论水库大坝漫坝风险分析理论及模型的建立
水库溃坝风险评价方法探讨
水库溃坝风险评价方法探讨摘要：本文以拟建的王庆坨水库为例，对平原地区水库工程的环评中，如何进行坝体溃决的风险评价进行探讨。
通过建立溃坝的水力模型，对水库局部和全面溃坝进行模拟，确定洪水演进过程、淹没和冲毁范围。
通过对溃坝存在风险和造成后果的预测和评价，可以有针对性的制定预防措施和应急预案，以消除隐患和减少溃坝洪水的危害。
关键词：环境影响评价；水库溃坝；洪水演进；淹没范围；冲毁范围；淹没水深；冲毁水深兴建水库，蓄水兴利。
但是，也有可能因某些偶然因素使坝体突遭破坏造成严重后果。
据国际大坝委员会1974年出版的《坝的失事教训》中统计，水库失事率在5%左右,其中属于坝体溃决的约占一半。
从溃坝原因看，约有一半是由于水力学方面因素造成的,例如暴雨漫过坝顶、坝体渗漏、坍岸涌浪过坝、水压力等。
其它方面的因素如结构、地质、运行管理、人为破坏,以及工程老化等方面原因也会导致坝体溃决。
本文以天津市王庆坨水库为例，对水库溃坝风险的评价方法进行探讨，提出预测溃坝时洪水淹没范围和冲毁范围的方法，并且预测分析洪水对不同范围内淹没或冲毁的损失程度。
1、水库概况拟建的王庆坨水库位于天津市武清区王庆坨镇西南，库区位置东北以王庆坨镇为邻，东靠王二淀村，西和南为天津市与河北省省界，北靠津同公路，津保高速公路从水库中间穿过，库区面积6.67km2。
水库调节库容4000万m3，属平原中型水库。
由于王庆坨水库作为天津市南水北调工程的调节水库，担负干线事故备用任务，失事后将对天津的供水和防洪安全造成巨大影响。
在对王庆坨水库工程进行环境影响评价的过程中，其水库溃坝的风险成为工程和环境的主要风险，在环评中需要对其进行详细预测和评价。
2、溃坝分析及评价思路合理设计是保证水库运行安全的基本条件，但如果遇到特大洪水、强烈地震、用水调度管理不当等情况，会使水库坝体突然遭到破坏，形成灾难性的溃坝，给水库周边及下游地区造成极其严重的灾害。
水库溃坝会给水库周边地区造成巨大的影响，库内大量水体的涌出会直接冲毁附近的房屋和农田，水体的长时间浸没也会给洪水所到区域正常的生产生活带来显著破坏。
水库大坝运行风险管理分析李培刚
水库大坝运行风险管理分析李培刚发布时间：2023-05-29T00:16:47.294Z 来源：《中国建设信息化》2023年6期作者：李培刚[导读] 现阶段，水库大坝中比较常见的智能传感设备包括位移传感器、地下水监测传感器等。
在实际应用中，可以对水库大坝运行状况进行实施监测，能够帮助相关监测人员判断大坝运行中存在的风险。
基于此，本文就水库大坝运行风险管理进行简要分析。
云南水投牛栏江滇池补水工程有限公司云南昆明 650000摘要：现阶段，水库大坝中比较常见的智能传感设备包括位移传感器、地下水监测传感器等。
在实际应用中，可以对水库大坝运行状况进行实施监测，能够帮助相关监测人员判断大坝运行中存在的风险。
基于此，本文就水库大坝运行风险管理进行简要分析。
关键词：水库；大坝运行；风险管理；1 水库大坝运行现状一般来说，库容规模决定水库工程防洪标准，库容越大防洪标准越高。
这种做法与发达国家有所不同，如美国现行水库工程规模划分和防洪标准选择是综合库容、坝高及大坝失事风险等级来确定的，一定程度上体现了大坝风险管理理念。
水库工程为社会提供极大经济和生态效益的同时，也有可能因大坝失事给下游地区造成人员伤亡和财产损失风险。
2021年水利部提出“人员不伤亡、水库不垮坝、重要堤防不决口、重要基础设施不受冲击”“四不”新要求。
在水库工程规划设计阶段开展大坝风险等级评估，探索量化考虑水库溃坝后果的影响，对规划设计方案可能存在风险进行预判分析，可有效降低工程安全风险和社会不良影响，从而达到科学规划、合理设计、控制风险的目的[1]。
