大坝安全监测数据分析方法研究
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大坝安全监测月度分析报告一、背景介绍大坝作为一项重要的水利工程设施,承担着水资源调节、防洪防汛和发电等多项重要功能。
为了保证大坝的正常运行和安全性,进行定期的安全监测是必不可少的。
本报告对大坝的月度监测数据进行分析,以评估大坝的安全状况。
二、监测数据总览在过去的一个月内,我们对大坝进行了全面的监测,主要监测指标包括坝体变形、渗流量、水位和溢流量等。
监测数据显示,大坝整体运行平稳,没有发现明显的异常情况。
三、坝体变形分析根据本月监测数据,大坝坝体的变形情况总体较为稳定。
其中,最大位移量出现在X测点,为5毫米,较上月增加1毫米;最小位移量出现在Y测点,为2毫米,与上月相比无明显变化。
变形曲线图显示,各测点的变形趋势基本保持一致,整体呈现出稳定状态。
四、渗流量分析本月渗流量监测数据显示,大坝的渗流量整体较上月有所增加。
最大渗流量出现在Z测点,为10升/秒,比上月增加了2升/秒;最小渗流量出现在W测点,为5升/秒,与上月相比无明显变化。
渗流量变化图表显示,各测点的渗流量变化趋势相似,整体呈现出逐渐增加的趋势。
五、水位分析月度水位监测数据显示,大坝的水位整体维持在正常范围内。
水位变化图表显示,各测点的水位变化趋势基本一致,整体呈现出平稳的状态。
需要注意的是,X测点的水位在月末略有上升,达到警戒线的上限,可能需要加强水位监测和管理。
六、溢流量分析本月溢流量监测数据显示,大坝的溢流量整体较上月有所减少。
最大溢流量出现在V测点,为50立方米/秒,比上月减少了10立方米/秒;最小溢流量出现在U测点,为20立方米/秒,与上月相比无明显变化。
溢流量变化图表显示,各测点的溢流量变化趋势相似,整体呈现出逐渐减少的趋势。
七、结论与建议综合以上分析结果,本月大坝的安全状况总体良好,但也存在一些潜在的风险。
需要加强对X测点水位的监测和管理,以确保不超过警戒线的上限。
此外,如果渗流量和溢流量持续增加或坝体变形发生剧烈的变化,需要及时进行进一步的调查和处理。
大坝监测数据分析近年来,随着工业化进程的加速,水电站建设规模不断扩大,大坝作为水电站的重要组成部分,承担着调节水流、发电和防洪等重要任务。
然而,由于大坝建设面临的复杂地质条件和不可预测的自然灾害等因素,大坝的安全性一直备受关注。
在大坝建设和运营过程中,监测数据的收集和分析变得至关重要,可以及时发现潜在安全隐患,为大坝的运维提供指导和决策支持。
一、水位监测数据分析大坝水位的变化对大坝的安全运行起着至关重要的作用。
通过对水位监测数据的分析,可以了解大坝受水情况,及时判断是否存在溃坝风险,并采取相应的措施进行调整和应对。
针对水位监测数据,我们可以从以下几个方面进行分析:1.1 水位变化特征分析通过对连续监测的水位数据进行统计分析,可以得到水位变化的趋势和特征。
例如,可以计算水位的平均值、最大值、最小值和波动范围等指标,以及水位变化的频率和幅度等参数,进而对水位变化规律进行分析和评估。
1.2 水位异常检测异常水位可能是大坝存在问题的信号,因此对水位数据进行异常检测十分重要。
可以运用统计学方法和机器学习算法,对历史数据进行训练和建模,建立异常检测模型,通过实时监测来判断当前水位是否正常,及时发现水位异常情况,以便采取紧急措施进行干预。
1.3 水位与气象因素的关联性分析水位的变化与气象因素密切相关,例如气温、降水量等。
通过水位数据与气象数据之间的相关性分析,可以揭示水位受气象因素的影响程度,为大坝运行管理提供科学依据。
二、渗流监测数据分析大坝工程中,渗流问题是一个重要的安全隐患。
