波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法及系统

1.本发明涉及建筑物评价技术领域，具体地，涉及一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法及系统。


背景技术：

2.20世纪以来，人类越发意识到海洋资源的重要性。作为一个拥有1.8万多公里大陆海岸线的海洋大国，我国投入了大量人力及财力开发海洋资源。与此同时，以防波堤与护岸结构为代表的各类水工建筑物蓬勃发展，起到了保护海岸免受风浪流侵蚀、形成隐蔽稳定水域等作用，保障了人员和财产的安全，是进一步开发临海资源的强有力保障。
3.然而，全球气候变暖引发了海水膨胀、冰川融化，造成海平面不断上升。极端气候事件发生的概率不断飙升，防波堤与护岸结构时刻面临着波浪灾害的威胁。随着“建设韧性城市”概念的提出，基础设施的防灾减灾能力在地区安全中的地位愈发显著。在越发复杂多变的水文环境下，防波堤与护岸结构作为水工建筑领域的生命线工程迫切需要一套整体抗冲韧性评估方法，以保障区域基础设施安全、居民生命安全、居民财产安全，从而为进一步提升防波堤与护岸结构为主的水工建筑物抵御波浪灾害能力提供参考。
4.而传统的防波堤与护岸结构设计、评价方法仅关注建筑物本身的强度，而没有考虑到防波堤与护岸结构在波浪作用下的适灾性能，以及灾后的修复难度，不能适应“建设韧性城市”的要求，难以直接应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法及系统。
6.根据本发明的一个方面，提供一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，包括：
7.集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；
8.收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；
9.将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；
10.根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。
11.优选地，所述水文资料，包括：水位、波高、周期、波长和流速等参数；
12.所述具有代表性的波浪水文特征值是指一定灾害频次下的水文参数，其中，所述灾害频次通常指五十年一遇、百年一遇或千年一遇的波浪灾害；
13.所述设计场地信息，包括：几何尺寸、建筑材料、岩土勘察信息和堤防类型；
14.其中，所述几何尺寸是指能够描述防波堤与护岸结构空间属性的参数；
15.所述建筑材料包括材料类型和材料参数；
16.所述岩土勘察信息包括对防波堤与护岸结构性能产生影响的参数；
17.所述堤防类型，从结构形式分成斜坡式和直立式，从建造材料分成抛石堤、沉箱堤和混凝土砌块堤；
18.优选地，所述主导破坏模式指对堤防整体性能影响最大的破坏模式，其通过基本破坏模式结合堤防类型获得，可依据区域历史资料和专家意见进行调整：
19.所述基本破坏模式，包括越浪失效、滑移破坏、块石失稳、地基冲刷；
20.所述块石失稳为所述抛石堤、混凝土砌块堤的建议主导破坏模式；
21.所述滑移破坏为所述沉箱堤的建议主导破坏模式；
22.地基软度低于设定阈值时，所述地基冲刷为直立堤的建议主导破坏模式；
23.区域风暴潮灾害频率高于设定阈值时，所述越浪失效为直立堤、斜坡堤的建议主导破坏模式；
24.所述工程需求参数指堤防韧性评价所需的表征堤防性能的参数，与所述堤防的主导破坏模式相对应；
25.所述基本破坏模式越浪失效、滑移破坏、块石失稳和地基冲刷分别对应的工程需求参数为越浪量、滑移量、块石侵蚀指标和冲刷率；
26.所述越浪量指波浪越过堤顶沿堤长方向的平均单宽流量，用参数q表示；
27.所述滑移量指堤防在波浪作用下沿堤宽方向产生的水平位移，用参数s表示；
28.所述块石侵蚀指标由下式计算：
[0029][0030]
式中，er为块石侵蚀指标，a为截面侵蚀面积，d
n50
为块石公称直径；
[0031]
所述冲刷率由下式计算：
[0032]
d＝z
mf
/b
[0033]
式中，d为冲刷率，z
mf
为最大冲刷深度，b为堤身宽度。
[0034]
优选地，所述易损性曲线为与建议堤防基本破坏模式相对应的易损性曲线，其表示堤防达到或超过某个给定损伤状态的超越概率；
[0035]
基于工程需求参数阈值将损伤等级分为三级，假设易损性曲线服从对数正态分布，获得不同基本破坏模式及损伤等级对应的中位值和对数标准差。
[0036]
优选地，所述将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布，包括：
[0037]
取两线超越概率差值为某一损伤等级的概率，可依据下式计算：
[0038]
p(dmi)＝p
i-p
i+1
[0039]
式中，p(dmi)为堤防损伤等级为i级的概率，pi是i级易损性曲线上读取的超越概率，p
i+1