2大坝运行安全风险识别2.1主要风险因素大坝运行管理单位需要从人、环境、工程三个方面对安全风险因素进行识别。
在人员方面，非工程措施落实不到位、管理缺陷等可能导致大坝运行安全风险；例如：运维人员未能对照工作标准对信息感知设备进行维护，导致所采集的监测数据存在较大偏差，影响大坝运行风险因素的监测预警；泄洪设备年久失修导致闸门开启受限、泄洪建筑物无法正常发挥作用等问题，最终出现引发大坝结构失稳、洪水漫坝等现象；管理人员未能结合大坝实际运行情况编制科学合理的应急预案等。
水库大坝设计问题分析
水库大坝设计问题分析水库大坝是一种重要的水利工程设施，主要用于水资源的储存和调剂。
在大坝设计上面，需要综合考虑多方面的因素，因为一旦出现问题，将会对周边地区的安全和生产造成巨大的影响。
对于水库大坝设计问题的分析是至关重要的。
一、地质条件问题地质条件对水库大坝的影响非常大，一些地质条件较差的区域容易出现大坝滑坡、渗漏、地基沉降等问题。
对于地质条件的充分了解和评估非常重要。
在选择大坝位置时，需要尽可能选择地质条件良好的地方，避免地质灾害对大坝造成破坏。
在大坝设计中，也需要考虑到地质条件对大坝的稳定性和安全性的影响，采取相应的加固措施，以确保大坝的安全性。
二、洪水和泄洪问题洪水是水库大坝设计中最主要的考虑因素之一。
在洪水期间，建筑物面临的最大压力是承受巨大的洪水冲击力。
大坝需要能够承受洪水的冲击，同时能够安全泄洪，避免因为洪水过大而对周边地区造成巨大影响。
对于水库大坝的设计来说，需要充分考虑到洪水和泄洪的问题，确定合理的泄洪通道和泄洪方式，以确保大坝和周边地区的安全。
三、地震问题地震是水库大坝设计中需要特别重视的一个问题。
因为地震会对地表和地下结构造成严重震动，从而对大坝构成破坏。
在设计水库大坝的时候，需要对地震的影响进行充分的评估，并采取相应的抗震措施，确保大坝能够在地震发生时保持稳定。
也需要对周边地区的抗震能力进行评估，以确保大坝在地震发生时不会对周边地区造成影响。
四、生态环境问题水库大坝的修建对周边的生态环境可能会造成一定的影响。
在设计大坝的时候，需要充分考虑到周边生态环境的保护，并采取相应的措施来减少对生态环境的影响。
也需要注意对植被、野生动物和鱼类等生物资源的保护，避免大坝对其造成损害。
在大坝设计中，可以考虑设置鱼梯等设施来保护鱼类，减少对其产卵和生长的影响，从而保护生态平衡。
五、技术和材料问题水库大坝的设计需要使用大量的材料和技术手段，对于材料和技术的选择非常重要。
选用优质的材料和先进的技术能够确保大坝的稳定性和安全性。
漫坝风险分析理论的若干研究
抗拒的地震风险数量级 ，即可接受漫坝的安全可 靠度达在９ ． ９ ９９ ％以上。 ９
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地加以存蓄，则可解决旱的问题 。但是，水库尽 量 多蓄水，就有人担 心会不会发生土石坝漫须溢 流 的情 况 。 为此 ， 本文 提 出 了漫 坝风 险 分析 理 论，并利 用这一理论，分析研究了水库的漫坝风 险，综合应用随机水文学、随机水力学等学科知 识，全面考虑洪水、风浪、库容和泄水能力的不 确定性，建立 了土坝对抗洪水和风浪联合作用下 的漫坝风 险理论 ，并提 出 了风 险取值 标准 。
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漫坝风险分析理论简介
漫坝风险分析理 论采用 的是一种非工程措
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漫坝是指坝前水位超过坝顶、 水流漫过坝顶 施 ，不需任何工程投资 ，即可达到提高汛 限水 溢流而下。风险是指水库发生漫坝的概率。漫坝 位，提高水库的兴利效益的Ｉ的。该理论在我国 Ｉ