渗流监测数据的分析对于预防渗流问题的发生、及时发现和处理渗流问题具有重要意义。
在渗流监测数据的分析过程中,我们可以从以下几个方面进行考虑:2.1 渗流量变化分析通过对渗流量的连续监测数据进行分析,可以了解渗流量的变化趋势和规律。
例如,可以计算渗流量的平均值、峰值和谷值等指标,分析渗流量的周期性和季节性变化规律。
2.2 渗流路径分析通过对渗流监测数据的分析,可以了解渗流的路径和传输特性。
大坝变形监测数据分析与模型建立概述:本文旨在对大坝变形监测数据进行分析,并建立相应的模型以提供更加准确的预测和监测手段。
通过对大坝变形监测数据的分析,我们可以更好地评估大坝的安全性,及时发现潜在的问题,并采取相应的措施以确保大坝的可靠性和稳定性。
一、大坝变形监测数据分析1. 数据收集与整理首先,我们需要收集大坝变形监测的相关数据,包括测量点坐标、位移变化数据等。
这些数据可以通过传感器、测量设备等获取,并进行整理和存储以便后续分析使用。
2. 数据预处理在进行数据分析之前,我们需要对原始数据进行预处理。
这包括数据清洗、异常值处理、数据平滑等步骤,以确保数据的准确性和可靠性。
3. 数据分析通过对大坝变形监测数据的分析,我们可以从不同维度来评估大坝的变形情况。
常用的分析方法包括:- 坐标变形分析:通过对监测点的坐标数据进行处理和分析,可以得到大坝在空间上的变形情况,包括平移、旋转和变形形态等。
- 位移变化分析:通过对监测点的位移变化数据进行时间序列分析,可以得到大坝的动态变化情况,包括位移速率、加速度等信息。
- 形变分析:通过对监测点的位移变化数据进行差分运算、形变分析等,可以得到大坝的形变分布情况,包括横向位移、纵向位移等。
4. 变形异常识别与预警通过对大坝变形监测数据的分析,我们可以识别出异常变形情况,并进行预警。
这些异常可能包括大坝整体性的变化、局部部位的异常变形等。
及时识别和预警这些异常变形情况有助于采取相应的措施以确保大坝的安全性。
二、大坝变形模型建立1. 模型选择在建立大坝的变形模型之前,我们需要选择合适的模型。
模型的选择依赖于大坝的特性和监测数据的情况。
常用的模型包括物理模型、数学模型等。
2. 模型参数估计在模型建立过程中,我们需要对模型的参数进行估计。
这可以通过最小二乘法、最大似然估计等方法进行。
通过合理的参数估计,可以提高模型的准确性和可靠性。
3. 模型验证在建立模型之后,我们需要对模型进行验证。
第1篇一、引言随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,水库作为重要的水资源调控设施,在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥着至关重要的作用。
水库的运行状态直接关系到周边生态环境和人民群众的生命财产安全。
为了更好地管理和利用水库资源,提高水库运行效率,近年来,大数据技术在水库管理中的应用越来越广泛。
本报告通过对水库大数据的收集、处理、分析和应用,旨在为水库管理提供科学依据和决策支持。
二、水库大数据概述1. 数据来源水库大数据主要来源于以下几个方面:(1)水文监测数据:包括水位、流量、降雨量、蒸发量等。
(2)气象数据:包括气温、湿度、风向、风速等。
(3)地质数据:包括地质构造、土壤类型、岩性等。
(4)社会经济数据:包括人口、产业、农业、水资源利用等。
2. 数据类型水库大数据类型丰富,主要包括:(1)结构化数据:如水文监测数据、气象数据等。
(2)半结构化数据:如社会经济数据等。
(3)非结构化数据:如遥感影像、视频监控等。
三、水库大数据分析方法1. 数据预处理(1)数据清洗:去除异常值、重复值和缺失值。
(2)数据集成:将不同来源、不同格式的数据整合到统一的数据平台。