是i+1级易损性曲线上读取的超越概率。
[0040]
优选地，所述伤亡率、经济损失率、修复效率随损伤等级、市场情况、堤防类型、堤防规模呈现概率分布。
[0041]
优选地，根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。
[0042]
包括：
[0043]
所述根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，采用以下公式进行评估：
[0044][0045][0046][0047]
式中，c、e、r分别为伤亡率、经济损失率、修复效率维度上的性能评估结果，ci、ei、ri为不同损伤等级i对应的伤亡率、经济损失率和修复效率。
[0048]
采用下式表示决策比例对韧性评估指标的影响：
[0049]
ra＝fee+frr
[0050]
式中，ra为韧性评估指标，fe、fr分别为经济损失率、修复效率的决策比例，参数之间存在fe+fr＝1的关系；
[0051]
根据所述伤亡率评估结果c和所述韧性评估指标ra，评价波浪作用下防波堤与护岸结构韧性水平，ra取值愈大代表拟评价堤防韧性水平愈差。
[0052]
根据本发明的第二个方面，提供一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估系统，包括：
[0053]
水文模块，该模块集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；
[0054]
工程需求模块，该模块收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；
[0055]
概率模块：将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；
[0056]
评估结果模块：根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。
[0057]
根据本发明的第三个方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行任一项所述的方法，或，运行所述的系统。
[0058]
根据本发明的第四个方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行任一项所述的方法，或，运行所述的系统。
[0059]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0060]
本发明实施例中的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法及系统，基于伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，首先采用水文特征值量化波浪作用，再基于公式、数值或物理模型用工程需求参数值表征波浪作用对防波堤与护岸结构的影响，然后结合易损性曲线获得堤防主导破坏模式下不同损伤等级的概率分布，最后考虑性能指标的不同决策比例，获得了防波堤与护岸结构韧性评估结果。该方法逻辑严密、科学合理，可
操作性强，纳入考虑的性能指标可行性高，富有实际应用价值。
附图说明
[0061]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0062]
图1为本发明一实施例中的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法的流程示意图；
[0063]
图2为具体实施例防波堤与护岸结构的断面示意图；
[0064]
图3为具体实施例中的建议基本破坏模式对应的易损性曲线，具体地，包括越浪量易损性曲线、滑移量易损性曲线、块石侵蚀指标易损性曲线、冲刷率易损性曲线。
[0065]
图4为具体实施例中的性能指标分布曲线，具体地，包括伤亡率分布曲线、经济损失率分布曲线、修复效率分布曲线。
具体实施方式
[0066]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0067]
参见图1，本发明提供一个实施例，一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，该方法包括以下步骤：
[0068]
步骤一，集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；
[0069]
步骤二，收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；
[0070]
步骤三，将工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；
[0071]
步骤四，根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。
[0072]