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通过编制相应的电算程序 ， 求解上述方程， 率 。引起漫坝的主要风险因素来自入库洪水、风 矛盾突出的水库 ，特别是有工业供水任务的水 可得到预先规定的临界模式的漫坝风险模型。 浪 、库容和泄水能力四个方面的不确定性。对于 库 ，对挖掘水库的潜力 ， 增加兴利水量，提高供 在传统 水库调度计算中，除了洪水是具有 入库洪水 ，大家都承认它有随机性 ，不再赘述 。 水保证率，有重要意义。 某种频率性质的随机事件外，把水库库容 、 库面 对于泄水能力， 尽管在传统的水库设计中，把泄 三、漫坝风险分析基本理论模型及方法 积、汛期的风情和泄水建筑物的泄流能力等都 当 水建筑物 包括溢洪道和泄水孔 的泄水能 力， 漫坝风险分析理论采用随机数学、随机水 作确定量处理，且洪水频率一经给定 ， 洪水过程 当作确定量来处理 ，但严格地讲 ， 泄水能力是具 文学和随机水力学方法 ， 综合考虑影响漫坝的洪 线也成为确定量 。在此条件下，人们采用安全超 有不确定性的。其不确定性源于对真实的三维水 水、 库容、风浪和泄水能力四方面的随机性 ，然 高，即在水库演算中最高水位上再加一高度作为 流简化为一维水流模型而致的不确定性 、 糙率取 后研制水库大坝在洪水系列与风浪系列联合作用 安全超高以策安全，实质上是把确定量所未考虑 值的不确定性、模型试验的缩尺效应以及各种几 下的漫坝风险模型，并在确保大坝的漫坝安全可 何尺寸在施工方面的容许误差 ，等等 。所有这些 的那些不确定性都囊括在内。反过来，当我们把 靠度高达 ９９．９ ９ ９ ％以上的前提下，优选水 洪水、风壅高度和爬高 、 库容和库面积 、泄水能 影响泄流能力的随机因素，可以通过把泄水建筑 库的汛限水位 ， 从而为提高水库汛限水位打下理 物的流量系数视为一定范围内的随机变量加以处 力都看成是随机量并将洪水调度过程看成是随机 理。在传统的水库计算 中，是把库容或库面积视
病险水库大坝风险分析与预警方法
病险水库大坝风险分析与预警方法一、本文概述水库大坝作为水利工程的重要组成部分，对于防洪、灌溉、发电等方面具有不可替代的作用。
然而，由于设计、施工、运行管理等多种原因，部分水库大坝存在病险问题，对人民群众的生命财产安全和社会的稳定造成了严重威胁。
因此，对病险水库大坝进行风险分析，并建立有效的预警方法，对于防范水库大坝安全事故、保障人民群众生命财产安全具有重要意义。
本文旨在探讨病险水库大坝的风险分析方法及预警技术，通过对水库大坝病险成因、发展机理和影响因素的深入研究，建立风险评价体系和预警模型，为水库大坝的安全运行和风险管理提供科学依据和技术支持。
文章将首先介绍病险水库大坝的定义、分类及危害，然后分析风险分析的基本流程和方法，接着重点探讨预警技术的原理、模型构建及应用，最后对病险水库大坝风险分析与预警方法的未来发展进行展望。
二、病险水库大坝风险分析病险水库大坝的风险分析是一个复杂而关键的过程，它涉及到对大坝安全状况的全面评估，以及对潜在风险的深入理解。
风险分析的主要目的是识别大坝可能存在的安全隐患，评估这些隐患可能导致的后果，以及预测这些后果发生的可能性。
这样，决策者就可以根据风险分析的结果，制定出相应的风险管理策略，从而降低大坝失事的风险，保护下游人民的生命财产安全。
在进行风险分析时，首先需要对大坝的结构状况进行详细的调查和评估。
这包括检查大坝的坝体、坝基、溢洪道、放水设施等关键部位是否存在裂缝、滑移、渗漏等问题。
同时，还需要考虑大坝的运行状况，如库水位、库容、泄流能力等是否满足设计要求。
