中文摘要重力壩作為我國最常見的一種壩型，對其進(jìn)行風(fēng)險研究的重要性可想而知。近幾年，國內(nèi)外對于該領(lǐng)域的研究討論十分激烈。目前，針對壩體工程的風(fēng)險評估以及可靠性設(shè)計(jì)已經(jīng)成為比較有創(chuàng)新點(diǎn)的論題[1]。本文就是在這樣的背景下，對于重力壩的風(fēng)險評估方法進(jìn)行了初步探究。本文分為兩大部分，本文大概分為兩個部分，前半部分為重力壩的設(shè)計(jì)部分，重點(diǎn)對重力壩的非溢流壩段進(jìn)行了計(jì)算，另外，對于其細(xì)部構(gòu)造也進(jìn)行大概的設(shè)計(jì)。下部分為對該重力壩方案進(jìn)行了風(fēng)險評估，最終得出的結(jié)論是該方案風(fēng)險較低。本文介紹了風(fēng)險評估的各種方法之后，結(jié)合案例本身，采用了層次分析法對重力壩的風(fēng)險進(jìn)行了評估，其中考慮到了設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多種因素，又重點(diǎn)對每個子目標(biāo)下面的幾個屬性分別作了研究，最后得出各個子屬性的權(quán)重?cái)?shù)值，再根據(jù)該方案在各個屬性下得到了評估分?jǐn)?shù)，綜合測評該重力壩方案的風(fēng)險性。最后，較全面的對于影響重力壩穩(wěn)定的因素都做了分析，得出結(jié)論。關(guān)鍵詞：重力壩風(fēng)險評估層次分析法重力壩設(shè)計(jì)工程風(fēng)險AbstractGravitydaminChinaasoneofthemostcommontypeofdam,ontheimportanceofriskresearch.Inrecentyears,domesticandforeignresearchaboutthefielddiscussionisveryfierce.Atpresent,inviewofthedamengineeringriskassessmentandreliabilityhasbecomeamoreinnovativedesignthesis[1].Thisarticleisinthiscontext,forgravitydamriskevaluationmethodhascarriedonthepreliminaryexploration.Thisarticleisdividedintotwoparts,thefirstpartisthedesignofgravitydamsections,focusingonthecomputationofgravitydam.Inaddition,itisforthedetailstructureandgeneraldesign.Lowerpartisdividedintotheriskassessmentschemeofthegravitydam.Finally,wecanconcludethattheschemeriskislow.Afterassessmentmethodshasbeenintroducedinthispaper,combiningwiththecaseitself,usingtheanalytichierarchyprocess(AHP)toevaluatetheriskofgravitydam,whichtookthedesignintoaccount,suchasconstructionandoperation,economic,environmental.Ifocusonthefollowingattributestoeachtargetwhichwerestudiedrespectively,andfinallyIconcludethattheweightofeachattributevalue.Again,undereachattributewhichisaccordingtotheschemeevaluationscores,comprehensiveevaluationofthegravitydamaboutprojectriskhasbeenmade.Finally,thecomprehensivefactorsaffectingthegravitydamstabilityhavebeenmadeanalysis.Wecandrawtheconclusion.Keywords:analytichierarchyprocess(ahp)gravitydamdesignofgravitydamriskassessmentprojectrisk目錄中文摘要 1Abstract 2一.緒論 21.1研究目的與意義 21.2國內(nèi)外壩體風(fēng)險研究情況 21.21國外研究狀況 21.22國內(nèi)研究狀況 2二.重力壩設(shè)計(jì) 22.1工程概況 22.11流域概況及樞紐任務(wù) 22.12水文、水利調(diào)洪概況 22.13氣象 22.14地質(zhì)勘測 22.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22.21工程分等與建筑物分級 22.22壩型、壩址選擇 22.23非溢流壩設(shè)計(jì) 22.24溢流壩設(shè)計(jì) 22.25泄水孔設(shè)計(jì) 22.26細(xì)部構(gòu)造 2三.重力壩系統(tǒng)風(fēng)險識別 23.1風(fēng)險的概念 23.11風(fēng)險的含義 23.12與風(fēng)險有關(guān)的概念 23.2重力壩所受風(fēng)險特點(diǎn) 23.3重力壩所受風(fēng)險因素 2四.風(fēng)險評估方法 24.1層次分析法概述 24.2模糊綜合評價法 24.3貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法 2五.應(yīng)用層次分析法對重力壩設(shè)計(jì)案例分析 25.1分析過程 25.2得出結(jié)論 2六.總結(jié)與展望 26.1全文總結(jié) 26.2展望 2參考文獻(xiàn) 2致謝 2第1章緒論1.1研究目的與意義近幾年，我國將大力開發(fā)非化石能源，增加其裝機(jī)容量。在這些清潔能源中，水電將成為發(fā)展的重點(diǎn)[2]。隨著我國水電的發(fā)展，水電站以及壩體的穩(wěn)定性議題也被廣泛研究。由于重力壩是中國最常見的壩型，所以對于重力壩的穩(wěn)定安全研究也成為重點(diǎn)。由于我國的許多重力規(guī)庫無論是地質(zhì)還是水文條件都特別復(fù)雜，并且其一般都建設(shè)與地區(qū)發(fā)展的重要地區(qū)，供應(yīng)很多重要地區(qū)的電力以及防洪等其他各項(xiàng)功能，所以，其失事后果是可以想象的。重力壩是一種大體積的擋水建筑物，一般由鋼筋混凝土或者漿砌石等材料修筑而成的，以若干壩段的形式組成在一起。重力壩主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定，在水壓力及其他外荷載作用下，重力壩的斷面基本呈三角形。它的工作原理是：重力壩依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來抵消水壓力，揚(yáng)壓力等荷載，依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力等產(chǎn)生的拉應(yīng)力，來滿足穩(wěn)定性要求。