基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法及系统，通过确定防渗帷幕防渗效果等级，确定指标的权重，对基础指标进行区间综合评分，引入幂指数法确定防渗帷幕时效特性综合评价值；对防渗帷幕的时效特性进行评价并展示。全面、系统地遴选了防渗帷幕时效特性影响因素，引入幂指数理论，通过层次分析法、综合评价法、熵值法相结合确定评价指标的主、客观权重，并对主、客观权重进行融合，通过幂指数法将其与区间综合评分值相结合，构建了防渗帷幕时效特性评价方法，所得结论能综合反映各防渗帷幕的实际运行状况，可为防渗帷幕的时效特性评价提供一种新的思路和方法。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程、地质学领域，具体一种基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法及系统。

背景技术

为合理开发利用水能资源，我国建设了一批大型、特大型水利水电工程，工程规模巨大。在大坝建设运行过程中，大坝帷幕体长期处于高渗压的环境中，水与岩石、帷幕体相互作用发生溶蚀，使帷幕体防渗性能减弱甚至失效，导致坝基扬压力升高、渗流量增加，对大坝的稳定性和安全性产生严重影响。针对帷幕体防渗性能衰减所带来的安全问题的时效特性进行综合评价分析，对水电站的安全稳定运行具有重要意义。

近年来，防渗帷幕时效特性评价研究主要集中在三个方面：(1)通过帷幕体不同的性态参数来对防渗帷幕时效特性进行评价；(2)利用水文地质参数对帷幕体的时效特性进行评价；(3)从水文地球化学基本理论出发，通过分析坝基地下水的水文化学特征，依据连续介质动力学及化学动力学理论建立了水-岩-帷幕体相互作用的多场耦合模型来定性及定量评价帷幕体的防渗性能。

前两种方法只能定性反映防渗帷幕的时效特性，无法对其时效特性进行定量评价，水文化学地球方法为单一评价方法，其评价过程存在误差,本身也存在局限性,评价结果具有片面性,准确性低,可信度差,因此有必要建立一种防渗帷幕时效特性综合评价方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，本发明提出了一种基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法，建立一种精细定量、标准可靠、直观可视的防渗帷幕时效特性综合定量评价方法，操作简单，并且评价结果准确性高，可信度高，能真实反映防渗帷幕时效特性。

为实现上述目的，本发明所提出的基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

步骤1，基于静态因素、动态因素和其它因素，通过后果逆向扩散法设定造成防渗帷幕失效的影响指标，构建防渗帷幕时效特性评价指标体系，所述评价指标体系，包括目标层、准则层、指标层和基础指标层四个层次，所述基础指标层包括地质条件、运行工况、灌浆材料、帷幕密实性、地下水位、扬压力、排水量、温度、PH值、TDS值、析钙量、管理制度、防渗标准、监测精度十四项基础指标；

步骤2，根据大坝运行年限以及统计、检测和勘探资料计料，并对相对重要性进行分析，计算出步骤1中所述基础指标的主观权重，再根据熵值法计算出所述基础指标的客观权重，最后将主、客观权重进行融合，得到每个所述基础指标的权重；

步骤3，基于防渗帷幕渗流稳定性、结构安全性单项指标的分析结果，设定防渗帷幕防渗效果等级，所述防渗效果等级分为合格、基本合格、不合格三个级别，并参考实际安全运行状况以及基本工程情况计算基础指标的区间综合评分值；

步骤4，用幂指数法计算防渗帷幕时效综合评价值；

步骤5，根据步骤4中计算得出的综合评价值，确定步骤3中对应的防渗效果区间综合评分值，得出防渗帷幕的防渗效果等级。

优选地，步骤2中计算所述基础指标的主观权重的具体方法为：

根据防渗帷幕运行实际情况，结合层次模型结构，对评价影响因素建立比较判断矩阵，采用1-9级标度对各因素重要性程度赋值并对矩阵进行计算，构造相对重要性判断值和不确定度的判断矩阵：

式中，

优选地，步骤2中计算所述基础指标的客观权重的具体方法为：

采用熵值法，分析各基础指标之间的关系，建立矩阵结构模型：X＝(X

优选地，步骤2中将主、客观权重进行融合的具体方法为：

设定权重分配系数分别为α和β，α+β＝1，将所述主观指标权重

优选地，步骤3中计算基础指标的区间综合评分值的方法为：通过对实际安全运行状况以及基本工程情况进行分析及数据采集，得到基础指标的区间评分值[a

优选地，步骤4中用幂指数法计算防渗帷幕时效特性综合评价值

本发明还提出一种基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的评价系统，其特殊之处在于,所述系统包括基础指标分析模块、综合评分计算模块、评价结果输出模块；

