作為評(píng)價(jià)指標(biāo),評(píng)價(jià)指標(biāo)偏多,且與堤防破壞形式關(guān)聯(lián)度不高。另外,現(xiàn)有的研究大多針對(duì)內(nèi)河堤防,海堤工程雖然是堤防工程的一個(gè)分支,但其主要以防御臺(tái)風(fēng)浪和風(fēng)暴潮為主,其所受荷載、堤身結(jié)構(gòu)與內(nèi)河的堤防工程均有區(qū)別。本文從海堤的漫堤、潰堤兩種破壞形式入手,建立海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)臺(tái)風(fēng)浪、風(fēng)暴潮作用下的海堤安全風(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)價(jià)。

1 海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1. 1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

海堤是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),影響其安全的因素眾多,在對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)盡量考慮主要因素。海堤主要有漫堤和潰堤兩種破壞形式,由于引起這兩種破壞的因素不同,應(yīng)分別予以考慮。近年來,我國已漸漸開始采用允許部分越浪的海堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),因此,將漫堤的影響因素歸結(jié)為潮位和越浪量。在潰堤方面,以海堤結(jié)構(gòu)的局部或整體破壞為出發(fā)點(diǎn),將影響因素歸結(jié)為海堤整體穩(wěn)定性、胸墻抗滑和抗傾穩(wěn)定性、滲透穩(wěn)定性、護(hù)坡及護(hù)腳穩(wěn)定性。具體評(píng)價(jià)指標(biāo)包括胸墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)、胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、整體穩(wěn)定安全系數(shù)、滲透坡降、護(hù)坡塊體質(zhì)量以及護(hù)腳塊體質(zhì)量。通過對(duì)海堤安全影響因素的分析,運(yùn)用層次分析法[9],針對(duì)漫堤和潰堤兩種破壞形式,分別建立海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,如圖1所示。

圖1 海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1. 2 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由于目前對(duì)海堤工程安全評(píng)價(jià)的研究處于探索階段,尚缺乏海堤工程的安全等級(jí)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),因此,海堤工程安全評(píng)價(jià)等級(jí)的確定主要參照大壩安全評(píng)價(jià)方法,并結(jié)合海堤工程的實(shí)際情況而確定。參照相關(guān)文獻(xiàn),將海堤安全等級(jí)分為4級(jí),分別為安全、較安全、不安全、很不安全[10-11],如表1所示。

表1 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1. 3 指標(biāo)的度量

由于所建立海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(圖1)中各指標(biāo)的量綱不相同,因此采用無量綱化方法將各指標(biāo)的實(shí)際值轉(zhuǎn)化為可相互比較的相對(duì)值。無量綱化是通過數(shù)學(xué)變換來消除指標(biāo)量綱影響的方法[12-13],是多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中一個(gè)必不可少的步驟。指標(biāo)的無量綱化過程就是求解隸屬度的過程,為簡(jiǎn)單起見,選擇直線型無量綱化方法解決指標(biāo)的可綜合性問題[14]。根據(jù)指標(biāo)的特性,可以分為正指標(biāo)、逆指標(biāo)。正指標(biāo),即指標(biāo)值越大越安全的指標(biāo);負(fù)指標(biāo)為指標(biāo)值越小越安全的指標(biāo)。根據(jù)海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)的特點(diǎn)可知,胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、胸墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)、整體穩(wěn)定安全系數(shù)、護(hù)坡塊體質(zhì)量、護(hù)腳塊體質(zhì)量為正指標(biāo),潮位、越浪量以及滲透坡降為逆指標(biāo)。正指標(biāo)、逆指標(biāo)的計(jì)算公式分別為

式中:y為指標(biāo)的評(píng)價(jià)值;x為指標(biāo)的實(shí)際值;xmax為指標(biāo)的最大值;xmin為指標(biāo)的最小值。

