基于改进粗糙熵的大坝服役性态推理

郭 沂 林

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司石河子分公司，新疆 石河子 832000)

根据大坝多源效应量监测资料，借助一定的数学理论或力学方法将各种效应量监测资料进行有机融合分析是实现大坝服役性态推理的重要手段[1,2]。多源信息融合通常分为经典贝叶斯理论等基于概率论的融合方法和粗糙集理论等非概率的融合方法[3]，前者存在依赖先验条件等不足，加之大坝系统本身又存在随机性和不确定性特点，故本文从粗糙集理论改进粗糙熵的角度出发对大坝多源效应量信息进行不确定性描述和融合分析。现有若干粗糙熵研究方法主要在：①对系统不确定性描述不完备；②利用信息熵来刻画系统知识粗糙性或不确定性时，与粗糙集基本概念所描述状况相悖等方面存在的不足[4-6]，借鉴已有学者研究成果[7-10]，利用粗糙度度量大坝系统集合边界不确定性，利用粗糙熵度量大坝系统知识不确定性，有机结合粗糙度与粗糙熵，利用改进粗糙熵模型完成大坝系统不确定性定量度量和多源效应量权重赋值，并推理大坝服役性态。

1 粗糙集理论的基本概念

自波兰科学家Pawlak于1982年提出粗糙集概念后[11]，其作为一种处理不确定性和模糊信息的重要工具，已得到了深入研究[12-14]。基于粗糙集理论，构建大坝安全评价系统(简称大坝系统)：

DS=(U,A,V,f)

(1)

式中：U为非空有限论域，由待评价对象x组成，U=∪x，如待评价大坝不同年份安全属性；A为属性集合，A=C∪D，C为条件属性，C={c1,c2,…,cn}，如大坝监测变形、渗流及应力应变等效应量，D为决策属性，D={d1,d2,…,dk}，如大坝安全等级，借鉴文献[1]，取D={正常，基本正常，轻度异常，重度异常，恶性失常}，满足C∩D=Φ；……