摘要：以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與混凝土重力壩安全監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)理論為基礎(chǔ),完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的在線分析、整編和綜合健康趨勢(shì)評(píng)價(jià)模型的開(kāi)發(fā),并將其應(yīng)用到了觀音閣水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算和指標(biāo)隸屬函數(shù)的建立及灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算功能,使得觀音閣水庫(kù)大壩安全的評(píng)價(jià)更加直觀、方便。
　　關(guān)鍵詞：觀音閣水庫(kù)大壩;安全監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng);原理;構(gòu)建
　　觀音閣水庫(kù)是遼寧省“七五”、“八五”期間重點(diǎn)水利樞紐工程,也是采用碾壓混凝土筑壩技術(shù)和部分使用日元貸款的中日技術(shù)經(jīng)濟(jì)合作項(xiàng)目水庫(kù)位于太子河干流上,距本溪市40km,控制流域面積2 795km2,總庫(kù)容21.68億m3,與下游70km的??窩水庫(kù)形成太子河干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)。是以遼寧省中部城市供水和防洪為主,兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)的一座大型水利樞紐工程。水庫(kù)大壩能否安全運(yùn)行,不僅影響到自身的安全和經(jīng)濟(jì)效益,也關(guān)系到下游居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,是涉及社會(huì)公眾安全、社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展的大事。因此,如何對(duì)水庫(kù)大壩的安全性作出評(píng)價(jià),及時(shí)進(jìn)行除險(xiǎn)加固,是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要課題[1,2]。筆者采用灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法實(shí)現(xiàn)壩體安全趨勢(shì)分析。分析壩體當(dāng)前狀態(tài)與最佳狀態(tài)及最差狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)直接的關(guān)聯(lián)程度,以分析壩體當(dāng)前的安全狀態(tài)。
　　1安全綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　大壩安全綜合評(píng)價(jià)以大壩安全監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ),是一個(gè)多層次、多指標(biāo)的復(fù)雜分析評(píng)價(jià)問(wèn)題;是掌握大壩結(jié)構(gòu)性態(tài)、保障大壩安全的重要手段。一個(gè)完整的大壩安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)應(yīng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、評(píng)價(jià)模型子系統(tǒng)和輸出演示子系統(tǒng)等。
　　大壩結(jié)構(gòu)和工作條件極為復(fù)雜,安全運(yùn)行受眾多因素影響,同時(shí)還與大壩周圍的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境有關(guān)。因此,在大壩安全綜合評(píng)價(jià)中,存在著大量的確定與不確定信息,需盡可能全面考慮影響大壩安全運(yùn)行的因素,才能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握大壩運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)。其中大壩安全監(jiān)測(cè)包括外部監(jiān)測(cè)和內(nèi)部監(jiān)測(cè)。外部監(jiān)測(cè)主要包括大壩水平位移、壩體撓度、壩體傾斜、基巖變形、壩基、壩頂和近壩區(qū)沉陷等觀測(cè);滲流觀測(cè),包括滲透流量、繞壩滲流及揚(yáng)壓力觀測(cè);水文觀測(cè),包括庫(kù)水位、水溫、氣溫觀測(cè);現(xiàn)場(chǎng)檢查。內(nèi)部監(jiān)測(cè)包括壩體應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、滲壓、裂縫等的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)[3,4]。
　　在監(jiān)測(cè)設(shè)備相對(duì)集中的地方分別建立數(shù)據(jù)采集站,完成監(jiān)測(cè)參量的自動(dòng)采集功能,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)組成方式,滿足中心站、數(shù)據(jù)采集站要求,特別是中心站對(duì)各水工建筑物中傳感器參數(shù)設(shè)置功能,以達(dá)到對(duì)以上數(shù)據(jù)的多機(jī)遠(yuǎn)程采集及數(shù)據(jù)處理。變形觀測(cè)采用以主壩自動(dòng)觀測(cè)為主,副壩半自動(dòng)觀測(cè)為輔,進(jìn)行組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)主壩水平及豎向位移的自動(dòng)觀測(cè)和對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理,以及副壩及溢洪道水平與豎向位移的半自動(dòng)觀及其測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)處理。
　　2大壩安全評(píng)價(jià)的基本原理
