一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法与流程

本发明涉及大坝安全评价领域，更确切地说，它涉及一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法。

背景技术：

1、部分大坝的防洪标准低、施工质量差、养护不到位，加之运行年限已久，运行期内维护和管理不当，这部分大坝已经存在不同程度的病险问题。带“病”运行的大坝如果得不到及时和有效地处理，将制约水库效益的充分发挥，甚至引起溃坝事故。

2、病险水库问题复杂、投资巨大，对病险水库大坝的除险加固不仅要考虑除险加固的效果，还要考虑除险加固的经济性，如何科学合理地制定维修管理计划，具有重要意义。

3、评估和预测大坝运行寿命可以为制定大坝除险加固决策提供重要依据，从而在全寿命周期内确保大坝安全运行的同时，有效控制除险加固成本。目前，对大坝运行寿命进行评估的方法主要包括：一、基于时变可靠度的数学方法。该方法需要预先假定材料参数的时变特性，但受到较大的人为主观因素影响；二、基于混凝土碳化理论的方法。这种方法因大坝混凝土体积庞大而导致计算出的寿命值与实际情况存在较大偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法。

2、第一方面，提供了一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，包括：

3、s1、建立大坝运行风险评价体系，大坝运行风险评价体系包括多种大坝运行风险因子；

4、s2、确定影响大坝运行安全的关键风险因子；

5、s3、确定所述关键风险因子的代表性测点，测点数量≥1；

6、s4、分析单测点风险度；

7、s5、计算大坝运行综合风险度；

8、s6、构建基于马尔科夫链的大坝时变风险度模型；

9、s7、计算状态转移矩阵；

10、s8、根据所述状态转移矩阵，计算未来多年的大坝运行综合风险度；

11、s9、建立大坝运行风险度转异准则；

12、s10、根据未来多年的大坝运行综合风险度，与坝运行风险度转异准则比较，评估大坝运行寿命。

13、作为优选，s1中，所述大坝运行风险评价体系由三层组成，第一层为大坝运行风险(总评判层)，第二层为坝体、坝基和近坝区(部位层)，第三层包括影响第二层要素的大坝运行风险因子(因子层)。

14、作为优选，s2中，将粒子群方法与层次分析法相结合，对大坝运行风险因子的权值排序计算，确定影响大坝运行安全的关键风险因子。

15、作为优选，s4中，将监测序列划分为n个时段，对s3的测点从数值表现和趋势表现两个方面，计算n个时段的大坝运行单测点风险度{r1，r2…rn}；

16、数值表现评判准则如下：

17、

18、y为测点实测值；为模型拟合值；s为拟合模型均方差；ymax、ymin为监控上限值和下限值；a、b、c、d区分别对应该测点测值风险特性为微风险、低风险、中风险和高风险；

19、趋势表现评判准则如下：当监测点的时效分量变化平缓或不变化时，对应的风险度评估等级为微风险；当时效分量在初期增长较快，后期趋于稳定时，对应的风险度评估等级为低风险；当时效分量随着大坝运行年限呈递增状态时，对应的风险度评估等级为中风险；当时效分量呈加速增长时，对应的风险度评估等级为高风险。

20、作为优选，s5中，根据s4各个单测点的风险度计算值，按照对应大坝运行风险因子的权重，从下至上分别计算得出n个时段的大坝运行综合风险度{d1，d2…dn}。

21、作为优选，s6中，根据基于马尔科夫链的大坝时变风险度模型确定状态转移矩阵p，表示为：

22、

23、其中，px为大坝结构运行风险从当前状态向下一状态转移的概率。

24、作为优选，s7中，根据s5计算得到相邻两个时段t1、t2风险状态分布向量dt1、dt2，根据s6的大坝时变风险度模型，根据下式反向计算状态转移矩阵p：

25、dt2＝dt1·p(t2-t1)

26、其中，t2-t1≥5。

27、作为优选，s9中，根据所述大坝运行综合风险度的计算结果，将大坝的风险度评估等级分为微风险、低风险、中风险、高风险和恶性风险。

28、作为优选，s10中，根据s8计算的未来多年的大坝运行综合风险度，将大坝的风险度评估等级转为恶性风险的对应年份认为是大坝运行寿命。

29、第二方面，提供了一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估系统，用于执行第一方面任一所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，包括：