但在實(shí)際工程實(shí)踐中，在處理重力壩現(xiàn)基的的問題上，會受到很多因素的影響，使強(qiáng)度不滿足要求。因此，對重力壩進(jìn)行風(fēng)險評估十分重要。1.2國內(nèi)外壩體風(fēng)險研究情況1.21國外研究狀況在20世紀(jì)60年代末至70年代初，美國、蘇聯(lián)等國家開始對大壩進(jìn)行防洪風(fēng)險研究，以應(yīng)對當(dāng)時出現(xiàn)的幾起嚴(yán)重大壩失事事件[3]。從此，國內(nèi)外開始重視對于大壩防洪風(fēng)險的研究。1976年，風(fēng)險分析方法首次被用于美國提塘壩的失事分析。1978年，MaysL.W.提出了利用優(yōu)化設(shè)計(jì)降低大壩風(fēng)險的理念[4]。1979年，F(xiàn)ahlbusch,F.F.指出在進(jìn)行水力設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮大壩的風(fēng)險問題。20世紀(jì)末，國際大壩安全會為了給大壩安全中應(yīng)用風(fēng)險分析提供了技術(shù)支持，從而制定了大壩安全的風(fēng)險評估導(dǎo)則[5]。1.22國內(nèi)研究狀況國內(nèi)相比較于國外對大壩風(fēng)險評估的研究，起步較晚。20世紀(jì)初，國際大壩委員會將針對于“在大壩的安全穩(wěn)定決策與大壩管理中的應(yīng)用風(fēng)險分析”這一課題進(jìn)行研究和討論，促進(jìn)了國內(nèi)對于大壩安全風(fēng)險分析的研究熱潮。近來，國內(nèi)學(xué)者也加入到了大壩安全風(fēng)險分析的研究工作，在不斷學(xué)習(xí)和探究風(fēng)險分析新理論、新方法的同時，大多致力于對于壩體進(jìn)行發(fā)電、防洪風(fēng)險等風(fēng)險的研究。2002年，梅亞東在初始起調(diào)水位和調(diào)洪情況一致的條件下，應(yīng)用季節(jié)性自回歸模型對入庫洪水進(jìn)行模擬，應(yīng)用三角分布和正態(tài)分布描述水力不確定性對泄洪能力的綜合影響，計(jì)算了洪水漫壩風(fēng)險率[6]。此方法綜合了水文、水力不確定性的影響，考慮的比較清晰透徹。目前，針對壩體工程的風(fēng)險評估以及可靠性設(shè)計(jì)已經(jīng)成為比較有創(chuàng)新點(diǎn)的論題第2章重力壩設(shè)計(jì)某流域?qū)⒁藿ㄖ亓危F(xiàn)有以下方案。2.1工程概況2.11流域概況及樞紐任務(wù)該流域的另一支大支流，河流全長300公里，流域面積1000平方公里。流域內(nèi)山谷狹長，水流較急。本樞紐工程以發(fā)電、防洪為主，兼顧灌溉下游農(nóng)田和航道運(yùn)輸。水庫總庫容7.5億立方米，電站要求有15萬千瓦的裝機(jī)容量，能夠保證上下游大約180萬畝的農(nóng)田灌溉，預(yù)防并且減免附近30萬平方米農(nóng)田的洪災(zāi)。2.12水文、水利調(diào)洪概況死水位169.15m；發(fā)電正常水位195.5m，相應(yīng)下游水位143.88m；設(shè)計(jì)洪水位196.22m，相應(yīng)下游水位149.02m；通過河床式溢洪道下泄流量4327.70m3/s；校核洪水位197.14m，相應(yīng)下游水位149.52m，通過河床式溢洪道下泄流量4120.37m3/s；泥沙淤積高程154.6m，淤沙干容重8.3KN/m3，孔隙率和內(nèi)摩擦角分別為n=0.4,φ=15o；電站進(jìn)水口底板高程為86.20m（壩式進(jìn)水口）。2.13氣象氣溫：多年平均氣溫為22度。據(jù)歷史記錄實(shí)際統(tǒng)計(jì)，最低氣溫是一月份的零下10攝氏度，最高氣溫為七月份的42攝氏度。降雨量：雨量在各個月份內(nèi)分配不均，夏季雨水充沛，雨量占全年的70%；秋冬季相對匱乏，占全年雨量的30%。蒸發(fā)量：壩址處，多年平均蒸發(fā)量以七月份最大，大概1349毫米。平均月蒸發(fā)量為300毫米，秋冬季節(jié)相對較少，比如一月份的月蒸發(fā)僅量為58毫米。風(fēng)速：最大風(fēng)速的多年平均值14.3m/s，風(fēng)向西南。風(fēng)力：設(shè)計(jì)洪水位時吹程2.24km，相應(yīng)校核洪水位時吹程2.36km。2.14地質(zhì)勘測2.15其他壩頂寬度設(shè)置為8m。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.21工程分等與建筑物分級根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）》中的規(guī)定，按照該工程的綜合效益、規(guī)模大小等在國民經(jīng)濟(jì)中的作用進(jìn)行分等，然后再對各組建筑物在樞紐中的重要性大小來確定建筑物的級。確定本樞紐為Ⅱ等工程，主要建筑物和次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。2.22壩型、壩址選擇2.1壩型選擇2.1.1壩址地質(zhì)條件該河道淺灘深淺交替，河道穩(wěn)定，斷面有很少淤積。河谷斷面形狀多呈“V”形外，中下游一帶均為梯形。壩址區(qū)域內(nèi)巖石較完整、新鮮、微裂隙，巖石綜合評價較好，呈塊狀。2.1.2建筑材料根據(jù)上文所述的工程概況，可以知道壩址周圍的石料質(zhì)量較好，級別較高，并且方便運(yùn)輸。2.2壩址選擇根據(jù)壩址地質(zhì)勘測工作，在距該縣約8公里處選定了壩址。壩址處河流地形較為開闊。其中，右岸山坡坡度較緩，而左岸較陡。河床在此段是兩頭淺中間深，右岸河水比左岸深。為了保證上游的電力供應(yīng)以及保障下游的農(nóng)田不被淹沒，最終，組委會總共擬建出3個建壩路線，選擇了最終的壩軸線。2.23非溢流壩設(shè)計(jì)3.1剖面尺寸擬定3.1.1壩頂高程的確定波浪三要素計(jì)算公式如下[7]：L—波長，m；D—風(fēng)區(qū)長度，m；H—壩前水深，m；hl—波浪高度，m；hz—波浪中心線距離靜水平面的高度，m；Vo—計(jì)算風(fēng)速，m/s?！鱤=hl+hc+hz△h—壩頂距離靜水位的高度；hc—壩頂?shù)陌踩咧?。根?jù)設(shè)計(jì)和校核兩種情況，分別得出對應(yīng)計(jì)算值，計(jì)算結(jié)果見下表2-1表2-1壩頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況風(fēng)速V波浪長度波浪高度風(fēng)壅水高靜水超高安全加高壩頂高程設(shè)計(jì)情況3015.071.590.532.621.5208.84校核情況17.38.790.810.231.440.4198.58考慮水庫綜合利用情況,對于壩頂或防浪墻頂高程取209m。防浪墻高值取1.2m，那么帶防浪墻的壩頂高207.8-120=87.8m3.1.2壩頂寬度考慮大壩的運(yùn)用和交通要求，壩頂應(yīng)有足夠的寬度，壩頂寬取8-10%，所以本壩頂寬度取12m.壩面坡度實(shí)體重力壩上游壩坡一般介于0～1∶0.2之間，本壩體取1∶0.1。折坡點(diǎn)高程結(jié)合下游壩坡、電站進(jìn)水口、泄水孔等優(yōu)選確定。