一種火電廠供水水庫防洪標準的選取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種火電廠供水水庫防洪標準的選取方法，屬于火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范（GB 50660-2011)》第4. 2. 3條規(guī)定：火力發(fā)電廠供 水水源應(yīng)可靠；當從水庫取水時，水庫防洪標準不應(yīng)低于100年一遇設(shè)計、1000年一遇校 核；當水庫防洪標準不能滿足電廠取水要求時，應(yīng)論證采取其他措施保證火力發(fā)電廠的取 水可靠。
[0003] 根據(jù)《防洪標準》以及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》等規(guī)范，水庫工程水 工建筑物的防洪標準應(yīng)根據(jù)水庫的等別和水工建筑物的級別加以確定。水庫工程的等別及 水工建筑物的級別詳見表1，各級別水工建筑物的防洪標準詳見表2。
[0004] 表1水庫工程的等別及水工建筑物的級別
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注：當山區(qū)、丘陵區(qū)的水庫樞紐工程擋水建筑物的擋水高度低亍15m，且上下游水頭差 小于IOm時，其防洪標準宜按平原區(qū)、濱海區(qū)的標準確定；當平原區(qū)、濱海區(qū)的水庫樞紐 工程擋水建筑物的擋水高度高于15m, Fi上下游水頭差大于IOm時，其防洪標準宜按山區(qū)， 丘陵區(qū)的標準確定。
[0009] 隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，火電廠電源點的數(shù)量越來越多、布局越來越廣，以小型 水庫作為火電廠水源的項目越來越多。但是，根據(jù)表1和表2可知，小型水庫的設(shè)計和校核 洪水標準不能滿足《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求；即便對于平原或濱海區(qū)的 中型水庫，其防洪標準也不滿足規(guī)范中的相關(guān)要求。因而，在實際工程中，當以小型水庫作 為大中型火電廠的供水水源，要求其按照100年一遇設(shè)計、1000年一遇校核的防洪標準進 行加固改造時，其加固改造工作往往難以落實。
[0010] 因此，當以水庫（特別是小型水庫）作為大中型火電廠的供水水源時，應(yīng)采用合理 的分析方法，并結(jié)合實際工程情況，對水庫的防洪標準選取問題進行深入的研究，以節(jié)約社 會資源、提高工程的經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種火電廠供水水庫防洪標準的 選取方法，參照《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》中的設(shè)計原理，通過風險分析，以 火電廠工程預期凈收益的數(shù)學期望為指標，建立了相應(yīng)的數(shù)學模型；進而利用該模型，為供 水水庫選取合適的防洪標準及相應(yīng)的加固改造方案提供了一種有效的方法。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種火電廠供水水庫防洪標準的選取方法，包括如 下步驟：
[0013] 步驟一：制定可能的加固改造方案并核算相關(guān)費用：對供水水庫分別按照安全級 別為III級、II級、I級的要求，以《水利水電工程等級劃分及洪水標準》中相應(yīng)的防洪標準為 前提，以滿足預想的使用年限為目標，以滿足第三層次設(shè)計規(guī)范中各水工建筑物的安全性 要求為基礎(chǔ)，制定相應(yīng)的加固改造方案并核算相關(guān)費用；
[0014] 步驟二：確定水工建筑物在設(shè)計使用年限內(nèi)的目標可靠指標β :根據(jù)《水利水電 工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》要求，結(jié)合水工建筑物的設(shè)計使用年限，選取對應(yīng)的目標可 靠指標β ;
[0015] 步驟三：確定供水水庫工程在設(shè)計使用年限內(nèi)每一年失效概率Pfe:利用結(jié)構(gòu)可靠 度的時段分析方法，通過時段數(shù)目的縮減積分處理，推導供水水庫工程在設(shè)計使用年限內(nèi) 每一年失效概率Pfe的計算公式，即可確定某已知供水水庫工程在設(shè)計使用年限內(nèi)每一年 失效概率Pff3;
