基于可拓云模型的混凝土重力坝渗流安全评价研究

摘要

混凝土重力坝渗流安全是确保混凝土重力坝稳定运行的基础，因此混凝土重力坝渗流安全评价研究具有十分重要的意义。混凝土重力坝渗流安全稳定影响因素复杂，渗流安全评价指标数量较多，指标相互间关系复杂，因此如何构建合理的渗流安全评价指标体系，并综合考虑指标间相关性对指标权重系数的影响是渗流安全评价的难点；同时，由于渗流安全等级分级边界存在模糊性，通过监测仪器获取数据和数据定量过程中也会产生随机性，因此如何解决渗流安全评价过程中的不确定性问题亦是要解决的关键问题。针对以上问题，本研究以混凝土重力坝渗流安全评价为主线，构建了基于驱动力（Driving）-状态（State）-相关性（Relevance）（DSR）模型的渗流评价指标体系，采用影响矩阵赋权法与相关系数赋权法相结合的方法，提出主客观综合赋权法，提出了基于可拓云理论的混凝土重力坝渗流安全评价模型，将其运用于综合考虑渗流安全评价的不确定性中。具体研究成果如下： 1、针对混凝土重力坝渗流安全评价过程中涉及的评价指标数量较多，指标相互间关系复杂，因此难以构建科学合理的评价指标体系的现状，提出基于DSR（Driving-State-Relevance）模型建立考虑环境因素与指标间相关性和变化率的渗流评价指标体系。 已有关于混凝土重力坝渗流安全评价指标体系的研究多数都将选取的评价指标集中于现有的监测数据，未能建立能够反映环境因素以及指标间相关性和变化率的评价指标体系，且指标体系过于简单，无法有效反映混凝土重力坝渗流安全的真实状态。针对上述问题，提出并建立基于DSR模型的混凝土重力坝渗流安全评价指标体系，将大坝渗流评价指标体系向下分成环境驱动力指标、大坝渗流监测量状态指标和监测量相关性响应指标，从而建立多层次、多指标的混凝土重力坝渗流安全评价指标体系。 2、针对在混凝土重力坝渗流安全评价中的指标赋权容易忽视指标间相关性的影响，从而导致权重系数难以与实际情况相符的现状，提出基于影响矩阵的主观权重与基于相关系数赋权法的客观权重相结合的主客观综合赋权法。 已有关于评价指标权重的研究中大多只考虑了指标的主观权重或者是客观权重，具有片面性，或者考虑了主观权重与客观权重而忽视了指标间相关性带来的权重系数重复计算的问题，导致指标赋权不合理，造成评价结果不准确。针对上述问题，本研究采用基于影响矩阵的主观权重与基于相关系数赋权法的客观权重相结合的主客观综合赋权法，在综合考虑指标间相关性的条件下，获得更加符合实际的权重系数，以提高评价结果的准确性。 3、针对评价过程中存在等级分级边界的模糊性和通过监测仪器获取数据以及数据定量过程中产生的随机性等的现状，提出基于可拓云理论的渗流安全评价模型对混凝土重力坝的渗流安全进行评价。 由于混凝土重力坝渗流安全评价中各评价指标之间以及指标与评价结果之间的关系模糊，且指标与最终评价结果的关系并不明确，渗流安全评价是一个存在多种不确定性的多指标综合评价问题，已有关于混凝土重力坝渗流安全评价的研究往往忽视了评价过程中存在的大量不确定性。针对上述问题，提出了基于可拓云理论的渗流安全评价模型对混凝土重力坝的渗流安全进行评价。该评价模型综合考虑评价过程中的模糊性和随机性，从而使评价结果更为合理准确。 最后，对某混凝土重力坝工程进行实例验证，运用上述研究方法对该工程渗流安全进行评价，将得出的评价结果与其他方法进行对比分析，证明该评价方法的有效性和优越性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 渗流安全评价研究现状

1.2.2 DSR模型研究现状

1.2.3指标权重赋值研究现状

1.2.4可拓云理论研究现状

1.2.5 已有研究的局限性

1.3 主要研究内容和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

1.3.3 创新点

第二章 混凝土重力坝渗流安全评价理论基础

2.1 渗流安全评价的内容

2.2 渗流安全评价数据来源

2.3 渗流安全评价常用方法

2.4 渗流评价安全等级的划分

2.5 渗流安全评价的数学模型

2.6 渗流安全评价的研究框架

2.7 本章小结

第三章 基于DSR模型的渗流评价指标体系和指标权重的确定

3.1 渗流安全评价指标体系建立的原则

3.2构建渗流安全评价指标体系时的注意事项

3.3基于DSR模型的渗流安全评价指标体系

3.3.1 DSR模型概述

3.3.2 渗流安全评价DSR指标模型

3.4渗流安全评价指标权重确定方法

3.4.1主观权重赋值法

3.4.2客观权重赋值法

3.4.3综合权重赋值

3.5本章小结

第四章 基于可拓云模型的混凝土重力坝渗流安全评价

4.1 可拓理论

4.1.1 可拓学简介

4.1.2可拓学的发展历程

4.1.3物元分析

4.2 云模型理论

4.2.1云模型发展历程

4.2.2云模型基本理论

4.3 可拓云理论

4.4基于可拓云的渗流安全评价研究步骤

1、确定安全等级界限云模型

2、确定可拓云模型云关联度

3、确定渗流安全评价等级

4.5混凝土重力坝渗流安全评价流程

4.6本章小结

第五章 工程实例

5.1 工程概况

5.2 J工程运行阶段渗流安全评价

5.2.1 渗流安全评价指标体系构建

5.2.2 确定安全等级界限云模型

5.2.3评价数据处理及权重系数确定

5.2.4评价结果分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