海堤非稳定渗流场渗透参数反演分析

针对受到快速涨落潮位作用的海堤进行非稳定渗流有限元分析,在此基础上结合实测渗压序列构建目标函数对海堤的渗透参数进行反演研究.反演中采用分层搜索技术,先由逐步扫描法确定出渗透参数一个合理的小区间,再用一阶梯度优化方法在该小区间上进行迭代优化以获得合适的渗透参数.以反演得到的渗透参数进行海堤非稳定渗流数值模拟,算例表明,计算及反演步骤合理可行,模拟计算得到的渗压结果与实测序列在数值和动态变化规律上都取得了理想的拟合效果.

基于实测信息的海堤PHM系统框架及关键技术研究

[目的]解决海堤传统维修方式存在维修保障能力差、易造成重大损失的问题,建立科学的海堤健康管理系统。[方法]将先进的故障预测与健康管理(prognostic and health management,PHM)技术应用于海堤工程中,研究建立海堤PHM系统,并深入探讨海堤PHM系统的预测和健康评估方法。结合海堤特点及海量、高频的实测信息,提出将具有强大寻优能力的水循环算法与神经网络相结合,形成海堤状态预测模型;并综合考量海堤健康影响因素,基于模糊数学建立系统健康评估模型。[结果]实例分析表明,所建立的海堤PHM系统预测模型和健康评估模型可有效预测海堤状态,并对海堤现阶段和未来一定时段的健康状况进行准确的实时评估和预评估。[结论]形成了适应海堤工程特点的海堤PHM系统框架,所建立的预测模型和健康评估模型科学有效。

改进PSO-BP神经网络模型在海堤渗压监测中的应用

针对传统BP神经网络存在收敛速度慢、难以脱离局部极小值的不足,利用改进粒子群算法(PSO)快速的收敛特性和强大的全局搜索能力,将改进的粒子群算法与BP神经网络结合起来,根据海堤特点分类比较渗压的影响因素,采用相关系数法选取主要影响因子构建模型输入层,对应渗压作为模型输出层,建立海堤渗压改进PSO-BP监测模型。采用浦东海堤实测信息作为实例进行分析,结果显示,与BP模型相比,改进PSO-BP模型在海堤渗压监测应用中具有更高的收敛速度和更强的预测能力,能更有效地揭示海堤渗压的变化规律。

人工神经网络在海堤非稳定渗流参数反演中的应用

利用ANSYS进行海堤的非稳定渗流的有限元分析,并提取渗压计测点的时序渗压和对应的渗透系数分别作为神经网络的输入层和输出层,建立海堤渗压与渗透系数的非线性映射关系。在此基础上,将实测渗压序列代入训练好的BP神经网络中进行海堤渗透系数的反演,再将反演成果投入有限元正分析,结果显示,测点渗压的模拟计算值与实测渗压序列的大小及变化趋势相同,说明拟合效果理想。

特殊运行工况下水库预泄调度方式研究

因滁州市某水库特殊的实际运行工况,当遭遇较大洪水时,极易导致水库发生洪水漫顶现象,危害水库安全、降低水库防洪能力。针对这一问题,在充分考虑该水库特殊运行工况及调度约束条件的基础上,研究并提出在洪水到来前24 h,按一定预泄流量提前将水库水位从汛限水位降至某个水位,增加防洪库容;在洪水经过时,再根据批复的洪水调度方式进行调度。为确定预泄水位,首先采用"84办法"计算该区域各频率洪水,然后计算水库预泄后的库容量,从而得到预泄水位。结果表明,所提出的预泄方式能很好地解决该水库防洪能力不足的问题。

厄尔尼诺现象对巢湖洪水灾害影响研究

为分析厄尔尼诺现象对巢湖洪水灾害的影响,基于现有统计资料,分别采用定性分析对比和定量计算分析的方法,对厄尔尼诺现象与巢湖洪水灾害之间的关系进行分析研究,并对分析结果进行验证。结果表明,厄尔尼诺现象会对巢湖洪水灾害造成显著影响,且该影响具有明显的滞后性;厄尔尼诺事件发生后,有较大概率会导致巢湖区域发生洪水灾害;前一年的厄尔尼诺指数年累计值、年最大值与当前巢湖年最高水位存在明显的正相关性,且前一年的厄尔尼诺指数年最大值与当前巢湖年最高水位的相关性更为密切。

基于水循环神经网络模型的海堤渗压预测研究

为提高海堤渗压的预测效果,在充分分析渗压影响因素的基础上,提出一种新型预测模型.将具有强大寻优能力的新型算法——水循环算法与神经网络相结合,以相关系数法筛选出的渗压主要影响因子作为模型输入,渗压作为模型输出,利用水循环算法搜索神经网络的最佳权值,建立海堤渗压水循环神经网络模型.通过上海浦东海堤实测信息对该模型进行验证,结果表明,水循环神经网络模型较BP模型具有更快的收敛速度和更高的预测精度.同时,基于等维新息思想,实现模型信息不断更新、渗压实时预测的效果.

海堤故障预测和健康管理系统的多目标维修决策优化模型

海堤是保障沿海地区免受海水侵害的重要水利构筑物。传统的海堤维修方式存在着维修保障能力不足和经济可承受能力差的缺陷。建立海堤故障预测和健康管理(PHM)系统可解决海堤传统维修方式的不足,实现海堤视状况维修,而维修决策是海堤PHM系统对海堤进行健康管理的直接体现。为确保所建立的维修模型能兼顾可用度尽可能大和维修费用尽可能小的多目标要求,提出以一定可用度约束条件下平均维修费用最优为决策目标,基于Weibull比例失效理论,建立海堤PHM系统的多目标维修决策优化模型。实例分析表明:所建立的多目标维修决策优化模型可降低维修费用并提高可用度,解决海堤维修保障能力不足和经济可承受能力差的问题。