在本发明的一个优选实施例中，实施步骤一，集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；具体地，包括：
[0073]
s11，收集拟评价防波堤与护岸结构的区域水文资料。
[0074]
区域水文资料，包括但不限于水位、波高、周期、波长、流速等。
[0075]
s12，结合关注的灾害频次选择波浪水文参数的特征值。
[0076]
灾害频次通常指五十年一遇、百年一遇、千年一遇的波浪灾害，可依照相关设计规范进行优选。
[0077]
在本发明的一个优选实施例中，实施步骤二，收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值。具体地，包括：
[0078]
s21，收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息。
[0079]
场地信息是指场地的几何尺寸、建筑材料、岩土勘察信息、堤防类型等信息。
[0080]
其中，几何尺寸指所有能够描述防波堤与护岸结构空间属性的参数，包括但不限于堤长、堤宽、堤高、基床高度、基床宽度、胸墙高度、胸墙宽度、踢脚宽度、踢脚高度等。
[0081]
建筑材料包括材料类型和具体的材料参数，素混凝土材料参数应包括抗压强度标准值、弹性模量、泊松比、密度等，钢筋混凝土材料除上述参数以外还应包括钢筋屈服强度、钢筋抗拉强度、伸长率、公称重量等，块石材料包括块石直径、块石密度、均匀性、渗透系数等，其他未尽材料类型的参数可按照工程经验和实际情况收集。
[0082]
岩土勘察信息，理应包括所有对防波堤与护岸结构性能产生影响的参数，包括但不限于土体界面摩擦系数、土体重度、地基坡度、土体力学参数(内摩擦角、粘聚力等)、土体渗透系数、土体相对密度等。
[0083]
s22，确定主导破坏模式及对应工程需求参数。
[0084]
堤防基本破坏模式应在广泛收集资料、研究机理的前提下总结。优选地，本发明给出的建议基本破坏模式包括越浪失效、滑移破坏、块石失稳、地基冲刷。该建议不代表对防波堤与护岸结构所有破坏模式的完备总结，应依据该区域的堤防破坏历史，酌情补充。
[0085]
堤防主导破坏模式指对堤防整体性能影响最大的破坏模式，一般应结合堤防类型、区域历史资料和专家意见进行判断。本发明给出了不同堤防类型相对应的建议主导破坏模式。包括，块石失稳为抛石堤、混凝土砌块堤的建议主导破坏模式；滑移破坏为沉箱堤的建议主导破坏模式；地基较为软弱时，地基冲刷为直立堤的建议主导破坏模式；区域风暴潮灾害频率高，越浪失效为直立堤、斜坡堤的建议主导破坏模式。可选地，应根据实际防波堤与护岸结构情况调整主导破坏模式。
[0086]
工程需求参数指堤防韧性评价所需的表征堤防性能的参数，一般与堤防主导破坏模式相对应，与本发明建议基本破坏模式相呼应的工程需求参数分别为越浪量、滑移量、块石侵蚀指标、冲刷率，可按照实际工程经验调整。
[0087]
上述越浪量指波浪越过堤顶沿堤长方向的平均单宽流量，用参数q表示。
[0088]
上述滑移量指堤防在波浪作用下沿堤宽方向产生的水平位移，用参数s表示。
[0089]
上述块石侵蚀指标由下式计算：
[0090][0091]
式中，er为块石侵蚀指标，a为截面侵蚀面积，d
n50
为块石公称直径。
[0092]
上述冲刷率由下式计算：
[0093]
d＝z
mf
/b
[0094]
式中，d为冲刷率，z
mf
为最大冲刷深度，b为堤身宽度。
[0095]
s23，根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值。
[0096]
工程需求参数值通过公式、数值或物理模型获得。上述计算公式应依据行业规范或理论研究获得，上述数值模型应进行充分验证，上述物理模型测量应多次取平均值。
[0097]
防波堤、护岸结构与波浪相互作用的过程中，机理复杂，破坏模式多样，评估难度较大。本发明的步骤二提供了建议堤防基本破坏模式，并将其与堤防类型相呼应，进而给出了不同破坏模式所需的工程需求参数。该步骤创新性地提供了分析波浪作用下堤防响应的一套具体流程，对量化波浪与防波堤、护岸结构相互作用，进而形成具体堤防的评价有实际的工程应用价值。
[0098]
在本发明的一个优选实施例中，实施步骤三，将工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布。具体地，包括：
[0099]
s31，将工程需求参数值与易损性曲线进行对比。
[0100]
所谓易损性曲线表示堤防达到或超越某个给定损伤状态的超越概率。本发明基于工程需求参数阈值将损伤等级分为三级，假设易损性曲线服从对数正态分布，给出了不同基本破坏模式及损伤等级对应的中位值和对数标准差：
[0101]
越浪失效：损伤等级i＝1时，越浪量中位值为0.005m3/(m
·
s)，相应的对数平均值为-5.298，对数标准差取0.53；损伤等级i＝2时，越浪量中位值为0.01m3/(m
·
s)，相应的对数平均值为-4.605，对数标准差取0.92；损伤等级i＝3时，越浪量中位值为0.05m3/(m
·
s)，相应的对数平均值为-2.996，对数标准差取0.30。
