基于广义Pareto分布的大坝预警指标拟定方法

将极值理论中的广义Pareto分布模型用于大坝预警指标拟定中是一个行之有效的方法,该方法通过设定某一阈值,以监测序列超过该阈值的实测值为分析样本,并认为该样本服从广义Pareto分布。由于阈值的选取关系到广义Pareto分布参数估计的精度,而用超限期望图法确定的阈值具有较大的主观性误差,因此,从定义出发,通过数学推导,建立了自动选取阈值的方法。通过实例分析表明,采用自动选取法确定阈值的广义Pareto分布拟定的大坝预警指标更加合理。     

基于POT模型的大坝位移预警指标实时估计

大坝服役过程中,对其预警指标进行实时估计具有重要意义。基于极值理论,针对大坝位移历史监测序列,拟定合理的阈值,利用广义帕累托分布(GPD)对超阈值序列进行刻画,结合大坝失事概率,建立位移预警指标估计超阈值(POT)模型。通过实时更新建模序列,完成对位移预警指标的实时估计。针对某混凝土重力拱坝29号坝段某测点在典型时间段2007年~2009年、2007年~2010年和2007年~2011年的位移监测数据,利用POT和传统区间极值(BMM)模型分别完成对2010年、2011年和2012年位移预警指标的估计,验证了POT模型比传统区间极值(BMM)模型更加安全合理。     

基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定研究

在混凝土坝风险理论和结构计算拟定变形指标方法基础上,研究建立基于风险管理的变形预警指标拟定方法,使得拟定的预警指标不仅满足工程安全需要,同时体现大坝风险的要求。首先根据混凝土坝工程安全运行与下游经济社会发展要求,确立大坝的风险等级标准;其次分析研究相应风险等级标准条件下,混凝土坝的破坏路径与模式;以混凝土坝溃决模式与坝体结构特性转异为纽带,借助专家经验,设置结构计算的荷载条件与约束标准,再采用有限元计算获得相应的变形预警指标值,进而建立了基于风险管理的混凝土坝变形预警指标拟定方法。以某水电站工程为案例,拟定了该水电站低风险运行的变形预警指标值,验证了该方法是切实可行的。     

基于改进典型小概率法的大坝变形安全监控指标拟定

典型监测效应量的小概率法是基于监测资料建立预警指标的常用方法,但该方法仍存不足,如若大坝没有遭遇过最不利荷载或者监测资料时间系列很短,则效应量样本不包含最不利荷载组合时的监测效应量。阐述运用典型小概率法拟定大坝变形安全监控指标的理论方法,通过将正态分布计算转换成查询标准正态分布表,将不同荷载分量进行分解,提出了改进的典型小概率法。结合某水库的原型观测资料实例,拟定该大坝11号坝段径向位移的安全监控指标,通过对变形安全监控指标结果进行分析表明,改进典型小概率法不仅计算方便且充分考虑到最不利荷载的组合情况,增加监控指标的可靠性。     

基于威布尔分布的大坝位移预警指标拟定

大坝预警指标的拟定是实现大坝安全监控的重要手段。基于系统可靠度原理,在充分阐述威布尔(Weibull)分布三参数估计超过概率权重矩方法的基础上,建立大坝系统位移预警指标估计的Weibull分布模型,并与伽玛(Gamma)分布模型和对数正态(Log-normal)分布模型相比较,得到Weibull分布模型所拟定的大坝位移预警指标更加安全可靠。     

基于典型小概率法大坝变形监控指标拟定

科学合理的大坝安全监控指标能综合分析和评价大坝的安全状况,因此大坝安全监控指标的拟定是大坝安全监控体系的核心和关键问题。基于大坝安全监测资料,根据大坝和坝基抵御所经历荷载的能力,用典型小概率法来评估和预测抵御可能发生荷载的能力,从而确定监控效应量的可能极值,即监控指标。以某水电站大坝为例,拟定了典型坝段的位移监控指标。实例表明,该方法简单可行,能准确的拟定大坝监控指标。     

