基于改进物元法及监控模型的大坝安全动态评价研究

摘要

横跨河床的水库大坝是一种优化水资源配置的重要挡水建筑物，是调控水资源时间分布的一项重要工程措施。由水库大坝等建筑物组成的江河防洪工程体系在灌溉、防洪、发电等方面皆发挥了巨大的作用，正是由于在社会、经济、国民生活等等方面大坝发挥着越来越重要的作用，人们亦愈加重视大坝的安全问题。
　　大坝的安全状况受到众多因素影响，如何充分利用大坝的监测信息，客观有效地评价大坝的安全状况是大坝安全评判中急需解决的问题。本文在物元可拓理论的基础上，针对传统物元评价模型应用中存在的局限性，对物元可拓方法进行了修正，在点与区间的距和等级评定的计算方法上进行了改进。以大坝安全监测指标数据为基础，结合大坝安全评价的特点，将改进物元可拓方法应用于大坝安全评价中，采用熵权法确定各指标的权重，通过对比度确定待评大坝的安全等级，构建出基于改进物元的大坝安全评价模型。本文选取具有重要性且监测数据相对完备的位移、上下游水位、气温为评价指标，结合大坝安全评价的改进物元模型，对大坝安全做出评价，并通过分析比较多种关联函数的计算结果，得出合理的适合实际工程应用的关联函数。实例分析结果验证了本文改进模型的合理有效性，能客观反映大坝安全的实际状态，为大坝安全综合评价提供了一种科学、有效的分析手段。
　　在大坝的实际运行中，随着时间的推移大坝的安全状态也随之发生变化，因此不仅需要掌握大坝的安全现状，还需要了解大坝未来一定时段内的状态，基于此，本文采用BP神经网络预测模型建立了大坝位移与水压、气温及时效因素之间的预测模型，并对大坝位移做出预测。在大坝的位移指标预测数据的基础上，结合大坝安全评价的改进物元模型，实现对大坝安全的预评价。待已经获得后期的位移实测值后，进而采用动态等维新息思想，结合BP神经网络预测模型及改进的物元评价模型，实现对大坝的动态综合评价。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的与意义

1．2 研究的现状与问题

1．2．1 大坝安全评价研究现状

1．2．2 大坝安全监控模型研究现状

1．2．3 存在的问题

1．3 研究的主要内容

第二章 物元分析和可拓学相关理论

2．1 物元分析和可拓学概述

2．2 物元分析法

2．2．1 物元分析法的基本模型

2．2．2 物元分析法的计算步骤

2．3 确定评价指标的权重

2．3．1．层次分析法

2．3．2．Delphi法

2．3．3．主成分分析权值法

2．3．4．熵权法

2．3．5．均方差法

2．4 物元可拓模型的改进

2．4．1 点与区间距离的计算

2．4．2 多种关联函数的计算比较

2．4．3 运用最大对比度法进行等级判定

2．5 多级评价

2．5．1 指标分类

2．5．2 确定权重

2．5．3 一级评价

2．5．4 二级评价

2．6 本章小结

第三章 基于改进物元法的大坝安全评价

3．1 大坝安全综合评价

3．2．1 建立大坝物元矩阵

3．2．2 经典域和节域的建立

3．2．3 大坝安全等级判定

3．3．1 紧水滩大坝简介

3．3．2 基于改进物元的大坝安全评判模型实例计算

3．4 本章总结

第四章 基于BP神经网络的大坝安全监控模型

4．1 概述

4．2 BP神经网络模型原理与计算步骤

4．3 基于BP神经网络模型的大坝位移预测

4．3．1 输入输出节点的选择

4．3．2 隐含层

4．3．3 预测结果分析

4．4 本章小结

第五章 基于等维新息模式的大坝安全动态评价

5．1 概述

5．2 动态增量评价模式

5．3 动态等维新息评价模式‘

5．4 动态等维新息模式的大坝安全评判实例计算

5．5 本章总结

第六章 结语

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文