机器学习在大坝渗流预测中的应用、挑战与展望

渗流的不良影响会提高溃坝风险,利用机器学习精确预测渗流情况对于确保大坝的安全和稳定至关重要。综述了机器学习在大坝渗流预测中的应用、挑战和出路。机器学习不仅可以预测大坝的渗流性态,而且能够识别渗流预测中大坝渗透系数、地下水位等关键参数。人工神经网络、支持向量机、决策树等机器学习算法已经被广泛应用于大坝的渗流预测,集成算法通过整合多种算法的优势,大大提高了预测准确性。机器学习模型在数据数量和质量、模型可解释性、复杂性、可扩展性以及部署和实现等方面仍存在诸多不足。未来的研究方向包括开发先进的机器学习算法、创建物理-数据双驱动模型和可解释模型、加强试验测试和验证等。相关成果可为基于机器学习模型的大坝渗流预测研究提供参考。     

水工结构变形预测模型构建与解释

现有基于机器学习算法的水工结构安全监控模型结果的可解释性较差。为提高安全监控模型的可解释性,发展一种基于集成学习算法的水工结构变形预测模型构建与解释方法。简述改进统计模型及随机森林（RF）、极端梯度提升树（XGBoost）两种常用的集成学习算法,引入沙普利值可加性解释（SHAP）方法实现集成学习算法模型结果的可解释性,阐述SHAP方法的原理和推导过程。以某运行初期特高拱坝变形数据为例验证方法的有效性和实用性。结果表明,XGBoost模型具有较高的预测精度,预测集决定系数大于0.982,改进统计模型精度次之,RF模型精度相对较低;SHAP方法可以分离不同自变量对效应量的影响大小,并能给出全局和局部的影响机制,实现模型拟合和预测结果的可解释性。提出的方法综合了“机理驱动”和“数据驱动”模型的优势,可为水工结构运行管理提供决策参考。     

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。     

恰甫其海粘土心墙坝体渗流监测资料分析

为了有效地掌握土石坝的渗流状态,根据大坝渗流监测资料,结合工程实际,考虑库水位、降雨量、温度及时效等因素的影响,建立了土石坝坝体和坝基测点的统计分析模型,通过实测值与模型值之间的对比来判断大坝的渗流性态。分析结果表明,大坝渗流性态正常,分析模型的应用效果良好。     

基于GAMLSS-GLO及随机森林算法的土石坝渗流监测模型

根据土石坝渗流原型观测,厘清水位、降水等因素的影响,模拟大坝渗流的真实状态,合理评估其渗流监测结果,是土石坝安全监控亟待解决的关键问题。基于此,根据数理统计原理,采用随机森林算法构建无降水条件下渗流量与上下游水位的回归模型;考虑渗流量受前期累积降水的综合影响,引入广义可加模型（GAMLSS-GLO）,模拟降水影响下土石坝渗流监测值的波动区间,并将其与渗流-水位回归模型叠加,预测土石坝渗流监测的可靠区间;最后,将该方法应用于糯扎渡心墙堆石坝的渗流监测。结果表明：所提模型方法对渗流的水位、降水响应表现出良好的适用性,显著提高了渗流模拟预测质量。同时求解了渗流量置信区间,有利于土石坝的运行工况判断及安全监控。     

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。     

贝叶斯框架下大坝渗流参数反演组合代理模型研究

渗流参数贝叶斯反演的关键在于解决对渗流正演模型大量调用而导致的计算耗时问题.现有提高贝叶斯反演计算效率的研究大多采用基于单一机器学习算法的代理模型,计算精度较低.针对上述问题,本文提出一种贝叶斯框架下大坝渗流参数反演组合代理模型.该方法在贝叶斯框架下集成支持向量回归(SVR)、Kriging和多元自适应回归样条(MAR...     

非参数投影寻踪回归在土石坝震损裂缝预测中的应用

根据汶川地震中绵阳市受损土石坝的实测数据,以大坝所在位置的地震烈度和地震发生前大坝的性态等因素作为预测因子,构造出土石坝震损裂缝预测的投影指标,采用可变阶的正交Hermite多项式拟合岭函数,并用单纯形算法优化投影指标函数,进而构建基于投影寻踪回归分析的震损裂缝预测模型,并将其用于该地区96座震损土石坝进行裂缝预测.将...     

