一种在地震条件下的大坝风险评价方法与流程

1.本发明涉及安全预警技术领域，尤其涉及一种在地震条件下的大坝风险评价方法。


背景技术：

2.大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察；“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测，也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
3.中国专利cn111709465a，公开一种一种大坝安全监测数据粗差智能识别方法，无须人为制定评判规则和阈值，又能够准确高效处理大批量多类型监测数据。本发明的技术方案是：s1、读入待检测的大坝安全监测数据，数据格式为[时间，数据]；s2、采用无监督学习算法对待检测的监测数据序列进行检测，识别显著异常的数据，并标记疑似粗差数据ⅰ和可能正常数据ⅰ；s3、对可能正常数据ⅰ采用滤波算法进行平滑处理，将原数据减去平滑处理后的数据得到残差，并再次使用无监督学习算法对数据序列的残差进行检测，根据残差分类识别出可能异常数据，标记疑似粗差数据ⅱ和可能正常数据ⅱ。当前大坝监测，通过粗差识别、粗差处理，提高模型样本数据质量，根据监测项目、自变量关联性、历史监测数据数量、历史监测数据分布，建立不同的预警模型及指标。
[0004]
然而，大坝的工作年限都比较长，在大坝运行工作的时间内，很有可能会经历地震地质灾害，当前的大坝安全监测往往只对常规数据进行统计评估，并未考虑震后坝体安全评估。


技术实现要素：

[0005]
为此，本发明提供一种在地震条件下的大坝风险评价方法，用以克服现有技术中当前的大坝安全监测往往只对常规数据进行统计评估，并未考虑震后坝体安全评估的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供一种在地震条件下的大坝风险评价方法，包括，
[0007]
s1，硬件部署，包括，在坝体内设置若干位移传感器与若干应力检测装置检测，用以检测坝体内材料形变位移情况与各点应力情况；在坝体底部表面设置温度传感器组，在坝体上设置水位检测器，用以检测大坝内的水位，并设置数据处理系统用以对检测到的数据进行整合判定；
[0008]
s2，数据采集，各传感器，检测装置与检测器将检测的数据传递至所述数据处理系统，所述数据处理系统与外部数据库相连，外部数据库能够采集天气信息、上流排水信息与地震信息，并将采集结果传递至所述数据处理系统；
[0009]
s3，数据计算，风险评估，所述数据处理系统对采集的数据进行汇总，进行风险评估，当超过风险预期时数据处理系统进行报警；
[0010]
在进行风险评估时，设置有危险评分参数，危险评分参数的数值由获取的地震信息确定。
[0011]
进一步的，所述数据处理系统内设置有危险评分参数基础值fa，当数据处理系统从所述外部数据库获取到地震信息时，数据处理系统从地震信息中获取地震强度q，地震持续时长t，震心距离水坝的距离l，数据处理系统根据获取的信息计算危险评分参数fc，其中，q为地震强度对危险评分参数的计算补偿参数，t为地震持续时长对危险评分参数的计算补偿参数，l为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数。
[0012]
各所述补偿参数的作用有两个，一是平衡计算的纲量，二是调节计算结果数据。
[0013]
进一步的，所述地震强度对危险评分参数的计算补偿参数q的数值由地震强度q确定，q＝kq+qb,其中，k为补偿参数q的计算调节基本值，qb为补偿参数q的基础值。
[0014]
进一步的，所述地震持续时长对危险评分参数的计算补偿参数t的数值由地震持续时长t确定，t＝v
t
+tb,其中，v为补偿参数t的计算调节基本值，tb为补偿参数t的基础值。
[0015]
进一步的，所述数据处理系统内设置有第一预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l1，第二预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l2，第三预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l3，第一预设震心距离水坝距离评价参数l1，第二预设震心距离水坝距离评价参数l2，
[0016]
所述数据处理系统将震心距离水坝的距离l与第一预设震心距离水坝距离评价参数l1，第二预设震心距离水坝距离评价参数l2进行对比，
[0017]
当l≤l1时，数据处理系统选取l1作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值；