下游剖面應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求，結(jié)合上游壩坡，滿足基本三角形頂點(diǎn)與校核洪水位齊平的基本要求，取下游邊坡系數(shù)為1：0.7，相應(yīng)的下游起坡點(diǎn)高程為182.85。壩底寬度由幾何關(guān)系，根據(jù)上下游坡度、起坡點(diǎn)高程、壩頂寬度、邊坡系數(shù)等條件可得壩底寬度為63m。地基防滲與排水設(shè)施擬定為了防止?jié)B漏，壩基面須設(shè)置防滲帷幕和排水孔幕，其中心線在壩基面和距離壩踵分別為5m和8.5m。初步擬定非溢流壩剖面尺寸如下圖：3.2荷載計(jì)算重力壩的主要荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、地震荷載等，取單位壩長（1m）計(jì)算。荷載組合可分為兩類，基本組合與特殊組合。前者屬于設(shè)計(jì)情況或正常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載組成。后者屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時應(yīng)從這兩類情況出發(fā)，計(jì)算檢驗(yàn)，使之符合規(guī)范，進(jìn)而滿足要求。本次設(shè)計(jì)考慮的基本荷載組合與特殊組合兩種情況，它們考慮的荷載分別如下表所示。注：1.選擇計(jì)算中的最不利的組合；2.分期施工的壩應(yīng)按相應(yīng)的荷載組合分期進(jìn)行計(jì)算。3.施工期的情況應(yīng)作必要核算，作為特殊組合。4.根據(jù)地質(zhì)和其他條件，作為特殊組合。5.地震情況的靜水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力按正常蓄水位計(jì)算。6.表中的“√”表示應(yīng)考慮的荷載。下面就各種情況計(jì)算相應(yīng)荷載，計(jì)算示意圖如下W12W2’H1W2’W13W3PdH2b3U4γH2γH1U2U3αγH1U1圖3-3重力壩荷載計(jì)算示意圖自重W四種情況下自重相同。W11=25×0.5×5×50=3125kNW12=25×12×79=23700kNW13=25×0.5×46×62.85=36138.75kNW1=W11+W12+W13=62963.75kN（2）靜水壓力P靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時分解為水平水壓力PH和垂直水壓力PV。計(jì)算各種情況下的上下游水深：根據(jù)水力學(xué)公式[7]根據(jù)規(guī)范，取值如下：C=1，m=0.49，ε1=1，σs=1；溢流壩寬度B=12m；H0為堰上水頭，堰頂高程與正常蓄水位平齊。所得結(jié)果列表如下：表3-3不同情況下上下游水深特征水位上游水深H1（m）下游水深H2（m）上下游水位差H(m)正常蓄水位195.5143.8851.62設(shè)計(jì)洪水位196.22149.0247.20校核洪水位197.14149.5247.62計(jì)算各種情況下靜水壓力：水平水壓力PH計(jì)算公式為[7]：（3-8）式中：Ｈ—計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，ｍ；γw—水的重度，常取9.81kN／ｍ3；垂直水壓力PV按水重計(jì)算。a.正常蓄水位：上游水平水壓力：PH1=Pu=54728.19kN（→）下游水平水壓力：PH2=Pd=4521.24kN（←）上游垂直水壓力：PV1=W2’=1632.14kNPV2=W2”=3437.92kN下游垂直水壓力：PV3=W3=3451.23kNb.設(shè)計(jì)洪水位：上游水平水壓力：PH1=Pu=52367.23kN（→）下游水平水壓力：PH2=Pd=4782.34kN（←）上游垂直水壓力：PV1=W2’=1862.12kNPV2=W2”=3435.57kN下游垂直水壓力：PV3=W3=3792.45kNc.校核洪水位：上游水平水壓力：PH1=Pu=55639.05kN（→）下游水平水壓力：PH2=Pd=5485.27kN（←）上游垂直水壓力：PV1=W2’=1938.374kNPV2=W2”=3637.23kN下游垂直水壓力：PV3=W3=4142.89kN(3)揚(yáng)壓力U根據(jù)規(guī)范，排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：α=0.25。將揚(yáng)壓力分成四部分，U1，U2，U3，U4。a.正常蓄水位：U1=1/2×12×（78.42-0.25×78.42）×9.81=2763.91kNU2=9.81×0.25×78.42×10=1829.36kNU3=1/2×9.81×0.25×78.42×74=6683.62kNU4=9.81×34.89×79=26392.74kNU=U1+U2+U3+U4=37294.27kNb.設(shè)計(jì)洪水位：U1=1/2×10×（79.32-0.25×79.32）×9.81=2746.79kNU2=9.81×0.25×79.32×12=1847.79kNU3=1/2×9.81×0.25×79.32×74=7123.39kNU4=9.81×32.67×81=25795.44kNU=U1+U2+U3+U4=395747.65kNc.校核洪水位：U1=1/2×10×（75.2-0.25×75.2）×9.81=2478.43kNU2=9.81×0.25×75.2×10=1957.53kNU3=1/2×9.81×0.25×75.2×74=7156.46kNU4=9.81×33.0×85=28467.76kNU=U1+U2+U3+U4=41783.35kN地震情況按正常蓄水位計(jì)算。（4）泥沙壓力Ps本算例計(jì)算年限取60年，水平泥沙壓力Ps為[7]：式中：γsb——泥沙的浮容重，kN/m3；hs——壩前淤沙厚度，ｍ；Φs——淤沙的內(nèi)摩擦角，°;本次設(shè)計(jì)取泥沙浮容重為9.0kN/m3，φs取30°。水庫壩址處多年平均輸沙量為5.02萬t，按50年計(jì)算，總淤積量為2.6Mt，約151萬m3，查得泥沙水位3012.5m。淤沙厚度60m。故泥沙壓力為Ps=1/2×7.4×34.62×tan2（40°-5°）=3257.89kN（5）浪壓力1.基本數(shù)據(jù)表3-4浪壓力計(jì)算基本數(shù)據(jù)表正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位計(jì)算風(fēng)速V0(m/s)171713有效吹程D(m)460046004200重力加速度g(m/s2)9.89.89.8水位高程(m)195.5196.22197.14壩基高程(m)120120120安全超高h(yuǎn)c(m)0.50.50.4迎水面深度H(m)101.75104.14107.12.波浪要素計(jì)算及波態(tài)判別根據(jù)規(guī)范SL319-2005，波浪要素按官廳水庫公式計(jì)算（適用于V0<20m/s及D<20km）[7]：h——當(dāng)gD/V02=20～250時，為累積頻率5%的波高h(yuǎn)5%；當(dāng)gD/V02=250～1000時，為累積頻率10%的波高h(yuǎn)10%Lm——平均波長（m）； 波浪中心線至水庫靜水位的高度hz按下式計(jì)算：平均波長按下式計(jì)算：a.