渗流是影响土石坝工程安全稳定的重要因素，科学地进行土石坝渗流性态研究为保障土石坝安全稳定提供理论与技术支持。目前常用的确定性分析方法难以考虑土石坝渗流性态研究过程中存在的随机性、模糊性、灰色性和未确知性等不确定性特征。在现有渗流性态研究理论基础上采用不确定性分析方法，对于提高渗流性态研究的准确性和可靠性具有十分重要的理论意义和工程价值。针对现有研究的不足，提出基于不确定性分析的土石坝渗流性态研究理论与方法，综合运用概率统计理论、随机场理论、模糊数学理论与可靠性理论，分别针对土石坝坝体渗透系数预测、渗透系数反演、渗流性态数值模拟和渗流安全综合评价等方面存在的不确定性问题开展深入研究。主要研究内容及成果如下：
　　(1)针对目前渗透系数预测研究中缺乏考虑坝体填筑碾压参数的影响，且未能对预测结果进行可靠性分析的问题，提出考虑碾压实时监控参数影响的土石坝坝体耦合渗透系数及其可靠度的二元分析方法。依据碾压质量实时监控系统获得试验点的碾压参数数据以及料源参数数据，建立基于精英选择策略遗传算法改进神经网络的坝体渗透系数预测模型；基于可靠性理论定量分析预测模型中随机性的影响，提出坝体耦合渗透系数及其可靠度的二元分析方法。分析结果表明，考虑碾压参数影响的渗透预测模型预测结果变异性降低了17.2%，相比BP神经网络，精英选择策略遗传算法改进的神经网络将预测模型的预测能力(相对分析误差)提高了79.47%，该方法提高了坝体渗透系数分析的准确性和可靠性。
　　(2)针对渗透系数反演方法未能综合考虑灰色、未确知、随机等不确定性对反演参数影响的问题，提出基于熵-盲数理论和DREAM算法的渗透系数反演分析方法。通过极大熵准则改进盲数理论处理和分析渗透系数的随机性、灰色性和未确知性等不确性特征；采用自适应差分演化Metropolis(DREAM)算法对渗透系数的后验分布进行推导，利用响应面模型替代数值模拟正演模型，提高渗透系数反演的准确性和计算效率。分析结果表明，将渗透系数反演值代入数值模型后，渗流量和扬压力的模拟误差分别由11.39%和12.25%降为3.08%和3.98%。
　　(3)针对缺乏深入考虑渗透系数空间变异性的渗流性态数值模拟以及混合不确定条件下渗透破坏概率分析的研究的问题，提出基于约束随机场的渗流性态数值模拟方法及模糊随机混合条件下的渗透破坏概率分析方法。建立反映渗透系数空间变异性的约束随机场，并基于有限体积法和VOF法建立水气两相流渗流数值模型；提出随机模糊混合条件下渗透破坏概率分析方法，定量考虑土石坝渗流场中不确定性因素的影响。通过对某一土坝算例进行约束随机场的渗流性态数值模拟以及渗透破坏概率计算，分析渗透系数的空间结构对土石坝渗流场分布特征的影响规律。
　　(4)针对缺乏考虑连续性、动态性和模糊性的土石坝渗流安全综合评价模型研究的问题，提出基于函数型数据分析理论的土石坝渗流安全模糊可评价方法。建立包含基础指标、衍生指标、数值模拟指标在内的土石坝渗流安全综合指标体系；通过函数型数据分析理论分析评价指标数据的连续性和时变性，提出适用于函数型数据的模糊可拓评价模型，并基于层次分析法与多尺度模糊熵相结合的主客观综合赋权法确定指标权重。分析结果表明，该方法与模糊评价法、集对分析法结果基本一致，并且在评价过程中可以考虑指标的变化趋势和评价得分的连续性。
　　(5)结合我国西南某土石坝工程，开展基于不确定性分析的土石坝渗流性态研究工程应用。实践表明，本文提出的基于不确定性分析的土石坝渗流性态研究理论与方法科学、有效、可靠，能够为土石坝工程的渗流性态分析提供理论基础与技术支持。