基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法

技术领域

本发明涉及一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法。适用于大坝安全管理领域。

背景技术

水电站大坝是国民经济建设的重要基础设施。大坝运行安全不仅直接影响到电力企业自身的生产安全和经济效益，也关系到下游人民的生命财产安全，关系到生态安全、经济安全、社会安全、国家安全，做好水电站大坝安全管理是利国利民的大事。

我国水电资源主要分布于西部地质条件复杂地区，地理环境恶劣、筑坝难度大，设计施工中存在诸多风险因素。近年来我国地震、洪水等地质灾害呈频发多发态势，漫坝、垮坝及大坝重大结构损坏的风险持续增加。另外鉴于大坝下游城镇规模的快速发展，一旦失事后果十分严重，因此全国大坝安全形势十分严峻。

水电站大坝运行安全风险主要与大坝缺陷、大坝安全管理水平、大坝溃坝后果等因素有关，需要通过风险综合评估对大坝进行风险排序，从而采取针对性管理，实现资源优化配置。

我国对水电站大坝安全风险管理技术的研究起步相对较晚，风险信息抓取的有效性、风险评估的及时性以及风险管理的系统性还有所欠缺。在大坝安全风险分析技术上，多采用事件树法、事故树法等来计算溃坝概率，过程复杂且不够准确。对于溃坝后果分析，虽然相关文件和规范标准要求对大坝进行溃坝洪水分析、溃坝淹没图绘制和溃坝损失评估等，但是很多大坝并没有进行相关分析或者成果实用性不高，无法对群坝尤其是上百座的群坝进行快速有效科学地风险排序。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法，其特征在于：

S1、获取n座大坝的风险赋值特征值矩阵

X＝[x

式中x

S2、采用归一化公式对风险评价因素进行归一化处理，将风险赋值特征值矩阵转化为风险评价因素的相对优属度矩阵

R＝[r

式中r

S3、确定风险评价因素优劣等级数c，得到相对优属度标准值向量

S4、将第j座大坝的m个相对优属度分别与相对优属度标准值向量逐一比较，得到第j座大坝m个风险评价因素的相对优属度分别介于的相邻优劣级别区间，得出第j座大坝优劣级别的级别上限b

S5、根据以下隶属度多级模糊优选模型解得大坝归属于各个优劣级别的最优相对隶属度矩阵U＝[u

式中w

S6、根据以下公式确定n座大坝的风险指数

H＝(c，c-1，…2，1)(u

步骤S1包括：

S11、选择m个影响大坝安全风险的风险评价因素；

S12、根据风险评价因素对大坝安全风险的重要程度对各因素进行权重赋值：w＝(w

S13、设定各风险评价因素的赋值标准；

S14、将n座大坝对照各个风险评价因素赋值标准进行赋值，得到风险赋值特征值矩阵X＝[x

所述风险评价因素包括大坝运行状态、大坝坝龄、大坝管理水平、坝高、库容、溃坝风险人口、溃坝经济环境影响。

步骤S2包括：

采用以下归一化公式对风险评价因素逐一进行归一化处理：

式中，r

一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序装置，其特征在于，包括：

特征值矩阵获取模块，用于获取n座大坝的风险赋值特征值矩阵X＝[x

归一化处理模块，用于采用归一化公式对风险评价因素进行归一化处理，将风险赋值特征值矩阵转化为风险评价因素的相对优属度矩阵R＝[r

优劣等级数确定模块，用于确定风险评价因素优劣等级数c，得到相对优属度标准值向量

优劣级别范围确定模块，用于将第j座大坝的m个相对优属度分别与相对优属度标准值向量逐一比较，得到第j座大坝m个风险评价因素的相对优属度分别介于的相邻优劣级别区间，得出第j座大坝优劣级别的级别上限b

相对隶属度求解模块，用于根据以下隶属度多级模糊优选模型解得大坝归属于各个优劣级别的最优相对隶属度矩阵U＝[u

式中w

风险指数确定模块，用于根据以下公式确定n座大坝的风险指数H＝(c，c-1，…2，1)(u

所述特征值矩阵获取模块包括：

风险评价因素选定模块，用于选择m个影响大坝安全风险的风险评价因素；

风险评价因素权重赋值模块，用于根据风险评价因素对大坝安全风险的重要程度对各因素进行权重赋值：w＝(w

赋值标准设定模块，用于设定各风险评价因素的赋值标准；

风险评价因素赋值模块，用于将n座大坝对照各个风险评价因素赋值标准进行赋值，得到风险赋值特征值矩阵X＝[x

所述风险评价因素包括大坝运行状态、大坝坝龄、大坝管理水平、坝高、库容、溃坝风险人口、溃坝经济环境影响。

所述归一化处理模块用于采用以下归一化公式对风险评价因素逐一进行归一化处理：

式中，r

一种存储介质，其上存储有可供处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法的步骤。

一种计算机设备，具有处理器和存储器，存储器上存储有可供处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法的步骤。

