基于熵—云耦合的混凝土坝预警模型及其应用

针对现有大坝预警指标拟定方法的局限,提出了一种基于熵—云耦合的混凝土坝变形预警模型。基于信息熵理论,运用熵权法给出了混凝土坝各测点变形权重,定义了单测点有序度并构建了多测点变形熵;考虑到云模型理论可反映概念的模糊性和随机性,计算了多测点变形熵的数字特征值,绘制了混凝土坝变形熵的云图,并拟定了混凝土坝变形测点的预警指标。实例计算表明,基于熵—云耦合的混凝土坝预警模型高效可行,具有重要的工程应用价值。     

基于投影寻踪—正态云模型的某土石坝安全评价

针对目前大坝安全评价方法中均未考虑评价指标的模糊性和随机性问题,综合考虑土石坝变形、渗流及环境三方面因素构建了土石坝安全评价指标体系,将正态云模型引入到土石坝安全评价中,利用投影寻踪法确定各评价指标权重,提出一种基于投影寻踪—正态云模型的土石坝安全综合评价模型。实例应用结果表明,土石坝安全评价结果为低风险,与实际情况相符。可见所建模型可行、有效。     

基于极值理论的大坝变形监控指标拟定

为研究极值理论在大坝变形监控指标拟定上的计算方法,先阐述了极值理论中BMM模型和POT模型的计算原理,并利用对数似然函数实现参数估计;然后采用超均值函数图法选取POT模型的阈值,结合大坝失事概率拟定监控指标。工程实例分析表明,极值理论在大坝变形监控指标拟定中有效可行,精度较高。     

约束型ME-PP模型在大坝安全评价中的应用

鉴于大坝安全综合评价中的权重选取关系到评价结果的可靠性、合理性,为充分挖掘大坝监测数据所携带的信息,并考虑影响大坝基岩安全的因素特征,从投影寻踪方法的优化函数和约束条件两个方面改进传统算法,即采用最大熵原理与投影寻踪耦合模型改进投影寻踪方法的优化函数,结合实测指标的特征改进投影寻踪法的约束条件,从而得到约束型最大熵投影寻踪耦合模型。将该模型计算得到的各实测指标权重运用于灰色聚类综合评价,并利用聚类系数向量的灰度进行方法优劣的判别。实例应用结果表明,将本文方法求得的权重用于综合评价是合理可行的,相比于熵权法、传统投影寻踪法,更符合大坝基岩实测数据的特征,且得到的评价结果灰度更小,更易区分所属灰类。     

基于熵权法与正态云模型的大坝安全综合评价

针对目前大坝安全评价方法中均未考虑评价指标的模糊性和随机性问题,引入正态云模型理论,将其与熵权法相结合,建立了基于熵权法与正态云模型的大坝安全综合评价模型,综合考虑大坝变形、渗流及环境三方面因素构建了大坝风险安全评价体系,根据既定体系,确定大坝风险安全评价等级及云模型参数,代入大坝实测资料由正向云发生器建立评价指标的隶属度矩阵,采用熵权法确定各评价指标权重,并由评价指标的权重矩阵和评价指标的隶属度矩阵给出大坝在各安全评价等级下的隶属度。实例应用结果表明,大坝安全评价等级为低风险,与实际状况一致,可见所建模型可行、有效。     

基于卡尔曼滤波的云模型在某混凝土重力坝裂缝监控指标拟定中的应用

鉴于传统裂缝监控指标拟定方法利用原始监测数据时存在一定的局限性,采用卡尔曼滤波对原始监测数据进行降噪处理,并通过云模型的正、逆向云发生器产生监测数据的期望、熵、超熵等数字特征,利用这些数字特征计算定量的转换值,从而实现定量—定性—定量的转换,进而确定安全监控指标。对某大坝下游面105m高程#18坝块水平裂缝监测序列的拟定结果表明,利用云模型进行安全监控指标拟定符合客观规律,且较传统的典型小概率法更具优势。     

云模型在大坝安全监控指标拟定中的应用

针对传统大坝安全监控指标的拟定方法具有一定局限性的问题,在分析原始监测数据的基础上,通过正、逆向云发生器产生监测数据的期望、熵、超熵等数字特征,利用这些数字特征计算定量的转换值,从而实现定量—定性—定量的转换,进而确定安全监控指标,以某混凝土重力坝为例,运用云模型拟定了该坝#9坝段坝顶水平位移安全监控指标,并与典型小概率法的拟定结果进行了对比分析,验证了云模型的优越性。     

