基于云理論的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水庫(kù)塌岸預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于云理論的水庫(kù)塌岸風(fēng) 險(xiǎn)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，對(duì)鐵路運(yùn)輸量的需求越來越大，同時(shí)也對(duì)鐵路安 全運(yùn)輸?shù)囊笠苍絹碓礁摺ａ槍?duì)跨越庫(kù)區(qū)的重載鐵路，要全面考慮鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，從而?庫(kù)塌岸對(duì)鐵路安全運(yùn)營(yíng)的影響也成為必須要考慮的重點(diǎn)。
[0003] 水庫(kù)蓄水致使河岸自然地質(zhì)條件發(fā)生重大改變，庫(kù)區(qū)水位上升抬升庫(kù)岸侵蝕基準(zhǔn) 面，引起庫(kù)區(qū)河道水文條件發(fā)生重大變化，誘發(fā)水庫(kù)庫(kù)岸再造運(yùn)動(dòng)。隨著水庫(kù)建成蓄水，河 道內(nèi)水流流速漸緩并形成人工湖泊靜水。由此，水庫(kù)坡岸會(huì)發(fā)生一系列地質(zhì)現(xiàn)象，塌岸即是 最為典型、最為常見的庫(kù)岸工程地質(zhì)災(zāi)害。
[0004] 塌岸是水庫(kù)蓄水后普遍發(fā)生的災(zāi)害，其影響因素有很多，各因素之間也存在著錯(cuò) 綜復(fù)雜的關(guān)系，對(duì)于塌岸的風(fēng)險(xiǎn)分析主要有定性分析方法與定量分析方法，常見的有層次 分析法、改進(jìn)層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、事故樹等。但是，以上分析方法都存在著主觀性 大的問題，使得評(píng)價(jià)結(jié)果偏離客觀實(shí)際，據(jù)此現(xiàn)有技術(shù)中還提出了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的塌岸 風(fēng)險(xiǎn)分析方法和基于S-SVM以及可拓學(xué)的塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法。
[0005] 對(duì)于基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以很好地對(duì)不確定性問題進(jìn) 行描述和推理，但是節(jié)點(diǎn)概率和條件概率的確定需要依靠專家經(jīng)驗(yàn)和大量的歷史數(shù)據(jù)，當(dāng) 過多的依靠專家經(jīng)驗(yàn)、歷史數(shù)據(jù)缺失或不完善時(shí)，使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析也存在著 一定的局限性。
[0006] 對(duì)于基于LS-SVM以及可拓學(xué)的塌岸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，雖然充分的考慮了評(píng)價(jià)問題 的模糊性，但是忽略了評(píng)價(jià)過程中隨機(jī)性的影響。
[0007] 因此，以上的塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法的評(píng)價(jià)結(jié)果都有可能偏離客觀實(shí)際，不夠精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種基于云理論的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法，用于解決現(xiàn)有技 術(shù)中塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法不夠精確的問題。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于云理論的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法，該水 庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法包括：根據(jù)多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)論域的數(shù)字特征生成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺；根據(jù) 反映決策者對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)語(yǔ)的決策矩陣計(jì)算實(shí)際云重心向量偏離理想狀態(tài)云重心 向量的偏離度；根據(jù)所述偏離度和所述云評(píng)價(jià)標(biāo)尺確定塌岸的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
[0010] 優(yōu)選地，所述根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)論域的數(shù)字特征生成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺包括：劃分示出 塌岸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)論域，并建立與所述評(píng)價(jià)論域?qū)?yīng)的評(píng)語(yǔ)集；根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)論 域的數(shù)字特征，建立各評(píng)價(jià)論域的云模型；以及基于所述云模型生成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺。
[0011]優(yōu)選地，所述評(píng)價(jià)論域包括[0,0. 25)、[0. 25, 0. 4)、[0. 4, 0. 75)、[0. 75, 1]四個(gè)區(qū) 間，且該評(píng)價(jià)論域?qū)?yīng)的評(píng)語(yǔ)集為U= {:低、中、高、很高}。
[0012] 優(yōu)選地，所述根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)論域的數(shù)字特征，建立各評(píng)價(jià)論域的云模型包 括：根據(jù)所述評(píng)價(jià)論域的邊界值，對(duì)該評(píng)價(jià)論域?qū)?yīng)的評(píng)語(yǔ)集中的評(píng)語(yǔ)進(jìn)行定量化處理，并 計(jì)算定量化后的評(píng)語(yǔ)的數(shù)字特征，得到各評(píng)價(jià)論域的云模型。優(yōu)選地，所述基于所述云模型 生成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺包括：根據(jù)所述云模型的數(shù)字特征，建立由若干個(gè)云滴組成的評(píng)價(jià)云；以 及在所述評(píng)價(jià)云中，將不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的正態(tài)云置于同一坐標(biāo)系內(nèi)，構(gòu)成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺。
