基于最小二乘法的河流水位流量关系曲线推算

应用最小二乘法原理建立了求解多项式系数的正则方程组,对某水文站2004年实测的水位和流量数据分别进行了二次、三次、四次多项式拟合。结果表明:使用最小二乘法原理所绘制的水位流量关系曲线与实际情况相吻合;二次、三次、四次拟合的平均误差分别为2.105%、2.114%和1.919%,均在合理范围内。     

用多项式逼近法在PC—1500机上实现土坝沉陷观测分析

笔者在沉降量对时间、测压管水位对库水位等观察资料回归分析计算中发现,具有一定次数的“最小二乘法多项式”作为大坝观察数据的回归方程,其预报精度都优于常采用的几种回归曲线,同时在同等项数情况下,也优于正交多项式方法。本文将“最小二乘法多项式”回归方法作一介绍,并介绍两个应用实例。     

使用电子表格解算拟合水位——库容曲线的多项式方程组

用最小二乘法生成一个低阶多项式方程组来拟合水库水位--库容关系曲线,并用电子表格求解此多项式方程组.此方法被应用于绘制清江水布垭水库的水位--库容关系曲线,其相对误差小于5%.     

渠系水位流量关系率定系统在玛纳斯河灌区的应用与分析

渠系水位流量关系率定系统采用曲线拟合的最小二乘法得到指定次数的多项式,用此多项式作为基础找到指定渠道的水位和流量之间的函数关系,使拟合后的关系曲线与实测数据间的误差最小,解决了传统手工绘制水位流量关系曲线时的人为误差,为玛河灌区的水资源调度和水量轾制提供理论参考。     

格网式数字地形模型建模方法探讨

建立格网式数字地形模型的核心问题是插值方法的选择。常用的插值方法有按距离加权平均法、二次多项式最小二乘法及多变量函数法等。实验成果及其统计分析表明，平缓地区采用按距离加权平均法即可得到令人满意的内插精度，而起伏地区，二次多项式最小二乘法与按距离加权平均法的内插成果有显著差异，前者的内插精度较之后者可提高约40%，至于多变量函数法，其内插精度并不理想，且因函数复杂，耗费机时数过多，因而不宜采用。此外，在建立格网式数字地形模型时采用增加网格点号数据串的二维数组的新算法，可以明显提高网格邻近采样点的搜索效率。     

基于最小二乘法的河道流量演算参数估计

应用最小二乘法对马斯京根流量演算方程的流量比重因素和河段传播时间进行了求解,并与试算法进行了对比,结果表明:整体来讲,使用最小二乘法所获得的下断面流量过程更接近观测的流量过程;从局部来看,最小二乘法能很好地模拟上升段和流量峰值,而试算法对下降段的模拟效果更好;使用最小二乘法计算得到的流量过程线误差比试算法低11%,说明应用最小二乘法确实能提高马斯京根法的流量演算精度。     

单值化处理长江中游主要断面水位流量关系研究

为更好地开展长江中游防洪影响的研究,在分析沙市、螺山、汉口3个控制站水文断面水位流量关系影响因素的基础上,选取1981-2010年长江中游沙市、螺山、汉口3个控制站主要断面洪水期（5-9月）的水位流量资料,采用综合落差法进行单值化处理,得到了各站水位流量关系曲线成果,并用最小二乘法原理进行曲线的拟合,对其进行了合理性分析。结果表明,通过多项式拟合能将计算出的水位-流量关系线的影响消除到最小。并且由数学公式计算的关系线推出的流量不会因人为定线的差异而导致数据的不同,在实际应用中,效果更好。     

大华滑坡位移预测模型研究

针对传统滑坡位移预测过程中的不足,提出了一种基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的滑坡位移预测方法。以某流域大华滑坡为例,基于时序分析和集合经验模态分解法(EEMD)将原始序列重构为趋势项和波动项,趋势项位移受滑坡内部因素影响,采用最小二乘法与多项式方程进行拟合预测;波动项位移受库水位、降雨、地下水位等周期性因素影响,结合灰色关联度法和核主成分分析法(KPCA)对输入因子进行筛选与降维,并用粒子群算法-最小二乘支持向量机耦合模型(PSO-LSSVM)进行建模预测。最后将趋势项与周期项预测位移相加得到累计预测位移,并对模型预测精度进行定量分析。结果表明,建立的EEMD-KPCA-PSO-LSSVM组合模型预测效果良好,较传统BP神经网络、LSSVM等单一模型有着更高的预测精度,可为同类型滑坡位移预测提供新的思路。     