[0016] 步驟四：確定考慮供水水庫防洪可靠性的火電廠工程預期凈收益En:根據(jù)供水水 庫防洪可靠性，推導出火電廠工程在第η年年末預期凈收益的數(shù)學期望值En的計算公式； 與步驟三中結(jié)構(gòu)可靠度的時段分析方法相結(jié)合，建立考慮供水水庫防洪可靠性后火電廠工 程在第η年年末預期凈收益數(shù)學期望En的數(shù)學模型；
[0017] 步驟五：選取供水水庫防洪標準：根據(jù)《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》 要求，選取各安全級別所對應(yīng)的目標可靠指標作為各方案相應(yīng)的β值，計算各方案的En，按 照經(jīng)濟收益最大化的原則，選取火電廠供水水庫防洪標準和最優(yōu)的加固改造方案。
[0018] 所述供水水庫工程在設(shè)計使用年限內(nèi)每一年失效概率計算公式推導方法如 下：
[0019] 根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠度的時段分析方法，通過時段數(shù)目的縮減處理，可得到目標可靠指 標β的計算公式，如下所示：
[0023] β = φ '[Φ^ββ； p e)] (4)式中，Φ (t)為一維標準正態(tài)分布的概率密度函 數(shù)；p 相關(guān)系數(shù)矩陣p中非對角元素的值；φ為一維標準正態(tài)分布的分布函數(shù)；φ 1S φ的反函數(shù)；Oni為多維標準正態(tài)分布函數(shù)；
[0024] 當供水水庫工程已確定的情況下，其設(shè)計使用年限數(shù)m、目標可靠指標β、各年限 之間相關(guān)系數(shù)Pe均已知，則根據(jù)式⑴~⑷，采用逐次逼近法，可求得相應(yīng)的供水水庫工 程每一年的目標可靠指標進而求得供水水庫工程每一年的失效概率Pfe，如下所示
[0025] Pfe= Φ (-β e) (5)
[0026] 式（5)即為所求的供水水庫工程每一年的失效概率Pfe的計算公式。
[0027] 所述各年限之間相關(guān)系數(shù)P e取值為0. 1~0. 5。
[0028] 所述火電廠工程在第η年年末預期凈收益的數(shù)學期望值En的計算公式，如下所 示： CN 105117523 A 說明書 4/8 頁
[0030] 式中：S為供水水庫的改造費用，A為：火電廠利用某供水水庫作為其供水水源時 起，火電廠的資金價值，A中不包含S ;&為：在火電廠的設(shè)計使用年限內(nèi)，當供水水庫安全 運行時的火電廠第j年的預期收益，簡稱F,為無風險時的收益；i為在火電廠的設(shè)計使用年 限內(nèi)的投資回收率；η為火電廠的設(shè)計使用年限；
[0031] 公式（6)成立的假設(shè)條件為：
[0032] 1)只考慮供水水庫防洪可靠性對火電廠工程預期總收益的影響，不考慮其他的風 險因素；
[0033] 2)供水水庫因洪水而毀壞時，不影響火電廠自身的防洪安全；
[0034] 3)在火電廠的設(shè)計使用年限內(nèi)，當供水水庫因洪水而毀壞時，假設(shè)其不可修復，相 應(yīng)的改造費用損失殆盡；火電廠因此而失去水源，在剩余的預期使用年限內(nèi)運行功能喪失、 且不再恢復，火電廠全部資金價值損失殆盡，同時不考慮火電廠停運的間接損失；
[0035] 4)在經(jīng)濟分析時段中的某年內(nèi)，供水水庫的運行狀況只考慮兩種可能性：(a)供 水水庫全年處于安全運行狀態(tài)；(b)供水水庫在某一時刻因洪水而毀壞，此時計算模型中 該年的收益取為〇。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：
[0037] (1)能有效改善實際工程中水庫加固改造工作往往難以落實的局面，可以為火電 廠工程選取出最優(yōu)的水庫加固改造方案，使工程的安全性和經(jīng)濟性達到最佳匹配狀態(tài)，達 到提高工程經(jīng)濟效益、節(jié)約社會資源的目的；
[0038] (2)除了可以應(yīng)用于供水水庫防洪標準的選取之外，還可以推廣到其它方面的設(shè) 計工作中去，如對設(shè)計使用年限、抗力水平等作出經(jīng)濟評估，給出最優(yōu)的設(shè)計方案；其在應(yīng) 用角度上具有廣泛的推廣價值。
【附圖說明】
[0039] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
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