[0102]
滑移破坏：损伤等级i＝1时，滑移量中位值为0.1m，相应的对数平均值为-2.303，对数标准差取0.46；损伤等级i＝2时，滑移量中位值为0.4m，相应的对数平均值为-0.916，对数标准差取0.37；损伤等级i＝3时，滑移量中位值为0.8m，相应的对数平均值为-0.223，对数标准差取0.09。
[0103]
块石失稳：损伤等级i＝1时，块石侵蚀指标中位值为2，相应的对数平均值为0.693，对数标准差取0.14；损伤等级i＝2时，块石侵蚀指标中位值为4，相应的对数平均值为1.386，对数标准差取0.28；损伤等级i＝3时，块石侵蚀指标中位值为8，相应的对数平均值为2.079，对数标准差取0.21。
[0104]
地基冲刷：损伤等级i＝1时，冲刷率中位值为5％，相应的对数平均值为-2.996，对数标准差取0.30；损伤等级i＝2时，冲刷率中位值为10％，相应的对数平均值为-2.303，对数标准差取0.46；损伤等级i＝3时，冲刷率中位值为20％，相应的对数平均值为-1.609，对数标准差取0.32。
[0105]
s32，计算不同损伤等级i对应的概率p(dmi)。
[0106]
取两条易损性曲线的超越概率差值为某一损伤等级的概率，计算公式如下：
[0107]
p(dmi)＝p
i-p
i+1
[0108]
式中，pi是i级易损性曲线上读取的超越概率，p
i+1
是i+1级易损性曲线上读取的超越概率。特别地，当i＝0时取p0＝1，p(dm0)＝1-p1代表堤防不发生损伤的概率，当i＝max时，p(dm
max
)＝p
max-0＝p
max
。
[0109]
波浪作用下防波堤与护岸结构的损伤一直是难以评估的指标。本发明的步骤三引入概率性分析，创新性地给出了越浪失效、滑移破坏、块石失稳、地基冲刷四种破坏模式下堤防发生多级损伤的易损性曲线。该曲线有助于评估特定工程需求参数下防波堤与护岸结构发生不同损伤的概率，有助于开展堤防可行性评价、灾后修缮等工作。
[0110]
在本发明的一个优选实施例中，实施步骤四，根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。具体地，包括：
[0111]
s41，结合防波堤与护岸结构区域实际情况，获得不同损伤等级i对应的伤亡率ci、经济损失率ei、修复效率ri。
[0112]
伤亡率、经济损失率、修复效率性能指标随损伤等级、市场情况、堤防类型、堤防规模呈现概率分布。当历史资料充足时，可按照样本统计获得各个指标的中位值和偏差值，若
无则可按照本发明建议取值：
[0113]
伤亡率指伤亡人数占堤防影响范围总人数的比率，损伤等级i＝1时，中位值为0.01％，相应的对数平均值为-9.210，对数标准差取1.84；损伤等级i＝2时，中位值为0.1％，相应的对数平均值为-6.908，对数标准差取1.38；损伤等级i＝3时，中位值为1％，相应的对数平均值为-4.605，对数标准差取0.46。
[0114]
经济损失率包括灾害对防波堤与护岸结构所在区域产生的财产损失和堤防修复费用两个部分占堤防整体建造成本的比率，损伤等级i＝1时，中位值为10％，相应的对数平均值为-2.303，对数标准差取0.46；损伤等级i＝2时，中位值为25％，相应的对数平均值为-1.386，对数标准差取0.42；损伤等级i＝3时，中位值为60％，相应的对数平均值为-0.511，对数标准差取0.15。
[0115]
修复效率指修复时间占拟评价堤防建造时间的比率，损伤等级i＝1时，中位值为10％，相应的对数平均值为-2.303，对数标准差取0.92；损伤等级i＝2时，中位值为30％，相应的对数平均值为-1.204，对数标准差取0.48；损伤等级i＝3时，中位值为70％，相应的对数平均值为-0.357，对数标准差取0.14。
[0116]
若对实际工程情况把握程度有限，建议采用上述性能指标不同损伤等级的中位值进行评估。
[0117]
s42，计算性能指标评估结果。具体地，性能指标采用以下公式进行评估：
[0118][0119][0120][0121]
式中，c、e、r分别为伤亡率、经济损失率、修复效率维度上的性能评估结果，ci、ei、ri为不同损伤等级i对应的伤亡率、经济损失率和修复效率。
[0122]
s43，确定性能指标的决策比例，计算防波堤与护岸结构的韧性评估指标。具体地，基于决策比例指对经济损失率、修复效率两个性能指标重要程度的选择。采用下式表示决策比例对韧性评估指标的影响：
[0123]
ra＝fee+frr
[0124]
式中，ra为韧性评估指标，fe、fr分别为经济损失率、修复效率的决策比例，参数之间存在fe+fr＝1的关系。
[0125]
s44，对防波堤与护岸结构韧性结果进行定性评估。具体地，韧性评估指标ra定量评价了波浪作用下防波堤与护岸结构韧性水平，ra取值愈大代表拟评价防波堤与护岸结构韧性水平愈差。可选地，本发明建议采用以下标准对防波堤与护岸结构韧性水平进行定性评价。进一步地，
[0126]
c≤0.01％且ra≤5％，1级韧性水平；
[0127]
c≤0.1％且ra≤10％，2级韧性水平；