正常蓄水位：Lm=0.331V0-1/2.15(gD/V02)1/3.75×V02/g=0.331×17-1/2.15(9.8×4600/172)1/3.75×172/9.8=12mhl=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3×V02/g=0.0083×17-1/12(9.8×4600/172)1/3×172/9.8=0.875mh1%=1.24×h5%=1.172mhz=3.14×1.242/10.53=0.5133m因H>Lm/2，屬于深水波。b.設(shè)計(jì)洪水位：Lm=0.331×17-1/2.15(9.8×4500/172)1/3.75×202/9.8=12mh1%=1.2446mhz=0.3685m因H>Lm/2，屬于深水波。c.校核洪水位Lm=0.331×13/2.15(9.8×40002)1/3.75×13/9.8=8.054mh1%=0.796mhz=0.3146m因H>Lm/2，屬于深水波。3.波浪壓力計(jì)算各種情況均按深水波計(jì)算浪壓力，如圖3-4所示。圖3-4深水波浪壓力分布浪壓力計(jì)算公式為[7]a.正常蓄水位：Pl=γLm(h1%+hz)/4=38.43kNb.設(shè)計(jì)洪水位：Pl=γLm(h1%+hz)/4=38.84kNc.校核洪水位：Pl=γLm(h1%+hz)/4=20.64kN地震情況按正常蓄水位計(jì)算。（6）地震荷載本算例只考慮水平向地震作用。工程區(qū)地震烈度為7度。其中，水平向地震慣性力代表值Fi，按式（3-15）計(jì)算[7]當(dāng)設(shè)計(jì)烈度為7度時，αh取0.1g，ξ一般取0.25，αi為質(zhì)點(diǎn)i的動態(tài)分布系數(shù)，按式（3-16）計(jì)算[7]在水平地震作用下，單位寬度上的總地震動水壓力F0為[7]H1為壩前水深，m。作用點(diǎn)位置：水面下0.46H1處。計(jì)算地震動水壓力時，乘以折減系數(shù)θ/90°。其中，θ為建筑物迎水面與水平面的夾角。經(jīng)計(jì)算，θ=76.5，故F0=81.2/90×0.65×9.8×0.1×0.25×1.0×1682=17578.43kN（7）其它荷載在重力壩荷載中，其他荷載一般來講應(yīng)根據(jù)具體情況來定，本算例中所占比例很小，忽略不計(jì)。3.3穩(wěn)定分析重力壩的抗滑穩(wěn)定分析的目的：核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。分別采用以下兩種方法來計(jì)算和檢驗(yàn)：單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)法。抗滑穩(wěn)定計(jì)算時計(jì)算單元為1m。以下兩種情況：設(shè)計(jì)洪水位情況和校核洪水位：按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算；正常蓄水位情況和地震：按單一安全系數(shù)法驗(yàn)算。圖3－5壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡圖1.單一安全系數(shù)法：本次設(shè)計(jì)單一安全系數(shù)法是采用抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式來進(jìn)行穩(wěn)定分析的，公式如下[7]：式中：K′——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；c′——抗剪斷凝聚力，KPa，c′=120KPa；A——接觸面截面積，m2。f′——抗剪斷摩擦系數(shù)，f′=1.2ΣP——壩體上全部荷載對滑動平面的切向分量，kNΣW——壩體上全部荷載對滑動平面的法向分量，kN；上述公式所得結(jié)果壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′值應(yīng)不小于下列規(guī)定。表3-5壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′荷載組合K′基本組合3.0特殊組合（1）2.5（2）2.32.分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式[7]抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為ΣP,作用設(shè)計(jì)值水平方向的代數(shù)和。抗滑穩(wěn)定極限狀態(tài)抗力函數(shù)ΣW為壩基面上法向力設(shè)計(jì)值代數(shù)和。各變量及揚(yáng)壓力系數(shù)α均按照設(shè)計(jì)值計(jì)算。下面是在幾種不同荷載的組合情況下對于大壩抗滑穩(wěn)定進(jìn)行的分析：（1）基本組合a.正常蓄水位單一安全系數(shù)法[7]：=[1.2(13532.65-28590)+1300×88]/54847.87=4.4＞3滿足規(guī)范要求。b.設(shè)計(jì)洪水位：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)[7]S(·)=ΣP=69334.42kN（2）抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)[7]f′的分項(xiàng)系數(shù)取1.3；C′的分項(xiàng)系數(shù)取3.0。壩基面抗剪斷系數(shù)設(shè)計(jì)值f′=1.5/1.32=1.05壩基面抗剪斷黏聚力設(shè)計(jì)值C′=1420/4.0=384.5kPa抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)[7]R(·)=f′ΣW+c′A=14246kN（3）驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性偶然狀況時，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；抗滑穩(wěn)定結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.2。根據(jù)式[7]γ0ψS(?)=1.0×0.83×64357=55367.67KN1/γd*R（.）QUOTE=1/1.2×125646=135264KN經(jīng)過計(jì)算可知，該重力壩在校核洪水位下滿足承載能力極限狀態(tài)下的抗滑穩(wěn)定要求。d.地震情況：單一安全系數(shù)法：KS’=[1.35×84248.29+1300×79]/59084=3.6＞2.3滿足規(guī)范要求。3.4應(yīng)力分析重力壩應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)用期是否滿足強(qiáng)度要求。應(yīng)力分析有以下幾種方法：1、模型試驗(yàn)法；2、材料力學(xué)法；3、彈性理論的解析法；4、彈性理論的有限元法。本算例采用材料力學(xué)法。在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求[7]。本次設(shè)計(jì)只考慮運(yùn)用期。同理，對以上四種情況的水平截面上的正應(yīng)力分析，亦采用單一安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。