基于深度学习的双阶段大坝变形预测模型

为提高大坝位移预测的准确性,提出了一种新颖的基于深度学习的综合预测方法。首先引入了一种基于完全集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)和奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis,SSA)的多级数据降噪技术。这能有效地消除监测数据中的噪声和异常值,提高数据质量,为后续预测提供更合理的大坝变形数据。随后构建基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)的深度学习模型。采用CNN从监测数据中提取丰富的特征,利用GRU来捕获和处理时间序列数据中的长期依赖关系。为了增强模型的表现,引入了自注意力机制,以帮助模型更好地处理和识别数据中的复杂模式。通过与其他预测方法的比较,实验结果表明,该方法在大坝位移预测的准确性和稳定性方面相较于其他方法有显著的提升,能够为大坝变形监控领域提供新方法。

露顶式弧形闸门闸坝一体化静动力学研究

针对现有露顶式弧形闸门静动力学分析存在一定简化的问题,应用ANSYS有限元软件对比分析了闸门单体和闸坝一体化的静动力学特性。以某水电站溢流表孔弧形闸门瞬启工况为例,建立了考虑止水摩阻、支铰体系和预应力锚索的闸坝一体化有限元模型。研究结果发现:在静力学方面,两侧止水对闸门各钢结构构件应力影响不大,最大差值为14.08%;闸坝一体化得出的固定支铰应力分布较闸门单体更为合理;锚块对闸门结构整体位移结果影响较大,闸门单体整体位移<不考虑锚索预应力的闸坝一体化整体位移<考虑锚索预应力的整体位移。在动力学方面,考虑流固耦合效应下止水降低了闸门结构的各阶频率;预应力锚索对闸坝一体化动力特性影响较小。

基于DBO-DA-GRU的大坝变形预测模型

针对大坝变形数据中存在噪声干扰、常规深度学习预测模型关键信息挖掘能力较弱且难以确定最优参数等问题,首先采用变分模态分解(VMD)联合小波阈值降噪方法对监测数据进行处理;然后利用基于双重注意力机制的门控循环单元(DA-GRU)对降噪后的变形数据进行预测,并引入蜣螂优化算法(DBO)对模型参数进行寻优,从而构建了基于DBO-DA-GRU的大坝变形预测模型;最后以某拱坝实测变形数据为例,验证了DBO-DA-GRU较BP、GRU、DBO-GRU模型的预测精度更高、稳健性更好,可为大坝变形安全监控提供一定参考价值。

漳河分洪口门分洪壅水措施研究

漳河遇50年一遇标准洪水时,分洪口门升斗铺村所在河道滩地较宽,地形较高,为保证分洪规模,需布置分洪壅水设施。文中拟定双堰(主槽堰加滩地堰)、主槽节制闸及双束堤(加主槽堰)3个方案,并从分洪可靠度、调度灵活性、对河道设计洪水位影响、占地及工程投资、管护费用等方面进行了综合分析比较及研究,最终推荐主槽节制闸方案。此次研究成果对类似分洪口门方案的分析具有借鉴意义。

可折叠支撑杆式液压坝的静动力特性

针对可折叠支撑杆式液压坝在工程应用前存在试验场地大、成本高、环境模拟难等问题,根据实际工程设计的可折叠支撑杆式液压坝几何参数,建立三维可视化实体模型,利用有限元软件仿真分析了液压坝在不同水压下不同启闭角度时结构应力、变形和流固耦合作用下液压坝整体振动频率。结果表明:坝体应力变形随着挡水高度、静水压力增加而增加;与空气中相比,随着挡水高度的增加,闸坝振动频率逐渐降低;水体与闸坝接触面积越大,水体对闸坝振动频率越明显,闸坝启闭角度80°挡水高度为3 m时,一阶振动频率与无水工况相比最大降低幅度为62.5%。

基于混沌云量子蝙蝠CNN-GRU大坝变形智能预报方法研究

针对大坝变形影响因素复杂、精准预报难度较大问题,为了提高在大坝安全管理过程中大坝变形的预报精度,本文从大坝变形非线性动力系统时间序列的强非线性出发,引入深度卷积神经网络,对大坝变形及其空间影响特性进行挖掘,引入门控循环单元,对大坝变形的时域特性进行挖掘,构建应用于大坝变形预报的深度卷积神经网络-门控循环单元大坝变形组合深度学习网络;同时,为了获取深度卷积神经网络-门控循环单元组合网络的最佳超参,引入了混沌云量子蝙蝠算法,建立了基于混沌云量子蝙蝠算法算法的深度卷积神经网络-门控循环单元组合网络超参优选方法;最后,提出了深度卷积神经网络-门控循环单元-混沌云量子蝙蝠算法大坝变形组合深度学习智能预报方法。基于实测数据开展预报研究,对比结果表明:与对比模型相比,提出的深度卷积神经网络-门控循环单元-混沌云量子蝙蝠算法预报方法取得了更精确的预报结果,混沌云量子蝙蝠算法算法用于超参优选获得了更佳的超参组合。