本发明的有益效果是：本发明基于模糊综合评价理论对大坝安全风险进行综合评估，实现了大坝风险指数的快速计算，适合大坝风险评估排序，为大坝安全风险管理提供了高效的技术手段。

附图说明

图1为本实施例中一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法的实施流程图。

图2为本实施例中一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序装置的功能模块图。

图中：1、特征值矩阵获取模块；101、风险评价因素选定模块；102、风险评价因素权重赋值模块；103、赋值标准设定模块；104、风险评价因素赋值模块；2、归一化处理模块；3、优劣等级数确定模块；4、优劣级别范围确定模块；5、相对隶属度求解模块。

具体实施方式

本实施例为一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法，包括以下步骤：

S1、获取n座大坝的风险赋值特征值矩阵；

S11、相关工作人员对影响大坝失事可能性与失事后果严重性的风险因素进行分析，选择m个影响大坝安全风险的风险评价因素，风险评价因素包括但不限于大坝运行状态、大坝坝龄、大坝管理水平、坝高、库容、溃坝风险人口、溃坝经济环境影响等。

S12、根据风险评价因素对大坝安全风险的重要程度对各因素进行权重赋值：

w＝(w

式中，w

S13：设定各风险评价因素的赋值标准。各风险评价因素根据对大坝安全的影响从最安全到最危险设定若干等级的赋值标准，每座大坝根据实际运行情况、管理情况以及下游情况等对照每一个风险评价因素标准进行赋值。

S14：每座大坝对照m个风险评价因素的赋值标准进行赋值后构成风险赋值特征值矩阵：

式中，x

S2、采用以下归一化公式对风险评价因素逐一进行归一化处理：

式中，r

通过以上归一化公式将步骤S1获取的风险赋值特征值矩阵转化为风险评价因素的相对优属度矩阵

S3、确定风险评价因素优劣等级，假定m个风险评价因素按从优到劣的c个级别进行识别，分别为1级、2级···c-1级、c级，前后两个级别的相对优属度递减差值为

S4、将相对优属度矩阵中第j座大坝的m个指标相对优属度r

S5、确定最优相对隶属度矩阵，隶属度多级模糊优选模型如下所示：

通过上式解得每座大坝归属于各个优劣级别的最优相对隶属度矩阵

S6、确定风险指数。风险指数H的向量式为

H＝(c，c-1，…2，1)(u

根据风险指数h

本实施例以A、B、C、D四座大坝为例进行具体说明，包括：…

S1、选定五个风险评价因素，根据各自对大坝安全风险的重要程度，设定权重分别为w＝(0.35，0.2，0.15，0.1，0.2)；

设定各个风险评价因素的赋值标准，赋值越高表示越危险或危害性越大，五个风险评价因素的赋值范围设为1至5；

将四座大坝按照设定好的赋值标准分别对五个风险评价因素进行赋值，得到特征值矩阵为

S2、通过归一化处理后得到各个风险评价因素的相对优属度矩阵为

S3、根据需要将各风险评价因素分为两个优劣等级，1级和2级，则S＝(1，0)。

S4、将相对优属度矩阵中第j座大坝的m(m＝5)个指标相对优属度r

S5、根据隶属度多级模糊优选模型解得四座大坝归属于各个优劣级别的最优相对隶属度矩阵为

S6、根据H＝(c，c-1，…2，1)(u

由此可以得到四座大坝中风险程度最高的为C大坝，风险由高到低排序依次为C、D、A、B。应当根据该风险排序对各大坝采取不同优先程度的风险管控措施。

本实施例还提供一种基于模糊综合评价的大坝安全风险排序装置，包括特征值矩阵获取模块、归一化处理模块、优劣等级数确定模块、优劣级别范围确定模块、相对隶属度求解模块和风险指数确定模块。

本实施例中特征值矩阵获取模块包括风险评价因素选定模块、风险评价因素权重赋值模块、赋值标准设定模块和风险评价因素赋值模块。

本例中风险评价因素选定模块用于选择m个影响大坝安全风险的风险评价因素；风险评价因素权重赋值模块用于根据风险评价因素对大坝安全风险的重要程度对各因素进行权重赋值：w＝(w

本例中归一化处理模块用于采用以下归一化公式对风险评价因素逐一进行归一化处理：

式中，r

本实施例中优劣等级数确定模块用于确定风险评价因素优劣等级数c，得到相对优属度标准值向量

本实施例中相对隶属度求解模块用于根据以下隶属度多级模糊优选模型解得大坝归属于各个优劣级别的最优相对隶属度矩阵U＝[u

式中w

本实施例中风险指数确定模块用于根据以下公式确定n座大坝的风险指数H＝(c，c-1，…2，1)(u

本实施例还提供一种存储介质，其上存储有可供处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法的步骤。

本实施例还提供一种计算机设备，具有处理器和存储器，存储器上存储有可供处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于模糊综合评价的大坝安全风险排序方法的步骤。

以上所述仅为本发明的大坝风险优先排序实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。