30、第一建立模块，用于建立大坝运行风险评价体系，大坝运行风险评价体系包括多种大坝运行风险因子；

31、第一确定模块，用于确定影响大坝运行安全的关键风险因子；

32、第二确定模块，用于确定所述关键风险因子的代表性测点，测点数量≥1；

33、分析模块，用于分析单测点风险度；

34、第一计算模块，用于计算大坝运行综合风险度；

35、构建模块，用于构建基于马尔科夫链的大坝时变风险度模型；

36、第二计算模块，用于计算状态转移矩阵；

37、第三计算模块，用于根据所述状态转移矩阵，计算未来多年的大坝运行综合风险度；

38、第二建立模块，用于根据未来多年的大坝运行综合风险度，与坝运行风险度转异准则比较，建立大坝运行风险度转异准则；

39、评估模块，用于评估大坝运行寿命。

40、本发明的有益效果是：本发明提出一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，可降低人为主观性影响，根据大坝实际监测数据科学评估大坝运行寿命和工程除险加固时间，为制定工程在全寿命周期内的除险加固策略提供依据。

技术特征：

1.一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s1中，所述大坝运行风险评价体系由三层组成，第一层为大坝运行风险，第二层为坝体、坝基和近坝区，第三层包括影响第二层要素的大坝运行风险因子。

3.根据权利要求2所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s2中，将粒子群方法与层次分析法相结合，对大坝运行风险因子的权值排序计算，确定影响大坝运行安全的关键风险因子。

4.根据权利要求3所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s4中，将监测序列划分为n个时段，对s3的测点从数值表现和趋势表现两个方面，计算n个时段的大坝运行单测点风险度{r1，r2…rn}；

5.根据权利要求4所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s5中，根据s4各个单测点的风险度计算值，按照对应大坝运行风险因子的权重，从下至上分别计算得出n个时段的大坝运行综合风险度{d1，d2…dn}。

6.根据权利要求5所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s6中，根据基于马尔科夫链的大坝时变风险度模型确定状态转移矩阵p，表示为：

7.根据权利要求6所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s7中，根据s5计算得到相邻两个时段t1、t2风险状态分布向量dt1、dt2，根据s6的大坝时变风险度模型，根据下式反向计算状态转移矩阵p：

8.根据权利要求7所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s9中，大坝运行风险度转异准则根据水利部全国大坝安全鉴定统计结果确定，将一类坝中20％的大坝划归为“微风险”类别，其余的划归为“低风险”类别；将二类坝全部划归为“中风险”类别；将三类坝的80％划归为“高风险”类别，剩余20％划归为恶性风险类别。

9.根据权利要求8所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，其特征在于，s10中，根据s8计算的未来多年的大坝运行综合风险度，将大坝的风险度评估等级转为恶性风险的对应年份认为是大坝运行寿命。

10.一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估系统，其特征在于，用于执行权利要求1至9任一所述的基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法，包括：

技术总结
本发明涉及一种基于大坝实测监测数据的大坝运行寿命评估方法。适用于大坝安全评价领域。技术方案包括：S1、建立大坝运行风险评价体系，大坝运行风险评价体系包括多种大坝运行风险因子；S2、确定影响大坝运行安全的关键风险因子；S3、确定所述关键风险因子的代表性测点，测点数量≥1；S4、分析单测点风险度；S5、计算大坝运行综合风险度；S6、构建基于马尔科夫链的大坝时变风险度模型；S7、计算状态转移矩阵；S8、根据所述状态转移矩阵，计算未来多年的大坝运行综合风险度；S9、建立大坝运行风险度转异准则；S10、根据未来多年的大坝运行综合风险度，与坝运行风险度转异准则比较，评估大坝运行寿命。

技术研发人员：范振东,杨鸽,季昀,黄友灿,陈天燊,李增焕,鄂俣锟,李慧滢
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17