1.單一安全系數(shù)法因?yàn)榧俣é襶按直線分布，所以按偏心受壓公式計(jì)算上、下游的邊緣應(yīng)力σyu和σyd[7]。ΣW——作用于計(jì)算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；ΣM——作用于計(jì)算截面以上全部荷載對壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN·m；B——計(jì)算截面的長度，m。壩體最大主應(yīng)力按下游邊緣最大主應(yīng)力計(jì)算[7]：2.分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：（1）壩趾抗壓強(qiáng)度承載能力極限狀態(tài)：壩趾抗壓強(qiáng)度計(jì)入揚(yáng)壓力情況下的極限狀態(tài)作用效應(yīng)函數(shù)為[7]壩趾抗壓強(qiáng)度極限狀態(tài)抗力函數(shù)為[7]式中：Ra為混凝土抗壓強(qiáng)度。（2）壩踵應(yīng)力約束條件的正常使用極限狀態(tài)以壩踵鉛直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力作為正常使用極限狀態(tài)。a.正常蓄水位：利用承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)式和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)判別大壩是否滿足強(qiáng)度要求。荷載及力矩設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)[7]=1573.1kN（2）驗(yàn)算抗壓強(qiáng)度持久狀況（基本組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=1.0；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.8，混凝土性能分項(xiàng)系數(shù)1.5。根據(jù)式[7]γ0ψS(?)=1.0×1.0×1573.1=1573.1KNQUOTE=1/1.8×9364=5364KN1573.1<5364（3）壩踵垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力極限狀態(tài)驗(yàn)算[7]（正常使用極限狀態(tài)）：=432>0計(jì)算結(jié)果表明，重力壩在正常蓄水位情況下應(yīng)力滿足規(guī)范要求。b.設(shè)計(jì)洪水位：采用單一安全系數(shù)法[7]=1434>0壩踵鉛直應(yīng)力沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，符合規(guī)范要求。=1618.2kN壩趾鉛直應(yīng)力小于壩基容許壓應(yīng)力，符合規(guī)范要求。=(1+0.752×1618.2=2623kN[7]小于混凝土的容許壓應(yīng)力。c.校核洪水位：偶然狀況，只需采用承載能力極限狀態(tài)法判別大壩是否滿足強(qiáng)度要求。荷載及力矩設(shè)計(jì)值及相應(yīng)計(jì)算結(jié)果見附表，由附錄一附表查得各分項(xiàng)系數(shù)。（1）計(jì)算作用效應(yīng)函數(shù)[7]=2831kN（2）驗(yàn)算抗壓強(qiáng)度偶然狀況（特殊組合）設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ=0.85；結(jié)構(gòu)重要性參數(shù)γ0=1.0；抗壓基本組合結(jié)構(gòu)系數(shù)γd=1.8。根據(jù)式[7]γ0ψS(?)=1.0×1.0×2623=2623KNQUOTE=1/1.8×9643=5733KN2623<5733滿足強(qiáng)度要求。d.地震情況[7]：=263.47kN=1735.76kN地震荷載作用下，鉛直應(yīng)力符合要求。經(jīng)計(jì)算，初步符合要求。2.24溢流壩設(shè)計(jì)4.1孔口設(shè)計(jì)泄水方式的選擇本設(shè)計(jì)采用開敞式溢流。洪水標(biāo)準(zhǔn)因?yàn)樵撝亓问?級建筑物，所以按照規(guī)范，采用500年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2000年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。流量經(jīng)調(diào)洪演算，溢流壩的下泄流量為：情況設(shè)計(jì)情況校核情況流量（m3/s）4634.05365.84.1.4單寬流量壩址處基巖比較完整，單寬流量取100～120m3/（s.m）。孔口凈寬計(jì)算成果見表2-5計(jì)算情況流量Q（m3/s）單寬流量q[m3/（s.m）]孔口凈寬B（m）設(shè)計(jì)情況4275.6100～15051.76～34.70校核情況5842.4100～15058.24～38.70根據(jù)以上計(jì)算，溢流壩孔口凈寬取40m，設(shè)每孔寬度為10m，則孔數(shù)為4。溢流壩段總長度初步擬定閘墩厚度，經(jīng)計(jì)算，結(jié)果如下：中墩厚邊墩厚溢流壩段的總長度4m3m60m4.1.7堰頂高程初擬側(cè)收縮系數(shù)ε=0.95，流量系數(shù)m=0.502。因過堰水流為自由出流，故σs=1。由堰流公式[7]Q=σsεmnb（2g）0.5H01.5計(jì)算堰上水頭H0與堰頂高程[7]。表2-6堰頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況流量m3/s側(cè)收縮數(shù)流量系數(shù)孔口凈寬m堰上水頭m堰頂高程m設(shè)計(jì)情況4275.60.900.524014.16181.57校核情況5842.40.900.524015.42181.07根據(jù)以上計(jì)算，取堰頂高程為181.07m。閘門高度門高=正常高水位-堰頂高程+（0.1～0.2）=195.5-181.07+（0.1～0.2）=14.5m取15m定型設(shè)計(jì)水頭堰上最大水頭Hmax=校核洪水位-堰頂高程，即：Hmax=197.14-181.07=16.10m。定型設(shè)計(jì)水頭Hs=（75%～95%）Hmax=13.23～15.37m，取Hs=14.5m，由14.5/16.10=0.89查表知0.3Hs=4.35m小于規(guī)定的允許值。泄流能力校核運(yùn)用堰流公式[7]Q=σsεmnb（2g）0.5H01.5分情況校核溢流堰的泄流能力，計(jì)算成果見表2-7表2-7泄流能力校核計(jì)算成果表計(jì)算情況mεB（m）H（m）Q（m3/s）Q′|（Q′-Q）/Q|設(shè)計(jì)情況0.520.904014.255159.274275.63.42%校核情況0.520.904015.426045.365842.41.33%由表中計(jì)算成果知|（Q′-Q）/Q|×100%<5%，說明孔口設(shè)計(jì)符合要求。