一种大坝安全综合评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大坝安全勘测技术领域，具体涉及一种大坝安全综合评价方法。
【背景技术】
[0002] 当前我国大坝安全监测总体处于特殊的阶段，很多老坝即将到达设计基准期，而 一大批新坝正投运。为了确保大坝正常工作，除了加强日常巡视监测外，还须对大坝安全进 行综合评价。大坝安全的综合评价是一个受多种因素影响的复杂评价过程，各因素间既存 在层次关系，又存在随机性和模糊性。
[0003] 目前业界内普遍的大坝安全评价方法，如专家分析法、灰色评估法等，包含较多 的定性指标，且在指标权重的确定上存在主观因素影响，缺乏客观性，不易真实、量化的反 映实际情况；而如主成分分析法、因子分析法等客观赋权法，则不能很好的结合领域知识和 专家经验，实践效果也受到较大限制。
[0004] 本发明则将主观赋权和客观赋权进行有机统一，在基于层次分析法和熵权法分别 得到各评价指标权重的基础上再进行综合加权，得到各个指标的最终权重，然后根据各指 标实际取值，得出大坝安全的整体评价值，最后根据隶属函数，确定出大坝最可能的工作性 态及其可能性大小，从而实现对于大坝安全管理的决策辅助功能。目前行业内进行大坝安 全评价的主要缺点包括：
[0005] 借助工程经验和实测效应量，建立单测点或者单测量项目的数学分析评价模型， 来代替大坝安全整体评价。单测点或者单测量项目分析，只能反应其所在部位的本测量项 目的结构性态，其结论具有一定的局限性。
[0006] 专家分析法的评价过程中，过于偏重历史经验和专家知识，缺乏客观依据，且定量 分析说明不足，评价结果对于大坝安全管理决策辅助的能力有待提高。
[0007] 基于数理统计的分析和评价模型，过于依赖数据采集和整编的质量，且对工程经 验和专家知识利用不足，可信度也有待提升。
[0008] 通过以上可以看出，行业内目前普遍采用的几类评价方法都存在着一定的缺陷， 影响了大坝安全综合评价工作的进一步展开。
【发明内容】
[0009] 发明目的：本发明提出一种基于层次分析法和熵权法对大坝安全的多个评价指标 进行综合赋权，然后计算大坝整体安全隶属度值，进而得出大坝安全整体评价的方法。本 方法综合考虑了大坝安全评价的领域知识、专家经验和客观现实等因素，为评判中多指标 权重的确定提供了 一种求解方便、快速准确的、科学合理的方法。
[0010] 技术方案：本发明所述的大坝安全综合评价方法，其目的是这样实现的，
[0011] 一种大坝安全综合评价方法，其包括以下步骤：
[0012] 1. -种大坝安全综合评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013] ①构建大坝安全体系的层次结构模型，生成以目标层和准则层、准则层和因素层 为父子关系的树状图；
[0014] ②基于层次分析法得出各元素的权重，具体为：将同一层次的元素两两比较的重 要性进行定量描述为Qii，构造判断矩阵Q，归一化判断矩阵Q，并求出Q的最大特征值入_ 及对应的特征向量M，根据以下公式计算出一致性系数CR:
[0015] CR= (Anax-n)/((m-l)RI)；
[0016] 式中，m是矩阵Q的阶，即当前元素的个数；RI是矩阵平均随机一致性指标；
[0017] 将CR取值小于等于0. 1作为判断权重分配合理的标准，适当调整判断矩阵Q中相 应元素的取值，以使CR取值符合要求，此时判断矩阵Q的特征向量M即为权重向量；
[0018] ③基于熵权法得出各元素的客观权重值，具体为：根据以下公式计算出评价指标 的熵权向量W:
[0019] (l-hJAN-H);
[0020] 式中，Wi为第i个指标的熵权重；hi为第i个指标的信息熵值；H为所有指标的熵 总和；N为指标的总数量；
[0021] ④计算指标的综合权重，具体为：基于步骤②得到的权重向量M和步骤③得到的 熵权向量W，根据以下公式计算出综合权重向量A:
[0022]
[0023] 式中，Ai为第i个指标的综合权重；Wi为向量W中第i维的值；1^表示向量M中第 i维的值；
[0024] ⑤评价结论隶属度判断，具体为：根据以下公式计算出隶属度函数：
[0025]
[0026] 式中，x为各评价指标的实测值；min、max为大坝评分的分级标准值；由此可组成 隶属度矩阵L;
[0027] ⑥大坝性态综合评判，具体为：基于步骤④得到的综合权重向量A和步骤⑤得到 的隶属度矩阵L，根据以下公式计算出大坝的最终性态评价结果向量R:
[0028] R=AL；
[0029] 根据结果向量R中的4个因子值，分布代表对于{安全，基本安全，不安全，极不安 全}的评价结果的隶属度，则取隶属度最大的值代表的状态，为本方法最终评价结果。
[0030] 2.根据权利要求1所述的大坝安全综合评价方法，其特征在于，步骤②中，同一层 次的元素两两比较时，将Qu按照元素i相对于元素j的重要性程度划分为9个等级，取值 分别为1-9 ;RI的取值根据矩阵的阶数分别为：n= 3,RI= 0? 52;n= 4,RI= 0? 90;n= 5,RI= 1. 12;n= 6,RI= 1. 24;n= 7,RI= 1. 32;n= 8,RI= 1. 41;n= 9,RI= 1. 45。
[0031] 有益效果：本发明以主客观评判有机结合的方式给出大坝工作性态评价。首先， 根据水库大坝安全评价导则，确定大坝安全评价的准则和因素。其次，确定大坝安全评价的 基于层次分析法得出各个准则和因素的主观权重值；再次，基于熵权法得出各个准则和因 素的客观权重值；然后，对主客观权重值进行综合加权，得到各个准则因素的最终权值；最 后，再结合隶属度函数，得到大坝的最终性态评价结果。故本发明能更充分的利用专家知 识、工程经验和测量数据，更全面和深入的分析和评价大坝工作性态，且算法清晰，易于实 现，鲁棒性好，能成为大坝安全管理中更为可靠的决策辅助手段。
【附图说明】
[0032] 图1是大坝安全评价层次结构模型图；
[0033] 图2是本发明的流程框图。
【具体实施方式】
[0034] 为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该 实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0035] 参见图2所示，一种大坝安全综合评价方法，包括以下步骤：
[0036] ①根据水利部2000年发布的SL258-2000《水库大坝安全评价导则》，构建大坝安 全体系的层次结构模型，确定大坝安全评价的