专利名称：一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒�
技术领域：
本发明属于岩土工程领域，特别涉及一种渗漏通道的探测方法。
背景技术：
目前用于探测堤坝集中渗漏的方法主要是示踪方法，示踪方法是指利用水的天然示踪剂和人工示踪剂来进行示踪。天然示踪剂和人工示踪剂统称为“信息流”，它通过对比研究渗流场各种补给源、排泄点流体中各种信息的含量，确定排泄点水的来源以及各种水源所占的比例。以“信息流”为基础的人工与天然示踪探测堤坝渗漏的方法始于上世纪50 年代，为了探测堤坝渗漏隐患，人工水库的上游示踪方法用于通过测量水库、河流、钻孔、排泄点、泉水、地表水中的温度、电导、环境同位素等信息的变化，判定集中渗漏通道以及补给源与排泄之间的关系。基于“信息流”的探测方法于上世纪90年代初引入中国，已经在小浪底、西霞院、碧口、刘家峡、八盘峡、黄壁庄、陡河、岭澳、吉林台、乌兰察布大坝等国家重点工程中取得了成功的应用，大幅度地提高了我国的堤坝渗漏通道的探测水平。但是示踪方法目前还处在初级阶段，只能通过人为定性地判断。�：劾嘣诳萍�、经济中已经获得广泛而且深入的应用，其中权值的确定是�：劾嗨惴ㄖ械墓丶际酰ㄖ� 确定是否恰当直接影响�：酆掀兰坌Ч�。确定�：劾嗟娜ㄖ刂饕ü鞴鄹持岛涂凸鄹持�。主观赋值是由专家根据经验主观判断，一般是根据以前的统计数据而得，与当前样本数据无关，和实际情况脱节。主观赋值法主要有Delphi法、 层次分析法、环比赋权法、加权统计法、调查统计法等。主观赋值的缺点是客观性较差，工作量大。客观赋值法是由当前样本数据统计而得，客观性很强，避免了人为因素带来的偏差。 客观赋值法主要有主成分分析法、均方差法、离差最大化法、熵值赋权法、频率统计法、变异系数法等。基于上述分析，本发明人采用熵值赋权法，对渗漏通道的探测方法进行深入研究， 以期避免人为因素带来的影响。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ浣孕畔⒘鞯呐斜鹛嵘嚼砺鄹叨龋康厝范ㄑ镜那资韫叵担佣凸鄣鼗掷嘈停⑽钪兆既放卸ㄉ┩ǖ赖奈恢锰峁┛蒲б谰�。为了达成上述目的，本发明的解决方案是—种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎㄈ缦虏街�(I)充分利用“信息流”提供的信息参数，对信息参数进行去量纲化和归一化；(2)选取各种渗漏水潜在补给源，利用熵权法对各项信息参数进行筛选、赋权，遴选出这些潜在补给源的信息流中差异最大的信息参数；(3)建立新的样本集，包含所有钻孔取样水和各种潜在补给源样本，利用�：劾喾ǎ芯劾啵愠龈髦肿昕兹⊙喽愿髦智痹诓垢此诶嗟牧ナ舳龋ナ舳茸畲蟮募次喙匦宰畲蟮模佣贫细么ψ昕兹⊙牟垢丛矗�(4)在计算得出渗漏通道的影响范围后，在异常样本所在钻孔中进行连通实验，最终确定渗漏通道的具体位置。上述步骤(I)中，去量纲化和归一化，采用如下归一化函数rQJ)= Uy U}mm X 0.8+ 0.1(I)
U -u
_/max _/mm其中，r(i，j)是归一化函数；U= [UijIInxm表示样本的聚类指标特征矩阵；
i为样本标识符；j为每个样本的指标标识符；Uij为对应于第i个样本的第j项指标的聚类指标特征值；Ujfflin为第j项指标最小的样本的聚类指标特征值；Ujfflax为第j项指标最大的样本的聚类指标特征值。上述步骤⑵中，熵权法基本步骤如下，根据式⑴计算第j个指标下第i个样本
rV
的值在此指标中所占的比重，即j项指标的熵值为
i=\
η= -SYjPn In^y(2)
1=\其中，g = —，n为样本数；
mn最后计算第j项指标的权重，对于第j项指标，其指标值的差异越大，熵值越小，其权重越大，第j个指标的熵权为
\ — P
