基于改進um模型的引水隧洞安全評價

1基于地質成果的西部城市人工干預段及其安全評價中國是一個缺水的國家。時間和空間上的水資源分布極不平衡。由于缺水地區水資源不足，該地區的經濟發展緩慢，尤其是中國西北部。為此我國投資建設了大量的引調水工程，用以解決西部地區缺水問題，促進西部地區經濟協調發展國內外許多學者對長距離引調水工程進行了研究，研究方向包括深埋長大隧洞支護設計、襯砌結構支護以及圍巖變形和穩定性等本文在以上學者研究的基礎上，構建針對西北寒旱地區的引水隧洞結構的安全評價模型。結合實際考慮選取針對西北地區引水隧洞的13項評價指標。采用改進G2-反熵權法主客觀權重賦權法確定各項評價指標的權重，即可以避免人為因素過多的主觀影響，又可以充分遵循客觀事實。評價方法上提出未確知測度理論，利用置信度準則確定引水隧洞的安全等級。2項目和評估方法2.1案例研究本文案例選取引大入秦工程總干渠12.2聯合賦權法G2法又名唯一參照物比較判斷法，專家的主觀信息和風險意識可以直觀體現，是一種主觀賦權法2.2.1其他指標參照物專家在評價指標集合中選出來一個他認為相對于其他指標最不重要的指標作為參照物，記為X(1)根據每個指標的均值x珋(2)根據變異系數確定指標X(3)計算指標權重:2.2.2抗熵法反熵權法是依據各項指標提供的信息量大小來確定指標權重的方法(1)計算指標的反熵值:式中:h(2)根據反熵值計算客觀權重w2.2.3拉格朗日最優大乘方法組合法的賦權通過改進G2法和反熵權法可分別計算主觀權重和客觀權重，得到綜合權重2.3測量的理論原則假設某一個具體的引水隧洞有n個待評價的洞段，將待評價的洞段用向量集合表示為:R={R2.3.1單指標測量評價矩陣用μ2.3.2綜合評價矩陣是多指標的綜合評價矩陣令μ式中:w2.3.3引入可靠性評估標準{C2.4原則性指標選取引水隧洞涉及評價指標眾多，指標間相互關聯形成一個復雜的評價體系。因此在遵循科學性、目的性、可操作性的原則上指標盡量選取全面。西北地區屬于寒冷干旱區段，氣溫起伏大，極易對建筑物產生凍融破壞，并且地下水中的SO根據單指標測度函數以及表1各指標的評價等級，確定13項評價等級區間的中間數，進而建立未確知函數圖形3分析與討論的結果3.1跨流域水泵工程引大入秦工程被稱為“中國的地下運河”，是我國投巨資建設的跨流域調水工程。該工程跨越甘肅和青海兩個省區。總干渠從天堂寺引水，全長86.79km，設計流量32m3.2構造單指標未確知測度矩陣將表2中各洞段的指標數值代入圖1(a)～1(m)對應的單指標未確知測度函數中，可以得到各個洞段的單指標未確知測度矩陣，以洞段4+247.01m～4+281.60m為例，單指標未確知測度矩陣如下:3.3確定組合權重分別利用公式(3)、(6)、(7)確定4個洞段的主觀權重、客觀權重和組合權重，結果如表3所示。3.4計算多指標綜合測量評價矩陣根據計算得到4個洞段指標組合權重，結合上式的單指標測度矩陣，分別計算得到4個洞段的多指標綜合測度評價向量。3.5兩次判斷的洞段安全意識取置信度λ=0.5，根據多指標綜合測度評價向量以及置信度識別準則，對于4+247.01m～4+281.60m洞段而言，從大到小:0.0979+0.5710=0.6689>λ=0.5，則判定該洞段的安全等級為B級;從小到大:0.1639+0.1672+0.5710=0.9021>λ=0.5，同樣判定該洞段的安全等級為B級。由此可見，兩次判斷的該洞段安全等級一致，可以判定4+247.01m～4+281.60m洞段安全等級為B級。同理可計算其他洞段的安全評價等級，具體結果如表4所示。3.6驗證結果與對比(1)根據現場考察1(2)通過指標權重計算(見表3)發現漏水狀態、襯砌變形速率、裂縫狀態、凍害權重較高，對引水隧洞結構安全影響較大，在引水隧洞運營期間應對這4項指標加強監控與管理。(3)將本文的評價結果與典型的BP神經網絡方法評價結果及現場實際情況進行對比，結論基本一致。洞段4+757.50m～4+797.00m與洞段5+071.00m～5+135.00m本文評價等級和BP神經網絡評價等級均為C級，表示結構存在輕微破壞，但仍需要適度的維修加固處理。洞段4+247.01m～4+281.60m和洞段6+240.00m～6+346.26m本文評價等級和BP神經網絡評價等級均屬于B級，表示結構存在較嚴重破壞，需要進行大范圍的整改維修加固處理。4采用改進3g法與反熵權法進行權重組合(1)引水隧洞結構安全評價體系涉及指標較多，指標間聯系復雜，相互制約。本文綜合考慮了4個一級指標，包括襯砌強度和裂縫長度在內的13個二級指標，并按照相關等級劃分標準進行劃分。運用改進G2法與反熵權法進行權重組合，既充分考慮了客觀