[0128]
c≤0.1％且10％《ra≤30％，3级韧性水平；
[0129]
c≤0.1％且30％《ra≤50％，4级韧性水平；
[0130]
c＞0.1％或ra＞50％，5级韧性水平。
[0131]
本发明步骤四提出采用伤亡率、经济损失率、修复效率评估堤防的性能水平，并创造性地给出了上述性能指标的分布曲线和性能评估结果的计算公式，提出一套基于伤亡率评估结果c和韧性评估指标ra的定性评价标准。实现了评价技术上的创新，工程可操作性高，达成了堤防评价在工程领域和决策领域的统一。
[0132]
基于相同的发明构思，在其他实施例中，提供一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估系统，包括：
[0133]
水文模块，该模块集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；
[0134]
工程需求模块，该模块收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；
[0135]
概率模块：将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；
[0136]
评估结果模块：根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。
[0137]
基于相同的发明构思，在其他实施例中，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行所述的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，或，运行所述的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估系统。
[0138]
本发明上述实例中各模块/单元具体可以参照上述实施例中波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法对应步骤的实现技术，在此不再赘述。
[0139]
可选地，存储器，用于存储程序；存储器，可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)，如静态随机存取存储器(英文：static random-access memory，缩写：sram)，双倍数据率同步动态随机存取存储器(英文：double data rate synchronous dynamic random access memory，缩写：ddr sdram)等；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)。存储器用于存储计算机程序(如实现上述方法的应用程序、功能模块等)、计算机指令等，上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器调用。
[0140]
处理器，用于执行存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例涉及的方法中的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
[0141]
处理器和存储器可以是独立结构，也可以是集成在一起的集成结构。当处理器和存储器是独立结构时，存储器、处理器可以通过总线耦合连接。
[0142]
基于相同的发明构思，在其他实施例中，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行所述的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，或，运行所述的波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估系统。
[0143]
其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于
从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分离组件存在于通信设备中。
[0144]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0145]
本技术是根据本技术的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框，以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0146]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0147]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而使计算机或其他可编程设备上执行的指令能够提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0148]
