农田水利工程BIM模型的构建方法及应用

针对农田水利工程设计中已有缺陷、施工效率低及后期运行管理不便等问题,引入了BIM(BuildingInformation Modeling)技术,以某田间工程为例,利用Bentley系列软件与CATIA相结合,在设计阶段建立了精度较高的三维模型,通过分析模型,发现并解决了由于设计原因存在的缺陷和不足;在施工阶段通过快速出图、计算工程量及造价、进行施工模拟提高了施工效率;并提供了后期运行管理平台的开发思路,进一步实现了农田水利工程信息化管理,对BIM技术在农业上的应用具有借鉴意义。     

大坝变形的ε-SVR数值模拟

在新建水利枢纽、大坝除险加固以及监测系统不稳定等原因导致有效观测序列较短的情况下,为了对大坝变形进行有效的监控和预测,用基于不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)对大坝变形进行数值模拟。采用支持向量回归机、序贯极小优化算法对大坝变形水平位移各分量的特征因子进行选择,模型建立后分离水压、温度、时效等主要分量,并分析其对变形的影响。对实际工程进行数值模拟的结果表明,依靠较少的支持向量就可以建立模型,该模型具有拟合效果稳定、预测结果准确可靠的特点,可以应用于大坝短期观测资料的分析。     

基于BIM技术的地下空间曲线钢管分段排布算法

针对长距离输水工程中钢管分段效率低、精度差及模型数据检查困难等问题,引入可视化程度高、信息集成能力强的建筑信息模型(BIM)技术,以BIM设计平台Autodesk的Revit软件及其二次开发插件Dynamo作为开发平台和可视化编程工具,开发了一套基于Revit软件的钢管自动分段、自动排布模拟、自动集成设计施工信息的分段排布算法,实现了对复杂输水路线的良好拟合。该分段排布算法能快速调整地下复杂空间曲线的钢管分段排布方案,直观地检查钢管分段的合理性和准确性,快速查询钢管编号、里程、偏差以及坡口等参数信息,实现参数微调与图元变化联动以及BIM模型与设计数据的交互,已成功应用于杭州市第二水源工程、嘉兴市域外配水工程等工程。     

基于IDE-OSVR-ABAQUS的岩土力学参数反演方法

提出引入自适应因子的改进型差分进化算法(IDE),并应用于优化在线支持回归机(OSVR)的核参数和惩罚参数,建立岩土体位移和岩土力学参数之间复杂非线性关系的动态最优IDE-OSVR模型,输入岩土体位移值直接输出岩土力学参数实现参数反演。通过均匀设计方法与ABAQUS正计算构建初始训练集,然后逐次反演并进行验算误差,将误差未达到预定阈值前的验算样本增添至训练集,使得IDE-OSVR模型不断在线学习,提高参数反演精度。将IDE-OSVR-ABAQUS反演方法应用于工程算例,并同几种典型方法对比。结果表明:该方法的岩土力学参数反演速度很快,反演精度很高,是一种合理的岩土力学参数反演方法。     

李家峡大坝6号坝段坝基扬压力异常成因综合分析

针对李家峡大坝6号坝段坝基扬压力产生异常的现象,建立了该坝及坝基的三维渗流有限元模型。详细介绍了模型中防渗帷幕及坝基、坝体排水孔模拟的方法,并且利用人工神经网络反演了岩体的渗透系数张量,对坝基进行了渗流有限元分析,分析不同防渗、排水以及基岩地质条件下的坝基渗流场,评估了各种因素对坝基渗流场的影响,结合坝基钻孔取芯、水质分析等试验成果,分析了扬压力异常的物理成因。研究结果表明,引起扬压力异常的原因是防渗帷幕局部存在缺陷,且帷幕前浅部岩层存在强透水带。建议对右岸6号坝段坝基进行灌浆处理,以阻断渗漏通道,提高防渗帷幕的阻水效果,并加强对渗水的抽排工作,以有效地降低扬压力。     