深厚覆盖层混凝土闸坝坝基稳定与渗流分析

某水电站坝址覆盖层深厚且透水性较强,易形成液化沉陷等,因此开展坝基稳定应力和渗流稳定研究至关重要。笔者结合该电站复杂的地质情况,阐述泄洪闸坝段坝基稳定应力的计算分析,并采用不同的软件对泄洪闸坝段坝基渗流量及渗流稳定进行计算比对分析,为坝基地基处理和防渗设计提供依据。

基于数值模拟的低水头闸坝工程下游冲刷动力研究

针对低水头闸坝工程长期面临下游河床冲刷问题,通过不同工况参数分析,构建闸室断面水工模型。同时,基于Fluent平台构建数值模型,采用边界设置以及动网格宏函数控制流体突变,从而改进模型。结果表明,粒径与冲刷流量对冲刷坑深度以及范围有直接影响;对下游冲刷坑流速进行分布数值模拟,二次开发模型能准确反映实际冲刷情况,相对误差0.092%,优于原有模型。研究成果可为水利工程的建设与维护提供技术参考。

基于SCSO-BIGRU的大坝变形预测

针对传统预测模型调参难度大及预测精度不够高的问题,本文将沙猫群算法(SCSO)和双向门控循环单元(BIGRU)引入到大坝变形分析中,通过SCSO对BIGRU模型的参数进行自动寻优,构建了一种基于SCSO-BIGRU的大坝变形预测模型。以某大坝垂直方向监测数据为例,对SCSO-BIGRU模型和对比模型进行分析,结果表明,SCSO-BIGRU模型预测精度更高,其得到的均方根误差(RMSE)sRMSE、平均绝对误差(MAE)sMAE、相关系数R2分别为0.1115、0.1422、0.9971,各项精度评价指标均优于BIGRU模型和门控循环单元(GRU)模型,可为大坝变形精准预测提供参考。

三峡大坝深孔工作闸门流激振动特性研究

为深入探究三峡大坝深孔弧形工作闸门运行时的流激振动特性,对其进行了原型观测研究。结果表明:在闸门启闭动态运行时,其动位移极值和加速度极值都相对较小,振动较小;在启门、停门瞬间,闸门的动位移极值和加速度极值都明显增大,振动较大;当闸门开度在0.6~0.7时,闸门发生了强迫振动;1号、12号深孔弧形闸门在运行时都不同程度受到了流激振动的影响,但都属于微小或中等振动,处于安全范围内。相关成果可供大坝安全运行管理及闸门设计制造参考。

基于BIM的大跨度钢坝闸安装施工技术

大跨度钢坝闸作为景观挡水建筑物广泛应用于城市河道生态治理工程中,其现场安装工程量大、安装精度要求高。以西昌市“三河六岸”生态治理一期工程东河85 m及西河49 m两座大跨度钢坝闸为对象,通过应用BIM技术,建立了钢坝闸门三维模型,对钢坝闸安装工艺进行了优化处理,有效地提高了闸门一次安装的合格率,所取得的经验对类似大跨度钢坝闸门的安装具有较好的参考价值。

海河流域大跨度钢坝闸设计研究

随着国民经济的发展和生活水平的日益提高,人民群众对优美水生态环境的需求亦日益增长。在城市生态蓄水工程中,钢坝闸因其没有上部结构,可形成宽阔水面和跌水瀑布,营造出良好的生态水景观,同时还具有安全稳定、过流能力强、使用寿命长等优点,具有广泛的应用前景。但当前已建的大部分钢坝闸跨度较小,且沿河道全断面布设,大跨度、高水头的钢坝闸设计较少。本研究根据海河流域主槽型河道的特点,提出了沿河道主槽布置大跨度钢坝闸、控制设备布置于堤顶外侧的典型设计方案,相关结构设计、地基处理及钢闸门设计,对同类型河道中布置钢坝闸具有一定借鉴意义。

基于GRU的混凝土坝变形监测数据缺失处理方法

针对在混凝土坝变形监测过程中,因仪器问题或人为因素等,造成监测数据中出现数据缺失的问题,提出了基于门控循环单元神经网络(Gated Recurrent Unit,GRU)的混凝土坝变形监测数据缺失的处理方法。通过对混凝土坝变形数据缺失进行处理,能消除缺失数据的存在对大坝变形性态分析造成的干扰,进而提高对大坝变形性态客观评价或预警的精度。通过工程实例,对提出的混凝土坝变形数据缺失值处理方法进行了验证,结果表明该方法插补结果误差小于0.05 mm,可对变形监测缺失数据进行有效处理,为后续大坝变形性态分析提供了客观的监测数据。