(3)数据转换:将数据转换为适合分析的形式。
2. 数据分析(1)统计分析:对水库运行数据进行描述性统计、趋势分析、相关性分析等。
(2)时间序列分析:分析水库水位、流量等时间序列数据的变化规律。
(3)空间分析:分析水库及周边地区的空间分布特征。
(4)机器学习:利用机器学习算法对水库运行状态进行预测。
四、水库大数据应用1. 防洪减灾通过对水库水位、流量、降雨量等数据的分析,可以预测洪水发生的时间和规模,为防洪决策提供依据。
2. 灌溉调度利用水库大数据分析,优化灌溉调度方案,提高灌溉效率,保障农业生产。
3. 供水保障分析水库供水能力,预测供水需求,为供水调度提供科学依据。
4. 发电调度根据水库水位、流量等数据,优化发电调度方案,提高发电效率。
5. 水资源管理通过对水库水资源数据的分析,评估水资源利用状况,为水资源管理提供决策支持。
大坝监测数据分析报告本报告旨在对某大坝的监测数据进行分析,并提供合理的结论和建议。
通过对该大坝的监测数据进行系统的评估和分析,我们旨在促进大坝的安全运行以及相关决策的制定。
1. 数据概况在本节中,我们将对大坝监测数据的整体情况进行概述,并提供一些基本数据指标。
根据监测数据的统计分析,大坝的监测时长为X年,共收集到X个指标数据。
其中包括但不限于大坝水位、坝体位移、渗流量等关键指标。
2. 数据分析本节将对大坝监测数据进行详细的分析,旨在识别并解释其中的模式、趋势和异常情况。
2.1 水位分析首先,我们将对大坝水位进行分析。
根据数据统计,大坝水位呈现季节性变化趋势,其中X季度是水位最高的时期,平均水位达到X米。
2.2 坝体位移分析其次,我们将对大坝的坝体位移进行分析。
统计数据显示,大坝的坝体位移整体保持稳定,平均位移速率为X毫米/年。
2.3 渗流量分析此外,我们还对大坝的渗流量进行了分析。
数据显示,渗流量呈现逐年下降的趋势,平均渗水速率为X立方米/秒。
3. 结论与建议基于对大坝监测数据的分析,我们得出以下结论和建议。
3.1 结论:(1) 大坝的水位呈现季节性变化,但整体水平仍在安全范围内。
(2) 坝体位移保持稳定,未出现明显的位移加速或减速情况。
(3) 渗流量逐年下降,但仍需关注渗漏问题,以确保大坝的稳定性。
3.2 建议:(1) 继续定期监测大坝水位,并及时预警和处理异常波动情况。
(2) 加强对坝体位移的监测,及时评估所观测到的任何位移变化,并采取必要的措施进行修复或加固。
(3) 进一步研究大坝渗漏问题,并采取适当的措施以减少渗流量,确保大坝的结构安全。
4. 总结本报告对某大坝的监测数据进行了详细的分析,并提供了相应的结论和建议。
通过对大坝水位、坝体位移和渗流量等指标的评估,我们得出了大坝目前稳定运行且在合理范围内的结论,并对未来的监测和维护工作提出了相应的建议。
结束。
大坝安全监测资料整编与分析大坝是水利工程中的重要构件,其建设与安全监测直接关系到国家经济发展和人民生命财产安全。
过去的大型坝体安全监测主要依靠人工巡视和手动记录数据,工作效率低下并且易出现数据错误。
随着自动控制技术和信息化技术的发展,坝体安全监测已经逐步实现了自动化和数据化。
本文将介绍大坝安全监测资料整编与分析的方法和意义。
大坝安全监测资料整编随着大坝的建设及机电设备的安装,大量的监测数据不断产生。
这些数据可能包含有关大坝构造、水压、温度等重要信息。
然而,由于数据来源的不同和不同信息管理系统之间略有差异,数据可能存在重复、缺失、歧义等问题。
因此,需要对这些数据进行整编,以确保数据的一致性和可靠性。
数据采集数据采集是整编过程中的首要环节。
传感器等测试设备可在大坝、下游河段、坝上及各水压孔等位置进行实时监测。
采集数据包括测点位置、数据类型、时间等信息。
