Assessment model of dam operation risk based on monitoring data

Although the dams produce remarkable social and economic benefits,the threat made by unsafe dams to the life and property of people who live in the lower river area is un-negligible.Based on the monitoring data which reflect the safety condition of dams,the risk degree concept is proposed and the analysis system and model for evaluating risk degree (rate) are established in this paper by combining the reliability theory and field monitoring data.The analysis method for risk degree is presented based on Bayesian approach.A five-grade risk degree system for dam operation risk and corresponding risk degree is put forward according to the safety condition of dams.The operation risks of four cascade dams on some river are analyzed by the model and approach presented here and the result is adopted by the owner.     

地质力学模型试验中的变位信息监测及其在工程中的应用

地质力学模型试验是研究高拱坝与地基整体稳定安全的重要方法之一。在试验中,通过变位监测可获得大量的模型变位数据,但如何通过这些变位数据来评价高拱坝的稳定安全性还有待研究,特别对于地质力学模型综合法试验还没有形成一套完整的变形稳定分析评价体系。本文首先根据地质力学模型超载法、降强法和综合法三种破坏试验方法的原理和点安全系数基本公式,建立了基于地质力学模型综合法试验的大坝稳定安全系数评定关系式;其次,应用变形突变理论,提出将坝体和坝肩岩体变位曲线中的拐点1作为初裂特征点、拐点2作为大变形特征点,并将各特征点对应的安全系数作为评价高拱坝整体稳定的依据。然后,采用地质力学模型综合法,开展了加固地基条件下锦屏一级高拱坝三维地质力学模型破坏试验,获得了坝与地基的表面变位、坝体应变和结构面内部相对变位的分布特性,并找到变位发展过程曲线中的特征拐点,综合模型破坏形态等分析得出坝肩稳定综合法试验安全度为5.2~6.0。该成果为工程的设计施工和安全运行提供了重要的依据。     

Structural safety monitoring for Nanjing Yangtze River Bridge

In order to evaluate objectively and accurately the integrity, safety and operating conditions in real time for the Nanjing Yangtze River Bridge, a large structural safety monitoring system was described. The monitoring system is composed of three parts: sensor system, signal sampling and processing system, and safety monitoring and assessment system. Combining theoretical analysis with measured data analysis, main monitoring contents and layout of measuring points were determined. The vibration response monitoring was significantly investigated. The main contents of safety monitoring on vibration response monitoring are vibration of the main body of the Nanjing Yangtze river bridge, collision avoidance of the bridge piers, vibration of girders on high piers for the bridge approach and earthquake. As a field laboratory, the safety monitorying system also provides information to investigate the unknown and indeterminate problems on bridge structures and specific environment around bridges.     

基于AHP法的大口径PCCP管道断丝安全风险管理

如何有效地对大口径PCCP管道断丝后管道结构的安全进行合理地评价,以便采取积极有效的维修措施,是减少南水北调大口径PCCP管道运营期间断丝安全风险的有效途径。提出利用层次分析方法(AHP)建立PCCP管道安全风险层次分析数学评价模型,对影响南水北调地下大口径PCCP管道断丝的各种可能因素进行专家打分,同时,通过数值模拟计算,建立PCCP管道安全失效的判断准则及判断标准,实现大口径PCCP管道安全风险评价的定量化。在此基础上,开发出一款专门针对南水北调中线PCCP管道工程安全运行风险实时监测的管理软件。该软件系统采用自动化实时监测技术和基于Web-GIS的风险管理系统。该系统能完成监测数据的实时采集、数据档案的电子化管理以及安全风险的动态评估与预警预报。     

面板堆石坝最大加速度放大倍数经验公式

对面板堆石坝进行三维动力反应计算分析,采用等价线性化模型以不同坝体高度、不同河谷形状为对象,研究了输入不同地震波坝体的反应.结果表明,在坝高相同、基础输入加速度不变情况下,随河谷宽度增加,坝顶坝轴线最大加速度位置由中间向两岸对称移动;对狭窄河谷,最大加速度在坝轴线中间坝顶部位,对宽阔河谷,最大加速度在靠近两岸的部位.对面板堆石坝地震反应加速度分布规律进行了统计分析,给出了计算坝体最大加速度放大倍数的经验公式,为实际工程中进行基于拟静力法的面板堆石坝抗震稳定分析提供了参考依据.     