[0018]
当l1＜l≤l2时，数据处理系统选取l2作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值；
[0019]
当l＞l2时，数据处理系统选取l3作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值。
[0020]
进一步的，在评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分f，f＝(f1+f2+f3)
×
tg，其中，f1为位移度评分，f2为应力度评分，f3为水量评分，tg为大坝运转工作时长对大坝危险评分的矫正参数；
[0021]
在所述数据处理系统内设置有危险评分参数fc，数据处理系统将大坝危险评分f与危险评分参数fc进行对比，
[0022]
当f≤fc时，数据处理系统判定大坝危险评分在安全范围内；
[0023]
当f＞fc时，数据处理系统判定大坝危险评分不在安全范围内，数据处理系统进行报警。
[0024]
进一步的，所述压力检测装置设置m个，分别记为，第一压力检测装置，第二压力检测装置，...第m压力检测装置；各所述应力检测装置检测各点的应力情况，并将检测结果传递至所述数据处理系统，记第一压力检测装置检测的应力值为y1,第二压力检测装置检测的应力值为y2,...第m压力检测装置检测的应力值为ym,
[0025]
对于应力度评分f2，其中，yi为第i压力检测装置检测的
应力值，qi为yi对应力度评分的计算补偿参数，r为应力度评分的调节参数。
[0026]
进一步的，所述水位传感器检测当前水位值h1并将检测结果传递至所述数据处理系统，数据处理系统获取天气信息与上流排水信息，数据处理系统根据当前水位值h1，天气信息与上流排水信息，预估时期t1内最高水位h2，所述数据处理系统内设置有标准水位值hb，数据处理系统计算水量评分f3，f3＝s
(h2-hb)
+y,其中，s为水量评分计算调整参数，y为水量评分基础值。
[0027]
进一步的，对于位移度评分f1，f1＝f1c
×
cw，其中，f1c为位移度初始评分，cw为温度对位移度评分矫正参数，
[0028]
所述位移度初始评分f1c由各所述位移传感器检测器的位移值确定；
[0029]
所述温度对位移度评分矫正参数cw由实时温度与历史温度数据确定。
[0030]
进一步的，所述位移传感器设置n个，分别记为第一位移传感器，第二位移传感器，
……
第n位移传感器；
[0031]
各所述位移传感器检测器所检测点的位移，并将检测结果传递至所述数据处理系统，记第一位移传感器检测的移动距离为l1，第二位移传感器检测的移动距离为l2，第三位移传感器检测的移动距离为l3，
……
第n位移传感器检测的移动距离为ln，
[0032]
所述数据处理系统计算位移度初始评分f1c，其中，li为第i位移传感器检测的移动距离，pi为第i位移传感器检测的移动距离对计算位移度初始评分计算补偿参数。
[0033]
进一步的，所述温度传感器组实时检测大坝内水温并将检测数据传递至所述数据处理系统，对于任意时刻，所述数据处理系统计算温度传感器组检测的所有当前温度的平均值wp，并对计算结果进行记录；
[0034]
所述数据处理系统对水温温度平均值数据进行整合生成温度曲线w＝f(t)，w＝f(t)为大坝内水温随时间变化曲线，所述数据传输系统计算温度对位移度评分矫正参数cw，其中，wt为在检测时长t内温度曲线w＝f(t)上任意时刻的温度值，c1为历史水温值对cw的计算补偿参数，ws为温度传感器检测到的当前水温平均值，c2为当前水温对cw的计算补偿参数。
[0035]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，在进行评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分，数据处理系统将大坝危险评分与危险评分参数进行对比，使得监测的数据更加直观，增加监测结果的准确性，同时，危险评分参数的数值由地震信息确定，当发生地震后，危险评分参数不断进行调节，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0036]
进一步的，通过地震强度，地震时长，震心与大坝距离对危险评分参数进行矫正，且，危险评分参数越大，地震时长越长，震心与大坝距离越短时，危险评分参数矫正后的数值越小，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0037]