三维可视化大坝安全监控系统研发及应用

先进可靠的三维可视化大坝安全监控系统能准确检查大坝结构,展示仪器埋设位置,提高实时监测信息及大坝安全管理的效率。通过对大坝监测数据的深入分析,并依据规范拟定应力、渗流量等监控指标对三维数值模型进行正反分析,可确定大坝变形预警值。以湖南托口水电站为例,采用BIM技术构建了大坝实体、地形场景以及监测信息的三维可视化模型,并开发出集成了三维可视化模型展示、数据查询、数据展示及安全预警四大模块的大坝安全监控系统。该系统能全方位展示大坝结构、监测数据分析结果、监控指标等信息,并直观展示实时信息,实现了大坝安全监控预警,提高了大坝安全管理效率。相关经验可供类似水利水电工程的安全监控系统开发借鉴。     

基于局部离群系数的土石坝监测预警方法研究

针对大坝安全分析预警,本文采用k-mean及局部离群系数方法,通过分析大坝渗流监测数据LOF值的时空分布及演变规律,揭示了渗流时序具有标度不变性,并有效检验局部离群及区域异常值,定量判断监测数据的异常情况。结合工程案例,采用matlab程序计算了LOF值,基于统计学方法确定了大坝渗流发生破坏的预警阈值,为开展基于监测预警提供技术参考。     

用结构分析法拟定大坝变形二级监控指标

将力学模型引入大坝安全监测领域，结合变形监测资料，提出了利用三维粘弹塑性理论拟定大坝二级监控指标的原理和方法。应用上述理论和方法拟定了佛子岭大坝变形二级监控指标，取得了安全监控大坝的实效。     

基于POT 模型建立大坝服役性态预警指标

借助预警指标实时辨识大坝服役性态是大坝安全监控的重要手段。传统多依据大坝服役性态效应量测值序列的年极值为分析子样来估计预警指标。本文基于极值理论中的POT(Peaks over Threshold)模型,通过阈值的设定,以超限数据序列作为建模分析的对象,利用广义帕累托分布拟合超限数据子样,结合大坝的失事概率实现预警指标的估计。该方法不研究效应量测值序列的整体分布情况,只关注序列的超限值分布情况;充分考虑了所有较大测值出现的可能,更好地体现了数据样本的分布特征,因此得到的预警指标能更客观地反映工程实际。     

大坝服役性态预警指标拟定的POT模型

借助预警指标实时辨识大坝服役性态是大坝安全监控的重要手段。传统多依据大坝服役性态效应量测值序列的年极值为分析子样来估计预警指标。本文基于极值理论中的POT(Peaks over Threshold)模型，通过门限值的设定，以超限数据序列作为建模分析的对象，利用广义帕累托分布拟合超限数据子样，结合大坝的失事概率实现预警指标的估计。该方法不研究效应量测值序列的整体分布情况，只关注序列的超限值分布情况；充分考虑了所有较大测值出现的可能，更好地体现了数据样本的分布特征，因此得到的预警指标能更客观地反映工程实际。     

水库大坝结构失稳突发事件预警阈值研究试探

突发事件的预警是大坝安全应急管理的有效技术支撑，能为应急管理赢得宝贵的时间，可以大大减少突发事件带来的生命、财产及社会环境等损失。文中首先阐述水库大坝突发事件的含义与分类，对水库大坝结构失稳突发事件的突变特征进行了探讨；以安全监控模型的时效分量为警兆信息，基于突变理论，建立了时效分量的突变模型；然后，结合遗传寻优算法，提出水库大坝结构失稳突发事件预警阈值的确定方法。工程案例表明，该方法切实可行。     

水库大坝结构失稳突发事件预警阈值研究

首先阐述水库大坝突发事件的含义与分类,对水库大坝结构失稳突发事件的突变特征进行了探讨;其次以安全监控模型的时效分量为警兆信息,基于突变理论,建立了时效分量的突变模型;最后,结合遗传寻优算法,提出水库大坝结构失稳突发事件预警阈值的确定方法.工程案例表明,该方法切实可行.     