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。     

土石坝渗流的自学习神经网络模型

通过对土石坝渗流的成因分析，应用人工神经网络原理，并结合某土石坝的实测资料，建立了渗流自学习神经网络监控模型，给出了模型的输入、输出因子和模型结构。所提出的自学习神经元有正向传播信息、反向传播误差及学习的功能，是一个独立实体，由自学习神经元可方便地构成自学习BP网络。所建立的渗流监控模型不仅可用于大坝渗流分析，同时可以用于监视大坝的安全运行和预报。从模型的计算结果看，计算值与实测值基本重合，所建模型是有效的。     

Analysis of causes of erosion-corrosion wear of the metal of internal surfaces of watered regions of tubes of heat-exchange devices

Causes of the appearance of erosion-corrosion wear (ECW) on inlet regions of tubes of heat-exchange devices are considered. Experimental data are used for determining the mechanism of the ECW process and suggesting measures for its prevention. __________ Translated from élektricheskie Stantsii, No. 11, November 2005, pp. 56–62.     

水文模型参数敏感性的区间分析

介绍SIMHYD降水径流模型的结构及计算原理,利用该模型模拟了丹江口以上汉江上游流域的月流量过程,并采用区间分析方法分析SIMHYD模型参数的敏感性。结果表明:SIMHYD模型可以较好地模拟该流域的月流量过程;根据参数敏感性大小可将SIMHYD模型参数归为3类:第1类为敏感参数,如SMSC和SUB;第2类为较敏感参数,如CRAK和K;第3类为非敏感参数,如INSC,COEFF和SQ。     

德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理

德泽水库大坝为混凝土面板堆石坝,大坝的趾板建在弱风化岩基上,趾板采用C30W12F200混凝土,趾板在浇筑完成后经检查共发现有62条裂缝,总长度达169.64 m。为了对裂缝进行有效地处理,详细分析了产生裂缝的原因,并针对不同类型的裂缝采取不同的处理措施,如Ⅰ类裂缝用化学粘补材料进行修补,Ⅱ类裂缝采取先环氧砂浆钻孔灌浆、再粘补表面的方法修补。所有裂缝经处理后,均达到防渗设计要求。     

灌区渠道防渗的节水技术

随着水资源的短缺,提高农用水效率已迫在眉睫,而渠道防渗是当前灌区节水改造的重要内容之一,也是节水灌溉的重要途径。介绍了渠道防渗的各种措施及其优缺点,并从渠道规划设计、采用的衬砌材料不同及输水断面形式的不同三个方面加以阐述,重点提到了北方渠道的防冻涨破坏的要求,结合东北地区自然条件和社会经济条件提出了几种既适用又极易推广的渠道防渗措施。     

水利枢纽下游河道水位流量关系的变化

根据水利枢纽下游河道的实测资料，得到下游河道水位流量关系的调整变化，并对其变化原因进行了分析。     

电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势

综述了电力系统故障诊断的各种研究方法，包括专家系统、人工神经网络、优化技术、Petri网络、粗糙集理论、模糊集理论和多代理技术等。简要分析了这些方法的特点与适用性，评述其存在的主要问题和值得改进之处。最后，以解决实际工程问题为目标，指出了该领域所需解决的关键技术问题和主要发展趋势，以促进该研究领域的进一步发展。     

明槽均匀紊流的水力特性

由于实践的需要，人们对明槽水槽水流地大量的研究。近年来借助于激光测速技术使研究工作取得了一些进展。本文对明槽紊流的一些研究成果进行了总结与讨论。     

浑河沈抚段水体污染季节性变化研究

为明确浑河沈抚段水污染特征,提升水环境治理有效性,2015年3月—2016年2月对浑河沈抚段进行水环境调查。根据丰、平、枯3个水期的pH值、电导率、COD、NH_3-N、BOD及COD_(Mn)等水质指标,运用改进的综合水质标识指数法识别出主要污染因子,并分析浑河沈抚段水质污染时空变化特征。结果表明,研究区域的pH值在一个水文年变化范围为6.42~8.06,较适宜水生生物生长;水体在枯水期的电导率最高,丰水期最低。浑河沈抚段水体受沿岸工业废水和生活污水的点源污染影响,流域枯水期和平水期各监测断面的综合水质均未达标;从上游到下游4项水质指标的综合水质指数增大,污染逐渐加重,主要污染指标为COD和NH_3-N。     

隔河岩水电厂机组失灵保护误动情况分析

隔河岩水电厂机组失灵保护误动的分析及改进措施。     

水轮机微机调速器选型

提出选择水轮机微机调速器需要考虑的因素,对微机调速器的关键部件PLC、PCCI、PC 3种微机控制器和电液伺服阀、比例伺服阀、电机3种转换装置的性能进行了分析比较。