尤其，补偿参数q与地震强度q呈指数增长关系，地震强度增大后，补偿参数q指数增加，地震强度q越大，对坝体危害越大，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0038]
尤其，补偿参数t与地震持续时长t呈指数增长关系，地震强度增大后，补偿参数t
指数增加，地震持续时长t越大，对坝体危害越大，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0039]
尤其，震心距离水坝的距离越远，地震对坝体的危害程度越小，补偿参数l的数值随震心距离水坝的距离增大而减小，使得数值更加准确，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0040]
进一步地，在评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分，大坝危险评分由位移度评分，应力度评分，水量评分构成，在数据处理系统内设置有危险评分参数，数据处理系统将大坝危险评分与危险评分参数进行对比，通过考虑多方数据，同时设置安全评分使得监测的数据更加直观，增加监测结果的准确性。
[0041]
进一步的，所述压力检测装置设置m个，各应力检测装置检测各点的应力情况，并将检测结果传递至数据处理系统，大坝不同地点，受力程度不一样，通过对各点受力设置补偿参数，能够合理地整体获得准确的坝体受力情况，使得计算结果更加准确。
[0042]
进一步的，所述水位传感器检测当前水位值h1并将检测结果传递至所述数据处理系统，数据处理系统获取天气信息与上流排水信息，数据处理系统根据当前水位值h1，天气信息与上流排水信息，预估时期t1内最高水位h2，所述数据处理系统内设置有标准水位值hb，数据处理系统计算水量评分f3，f3＝s
(h2-hb)
+y，通过实时获取外界情况，对一定时间内的水位情况进行评估，水位越高，水量评分数值越大，且变换过程成指数增长，使得险情获取的更加及时，增加评价的准确性。
[0043]
进一步的，对于位移度评分其由位移度初始评分、温度对位移度评分矫正参数构成，其中，位移度初始评分由各位移传感器检测器的位移值确定；温度对位移度评分矫正参数由实时温度与历史温度数据确定；在大坝的坝体内设置若干的位移传感器，用以检测大坝内各点的位移情况，在计算位移度时，通过温度对位移度进行调节，减少温度变换对位移传感器位置变换的影响，同时，通过设置时间修正参数，减小因为时效自行形变的影响。
[0044]
进一步的，位移传感器设置n个，多点监测，取得精准的位移距离评分，对于不同的地点设置不同的补偿参数，使得评价结果更加准确。
[0045]
进一步的，温度传感器组实时检测大坝内水温并将检测数据传递至数据处理系统，对于任意时刻，数据处理系统计算温度传感器组检测的所有当前温度的平均值，并对计算结果进行记录。数据处理系统对水温温度平均值数据进行整合生成温度曲线，在计算温度对位移度评分矫正参数时，考虑历史水温与实时水温，使得计算结果更加准确。
附图说明
[0046]
图1为本发明实施例所述地震条件下的大坝风险评价方法的流程图。
具体实施方式
[0047]
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0048]
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
[0049]
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示
的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0050]
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0051]
请参阅图1所示，图1为本发明实施例所述地震条件下的大坝风险评价方法的流程图。
[0052]
本发明提供一种在地震条件下的大坝风险评价方法，包括，
[0053]
s1，硬件部署，包括，在坝体内设置若干位移传感器与若干应力检测装置检测，用以检测坝体内材料形变位移情况与各点应力情况；在坝体底部表面设置温度传感器组，在坝体上设置水位检测器，用以检测大坝内的水位，并设置数据处理系统用以对检测到的数据进行整合判定；
[0054]
s2，数据采集，各传感器，检测装置与检测器将检测的数据传递至所述数据处理系统，所述数据处理系统与外部数据库相连，外部数据库能够采集天气信息、上流排水信息与地震信息，并将采集结果传递至所述数据处理系统；
[0055]
s3，数据计算，风险评估，所述数据处理系统对采集的数据进行汇总，进行风险评估，当超过风险预期时数据处理系统进行报警；
[0056]
