基于集对分析的大坝安全监测建模方法研究

摘要

大坝系统是一个复杂不确定性系统，受诸多因素的影响，因此，在大坝安全监测与控制中就会存在着各种不确定性问题。为对存在在大坝安全监控中的不确定性问题进行定性和定量的分析，本文引入集对分析理论，研究集对分析方法在大坝变形中的应用。主要研究内容如下：
　　 (1)运用集对分析理论建立大坝变形位移联系度，在集对势的基础上推导出最大同一度极限解，从而引出位移势。对大坝变形位移联系度的不确定系数i采用概率分析其置信水平，使置信水平大于0.683时的不确定系数i的取值作为本次建模方法的取值，完成对大坝变形的预测。
　　 (2)结合集对分析和层次分析建立大坝变形位移的动态预测模型。考虑单个观测点刻画大坝变形整体变形位移不够全面，本文采用多个观测点构成位移势序列矩阵，并结合层次分析法1-9度原则确定不同观测点的权重，得到大坝变形加权位移势，从宏观上描述大坝整体变形的演化情况。
　　 (3)应用集对分析理论，对大坝变形与蓄水过程、降雨过程、温度变化过程等的相关性进行动态分析，建立了大坝变形与水库水位的集对势、大坝变形与降雨量的集对势、大坝变形与温度变化的集对势。
　　 本文应用集对分析对大坝变形位移进行预测以及将位移势用于大坝变形与影响大坝变形的因素（如水库水位、降雨量、温度等）进行相关动态分析，在理论上是合理的。结合甘肃碧口的变形监测的实测数据进行分析，结果证明，运用集对分析方法进行定量研究是一条可行的新思路，反演计算结果符合现场实际情况。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 大坝安全监测国内外研究现状及发展

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 大坝安全监测中的不确定性问题研究现状

1．2．4 集对理论及集对分析研究概况

1．3 论文研究内容与思路

2 集对分析的基本理论方法

2．1 集对分析的基本概念

2．1．1 集对表示法

2．1．2 联系度

2．1．3 联系熵和联系数

2．1．4 联系变量和联系函数

2．1．5 集对势

2．2 集对分析中的不确定性理论

2．2．1 常见不确定性的分类

2．2．2 不确定性方程组

2．2．3 集对分析中的不确定性理论

2．3 集对分析的常用方法

2．3．1 分析法

2．3．2 四则运算法

2．3．3 几何模型法

2．3．4 极值优化法

2．4 本章小结

3 集对分析在大坝安全监测中的建模

3．1 基于集对分析的大坝变形预测模型

3．1．1 大坝变形位移联系度的建立

3．1．2 最大同一度的推导和位移势的引出

3．2 基于集对分析和层次分析的大坝变形位移的动态预测模型

3．2．1 层次分析

3．2．2 大坝变形位移的动态预测建模

3．3 基于集对分析的动态分析模型

3．3．1 大坝变形与水库水位的动态分析模型

3．3．2 大坝变形与温度的动态分析模型

3．3．3 大坝变形与降雨量的动态分析模型

3．4 本章小结

4 集对分析在大坝安全监测中的应用

4．1 工程概况

4．2 环境量资料分析

4．2．1 水库水位分析

4．2．2 降雨量分析

4．2．3 气温监测资料分析

4．3 建模数据资料

4．3．1 水库水位数据资料

4．3．2 库区水温数据资料

4．3．3 降雨量数据资料

4．3．4 位移监测数据资料

4．4 预测模型数据分析

4．5 变形动态预测数据分析

4．6 动态分析模型数据分析

4．6．1 大坝变形与水库水位的动态分析模型数据分析

4．6．2 大坝变形与水温的动态分析模型数据分析

4．6．3 大坝变形与降雨量的动态分析模型数据分析

4．7 本章小结

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录