[0013] 優(yōu)選地，所述根據(jù)反映決策者對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)語(yǔ)的決策矩陣計(jì)算實(shí)際云重心 向量偏離理想狀態(tài)云重心向量的偏離度包括：根據(jù)預(yù)先確定的風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重和所述決策矩 陣計(jì)算實(shí)際云重心向量；以及計(jì)算實(shí)際云重心向量偏離理想狀態(tài)云重心向量的偏離度。
[0014] 優(yōu)選地，所述根據(jù)預(yù)先確定的風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重和所述決策矩陣計(jì)算實(shí)際云重心向量 包括：對(duì)預(yù)先確定的風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重和所述決策矩陣進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到實(shí)際云重心向量。
[0015] 優(yōu)選地，所述計(jì)算實(shí)際云重心向量偏離理想狀態(tài)云重心向量的偏離度包括：將實(shí) 際云重心向量和風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到實(shí)際云重心向量偏離理想狀態(tài)云重心向 量的偏咼度。
[0016]優(yōu)選地，所述將實(shí)際云重心向量和風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到實(shí)際云重心 向量偏離理想狀態(tài)云重心向量的偏離度包括：對(duì)實(shí)際云重心向量進(jìn)行歸一化處理；以及將 歸一化處理后得到的向量與風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，得到實(shí)際云重心向量偏離理想狀 態(tài)云重心向量的偏離度。
[0017] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述偏離度和所述云評(píng)價(jià)標(biāo)尺確定塌岸的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)包括：將所 述偏離度的值輸入到所述云評(píng)價(jià)標(biāo)尺，以確定塌岸的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
[0018] 通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法結(jié)合 了水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的客觀實(shí)際，能夠定量評(píng)價(jià)水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)，且識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)更為精確。
[0019] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0020] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0021] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法的流程示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)因素體系的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中建立各評(píng)價(jià)論域的云模型的流程示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中建立云評(píng)價(jià)標(biāo)尺的流程示意圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中形成的云評(píng)價(jià)標(biāo)尺的示例圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0027] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法不夠精確的問題，本發(fā)明提出了基于云理論來 進(jìn)行水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析的思路。云理論是一種將模糊性和隨機(jī)性相結(jié)合的理論，它通過期 望、熵及超熵構(gòu)建云發(fā)生器描述概念的不確定性，并且能夠簡(jiǎn)單直觀地完成定性概念和定 量值的轉(zhuǎn)變。云理論在考慮概念模糊性的同時(shí)還充分的體現(xiàn)了評(píng)價(jià)的隨機(jī)性，且在處理模 糊信息不完整及不確定問題上具有一定優(yōu)勢(shì)，因此云理論為塌岸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的定量評(píng)價(jià)提供 了新的思維。
[0028] 其中，云的期望Ex是指云滴在論域空間的分布期望，就是最能代表定性概念的點(diǎn)， 也是這個(gè)概念量化的最典型樣本。云的熵匕是指定性概念的不確定性度量，由概念的隨機(jī) 性和模糊性共同決定，一方面匕是定性概念隨機(jī)性的度量，反映了能夠代表這個(gè)定性概念 的云滴的離散程度，另一方面又是定性概念亦此亦彼性的度量，反映了論域空間中可被概 念接受的云滴的取值范圍。云的超熵扎是熵的不確定性的度量，即是熵的熵，由熵的隨機(jī) 性和模糊性共同決定，反映各云滴的離散度，氏越小，云滴越凝聚。本實(shí)施例所指的數(shù)字特 征主要即是指期望、熵和超熵。
[0029] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于云理論的水庫(kù)塌岸風(fēng)險(xiǎn)分析方法，該方法主要包 括：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)論域的數(shù)字特征生成云評(píng)價(jià)標(biāo)尺；根據(jù)反映決策者對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素 的評(píng)語(yǔ)的決策矩陣計(jì)算實(shí)際云重心向量偏離理想狀態(tài)云重心向量的偏離度；根據(jù)所述偏離 度和所述云評(píng)價(jià)標(biāo)尺確定塌岸的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在此基礎(chǔ)步驟的基礎(chǔ)上，具體步驟則如圖1所 示，包括：
[0030] 步驟S1，劃分示出塌岸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)論域。
[0031] 其中，劃分示出塌岸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)論域是基于塌岸的多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行的。如 圖2所示，本實(shí)施例中塌岸的多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素主要包括：大氣水文（大氣降水、庫(kù)水位、溫度 等）、岸坡的地形地貌特征（水上岸坡坡高、自然坡腳、坡形特征、岸坡組合等）、動(dòng)力學(xué)因素