W1=-(3)
_ (1_β；)
;=1确定聚类指标权重集W= Iw1, w2，…wj，它表示各个指标在指标体系中的重要程度，其中，元素％表示第j个指标的熵权。上述步骤(3)中，�：劾喾ǖ哪谌菸�(31)确定聚类中心矩阵C = [ckj]tXni，将η个样本分为t类，每一个类别都有m个特征值指标，这些指标值就是该类别的聚类中心；(32)确定分划矩阵S= [ski] txn，其中Ski表示第i个样本归属于第k类的隶属度；(33)建立目标方程，确定迭代方程为
((υ)%= ^-
Σ(4Η))2
i=l
权利要求
1.一种基于熵权模糊聚类的渗漏通道探测方法，其特征在于包括如下步骤(1)充分利用“信息流”提供的信息参数，对信息参数进行去量纲化和归一化；(2)选取各种渗漏水潜在补给源，利用熵权法对各项信息参数进行筛选、赋权，遴选出这些潜在补给源的信息流中差异最大的信息参数；(3)建立新的样本集，包含所有钻孔取样水和各种潜在补给源样本，利用�：劾喾ǎ� 进行聚类，算出各种钻孔取样水相对各种潜在补给源所在类的隶属度，隶属度最大的即为相关性最大的，从而推断该处钻孔取样水的补给来源；(4)在计算得出渗漏通道的影响范围后，在异常样本所在钻孔中进行连通实验，最终确定渗漏通道的具体位置。
2.如权利要求I所述的一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ涮卣髟谟谒霾街�(I)中，去量纲化和归一化，采用如下归一化函数
3.如权利要求2所述的一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ涮卣髟谟谒霾街�(2)中，熵权法基本步骤如下，根据式(I)计算第j个指标下第i个样本的值在此指 标中所占的比重，即
4.如权利要求3所述的一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ涮卣髟谟谒霾街�(3)中，�：劾喾ǖ哪谌菸�(31)确定聚类中心矩阵C= [C1Jtxm，将η个样本分为t类，每一个类别都有m个特征值指标，这些指标值就是该类别的聚类中心；(32)确定分划矩阵S= [ski]txn，其中Ski表示第i个样本归属于第k类的隶属度；(33)建立目标方程，确定迭代方程为
5.如权利要求I所述的一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ涮卣髟谟谒霾街�(4)中，连通实验的具体步骤是由步骤(3)判断出大体的渗漏通道位置后，在该可能的渗漏通道上游的某个钻孔中投入示踪剂，在下游的钻孔中用对应的示踪剂探测器进行探测，如果接收到较多的示踪剂，则该两个钻孔中有渗漏通道。
全文摘要
本发明公开一种基于熵权�：劾嗟纳┩ǖ捞讲夥椒ǎ街栉浞掷谩靶畔⒘鳌碧峁┑男畔⒉问孕畔⒉问腥チ扛倩凸橐换焕渺厝ǚǘ愿飨钚畔⒉问猩秆�、赋权，遴选出潜在补给源的信息流中差异最大的信息参数；建立新的样本集，利用模糊聚类法进行聚类，算出各种钻孔取样水相对各种潜在补给源所在类的隶属度，隶属度最大的即为相关性最大的，从而推断该处钻孔取样水的补给来源；在计算得出渗漏通道的影响范围后，在异常样本所在钻孔中进行连通实验，最终确定渗漏通道的具体位置。此方法将对信息流的判别提升到理论高度，定量地确定样本的亲疏关系，从而客观地划分类型，并为最终准确判定渗漏通道的位置提供科学依据。
文档编号G01M3/20GK102721514SQ20121012847
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者李刚, 许波琴, 赵小龙, 赵敬川, 陈亮 申请人:河海大学
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