水利水电工程施工导流方案决策研究
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摘要
施工导流系统是水利水电工程中的一个重要系统。施工导流方案决策是关系到水电工程造价、工期、安全和施工方便与否的关键问题。本文围绕这一主题，对施工导流风险率计算和导流方案优选决策进行了探讨和研究，给出了全面考虑水文、水力不确定性的导流风险计算数学模型和导流方案模糊多属性优选决策模型。
通过对导流风险来源和引起导流风险的各种不确定性因素的论述和分析，把施工导流风险定义为天然来(洪)水经过调蓄后，导流泄水建筑物的最大泄水流量超过其设计最大泄水能力的概率。在该模型中，可考虑水文中的洪峰流量、洪水总量和洪水过程的不确定性及水力的不确定性，提出了用Monte-Carlo方法计算施工导流风险的步骤和用近似法计算施工导流风险的方法。
考虑到施工导流方案决策时的实际情况，对影响导流方案优选的四个属性指标的特点和决策过程进行了分析和研究，认为施工导流方案决策中的模糊性应该受到重视。本文将当今决策前沿理论和模糊数学理论应用于施工导流方案决策过程中，提出用采用三角模糊数来表示属性指标值和各指标的权重大小，同时给出了定性指标量化的三角模糊数两极比例方法和多属性决策中指标权重的确定方法。该模型所蕴涵的信息量比经典决策模型要大，决策过程也更加符合客观实际。最后，通过一算例，说明了该模型的具体决策过程。
Construction diversion system is an important system in water resources and hydraulic engineering. The decision making of Construction diversion is a key problem concerned with the cost, period, safety and convenience of construction. Around the main subject, the thesis studies the risk calculation of diversion and the decision making of diversion scheme. Then, a mathematical model for risk calculation of diversion considering of the uncertainty of hydrology and hydraulics is defined and a scheme selection optimization model of diversion based on fuzzy multi-attribute decision-making is established.
By analyzing risk sources and those uncertain factors affecting the risk, the diversion risk is defined as the probability of the maximum discharge after being adjusted and held higher than the maximum design flood. In this model, the peak of flood, flood total outflow and flood process are to be considered. A calculation program with Monte-Carlo method and a simplified method for calculating diversion risk are suggested.
In consideration of the actual situation in decision making of construction diversion, the fuzzy that exists in the four attribute indexes and decision-making process should be attached importance to. This paper applies the fuzzy theory and the newest decision-making theory to the process of diversion scheme selection optimization and triangular fuzzy number is used to express the values of those attribute indexes and their weights, together with the triangular fuzzy number bipolar scaling method which quantifies the qualitative factors and the method which determine the weights of these factors. The information included in the model is much more than that in the classical decision-making model, so the process of decision-making model is more suitable to the fact. Finally, an example is given to show concretely the decision-making process.
通过对导流风险来源和引起导流风险的各种不确定性因素的论述和分析，把施工导流风险定义为天然来(洪)水经过调蓄后，导流泄水建筑物的最大泄水流量超过其设计最大泄水能力的概率。在该模型中，可考虑水文中的洪峰流量、洪水总量和洪水过程的不确定性及水力的不确定性，提出了用Monte-Carlo方法计算施工导流风险的步骤和用近似法计算施工导流风险的方法。
考虑到施工导流方案决策时的实际情况，对影响导流方案优选的四个属性指标的特点和决策过程进行了分析和研究，认为施工导流方案决策中的模糊性应该受到重视。本文将当今决策前沿理论和模糊数学理论应用于施工导流方案决策过程中，提出用采用三角模糊数来表示属性指标值和各指标的权重大小，同时给出了定性指标量化的三角模糊数两极比例方法和多属性决策中指标权重的确定方法。该模型所蕴涵的信息量比经典决策模型要大，决策过程也更加符合客观实际。最后，通过一算例，说明了该模型的具体决策过程。
Construction diversion system is an important system in water resources and hydraulic engineering. The decision making of Construction diversion is a key problem concerned with the cost, period, safety and convenience of construction. Around the main subject, the thesis studies the risk calculation of diversion and the decision making of diversion scheme. Then, a mathematical model for risk calculation of diversion considering of the uncertainty of hydrology and hydraulics is defined and a scheme selection optimization model of diversion based on fuzzy multi-attribute decision-making is established.