基于降雨资料的雨量预警指标阈值求解模型

为保证雨量预警指标阈值在有效周期范围内发挥预警作用,通过分析现有雨量预警指标阈值的确定方法,提出了基于区域临界雨量法-降雨灾害同频率法-R/S分析法的雨量预警指标阈值求解模型。将该模型应用于江苏省泰兴市降雨时间序列的分析,对最大日降水量时间序列进行阈值确定、趋势分析,并用指标阈值进行预警验证。结果表明,该模型的雨量预警指标阈值确定结果相较单一模型更为准确,且具有一定的时效性,可为农村基层防汛预报预警提供参考。     

A new early warning method for dam displacement behavior based on non-normal distribution function

Traditional methods for early warning of dam displacements usually assume that residual displacements follow a normal distribution. This assumption deviates from the reality, thereby affecting the reliability of early warning results and leading to misjudgments of dam displacement behavior. To solve this problem, this study proposed an early warning method using a non-normal distribution function. A new early warning index was developed using cumulative distribution function (CDF) values. The method of kernel density estimation was used to calculate the CDF values of residual displacements at a single point. The copula function was used to compute the CDF values of residual displacements at multiple points. Numerical results showed that, with residual displacements in a non-normal distribution, the early warning method proposed in this study accurately reflected the dam displacement behavior and effectively reduced the frequency of false alarms. This method is expected to aid in the safe operation of dams.     

大坝安全预警系统架构初探

基于数据仓库与数据挖掘技术，结合预警系统的三维结构图，初步研究了大坝安全预警系统的架构，并将其概化为数据融合、警兆辨识、警源分析、警情分析及警情发布等5个子系统。该架构的建立对今后大坝安全预警系统的研制开发具有重要意义。     

Deformation early-warning index for heightened gravity dam during impoundment period

The mechanical parameters of materials in a dam body and dam foundation tend to change when dams are reinforced in aging processes. It is important to use an early-warning index to reflect the safety status of dams, particularly of heightened projects in the impoundment period.Herein, a new method for monitoring the safety status of heightened dams is proposed based on the deformation monitoring data of a dam structure, a statistical model, and finite-element numerical simulation. First, a fast optimization inversion method for estimation of dam mechanical parameters was developed, which used the water pressure component extracted from a statistical model, an improved inversion objective function, and a genetic optimization iterative algorithm. Then, a finite element model of a heightened concrete gravity dam was established, and the deformation behavior of the dam with rising water levels in the impoundment period was simulated. Subsequently, mechanical parameters of aged dam parts were calculated using the fast optimization inversion method with simulated deformation and the water pressure deformation component obtained by the statistical model under the same conditions of water pressure change. Finally, a new earlywarning index of dam deformation was constructed by means of the forward-simulated deformation and other components of the statistical model. The early-warning index is useful for forecasting dam deformation under different water levels, especially high water levels.     

Integrated Multi-Level Control Value and Variation Trend Early-Warning Approach for Deformation Safety of Arch Dam

Appropriate early-warning index of dam deformation can be used to identify the structural behavior in real time. It is an important measures to monitor the service safety of dam engineering. This paper focuses on the approach determining the early-warning index of arch dam deformation by analyzing the prototypical observations of dam safety and implementing the numerical simulation of dam structure. First, according to the long-term deformation process of arch dam, an early-warning criterion, which combines the multi-level control value and variation trend of dam deformation, is presented. Second, the numerical analysis for structural failure is implemented to calculate the global safety factor of arch dam. A method determining the global safety factor-based control value of dam deformation is developed. Third, the multi-resolution analysis of wavelet is introduced to identify the variation trend of dam deformation from the measured data. The variation trend rule is given to judge the deformation status of arch dam. Finally, the deformation behavior of one actual arch dam is taken as an example. The multi-level control value formula of dam deformation is given. It is combined with the variation trend of dam deformation to fulfill the comprehensive evaluation of deformation safety. It is indicated that the proposed approach is suitable to be used to determine the early-warning index of arch dam deformation, can help with identifying the service safety and potential risk of dam engineering.