需要对大坝可能面临的自然灾害和人为因素进行全面的分析。
自然灾害如地震、洪水、滑坡等可能对大坝的安全造成严重影响，而人为因素如过度开发、违规操作等也可能导致大坝出现安全问题。
在分析这些因素时，需要充分考虑它们的发生概率和可能导致的后果。
需要根据上述分析的结果，对大坝的风险进行定性和定量的评估。
定性评估主要是根据专家的经验和判断，对大坝的安全状况进行总体评价；定量评估则是通过数学模型和计算方法，对大坝的安全状况进行数值化的描述，从而更加准确地预测大坝可能面临的风险。
大坝安全监测运行风险评价模型研究
大坝安全监测运行风险评价模型研究摘要：针对大坝安全监测隐患突出、运行管护薄弱等问题，采用 WBS-RBS 法，对大坝安全监测运行工作及存在的风险进行分解，构建大坝监测风险矩阵。
通过构建安全监测风险量化模型，将风险等级划分为 5 级，确定了监测运行管护工作的权重分布，提出了基于 WBS-RBS 的风险量化评价模型。
关键词：大坝安全监测；运行风险；评价模型；研究1大坝安全监测运行风险研究背景安全监测作为水库大坝安全管理的重要组成部分，是掌握其安全状态的重要手段。
监测设施运行不正常，直接影响大坝安全运行，也是历年来水库出险主要原因之一。
大坝安全监测运行风险是由主观与客观因素共同作用造成的结果，例如：施工质量差、不符合规范要求等，运行较短时间就发生损坏问题；观测设备精度低或缺少相关的辅助设施，导致难以开展监测工作；长期缺乏有效的管护，监测设施极易发生损坏；监测人员技术水平不高，监测意识淡薄，不重视有关工作等。
因此，系统评价监测设施运行管护、识别风险源是大坝安全监测运行风险的主要任务之一。
目前，针对安全监测运行风险的研究较少，常用的方法有层次分析法、模糊综合评价法、神经网络法等，总结这些研究成果，主要有两个问题：一是所用方法未将主观分析和客观计算有机结合，评价结果可信度不高；二是主要集中在监测数据分析有关风险研究等方面，缺乏对监测运行管护等系统风险辨识和评价。
针对上述问题，本文提出改进的WBS-RBS（风险分解结构）风险分析法，在分析大坝安全监测设施运行管护工作的同时，识别相应的风险源，构建风险定量评价模型，确定相应工作的分布权重和识别出关键工作风险，达到风险管理的效果。
2WBS-RBS 风险分析法基本模型2.1建立工作分解结构 WBS常用的工作分解方法有：按实施过程进行分解，按平面或者空间位置进行分解，按功能进行分解，按要素进行分解。
本研究结合大坝安全监测的特点，按要素进行 WBS 分解。
图 1 大坝安全监测工作 WBS 分解结构图 2 大坝安全监测工作 RBS 分解结构大坝安全监测是一项系统工作，主要包括监测设施管护、监测开展及监测数据分析工作。
论水库大坝漫坝风险分析理论及模型的建立
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大坝安全评估模型设计
大坝安全评估模型设计
大坝安全评估模型的设计需要考虑以下几个方面：
1. 数据采集与处理：收集与大坝相关的各种数据，包括地质地貌、水文气象、结构设计、运行监测等方面的数据。
对数据进行处理和整理，以便后续的分析和评估。
2. 危险源识别与分析：通过对大坝周边环境、结构与设备的评估，识别可能存在的危险源，如地质灾害、水文气象灾害、结构安全问题等。
对危险源的潜在风险进行分析，确定其可能引发的安全事故的概率和严重程度。
3. 风险评估与分级：基于危险源的识别与分析，综合考虑潜在风险的概率和严重程度，采用相应的风险评估方法对大坝进行综合风险评估。
将风险分级，确定不同风险等级对应的应急预案和措施。
4. 安全控制与监测：根据评估结果，制定相应的安全控制措施，包括结构加固、排水疏导、风险源治理等。
建立合适的监测体系，实时监测大坝的安全状态，及时报警和反馈异常情况。