基于投影寻踪—正态云模型的地下水水质分级评价

针对现有水质评价方法的缺陷,引入云模型理论建立基于投影寻踪-正态云的水质分级模型。选取总硬度、氟化物、亚硝酸盐、高锰酸盐指数、硫酸盐、氨氮、硝酸盐、氯化物及溶解性总固体等九个指标建立水质评价指标体系,根据既定体系确定评价指标标准及云模型特征参数,以投影寻踪法计算评价指标权重,采用云模型正向发生器计算各指标确定度并生成相应云图,在此基础上得到综合确定度并给出水质评价等级。结合北京市朝阳区19个水质监测井的水质监测样本数据,并通过对比分析验证了该方法的可行性,为水质分级评价提供了新思路。     

基于小波去噪方法的云模型在大坝裂缝宽度安全监控指标拟定中的应用

针对传统基于原始监测数据指标拟定方法的局限性,采用云模型拟定大坝安全监控指标,根据小波去噪理论对原始监测数据进行去噪处理,并以大坝坝体裂缝宽度为例,对棉花滩水电站坝体裂缝宽度安全监控指标进行拟定,与传统的典型小概率法进行对比分析。结果表明,云算法在拟定安全监控指标中具有无法比拟的优势。     

基于面板数据格式的特高拱坝变形性态分区方法

特高拱坝运行中受多因素协同作用,不同高程和区域的变形规律差异较大,坝体局部单测点的变形量并不能代表大坝整体的安全性发生变化。为此,综合考虑多测点、多测次监测量的内在关联性,构建了特高拱坝变形面板系列的表征方法;基于面板数据聚类理论,建立了大坝变形相似性指标及度量方法;利用熵权法构建大坝变形区域数的确定准则,提出了特高拱坝变形分区方法及实现步骤;通过利用特高拱坝两个维度的变形监测信息,将传统的"点"分析方法转变为区域分析方法。某特高抛物线双曲拱坝实例应用表明,该方法可根据39个变形监测点确定六大类测点,每类测点可以综合描述大坝对应区域的总体变形特征,再根据测点所在的位置将大坝分为六个变形区域,有效描述了特高拱坝的实际变形规律,可弥补传统分析方法上的一些不足,为特高拱坝变形分析提供了新方法。     

基于组合赋权的大型引水隧洞岩爆正态云模型预测

针对大型引水隧洞岩爆预测问题,构建了基于组合赋权的云模型。以引水隧洞的弹性变形能指数、单轴抗压强度与岩石抗拉强度之比、岩石脆性指数、岩石切向应力与单轴抗压强度之比作为评价指标体系,确定评价指标标准及云模型特征参数,采用云模型正向发生器生成云图,以投影寻踪法和Delphi法计算组合权重,进而求出综合确定度并给出岩爆预测等级。实例计算表明,大型引水隧洞岩爆预测精度达100%,从而验证了该方法合理有效。     

基于最大熵理论的大坝安全监控指标

以陈村水库为例,针对采用典型监测效应量的小概率法拟定监控指标时需考虑监控过程中存在混沌性问题,采用最大熵理论将监测效应量作为随机变量,探讨了大坝安全监控指标的拟定,并采用精度较高的An-derson-Darling(A-D)法对效应量的母体分布类型进行检验。验证结果表明,该方法合理可靠。     

基于改进的AHP-PP模型的重力坝安全综合评价方法

为解决大坝安全综合评价中指标权重完全主观或完全客观的问题,结合层次分析法和投影寻踪法在综合评价中的应用建立了改进的AHP-PP模型,综合评价了济南市卧虎山大坝的安全等级。结果表明,基于层次分析法的主观权重参考了决策者的知识经验,基于投影寻踪的客观权重体现了指标间的内在联系,两者优势互补,加权权重对评价结果更具说服力。综合评价发现该坝处于轻度异常等级,与实际情况相吻合,说明该方法稳定有效。     

