大坝安全监控中若干不确定性问题的分析方法与应用研究

论文摘要

以大坝安全监控中的不确定性问题为研究对象，在综论国内外有关研究现状的基础上，将大坝及其坝基看作是受诸多不确定性因素影响的不确定性系统，并在此基础上紧密结合工程实际，对大坝安全监控中若干不确定性问题的分析方法与应用进行了深入研究。其主要研究内容和成果如下： （1）梳理了大坝安全监控中不确定性问题研究的思路，构建了以大坝不确定性系统为研究对象、以不确定性数学为量化手段、以不确定性模型拟合与预测为核心的大坝安全监控不确定性问题研究的基本框架体系，并研究了其基本原则、理论方法、建模思路、建模步骤、模型精度和评价标准等。 （2）研究了基于材料参数不确定性反演的大坝安全监测基准值状态的修正问题。提出采用最大熵贝叶斯不确定性反分析方法优化反演坝体和坝基材料参数，在此基础上采用材料参数模糊聚类修正法和类比修正法对大坝安全监测基准值进行修正，有效克服了目前工程实际中仅凭工程人员经验进行主观修正的不足。 （3）针对大坝安全监控模型的因子多重相关性及其不确定性问题，提出了“偏最小二乘法回归-不确定性分析（PLSR-UA）”的综合分析方法，在进行偏回归建模预测的同时，实现对安全监测数据信息的不确定性内涵分析，有效解决了大坝安全监控中常规最小二乘法回归模型精度受因子相关性干扰这一普遍性工程问题。 （4）研究了病险大坝运行的灰色-随机风险分析方法和生命损失的不确定性分析预测问题。提出采用灰色-随机风险概率来综合量化大坝失事风险，所求得的风险概率为一灰色区间，客观反映了大坝风险的不确定性；并系统分析了大坝失事生命损失预测中的不确定性影响因素，提出了基于不确定性分析和死亡率范围估算的大坝失事生命损失预测方法，给出了15类大坝失事洪灾情景下的可能死亡率范围建议值，避免了国外采用单一数学模型进行预测的不合理性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 大坝安全监控研究的国内外现状与发展
• 1.3 大坝安全监控不确定性问题研究的必要性与现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 论文研究内容与思路
• 第二章 大坝安全监控中的不确定性问题及其研究基本框架构建
• 2.1 不确定性与问题的提出
• 2.2 信息和信息不确定性
• 2.3 不确定性的分类与内涵
• 2.4 不确定性信息的数学描述与表达
• 2.5 大坝安全监控中的不确定性问题
• 2.6 大坝安全监控中不确定性问题研究的基本框架体系
• 2.7 本章小结
• 第三章 最大熵不确定性反分析及其在变形基准值修正中的应用
• 3.1 确定性反分析方法的不足与改进思路
• 3.2 基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法
• 3.3 有限元计算模式
• 3.4 基准值修正的基本思路和具体实施
• 3.5 工程实例——参数的不确定性反演与监测基准值修正
• 3.6 本章小结
• 第四章 消除因子多重相关性的PLSR-UA综合分析方法与应用
• 4.1 多重相关性及其不确定性对模型精度的影响
• 4.2 处理多重相关性问题的偏最小二乘回归方法
• 4.3 大坝安全监测数据的PLSR-UA综合分析方法
• 4.4 工程应用实例——绕坝渗流监测的PLSR-UA综合分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 病险大坝的灰色-随机风险分析与生命损失不确定性预测
• 5.1 大坝风险与不确定性
• 5.2 病险大坝的运行风险与不确定性分析
• 5.3 基于灰色-随机不确定性的病险大坝运行风险分析
• 5.4 基于不确定性分析的大坝失事生命损失风险概率估算
• 5.5 工程应用与实例分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录