在进行风险评估时，设置有危险评分参数，危险评分参数的数值由获取的地震信息确定。
[0057]
在进行评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分，数据处理系统将大坝危险评分与危险评分参数进行对比，使得监测的数据更加直观，增加监测结果的准确性，同时，危险评分参数的数值由地震信息确定，当发生地震后，危险评分参数不断进行调节，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0058]
具体而言，所述数据处理系统内设置有危险评分参数基础值fa，当数据处理系统从所述外部数据库获取到地震信息时，数据处理系统从地震信息中获取地震强度q，地震持续时长t，震心距离水坝的距离l，数据处理系统根据获取的信息计算危险评分参数fc，其中，q为地震强度对危险评分参数的计算补偿参数，t为地震持续时长对危险评分参数的计算补偿参数，l为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数。
[0059]
各所述补偿参数的作用有两个，一是平衡计算的纲量，二是调节计算结果数据。
[0060]
通过地震强度，地震时长，震心与大坝距离对危险评分参数进行矫正，且，危险评分参数越大，地震时长越长，震心与大坝距离越短时，危险评分参数矫正后的数值越小，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0061]
具体而言，所述地震强度对危险评分参数的计算补偿参数q的数值由地震强度q确定，q＝kq+qb,其中，k为补偿参数q的计算调节基本值，qb为补偿参数q的基础值。
[0062]
补偿参数q与地震强度q呈指数增长关系，地震强度增大后，补偿参数q指数增加，地震强度q越大，对坝体危害越大，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0063]
具体而言，所述地震持续时长对危险评分参数的计算补偿参数t的数值由地震持续时长t确定，t＝v
t
+tb,其中，v为补偿参数t的计算调节基本值，tb为补偿参数t的基础值。
[0064]
补偿参数t与地震持续时长t呈指数增长关系，地震强度增大后，补偿参数t指数增加，地震持续时长t越大，对坝体危害越大，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0065]
具体而言，所述数据处理系统内设置有第一预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l1，第二预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l2，第三预设震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数值l3，第一预设震心距离水坝距离评价参数l1，第二预设震心距离水坝距离评价参数l2，
[0066]
所述数据处理系统将震心距离水坝的距离l与第一预设震心距离水坝距离评价参数l1，第二预设震心距离水坝距离评价参数l2进行对比，
[0067]
当l≤l1时，数据处理系统选取l1作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值；
[0068]
当l1＜l≤l2时，数据处理系统选取l2作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值；
[0069]
当l＞l2时，数据处理系统选取l3作为震心距离水坝的距离对危险评分参数的计算补偿参数l的数值。
[0070]
震心距离水坝的距离越远，地震对坝体的危害程度越小，补偿参数l的数值随震心距离水坝的距离增大而减小，使得数值更加准确，结合地震信息对大坝运行安全进行评价，增加震后评价的准确性。
[0071]
具体而言，在评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分f，f＝(f1+f2+f3)
×
tg，其中，f1为位移度评分，f2为应力度评分，f3为水量评分，tg为大坝运转工作时长对大坝危险评分的矫正参数；
[0072]
在所述数据处理系统内设置有危险评分参数fc，数据处理系统将大坝危险评分f与危险评分参数fc进行对比，
[0073]
当f≤fc时，数据处理系统判定大坝危险评分在安全范围内；
[0074]
当f＞fc时，数据处理系统判定大坝危险评分不在安全范围内，数据处理系统进行报警。
[0075]