数据校验数据校验是整编过程中的重要环节。
在数据采集过程中,可能存在数据读数错误或者数据传输问题等。
数据校验需要排除这些错误。
同时,对于异常数据需要进行识别处理,如数据是否超出了正常范围等,以保证监测数据的准确性。
数据清洗数据清洗是整编过程中必不可少的环节。
数据清洗主要目的是识别和去除对分析结果有影响的无效值、异常值和重复值等,提高测试数据的质量和准确性。
数据清洗的过程包括异常数据处理、宏观数据处理和微观数据处理。
数据转换数据转换是将采集到的原始数据转换成合适的格式,便于进一步的统计分析和可视化展示。
数据转换的过程需要考虑数据的结构、格式以及对应关系等。
大坝安全监测资料分析数据汇总大坝安全监测资料的汇总是为了将整个监测系统的数据按各个类别进行统计,同时规范化数据的格式,减少数据处理中的重复性工作。
大坝安全监测资料的汇总可通过数据分析软件来完成。
汇总的数据主要包括传感器位置、时间、检测量等信息。
数据统计在资料汇总的基础上,对采集到的监测数据进行统计分析。
常用的统计分析方法有频率分析、时域分析、能谱分析等。
大坝安全监测分析报告1. 引言大坝的安全监测是保障水利工程运行安全的重要措施之一。
本文旨在对某大坝进行安全监测分析,为相关部门提供决策参考,确保大坝的安全运行。
2. 监测数据收集与分析2.1 数据收集通过安装在大坝上的传感器和监测设备,我们获得了一系列监测数据,包括但不限于: - 水位监测数据 - 水压监测数据 - 地下水位监测数据 - 温度监测数据 - 应力监测数据2.2 数据分析通过对监测数据的分析,我们得到了以下结论: 1. 水位监测数据显示,大坝的水位处于正常范围内,未出现异常波动或突变。
2. 水压监测数据表明,大坝的水压稳定,未发现异常情况。
3. 地下水位监测数据显示,大坝周围地下水位维持稳定,未出现渗漏或积聚的迹象。
4. 温度监测数据显示,大坝的温度变化在正常范围内,无明显异常。
5. 应力监测数据表明,大坝的应力分布均匀,未发现异常情况。
3. 结构安全评估3.1 结构材料分析经过对大坝结构材料的分析,我们得到以下结论: - 大坝所使用的混凝土材料质量良好,强度满足设计要求。
- 大坝的钢筋使用数量充足,布置合理,能够承受设计荷载。
3.2 结构稳定性评估通过对大坝结构的稳定性评估,我们得到以下结论: - 大坝的整体结构稳定,未出现明显的变形或开裂现象。
- 大坝的坝体滑动、倾覆和失稳等安全性指标均在安全范围内。
4. 监测预警系统4.1 系统概述针对大坝的安全监测需求,我们建立了一套监测预警系统,包括数据采集、数据传输、数据处理和预警功能。
4.2 系统工作原理该监测预警系统通过监测设备采集数据,并将数据传输到中央处理中心。
中央处理中心根据预设的监测指标和算法,对数据进行实时处理和分析,一旦检测到异常情况,系统将自动触发预警机制。
4.3 系统效果评估经过对监测预警系统的效果评估,我们得到以下结论: - 监测预警系统能够准确、及时地监测到大坝的异常情况,并及时发出预警信号。
- 系统具有较低的误报率和较高的准确率,能够有效地降低大坝事故发生的概率。
大坝变形监测数据分析与处理研究引言:大坝是一种重要的水利工程结构,它承担着调节水流、防洪、发电等多种功能,对于社会、经济和环境的稳定发展具有重要作用。
然而,由于大坝的使用时间长、工作环境复杂等原因,大坝会出现各种问题,如变形现象。
因此,对大坝的变形进行监测十分必要,而对监测数据进行分析与处理则能为大坝的安全运行提供有效保障。
一、大坝变形监测数据概述大坝的变形监测数据通常包括水平位移、竖向位移、沉降位移等方面的数据。
这些数据的采集可以通过传感器进行实时监测,也可以通过定期测量的方式获取。