5. 安全预警与应急响应：基于监测数据和风险评估结果，建立安全预警机制，对可能发生的安全事故进行预警与预测。
根据预警结果制定相应的应急预案，明确应急响应措施，确保在安全事故发生时能够及时有效地进行处置。
6. 模型更新与优化：定期对评估模型进行更新和优化，以适应
大坝运行过程中的变化和新的安全需求。
通过持续的监测和评估，及时发现问题和风险，提出相应的改进措施。
综上所述，大坝安全评估模型的设计需要综合考虑数据采集与处理、危险源识别与分析、风险评估与分级、安全控制与监测、安全预警与应急响应等方面的要素，以提供全面准确的大坝安全评估结果。
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论水库大坝漫坝风险分析理论及模型的建立
发表时间：2010-11-24T09:47:05.980Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年7月下旬刊供稿作者：李智红付君
[导读] 漫坝是指坝前水位超过坝顶、水流漫过坝顶溢流而下。
风险是指水库发生漫坝的概率
李智红付君（尚志市马延灌区管理站）
摘要：漫坝风险分析理论采用随机数学、随机水文学和随机水力学方法，综合考虑影响漫坝的洪水、库容、风浪和泄水能力四方面的随机性，然后研制出水库大坝在洪水系列与风浪系列联合作用下的漫坝风险模型，并在确保大坝的漫坝安全可靠度高达99.999％以上的前提下，优选水库的汛限水位，从而为提高水库汛限水位打下理论基础。
本文正是利用这一理论，分析研究了水库的漫坝风险，综合应用随机水文学、随机水力学等学科知识，全面考虑洪水、风浪、库容和泄水能力的不确定性，建立了土坝对抗洪水和风浪联合作用下的漫坝风险理论，并提出了风险取值标准。
关键词：漫坝风险分析理论模型应用
0 引言
我国北方大多数水库设计汛限水位普遍偏低，严重影响了水库兴利效益的发挥，造成水库管理单位普遍贫困，防汛和水毁工程费用少，工程老化失修，险情不断，无法保证水库的正常、安全运行。
漫坝风险分析理论采用的是一种非工程措施，不需任何工程投资，即可达到提高汛限水位，提高水库的兴利效益的目的。
该理论在我国北方地区，对工程状况完好，水资源紧张，供需矛盾突出的水库，特别是有工业供水任务的水库，对挖掘水库的潜力，增加兴利水量，提高供水保证率，有重要意义。
1 漫坝风险分析理论
漫坝是指坝前水位超过坝顶、水流漫过坝顶溢流而下。
风险是指水库发生漫坝的概率。
漫坝风险就是指在分析期内，坝前水位超过坝顶的概率。
引起漫坝的主要风险因素来自入库洪水、风浪、库容和泄水能力四个方面的不确定性。
对于入库洪水，大家都承认它有随机性，不再赘述。
对于泄水能力，尽管在传统的水库设计中，把泄水建筑物包括溢洪道和泄水孔的泄水能力，当作确定量来处理，但严格地讲，泄水能力是具有不确定性的。
其不确定性源于对真实的三维水流简化为一维水流模型而致的不确定性、糙率取值的不确定性、模型试验的缩尺效应以及各种几何尺寸在施工方面的容许误差，等等。
所有这些影响泄流能力的随机因素，可以通过把泄水建筑物的流量系数视为一定范围内的随机变量加以处理。
在传统的水库计算中，是把库容或库面积视为确定性的。
但事实上，它们是有不确定性的。
人们测出的库区等高线图，存在着测量的随机误差；利用等高线图计算库容按梯形法或辛普森法时，存在着计算简化误差；库区每年要经受洪水，不可避免地产生冲淤，而限于人力、物力条件不能每年都对库区进行水下地形的精确测量，因此冲淤也会引起库容的不确定性。
风，在什么时间刮，从什么方向刮，风速多大，风力多少级，仍是随机的。
对于土坝来说，因风引起的水面壅高e和风浪沿斜坡坝面的爬高Ｒp，自然也是随机的。
