基于改进变维分形理论的拱坝温度监测数据预测模型

 目前用于温度监测数据预测的模型,对数据的长度有较强的依赖性,监测数据量较少时,预测效果不理想,在分形理论的基础上,尝试建立改进的变维分形预测模型,并以白莲崖拱坝温度监测数据为例进行分析、预测。结果证明,这种模型发挥分形理论有相似性的特点,克服了其他模型对数据长度的依赖性和噪声干扰对预测效果的影响,能较好应用于小数据量监测数据的预测,精度较高,有着良好的抗噪性。     

滑坡体监测数据的改进变维分形-人工神经网络耦合预测模型

滑坡体变形预测对滑坡灾害治理具有重要的意义。根据边坡的演化特性,在研究得到滑坡是一个非线性动态系统,其监测数据具有分形特征的基础上,利用改进变维分形预测模型对滑坡体的监测数据时间序列趋势项进行预测,并引入人工神经网络对时间序列的偏离项进行纠偏优化,从而建立滑坡体监测数据的改进变维分形-人工神经网络（IVDF ANN）耦合模型,并以茅坪滑坡体的实测位移为例进行预测。预测结果证明,该模型充分利用分形理论的自相似性和人工神经网络的自学习能力,具有良好的抗噪性,对小数据量的监测数据能够达到较高的预测精度和较好的预测长度,为滑坡体安全监控预测提供了新的参考方法。     

变维分形在天堂山拱坝封拱后温度回升预测中的应用

拱坝封拱后产生温度应力可能导致裂缝,通过对数据进行处理,建立封拱后温度回升变维分形预测模型,计算每段的分形维数,拟合反推预测值。以天堂山拱坝施工期温度监测数据为例进行分析和预测,结果表明,采用变维分形理论对拱坝施工期温度监测数据进行预测是可行的,并且具有较高的精度,可以满足工程要求。     

利用马尔科夫链修正的变维分形模型及其应用

以往的预测模型对数据长度有较强的依赖性,且数据出现较强的非线性时,将增加预测的复杂程度。为使监测数据呈现出一定的线性关系,基于分形理论,将常维分形改进为变维分形,并据此建立相应的数学模型,通过短期监测数据进行预测。考虑到变维分形得到的预测结果不可避免地存在一定的波动误差,对此,利用马尔科夫链(Markov)无后效性的特点对预测结果进行修正,从而提高预测精度。以西溪水库的监测资料数据为样本,建立其马尔科夫链-变维分形预测模型,结果显示最大误差修正值可达0.89%,占原预测误差的67.9%,表明利用马尔科夫链修正的变维分形模型能有效地减小误差,提高预测精度。     

基于分形理论的岩质高边坡监测资料分析

以小湾水电站高边坡典型位置的位移数据为依据,引入分形理论对监测数据进行分析.通过对数据的Hurst指数和分形维数的讨论,得出岩质高边坡是一种复杂的非线性动态系统,在外界性态和自身结构不发生重大改变的情况下,边坡的Hausdorff维数不随外部环境量和时间跨度的改变而改变,并且测点之间也存在着随深度变化的正相关关系,具有很强的自相似性.分形维数可以从整体上描述边坡系统的动态变化特征以及建立复杂岩质高边坡的时间序列监控体制.     

岩质高边坡裂缝成因分析

岩质高边坡的稳定性直接影响到水电站建设的顺利进行。西南某水电站右岸高边坡岩体卸荷深度大,岩脉、断层、裂隙发育,且施工开挖规模大,边坡在施工过程中出现了大量裂缝,对后续施工和运行期的稳定性产生极其不利的影响。针对该水电站岩质高边坡出现裂缝的现象,结合该边坡的地质资料、监测成果及施工情况,综合分析了边坡出现裂缝的原因,并提出了相应的工程治理措施,对类似工程的勘探、监测分析和工程治理具有一定的参考价值。     

长江黄河含沙量垂线分布的分形研究

为了从流体内部结构入手分析挟沙水流含沙量分布,以长江、黄河实测资料为例,从分形标度的角度出发,探讨了天然河道含沙量垂线分布的规律。研究结果表明：天然河道含沙量垂线分布呈二阶累计和变维分形现象,分维数可以反映含沙量垂线分布的均匀程度,分维数越大,含沙量垂线分布越均匀;长江含沙量垂线分布的分维数（绝对值）要小于黄河的分维数,并且同一条河道的不同位置分维数不同;含沙量垂线分布的分维数大小与泥沙粒径、水深等有关。     

黄河流域干旱时序分形特征及空间关系研究

根据黄河流域1470—2000年的干旱历史资料,基于分形理论,计算出流域各监测点的变维分形维数,并利用聚类分析的方法对维数进行分类。结合各监测点的干旱分形维数对分类结果进行分析,结果表明:大部分监测点的变维分形维数依次由大到小变化,少数监测点的变维分形维数的变化较明显。变维分形维数波动较明显的地区主要集中在黄河流域中、上游地区,尤其集中在宁夏、陕西、山西等省区,而且这些地区出现连续2a以上干旱的频数明显高于其他地区。     

