[发明专利]一种基于贝叶斯网络的水库群泄水建筑物失效评估方法

说明书

本发明涉及一种基于贝叶斯网络的水库群泄水建筑物失效评估方法，包括：建立贝叶斯网络拓扑结构；确定各概率；溢洪体系失效概率计算；整体失效概率计算。本发明将故障概率判断的贝叶斯网络与现有判断阶梯水库群溢洪设施失效的事件树结合，并根据需要增加了因上游溃坝洪水引发的下游控制梯级失效的概率计算，形成了完整的贝叶斯溢洪设施失效评估网络，水库群泄水建筑物失效这种多变量复杂系统，成为能够分析共因失效和逆向推理的系统。这一评估系统能对信息的价值或是否需要采集新的信息做出科学的判断，使泄水建筑物失效分析逐步完善和更加科学。

技术领域

本发明涉及一种基于贝叶斯网络的水库群泄水建筑物失效评估方法，是一种水工分析计算方法，是一种泄水建筑物风险评估和梯级水库群大坝系统风险防控分析方法。

背景技术

全球极端气候出现频率加快，水库大坝可能最大洪水PMF或可能最大降水PMP的概念已经不能满足新标准的要求，原因是现有许多河流或者流域内河流系统已经非常复杂，如梯级开发形成的水库群，设计洪水还要考虑极端致灾因子如溃坝、极端气候等引起的洪水。因此，从确保大坝安全的角度出发，泄洪设施的泄流能力不仅要满足当今的规范要求，还要考虑上述溃坝等极端事件的影响，进行不断复核。

常规的梯级水库群泄水建筑物失效的评价方法主要有：蒙特卡洛法、事件树法、故障树法和决策树法等。蒙特卡洛法基于传统的统计分析，适合描述互不关联事件对结果的影响，很难描述各事件间的相互关系。事件树、故障树和决策树法可较好的表达不同层次间的逻辑关系，以及事件间的关联程度，但是对梯级水库群泄水建筑物失效这种多变量复杂系统，以及需要分析共因失效和逆向推理的系统，上述方法就很难进行分析和表达。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种基于贝叶斯网络的水库群泄水建筑物失效评估方法。所述的方法考虑承载力不足、阻塞或渗漏、闸门失效三类故障模式下基于贝叶斯网络分析的整体失效概率计算和评估方法，能够明确泄水建筑物溢洪体系失效是如何发生的，以及最终的失效概率的大小。

本发明的目的是这样实现的：一种基于贝叶斯网络的水库群泄水建筑物失效评估方法，所述方法所分析的水库群包括：上游和下游各一蓄水能力较大的水库，以及中游由多个蓄水能力较小的水库构成的梯级水库群，其中下游水库为控制性水库，所述梯级水库群的各个水库均设有带有泄洪闸的溢洪道和泄洪洞，所述的方法的步骤如下：

建立贝叶斯网络拓扑结构的步骤：建立由各水库、溢洪道、泄洪洞组成的失效树，将所述的失效树转化为系统故障的贝叶斯网络拓扑结构，并增加地震和极端洪水节点，以及极端洪水中的溃坝叶节点；所述失效树的分析中的基本事件、中间事件和顶事件被表示为相应贝叶斯网络中的根节点、中间节点和叶节点；

确定各节点概率的步骤：按规范建议值、统计值或新的计算程序、过程计算，确定贝叶斯拓扑网络的每一分支、节点的失效概率；其中：极端洪水中因上游溃坝洪水引发的下游控制梯级失效的概率的计算过程包括如下子步骤：

梯级水库群上游入库洪水系列样本分布的模拟的子步骤：

上游区间洪水分布模拟：以水库流域历史洪水为基础，按照总量倍比缩放方法结合随机数分布生成区间洪水的大样本；

溃坝最大洪水计算：