黄河下游治河工程安全实时监测关键技术研究

论述了黄河下游治河工程安全实时监测关键技术研究的目的意义及目标；分析了险工、控导工程破坏模式和破坏部位，阐述了根石变形监测技术方案；给出了原阳县黄河河务局双井控导工程险情监测实例。黄河险工、控导工程根石走失监测难度较大，至今没有一种切实有效的解决办法。对工程进行实时监测，及时发现坝（垛）险情是确保黄河防洪安全的关键。原阳县黄河河务局研发的根石走失监测技术和图像识别技术，构思新颖，投资适中，技术先进，具有较强的可视性。     

On-line diagnosis method of crack behavior abnormality in concrete dams based on fluctuation of sequential parameter estimates

Research on on-line diagnosis method of crack behavior abnormality in concrete dams can provide support for timely grasping abnormality state of the crack itself and achieving real-time monitoring of the dam safety.Considering that samples of crack effects in concrete dams increase actually over monitoring time,a superiority criterion for the on-line diagnosis is determined so as to detect the abnormality moments timely and reliably.By integrating the safety monitoring statistical model of crack effect variable with change point theory,a fluctuation method of regression coefficients is established for the on-line diagnosis.In addition,each abnormality moment is detected by the cumulative sum of regression model residuals.Results indicate that abnormality of crack behavior in concrete dams can be characterized by structural instability of crack monitoring model.And causes of crack behavior abnormality can be analyzed by the established method,which will play an important role in dam safety monitoring.Further,taking the crack in a concrete gravity-arch dam as an example,the scientific rationality and validity of the established on-line diagnosis method are confirmed.     

土石坝渗流监测模型分析

渗流监测是土石坝安全监测的重要内容之一,统计模型在渗流监测资料分析中占有重要地位.以渗流基本方程及其定解条件为基础,全面分析土石坝渗流监测效应量影响因素并建立统计模型.对多元线性回归方法进行了说明,并结合监测实例说明了该模型的可靠性.     

桥梁健康监测2019年度研究进展

桥梁健康监测系统利用通信传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效地应用,对桥梁健康监测系统的实施决策、传感器信号预处理、信号数据降噪处理、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2019年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现模式识别技术与机器学习方法正越来越广泛地应用到桥梁健康监测的研究中。     

崩滑型堰塞坝危险性快速评估研究进展（特约稿）

崩滑型堰塞坝是由地震、降雨、火山喷发等自然因素诱发的崩塌、滑坡堵塞河道所形成的天然土石坝,其在世界范围内广泛分布。崩滑型堰塞坝的形成与溃决具有高突发性、突溃性和强致灾性,会严重威胁所在流域的人民生命财产安全。因此,快速开展堰塞坝危险性评估,对应急抢险救灾具有重要的现实意义。目前对堰塞坝危险性快速评估的研究主要集中在成坝可能性、稳定性、寿命和溃决洪水等四个方面。本文总结了堰塞坝成坝影响因素和成坝快速判别公式,系统阐述了堰塞坝稳定性和寿命的定义、影响因素及快速评估模型,详细归纳分析了堰塞坝溃决模式、溃坝影响因素及坝址与下游河道的洪水快速预测模型。研究表明堰塞坝的形成主要受地形条件,固体物源条件和水源条件的影响;其稳定性、寿命和溃决主要受坝体几何形态,坝体材料、结构和水文特征等方面的影响。根据影响因素所建立的评估模型在一定程度上可以快速估算堰塞坝的稳定性、寿命、溃决流量等参数,但由于信息获取不便等问题,评估结果仍然存在一定的不确定性。在此基础上,本文提出了需要进一步研究的方向：(1) 考虑不同外因（地震、降雨等）条件下滑坡、崩塌启动及运移过程大型模型试验,建立考虑关键影响因素和水土物质相互作用的成坝快速判别模型;(2) 基于物探等手段开展堰塞坝坝体材料和结构参数的快速获取研究;(3) 建立考虑能量转换与耗散的溃坝程度快速评估模型,分析残余坝体致灾危险性;(4) 构建流域堰塞坝溃决洪水演进及水库调蓄减灾分析模型,指导流域水量调度及流域范围内工程建设;(5)开展堰塞坝灾害链对全流域影响的快速动态风险评估,为堰塞坝灾害预测及应急处置提供重要参考依据。     

基于RFID技术的制造过程链节点信息监控研究

针对目前缺少能够自动、实时、准确地获取离散制造过程中发生的各种信息的监控平台,提出了基于RFID技术的制造过程链节点信息监控研究.首先构造制造过程链节点信息模型,模型中包括制造过程及状态信息.其次分析模型中参数的获取途径和方法,给出模型中参数与输入变量的计算方法,实现数据采集系统的数据到监控平台的模型信息的映射,最后构建信息采集工具和监控平台.通过在某产品制造过程中应用,表明通过节点信息监控不但改变物流与信息流不同步、不同时,使制造过程中各环节的生产计划与制造执行相一致.     