由公式(1)(2)可知,要計(jì)算指標(biāo)的評(píng)價(jià)值,除了需要確定指標(biāo)的實(shí)際值外,還必須確定有量綱指標(biāo)的優(yōu)劣上下限,亦即各指標(biāo)的最大值xmax和最小值xmin。下面分別對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體度量方法進(jìn)行討論。

a.越浪量。參照J(rèn)TS145—2—2013《海港水文規(guī)范》中8. 2. 4的公式,計(jì)算一定的潮位、波浪組合下的平均越浪量。根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中6. 6的規(guī)定,按允許部分越浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的海堤,其堤頂面、內(nèi)坡及坡腳均應(yīng)進(jìn)行防護(hù)并按防沖結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行護(hù)面設(shè)計(jì)。允許越浪量應(yīng)根據(jù)海堤工程的級(jí)別、重要程度和護(hù)面防護(hù)結(jié)構(gòu)形式的抗沖性綜合確定,同時(shí)給出了幾種護(hù)面結(jié)構(gòu)形式海堤的允許越浪量。因此,可取實(shí)際海堤設(shè)計(jì)允許越浪量為最小值,以規(guī)范規(guī)定的最大允許越浪量為最大值。

b.潮位。以海堤的設(shè)計(jì)高潮位為最小值,以歷史最高潮位為最大值。

c.胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。根據(jù)SL 435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄M規(guī)定,按照正常運(yùn)用條件對(duì)胸墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行核算,以海堤設(shè)計(jì)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的最大值,以安全系數(shù)設(shè)計(jì)值的90%為最小值。

d.胸墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)。與胸墻抗滑類似,按照正常運(yùn)用條件對(duì)胸墻的抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行核算,以海堤設(shè)計(jì)安全系數(shù)為最大值,以安全系數(shù)設(shè)計(jì)值的90%為最小值。

e.整體穩(wěn)定安全系數(shù)。根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中10. 2. 3規(guī)定,海堤整體抗滑穩(wěn)定可采用瑞典圓弧滑動(dòng)法計(jì)算,抗滑穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)符合附錄M的規(guī)定,其整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。類似地,按照正常運(yùn)用條件對(duì)胸墻的整體穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行核算,以海堤設(shè)計(jì)的安全系數(shù)為最大值,以安全系數(shù)設(shè)計(jì)值的90%為最小值。

f.滲透坡降。根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中10. 1規(guī)定,滲流計(jì)算方法可按照GB50286—1998《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄E,并根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中10. 1. 9和10. 1. 10中允許坡降規(guī)定量化滲透穩(wěn)定的指標(biāo)。無論是黏性土還是非黏性土,均可以取臨界坡降為最大值,以允許坡降為最小值。

g.護(hù)坡塊體質(zhì)量。護(hù)坡穩(wěn)定性以護(hù)坡塊體質(zhì)量來表征。根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄J規(guī)定,對(duì)于波浪作用下的單個(gè)預(yù)制混凝土異形塊體、塊石的穩(wěn)定質(zhì)量Q可按公式(3)計(jì)算,并以此為最大值,以0. 9Q為最小值。

式中:Q為主要護(hù)面層的護(hù)面體塊、塊石個(gè)體質(zhì)量; ρb為預(yù)制混凝土異型塊體或塊石的密度;ρ為水的密度;H為設(shè)計(jì)波高;KD為系數(shù);m為坡度。

h.護(hù)腳塊體質(zhì)量。護(hù)腳穩(wěn)定性以護(hù)腳塊體質(zhì)量來表征。根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄J規(guī)定,護(hù)底塊石的穩(wěn)定質(zhì)量需根據(jù)堤前最大波浪底流速確定,同時(shí)規(guī)定了不同的底流速所需的塊石穩(wěn)定質(zhì)量。

根據(jù)SL435—2008《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄J中公式計(jì)算堤前最大波浪底流速,以同一級(jí)別對(duì)應(yīng)的塊石質(zhì)量為最大值,以低一流速級(jí)別對(duì)應(yīng)的塊石質(zhì)量為最小值。

