【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模型算法构建领域，具体涉及到小型水库大坝安全健康度评价模型，特别适用于小型水库大坝的安全性分析。
技术介绍
1、当前，全国范围内已建成9.7万座水库。其中，小型水库占据了绝大多数，共计约9.2万座，占比高达95％。然而，由于数量大、分布广、交通不便等综合因素，小型水库存在着设计标准低、养护经费不足的特点。小型水库失事、溃坝事故常有发生，据统计，我国坝高15m以下的小型水库溃坝合计1693座，已严重影响了人民群众的生命和财产安全。面对以上情况，智慧水利平台提供了水库大坝安全性的分析模型，但大多数以监测数据驱动的统计模型为主。然而，面对小型水库的监测数据不完善、监测仪器精度校准较低等不利条件，单一的监测数据无法反应小型水库大坝的综合安全性。因此，有必要从多源信息融合的视角出发，考虑大坝综合条件(基础信息、监测数据、现场巡检资料)，对水库大坝的安全性继续量化分析。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种小型水库大坝安全健康度评价系统。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种种小型水库大坝安全健康度评价系统，包括现场安全检查模块、安全监测资料分析模块、防洪能力复核模块、渗流安全评价模块、结构安全评价模块和大坝安全健康度总评级模块，其中：
3、所述现场安全检查模块用于根据对大坝现场检查情况对现场检查情况进行等级评价，现场检查情况包括坝顶、坝体、坝肩、下游地面和近坝库岸，通过对上述部位进行检查得到
4、所述安全监测资料分析模块根据监测类型的不同，设置位移统计模型、测压管统计模型和渗流量模型，采用多因素时变模型，建立外部荷载与效应值之间的统计模型，从而得到在当前荷载工况下的效应值；并根据得到的效应值采用置信区间估计法建立分级指标，得到该模块的评分；
5、所述防洪能力复核模块通过将不同来流量导致当前水位的变化与坝顶高程做比较来评价大坝防洪能力，得到相应的防洪能力评分；
6、所述渗流安全评价模块基于大坝基本信息、监测数据对水力比降和渗漏量进行评价，并得出渗流安全评价模块的评分；
7、所述结构安全评价模块通过变形控制和安全系数稳定性分析来计算结构安全评价模块的评分；
8、所述大坝安全健康度总评级模块根据现场安全检查模块、安全监测资料分析模块、防洪能力复核模块、渗流安全评价模块、结构安全评价模块的评分对大坝安全健康度进行总评级。
9、具体地，所述现场安全检查模块根据《水库大坝安全评价导则》(sl 258-2017)，考虑小型水库特征，进行必要性简化后得到大坝评价赋分表：
10、
11、
12、上述表格中每个分项均设置3个评价等级，每个等级有相应的评级分数，分别为：a：100；b：50；c：0；对于现场安全检查模块的总评分为：
13、f1＝avg(f1,j)(1)
14、其中，f1,j为第j项现场安全评级分数，avg(·)为对·求平均值，其中，当任意部位现场检查为c等级时，将大坝评级定位高风险。
15、现场安全检查模块可由评分f1划分为：四等(0，25]、三等(25，50]、二等(50，75]、一等(75，100]。
16、大坝运行期的位移统计模型如公式(2)所示，由此可得位移的效应值
17、
18、式中：为常数回归系数(位移模型)；为水位相关回归系数(位移模型)；为时间效应回归系数(位移模型)；为第i天监测日上、下游库水位的对应水位；t为计算起点时间，θ＝t/100；
19、土石坝测压管统计模型如式(3)所示，由此可得到渗压的效应值
20、
21、式中：为常数回归系数(压管模型)；为平均水位相关回归系数(压管模型)；为降雨量回归系数(压管模型)；为时间效应回归系数(压管模型)。为上游水位前i天平均值；为前i天的平均降雨量；
22、土石坝渗流量模型采用公式(4)，可得渗流量的效应值
23、
24、式中：为常数回归系数(渗流量模型)；为水位相关回归系数(渗流量模型)；为平均水位相关回归系数(渗流量模型)；为降雨量回归系数(渗流量模型)；为时间效应回归系数(渗流量模型)；
25、根据观测资料和环境变量，建立统计数学模型(式2～4)，可得到不同类型的效应值及其置信区间带δty：
26、δty＝±βsty (5)
27、式中：ty＝d、h、q；sty为统计模型的标准差；β为显著性水平为α的函数，其中，α＝1％,β＝2.576；α＝5％,β＝1.96；若测值在δty范围内，则认为大坝安全运行，反之，可能异常；由此，监测量的控制指标可写为：
28、
29、随后将实测数值和控制指标区间进行比较，得到安全监测资料评级分数f2j分别为：100，50，0；那么，所述安全监测资料分析模块的总评分为：
30、f2＝avg(f2j)(7)