基于偏最小二乘法的遗传模拟退火算法及其在大坝安全监控中的应用

介绍了基于偏最小二乘法的遗传模拟退火算法的编程方法和利用其建立大坝安全监控模型的方法。实例分析表明,遗传模拟退火算法筛选影响因子后由偏最小二乘法建立的安全监控模型与直接由偏最小二乘法建立的模型相比,不仅简化了模型、提高了模型的拟合精度,而且增强了所建模型的预测能力。     

多元回归模型在秦淮新河节制闸测压管水位预测中的应用

结合秦淮新河水利枢纽工程的测压管实际观测资料,建立多元回归模型并进行回归分析。结果表明,多元回归模型可以根据观测时间、观测时上下游水位数据来预测测压管水位,多元回归模型预测方法精度相对较高,优于传统的最小二乘回归法。     

基于总体最小二乘的Douglas-Peucker算法在多波束测深数据抽稀中的应用

Douglas-Peucker算法是多波束数据抽稀的主要算法之一,通过保留特征点来达到抽稀的目的,这导致了抽稀后的数据与原始数据精度的极度不一致,无法很好地反映水下地形的真实情况。基于总体最小二乘的Douglas-Peucker算法,在采用Douglas-Peucker算法确定特征点的基础上,充分利用多波束测深原始数据的信息进行分段总体最小二乘拟合,从而达到更真实地反应海底状况的目的。通过对仿真海底地形模拟计算,结果表明:与Douglas-peucker算法相比,该算法能够更加逼近原始数据,提高抽稀精度。     

水泵机组在线监测系统数据压缩算法的研究与应用

针对目前水泵机组在线监测数据压缩中压缩量小、速度慢的缺陷,提出了针对在线监测系统数据特征的基于增量的动态Huffman压缩编码算法,并使用Matlab系统仿真验证了基于增量的动态Huffman压缩编码算法比传统的Huffman算法在压缩实际效率上有较大提高。该压缩算法经江西省峡江水利枢纽工程同江河泵站机组在线监测系统应用,数据存储量比原有的存储方式减少了70%以上,可在需要进行大数据量、全功能分析的水泵机组在线监测系统中加以推广与应用。     

基于PSR和PSO的区域地下水埋深ELM预测模型

针对传统区域地下水埋深预测方法精度不高问题,提出一种基于相空间重构(PSR)、粒子群算法(PSO)的极限学习机(ELM)的非线性预测模型。首先利用C-C法对地下水埋深原始时序数据进行相空间重构(PSR),然后利用PSO-ELM对地下水埋深进行预测。将模型应用于中国黑龙江省红兴隆管理局红旗岭农场地下水埋深预测,结果表明:该模型取得了较好的预测效果,后验差比值C为0.074,小误差频率p为1,相对均方误差E1为6.36%,拟合准确率E2达到92.66%,试预报效果指标E3达到95.80%;与PSR-ELM、PSR-RBF等模型相比,PSR-PSO-ELM在试预报方面可使RMSE分别降低49%和70%,使误差区间分别降低28.2%和68.6%,证明PSO能够有效改善ELM模型的预测性能;分析了气候因素和人类活动对当地地下水埋深动态变化的影响。     

基于B/S结构的三维交互式灌浆可视化系统的研制及应用

目前存在的灌浆系统对数据的处理采用的多是二维成果图表,但它却不能直观地分析不同灌浆参数的空间分布情况,因此也影响了系统的实用性。针对上述问题,本文采用数据库技术、计算机图形处理技术、面向对象技术和三维可视化技术,建立基于B/S结构的三维交互式灌浆可视化系统,从三维的角度提供了一灌浆工程控制分析平台。     

水下循迹航行器水动力学性能数值研究

为了研究低速水下循迹监测航行器的水动力学性能数值计算问题,采用FLUENT软件和SST剪切应力输运模型,通过雷诺时均N-S方程分析流速一定的情况下,取不同攻角、不同水平舵角作为来流条件,研究未安装推进器以及安装推进器且其安装位置不同时,航行器的升力系数、俯仰力矩系数、表面压力分布和流场速度的变化规律。结果表明:在未安装推进器以及推进器的安装位置不同时,随着攻角的变化,升力系数呈线性变化,俯仰力矩系数呈非线性变化;随着水平舵角的变化,升力系数和俯仰力矩系数呈线性变化。当推进器安装在航行器头部时,对航行器流场压力和流场速度变化影响最大;当安装在航行器尾部时,对二者影响最小。对于低速航行器,应尽量将推进器安装在中间靠后位置,以提高航行器的水动力性能。升力系数的试验结果与数值仿真结果之间最大相差7. 51%,阻力系数的试验结果与数值仿真结果最大相差5. 84%,均吻合较好。研究结果可以为低速水下循迹航行器的优化设计和发展提供理论参考。     