By analyzing risk sources and those uncertain factors affecting the risk, the diversion risk is defined as the probability of the maximum discharge after being adjusted and held higher than the maximum design flood. In this model, the peak of flood, flood total outflow and flood process are to be considered. A calculation program with Monte-Carlo method and a simplified method for calculating diversion risk are suggested.
In consideration of the actual situation in decision making of construction diversion, the fuzzy that exists in the four attribute indexes and decision-making process should be attached importance to. This paper applies the fuzzy theory and the newest decision-making theory to the process of diversion scheme selection optimization and triangular fuzzy number is used to express the values of those attribute indexes and their weights, together with the triangular fuzzy number bipolar scaling method which quantifies the qualitative factors and the method which determine the weights of these factors. The information included in the model is much more than that in the classical decision-making model, so the process of decision-making model is more suitable to the fact. Finally, an example is given to show concretely the decision-making process.
引文
【1】 王长新，王惠民，徐祖信等．水力不确定性对施工导流综合风险的影响．八一农学院学报，1995(9)．
【2】 唐晓阳，肖焕雄．施工导流系统设计风险率模型研究．武汉水利电力大学学报，1996(2)．
【3】 胡志根，刘全，贺昌海等．基于Monte-Carlo方法的土石围堰挡水导流风险分析．水科学进展，2002(9)．
【4】 肖焕雄，韩采燕，唐晓阳．施工导流标准与方案优选．湖北：湖北科学技术出版社，1996：123-135．
【5】 储详元．水力不确定模型研究．水利学报，1992(5)．
【6】 黄克中．明渠水力设计的随机方法．武汉水利电力学院学报，1983(2)．
【7】 王燕生．工程水文学．北京：中国水利水电出版社，1998年10月．
【8】 肖焕雄．施工导截流与围堰工程研究．北京：中国电力出版社，2002年5月．
【9】 朱勇华．施工导截流风险及其防洪风险研究．武汉大学博士学位论文，2001年10月．
【10】 吕满英．考虑洪水过程不确定性的泄洪风险分析．新疆农业大学硕士学位论文，2002年5月．
【11】 王卓甫．考虑洪水过程不确定的施工导流风险分析计算．水利学报，1998(4)．
【12】 金明．水力不确定性及其在防洪系统风险分析的影响．河海大学学报，1991，19(1)．
【13】 徐祖信，郭子中．开敞式溢洪道泄洪风险计算．水利学报，1989，(4)．
【14】 Ben Chie yen, Risks In Hyfrologic Design of Engineering
Projects, Journal of the Hydraulic Division, ASCE, No.HY4,1970, (4).