4.2消能防沖設(shè)計(jì)根據(jù)地形地質(zhì)條件，選擇挑流消能，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，挑流鼻坎應(yīng)高出下游最高水位（149.52m）1～2m，取挑射角θ=25o，那么鼻坎的高程為149.52+1=150.52m。反弧半徑的確定堰頂水流流速按公式v=δ（2gH0）0.5計(jì)算，由Q=Av=Bhv可得h=Q/Bv；δ—堰面流速系數(shù)；H0—庫水位至坎頂高差，m；B—鼻坎處水面寬度，m；Q—校核洪水位時溢流壩下泄流量，m3/s；v=0.96×（19.6×46.2）0.5=29.62m/s，坎頂水深h=5842.4/（50×29.62）=3.94m反弧半徑R=（4～10）h=15.78～39.4m，取R=20m。水舌的挑距L及可能最大沖坑的深度tk估算由式L={（v1）2SinθCosθ+v1Cosθ[（v1）2Sin2θ+2g(h1+h2)]0.5}/g計(jì)算L—水舌挑距，m；h2—坎頂至河床面高差，m；h1—坎頂垂直方向水深，m；v1—坎頂水面流速，m/s；代入計(jì)算得L=126.37m根據(jù)公式tk=αq0.5H0.25t′k=αq0.5H0.25-H2計(jì)算tk—水墊厚度，m；t′k—沖坑深度，m；q—單寬流量，m3/s；H—上下游水位差，m；H2—下游水深，m；α—沖坑系數(shù)，本次設(shè)計(jì)基巖堅(jiān)硬完整，取1.2。得：tk=m；tk=41.35-22.45=18.90mL/tk=3.14>2.5，說明挑流消能不會影響大壩安全。挑流消能沖坑計(jì)算簡圖如上圖所示。2.25泄水孔設(shè)計(jì)5.1有壓泄水孔設(shè)計(jì)工作閘門布置在出口，出口高程較低，可以部分開啟。并在進(jìn)口處設(shè)置事故檢修閥門。5.1.1孔徑D的擬定最大發(fā)電流量673.38m3/s，設(shè)定4臺發(fā)電機(jī)組，由公式D=(4Q/πvp)0.5Q—多個發(fā)電孔引取的流量，m3/s；vp—孔內(nèi)允許流速，m/s，對于發(fā)電孔vp=5.0～6.0m/s；得P=6.34～5.79m取D=6.0m5.1.2進(jìn)水口體形設(shè)計(jì)進(jìn)水口頂部采用橢圓曲線，進(jìn)水口底緣采用平底，進(jìn)水口草圖如圖所示：5.1.3閘門與門槽進(jìn)水口設(shè)置平面滑動閥門，閥門與啟閉機(jī)連在一起。漸變段漸變段施工復(fù)雜，不宜太長。一般采用筒身直徑的1.5倍。此處取9米。5.2無壓泄水孔設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用具有有壓短管型進(jìn)口的無壓泄水孔。2.26細(xì)部構(gòu)造6.1壩頂構(gòu)造壩體頂部設(shè)立高1.2米，寬0.5米的防浪墻。墻體應(yīng)該有足夠的剛性，所以以鋼筋混凝土來鑄造，整體與壩體相連接。并且設(shè)置排水管來排水。為了滿足交通的要求，壩頂兩側(cè)設(shè)置人行道，寬1米，并布置照明裝置，隔5米有一個太陽能路燈。另外，為了方便運(yùn)行，壩頂還應(yīng)該設(shè)置電站的電梯井等裝置，方便工作人員的進(jìn)出。6.2分縫止水6.2.1分縫橫縫：其目的是減少溫度應(yīng)力，以適應(yīng)不均勻變形和滿足施工要求。橫縫垂直于壩軸線，縫距為20m，縫寬2cm?？v縫：在平行壩軸線方向設(shè)置。止水橫縫內(nèi)需設(shè)止水，水片采用厚銅片，設(shè)置兩道止水片和一道防滲井。止水片的下部深入基巖，與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。6.2.4水平縫混凝土澆筑塊厚度為4m，縱縫兩側(cè)相鄰壩塊的水平縫錯開布置。6.3廊道系統(tǒng)基礎(chǔ)廊道位置：廊道底部距壩基面5m，上游側(cè)距上游壩面8.5m；形狀：高4m，底寬3m,，在最低處設(shè)集水井。6.3.2壩體廊道自基礎(chǔ)廊道沿壩高每隔30m設(shè)置一層廊道，共設(shè)4層。底部高程分別為145m，165m，243m，形狀為城門洞形，其上游側(cè)距上游壩面5m，底寬3m，高4m，左右岸各有一個出口。6.4壩體防滲與排水壩體防滲在壩的上游面、溢流面及下游面的最高水位以下部分，采用防滲設(shè)施。壩體排水距離壩的上游面8m處，沿壩軸線方向設(shè)一排豎向排水管幕。排水管采用無砂混凝土管。第3章重力壩系統(tǒng)風(fēng)險識別3.1風(fēng)險的概念要對重力壩進(jìn)行風(fēng)險評估，首先要了解風(fēng)險的含義，并弄清風(fēng)險與其他相關(guān)概念之間的聯(lián)系和區(qū)別。3.11風(fēng)險的含義從各種學(xué)科、不同角度對風(fēng)險給出不同的定義，所以至今，對于風(fēng)險，仍然沒有統(tǒng)一的定義。其中，有以下兩種定義較為普通接受的：其一，風(fēng)險就是與出現(xiàn)損失有關(guān)的不確定性[8]；其二，風(fēng)險就是在給定情況下和特定時間內(nèi)，可能發(fā)生的結(jié)果之間的差異[9]。由上述風(fēng)險的定義可知，所謂風(fēng)險要具備兩方面條件，一是不確定性，二是產(chǎn)生損失后果，否則就不能稱為風(fēng)險。重力壩的各個建設(shè)環(huán)節(jié)存在不確定性，而且因?yàn)檫@些不確定因素往往造成不同的損失后果，因此，滿足風(fēng)險兩個方面的條件。3.12與風(fēng)險有關(guān)的概念與風(fēng)險相關(guān)的概念[10]有以下幾個:風(fēng)險因素風(fēng)險因素是指對于一個事件會產(chǎn)生風(fēng)險的因素,這種因素是事件產(chǎn)生危險的潛在原因和來源.自然因素對于重力壩來講,自然因素是一個很重要的因素,比如說:地質(zhì)條件，水文環(huán)境等，這些均能引起重力壩的安全。對于不可控制的自然環(huán)境，應(yīng)通過識別其高概率產(chǎn)生的風(fēng)險，來針對性的采取措施，以防患于未然。比如：對運(yùn)輸材料、施工中的各種活動，都要避免在不良天氣下進(jìn)行，以保證運(yùn)輸、施工等環(huán)節(jié)的安全性，進(jìn)一步保證壩體的穩(wěn)定與安全[11]。經(jīng)濟(jì)因素經(jīng)濟(jì)風(fēng)險是指在經(jīng)濟(jì)中對于壩體建設(shè)與運(yùn)行造成威脅的風(fēng)險。在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，所承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險主要是稅務(wù)風(fēng)險、資金風(fēng)險、合同風(fēng)險等。社會政治風(fēng)險社會政治風(fēng)險主要體現(xiàn)在重力壩的建設(shè)對于國民經(jīng)濟(jì)的影響以及對于重力壩失事時對于國家產(chǎn)生的損失。風(fēng)險損失在風(fēng)險管理中，由于意外而發(fā)生的人生損害及經(jīng)濟(jì)損失，就是風(fēng)險損失。它包含兩個方面，一方面，是非故意的，非預(yù)計(jì)的事件；第二方面，造成了一定的損失。對于風(fēng)險損失，應(yīng)該盡量做出定量分析，對于不能進(jìn)行定量評估的事件，至少也要進(jìn)行全面的估計(jì)。損失概率損失概率是指損失出現(xiàn)的機(jī)會，分為客觀概率和主觀概率兩種[11]?？