1. 4 權(quán)重的計(jì)算

在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中,權(quán)重確定得是否合理,直接影響到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,科學(xué)地確定各指標(biāo)的權(quán)重在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中起著舉足輕重的作用。早期的堤防工程安全評(píng)價(jià)研究主要采用構(gòu)建模糊評(píng)判矩陣的方法計(jì)算權(quán)重系數(shù),然而,該方法在運(yùn)用中需要通過矩陣的一致性檢驗(yàn),由于堤防工程安全問題的復(fù)雜性和人們認(rèn)識(shí)上可能產(chǎn)生的片面性,使得構(gòu)造出的判斷矩陣往往不具有一致性,為此應(yīng)對(duì)矩陣進(jìn)行調(diào)整,使模糊評(píng)判矩陣具有一致性[15]。近年來,針對(duì)判斷矩陣較難達(dá)到一致性的問題,有學(xué)者開始采用G1法[14,16],以避免檢驗(yàn)矩陣的一致性,計(jì)算量大幅度減小。本文采用G1法計(jì)算權(quán)重系數(shù)。

G1法計(jì)算權(quán)重分3個(gè)步驟,首先對(duì)各指標(biāo)按照重要性大小排序,進(jìn)而采用一定的標(biāo)度方法量化相鄰指標(biāo)間的相對(duì)重要性,最后通過歸一化條件得到各指標(biāo)的權(quán)重。本文采用乘積標(biāo)度法[17]量化指標(biāo)間的相對(duì)重要性,即在對(duì)指標(biāo)重要性兩兩比較時(shí),不先劃分過多的等級(jí),而只設(shè)置2個(gè)等級(jí),即指標(biāo)A與指標(biāo)B的重要性“相同”或“稍微大”,然后以此作為基礎(chǔ)遞進(jìn)乘積分析,這樣的權(quán)重確定方法具有較大的靈活性。將9/9～9/1標(biāo)度法、10/10～18/2標(biāo)度法、指數(shù)標(biāo)度法中“稍微大”的標(biāo)度值的平均值(1. 354)作為乘積標(biāo)度法“稍微大”的標(biāo)度值。當(dāng)指標(biāo)A與指標(biāo)B之間的重要性用“稍微大”還不足以反映時(shí),可以用n個(gè)“稍微大”來反映,則指標(biāo)A與指標(biāo)B的相對(duì)重要性為1. 354n。對(duì)漫堤形式和潰堤形式,各指標(biāo)的權(quán)重值如下:

在漫堤破壞形式中,主要考慮潮位(F1)和越浪量(F2)的作用,兩者共同控制漫堤破壞的風(fēng)險(xiǎn),可以認(rèn)為兩者的重要性相同。因此,潮位和越浪量的權(quán)重為W=(0. 5,0. 5)。

在潰堤破壞形式中,評(píng)價(jià)指標(biāo)包括整體穩(wěn)定安全系數(shù)(F3)、滲透坡降(F4)、胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(F5)、胸墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)(F6)、護(hù)坡塊體質(zhì)量(F7)以及護(hù)腳塊體質(zhì)量(F8)。一般認(rèn)為,滲透失穩(wěn)在海堤破壞中較為常見,且往往會(huì)引起管涌、垮堤等較為嚴(yán)重的破壞;另外,整體滑動(dòng)失穩(wěn)也是海堤破壞的主要形式之一。胸墻以及護(hù)坡、護(hù)腳的破壞是海堤局部結(jié)構(gòu)的破壞,有可能進(jìn)一步引起海堤整體的功能性破壞,但其本身并不會(huì)對(duì)海堤主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞;相對(duì)于護(hù)坡、護(hù)腳而言,胸墻對(duì)于海堤結(jié)構(gòu)的影響更為顯著,胸墻破壞直接導(dǎo)致越浪量增加,會(huì)進(jìn)一步加劇波浪對(duì)于海堤的破壞作用。因此,各指標(biāo)按重要性排序?yàn)镕3=F4＞F5=F6＞F7=F8,指標(biāo)間的相對(duì)重要性為:,由歸一化條件,最終得到各指標(biāo)的權(quán)重為W = (0. 257,0. 257, 0. 140,0. 140,0. 103,0. 103)。

