尾矿库溃坝风险指标体系及风险评价模型研究

尾矿库风险评价应研究坝及其附属构筑物的安全状况，评价尾矿库运行期的安全等级。因此，加强尾矿库风险管理，建立尾矿库溃坝风险指标体系和风险评价模型，对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生，确保尾矿库的安全运行，使之更好地为矿山安全生产服务，为国民经济健康持续快速发展服务等方面都具有重要意义。本文基于理论分析、相关性计算方法，建立了尾矿库溃坝风险指标体系，并应用多层模糊模式识别理论建立了尾矿库溃坝风险评价模型，并提出了尾矿库运行期安全等级的划分方法。建立的风险指标体系和风险评价模型，可同国家安全监管总局尾矿库普查和管理系统结合，用于尾矿库运行期安全等级的划分。     

尾矿库溃坝风险与影响程度分析

尾矿库一旦溃决将造成巨大损失。文中针对徐家河南芬尾矿库的示例,开展了尾矿库溃坝计算,深入分析了坝体溃决宽度、溃决流量及沿程演进等指标。建立溃坝风险度评价模型,进行了尾矿库溃坝后果影响程度评价。通过坝址下游河段纵横断面测量和调查,分析河道各种频率下组合洪峰流量、相应水位及淹没范围,并对尾矿库漫顶溃决所造成的灾害进行风险评估。成果将对尾矿库安全运行及尾矿库下游受威胁地区的人民生命财产转移提供科学依据。     

尾矿库防洪风险综合评价

针对现阶段尾矿库研究侧重于风险率的问题,综合事故发生的可能性及造成的损失,开展尾矿库防洪风险综合评价研究。将尾矿库防洪风险等级分为4级,综合防洪标准、滩顶与库水位高差等溃坝可能性指标及生命损失、财产损失等溃坝损失指标构建指标体系,并基于可变模糊理论建立了评价模型,以本溪市某尾矿库为例进行实证研究,以期为尾矿库防洪风险管理提供支撑和参考。     

基于云模型的尾矿库溃坝风险模糊评价模型

针对尾矿库溃坝风险评价过程中存在模糊性及不确定性等问题,将尾矿库溃坝作为一个整体并选取合适评价因子,结合改进的层次分析法及云模型理论,建立了适用于尾矿库的溃坝风险模糊评价模型。算例表明,依据各评价因子的赋值标准生成相应的云模型,能够充分的表征评价过程中模糊性、随机性与离散性的特点,经改进的层次分析法计算得到各评价因子的权重后,按照最大隶属度识别准则进行综合评判。最终结果与实际情况相符,进一步佐证该评价模型的正确性和有效性,为尾矿库溃坝风险评价提供了一条新途径。     

基于云模型-熵权法的大坝风险等级评价

大坝溃坝会造成灾难性的人员伤亡和经济损失,因此准确评价大坝的风险等级并及时加以防治对大坝安全运营至关重要。以大岗山高拱坝为工程依托,针对大坝稳定性影响因素具有复杂性和随机性的特点,提出了采用云模型评价单因素风险等级和熵权法综合评价大坝安全等级的思路。首先详细分析了影响大坝稳定性的风险因素,确定了大坝稳定性影响因素评估指标体系,并借助专家打分的方式,获得了各因素的影响分值;然后在此基础上利用云模型划分了25个三级风险指标的风险等级,结果显示均位于中风险和高风险等级区间;最后采用熵权法确定各三级指标的综合权重,计算出大岗山高拱坝稳定性加权分数5.69分,对应安全等级Ⅲ级。实践表明,云模型-熵权法评估结果可靠,符合工程实际,可为大坝风险评价提供借鉴。     

南水北调中线明渠工程运行风险评价方法研究

在分析南水北调中线明渠工程运行风险主要影响因素的基础上,建立了明渠工程运行风险评价指标体系,并引入了基于直觉模糊集理论的多属性评价模型,对评价体系中各指标进行量化分析,给出了隶属度、非隶属度和犹豫度,最后利用得分函数和TOPSIS法进行综合评价,得到风险等级。以南水北调中线一期工程总干渠潮河段工程风险评价为例,验证了该风险评价方法的有效性和实用性,为工程运行过程中的风险管理工作提供了依据。     

基于模糊综合评价的尾矿库安全评价研究

建立模糊综合评价模型对尾矿库安全进行评价,具有重要的现实意义和应用推广价值。通过对尾矿库危险源的辨识选出尾矿库安全评价指标,采用相关分析对初始指标进行筛选,最终确立尾矿库安全评价指标体系,包括8个定量指标和7个定性指标。兼顾主客观赋权优点,采用层次分析和人工神经网络方法计算尾矿库安全评价指标的权重,并采用改进的模糊评价模型计算得到最终的安全评价结果。     

