摘要：以現(xiàn)代化計算機信息技術(shù)與混凝土重力壩安全監(jiān)測分析評價理論為基礎,完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線分析、整編和綜合健康趨勢評價模型的開發(fā),并將其應用到了觀音閣水庫安全監(jiān)測評價系統(tǒng)中。該系統(tǒng)實現(xiàn)了評價體系的構(gòu)建、指標權(quán)重的計算和指標隸屬函數(shù)的建立及灰色關(guān)聯(lián)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(guān)鍵詞：觀音閣水庫大壩;安全監(jiān)測評價系統(tǒng);原理;構(gòu)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(shù)和部分使用日元貸款的中日技術(shù)經(jīng)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??窩水庫形成太子河干流梯級開發(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(jīng)濟效益,也關(guān)系到下游居民的生命財產(chǎn)安全,是涉及社會公眾安全、社會穩(wěn)定和發(fā)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(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全的重要課題[1,2]。筆者采用灰色關(guān)聯(lián)度分析的方法實現(xiàn)壩體安全趨勢分析。分析壩體當前狀態(tài)與最佳狀態(tài)及最差狀態(tài)標準直接的關(guān)聯(lián)程度,以分析壩體當前的安全狀態(tài)。
　　1安全綜合評價系統(tǒng)簡介
　　大壩安全綜合評價以大壩安全監(jiān)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(jié)構(gòu)性態(tài)、保障大壩安全的重要手段。一個完整的大壩安全評價系統(tǒng)應包括基礎數(shù)據(jù)庫、動態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)、評價模型子系統(tǒng)和輸出演示子系統(tǒng)等。
　　大壩結(jié)構(gòu)和工作條件極為復雜,安全運行受眾多因素影響,同時還與大壩周圍的社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境有關(guān)。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(tài)。其中大壩安全監(jiān)測包括外部監(jiān)測和內(nèi)部監(jiān)測。外部監(jiān)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(qū)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(xiàn)場檢查。內(nèi)部監(jiān)測包括壩體應力、應變、溫度、滲壓、裂縫等的自動化監(jiān)測[3,4]。
　　在監(jiān)測設備相對集中的地方分別建立數(shù)據(jù)采集站,完成監(jiān)測參量的自動采集功能,監(jiān)測系統(tǒng)采用網(wǎng)絡組成方式,滿足中心站、數(shù)據(jù)采集站要求,特別是中心站對各水工建筑物中傳感器參數(shù)設置功能,以達到對以上數(shù)據(jù)的多機遠程采集及數(shù)據(jù)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(wǎng),實現(xiàn)主壩水平及豎向位移的自動觀測和對測量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)計算機處理。
　　2大壩安全評價的基本原理
　　現(xiàn)主要介紹在觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)安全趨勢預測的灰色理論?；疑到y(tǒng)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(chuàng)立的一門新興學科,它是基于數(shù)學理論的系統(tǒng)工程學科。灰色關(guān)聯(lián)分析方法是灰色系統(tǒng)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?yōu)榭杀鹊?尤其是對多指標系統(tǒng)的評價更為有效。它可在不完全的信息中通過一定的數(shù)據(jù)處理,在隨機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)點是按因素間發(fā)展態(tài)勢作分析,對數(shù)據(jù)量沒有太高的要求,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)分析模型可實現(xiàn)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(jié)果能充分的體現(xiàn)單項分析比較的結(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,定量地刻畫了系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系,是對系統(tǒng)內(nèi)部各因子之間狀態(tài)的量化比較分析。多級灰色關(guān)聯(lián)度評價步驟為:一是構(gòu)建評價體系;二是根據(jù)評價因子矩陣指標及映射參照矩陣;三是歸一化求解關(guān)聯(lián)信息矩陣;四是確定因子權(quán)重;五是計算群體評價矩陣;六是計算整體評價(矩陣)系數(shù);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(tǒng)的構(gòu)建
　　實現(xiàn)大壩的綜合評價有2個層次的應用,即依據(jù)《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(xiàn)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(jiān)測項目和數(shù)據(jù)構(gòu)建評價體系和準則,實現(xiàn)根據(jù)當前監(jiān)測數(shù)據(jù)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(xiàn)壩體的在線健康趨勢分析。
　　實現(xiàn)水庫大壩的綜合評價應用的2個層次中,實現(xiàn)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(jié)合水庫的大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場巡視結(jié)合實驗室的專項檢測才能完成。根據(jù)《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(fā)成果
　　本研究針對項目需要開發(fā)了基于灰色關(guān)聯(lián)度技術(shù)的評價模型支持系統(tǒng),觀音閣水庫大壩安全監(jiān)測評價系統(tǒng)實現(xiàn)了評價體系的構(gòu)建、指標權(quán)重的計算和指標隸屬函數(shù)的建立及灰色關(guān)聯(lián)度的計算功能。主要開發(fā)成果以安全度計算系統(tǒng)為例,如圖2所示。
　　5 結(jié)語
　　結(jié)合穩(wěn)定、成熟的自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),應用于水工建筑物的工程安全監(jiān)測是大勢所趨,是水利自動化與信息化的必經(jīng)之路。對大壩進行實時自動化監(jiān)測,及時掌握大壩的運行狀態(tài),對大壩安全性態(tài)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(diào)度的準確度,且保證大壩運行安全,促進其經(jīng)濟效益和社會效益充分發(fā)揮。
　　6參考文獻
　　[1] 龐毅,趙琳,馬艷霞,等.大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)效率問題分析及解決方法[J].水電自動化與大壩監(jiān)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(nóng)業(yè)大學學報,2004,35(5):528-530.
　　[3] 朱盟.大伙房水庫大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2007(23):220-222.
　　[4] 邵得親.木瓜山水庫大壩安全檢測分析[J].大壩與安全,2003(6):35-37.
　　[5] 張建勝.水庫大壩安全監(jiān)測的實踐與思考[J].大壩與安全,2009(5):6-8.