为了更加清楚、详细、完整地理解本发明的技术方案，提供一个具体实施例，其韧性评估流程如下：
[0149]
(1)步骤一，通过调查收集该防波堤的区域水文资料，发现该区域发生风暴潮灾害的频次较高，结合防波堤重要程度选择五十年一遇的水文特征值进行后续评估。具体地，有效波高hs＝3m，周期t＝7s，水深d＝12.3m，波向角β＝0
°
。
[0150]
(2)步骤二，收集该防波堤的设计场地信息，此防波堤为直立式，采用混凝土整体浇筑，下覆地基较为坚固，其断面几何尺寸如图2所示。具体地，堤身宽度b＝10m，堤身高度h＝16.2m。
[0151]
采用本发明上述建议的基本破坏模式，结合水文资料和设计场地信息，认为区域风暴潮危害较大，且地基坚固、混凝土整体性能佳，发生地基冲刷和块石失稳的概率较低，因此认定越浪失效为该防波堤的主导破坏模式。
[0152]
与该破坏模式对应的工程需求参数为越浪量，基于大连理工大学法获得的直立堤越浪量公式进行计算：
[0153][0154]
式中，q为越浪量，g为重力加速度，取9.80m/s2，hs为有效波高，d为水深，rc为堤顶超高，γ
β
为越浪量减小因子。
[0155]
具体地，本实施例堤顶超高为rc＝3.9m，波向角β＝0
°
对应的越浪量减小因子γ
β
＝1.00。因此，求得越浪量q＝0.022m3/(m
·
s)。
[0156]
(3)步骤三，见图3(a)，对照本发明给出的越浪量易损性曲线，可读出不同损伤等级的超越概率分别为：p1＝99.7％、p2＝80.4％、p3＝0.3％。
[0157]
则通过下式可算出不同损伤等级i对应的概率：
[0158]
p(dmi)＝p
i-p
i+1
[0159]
具体地，p(dm0)＝0.3％，p(dm1)＝19.3％，p(dm2)＝80.1％，p(dm3)＝0.3％。
[0160]
(4)步骤四，见图4，各性能指标呈现概率分布，选择采用中位值对不同损伤等级进行评估。具体地，损伤等级i＝1时，c1＝0.01％、e1＝10％、r1＝10％；损伤等级i＝2时，c2＝0.1％、e2＝25％、r2＝30％；损伤等级i＝3时，c3＝1％、e3＝60％、r3＝70％。
[0161]
按照下列公式分别计算伤亡率、经济损失率、修复效率对应的性能评估结果：
[0162]
c＝p(dm1)c1+p(dm2)c2+p(dm3)c3＝0.08503％
[0163]
e＝p(dm1)e1+p(dm2)e2+p(dm3)e3＝22.135％
[0164]
r＝p(dm1)r1+p(dm2)r2+p(dm3)r3＝26.17％
[0165]
选择经济损失率、修复效率的决策比例分别为：fe＝0.6、fr＝0.4。从而算出韧性评估指标为：
[0166]
ra＝0.6
×
22.135％+0.4
×
26.17％＝23.749％
[0167]
根据本发明建议的定性评价标准，c≤0.1％且10％《ra≤30％，该防波堤与护岸结构为3级韧性水平。
[0168]
由此可见，本具体实施例，从性能角度出发，将评估指标从传统的强度、变形，转化为更具有实际意义的经济损失、修复时间等，为防波堤与护岸结构提出一种抗冲韧性评估方法。该方法在防波堤与护岸结构等受波浪作用的建筑物的韧性评估领域有较大的应用价值，对水工建筑物进一步韧性提升技术的发展有一定的指导意义。
[0169]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

技术特征：
1.一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，包括：集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。2.根据权利要求1所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，所述水文资料，包括参数：水位、波高、周期、波长和流速；所述具有代表性的波浪水文特征值是指一定灾害频次下的水文参数，其中，所述灾害频次包括五十年一遇、百年一遇或千年一遇；所述设计场地信息，包括：几何尺寸、建筑材料、岩土勘察信息和堤防类型；其中，所述几何尺寸是指能够描述防波堤与护岸结构空间属性的参数；所述建筑材料包括材料类型和材料参数；所述岩土勘察信息包括对防波堤与护岸结构性能产生影响的参数；所述堤防类型，从结构形式分成斜坡式和直立式，从建造材料分成抛石堤、沉箱堤和混凝土砌块堤。3.根据权利要求2所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，所述主导破坏模式指对堤防整体性能影响最大的破坏模式，其通过基本破坏模式结合堤防类型获得：所述基本破坏模式，包括越浪失效、滑移破坏、块石失稳、地基冲刷；所述块石失稳为所述抛石堤、混凝土砌块堤的建议主导破坏模式；所述滑移破坏为所述沉箱堤的建议主导破坏模式；地基软度低于设定阈值时，所述地基冲刷为直立堤的建议主导破坏模式；区域风暴潮灾害频率高于设定阈值时，所述越浪失效为直立堤、斜坡堤的建议主导破坏模式；所述工程需求参数指堤防韧性评价所需的表征堤防性能的参数，与所述堤防的主导破坏模式相对应；所述基本破坏模式越浪失效、滑移破坏、块石失稳和地基冲刷分别对应的工程需求参数为越浪量、滑移量、块石侵蚀指标和冲刷率；所述越浪量指波浪越过堤顶沿堤长方向的平均单宽流量，用参数q表示；所述滑移量指堤防在波浪作用下沿堤宽方向产生的水平位移，用参数s表示；所述块石侵蚀指标由下式计算：式中，e