基于IOWA-云模型的长距离引水工程运行安全风险评价研究

为了对长距离引水工程运行的真实安全状态进行全面和客观的评价,充分考虑影响其运行安全的风险因子的随机性和模糊性,分析确定了工程运行安全风险评价指标体系,建立了五等评价标准的评语集模型,采用Delphi法对各指标进行赋权。在此基础上,应用灰色关联度理论对专家赋权值的差异性进行分析,确定每个专家赋权值对总体权重趋势的关联度,并以此作为诱导因子,结合诱导有序加权平均(IOWA)算子求出各个指标的权重值,然后基于云模型理论建立了长距离引水工程运行安全风险评价模型。以南水北调中线工程为例进行评价分析,结果表明:工程风险处于基本正常状态,水文风险、水质污染风险、社会风险、经济风险和运行调度风险处于基本正常与正常状态之间;工程运行安全风险总体处于基本正常状态。研究成果对实际工程运行安全风险管理工作有一定的借鉴作用,对类似工程的安全性综合评价具有可推广应用价值。     

基于组合赋权二维云模型的堤防工程风险评价

针对堤防风险评价中风险等级判定主观性太强、风险指标具有模糊性和随机性等问题,采用改进层次分析法(AHP)和熵权法组合赋权的方式,提出基于组合赋权二维云模型的堤防工程风险评价方法。以现行堤防安全评价导则为基础,综合考虑运行管理、堤基质量、堤身质量、防洪能力、渗流安全和结构安全6个方面构建堤防工程风险评价指标体系,在此基础上计算各评价指标隶属于不同风险等级的二维云模型参数,并将结果以风险云图的形式输出,直观地判定堤防的风险等级。将该方法应用于黄河下游某堤防工程的风险评价,结果与实际情况相符,表明该方法合理可行。     

基于集对分析的大坝风险后果综合评价

针对大坝风险的自身不确定性、相互间关联性及量纲不统一而造成的大坝风险后果综合评价困难的问题,结合现有法律法规对溃坝后果事故等级分类的相关规定,建立基于集对分析的大坝风险后果综合评价模型,从同、异、反三方面刻画风险后果与各事故等级的趋同程度,并根据最大集对势原理确定大坝风险后果综合评价等级及其排序。将该评价模型应用于江西省5座水库大坝溃坝后果综合评价中,并将该评价结果与基于属性区间计算模型的评价结果进行对比。结果表明:集对分析评价模型过程简明、运算量少,且评价结果合理、客观、全面、清晰,为大坝风险后果综合评价提供了一种新思路。     

沥青混凝土心墙堆石坝地震变形评价方法及其可靠度分析

沥青混凝土心墙堆石坝可就地取材,工程造价低,在我国西部强震区被广泛应用。因其工作条件复杂,且筑坝材料具有非线性特性,故其地震安全评价问题一直受到工程界的关注。因此开展地震作用下沥青混凝土心墙堆石坝的可靠度分析具有理论意义和工程应用价值。本文以坝体裂缝作为坝体地震变形破坏的判断依据,将坝体地震变形倾度作为地震安全的控制指标,建立了基于倾度法和中心点法的沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法。以某98 m高的沥青混凝土心墙堆石坝为例,进行了地震变形的可靠度分析。结果表明:基于本文沥青混凝土心墙堆石坝地震变形可靠度分析方法,获得的大坝设计基准期内的年计地震变形失效概率py=2.156×10~(-6),对应的可靠指标β=4.6,满足规范要求;采用倾度法和中心点法相结合,可以考虑坝体材料分区的影响,获得较为准确的土石坝地震变形失效概率结果,对土石坝具有普遍适用性。本文提出的土石坝坝体地震变形可靠度分析方法,可为沥青混凝土心墙堆石坝抗震设计、地震风险分析以及风险等级的建立提供依据。     

基于层次分析综合指数法的大坝震后震损破坏综合评价

近年来西南地区地震频繁发生,对该地区大坝造成不同程度的震损破坏,为了探究地震对水库、大坝等水利工程产生的风险及其破坏规律,需要对大坝的震损破坏进行评价分析。选取“汶川5·12”地震后岷江上游的14座大坝为评价研究对象,同时考虑水利工程设计、运行管理、地震特性和震损特征4个方面的影响因素,筛选与大坝震损破坏紧密相关的11项指标,构建大坝震损破坏综合评价指标体系,进而运用层次分析综合指数法建立了综合评价模型。根据该模型对14座大坝工程的震损状态进行实算综合评价,并对各个影响因素的重要性程度分析辨别,评价结果与现场调查情况基本相符,说明综合评价指标选择及其权重确定的合理性,以及层次评价方法的可行性。本次评价结果能为大中型水电工程科学防震提供重要依据。     