陀^概率是指長時期內(nèi)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后的得出的事件發(fā)生的概率。主觀概率是指個人對某一事件發(fā)生可能性的估計(jì)。3.13風(fēng)險的分類根據(jù)風(fēng)險造成的后果分類(1)純粹風(fēng)險。純粹風(fēng)險是指僅造成損失無收益可能的風(fēng)險。(2)投機(jī)風(fēng)險。投機(jī)風(fēng)險是指既可能造成損失又可能獲得額外收益的風(fēng)險。比如：市場風(fēng)險、經(jīng)營風(fēng)險、投資風(fēng)險.2．根據(jù)風(fēng)險的程度分類(1)可控風(fēng)險[12]。指發(fā)現(xiàn)風(fēng)險之后，可以對其進(jìn)行預(yù)防、轉(zhuǎn)移以減少損失的風(fēng)險。比如：質(zhì)量風(fēng)險、工期風(fēng)險、采購風(fēng)險、資金風(fēng)險等。(2)不可控風(fēng)險[13]。指主體自身無法左右和控制的風(fēng)險。這類風(fēng)險多難以預(yù)測與控制。比如：經(jīng)濟(jì)風(fēng)險、政治風(fēng)險、法律風(fēng)險、自然風(fēng)險、等。3．根據(jù)風(fēng)險的對象分類(1)人身風(fēng)險。作用于人本身，影響人們身心健康的風(fēng)險。(2)財(cái)產(chǎn)風(fēng)險。財(cái)產(chǎn)發(fā)生損失、貶值的風(fēng)險。(4)責(zé)任風(fēng)險。指形成過失而造成他人損失和傷害，違背了合同、道義上的規(guī)定，需要負(fù)法律責(zé)任與賠償責(zé)任的風(fēng)險。(5)信用風(fēng)險。在各種信用活動中，由于一方違約給對成經(jīng)濟(jì)損失而形成的風(fēng)險。4．根據(jù)風(fēng)險的嚴(yán)重程度分類(1)致命的風(fēng)險(2)嚴(yán)重的風(fēng)險(3)一般的風(fēng)險風(fēng)險人員要重點(diǎn)控制前兩種風(fēng)險。兩者在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的機(jī)率較小,利于風(fēng)險管理人員將主要精力花在它們身上。3.2重力壩所受風(fēng)險特點(diǎn)1．重力壩所受的風(fēng)險是客觀存在的重力壩所受的風(fēng)險不會由于人的認(rèn)知水平的差異而發(fā)生改變，它是客觀存在的。隨著人們對重力壩風(fēng)險評估的理論研究日益成熟，人們會對重力壩的風(fēng)險分析更加完善，更加全面。2．重力壩所受的風(fēng)險的發(fā)生具有可預(yù)測性雖然人們對于重力壩的風(fēng)險認(rèn)識還處于日益成熟的階段，但是對于一些經(jīng)常影響壩體穩(wěn)定的這些因素，我們是可以預(yù)測并且加以防患的。3．重力壩所受的風(fēng)險具有危害性從上文所述的風(fēng)險的定義所知，重力壩的風(fēng)險應(yīng)該取其第二方面的條件定義，即風(fēng)險會產(chǎn)生損失危害，也就是風(fēng)險具有危害性。4．重力壩的風(fēng)險與效益是矛盾的一般來說，要想重力壩發(fā)揮更多的防洪以及經(jīng)濟(jì)等效益，其壩體的規(guī)模就會擴(kuò)大，相應(yīng)的，壩體所受的風(fēng)險也就會增加。同時水利水電工程系統(tǒng)的風(fēng)險和效益是并存的，不可分離的。因?yàn)橹挥懈矣诔袚?dān)一定的風(fēng)險，才能使得水利水電工程系統(tǒng)盡可能多地綜合發(fā)揮效益。3.3重力壩所受風(fēng)險因素第4章風(fēng)險評估方法本章將介紹幾種常用的風(fēng)險評估方法[13]。4.1層次分析法概述層次分析法（Theanalytichierarchyprocess）簡稱AHP，在20世紀(jì)70年代中期由美國運(yùn)籌學(xué)家托馬斯·塞蒂（T.L.Saaty）正式提出[14],應(yīng)用范圍很廣.4.11．AHP模式與步驟[15]用AHP解決問題，有四個步驟：1.將對復(fù)雜的問題的評估結(jié)構(gòu)化,系統(tǒng)化,建立問題的遞階層次結(jié)構(gòu)；2.建立評估屬性和各個屬性下不同方案的兩兩比較判斷矩陣；3.由判斷矩陣計(jì)算被比較元素相對權(quán)重和各個方案的相對評估值；4.進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。4.1=2\*Arabic2.架構(gòu)問題與分清決策元素應(yīng)用AHP于多屬性決策問題時,先定義問題,了解問題本質(zhì),分清相關(guān)的決策元素.同樣,AHP也可以應(yīng)用于群體決策,或者由一組專家意見來協(xié)助決策.在這個階段,可以利用頭腦風(fēng)暴法,焦點(diǎn)訪談,Delphi法,或名義群體技術(shù)等群體決策方法,將影響決策的決策元素逐一列出.4.13.目標(biāo)定義與層級結(jié)構(gòu)在構(gòu)建層級結(jié)構(gòu)之前,需要確認(rèn)各個目標(biāo),將目標(biāo)分為總目標(biāo),根本目標(biāo)和屬性[16].2.準(zhǔn)則層3.方案層2.準(zhǔn)則層3.方案層1.目標(biāo)層方案方案方案最高層：目標(biāo)層G4.14.方案產(chǎn)生與層級結(jié)構(gòu)4.15．屬性成對比較以建立相對權(quán)重1依評估尺度收集衡量值A(chǔ)HP將評估不同相對重要性劃分為5級[16]:2建立成對比較矩陣[17]兩兩比較其重要性得判斷矩陣，顯然滿足：，，[18]3計(jì)算特征值與特征向量計(jì)算判斷矩陣A的最大特征根λmax和與其相對應(yīng)的經(jīng)歸一化后的特征向量W=(w1,w2,…,wn)T.AW=W,由此得到的特征向量W=(w1,w2,…,wn)T就作為對應(yīng)評價單元的權(quán)重向量。建立如下成對比較矩陣[19]:成對比較矩陣A與權(quán)重向量W的內(nèi)積為4驗(yàn)證一致性在單層次判斷矩陣A中，當(dāng)aij=aik/ajk時，稱判斷矩陣為一致性矩陣。進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的步驟如下：（a）計(jì)算一致性指標(biāo)C.I.：[２０]，式中n為判斷矩陣階數(shù)。（b）計(jì)算平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.平均隨機(jī)一致性檢驗(yàn)指標(biāo)[21]如下：（c）計(jì)算一致性比例C.R.：C.R.＝C.I./R.I.當(dāng)C.R.<0.1時，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的。5.16．方案成對比較以建立個別屬性下的方案衡量方案間的兩兩比較在每個屬性下都進(jìn)行一次,操作過程與上面相同,包括以下4個步驟:1依評估尺度收集衡量值2建立成對比較矩陣3計(jì)算特征值與特征向量4驗(yàn)證一致性5.17．