31、安全监测资料分析模块可由评分f2划分为：四等(0，25]、三等(25，50]、二等(50，75]、一等(75，100]。
32、所述所述防洪能力复核模块通过如下方法得到防洪能力评分。其中，预测水位hy可通过水量平衡方程迭代求解，具体公式表示如下：
33、
34、式中：as为水库库面面积；zs为水库库水位；t为时间；qin为入库流量；qspill为溢洪道出流量；qsluice为闸门出流量；
35、通过水量平衡方程可得到相应的预测水位hy，依据实际工程数据坝顶高程hd和初始水位h0，可得到相应防洪能力评分：
36、
37、防洪能力复核模块可由评分f3划分为：四等(0，25]、三等(25，50]、二等(50，75]、一等(75，100]。
38、临界水力比降采用危险系数最高的管涌型，具体可采用式(10)计算允许水力比降j允许，其表达式：
39、
40、式中：k为土的渗透系数；d3为土体重量小于总重量的3％对应的土颗粒粒径；n为孔隙率。水力比降阈值jc可通过阈值系数(c)调整允许水力比降得到二级控制指标，具体形式如下：
41、jc＝cj允许(11)式中：jc为第c级别水力比降阈值；c为阈值系数分别为0.8、1.2，可根据水工建筑物的重要程度进行调整；将第j监测水力坡降对照控制指标区间范围，可得到渗流安全评级分数(f4,j)：100，50，0；
42、对于渗漏量，允许渗漏量q允许可根据上下游水位、大坝几何条件获得，具体表达式如下：
43、
44、式中，h1为上游水位高程；h2为下游水位高程；l为上下游水位水平距离，如图3所示。渗漏量阈值qc可通过阈值系数(c)调整允许水力比降得到二级控制指标，具体形式如下：
45、qc＝cq允许 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，包括现场安全检查模块、安全监测资料分析模块、防洪能力复核模块、渗流安全评价模块、结构安全评价模块和大坝安全健康度总评级模块，其中：
2.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，所述现场安全检查模块利用如下赋分表对大坝现场进行安全性评价
3.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，大坝运行期的位移统计模型如公式(2)所示，由此可得位移的效应值
4.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，所述所述防洪能力复核模块通过如下方法得到防洪能力评分；其中，预测水位hy可通过水量平衡方程迭代求解，具体公式表示如下：
5.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，临界水力比降采用危险系数最高的管涌型，具体可采用式(10)计算允许水力比降J允许，其表达式：
6.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，采用最大坝高(Hmax)的1％、3％作为二级控制指标，对变形结构安全进行
7.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，大坝安全健康度总评分表达为：
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的小型水库大坝安全健康度评价系统对小型水库大坝安全健康度进行评价的方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，包括现场安全检查模块、安全监测资料分析模块、防洪能力复核模块、渗流安全评价模块、结构安全评价模块和大坝安全健康度总评级模块，其中：
2.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，所述现场安全检查模块利用如下赋分表对大坝现场进行安全性评价
3.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，大坝运行期的位移统计模型如公式(2)所示，由此可得位移的效应值
4.根据权利要求1所示的小型水库大坝安全健康度评价系统，其特征在于，所述所述防洪能力复核模块通过如下方法得到防洪能力评分；其中，预测水位hy可通过水量平衡方程迭代...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭雪峰，吉恩跃，傅中志，张意江，彭家奕，陈澄昊，徐思远，戚太阳，丁一，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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