基于EMD分解法的大坝变形预测模型及应用

针对传统模型对脉动时间序列的预测效果较差的情况,结合经验模态分解(EMD)、相关向量机(RVM)理论以及改进粒子群算法(IPSO)的优点,提出一种基于EMD分解法的大坝变形预测模型。首先利用EMD分解法对大坝变形时间序列进行分解和重构,使非平稳的大坝变形时间序列平稳化,再以RVM理论为基础进行预测,核函数选用高斯核函数,并采用改进粒子群算法(IPSO)进行寻优,最终建立EMD-RVM(IPSO)大坝变形预测模型。通过实例计算得到,SVM、RVM和EMDRVM(IPSO)三种模型的平均残差分别为5.29 mm、3.13 mm、0.97 mm,并且EMD-RVM(IPSO)模型的预测值误差均控制在5%以内。这证明EMD分解法对非平稳时间序列的预处理可有效提高预测精度,相比于标准SVM模型和RVM模型,EMD-RVM(IPSO)模型的预测精度更高,且结构稀疏度更好,在实际工程中具有一定的可行性。     

基于局部大津阈值与区域生长的坝面细小裂缝识别分割算法

针对传统图像分割算法难以分割噪声污染严重的混凝土坝面细小裂缝图片的问题,结合大津阈值算法和区域生长算法提出一种新的裂缝分割算法。该算法通过一个滑动的窗口遍历整幅灰度图并计算窗口内的局部大津阈值,遍历过程中将所有灰度值在局部阈值以上的窗口中心像素点作为区域生长种子点,设计生长阈值,生长完成后得到分割结果。运用该算法、基于全局的大津阈值等经典分割算法对四幅存在光照不均、污渍覆盖等噪声污染的裂缝图片进行分割。结果表明,所提算法的分割结果中背景噪声最少,误差最小。通过连通域分析去除剩余的背景噪声,可实现对裂缝的精确识别分割,为自动化检测坝面裂缝奠定基础。     

大坝变形的ε-SVR数值模拟

在新建水利枢纽、大坝除险加固以及监测系统不稳定等原因导致有效观测序列较短的情况下,为了对大坝变形进行有效的监控和预测,用基于不敏感损失函数的支持向量回归机(ε-SVR)对大坝变形进行数值模拟.采用支持向量回归机、序贯极小优化算法对大坝变形水平位移各分量的特征因子进行选择,模型建立后分离水压、温度、时效等主要分量,并分析其对变形的影响.对实际工程进行数值模拟的结果表明,依靠较少的支持向量就可以建立模型,该模型具有拟合效果稳定、预测结果准确可靠的特点,可以应用于大坝短期观测资料的分析.     

应用混沌优化神经网络分析混凝土坝裂缝的稳定性

分析了用断裂力学有限元计算应力强度因子在混凝土坝裂缝实时监测、实时分析中的不足，提出了采用四层神经网络计算应力强度因子的解决途径，利用混沌优化算法对四层神经网络进行了改进，应用实例对其改进效果进行了检验，实例分析表明，四层优化神经网络计算的应力强度因子接近于用断裂力学有限元计算的应力强度因子，因此，可以将其应用于实际工程。     

基于Hypermesh的水工结构建模及应用

介绍了Hypermesh软件与CAD软件联合仿真的步骤,重点阐述了该建模方法中对网格的形状、疏密和衔接进行控制的原则。以不均匀地基上结构复杂的某水闸为例,系统地介绍选取特征断面构造模型几何轮廓、综合考虑多个断面划分二维网格和借助土层分界面建立地基的建模方法。经检验,该水闸模型质量满足仿真要求,计算结果符合水闸受力特征,最大拉应力为3.077 MPa(顺河向),出现在闸门过水1工况下水闸边墩支座上。Hypermesh结合CAD平面图建模的方法能够实现复杂水工结构仿真,对水工结构的安全评估具有一定参考价值。