多元非平稳时间序列分析的滑坡变形预测研究

目前滑坡变形预测的时间序列模型为单变量模型,仅考虑时间-位移关系,未能考虑诱发因素对滑坡位移的影响,因此,建立多变量的时间序列模型十分必要。应用多元非平稳时间序列分析方法,建立了滑坡变形趋势的误差修正模型(ECM),实现了滑坡诱发因素和位移动态变化的综合分析。以三峡库区秭归县白水河滑坡为例,取监测点ZG93为代表,建立了基于多元时间序列分析的误差修正预测模型,并计算预测误差,结果显示,除个别数据点之外,预测误差均在±2.3%以内。     

非线性振荡分析在土石坝变形监测资料的应用研究

传统的时间序列法是对土石坝变形观测量在特定时间范围内的变化特征进行拟合建模,无法揭示观测点变形测值之间的共性。采用分形理论中非线性振荡分析方法,研究了变形时间序列数据的相关性及后续建模选取数据的有效性,提出的定标指数可用来甄别监测点时间序列的位移值是否存在长期记忆性,有效的预测未来的发展趋势,并指出后续建模选取时间序列的起始范围。实例应用结果表明提出的方法可较好的分析土石坝变形性态及预测预报,为土石坝变形安全分析提供了一种新途径。     

小浪底水库库水位与土石坝变形分析

通过研究小浪底水库在调水调沙期间的运用方式,揭示了其库水位与土石坝变形的一般规律:土石坝顺水流方向水平位移变化与时效和库水位变化关系密切,土体固结是沉降的主导因素。调水调沙期间,大坝顺水流方向水平位移的时效作用改变,水位快速下降时,坝顶及上游坝坡、下游坝坡各监测点明显向上游移动;水位快速上升时,各监测点明显向下游移动;库水位变化时,坝体垂直位移的时效作用改变,沉降速率加快。     

土石坝位移比的分析与研究

介绍了土石坝裂缝对土石坝安全运用的危害，土石坝裂缝的计算方法及丹江口土石坝位移观测的情况，提出土石坝位移比在不同位置、不同时间里并非一个定值，而是随坝高（竖向位移）、坝体结构、土质土别的不同而不同。笔者着重对丹江口实测位移比资料进行了分析，运用统计方法建立了各测点及总体位移比的竖向位移为因子的统计模型。最后建议加强纵向水平位移、横向水平位移及位移比资料的观测、分析与研究，特别是土石坝位移比与竖向位移，坝基与岸坡的形状坡度和坝基土压缩性之间的关系。     

土石坝位移比的分析与研究

介绍了土石坝裂缝对土石坝安全运用的危害，土石坝裂缝的计算方法及丹江口土石坝位移观测的情况，提出土石坝位移经的不同位置，不同时间里并非一个定值，而是随坝高（竖向位移）、坝体结构、土质土别的不同而不同。笔者着重对丹江口实测位移比资料进行了分析，运用统计方法建立了各测点及总体位移比资料的观测、分析与研究、特别是土石坝位移比与竖向位移，坝基与岸坡的形状坡度和坝基土压缩性之间的关系。     

基于EEMD-LSTM-ARIMA的土石坝渗压预测模型研究

渗压监测是土石坝渗流安全评价的重要内容之一。由于渗压受到诸多外界因素的影响,测点的渗压值时间序列往往存在非平稳性、局部突变等特点,为此基于“分解-重构-组合”的思想构建了土石坝渗压预测的EEMD-LSTM-ARIMA模型。首先采用集合经验模态分解（EEMD）对时间序列特征进行提取,根据长短期记忆神经网络（LSTM）对提取出的特征分量进行预测,同时结合差分自回归移动平均方法（ARIMA）进行残差修正,组合LSTM和ARIMA的预测结果,重构得到改进预测模型。以某深厚覆盖层上的土石坝工程为例,选取主河床坝体防渗墙后2个典型测点的实测渗压值序列为研究对象进行应用验证。结果表明：相较于单一的LSTM模型和ARIMA模型,改进模型的平均绝对误差MAE、均方误差MSE、均方根误差RMSE均为3种模型中的最小值,预测精度明显优于另外2种模型,该模型为土石坝渗压的精确预测分析提供了新途径。     

柔性测斜仪在300 m级超高土石坝变形监测中的探索性应用研究

传统仪器已难以适应300 m级超高土石坝对安全监测的技术要求,如心墙内水平位移和垂直位移监测、上游堆石区蓄水及运行期的垂直位移监测,目前国内外尚无有效的改进监测手段和方法。提出了采用柔性测斜仪对心墙分层水平位移、心墙分层垂直位移以及上游堆石区分层垂直位移进行监测的新方法,详细介绍了仪器工作原理及监测布置方案,对类似工程有参考价值。     

土石坝渗流安全监测的遗传支持向量机方法

为了有效地根据土石坝地原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题,本文在对建模因子进行分析的基础上,充分利用支持向量机的结构风险最小化原则和遗传算法快速全局优化的特点,通过支持向量机模型对非线性监测数据进行拟合,并利用遗传算法优化支持向量机的模型参数,建立了基于GA-SVM的土石坝渗流监测模型。实例分析表明,该模型与传统的多元线性回归模型和神经网络模型相比,具有预测精度高、泛化能力强等优点,对土石坝安全监控具有实用价值。     

土石坝渗流监测资料分析的逐步回归分析方法

通过对某土石坝测压管监测资料的分析,介绍了逐步回归方法应用于土石坝渗流监测资料分析的原理、步骤,以及变量的选取等问题.结果表明,逐步回归是渗流资料分析的一种有效方法,回归结果能基本反映土石坝渗流的主要影响因素,回归计算值与实测资料吻合较好.     