桥梁健康监测2020年度研究进展

桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到现阶段桥梁健康监测各项关键技术的研究中。     

拱坝可靠度分析

为了用可靠度方法进行拱坝安全分析,作者用所提出的弹塑性拱梁分载法进行了超越弹性范围的计算,并按照拱坝的两种破坏模式提出了拱坝的正常使用极限和承载能力极限状态方程。这样,就可用有关变量的统计参数对拱坝坝体结构进行正常使用和承载能力的可靠度分析。此项分析计算与仍在采用的拱坝坝体应力计算之间有一定的连续性,便于在工程界推广。用拱坝弹塑性计算与概率计算相结合的方法来进行综合分析,可以解出此复杂结构体系的系统可靠度。     

小浪底区域水质自动监测系统的布设

通过对小浪底水库出水现状及水体pH值稳定性对枢纽安全运行影响的分析,论证了在小浪底水利枢纽区域布设水质在线自动监测系统的必要性,主张在小浪底坝前后、西霞院坝后布设水质在线监测站,并对监测参数和监测设备的功能进行分析。     

Distribution of acceleration and empirical formula for calculating maximum acceleration of rockfill dams

To find the distribution patterns of dynamic amplification coefficients for dams subjected to earthquake, 3D seismic responses of concrete-faced rockfill dams with different heights and different shapes of river valley were analyzed by using the equivalent-linear model. Statistical analysis was also made to the seismic coefficient, and an empirical formula for calculating the maximum acceleration was provided. The results indicate that under the condition of the same dam height and the same base acceleration excitations, with the increase of the river valley width, the position of the maximum acceleration on the axis of the top of the dam moves from the center to the riversides symmetrically. For the narrow valleys, the maximum acceleration occurs in the middle of the axis at the top of the dam; for wide valleys the maximum acceleration appears near the riversides. The result negates the application of 2D dynamical computation for wide valleys, and shows that for the seismic response of high concrete-faced rockfill dams, the seismic coefficient along the axis should be given, except for that along the dam height. Seismic stability analysis of rockfill dams using pseudo-static method can be modified according to the formula.     

水资源系统灰色风险计算模型

针对水资源系统中广泛存在的灰色不确定性的特征 ,从水资源系统风险的一般概念和表示方法出发 ,将灰色系统理论和风险分析理论相结合 ,提出了水资源系统灰色风险率、灰色风险度的概念 ,并导出了相应的计算公式 .以某河道的洪水风险分析为例 ,对模型和方法进行了验证 ,结果证明模型和方法是可行性的 ,可用于水资源系统灰色不确定因素产生的风险分析计算 .     

长江江津几江河段整治及其综合效益分析

江津几江河段整治工程是一项以防洪为主体的综合性河岸整治工程,采用数学模型与河工模型试验相结合的研究方法,采取护岸工程、挖槽等整治措施,提高了防洪能力,改善了航运条件和沿江环境。     

附着式升降脚手架倾覆和坠落事故风险评价模型

结合脚手架安全技术规范,建立了附着式升降脚手架倾覆和坠落事故风险评价指标体系,确定了17项风险因素;构建了基于集对分析法的风险评价模型,采用层次分析法确定了各因素权重;根据集对分析法原理,将各因素风险等级分为三个级别,根据专家打分结合各风险因素权重系数确定同一度、差异度、对立度;采用特殊取值法、集对势分析法确定附着式升降脚手架倾覆和坠落事故风险等级;将该方法应用于某工程实例,评定结果为该工程附着式升降脚手架倾覆和坠落事故风险等级处于可控状态,与现场工程实际相符。     

地铁营运风险管理初探

总结分析了国内外近年来地铁营运过程中发生的典型事故的原因、后果及其特征,论述了风险分析是实现地铁营运安全管理的前瞻性方法和手段;提出基于风险分析的地铁运营安全管理思路,建立了适应地铁营运风险管理的风险评价矩阵;在风险评价的基础上,提出了各类运营风险的控制措施.     

Risk analysis for a cascade reservoir system using the brittle risk entropy method

The principal means of conserving water and utilizing hydropower in China is to exploit the use of a series of reservoirs in a cascade. This method and its inherent engineering safety problems are receiving increasing attention nowadays. In the field of engineering safety analysis, much work has focused on single reservoir projects in the past few years, but there is little research available on the safety risk analysis of cascade reservoirs, either within China or internationally. Therefore, a framework for risk analysis on the cascade reservoir system based on the theory of system engineering is constructed in this article. A cascading failure model is established and the connection degree factor discussed. In addition, the importance degree of the subsystem, which can be calculated by combining the analytical hierarchy process and the entropy weight method, is explained. According to brittleness theory of a complex system, brittle risk entropy is proposed as a performance index for measuring the collapse uncertainty of the cascade reservoir system. In addition, the brittle risk of the cascade reservoir system is predicted, which provides a reference for safety analysis in water conservation and hydropower construction projects in China.