黄河小浪底水利工程大坝变形预估方法探讨与分析

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1、黄河小浪底水利工程大坝变形预估方法探讨与分析1绪论1.1论文研究背景与意义目前国内最高土石现为水布碰大坝，坝高233m,洪家渡大现现高179.5m，天生桥一级大坝规高178m，均为混凝土面板堆石现。已建成并投入运行的小浪底大规，设计坝高154m,实际现高160m,为壤土斜心墙土石现。但是，水库大现的安全隐患不少。当我们对现有水库发挥巨大防洪和经济效益的同时，应该清醒地看到己建的大部分水库是在1958年大跃进年代和60至70年代文革动乱时期兴建的，当时由于技术力量和经验不足，缺乏科学态度，多在边勘测，边设计，边施工情况下进行的，建成后防御洪水标准低，施工质量差，工程运行管理滞后，在遭遇

2、大洪水中挎坝失事，损失严重。部分水库建成后成为病险水库，不能按设计正常运用，这些水库直接关系到水库下游广大人民生命财产的安全和国民经济的发展。1963年河北省海河流域发生了大暴雨洪水，挎了5座中型水库大现，93座小型水库大坝，死亡1464人，造成约60亿元的经济损失。1975年河南省淮河和长江流域发生了大暴雨洪水，挎了2座大型水库大现，2座中型水库大坝，60座小型水库大现，其中大型水库板桥培现，损失最为惨重，死亡达2.6万人，受伤达9万多人，造成国民经济损失约达100亿元，堪称近代水利史上的一次重大灾难。即便是小型水库，虽然库容量较小，但有的大现较高，一旦垮现，损失也很大。1993年

3、8月，青海省共和县沟后水库，库容量330万立方米，但大顼高达71m,水库下游地广人稀，大顼失事后，仍然死亡320多人（全县共约3万多人)，造成国民经济损失达1.53亿元。小型水库数目多，星罗棋布，遭遇暴雨洪水机遇大，挎现数量多，总计起来损失是很大的，也不可忽视。资料表明，大坂失事的主要原因有四种：一是设计洪水线偏低引起大琐漫顶；二是地质勘探不充分造成大现失稳或渗漏；三是设计或施工缺陷导致大现加速老化；四是遭遇地震等特殊情况。惨痛的历史教训让我们清楚认识到，为了切实保障大坝的正常安全运行，我们必须针对水库大现进行安全监测工作。通过大琐的变形监测能够直接获取大琐外观的变形信息，对大量的监

4、测资料运用各种方法进行处理和分析，可以直接掌握大坝的变形特征及规律。我们可以预测大顼的变形，来化解许多潜在的危机。综合所述，通过对大琐的变形监测，对监测数据进行处理与分析，实现大坝的变形预测，可以为大琐的反馈设计及施工、大坂的运行管理提供决策依据，对于大坝的安全运营有着十分重要的意义。本论文的研究是利用黄河小浪底水利枢纽大顼长期的外部变形监测资料，应用支持向量机，运用主成分分析、相关系数、灰色关联等多种方法，准确地分析引起大现变形的影响因子，研究大坝变形景的变化规律，建立大现变形预测模型进行检验，并与其他方法进行比较，来验证预测模型的适用性和可靠性。从而准确分析大坝工作状态，确保大坝

5、的正常安全运行。1.2变形分析的内涵人们对自然界现象的观察，总是对有变化、无规律的部分感兴趣，而对无变化、规律性很强的部分反映则比较平淡。如何从平静中找出变化，从变化中找出规律，由规律中预测未来，这是人们认识事物、认识世界的常规辨证思维过程。变化越多、反应越快，系统就越复杂，从而导致了非线性系统的产生。人的思维是非线性的，不是对表面现象的简单反应，而是透过现象看本质，从杂乱无章中找出其内在规律，然后遵循规律办事。这就是变形分析的真正内涵[2]。变形分析的研究内容通常包括变形数据的处理与分析、变形的物理解释和变形如何预报等三个方面?。人们常常通过变形的几何分析和变形的物理解释两部分来进

6、行描述：变形的几何分析是对变形体形状、大小的变形作几何描述，来表达变形体变形的空间状态和时间特性。变形的物理解释是通过查找变形体的变形及其变形原因，来描述引起变形的实质。1.2.1变形的几何分析人们从事变形几何分析时，主要是通过对参考点进行稳定性分析，对观测值进行平差处理和质量评定，选择变形模型并进行参数估计来进行。长期以来，大量专家投入到变形数据处理与分析方法的研究中去。有的通过传统的多元回归分析法来研究，有的通过频谱分析法滤波技术来研究，还有的通过灰色系统理论、神经网络等非线性时间序列预测方法来研究。譬如，有的专家应用灰色关联分析方法来研究多个自变量和多个因变量的变形问题；有专家

7、通过灰色理论建模来预测深基坑变形，消除事故隐患；还有专家应用人工神经网络建模来对短期的变形进行预测。同时，为了弥补单一方法的缺陷，许多专家将多种方法进行结合，运用到变形分析中去。例如，通过将灰色理论与模糊数学原理相结合，组成灰关联聚类分析法可以对变形体进行多测点建模预测；通过将人工神经网络与模糊数学相结合，可以建立模糊人工神经网络模型进行大坝和边坡的变形预报；还有研究将专家系统与人工神经网络相结合，建立大顼安全监控专家系统，对大现进行变形预测。2大现变形分