一种基于监测资料的大坝安全评价方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水电工程
，具体涉及一种基于监测资料的大坝安全评价方法。
技术介绍
近年来我国水电发展尤为迅速，以三峡大坝(坝高181m)、金沙江溪洛渡拱坝(坝高285.5m)、澜沧江小湾拱坝(坝高294.5m)等为代表的一批的高坝大库陆续修建，随着坝高的不断增加，失事后果严重，如何根据监测资料有效地评价大坝安全是一个值得深入研究的问题。我国在水库大坝安全评价技术方面取得了很大进步，但是也存在着一些问题：相关技术规范体系还尚未形成，也没有针对如何根据大坝坝体安全监测进行在线综合评价进行详细的指导说明。大坝坝体安全评价方面，我国也没有统一的技术标准，因此亟需研究一种通用且能有效解决大坝安全评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于监测资料的大坝安全评价方法，以解决大坝安全评价的难题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于监测资料的大坝安全评价方法，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 … wn]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；wn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，μnA—第n种评价方法对应评价集A的计算值，μnB—第n种评价方法对应评价集B的计算值，μnC—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u1iA、u1iB和u1iC之间的大小；如u1iA最大，则属于评价集A，表示该监测点正常；如u1iB最大，则属于评价集B，表示该监测点基本正常；如u1iC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：W1i＝[w1i1 w1i2 … w1in]T，式(Ⅳ)；式(Ⅳ)中，w1in—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，u1nA—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，u1nB—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，u1nC—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U2i；具体如式(Ⅵ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u2iA、u2iB和u2iC之间的大小；如u2iA最大，则属于评价集A，表示该仪器类型正常；如u2iB最大，则属于评价集B，表示该仪器类型基本正常；如u2iC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：W2i＝[w2i1 w2i2 … w2in]T，式(Ⅶ)；式(Ⅶ)中：w2in—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，u2nA—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，u2nB—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，u2nC—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U3i；具体如式(Ⅸ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u3iA、u3iB和u3iC之间的大小；如u3iA最大，则属于评价集A，表示该监测项目正常；如u3iB最大，则属于评价集B，表示该监测项目基本正常；如u3iC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：W3i＝[w3i1 w3i2 … w3in]T，式(Ⅹ)；式(Ⅹ)中，w3in—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，u3nA—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，u3nB—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，u3nC—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U4i；具体如式(Ⅻ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u4iA、u4iB和u4iC之间的大小；如u4iA最大，则属于评价集A，表示该基本部位正常；如u4iB最大，则属于评价集B，表示该基本部位基本正常；如u4iC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 … w4n]T，式(XIII)；式(XIII)中，w4n—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隶属度矩阵，如式(XIV)所示：式(XIV)中，u4nA—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，u4nB—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，u4nC—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u5A、u5B和u5C之间的大小；如u5A最大，则属于评价集A，表示该大坝正常；如u5B最大，则属于评价集B，表示该大坝基本正常；如u5C最大，则属于评价集C，表示该大坝异常。进一步，优选的是步骤(1.1)选取的n种评价方法为统计模型法、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中的一种或几种，但不限于此。首先本专利技术大坝安全评价为五层的树状结构模型，分为监测点、仪器类型、监测项目、基本部位和大坝(该区分是按照现有技术中的公开的文本来区分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
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 … wn]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；wn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，μnA—第n种评价方法对应评价集A的计算值，μnB—第n种评价方法对应评价集B的计算值，μnC—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u1iA、u1iB和u1iA之间的大小；如u1iA最大，则属于评价集A，表示该监测点正常；如u1iB最大，则属于评价集B，表示该监测点基本正常；如u1iC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：W1i＝[w1i1 w1i2 … w1in]T，式(Ⅳ)；式(IV)中，w1in‑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，u1nA—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，u1nB—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，u1nC—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U2i；具体如式(Ⅵ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u2iA、u2iB和u2iC之间的大小；如u2iA最大，则属于评价集A，表示该仪器类型正常；如u2iB最大，则属于评价集B，表示该仪器类型基本正常；如u2iC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：W2i＝[w2i1 w2i2 … w2in]T，式(Ⅶ)；式(Ⅶ)中：w2in—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，u2nA—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，u2nB—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，u2nC—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U3i；具体如式(Ⅸ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u3iA、u3iB和u3iC之间的大小；如u3iA最大，则属于评价集A，表示该监测项目正常；如u3iB最大，则属于评价集B，表示该监测项目基本正常；如u3iC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：W3i＝[w3i1 w3i2…w3in]T，式(Ⅹ)；式(Ⅹ)中，w3in—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，u3nA—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，u3nB—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，u3nC—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U4i；具体如式(Ⅻ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u4iA、u4iB和u4iC之间的大小；如u4iA最大，则属于评价集A，表示该基本部位正常；如u4iB最大，则属于评价集B，表示该基本部位基本正常；如u4iC最大，则属于评价集C，表示该基本部位异常；...

【技术特征摘要】
1.一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 … wn]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；wn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，μnA—第n种评价方法对应评价集A的计算值，μnB—第n种评价方法对应评价集B的计算值，μnC—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u1iA、u1iB和u1iA之间的大小；如u1iA最大，则属于评价集A，表示该监测点正常；如u1iB最大，则属于评价集B，表示该监测点基本正常；如u1iC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：W1i＝[w1i1 w1i2 … w1in]T，式(Ⅳ)；式(IV)中，w1in-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，u1nA—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，u1nB—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，u1nC—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U2i；具体如式(Ⅵ)所示：然后根据最大隶属度原则，比较u2iA、u2iB和u2iC之间的大小；如u2iA最大，则属于评价集A，表示该仪器类型正常；如u2iB最大，则属于评价集B，表示该仪器类型基本正常；如u2iC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：W2i＝[w2i1 w2i2 … w2in]T，式(Ⅶ)；式(Ⅶ)中：w2in—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，u2nA—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，u2nB—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，u2nC—监...

【专利技术属性】
技术研发人员：高才坤，王子成，杨硕文，赵志勇，胡灵芝，陈荣高，许后磊，汪国斌，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53