基于小波熵的大坝变形多尺度多测点融合诊断模型

变形监测数据序列是由不同频率成分组成的、具有多尺度特性的动态信号序列,通过多尺度分解和融合,可获得其本质特性和关键信息。在单测点多尺度分解的基础上,分别采用模极大值法和小波熵加权法对多测点高频信号和低频信号进行融合,并以小波熵为特征参数,建立了用于大坝变形性态识别的多尺度多测点诊断模型,工程实例表明该方法诊断大坝健康状态效果良好。     

多测点多方向BP网络模型在大坝变形监测中的应用

鉴于大坝变形监测资料分析是大坝结构性态安全评价与预报的重要手段,针对单测点模型存在的缺点,建立了既考虑坝体不同方向的位移又考虑空间多个测点分布的多测点多方向位移模型,并利用BP神经网络较强的非线性映射能力,直接选取了对大坝变形有较大影响的自变量因子,解决了在建立大坝多测点多方向传统模型时自变量因子数众多、计算工作量大等问题。实例应用结果表明,多测点多方向BP网络模型可反映大坝变形的分布及变化规律,可见采用BP神经网络建立大坝多测点多方向变形监测模型具有可行性和有效性。     

重力坝挠度多测点空间模型研究

针对重力坝单测点位移监控模型存在的不足,从力学特性出发构建了重力坝挠度的多测点空间模型,并依托官地重力坝典型坝段原观监测资料分析了模型适用性及预测时间长短对模型精度影响等关键问题。结果表明,该模型较传统统计回归模型预测精度高,能通过有限测点掌控大坝变形的整体分布规律,可运用于大坝时空变形特性预测、缺测数据补齐等。同时,为保证模型预测误差控制在10%以内,建议其预测时长不超过90d。     

基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型及应用

针对目前的大坝安全评价方法在解决实际工程问题时存在的不足,引入了理想点法基本原理,提出基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型,综合考虑大坝的变形、渗流及环境等三方面因素,选取了9个评价指标作为大坝安全评价指标体系,根据选取的大坝安全评价体系确定了相应的评价标准及安全等级,采用信息熵理论确定评价指标权重,根据理想点法原理计算理想点贴近度,从而给出大坝安全评价结果,并将该模型应用于某已建大坝工程。结果表明,基于熵权—理想点法的大坝安全评价模型的评价结果与大坝实际情况相符,可见该模型可行、有效。     

基于统计模型及有限元法的重力坝变形模量反演

鉴于坝体和坝基力学参数选择的合理性对大坝结构分析及安全评价指标拟定的重要性,结合实际监测资料,提出了基于统计模型和有限元法进行重力坝坝体和坝基变形模量反演的方法,在分析地基范围取值、坝体变形模量取值对坝基变形模量反演影响的基础上,建立合适的有限元模型和统计模型,通过有限元计算拟合实测资料中的水压分量,根据最小二乘法原理反演大坝变形模量。将基于统计模型和有限元法反演混凝土重力坝变形模量的方法应用于某实际工程,结合实测资料反演了典型坝段坝基和坝体的变形模量,计算结果合理可信,精度较高。     

改进熵权-正态云模型在边坡稳定性评价中的应用

针对边坡稳定等级影响因素的不确定性、模糊性和时变性问题,引入云模型理论,综合考虑地形地貌、水文气象、地质环境等各方面因素,选取岩石质量指标等7个评价指标,提出了基于改进熵权-正态云模型的边坡稳定性评价方法。该方法通过云模型正向发生器计算各指标对应评价等级的确定度,基于改进熵权法确定各指标权重,以此综合评价边坡稳定性等级。以桂柳高速公路边坡为例建模计算,该方法评价结论与理想点法以及神经网络一致,证明该方法是可行的。     

改进的理想区间法在多级大坝变形评价中的应用

大坝变形是影响大坝安全的重要因素,变形评价是大坝安全综合评价的基础工作。鉴于传统的理想区间法多用于多指标单层次的环境质量评价中,对理想区间法进行了改进,即将理想区间法结合熵权法计算各层次各指标的权重,克服了理想区间法只能适用于单层次评价指标结构体系的缺陷,进而将其应用于多级大坝变形评价中。结果表明,改进的理想区间法能够较好地反映各坝段变形情况,与大坝实际变形情况相符,说明该方法可用于多级大坝变形评价。