1. 5 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)海堤工程風(fēng)險(xiǎn)因子組合的分析層次結(jié)構(gòu),由加法合成法得出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的安全評(píng)價(jià)值:

式中:R為海堤安全評(píng)價(jià)值;ωi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重;yi為第i個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值。據(jù)此,對(duì)照表1,得到海堤評(píng)價(jià)堤段的綜合安全評(píng)價(jià)等級(jí)。

2 實(shí)例分析

某海堤位于浙江省臺(tái)州市東部新區(qū)圍墾工程區(qū)域的東側(cè),面臨東海。該堤段總長7614. 56 m,西北東南走向,堤線走向?yàn)檎龞|方向偏北7°6′47″,北段沿-1. 6～-1. 8 m(采用1985國家高程基準(zhǔn),下同)等高線布置。該堤段建筑物級(jí)別為3級(jí),設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇高潮位遭遇50年一遇風(fēng)浪,按允許部分越浪設(shè)計(jì)。50年一遇設(shè)計(jì)潮位為5. 19 m,100年一遇設(shè)計(jì)潮位為5. 58 m,堤前設(shè)計(jì)波要素見表2。

表2 研究堤段堤前波要素

圖2 研究堤段斷面示意圖(高程單位:m)

海堤斷面結(jié)構(gòu)(圖2)采用上陡下斜設(shè)消浪平臺(tái)的復(fù)合斷面方案,堤頂高程為7. 80m,防浪墻頂高程為8. 60m,迎海坡的平臺(tái)高程為4. 50m,迎海面采用四腳空心塊體護(hù)面,堤腳處采用大塊石護(hù)底。堤身由拋石體以及閉氣土組成,地基土主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土,計(jì)算采用2011年8月的最新地質(zhì)勘測(cè)資料。

以該堤段為例,計(jì)算不同潮位、波高組合下的海堤安全評(píng)價(jià)值。計(jì)算中,只考慮波浪正向入射的情況,取波浪的周期為14. 0 s,波長根據(jù)頻散關(guān)系試算得到。分別建立各指標(biāo)的隸屬函數(shù)。將各指標(biāo)的實(shí)際值歸一化為各指標(biāo)的評(píng)價(jià)值,結(jié)合指標(biāo)權(quán)重,可得到不同潮位、平均波高組合下海堤漫堤、潰堤的安全評(píng)價(jià)值,計(jì)算結(jié)果分別列于表3和表4,當(dāng)安全評(píng)價(jià)值小于0. 5,表示海堤處于很不安全的狀態(tài)。

將表3和表4中的評(píng)價(jià)值與表1中指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,即得到海堤的安全評(píng)價(jià)等級(jí)?？傮w而言,該堤段的漫堤風(fēng)險(xiǎn)較潰堤風(fēng)險(xiǎn)大。漫堤風(fēng)險(xiǎn)方面,當(dāng)潮位、波高小于50年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),評(píng)價(jià)值為1或0. 99,此時(shí)堤段處于安全狀態(tài);當(dāng)潮位、波高達(dá)到100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),評(píng)價(jià)值在0. 5～0. 7之間,堤段處于不安全狀態(tài),堤防將發(fā)生漫堤破壞;當(dāng)潮位、波高大于100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),評(píng)價(jià)值小于0. 5,堤段處于很不安全狀態(tài),堤防的后方保護(hù)區(qū)將被嚴(yán)重淹沒。潰堤風(fēng)險(xiǎn)方面,當(dāng)潮位、波高小于100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),其評(píng)價(jià)值均大于0. 7,表明堤段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高,可保證不出現(xiàn)較大的險(xiǎn)情,但需要進(jìn)行局部加固;但當(dāng)潮位、波高大于100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),評(píng)價(jià)值小于0. 7,說明在較大的臺(tái)風(fēng)暴潮來臨時(shí),該堤段仍有潰堤的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)在臺(tái)風(fēng)到來之前重點(diǎn)加固。因此,該堤段的現(xiàn)有狀態(tài)可滿足50年一遇的防潮標(biāo)準(zhǔn);在100年一遇的潮位、波浪組合下,將會(huì)出現(xiàn)漫堤破壞,局部出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞,漫堤風(fēng)險(xiǎn)大于潰堤風(fēng)險(xiǎn)?？梢?應(yīng)用本方法得到的海堤安全評(píng)價(jià)值,在防潮防臺(tái)中可為水利部門的防汛決策提供依據(jù)。

