基于運行風險度與馬爾科夫鏈的大壩運行壽命評估

范振東

（國家能源局大壩安全監察中心，浙江杭州，311122）

1 概述

大壩運行壽命評估是一個多學科交叉的復雜技術問題，同時受大壩龐大的結構體系、復雜的地質條件和運行環境、材料老化等因素影響，很難對大壩運行壽命進行量化評估[1-2]。然而，對大壩運行壽命進行評估和預測可以為制定大壩除險加固決策提供參考依據，從而在全壽命周期內基于保障大壩安全運行的前提下控制除險加固成本。為此，國內許多專家學者對如何評估大壩運行壽命做了深入研究。如蘇懷智[3-4]等提出了基于時變可靠度的大壩使用壽命評估方法，但該方法需要事先假定壩體材料參數時變特性，具有較強的人為主觀性。朱伯芳[5]從混凝土碳化、凍融破壞等方面考慮大壩使用壽命，然而由于大壩體積龐大、碳化速率極為緩慢，由此計算出來的使用壽命很長，與實際不符。宋恩來[6]從大壩原型監測數據出發，反演壩體混凝土綜合彈性模量的時變規律，但該方法沒有建立綜合彈模和運行壽命的對應關系，且計算工作量大。

眾所周知，大壩的運行性態可以通過原型監測資料反映，因此，大壩的原型監測資料也隱含了大壩運行壽命的客觀信息。筆者從大壩監測系統實測資料出發，基于大壩運行風險度，運用馬爾科夫鏈方法對大壩運行壽命評估進行初步探索，為預測大壩運行壽命探索一種新思路。

2 大壩運行風險度評估體系和評判準則

2.1 風險度定義

大壩的運行風險率RI也可稱為大壩失事的總概率Pf，其定義可用下列數學表達式表示：