拱坝风险分析方法及风险评价信息系统

论文摘要

拱坝作为国内外主要的坝型之一，其优越性已得到广泛的认可。上世纪以来，随着经验的积累和科学技术水平的不断提高，拱坝建设发展总的趋势是坝的高度不断增加，坝跨度也因推广应用于宽河谷而增大，坝型则向双曲薄拱方向发展，设计的容许应力明显提高，对坝址地形地质条件的要求也放宽了，甚至在不良的地形、地质条件下也建成了不少高拱坝。我国是建造拱坝最多的国家，遍布全国各地的拱坝在国民经济发展过程中扮演重要角色，然而拱坝坝高库大，一旦出现事故，后果非常严重，不仅会造成经济上的巨大损失，同时还会影响下游居民的生命、财产安全。随着社会安全意识的不断提高，传统的结构分析方法已经不能满足拱坝安全管理的需要，为此，风险的概念己经被逐渐引入到拱坝运行管理中来。拱坝风险分析是建立在拱坝的溃坝概率和溃坝所造成的生命损失和经济损失的基础上。本文结合前人研究，提出了模糊故障树计算溃坝概率的方法，并运用Monte Carlo仿真计算故障树顶事件发生概率；运用HEC-RAS软件进行溃坝洪水演进分析，分别对生命损失模型和经济损失模型进行了探讨；将神经网络模型引入拱坝风险评价过程。随着管理信息技术的发展，信息化在现代管理技术中日益重要。文章中分析了拱坝风险分析中各重要环节，结合信息处理技术，研究开发了拱坝溃坝风险评价管理信息系统。对建立该系统进行了系统需求分析、系统总体设计和系统数据库设计，提出了建立一个信息系统的开发方法、系统结构及必须的准备工作。拱坝渍坝风险评价管理信息系统能够快速准确地进行拱坝风险评价，对洪水事件造成损失的地点、范围和强度做出预测，将有利于制定正确的安全计划、改造方案和赈灾政策，从而减少洪水灾害损失，并促进社会和经济的发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 拱坝的发展及主要特点
• 1.2 拱坝风险分析的必要性
• 1.3 风险分析研究概况
• 1.3.1 国际方面
• 1.3.2 国内方面
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 拱坝风险分析的理论基础
• 2.1 风险的基本概念
• 2.1.1 风险的定义
• 2.1.2 风险的属性
• 2.2 风险分析的内容与程序
• 2.2.1 风险识别
• 2.2.2 风险估计
• 2.2.3 风险评价
• 2.2.4 风险处理
• 2.2.5 风险决策
• 2.3 风险标准的建立
• 2.3.1 生命风险标准的建立方法
• 2.3.2 经济风险标准的建立方法
• 2.3.3 我国风险标准的探讨
• 3 基于模糊故障树的拱坝溃坝概率分析
• 3.1 传统故障树分析法
• 3.1.1 故障树分析法简介
• 3.1.2 故障树分析法建树基本步骤
• 3.1.3 故障树的评价方法
• 3.1.4 确定故障树最小割集的算法
• 3.1.5 顶事件概率的计算
• 3.1.6 传统故障树分析法的优缺点
• 3.2 故障树中的模糊性
• 3.2.1 模糊数学相关概念
• 3.2.2 三角形模糊数的表示及其代数算法
• 3.2.3 正态形模糊数的表示及其代数算法
• 3.3 模糊故障树分析评价
• 3.3.1 模糊数清晰化处理
• 3.3.2 清晰数模糊化处理
• 3.4 模糊故障树拱坝溃坝概率分析实例
• 3.4.1 拱坝失效故障树模型
• 3.4.2 拱坝失效故障树模型中的随机性、模糊性
• 3.4.3 拱坝失效模糊故障树底事件概率的确定
• 3.4.4 Monte Carlo仿真计算拱坝失效模糊故障树
• 4 拱坝溃坝损失评估模型研究
• 4.1 洪水损失评估的发展现状
• 4.1.1 国际发展情况
• 4.1.2 国内发展情况
• 4.1.3 溃坝洪水损失评估存在的问题
• 4.1.4 溃坝洪水损失评估方法研究
• 4.2 溃坝洪水演进分析
• 4.2.1 洪水演进分析方法概述
• 4.2.2 HEC-RAS模型简介
• 4.2.3 HEC-RAS模型溃坝应用实例
• 4.3 拱坝溃坝生命损失估算
• 4.3.1 生命损失评价模型的两个重要方面
• 4.3.2 生命损失评价模型研究
• 4.4 拱坝溃坝经济损失估算
• 4.4.1 溃坝经济损失的估算分类
• 4.4.2 溃坝经济损失的描述指标
• 4.4.3 溃坝经济损失评估管理信息系统
• 5 拱坝溃坝风险评价模型
• 5.1 溃坝灾害年期望损失指标
• 5.2 基于BP神经网络的风险评价法
• 5.2.1 神经网络模型简介
• 5.2.2 神经网络模型的选择
• 5.2.3 神经网络模型的拓扑结构
• 5.3 应用算例
• 6 拱坝溃坝风险评价管理信息系统
• 6.1 系统的需求分析
• 6.1.1 系统功能需求分析
• 6.1.2 数据流图构建
• 6.1.3 系统性能需求分析
• 6.2 系统总体结构设计
• 6.2.1 系统设计目标
• 6.2.2 系统总体构架
• 6.3 系统数据库设计
• 6.3.1 系统数据库设计原则
• 6.3.2 系统数据库总体设计
• 6.4 应用程序设计和数据输出模块
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