表3 海堤漫堤安全評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果

表4 海堤潰堤安全評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果

3 結(jié) 語

本文針對(duì)海堤的漫堤、潰堤兩種破壞形式,分別建立海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并討論了各指標(biāo)的量化方法和權(quán)重計(jì)算方法。將已建立的海堤安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系應(yīng)用于浙江臺(tái)州某海堤,對(duì)該堤段的漫堤風(fēng)險(xiǎn)、潰堤風(fēng)險(xiǎn)分別作出評(píng)價(jià)。

本文所建立的評(píng)價(jià)體系不再以具體的土質(zhì)參數(shù)為指標(biāo),將漫堤破壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)選為潮位以及越浪量,將潰堤破壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)選為胸墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)、胸墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)、整體穩(wěn)定安全系數(shù)、滲透坡降、護(hù)坡穩(wěn)定安全系數(shù)以及護(hù)腳穩(wěn)定安全系數(shù)。該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主觀性大幅度減小,可操作性更強(qiáng),也更符合我國海堤工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。但海堤安全影響因素眾多而且復(fù)雜,本文所建立的海堤安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系尚有不完善之處,例如,指標(biāo)度量中上下限的確定等。因此,未來將收集更多的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料,通過評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和賦值權(quán)重的優(yōu)化,進(jìn)一步完善海堤安全評(píng)價(jià)方法。

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Establishment and application of index system for seawall safety assessment

/ / XIE Jie1, GONG Zheng2, CHEN Yongping3, LU Qian4, LI Jiangxia1(1. Key Laboratory of Coastal Disaster and Defence, Ministry of Education, Hohai Uniυersity, Nanjing 210098, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Coast Ocean Resources Deυelopment and Enυironment Security, Nanjing 210098, China; 3. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai Uniυersity, Nanjing 210098, China; 4. Shanghai Water Engineering Design & Research Institute Co. , Ltd. , Shanghai 200061, China)

Abstract:Based on the characteristics of seawall failure, main factors threatening seawall safety are summarized in terms of the two forms of failure, overtopping and breaches. An index system for seawall safety assessment was established based on the analytic hierarchy process (AHP). Based on features of seawall design in China, the membership degree method from fuzzy mathematics was used to quantify every index according to the Code for Design of Sea Dike Project (SL 435—2008). The index system for seawall safety assessment was applied to a seawall in Taizhou, in Zhejiang Province, in order to assess the risks of overtopping and breaches. The results show that this seawall meets the design requirements for a return period of 50 years. The established index system for seawall safety assessment can be used to investigate the risks of overtopping and breaches of other seawalls.

Key words:seawall; seawall breach; seawall overtopping; safety assessment; analytic hierarchy process; fuzzy mathematics; membership degree

(收稿日期:2015 02- 03 編輯:駱超)

通信作者:龔政(1975—),男,教授,博士,主要從事海岸防災(zāi)減災(zāi)及潮灘系統(tǒng)演變等研究。E-mail:gongzheng@ hhu. edu. cn

作者簡(jiǎn)介:謝婕(1990—),女,碩士研究生,主要從事海岸防災(zāi)減災(zāi)及潮灘系統(tǒng)演變等研究。E-mail:xiejie_0916@ foxmail. com

基金項(xiàng)目:水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201201045);國家自然科學(xué)基金(51379003);新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-12-0841)

DOI:10. 3880/ j. issn. 1006- 7647. 2016. 02. 011

中圖分類號(hào):TV871

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1006- 7647(2016)02- 0059- 05