在获取这些监测数据之后,需要对其进行分析与处理,以便及时发现大坝变形的异常情况,并采取相应的措施。
二、大坝变形监测数据分析方法1. 统计分析方法:统计分析方法是对大量监测数据进行整体分析的一种方法。
通过对监测数据进行统计,我们可以获得大坝变形的一些基本统计量,如平均值、标准差、极差等,从而判断大坝的稳定性。
此外,还可以通过统计分析来探索大坝变形与其他因素的相关性,如年龄、水位变化、降雨量等。
2. 趋势分析方法:趋势分析方法是利用大坝变形数据的变化趋势来判断其稳定性的一种方法。
通过对一段时间内的数据进行趋势分析,我们可以判断大坝的变形是否呈现出增长或减小的趋势,并根据趋势预测未来可能出现的问题。
常见的趋势分析方法包括线性回归分析、指数平滑法等。
3. 频谱分析方法:频谱分析方法是利用大坝变形数据的频谱信息来判断其稳定性的一种方法。
频谱分析可以将时域的变形数据转化为频域数据,从而揭示出变形数据中的主要频率成分。
通过对频谱进行分析,我们可以识别出大坝变形的周期性变化,并判断其是否处于危险状态。
三、大坝变形监测数据处理方法1. 数据清洗:数据清洗是指对采集到的监测数据进行预处理的过程。
在数据清洗中,我们需要检查数据的完整性、准确性和一致性,并对异常数据进行处理。
同时,还需要对数据进行去噪处理,以消除测量误差和干扰。
2. 数据可视化:数据可视化是将监测数据以图表、曲线等形式展示出来的过程。
大坝变形监测数据分析与预警系统设计随着工业和人口的快速增长,对水资源的需求不断增加,大坝的建设已成为解决水资源问题的重要手段。
然而,在大坝建设和运营的过程中,安全问题是一个一直以来备受关注的话题。
大坝因为受到地质灾害、水压力、沉降和变形等因素的影响,可能出现破坏性变形,对周边环境和居民造成极大的威胁。
因此,建立一个可靠的大坝变形监测数据分析与预警系统是至关重要的。
一、大坝变形监测数据分析1. 数据采集:为了实时监测大坝的变形情况,首先需要利用多种传感器对大坝进行布置。
这些传感器可以包括位移传感器、压力传感器、倾斜传感器等,以获取大坝各个部位的实时数据。
此外,可以利用卫星雷达遥感和无人机等先进技术获取更全面和完整的大坝变形数据。
2. 数据传输和存储:采集到的大量监测数据需要通过高效稳定的数据传输网络传输到数据中心,并利用云计算平台对数据进行处理和分析。
大坝监测数据的存储可采用分布式数据库技术,确保数据的安全性和可靠性,并提供快速的获取和检索功能。
3. 数据处理和分析:对采集到的大坝监测数据进行实时处理和分析是保证系统高效性的关键。
数据处理算法可以运用统计学方法、时间序列分析方法和机器学习等,以识别大坝的变形趋势和规律。
例如,可以利用主成分分析、聚类分析和监督学习算法等方法,从大量数据中提取出关键的特征和指标。
4. 可视化展示:大坝监测数据的可视化展示有助于工程师和决策者对大坝的变形情况进行直观的了解和判断。
可以利用图表、曲线和地理信息系统等工具,将大坝监测数据以直观形式展示出来,并实现数据的实时更新和动态显示。
二、预警系统设计1. 预警指标的确定:根据大坝的结构特点和监测数据的分析结果,确定一些关键的指标作为预警的依据。
这些指标可以包括大坝位移、沉降速率、压力变化等,通过对这些指标的监测和分析,可以判断大坝是否存在变形风险,并进行及时的预警。
2. 预警模型的建立:基于历史监测数据和变形规律,可以通过建立预警模型来预测大坝的变形趋势。
某枢纽工程大坝安监测分析报告一、背景介绍:枢纽工程大坝是一个重要的水利工程项目,负责调节该区域的水资源。
为了确保大坝的安全稳定,我们进行了大坝的安全监测工作。
本报告旨在对大坝的监测数据进行分析,并提供相应的建议和措施。
二、监测数据分析:1.大坝位移监测数据:根据位移监测数据显示,大坝的水平位移在过去三个月内保持了相对稳定的状态。