【15】 王卓甫．用风险分析方法选择施工导流方案．水利学报，1989，(11)．
【16】 唐晓阳，肖焕雄．导流方案目标权重的确定及定性目标量化．长江科学院院报，1995(12)．
【17】 肖焕雄．论施工导流标准．水力发电学报，1992，(5)．
【18】 李景玉，徐宗学．洪水风险率Poisson模型应用分析．数理统计与应用概率，1988(3)．
【19】 邓永录，徐宗学．洪水风险率分析的更新过程模型及其应用．水电能源科学，No．3，1989，9(3)．
【20】 徐宗学，邓永录．洪水风险率HSPPB模型及其应用．水力发电学报，1988，(9)．
【21】 徐宗学，叶手泽．洪水风险率CAPPC模型及其应用．水利学报，1988，(9)．
【22】 徐宗学，肖焕雄．洪水风险率CAPPN模型初步应用研究．水利学报，1988，(9)．
【23】 韩采燕．施工导流标准及过水土石围堰护坡稳定性研究：[武汉水利电力大学博士论文]．1993年2月．
【24】 孙志禹．施工导流围堰动态、多重、随机风险率模型研究：[武汉水利电力大学博士论文]．1994年3月．
【25】 孙志禹．过水围堰初期导流工程风险率计算模型．水电能源科学，1996(3)．
【26】 肖焕雄，孙志禹．过水围堰初期导流费用风险率计算研究．武汉水利电力大学学报，1994(6)．
【27】 周宜红．施工导截流方案风险决策研究：[武汉水利电力大学博士论文]，1995年3月．
【28】 周宜红，肖焕雄．过水围堰导流标准的多目标风险决策．人民长江，1993(3)．
【29】 姜树海．随机微分方程在泄洪风险分析中的应用，水利学报，1994(3)．
【30】 姜树海．用风险决策方法确定施工导流标准．水利水运科学研究，1997(1)．
【31】 姜树海．大坝防洪安全的评估和校核，水利学报，1998(1)．
【32】 周宜红，胡志根．施工截流系统风险率研究．水电能源科学，1996(3)．
【33】 周宜红等．施工截流标准的合理确定．水电站设计，No．4，1996(12)．
【34】 Ben-Chie Yen.Risk in Hydrologic Design of Engineering Project.Proceeding ASCE,Vol.96,Hy.1970.
【35】 肖焕雄，史精生．施工导流标准的多目标风险决策．水利学报，1990(11)．
【36】 吕岳鹏．施工导流方案决策研究．[武汉水利电力大学博士论文]．学位论文．1991．
【37】 王华．水利水电工程施工导流方案决策研究．西安理工大学硕士学位论文．西安．1999．
【38】 钟登华，毛寨汉，刘东海．施工导流方案的多目标总体综合评价方法[J]．水利水电技术，2002(5)．
【39】 肖焕雄，韩采燕，唐晓阳．施工导流标准与方案优选．湖北：湖北科学技术出版社，1996：220-243．
【40】 王卓甫．施工导流风险分析．水利学报，1992．5．
【41】 Yeou-Koung Tung,and Larry W.Mays, Risk Analysis for Hydr aulic Design, J. of the Hydraulic Div. ASCE, Vol.106, No.HY5,1980.
【42】 Yeou-Koung Tung, and Larry W.Mays, Risk Models for Flood Design, Water Resources Research,Vol.17,No.4,1981(8).
【43】 Daniel Resendiz-Carrillo and Lester B.Lave, Optimizing Spillway Capacity with an Estimated Distribution of Floods, Water Resources Research,Vol.23,No.11,1987 (11).
【44】 Yeou-koung Tung, Models for Evaluating Flow Conveyance Reliability of Hydraulic Structures, Water Resources Research, Vol.21, No.10,1985(10).
【45】 Yixing Bao, Yeou-koung Tung & Victor R. Hasfurther. Evaluation of uncertainty in flood magnitude Estimator on annual expected damage cost of hydraulic structures. Water Resources Research. 1987.23(11)
【46】 华东水利学院主编．水文学的概率统计基础．北京：水利出版社．1981．
【47】 王俊德编．水文统计．北京，水利电力出版社．1993．
【48】 王长新，王惠民，徐祖信，陈凤兰等．泄洪风险计算方法的比较．水利发电．1996．12．
【49】 王长新．施工导流风险分析及计算．河海大学硕士学位论文．南京．1995．
【50】 Yeou-Koung Tung. Risk analysis for hydraulic design. Journal of Hydraulic Division. ASCE.1980.106(3).
【51】 肖琳．施工水文学．北京：水利电力出版社，1993．
【52】 Yen B C.Stochastic and Risk Analysis in Hydraulic Engineering. USA, 1986.