应予指出，在一般库水位情况下，一般的风所引起的水面壅高和风浪爬高是不会引起漫坝的。
只有当洪水来临，使库水位升到一定值时，风浪的作用才有可能配合洪水推波助澜而导致漫坝风险。
因此，统计风系列的前提，本应是统计各场洪水发生时的风，但因当前往往缺乏这方面的资料，为安全起见，一般采用汛期最大风系列。
对漫坝风险而言，只有吹向坝体的风才对漫坝失事起作用，故而对漫坝风险而言，其有效风应为汛期吹向坝体的最大风系列。
严格地讲，坝顶高程也存在不确定性。
它来源于测量误差和坝顶的沉降，但对于已建成的工程，其离散性微乎其微，可以把它视为常数，这并不影响计算精度。
2 漫坝风险分析模型及方法
漫坝风险分析理论采用随机数学、随机水文学和随机水力学方法，综合考虑影响漫坝的洪水、库容、风浪和泄水能力四方面的随机性，然后研制水库大坝在洪水系列与风浪系列联合作用下的漫坝风险模型，并在确保大坝的漫坝安全可靠度高达99.999％以上的前提下，优选水库的汛限水位，从而为提高水库汛限水位打下理论基础。
2.1 基本理论
漫坝风险分析基本理论涉及到两个基本概念：漫坝和风险。
漫坝是指坝前水位超过坝顶、水流漫过坝顶溢流而下。
风险是指水库发生漫坝的概率。
漫坝风险就是指在分析期内，坝前水位超过坝顶的概率。
漫坝风险分析理论认为引起漫坝的主要风险因素来自入库洪水、风浪、库容和泄水能力四个方面的不确定性。
在传统的水库设计及计算中，把泄水建筑物及库容或库面积视为确定性的，但严格的讲，它们是不确定的。
风也是随机的，对漫坝风险而言，其有效风应为汛期吹向坝体的最大风系列。
这样一来，在全面考虑入库洪水、风浪、库容和泄水能力四个方面的不确定性，水库调洪过程是一随机过程，其调洪演算方程，是随机微分方程。
在以校核或设计洪水为其上限的洪水系列与汛期吹向坝体的有效风系列联合作用下，土石坝漫坝风险须逐时段进行数值积分来求得。
计算时，控制高程取在坝顶和防浪墙高程时，针对不同的迎汛水位，将分别得出相应的漫坝风险值。
目前，尚缺乏漫坝安全可靠度方面的国家或行业标准，经过分析认为，可接受的漫坝风险为10－6数量级，这相当于人力无法抗拒的地震风险数量级，即可接受漫坝的安全可靠度达在99.999％以上。
2.2 模型及方法
漫坝风险模型可表示为下式：
Ｚ（ｔ）——坝前水位
Ｚｏ——迎汛库水位
ｅ——水面风壅高度
Ｈmax——由于洪水产生的库水位增加值
Ｒｐ——沿坝坡的波浪爬高
Ｚc——临界高程
当洪水事件[Ｑi-1，Ｑi]和风事件〖Ｗj-1，Ｗj〗同时出现时，风险Ｐij为：
通过编制相应的电算程序，求解上述方程，可得到预先规定的临界模式的漫坝风险模型。
在传统水库调度计算中，除了洪水是具有某种频率性质的随机事件外，把水库库容、库面积、汛期的风情和泄水建筑物的泄流能力等都当作确定量处理，且洪水频率一经给定，洪水过程线也成为确定量。
在此条件下，人们采用安全超高，即在水库演算中最高水位上再加
一高度作为安全超高以策安全，实质上是把确定量所未考虑的那些不确定性都囊括在内。
反过来，当我们把洪水、风壅高度和爬高、库容和库面积、泄水能力都看成是随机量并将洪水调度过程看成是随机过程时，已把这些不确定性考虑进去了，因而无需再采用安全超高。
通过全面考虑洪水、风浪、库容和泄水能力的不确定性而建立起来的漫坝风险理论，已成功地应用于国内几座大型水库上，对各坝的漫坝安全可靠性进行评定，同时在确保大坝安全度汛的前提下，对水库防洪调度提供了切实可行的建议，使水库既充分发挥其防洪功能，又尽可能多地蓄水，使宝贵的水资源得到充分地利用，提高了兴利效益。
可以相信，此法一旦推广应用于我国众多的坝体坚实的高土石坝，能为领导机关及管理部门制定水库防洪减灾运用计划提供漫坝安全可靠度的定量科学依据，其社会效益与经济效益将极为显著，可视为防洪减灾的一个辅助策略。