其中,最大水平位移为X毫米,出现在其中一观测点上。
该位移值超过了正常范围内的位移值,需要引起我们的关注。
2.水压监测数据:水压监测数据显示,大坝的压力在过去三个月内保持了相对稳定的水平,没有出现明显的波动。
平均水压维持在X千帕的水平,与之前的监测数据相比没有明显的变化。
3.温度监测数据:温度监测数据显示,大坝的温度在过去三个月内有明显的季节性变化。
最高温度出现在夏季,平均为X摄氏度,较之前的监测数据上升了X摄氏度。
各观测点温度的差异不大,均在正常范围内。
4.裂缝监测数据:裂缝监测数据显示,大坝上未出现明显的新裂缝,部分原有的裂缝有不同程度的扩展。
裂缝的扩展主要发生在其中一观测点,建议对该点进行更详细的检查和评估。
三、问题分析:1.最大水平位移超出正常范围,可能存在大坝变形的风险。
需要进一步分析引起位移的原因,并采取相应的措施来避免进一步的位移。
2.大坝温度上升,可能会对大坝的稳定性产生一定的影响。
需要进一步研究高温对大坝的影响,并采取相应措施来降低温度对大坝的影响。
3.裂缝的扩展可能会导致大坝的破坏,需要对裂缝进行详细的分析,并采取相应的修复措施来防止裂缝进一步扩展导致大坝损坏。
四、建议和措施:1.针对大坝位移超出正常范围的问题,我们建议进行更详细的位移监测和分析,以确定引起位移的原因。
根据分析结果,采取相应的措施来修复位移问题,确保大坝的稳定性。
2.针对大坝温度上升的问题,我们建议采取一些降温措施,例如增加水面覆盖面积,增加大坝的遮荫设施等,以减少高温对大坝的影响。
3.针对裂缝的扩展问题,我们建议对扩展程度较大的裂缝进行抢修工作,并进行细致的检查和评估,以确定裂缝的原因和扩展的趋势,采取相应的修复措施,以保证大坝的安全性。
大坝安全监测数据分析方法研究
摘要:大坝监测数据分析理论和方法的研究与应用已经取得了相当的进展,为保证大坝安全运行发挥了巨大的作用,本文基于笔者多年从事大坝安全分析的相关工作经验,以大坝安全监测数据分析为研究对象,探讨了安全监测数据分析的意义和内容,给出了安全监测数据分析方法,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词:大坝安全监测数据分析
1 大坝安全监测的意义
大坝所具有的潜在安全问题既是一个复杂的技术问题,也是一个日益突出的公共安全问题,因此,我国对大坝安全越来越重视。
随着坝工理论和技术的不断发展与完善,为了更好地实现水资源的进一步开发利用,我国的大坝建设正向着更高更大方向发展,如三峡重力坝、小湾拱坝(最大坝高294.5 m)、拉西瓦拱坝(最大坝高250 m)、溪洛渡拱坝(最大坝高285.5 m)等,这些工程的建设将为我国的经济发展做出巨大贡献,也将推动我国的坝工理论和技术水平上升到一个新的高度。
但是,这些工程一旦失事,将是不可想象的毁灭性灾难,因此,大坝安全问题就显得日益突出和重要。
保证大坝安全的措施可分为工程措施和非工程措施两种,两者相互依存,缺一不可。
回顾大坝安全监测的发展历史,最早可追溯到19世纪90年
代,1891年德国的挨施巴赫重力坝开展了大坝位移观测,随后于1903年美国新泽西州Boont。
n重力坝开展了温度观测,1908年澳大利亚新南威尔士州巴伦杰克溪薄拱坝开展了变形观测,1925年美国爱达荷州亚美尼加一佛尔兹坝开展了扬压力观测,1826年美国垦务局在Stevenson一creek试验拱坝上开展了应力及应变观测,这是最早开展安全监测的几个实例。
我国从20世纪50年代开始进行安全监测工作,大坝安全监测的作用是逐渐被人们认识的,赵志仁将大坝安全监测的发展历程划分为以下3个阶段。
3.1 多元回归分析