　　現(xiàn)主要介紹在觀音閣水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)安全趨勢(shì)預(yù)測(cè)的灰色理論?；疑到y(tǒng)理論是20世紀(jì)80年代,由中國(guó)華中理工大學(xué)鄧聚龍教授首先提出并創(chuàng)立的一門新興學(xué)科,它是基于數(shù)學(xué)理論的系統(tǒng)工程學(xué)科?；疑P(guān)聯(lián)分析方法是灰色系統(tǒng)分析、評(píng)價(jià)和決策的基礎(chǔ),能把相互間互補(bǔ)的不可比的各項(xiàng)指標(biāo)變?yōu)榭杀鹊?尤其是對(duì)多指標(biāo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)更為有效。它可在不完全的信息中通過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理,在隨機(jī)的因子序列間找出它們的關(guān)聯(lián)性,明確主要特性和主要影響因子,并分析和確定因子間的影響程度。它的最大優(yōu)點(diǎn)是按因素間發(fā)展態(tài)勢(shì)作分析,對(duì)數(shù)據(jù)量沒(méi)有太高的要求,即數(shù)據(jù)多與少都可以分析,不致出現(xiàn)關(guān)聯(lián)度的量化結(jié)果和定性分析結(jié)果不一致情況,灰色關(guān)聯(lián)分析模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同對(duì)象基于多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合對(duì)比評(píng)價(jià),具有評(píng)價(jià)原理清晰、支持定性指標(biāo)的特點(diǎn),其評(píng)價(jià)結(jié)果能充分的體現(xiàn)單項(xiàng)分析比較的結(jié)論[5]。
　　關(guān)聯(lián)分析是根據(jù)數(shù)列的可比性、可近性分析系統(tǒng)內(nèi)部主要因子之間的相關(guān)程度,定量地刻畫(huà)了系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各因子之間狀態(tài)的量化比較分析。多級(jí)灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)步驟為:一是構(gòu)建評(píng)價(jià)體系;二是根據(jù)評(píng)價(jià)因子矩陣指標(biāo)及映射參照矩陣;三是歸一化求解關(guān)聯(lián)信息矩陣;四是確定因子權(quán)重;五是計(jì)算群體評(píng)價(jià)矩陣;六是計(jì)算整體評(píng)價(jià)(矩陣)系數(shù);七是確定評(píng)價(jià)對(duì)象的能力水平。
　3觀音閣大壩安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建
　　實(shí)現(xiàn)大壩的綜合評(píng)價(jià)有2個(gè)層次的應(yīng)用,即依據(jù)《大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》建立壩體安全綜合評(píng)價(jià)體系,然后通過(guò)對(duì)單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的獨(dú)立專家評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)針對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià),并綜合得出壩體的安全級(jí)別(《導(dǎo)則》要求為A、B、C 3級(jí)),稱之為定期綜合評(píng)價(jià)或大壩的定級(jí)。另一種層次的評(píng)價(jià)是完全針對(duì)水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)構(gòu)建評(píng)價(jià)體系和準(zhǔn)則,實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)安全分析和評(píng)價(jià),并可生成指標(biāo)評(píng)價(jià)報(bào)告,用以實(shí)現(xiàn)壩體的在線健康趨勢(shì)分析。
　　實(shí)現(xiàn)水庫(kù)大壩的綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用的2個(gè)層次中,實(shí)現(xiàn)壩體安全綜合評(píng)價(jià)是目前我國(guó)在大壩安全評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較多的方法。該方法主要是采用專家會(huì)議的形式,結(jié)合水庫(kù)的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)巡視結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的專項(xiàng)檢測(cè)才能完成。根據(jù)《大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》要求,主要的評(píng)價(jià)體系如圖1。
　　4評(píng)價(jià)模型開(kāi)發(fā)成果
　　本研究針對(duì)項(xiàng)目需要開(kāi)發(fā)了基于灰色關(guān)聯(lián)度技術(shù)的評(píng)價(jià)模型支持系統(tǒng),觀音閣水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算和指標(biāo)隸屬函數(shù)的建立及灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算功能。主要開(kāi)發(fā)成果以安全度計(jì)算系統(tǒng)為例,如圖2所示。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　結(jié)合穩(wěn)定、成熟的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),應(yīng)用于水工建筑物的工程安全監(jiān)測(cè)是大勢(shì)所趨,是水利自動(dòng)化與信息化的必經(jīng)之路。對(duì)大壩進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握大壩的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)大壩安全性態(tài)做出綜合評(píng)價(jià),在事故到來(lái)之前采取對(duì)策,不僅可提高預(yù)報(bào)的精度和調(diào)度的準(zhǔn)確度,且保證大壩運(yùn)行安全,促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益充分發(fā)揮。
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