土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型与 预测结果解释

针对现有土石坝渗流数值模拟方法计算效率较低、难以实时分析大坝渗流性态，而现有基于机器学习算法建立的代理模型又存在模型可解释性较差的问题，提出土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型，并基于Shapley加性解释(SHapley Additive exPlanation, SHAP)理论对预测结果进行解释。在采用多地质体自动建模方法和CFD技术对大坝渗流场进行计算分析的基础上，基于改进的天鹰(Improved Aquila Optimization, IAO)算法优化极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)集成学习算法中的n＿estimators、max＿depth和learning＿rate等超参数，进而建立基于IAO-XGBoost集成学习算法的大坝渗流性态指标预测模型，以揭示上下游水位和坝基地层渗透系数等输入特征变量与渗流性态指标模拟值间的复杂非线性映射关系。进一步地，将IAO-XGBoost集成学习算法与可解释机器学习框架SHAP理论相结合，挖掘影响大坝渗流性态指标预测结果的关键特征，并解释特征变量对渗流性态指标预测的影响...     

万安水电站土石坝坝体渗流特性分析

渗流特性是反映土石坝运行性态的重要内容。依据万安水电站土石坝坝体测压管渗压水位监测资料,从渗压水位变化过程、渗压水位与上游水位相关性、坝体浸润线和心墙渗透坡降等方面,对大坝渗流特性与渗流状态进行了分析与评价。研究表明,万安水电站土石坝坝体渗压水位变化规律和坝体浸润线状态合理,心墙防渗效果较好,坝体渗流特性正常。     

某大坝右岸坝肩测压管水位监测资料分析

为有效掌握土石坝右坝肩的渗流状态,根据大坝绕坝渗流的监测资料,结合工程实际,考虑库水位、降雨量以及时效等因素的影响,对大坝右岸测压管渗压水位进行统计分析,通过相关性分析来判断右岸绕坝渗流的形态.分析结果表明,大坝右岸绕坝渗流性态正常.     

土石坝渗流安全预测预警研究

针对土石坝渗流安全预测预警,依据土体渗透变形试验成果,采用重标度极差分析方法(R/S分析),阐释了渗流时间序列具有分形标度不变性,揭示了渗流时间序列具有趋势性和随机性双重特性。针对土体渗透变形的孕育—形成—发展—破坏全过程演变特点,结合时间序列性质强弱程度与渗流安全稳定状态,从定量角度提出了大坝渗流分维数指标、趋势性指标及预警等级划分标准,绘制了大坝渗透变形预警指标分布图,并应用于磨盘山水库工程,分析了土石坝异常断面渗流性态,预测了心墙土体渗透变形发展趋势,论证了土石坝渗流分形预警指标的实用性和可行性。研究结果为土石坝渗流异常原因甄别及突发事件应急处置提供了参考和技术支撑。     

丹江口左岸土石坝安全监测成果分析

本文简述了丹江口水利枢纽左岸土石坝工程及安全监测情况，总结了开展观测经验，分析了土石坝变形量，分布特征及渗流等性态，据此提出工程的缺陷和隐患，为工程安全加固提供了依据，为工程安全运用提供了保证，也为土石坝后期加高１５．６ｍ实现“南水北调”时的大坝安全监测提供了可靠的依据。     

土石坝结构安全分析评价系统

依据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），结合专家经验，对土石坝变形、渗流、结构、抗震分析评价的统计模型、确定性模型、安全监控指标及判别体系进行研究，开发了土石坝结构安全分析评价系统。系统开发基于SUN J2EE平台，采用B／S结构，通过浏览器实时在线综合分析大坝安全运行性态和发展趋势，评定大坝结构安全类别，对大坝隐患进行预警。工程实例证明，系统应用效果良好。     

降雨条件下土石坝渗流量监控方法研究

降雨对土石坝渗流量监测值影响明显,评判土石坝的渗流性态必须在实测渗流量中扣除降雨因素。为此,将朴素贝叶斯分类算法、回归分析和LSTM模型综合应用到土石坝渗流量监控中,实现降雨条件下的土石坝渗流量推理预测。首先以是否出现降雨径流为条件,对数据进行离散化处理,并引入回归分析方法,构建降雨径流～降雨过程数据组;采用LSTM方法构造降雨径流～降雨过程定量模型,最后将上述成果用于不同降雨过程条件下的降雨径流预测。应用结果表明,该方法可以比较准确地剔除由于降雨径流对大坝渗流量测值造成的干扰,可以准确监控土石坝渗流状态。     

丹江口左岸土石坝安全监测成果分析

本文简述了丹江口水利枢纽左岸上石坝工程及安全监测情况，总结了开展观测经验，分析了土石坝变形量、分布特征及渗流等性态，据此提出工程的缺陷和隐患，为工程安全加固提供了依据，为工程安全运用提供了保证，也为土石坝后期加高１５．６ｍ实现“南水北调”时的大坝安全监测提供了可靠的依据。     