所述基础指标分析模块，用于构建防渗帷幕时效特性评价指标体系，通过对影响防渗帷幕时效特性的因素进行分析，设定造成防渗帷幕时效的基础指标；

所述指标评分模块，通过对现场数据、实际安全运行状况、地质数据进行分析，得到精确的区间综合评分值，将区间综合评分值输入至所述评价结果输出模块，用于后续计算；

所述评价结果输出模块，用于计算基础指标的主观权重和客观权重，并将主客观权重进行加权融合，使用幂指数法，依据融合权重以及所述区间综合评分值，计算得到综合评分值，输出防渗帷幕时效特性综合特性的评价报告。

优选地，所述评价结果输出模块计算区间综合评分值，通过对实际安全运行状况以及基本工程情况进行分析及数据采集，得到基础指标的区间评分值[a

优选地，所述评价结果输出模块用幂指数法计算防渗帷幕时效特性综合评价值

本发明另外提出一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法。

本发明提出的方法通过构建防渗帷幕时效特性评价指标体系；通过确定防渗帷幕防渗效果等级，确定指标的权重，对基础指标进行区间综合评分，引入幂指数法确定防渗帷幕时效特性综合评价值；对防渗帷幕的时效特性进行评价并展示。全面、系统地遴选了防渗帷幕时效特性影响因素，引入幂指数理论，通过层次分析法、综合评价法、熵值法相结合确定评价指标的主、客观权重，并对主、客观权重进行融合，通过幂指数法将其与区间综合评分值相结合，构建了防渗帷幕时效特性评价方法，所得结论能综合反映各防渗帷幕的实际运行状况，可为防渗帷幕的时效特性评价提供一种新的思路和方法。

附图说明

图1为本发明实施例后果逆向扩散法示意图。

图2为本发明实施例防渗帷幕时效特性评价指标体系示意图。

图3为本发明防渗帷幕时效特性评价流程图。

图4为本发明实施例指标权重对比图。

具体实施方式

本发明一种基于幂指数法综合评价防渗帷幕时效特性的方法,为使本发明的目的、方法和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不作为本发明限制的依据。

实施例选取位于福建省闽江水口水库混凝土重力坝的防渗帷幕作为评价对象，其基本工程性质见表1

表1防渗帷幕基本工程情况表

实施例的技术方案包括以下步骤：

步骤1，基于如图1所示的后果逆向扩散法筛选的影响指标，构建如图2所示的防渗帷幕时效特性评价指标体系，如图2所示目标层A以防渗帷幕时效特性综合评价值为目标，反映防渗帷幕运行状况的整体水平；准则层B包括静态因素B

步骤2，确定所述步骤1中的14项基础指标的权重，根据大坝运行年限以及统计、检测和勘探资料、对相对重要性进行分析，由1-9标度给出，考虑到每个对应于中心区间权重，相应的不确定度的数量级要小的多，由此得出B

特征根法求得权重向量

客观权重采用熵值法，先根据检测、监测数据和往年报告构建B

再将原始评价矩阵X进行归一化处理得到隶属度判断矩阵：

通过公式

进而通过上述计算方法，可以计算出所有指标的主、客观权重，各指标主、客观权重见表2。

表2各指标主、客观权重

根据实际资料结合现场勘察，参考相关文献求得主、客观权重的分配系数为α＝0.25，β＝0.75，将上述主、客观权重进行线型加权，得到评价指标的融合权重，权重计算结果如图4所示。

对本实施例的融合权重进行综合分析可以得出，地质条件D

步骤3，对防渗帷幕渗流稳定性、结构安全性单项指标进行分析，将防渗帷幕的防渗效果分为合格、基本合格、不合格三类，具体等级得分及说明如表3所示

表3防渗效果等级及得分说明表

依据防渗效果等级评分标准，通过对实际安全运行状况以及基本工程情况进行五次分析及数据采集，得到基础指标的区间评分值[a

表4评分情况表

步骤4，将综合评分值带入幂指数法公式

步骤5，上述步骤4计算得出的防渗帷幕时效特性综合评价值为0.79，根据上述所示的防渗透等级及得分说明表可知，本实施例防渗帷幕实际工况基本合格。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。