小浪底水库水位变化与土石坝变形分析

通过研究黄河小浪底水库变形监测特征点累计位移量与库水位升降的关系,表明:库水位周期性的急剧升降导致土石坝顺水流方向水平位移的周期性变化,土石坝具有"弹性";大坝在高水位压力下,受时效影响向下游方向运动,属非弹性变化;沉降是土石坝土体固结的结果,在库水位急剧升降时,受水位分量作用土体固结速率改变,沉降速率加快。     

土石坝施工期3种沉降模型的分析

根据糯扎渡水电站土石坝施工期的沉降监测,分析了施工期典型断面的沉降影响因子,并对应建立了3种沉降模型。利用3种模型对其沉降位移进行预测,分析其误差从而得出了各模型的优缺点。     

滑坡体变形空间分布的灰关联模型分析

为定量分析滑坡体变形空间分布情况,提出了基于监测点位移量时间序列的灰关联模型分析方法。该方法可以很好地将位移量序列的大小、发展态势等进行分类,定量确定滑坡的稳定和非稳定区域。将该方法用于金坪子滑坡的变形监测分析中,并结合宏观巡视检查,可很好地判别出滑坡区的变形分布情况。对滑坡监测预警、治理工程设计和施工具有指导意义。     

旁多水利枢纽工程GNSS变形监测分析

本文在介绍GNSS变形监测原理、应用情况及其优点的基础上,以旁多水利枢纽工程为例分析了GNSS变形监测网的布置情况,并对变形监测成果进行对比分析,结果显示:枢纽大坝水平位移同上游库水位有很好的相关性,垂直位移量及速率符合土石坝固结沉降一般规律。该工程GNSS变形监测的成功应用可为大中型水利工程外部变形监测提供借鉴,同时也为GNSS在垂直位移监测方面的应用提供实证。     

加设垂直防渗体的土石坝渗流计算方法初探

建在无限深透水地基上的土石坝,其渗流场的几何形状和边界条件较复杂,具有不同程度的非均质性和各向异性的特点,对其渗流计算方法进行了分析比较,并运用边界元计算原理,建立了无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗体的渗流计算模型.     

基于支持向量机的土石坝安全监测预报模型研究

简要介绍了支持向量机的基本原理，在对建模因子进行分析的基础上，提出了基于支持向量回归（SVR）算法的土石坝安全监测预报模型。实例分析表明，该模型与传统的多元线性回归模型和逐步回归模型相比，具有预测精度高、泛化能力强等优点，对土石坝安全监控具有实用价值。     

三谈变形监测自动化中的几个问题

简要阐述了重力坝坝基水平位移监测的重要性,讨论了CFRP无浮托引张线系统的应用范围,重点论述了将无浮托引张线系统应用于坝基斜坡坝段的可行性,拓展了重力坝坝基水平位移监测的范围;提出了采用串联杆式位移计监测土石坝的坝内水平位移,论证了应用大气激光准直系统构建土石坝坝内水平位移监测自动化系统的可能性;分析了现有土石坝沉降监...     

基于小波变换去噪的ARMA堤坝水平位移预测模型

堤坝位移监测数据可以被视为非平稳时间序列,但是因为受到诸多因素的影响,位移的测值常含有随机误差。在传统时间序列预测方法的基础上,提出了基于小波变换去噪的时间序列预测方法。基本步骤是:采用小波分解与重构法去噪,将信号分解到不同的频带上,再直接提取有用信号的频带进行重构,减小测值中的随机误差;进一步对去噪后不平稳的位移时间序列差分建立预测模型。工程实例计算分析表明,基于小波去噪所建立的模型位移预测结果要明显优于传统的模型位移预测结果,可以用于短期内堤坝水平位移预测中。     

三峡茅坪溪防护土石坝变形监测成果分析

对三峡茅坪溪防护土石坝的变形规律和特点进行分析,大坝内部累积沉降1.26 m,约占坝高1.21%,外部变形最大沉降205 mm,最大水平位移85 mm,坝体水平和垂直位移均呈河床大、两岸小的分布,水平和垂直位移均具有不可逆性。通过统计回归分析可知：水平位移受水压和时效影响,垂直位移不受水压影响,主要受时效影响。大坝位移速率逐年减小,但仍未稳定,大坝变形性态正常。     

NARX在土石坝渗流预测中的应用

渗流监测是掌握大坝安全性态的重要手段,针对土石坝渗流压力存在滞后于库水位的特点,引入具有延时输入特性的带外源输入的非线性自回归神经网络(Nonlinear Auto-regressive with Exogenous inputs neural network, NARX)实现土石坝渗压的有效预测。以某一水库大坝为例,将历史某时段的库水位和降雨等影响因子作为输入序列,渗压测值作为输出序列,分别建立NARX网络多因子和单因子模型进行拟合训练和多步预测,并将预测结果与传统回归模型和传统BP神经网络进行对比。研究结果表明,在RMSE、MAE、MAPE 3种精度指标下,NARX模型均优于2种传统模型。其中,在单因子条件下,NARX仍具有良好的表现。NARX的延迟输入特性可在一定程度上模拟坝体水流渗透的滞后性,对于土石坝的渗压预测具有良好的应用效果。     

公伯峡水电站混凝土面板堆石坝施工期垂直位移观测

实施土石坝的施工期垂直位移观测，及时采集数据、及时分析评价，为保证工程安全，改进和提高土石坝的设计、施工和管理的技术水平提供科学的依据。