在评价大坝的安全性时，计算大坝危险评分，大坝危险评分由位移度评分，应力度评分，水量评分构成，在数据处理系统内设置有危险评分参数，数据处理系统将大坝危险评分与危险评分参数进行对比，通过考虑多方数据，同时设置安全评分使得监测的数据更加直观，增加监测结果的准确性。
[0076]
具体而言，所述压力检测装置设置m个，分别记为，第一压力检测装置，第二压力检测装置，...第m压力检测装置；各所述应力检测装置检测各点的应力情况，并将检测结果传递至所述数据处理系统，记第一压力检测装置检测的应力值为y1,第二压力检测装置检测的应力值为y2,...第m压力检测装置检测的应力值为ym,
[0077]
对于应力度评分f2，其中，yi为第i压力检测装置检测的应力值，qi为yi对应力度评分的计算补偿参数，r为应力度评分的调节参数。
[0078]
所述压力检测装置设置m个，各应力检测装置检测各点的应力情况，并将检测结果传递至数据处理系统，大坝不同地点，受力程度不一样，通过对各点受力设置补偿参数，能够合理地整体获得准确的坝体受力情况，使得计算结果更加准确。
[0079]
具体而言，所述水位传感器检测当前水位值h1并将检测结果传递至所述数据处理系统，数据处理系统获取天气信息与上流排水信息，数据处理系统根据当前水位值h1，天气信息与上流排水信息，预估时期t1内最高水位h2，所述数据处理系统内设置有标准水位值hb，数据处理系统计算水量评分f3，f3＝s
(h2-hb)
+y,其中，s为水量评分计算调整参数，y为水量评分基础值。
[0080]
所述水位传感器检测当前水位值h1并将检测结果传递至所述数据处理系统，数据处理系统获取天气信息与上流排水信息，数据处理系统根据当前水位值h1，天气信息与上流排水信息，预估时期t1内最高水位h2，所述数据处理系统内设置有标准水位值hb，数据处理系统计算水量评分f3，f3＝s
(h2-hb)
+y，通过实时获取外界情况，对一定时间内的水位情况进行评估，水位越高，水量评分数值越大，且变换过程成指数增长，使得险情获取的更加及时，增加评价的准确性。
[0081]
具体而言，对于位移度评分f1，f1＝f1c
×
cw，其中，f1c为位移度初始评分，cw为温度对位移度评分矫正参数，
[0082]
所述位移度初始评分f1c由各所述位移传感器检测器的位移值确定；
[0083]
所述温度对位移度评分矫正参数cw由实时温度与历史温度数据确定。
[0084]
对于位移度评分其由位移度初始评分、温度对位移度评分矫正参数构成，其中，位移度初始评分由各位移传感器检测器的位移值确定；温度对位移度评分矫正参数由实时温度与历史温度数据确定；在大坝的坝体内设置若干的位移传感器，用以检测大坝内各点的位移情况，在计算位移度时，通过温度对位移度进行调节，减少温度变换对位移传感器位置变换的影响，同时，通过设置时间修正参数，减小因为时效自行形变的影响。
[0085]
具体而言，所述位移传感器设置n个，分别记为第一位移传感器，第二位移传感器，
……
第n位移传感器；
[0086]
各所述位移传感器检测器所检测点的位移，并将检测结果传递至所述数据处理系统，记第一位移传感器检测的移动距离为l1，第二位移传感器检测的移动距离为l2，第三位移传感器检测的移动距离为l3，
……
第n位移传感器检测的移动距离为ln，
[0087]
所述数据处理系统计算位移度初始评分f1c，其中，li为第i位移传感器检测的移动距离，pi为第i位移传感器检测的移动距离对计算位移度初始评分计算补偿参数。
[0088]
位移传感器设置n个，多点监测，取得精准的位移距离评分，对于不同的地点设置不同的补偿参数，使得评价结果更加准确。
[0089]
具体而言，所述温度传感器组实时检测大坝内水温并将检测数据传递至所述数据处理系统，对于任意时刻，所述数据处理系统计算温度传感器组检测的所有当前温度的平均值wp，并对计算结果进行记录。
[0090]
所述数据处理系统对水温温度平均值数据进行整合生成温度曲线w＝f(t)，w＝f
(t)为大坝内水温随时间变化曲线，所述数据传输系统计算温度对位移度评分矫正参数cw，其中，wt为在检测时长t内温度曲线w＝f(t)上任意时刻的温度值，c1为历史水温值对cw的计算补偿参数，ws为温度传感器检测到的当前水温平均值，c2为当前水温对cw的计算补偿参数。
[0091]
温度传感器组实时检测大坝内水温并将检测数据传递至数据处理系统，对于任意时刻，数据处理系统计算温度传感器组检测的所有当前温度的平均值，并对计算结果进行记录。数据处理系统对水温温度平均值数据进行整合生成温度曲线，在计算温度对位移度评分矫正参数时，考虑历史水温与实时水温，使得计算结果更加准确。
[0092]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。