Bayes方法在水工泄洪闸门事故率分析中的运用.pdf

水 利 学 报 年 月 第 卷 第 期 文章编号 方法在水工泄洪闸门事故率分析中的运用 姜树海 范子武 南京水利科学研究院水工水力学研究所 江苏南京 摘要 泄洪闸门事故率 受设计制造 运行管理等各种复杂的不确定因素影响 随着工程的老化 影响闸门安全运 行的各种随机因素的时变特性更为明显 采用 方法 可以利用适时的闸门运行抽样检查结果 修正和改进已 积累的原观统计信息 从而将闸门老化的时变特性引入事故率 的定量分析中 为全面 准确地评估漫坝风险率创 造条件 文中根据 模型的假设 按 等值样本 概念 认为 的先验信息等值于来自实际运行过程的样本 信息 其分布符合 共轭分布簇条件 从而简化了 后验分布的计算 关键词 泄洪闸门 事故率 防洪风险分析 方法 中图分类号 文献标识码 水工泄洪闸门的可靠性对大坝等水利枢纽的安全运行起着至关重要的作用 据统计 洪水 漫坝事故的发生 是由于泄洪闸门的失效而引发的 研究水工泄洪闸门的事故率 对确定泄洪建筑物泄 流能力的随机性 定量分析大坝的防洪安全性 具有十分重要的意义 影响泄洪闸门事故率的各种不确定因素十分复杂 包括了闸门设计制造 运行管理的方方面面 特 别是随着工程的老化 影响泄洪闸门安全运行的各种随机因素的时变特性更为明显 所有这些决定了 水工泄洪闸门事故率的确定是一个棘手的问题 前人曾就已建闸坝工程的闸门失效频率进行过调查研 究 取得了一些统计意义上的分析成果 但水利工程的特异性决定了各工程泄洪闸门的事故率是不 相同的 所导致的防洪风险率也是不相同的 所以 只有针对具体工程的闸门事故率分析 才是人们更 为关注的 学派是数理统计中的一个重要学派 具有鲜明的特色和独到的处理统计信息的方法 本文试 图采用 方法 利用适时的闸门运行抽样检查资料 修正和改进已积累的原观统计信息 从而将闸 门老化的时变特性引入事故率的定量分析中 在此基础上 通过实际算例论证时变的泄洪闸门事故率 对洪水漫坝风险率的影响 方法的学习特性 闸门的安全运行受到设计制造 运行管理等各种不确定性因素的影响 闸门的结构 机电 材料 水 力 乃至人为作用 都可能改变泄洪闸门的事故率 随着时间的推移 闸门老化也将显著改变 因 此 可以认为泄洪闸门的事故率 为一随机变量 式中 为闸门的运行时间 为各种随机影响因素 收稿日期 基金项目 国家自然科学基金项目 水利部科技创新项目 作者简介 姜树海 男 江苏南京人 工学硕士 教授级高级工程师 主要从事水工水力学和风险分析的研究 随机影响因素的复杂性和时变性 决定了以通常的数理分析方法确定 极为困难 概率学的 推断原理 提供了确定 的实用方法 理论强调利用一切可以利用的信息 以提高预测随机量分布的可靠度 它实质上描述了如何 利用采样信息修正和改进现有概率分布规律的方法 反映了一个学习的过程 考虑 为连续随机变量 涉及 的样本信息为 则有 表达式 式中 为先验密度函数 反映了先验信息 为似然函数 反映了采样试验的结果 即样本信 息 为后验密度函数 是综合了样本信息和先验信息后的计算结果 即后验信息 式 中 必须满足概率函数的非负条件 且 对于离散型随机变量的 公式 有着类似的解释 按照 理论 先验函数 应是在观测样本数据之前 对随机变量 概率分布的评估 这一评 估可以是主观的选择 包括了经验 直觉 判断的主观知识 反映了赋值人对它的置信度 也可以是根据 历史的记录数据 给出的概率分布 要求通过先验的 尽可能反映现有的信息 似然函数 是搜集观