黄河原水絮体分形及分形维数研究

水的混凝处理过程中,絮凝体的结构具有分形构造特征,直接影响着水处理的固液分离效果,若絮凝体较为密实,形态结构紧凑,则易于沉降.依据分形理论,以郑州段黄河原水为研究对象,借助电子显微镜和图像分析系统,考察了絮凝体分形维数与混凝剂投量、沉后水浊度、UV254、CODMn之间的关系.结果表明,絮体分形维数的变化能够很好地反映絮凝程度及处理效果,可作为自来水厂进行混凝控制的参数.     

基于分形维数的汛期洪水分期

为了研究汛期洪水分期合理的划分方法,引入分形维数理论分析了洪峰散点序列的分维特征,给出了按时间尺度的容量分形维数的具体计算方法。结合某水库入库洪水分期实例,以汛期日最大流量为系列样本进行了分形维数的计算和分析。结果表明:采用容量维数算法划分的洪水分期与经验统计方法划分的洪水分期基本一致,但分形方法揭示了隐藏在洪峰散点序列这一复杂现象背后特定的规律性,比经验统计方法更具有定量、客观和计算简便等优点。     

分形学在大坝安全监测资料分析中的应用

介绍Hurst重标度和分形学理论分析时间序列数据的方法。应用该方法研究了陈村混凝土重力拱坝变形的分形特性，评价了105裂缝对大坝结构性态的影响，并且由此对大坝的安全状况作了评价。最后得出大坝可以看作一个非线性复杂动力系统，分形维数可以从整体上描述大坝系统的动态变化特征并可以应用于大坝的病害诊断。     

基于分形理论的水体富营养状况评价及其验证

在简要介绍分形维数算法的基础上,以乌梁素海2006年5月实测资料为例,初步分析分形理论在水体营养状况评价中的适用性;将基于分形理论的评价结果与国家环境保护部推荐使用的综合营养状态指数法评价结果进行比较分析。结果表明:在对22个采样点的评价中,二者评价的一致性达到91%。两种方法的评价结果仅有两个采样点不同。从全湖的评价结果看,乌梁素海已经达到富营养重富营养水平,与已有的研究成果相一致。评价结果充分说明分形维数法可以应用于乌梁素海的富营养化评价研究,但其在其他水体的普适性尚待进一步验证。另外,分析了分形理论在水体营养状况评价研究中存在的问题和不足,并对未来的发展趋势进行展望。     

岩体边坡监控在三峡永久船闸高边坡的应用研究

使用变形速率、国家标准、工程经验等方法 ,对不同监测仪器建立不同监控指标。通过设计、施工、监测三大环节 ,建立闭循环系统 ,对三峡永久船闸高边坡进行稳定性控制     

分形几何理论在岩土边坡稳定性分析中的应用

本文利用岩土边坡的位移监测资料，依据关联维数Ｄ２的原理，确定了状态空间维数的充分和必要值，然后，依据Ｒｅｎｙｉ熵Ｋ２的原理，提出了和Ｋ２和Ｋ２来分析岩土边坡的稳定性和稳定程度，并结合碧口水电站库区青崖岭滑坡的位移监测资料，分析了滑坡的稳定状态，得到与实际一致的结论。     

基于DEM的细沟形态分维估算方法探讨

为了促进分形理论在细沟形态量化中的应用,在回顾以往研究的基础上,探讨了一种以DEM为数据源,基于ArcGIS软件的坡面侵蚀地形数据处理、水文信息提取的方法,通过具体实例,运用网格覆盖法实现了细沟形态分形维数的计算,达到了精确、高效的应用效果。     

灰色模型改进的大坝变形分形几何监控模型

为了对大坝安全进行准确监控,利用分形几何理论预测大坝变形。针对一般常维分形分布不能很好分析大坝变形数据的问题,对监测数据进行N阶累计和变换,对变换后的数据利用分段变维分形模型计算各阶变形维数序列,再选择效果较好分形维数已知序列预测未知分形维数,最后反推大坝变形预测数据。针对传统变维分形预测模型分形维数预测方法的不确定性和所需监测数据量大的缺点,利用灰色模型预测分形维数,建立改进的大坝分形几何监控模型。结合工程实例,对比插值法预测分形参数的传统分形几何预测模型和灰色模型改进后的预测模型之间的预测精度,结果表明,改进分形模型不仅在预测精度上有所提高,而且更具稳定性和抗波动性。     

分形理论在降雨研究中的应用

运用分形理论的盒子维数原理,对湖北荆州市的多年月降水进行了分形研究,同时研究了降雨量门限值、分形维数、降雨量之间的关系.结果表明,利用维数的大小可以衡量流域降雨的丰枯特征.