多元回归分析方法是大坝监测数据分析中应用最为广泛的方法之一,最常用的方法就是逐步回归分析方法,基于该方法的回归统计模型广泛应用于各类监测变量的分析建模工作。
以大坝变形监测的分析为例,取变形(如各种位移值)为因变量(又称效应量),取环境量(如水压、温度等)为自变量(又称影响因子),根据数理统计理论建立多元线性回归模型,用逐步回归分析方法就可以得到效应量与环境量之间的函数模型,然后就可以进行变形的物理解释和预报。
由于它是一种统计分析方法,需要因变量和自变量具有较长且一致性较好的观测值序列。
如果回归模型的环境变量之间存在多重共线性,可能会引起回归模型参数估计的不正确;如果观测数据序列长度不足且数据中所含随机噪声偏大,则可能会引起回归模型的过拟合现象,而破坏模型的稳健性。
在回归分析法中,当环境量之间相关性较大时,可采用主成分分析或岭回归分析,为了解决和改善回归模型中因子多重相关性和欠拟合问题,则可采用偏回归模型,该模型具有多元线性回归、相关分析和主成分分析的性能,在某些情况下甚至优于常用的逐步线性回归模型,例如王小军、杨杰、邓念武等在应用偏回归模型进行大坝监测数据分析时,还采用遗传算法进行模型的参数估计,取得了较好的效果。
3.2 时间序列分析
大坝安全监测过程中,各监测变量的实测数据自然组成了一个离散随机时间序列,因此,可以用时间序列分析理论与方法建立模型。
一般认为时间序列分析方法是一种动态数据的参数化时域分析方法,它通过对动态数据进行模型阶次和参数估计建立相应的数学模型,以了解这些数据的内在结构和特性,从而对数据变化趋势做出判断和预测,具有良好的短期预测效果。
进行时间序列分析时一般要求数据为平稳随机过程,否则,需要进行协整分析,对数据进行差分处理,或者采用误差修正模型。
例如,徐培亮利用时间序列分析方法,对大坝变形观测资料进行分析建模得到一个AR(2)模型,并对大坝变形进行了预报,结果表明具有良好的预测精度。
涂克楠、张利、郑箫等也利用时间序列对大坝监测数据进行分析,有效地提高了模型对实测数据的拟合能力和预测能力。
3.3 灰色理论分析
当观测数据的样本数不多时,不能满足时间序列分析或者回归分析模型对于数据长度的要求,此时,可采用灰色系统理论建模。
该理论于20世纪80年代由邓聚龙首次提出,该方法通过将原始数列利用累加生成法变换为生成数列,从而减弱数据序列的随机性,增强规律性。
例如,在大坝变形监测数据分析时,也可以大坝变形的灰微分方程来提取趋势项后建立组合模型。
一般时间序列分析都是针对单测点的数据序列,如果考虑各测点之间的相关性而进行多测点的关联分析,有可能会取得更好的效果。
1991年,熊支荣等人详述了灰色系统理论在水工观测资料分析中的应用情况,并对其应用时的检验标准等问题进行了探讨。
同年,刘观标利用灰色系统模型对某重力坝的实测应力分析证明了灰色模型具有理论合理、严谨、成果精度较高的特点。
3.4 频谱分析
大坝监测数据的处理和分析主要在时域内进行,利用Fourier变换将监测数据序列由时域信号转换为频域信号进行分析,通过计算各谐波频率的振幅,最大振幅所对应的主频可以揭示监测量的变化周期,这样,有时在时域内看不清的数据信息在频域内可以很容易看清楚。
例如,将测点的变形量作为输出,相关的环境因子作为输入,通过估计相干函数、频率响应函数和响应谱函数,就可以通过分析输入输出之间的相关性进行变形的物理解释,确定输入的贡献和影响变形的主要因子。
将大坝监测数据由时域信号转换到频域信号进行分析的研究应用并不多,主要是由于该方法在应用时要求样本数量要足够多,而且要求
数据是平稳的,系统是线性的,频谱分析从整个频域上对信号进行考虑,局部化性能差。
参考文献
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