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　　摘要以現代化計算機信息技術與混凝土重力壩安全監測分析評價理論為基礎,完成監測數據的在線分析、整編和綜合健康趨勢評價模型的開發,并將其應用到了觀音閣水庫安全監測評價系統中。該系統實現了評價體系的構建、指標權重的計算和指標隸屬函數的建立及灰色關聯度的計算功能,使得觀音閣水庫大壩安全的評價更加直觀、方便。

　　關鍵詞觀音閣水庫大壩;安全監測評價系統;原理;構建

　　觀音閣水庫是遼寧省“七五”、“八五”期間重點水利樞紐工程,也是采用碾壓混凝土筑壩技術和部分使用日元貸款的中日技術經濟合作項目水庫位于太子河干流上,距本溪市40km,控制流域面積2 795km2,總庫容21.68億m3,與下游70km的葠窩水庫形成太子河干流梯級開發。是以遼寧省中部城市供水和防洪為主,兼顧灌溉、發電、養魚的一座大型水利樞紐工程。水庫大壩能否安全運行,不僅影響到自身的安全和經濟效益,也關系到下游居民的生命財產安全,是涉及社會公眾安全、社會穩定和發展的大事。因此,如何對水庫大壩的安全性作出評價,及時進行除險加固,是關系到國民經濟發展和人民生命財產安全的重要課題[1,2]。筆者采用灰色關聯度分析的方法實現壩體安全趨勢分析。分析壩體當前狀態與最佳狀態及最差狀態標準直接的關聯程度,以分析壩體當前的安全狀態。

　　1安全綜合評價系統簡介

　　大壩安全綜合評價以大壩安全監測為基礎,是一個多層次、多指標的復雜分析評價問題;是掌握大壩結構性態、保障大壩安全的重要手段。一個完整的大壩安全評價系統應包括基礎數據庫、動態監測子系統、評價模型子系統和輸出演示子系統等。

　　大壩結構和工作條件極為復雜,安全運行受眾多因素影響,同時還與大壩周圍的社會經濟和生態環境有關。因此,在大壩安全綜合評價中,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行的因素,才能及時準確地掌握大壩運行的實際狀態。其中大壩安全監測包括外部監測和內部監測。外部監測主要包括大壩水平位移、壩體撓度、壩體傾斜、基巖變形、壩基、壩頂和近壩區沉陷等觀測;滲流觀測,包括滲透流量、繞壩滲流及揚壓力觀測;水文觀測,包括庫水位、水溫、氣溫觀測;現場檢查。內部監測包括壩體應力、應變、溫度、滲壓、裂縫等的自動化監測[3,4]。

　　在監測設備相對集中的地方分別建立數據采集站,完成監測參量的自動采集功能,監測系統采用網絡組成方式,滿足中心站、數據采集站要求,特別是中心站對各水工建筑物中傳感器參數設置功能,以達到對以上數據的多機遠程采集及數據處理。變形觀測采用以主壩自動觀測為主,副壩半自動觀測為輔,進行組網,實現主壩水平及豎向位移的自動觀測和對測量數據的計算機自動處理,以及副壩及溢洪道水平與豎向位移的半自動觀及其測量數據計算機處理。

　　2大壩安全評價的基本原理

　　現主要介紹在觀音閣水庫大壩安全監測監控系統中實現安全趨勢預測的灰色理論。灰色系統理論是20世紀80年代,由中國華中理工大學鄧聚龍教授首先提出并創立的一門新興學科,它是基于數學理論的系統工程學科。灰色關聯分析方法是灰色系統分析、評價和決策的基礎,能把相互間互補的不可比的各項指標變為可比的,尤其是對多指標系統的評價更為有效。它可在不完全的信息中通過一定的數據處理,在隨機的因子序列間找出它們的關聯性,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。它的最大優點是按因素間發展態勢作分析,對數據量沒有太高的要求,即數據多與少都可以分析,不致出現關聯度的量化結果和定性分析結果不一致情況,灰色關聯分析模型可實現對不同對象基于多項評價指標的綜合對比評價,具有評價原理清晰、支持定性指標的特點,其評價結果能充分的體現單項分析比較的結論[5]。

　　關聯分析是根據數列的可比性、可近性分析系統內部主要因子之間的相關程度,定量地刻畫了系統內部結構之間的聯系,是對系統內部各因子之間狀態的量化比較分析。多級灰色關聯度評價步驟為:一是構建評價體系;二是根據評價因子矩陣指標及映射參照矩陣;三是歸一化求解關聯信息矩陣;四是確定因子權重;五是計算群體評價矩陣;六是計算整體評價(矩陣)系數;七是確定評價對象的能力水平。

　　3觀音閣大壩安全評價系統的構建

　　實現大壩的綜合評價有2個層次的應用,即依據《大壩安全評價導則》建立壩體安全綜合評價體系,然后通過對單項評價指標的獨立專家評價,實現針對評價對象的綜合評價,并綜合得出壩體的安全級別(《導則》要求為A、B、C 3級),稱之為定期綜合評價或大壩的定級。另一種層次的評價是完全針對水庫大壩監測項目和數據構建評價體系和準則,實現根據當前監測數據的在線實時安全分析和評價,并可生成指標評價報告,用以實現壩體的在線健康趨勢分析。

　　實現水庫大壩的綜合評價應用的2個層次中,實現壩體安全綜合評價是目前我國在大壩安全評價方面應用較多的方法。該方法主要是采用專家會議的形式,結合水庫的大壩監測數據、現場巡視結合實驗室的專項檢測才能完成。根據《大壩安全評價導則》要求,主要的評價體系如圖1。

　　4評價模型開發成果

　　本研究針對項目需要開發了基于灰色關聯度技術的評價模型支持系統,觀音閣水庫大壩安全監測評價系統實現了評價體系的構建、指標權重的計算和指標隸屬函數的建立及灰色關聯度的計算功能。主要開發成果以安全度計算系統為例,如圖2所示。

　　5 結語

　　結合穩定、成熟的自動化監測數據采集系統,應用于水工建筑物的工程安全監測是大勢所趨,是水利自動化與信息化的必經之路。對大壩進行實時自動化監測,及時掌握大壩的運行狀態,對大壩安全性態做出綜合評價,在事故到來之前采取對策,不僅可提高預報的精度和調度的準確度,且保證大壩運行安全,促進其經濟效益和社會效益充分發揮。

　　6參考文獻

　　[1] 龐毅,趙琳,馬艷霞,等.大壩安全監測自動化系統效率問題分析及解決方法[J].水電自動化與大壩監測,2006,30(3):50-52.

　　[2] 趙琳,安永寧,馮琳,等.土石壩滲流分析與自動化觀測軟件研究[J].沈陽農業大學學報,2004,35(5):528-530.
　　
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