【52】 朱本仁．蒙特卡罗方法引论．济南：山东大学出版社，1987．
【53】 金光炎．水文水资源随机分析．北京：中国科学技术出版社，1993．
【54】 罗高荣．模糊关系合成原理用于水电站装机容量选择，水电能源科
学，1985(1)．
【55】 朱厚生，聂相田，邱林．Delphi方法与模糊综合评判在水利水电工程方案选择中的应用，华北水利水电学院学报，1985(2)．
【56】 陈守煜．多阶段多目标决策系统模糊优选理论．水利学报，1990(1)．
【57】 陈守煜，王以廉．动态模糊综合评价法及其应用．北京农业工程大学学报，1991(3)．
【58】 王光远．论综合评判几种数学模型的实质及应用．模糊数学，1984(4)．
【59】 李洪兴．综合评判逆问题．模糊数学，1985(1)．
【60】 史海珊，何似龙．水电工程建设系统综合评判方法，水利电力出版社，1994年．
【61】 周宜红等．三峡大江截流风险决策研究．武汉水利电力大学学报，No．5，1998(1)．
【62】 陈守煜．梯级水电站工作深度优选的模糊非线性规划模型，水电能源科学，1986(1)．
【63】 朱殿芳，陈建康，郭志学．结构可靠度分析方法综述．中国农村水利水电，2002(8)．
【64】 刘晨光，蒋水心．模糊优属度多目标优化模型及其在经济区水资源优化分配中的应用，水能技术经济，1990(1)．
【65】 李荣钧．模糊多准则决策理论与应用．北京：科学出版社，2002．
【66】 J.J.Buckley, The multiplejudge, multiple criteria ranking problem: A fuzzy set approach, Fuzzy Sets and Systems 13(1984), 25-38.
【67】 李荣钧，赵杰．模糊环境下的多属性决策分析．模糊系统与数学，2002(6)．
【68】 Hanlin Lee, Larry W.Mays, Improved Risk and Reliability Model for Hydraulic Structures. Water Resources Research, Vol.19,No.6, December 1983.
【2】 唐晓阳，肖焕雄．施工导流系统设计风险率模型研究．武汉水利电力大学学报，1996(2)．
【3】 胡志根，刘全，贺昌海等．基于Monte-Carlo方法的土石围堰挡水导流风险分析．水科学进展，2002(9)．
【4】 肖焕雄，韩采燕，唐晓阳．施工导流标准与方案优选．湖北：湖北科学技术出版社，1996：123-135．
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【7】 王燕生．工程水文学．北京：中国水利水电出版社，1998年10月．
【8】 肖焕雄．施工导截流与围堰工程研究．北京：中国电力出版社，2002年5月．
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【14】 Ben Chie yen, Risks In Hyfrologic Design of Engineering
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【24】 孙志禹．施工导流围堰动态、多重、随机风险率模型研究：[武汉水利电力大学博士论文]．1994年3月．
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【26】 肖焕雄，孙志禹．过水围堰初期导流费用风险率计算研究．武汉水利电力大学学报，1994(6)．
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【31】 姜树海．大坝防洪安全的评估和校核，水利学报，1998(1)．
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【39】 肖焕雄，韩采燕，唐晓阳．施工导流标准与方案优选．湖北：湖北科学技术出版社，1996：220-243．
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【55】 朱厚生，聂相田，邱林．Delphi方法与模糊综合评判在水利水电工程方案选择中的应用，华北水利水电学院学报，1985(2)．
【56】 陈守煜．多阶段多目标决策系统模糊优选理论．水利学报，1990(1)．
【57】 陈守煜，王以廉．动态模糊综合评价法及其应用．北京农业工程大学学报，1991(3)．
【58】 王光远．论综合评判几种数学模型的实质及应用．模糊数学，1984(4)．
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【60】 史海珊，何似龙．水电工程建设系统综合评判方法，水利电力出版社，1994年．
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【64】 刘晨光，蒋水心．模糊优属度多目标优化模型及其在经济区水资源优化分配中的应用，水能技术经济，1990(1)．
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【68】 Hanlin Lee, Larry W.Mays, Improved Risk and Reliability Model for Hydraulic Structures. Water Resources Research, Vol.19,No.6, December 1983.