[发明专利]一种基于监测资料的大坝安全评价方法

摘要

本发明涉及一种基于监测资料的大坝安全评价方法，属于水电工程技术领域。本发明方法是通过建立大坝安全评价模型和安全评价集，利用统计模型法、总量历时特征值、速率历时特征值、计算成果对比法、工程类比法和规范允许值方法对测值进行综合分析，再根据评价结果，利用层次分析法和模糊评价，计算出大坝安全状态。本发明可实时动态的对大坝安全状况进行分析评价，能快速得到大坝安全状态，极大缩短了大坝评价时间，降低了评价成本，在水电行业具有及其深远的影响。

主权项

一种基于监测资料的大坝安全评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，监测点安全性评价：(1.1)选取n种评价方法，然后根据敏感性分析建立该多种评价方法的权重矩阵，如式(Ⅰ)所示：W＝[w₁ w₂ … w_n]^T，式(Ⅰ)；式(Ⅰ)中，w₁表示第1种方法的权重值；w₂表示第2种方法的权重值；w_n表示第n种方法的权重值；(1.2)首先定义评价集：A表示正常、B表示基本正常、C表示异常；然后根据步骤(1.1)选取的评价方法和评价集建立对应的隶属度矩阵，如式(Ⅱ)所示：式(Ⅱ)中，μ_nA—第n种评价方法对应评价集A的计算值，μ_nB—第n种评价方法对应评价集B的计算值，μ_nC—第n种评价方法对应评价集C的计算值；(1.3)根据步骤(1.2)得到的隶属度矩阵和步骤(1.1)得到的权重矩阵相乘，得到监测点综合评判矩阵U，即该监测点安全性评价隶属度矩阵；具体如式(Ⅲ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u_1iA、u_1iB和u_1iA之间的大小；如u_1iA最大，则属于评价集A，表示该监测点正常；如u_1iB最大，则属于评价集B，表示该监测点基本正常；如u_1iC最大，则属于评价集C，表示该监测点异常；步骤(2)，监测仪器安全性评价：(2.1)根据层次分析法，通过步骤(1.1)选取的n种评价方法及敏感性分析建立仪器类型节点i的子节点间的权重矩阵，如式(Ⅳ)所示：W_1i＝[w_1i1 w_1i2 … w_1in]^T，式(Ⅳ)；式(IV)中，w_1in‑仪器类型节点i第n个子节点的权重值；(2.2)根据步骤(1.1)选取的评价方法和步骤(1.2)定义的评价集，建立仪器类型节点i的子节点的隶属度矩阵，如式(Ⅴ)所示：式(Ⅴ)中，u_1nA—仪器类型节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集A的计算值，u_1nB—仪器类型节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集B的计算值，u_1nC—仪器类型节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集C的计算值；(2.3)根据步骤(2.2)得到的隶属度矩阵和步骤(2.1)得到的权重矩阵相乘，得到该仪器类型节点i的综合评判矩阵U_2i；具体如式(Ⅵ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u_2iA、u_2iB和u_2iC之间的大小；如u_2iA最大，则属于评价集A，表示该仪器类型正常；如u_2iB最大，则属于评价集B，表示该仪器类型基本正常；如u_2iC最大，则属于评价集C，表示该仪器类型异常；步骤(3)，监测项目安全性评价：(3.1)根据层次分析法，通过步骤(1.1)选取的n种评价方法及敏感性分析建立监测项目节点i的子节点间的权重矩阵，如式(Ⅶ)所示：W_2i＝[w_2i1 w_2i2 … w_2in]^T，式(Ⅶ)；式(Ⅶ)中：w_2in—监测项目节点i第n个子节点的权重值；(3.2)根据步骤(1.1)选取的评价方法和步骤(1.2)定义的评价集，建立监测项目节点i的子节点的隶属度矩阵，如式(Ⅷ)所示：式(Ⅷ)中，u_2nA—监测项目节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集A的计算值，u_2nB—监测项目节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集B的计算值，u_2nC—监测项目节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集C的计算值；(3.3)根据步骤(3.2)得到的隶属度矩阵和步骤(3.1)得到的权重矩阵相乘，得到监测项目节点i的综合评判矩阵U_3i；具体如式(Ⅸ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u_3iA、u_3iB和u_3iC之间的大小；如u_3iA最大，则属于评价集A，表示该监测项目正常；如u_3iB最大，则属于评价集B，表示该监测项目基本正常；如u_3iC最大，则属于评价集C，表示该监测项目异常；步骤(4)，基本部位安全性评价：(4.1)根据层次分析法，通过步骤(1.1)选取的n种评价方法及敏感性分析建立基本部位节点i的子节点间的权重矩阵，如式(Ⅹ)所示：W_3i＝[w_3i1 w_3i2…w_3in]^T，式(Ⅹ)；式(Ⅹ)中，w_3in—基本部位节点i第n个子节点的权重值；(4.2)根据步骤(1.1)选取的评价方法和步骤(1.2)定义的评价集，建立基本部位节点i的子节点的隶属度矩阵，如式(Ⅺ)所示：式(Ⅺ)中，u_3nA—基本部位节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集A的计算值，u_3nB—基本部位节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集B的计算值，u_3nC—基本部位节点i第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集C的计算值；(4.3)根据步骤(4.2)得到的隶属度矩阵和步骤(4.1)得到的权重矩阵相乘，得到基本部位节点i的综合评判矩阵U_4i；具体如式(Ⅻ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u_4iA、u_4iB和u_4iC之间的大小；如u_4iA最大，则属于评价集A，表示该基本部位正常；如u_4iB最大，则属于评价集B，表示该基本部位基本正常；如u_4iC最大，则属于评价集C，表示该基本部位异常；步骤(5)，大坝安全性评价：(5.1)根据层次分析法，通过步骤(1.1)选取的n种评价方法及敏感性分析建立大坝节点的子节点间的权重矩阵，如式(XIII)所示：W₄＝[w₄₁ w₄₂ …w_4n]^T，式(XIII)；式(XIII)中，w_4n—大坝节点第n个子节点的权重值；(5.2)根据步骤(1.1)选取的评价方法和步骤(1.2)定义的评价集，建立大坝节点的子节点的的隶属度矩阵，如式(XIV)所示：式(XIV)中，u_4nA—大坝节点第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集A的计算值，u_4nB—大坝节点第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集B的计算值，u_4nC—大坝节点第n个子节点的综合评判矩阵对应评价集C的计算值；(5.3)根据步骤(5.2)得到的隶属度矩阵和步骤(5.1)得到的权重矩阵相乘，得到大坝节点的综合评判矩阵U₅；具体如式(XV)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u_5A、u_5B和u_5C之间的大小；如u_5A最大，则属于评价集A，表示该大坝正常；如u_5B最大，则属于评价集B，表示该大坝基本正常；如u_5C最大，则属于评价集C，表示该大坝异常。