基于Geostudio土石坝渗流稳定分析

土石坝的渗流问题和坝坡稳定问题对大坝安全至关重要,以我国西南某水库的土石坝为例,采用Geostudio软件中的SEEP/W模块和SLOPE/W模块对土石坝进行渗流稳定分析,以期为同类型工程大坝渗流稳定安全评价提供参考。     

土石坝心墙病害致渗流场畸变数值模拟研究

土石坝在我国大坝总量中所占比例很大，并且大量土石坝存在超龄超限服役等问题，导致这些大坝发生渗漏破坏的概率有所增加，给大坝运行造成严重的安全隐患。为此，以长河坝为例，通过数值模拟计算研究了当土石坝心墙存在病害且发生渗漏形成优势渗流通道后的渗流场分布，并结合现有大坝渗漏检测技术揭示了渗流场畸变表征与病害位置的联系，为土石坝病害探测提供了新的思路。     

渗流反分析在土石坝安全评价中的应用

以土石坝渗流场中各测点水位的实测值与计算值的最优化拟合准则，建立渗透系数的反演模型，并以青山水库主坝渗流分析为例，根据多个渗流观测点数据，反演出大坝各个区域的渗透系数．在渗流反演优化过程中利用对数变换将有约束优化转为无约束优化．根据反分析的结果对大坝的渗透安全进行分析评价，取得了良好的效果，为大坝的安全评价提供了重要依据．     

瀑布沟高心墙土石坝渗流分析

在深覆盖层地基上修建高土石坝,其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题.防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位.根据瀑布沟土石坝防渗体系的结构特点,利用有限元方法对瀑布沟土石坝进行了渗流分析.结果表明:坝体渗流与应力变形计算时,副防渗墙按40％承担水头较为合适;连接部位的渗透坡降是非均匀变化的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的坡降最大.研究结论可以为类似工程提供参考和借鉴.     

山西张峰水利工程大坝反滤层渗透稳定性分析

山西张峰水利工程是山西省重点工程,其大坝为粘土斜心墙堆石坝,通过颗粒分析、接触冲刷、接触流失和裂缝冲刷试验,分析了大坝反滤层的渗透稳定性,证明大坝反滤层设计的合理性,并探讨了土石心墙坝反滤层渗透稳定性的几个问题,供类似工程参考。     

CCTV视觉图像处理方法在土石坝涵管病害诊断中的应用

随着土石坝服役时间延长,其下伏涵管病害尤其是渗漏现象亟需快速精准的安全诊断。提出了一种可用于土石坝涵管病害诊断的多视角视觉图像拼接方法,通过Closed Circuit Television(CCTV)管道机器人采集土石坝涵管全景视觉图像,结合多视几何三维重建技术构建涵管三维点云,再利用三维曲面估计技术判断出模型曲面,并对图像进行展平拼接,实现了土石坝涵管图像的渗漏与裂缝缺陷数字化自动识别和准确定位,为病害处治提供了参考依据。以湖南省某中型水库导流涵管为例,采用CCTV管道机器人采集涵管图像,通过多视角视觉图像拼接方法,获取了涵管全景数字展开图,与现场实地检查情况一致。该方法具有检测灵活、快速精准以及成本低廉等优点,在土石坝涵管病害检测领域具有广泛的应用前景。     

云鹏水电站大坝渗流安全监测资料分析

土石坝首次蓄水对大坝安全稳定影响较大,加强和重视初蓄期大坝渗流监测尤为重要。通过对云鹏大坝初蓄期渗流监测数据的回归分析,掌握坝体水位及渗流量变化规律,判断大坝渗流运行状态,为大坝竣工验收及运行管理提供参考。     

沥青混凝土心墙坝渗漏检测及防渗体系修复综述

针对部分沥青混凝土心墙坝出现渗漏情况,为判定沥青混凝土心墙坝渗漏的部位及通道,需采用多种检测方法对坝体渗漏情况进行综合分析和判定。列举了多个工程应用实例,对沥青混凝土心墙坝渗漏检测方法如水下声纳检测、孔内彩电观测、示踪连通试验、坝体内水位分析和物探检测,以及混凝土防渗墙和控制灌浆修复坝体防渗体系方案及其影响因素进行了综述,以期为类似工程提供借鉴。     

张沟均质土石坝渗流和坝坡稳定分析

张沟水库投入运行以来上游坝面塌陷,下游坝坡蠕变、拉裂、鼓凸明显,右坝肩渗水严重。采用二维有限元软件对坝体进行了渗流分析,结果表明:坝体渗流不稳定,最大坝高断面浸润线较高,有可能发生渗透破坏。采用瑞典法、简化Bishop法、推力传递法、摩根斯顿法计算了各种工况下的坝坡稳定安全系数,比较了各种方法的适用范围。     

基于ABAQUS软件的土石坝应力应变分析

利用有限元通用分析软件ABAQUS的用户子程序,实现Duncan-Chang模型的开发;同时利用热传导模块进行渗流分析。以此对某土石坝坝体进行应力与变形非线性有限元计算,得到坝体在施工期与稳定渗流期的应力与变形值。计算结果表明：利用ABAQUS软件,通过二次开发可以有效的实现土石坝的应力、应变计算。