匯總模式與方案總排序?qū)?quán)重矩陣W與評分矩陣w做內(nèi)積,即可計(jì)算每個方案的綜合評分,并據(jù)以作為總排序的結(jié)果,即 wp1wq1wr1 w1 w1wp1+w2wq1+w3wr1 方案一wW= wp2wq2wr2 w2 = w1wp2+w2wq2+w3wr2 方案二 wp3wq3wr3 w3 w1wp3+w2wq3+w3wr3 方案三最后根據(jù)得出的數(shù)值來判斷,選擇方案.5.18.AHP方法的特性層次分析AHP的特點(diǎn)[22]：1.主觀性：對于不同屬性的判斷，充分的融入了判斷主體對其的理解與信息的把握，最終結(jié)果與判斷主體有很大關(guān)聯(lián)。2.簡潔性：無需利用計(jì)算機(jī)計(jì)算即可得到結(jié)果。3.實(shí)用性：既可以進(jìn)行定量分析，也可以進(jìn)行定性分析；但最優(yōu)化方法只可以用定量分析；4.系統(tǒng)性.AHP的主要不足在于：1.AHP只能用于選擇方案，而不能生成方案；最終結(jié)果與判斷主體有很大關(guān)聯(lián)，容易產(chǎn)生錯誤。2.機(jī)械性——本身按照一定的算法，機(jī)械古板，有些計(jì)算結(jié)果并不能反映現(xiàn)實(shí)，令人難以接受。3.AHP——只有在群體決策時才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。對于個人，判斷的幅度變化較大，對結(jié)果有很大的影響。雖然AHP有很明顯的缺點(diǎn)，但由于其簡單、實(shí)用的特點(diǎn)，仍是多目標(biāo)決策的有效方法，至今仍被廣泛應(yīng)用。4.2模糊綜合評價法4.21模糊綜合評價法的基本定理[23]模糊綜合評價是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，將一些邊界不清、不容易量化的指標(biāo)或者因素將其量化，進(jìn)而從這些因素來分析事物的綜合評價。4.22模糊綜合評價的基本步驟1.確定評價因素和評價等級。2.構(gòu)造判斷矩陣和確定權(quán)重。3.將模糊判斷矩陣與因素的權(quán)向量進(jìn)行模糊運(yùn)算并進(jìn)行歸一化。4.最后得到結(jié)果。4.3貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法4.31貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法概述[24]貝葉斯網(wǎng)絡(luò)也稱為信度網(wǎng)絡(luò)或推理網(wǎng)絡(luò)，是基于概率分析和圖論的一種不確定知識的表示和推理模型。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)主要由兩部分構(gòu)成:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和條件概率表。4.32貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的特性：作為對域的一種完備而無冗余的表示，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)比全聯(lián)合概率分布緊湊得多BN的緊湊性是局部結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)一個非常普遍的例子。BN中每個節(jié)點(diǎn)只與數(shù)量有限的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)生直接的相互作用。BN相對于全聯(lián)合概率分布，所需數(shù)據(jù)與節(jié)點(diǎn)較少。4.33貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造原則[25]：1.添加“根本原因”節(jié)點(diǎn)2.加入受它們直接影響的變量3.依次類推，直到葉節(jié)點(diǎn)，即對其它變量沒有直接因果影響的節(jié)點(diǎn)4.兩節(jié)點(diǎn)間的有向邊的取舍原則：更高精度概率的重要性與指定額外信息的代價的折衷5.“因果模型”比“診斷模型”需要更少的數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)也更容易得到第5章應(yīng)用層次分析法對重力壩設(shè)計(jì)案例分析5.1分析過程1．提出問題，列出決策元素，定義問題目前,重力壩的設(shè)計(jì)方案有A,B,C三個.在征詢專家和經(jīng)過群體決策之后,定出重力壩風(fēng)險系統(tǒng)的子目標(biāo)”人為風(fēng)險”和”非人為風(fēng)險”,其中,人為風(fēng)險含有三個子屬性,設(shè)計(jì)風(fēng)險,施工風(fēng)險和運(yùn)行風(fēng)險.非人為風(fēng)險包括自然風(fēng)險和政策風(fēng)險.每個屬性的重點(diǎn)如下:評估屬性考慮重點(diǎn)設(shè)計(jì)風(fēng)險設(shè)計(jì)者能力的高低設(shè)計(jì)方案的技術(shù)性設(shè)計(jì)方案的時效性施工質(zhì)量施工風(fēng)險施工速度進(jìn)程施工管理運(yùn)行風(fēng)險員工管理員工素質(zhì)外界荷載環(huán)境風(fēng)險自然環(huán)境政治環(huán)境勞務(wù)市場經(jīng)濟(jì)風(fēng)險合同稅務(wù)資金2.建立層級結(jié)構(gòu)根據(jù)上述所提出的屬性以及專家意見，可以構(gòu)建出一個階層關(guān)系圖，如下圖：層級關(guān)系圖3.建立成對比較矩陣，計(jì)算特征值與特征向量，驗(yàn)證一致性在確定了決定重力壩風(fēng)險的評估目標(biāo)和層級關(guān)系之后,可以用問卷等其他詢問方式咨詢專家對于此決策的專業(yè)性意見,分別建立各屬性,以及建立各區(qū)位兩兩成對比的相對評估矩陣,再進(jìn)一步驗(yàn)證各矩陣的一致性指標(biāo)C.I及C.R.不光要對于評估目標(biāo)之間進(jìn)行兩兩比較,也要對一個屬性下細(xì)分的三個或者以上屬性進(jìn)行比較.進(jìn)而求得總目標(biāo)下子目標(biāo)之間的權(quán)重向量W,以及求得子目標(biāo)屬性下面的權(quán)重向量WC與WO.首先建立子目標(biāo)”人為風(fēng)險”與”非人為風(fēng)險”的成對比較矩陣:人為非人為人為 1 3 非人為0.31經(jīng)過計(jì)算后得到特征向量=2,權(quán)重向量W=[0.667,0.333]T.由于只有兩個子目標(biāo)相互比較,所以沒有一致性的問題.建立子目標(biāo)技術(shù)下面的屬性之間的成對比較矩陣:運(yùn)行施工設(shè)計(jì)運(yùn)行 1 0.5 0.3施工 2 1 0.5設(shè)計(jì) 3 2 1 經(jīng)過計(jì)算得到特征向量=3.009,權(quán)重向量W=[0.1634,0.2970,0.5396]T.且C.R.=0.0078,C.I.=0.0045,故通過一致性檢驗(yàn).在非人為下針對其子屬性間的成對比較矩陣:經(jīng)濟(jì)環(huán)境經(jīng)濟(jì) 1 2 環(huán)境0.51經(jīng)過計(jì)算可以得到,特征向量=2,權(quán)重向量W=[0.75,0.25]T.同樣不需要一致性檢驗(yàn).接著在各評估目標(biāo)下,對其子屬性建立成對比較矩陣,并且計(jì)