混凝土坝渗流性态综合评价与趋势预估模型研究

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1、第44卷第22期人民长江Vo1．44．No．222013年11月YangtzeRiverNOV．．2013文章编号：1001—4179(2013)22—0095—05混凝土坝渗流性态综合评价与趋势预估模型研究苏怀智，孙小冉2'(I．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098；2．河海大学水利水电学院江苏南京210098；3．水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏南京210098)摘要：大坝渗流性态评价是一个多层次多指标相融合的系统分析问题。充分利用大坝渗流实测资料，构建人为参与少、可操作性强的大坝渗流性态

2、评价方法，给出定性与定量相结合的评价和预估结果，一直以来是坝工领域关注的重要研究方向。借助集对分析方法和熵值理论，在对混凝土坝实测渗流性态综合评价指标体系和指标度量方法进行论述的基础上，构建了混凝土坝渗流性态的集对分析模型；研究了渗流评价指标的熵权赋值方法；通过同、异、反三方面的综合分析，实现了混凝土坝渗流性态的现状评价和发展趋势预测。对某混凝土重力坝渗流性态的分析表明，该方法可依据混凝土坝渗流性态的实测资料，将确定性和不确定性进行集成考量，能较客观地对混凝土坝渗流性态作出评价和预估。关键词：渗流性态；综合评价；趋势预测；集对分析；混凝土

3、坝中图法分类号：TV642文献标志码：A在实现混凝土坝渗流性态现状评价的基础上，给出渗1研究背景流性态趋势性预估，是目前亟待加强的研究方向。混凝土坝渗流性态直接影响其安全状态，为了保为了提高评价方法的精度，减小主观随意性，本文障大坝安全，需要在对大坝渗流量、绕坝渗流、扬压力研究了一种基于集对分析和熵值理论的混凝土坝渗流等进行单一分析的基础上，合理、科学地完成大坝渗流性态评价和预估模型，探讨了模型的构建原理、算法及性态的综合评价¨。目前一些学者应用层次分析法、流程，并结合某重力坝实例验证了所提方法的可行性模糊数学法、人工神经网络法和灰色聚类

4、法等数学和和效果。智能理论和方法，结合坝工专业知识，从指标体系构2渗流性态综合评价指标体系与度量建、指标度量方法、指标权重确定、综合评价数学模型等方面对混凝土坝渗流性态综合评价中涉及的关键科2．1混凝土坝渗流性态综合评价指标体系学问题开展了研究，取得了较多有意义的成果。。基于混凝土坝渗流监测资料进行混凝土坝渗流性但影响混凝土坝渗流性态的因素很多，且具有随机性、态综合评价，是一个以监测效应量为底层指标，以监测模糊性、不完整性等多种不确定性，给混凝土坝渗流性项目为中间指标，以混凝土坝渗流性态为评价目标的态的综合评价和预估带来了较大的困难。已有

5、成果多多层次、多指标系统分析问题。对于混凝土重力坝，由存在评价过程人为参与多、主观性较大、对混凝土坝渗于横缝的存在，可以对各个坝段单独进行渗流性态分流性态综合预估能力不足等问题。。因此，综合考析。根据相关规范和文献，构建了如图1所示的量确定性与不确定性属性，将定性与定量评价相结合，混凝土重力坝渗流性态综合评价指标体系。收稿日期：2013—07—02基金项目：江苏省杰出青年基金(BK2012036)；水利部公益性行业科研专项经费项目(201301061)；国家自然科学基金(51179066)作者简介：苏怀智，男，教授，博士生导师，博士，主要

6、从事水工结构工程安全监控与服役寿命评估理论和方法的研究。E—mail：suhuaizhi@hhu．edu．cn—96人民长江3渗流性态综合评价与趋势预估混凝土坝的渗流性态综合评价实质是，将一个确定性的评价指标和评价标准与不确定性的评价因子权重及其量值变化等相结合的评价决策过程。本文将混凝土坝的实际渗流安全状态和评价指标作为集对，以混凝土坝渗流实测资料为基础，通过对每个评价指标的定量度量，求出单个指标的联系度，然后通过熵值理论，对每个指标进行客观赋权，得出合成联系度，继而对混凝土坝的渗流性态作出合理评价。图1混凝土重力坝渗流性态综合评价指标

7、体系3．1集对分析原理2．2评价指标的度量集对分析是一种处理模糊、随机以及不确定性问题的理论和方法，其用“联系度”来描述两个对应集合评价指标的度量是指采取某种方法，按照一定的标准，根据评价指标的定性描述和定量数据，结合评价之间所具有的同、反、异特性，通过同一度、差异度和对立度三方面，定量研究评价指标和评价目标间集对的等级的划分，将难以相互比较的评价指标原始资料转确定性与不确定性。化为可相互比较的数值(一般为[0，1])。参考已有研所谓集对，就是具有一定联系的两个集合所组成究成果，将混凝土坝渗流评价指标和评价等级的区的对子。对集合A和集合B

8、所构成的集对，通常用日间有序地分割成5级。各个评价等级及其对应的区间=(A，表示。集对分析理论的基本思路是：在具值为：体的问题背景下，分析集对日的特性，共得到个特V={V，⋯，}={[，I，2