堤防安全评价是堤防设计和堤防除险加固的重要组成部分,是对所研究堤段防洪能力的综合检验和评价。但堤防工程是赋存于一定水环境中受水文和水力条件作用的岩土工程结构,而风险作为一种用来考虑和评价工程实践中诸多不确定和无法预测因素而导致工程失事的一种手段时,是所有岩土工程中先天固有的(Casagrande,1965)。传统定值设计方法由于很难考虑到堤防工程实际存在的不确定性,因而已不足以确切地表征工程的安全程度。将以概率论和可靠度为基础的风险分析方法引入堤防工程安全评价实践中具有重要意义。本文在广泛参阅国内外大量文献基础上,对堤防工程风险分析的理论、模型、方法以及应用进行了探讨研究,取得了以下研究成果: (1) 采用故障树分析方法对单元堤段失事破坏类型进行了分析,将单元堤段失事模式分为以下3个层次8种分项失事模式: Level Ⅰ:水文失事模式和结构失事模式; Level Ⅱ:将水文失事模式分为洪水漫溢失事模式和洪水漫顶失事模式,将结构失事模式分为渗透破坏失事模式、岸坡失稳模式和地震险情失事模式; Level Ⅲ:将地震险情失事模式分为岸坡地震失稳和地震液化,岸坡失稳模式分为临水面岸坡失稳模式和背水面岸坡失稳模式,岸坡地震失稳模式同样亦分为临水面岸坡地震失稳模式和背水面岸坡地震失稳模式。 (2) 依据所进行的单元堤段失事模式分析,分别推导建立了单元堤段分项失事模式风险率计算模型,并提出了分项失事模式功能函数及其功能函数中随机变量的估计方法;同时在建立分项失事模式的风险率计算模型时考虑了分项失事模式的失事后果严重程度,在洪水漫顶失事模式和地震液化失事模式的风险率计算模型中引入贡献权重函数K(h)来考虑其风险对综合失事风险的贡献;然后对单元堤段分项失事模式的风险率计算模型中的洪水位概率密度函数和分项失事风险率的表述方式进行了详细阐述,提出了风险率计算模型中积分计算方法(基于高斯—勒让德节点的离散化积分求解方法和函数拟合方法),给出了分项失事模式条件失事概率计算中随机变量的标准差估计方法,并建议将失事风险率计算结果用风险率与洪水位关系曲线来表示,以更好地表征堤防工程安全程度。 (3) 对单元堤段综合失事风险率计算的解析解、界限估计和近似估计方法进行了描述;建立了单元堤段失事事件之间的相关函数,以及堤防系统综合失事风险率计算的公式,并提出了堤防系统综合失事风险率计算步骤;分析了堤防失事后