基于层次分析法和模糊理论的小型水库土石坝安全评价

鉴于水库大坝安全状态评价的模糊性和层次性,通过分析我国小型水库土石坝结构特征和破坏机理,构建结构安全状态评价指标体系,提出基于层次分析法和模糊理论的小型水库土石坝安全评价方法。利用模糊理论对层次分析法计算的权重进行修正,得到评价体系中各指标的隶属度值,根据最大隶属度原则确定结构安全状态的模糊综合评价结果。研究以浙江省杭州市余杭区康门小型水库土石坝为工程实例,应用本文的指标体系和模糊综合评价方法对其进行结构安全状态评估。将结果与工程实际对比发现两者基本一致,验证了本文所提出的指标体系及评价方法的有效性,可为小型水库土石坝的结构安全评价提供借鉴和参考依据。     

基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定研究

在混凝土坝风险理论和结构计算拟定变形指标方法基础上,研究建立基于风险管理的变形预警指标拟定方法,使得拟定的预警指标不仅满足工程安全需要,同时体现大坝风险的要求。首先根据混凝土坝工程安全运行与下游经济社会发展要求,确立大坝的风险等级标准;其次分析研究相应风险等级标准条件下,混凝土坝的破坏路径与模式;以混凝土坝溃决模式与坝体结构特性转异为纽带,借助专家经验,设置结构计算的荷载条件与约束标准,再采用有限元计算获得相应的变形预警指标值,进而建立了基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定方法。以某水电站工程为案例,拟定了该水电站低风险运行的变形预警指标值,验证了该方法是切实可行的。     

模糊层次分析法在淤地坝风险评价中的应用

淤地坝是黄土高原地区治理水土流失有效的水利工程措施,其在减少入黄泥沙、淤地造田、防洪减灾、改善生态、促进经济发展等方面发挥着重要作用。但淤地坝的水毁灾害时有发生,建立淤地坝的风险评价体系迫在眉睫。经调研分析,对淤地坝风险进行识别,建立了现状风险、管理风险、失事后果的3层次9指标的淤地坝风险层次分析模型。运用模糊层次分析法对淤地坝各风险的权重进行了计算,并且对淤地坝的安全进行了综合评价。结果表明：模糊层次分析法有效地改进了层次分析法的一致性问题,并且可以简便地对淤地坝的风险进行评价,为淤地坝的风险评价提供了一种新思路。     

基于模糊理论的土石坝风险综合评价方法研究

开展土石坝风险研究不仅能为大坝除险加固前期工作提供决策依据,而且可以通过比较加固前后大坝风险值,达到检验除险加固效果的目的.选取了与土石坝风险相关的八个指标:防洪能力、变形性状、渗流态势、生命损失、经济损失、社会环境影响、基础设施水平、管理水平,来构建土石坝风险综合评价指标体系;借鉴模糊数学的理论,建立了综合评价模型;...     

特高坝及梯级水库群设计安全标准研究Ⅲ:梯级土石坝连溃风险分析

为承应本系列论文提出的建立在梯级水库群连续溃决风险分析基础上的特级土石坝分级标准,本文阐述了溃坝计算、洪水演进和连溃分析模型的基本原理,通过对冲刷模型、泄流渠水深计算方法等方面的改进,提出了一个数值分析稳定、对输入参数敏感性低的溃坝分析方法。通过实际工程算例分析表明,本文方法不仅适用于单坝溃决洪水分析,计算成果符合工程实际,而且对连溃分析也具有很好的操作性。溃坝风险分析可作为土石坝风险等级确定的重要手段,也为实施本系列论文建议的等级标准提供了基础支撑条件。     

群坝风险评估指数排序方法的探讨

结合江西省水库的实际情况,研究了群坝的风险评估指数排序方法,综合评定了大坝工程安全风险程度因子和溃坝损失影响因子,并综合考虑水行政主管部门对水库管理因素的排序、总库容、灌溉效益、加固前期工作等情况,确定水库的综合影响因子.以这3大影响因子的乘积表示水库的风险评估指数的高低,风险指数越大,表明水库越危险,应优先得到除险加固.通过对江西省200余座不同类别的水库应用排序表明,该计算方法简单实用,可操作性强,分析结果与实际基本相符,可用于群坝除险加固排序.     

土石坝安全等级划分与防洪风险率评估

本文从土石坝安全等级评定和划分的有关规定出发，建立了防洪安全等级划分与风险概率的对应关系。根据风险率计算近似方法，校核率定了划分不同安全等级的风险率阈值和安全指数阈值，给出了不同安全等级土石坝的风险率区间，以实现大坝安全鉴定分级的定性评估与风险率定量计算的衔接。计算结果表明，土石坝的三种主要失事模式，包括洪水漫顶、滑坡失稳和渗流破坏，其安全等级划分的风险率阈值和安全指数阈值，大体维持在相同的水平上，略有差异。随大坝级别和安全等级的提高，风险率阈值减小，安全指数阈值相应增大。影响大坝安全的诸多不确定因素，包     

基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。