r
为块石侵蚀指标，a为截面侵蚀面积，d
n50
为块石公称直径；所述冲刷率由下式计算：d＝z
mf
/b
式中，d为冲刷率，z
mf
为最大冲刷深度，b为堤身宽度。4.根据权利要求1所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，所述易损性曲线为与建议堤防基本破坏模式相对应的易损性曲线，其表示堤防达到或超过某个给定损伤状态的超越概率；基于工程需求参数阈值将损伤等级分为三级，假设易损性曲线服从对数正态分布，获得不同基本破坏模式及损伤等级对应的中位值和对数标准差。5.根据权利要求1所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，所述将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布，包括：取两线超越概率差值为某一损伤等级的概率，可依据下式计算：p(dm
i
)＝p
i-p
i+1
式中，p(dm
i
)为堤防损伤等级为i级的概率，p
i
是i级易损性曲线上读取的超越概率，p
i+1
是i+1级易损性曲线上读取的超越概率。6.根据权利要求1所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，所述伤亡率、经济损失率、修复效率随损伤等级、市场情况、堤防类型、堤防规模呈现概率分布。7.根据权利要求6所述的一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法，其特征在于，根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果；包括：所述根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，采用以下公式进行评估：所述根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，采用以下公式进行评估：所述根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，采用以下公式进行评估：式中，c、e、r分别为伤亡率、经济损失率、修复效率维度上的性能评估结果，c
i
、e
i
、r
i
为不同损伤等级i对应的伤亡率、经济损失率和修复效率；采用下式表示决策比例对韧性评估指标的影响：ra＝f
e
e+f
r
r式中，ra为韧性评估指标，f
e
、f
r
分别为经济损失率、修复效率的决策比例，参数之间存在f
e
+f
r
＝1的关系；根据所述伤亡率评估结果c和所述韧性评估指标ra，评价波浪作用下防波堤与护岸结构韧性水平，ra取值愈大代表拟评价堤防韧性水平愈差。8.一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估系统，其特征在于，包括：水文模块，该模块集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；
工程需求模块，该模块收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；概率模块：将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；评估结果模块：根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。9.一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法，或，运行权利要求8所述的系统。

技术总结
本发明提供一种波浪作用下防波堤与护岸结构的抗冲韧性评估方法和系统，包括：集成防波堤与护岸结构所在区域的水文资料，获得具有代表性的波浪水文特征值；收集拟评价防波堤与护岸结构的设计场地信息，确定主导破坏模式及对应工程需求参数，并根据公式、数值或物理模型给出特定波浪下的工程需求参数值；将所述工程需求参数值与易损性曲线进行对比，获得拟评价堤防的损伤等级及其概率分布；根据伤亡率、经济损失率、修复效率三个性能指标，对不同损伤等级造成的损失进行评估，基于决策比例计算韧性评估指标，形成韧性评估结果。其逻辑严密、科学合理，可操作性强，纳入考虑的性能指标可行性高，富有实际应用价值。富有实际应用价值。富有实际应用价值。


技术研发人员：林雯钘 廖晨聪 张璐璐
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/25