结合频谱分析的时间序列分析在变形数据处理上的应用

时间序列分析在变形数据处理及预测上具有一定的精度,但无法探测到序列隐含的周期性变 形因素,具有一定局限性。在时间序列分析方法的基础上,在数据预处理部分添加了频谱分析的方法, 对数据进行进一步处理和预测,结果表明:结合了频谱分析方法的时间序列模型在数据的处理和预测方 面能够进一步提高精度。     

进水流速对自清洗网式过滤器排污系统内部流场影响数值分析

为研究自清洗网式过滤器排污系统内部流场随不同进水流速的变化规律,依据GAMBIT软件建立了排污系统自动吸附装置的物理模型,利用FLUENT软件对自清洗网式过滤器排污系统自动吸附装置内部流场进行数值模拟,分别得到了不同流速条件下自动吸附装置内部压力、流速和湍动能变化规律。模拟结果显示,随着吸沙组件入口流速的增大,过滤器排污系统自动吸附装置内部压力、流速及湍动能也随之增大,该变化规律与试验所作出的分析结果定性一致。将模拟结果与实测结果进行对比分析,利用均方差E_(RMS)检验模拟结果与实测结果的离散程度,得到E_(RMS)=0.001 56,验证了模拟结果的可靠性,说明本模拟具有较好的预测性。根据模拟结果,当排污流量较大时,可有效提高过滤器自清洗效果,缩短过滤周期,但会导致过滤器产生较大水头损失。研究结果为相关专业设计人员提供参考。     

大坝安全监测数据的分段多项式滤波方法研究

大坝安全监测效应量的主要特点是周期性、时效性、含有测读误差等。数据序列波的目的是在保留数据序列的周期性、时效性及其它原因量引起的效应分量的前提下，尽可能地削弱测读误差的影响。分段多项式滤波是一种将数据序列按一定时间长度分段，在分段的数据序列上进行多项式拟合，相邻段的多项式之间满足一定条件的最小二乘滤波方法。用此方法还可以进行观测值的可靠性检验和粗差剔除。这种滤波方法特别适合工程运行期的安全监测数据序列的滤波。     

冲击回波法检测混凝土内部缺陷的有限元仿真分析

为了探究混凝土结构在瞬时冲击荷载作用下的响应特征以及应力波在混凝土介质中的传播规律和影响因素,进一步完善冲击回波法检测理论和提高混凝土缺陷检测与识别精度,基于ADINA有限元分析软件,设计构建了一系列有缺陷和无缺陷的混凝土板结构有限元模型,运用动力有限元分析理论,对混凝土结构冲击回波响应特征以及弹性应力波传播的动力学特征进行数值仿真分析。结果显示:混凝土板内有缺陷存在时,板厚对应频率均向低频漂移,且方形空洞比圆形空洞引起的漂移量稍大;当缺陷埋深超过缺陷横向尺寸3倍以上时,分析结果的偏差会陡然增大;对埋深小于10 cm的浅表层缺陷,其偏差值较大。结果表明,有限元仿真分析直观地展现了应力波在混凝土介质中的动态传播过程以及波场与缺陷体相互作用的规律,仿真分析结果与应力波传播基本理论及物理模型试验结果基本一致,验证了本有限元模型的合理性以及数值仿真分析方法的适用性和可行性。     

监测数据共线性问题的岭回归法分析

针对水工监测数据不可避免地存在多重共线性,而最小二乘法又难以有效识别多重共线性并消除其对模型精度的影响的问题,初步分析了多重共线性产生的原因及其对回归模型的不良影响,简要介绍了其诊断和处理方法。引进岭回归法对共线性监测数据进行分析,其核心思想简单,算法易于编程实现,回归结果实际意义明确。某工程实例分析结果表明,相对于经典的最小二乘回归法,岭回归的结果更为合理,更符合实际,在水工监测数据统计模型分析中有较好的应用价值。