基于Inception模块与改进GRU的混凝土坝变形预测模型

针对现有基于经典线性回归方法或浅层机器学习技术的混凝土坝变形预测模型在提取环境量因子复杂特征与学习变形-环境量长期依赖关系上的不足,提出了基于Inception模块与自注意力机制改进的门控循环单元(GRU)的混凝土坝变形预测模型。该模型综合运用了Inception模块的特征提取能力和GRU的长期依赖性学习能力,可从不同尺度提取大坝环境量监测序列的特征并进行大坝变形的长期预测,同时通过引入注意力机制,降低了学习多种环境因子特征时的模型过拟合风险。某特高混凝土双曲拱坝工程实例验证结果表明,该模型在典型监测点的预测性能都优于其他常用的浅层或深度学习模型,可用于混凝土坝变形预测。

肯尼亚斯瓦克大坝泄洪底孔进口半球形检修闸门设计

泄洪底孔进水口检修闸门采用半球形闸门,主要用于在下游的泄洪底孔事故闸门或流道需要检修时在静水中关闭切断流道水流。半球形闸门在国内的应用极为罕见,笔者结合半球形闸门在斯瓦克大坝泄洪底孔进口检修闸门中的应用,介绍闸门门叶、门槽的结构形式、锁定形式和导向装置的设计,可供类似工程参考和借鉴。

陆水大坝闸墩无损切割拆除施工

除险加固工程中,混凝土结构存在部分拆除的情况,此时必须在保证剩余部分结构不受损坏的基础上完成拆除。针对陆水大坝闸墩的实际情况,采取“绳锯切割、打孔吊装拆除素混凝土+人工破碎钢筋混凝土+气体切割拆除钢结构”的组合施工方案完成闸墩部分拆除,闸墩顶部附属结构全部拆除的任务。该方案在安全文明施工的前提下,圆满地完成了拆除任务,为大坝闸墩恢复施工奠定了基础,保障了枢纽除险加固工程的顺利完成。

连江鱼类资源现状调查及资源衰退原因分析

于2005～2006年间对清远市筑坝后连江的鱼类种群结构状况进行了调查。在河流的上游、中游、下游三个江段采样,共采集到鱼类87种,分属于7目18科69属,优势种为亚科(占鲤科总数的29.4%)、鲌亚科(占鲤科总数的15.7%)鱼类。通过与历史资料比较发现,多种适应急流的鱼类、洄游或半洄游性鱼类和产飘浮性卵鱼类已在连江中上游消失,连江鱼类组成、结构和分布已发生了较大的变化。

弧形闸门闸坝一体化静动力分析及安全评价

针对弧形闸门安全评价中采用的闸门单体计算模型过于简化的问题,应用有限元软件ANSYS对比分析了惯用的闸门单体结构模型与考虑止水摩阻及支铰和牛腿间直接作用的闸坝一体化模型在全闭和瞬间开启2种工况下的静动力特性。以闸坝一体化模型为准,在静力分析方面,在全闭工况时单体模型下框架主横梁的最大位移及等效应力分别偏大108.5%和67.1%,支臂内力偏大52.8%,单体模型下框架极不经济;在瞬间开启工况时单体模型上框架主横梁的最大位移及等效应力偏差分别为-10.1%和-21.2%,支臂内力偏小8.1%,单体模型上框架极不安全。在动力分析方面,止水及流固耦合作用使闸坝一体化模型的弧门前10阶频率最大下降48%,远离了流激振动的主频区,利于弧门的动力稳定。结果表明:合理弧形闸门结构安全评价的模型应为校核水位瞬间开启工况下的闸坝一体化模型,采用此工况及模型才能确保结构分析的正确性,实现闸门结构安全性与经济性的统一。

双河水电站拦河闸坝三维渗流有限元分析

结合ANSYS大型有限元分析软件,以双河水电站拦河闸坝为例,研究了深厚覆盖层及复杂地基情况下闸基的渗流特性,通过计算分析得出不同工况下各种组合的渗漏量、坡降、渗压随防渗帷幕深度变化情况。结果表明:在现有防渗措施下,墙后覆盖层内渗流量均不大,渗透坡降均很小,满足渗流稳定性要求,对覆盖层地基和两岸分别采用的防渗墙和帷幕灌浆防渗处理措施效果良好。

基于关键闸坝优选的区域水网水量调控

为实现区域水网水量的高效调控,从水量、水生态、水质和闸坝管理等4个方面构建包含10个指标的闸坝优选评价指标体系,以廊坊市凤河-永定河区域水网为研究对象,计算区域内32座闸坝的综合关键指数并给出影响程度排序,采用水动力数学模型验证关键闸坝选取的合理性。结果表明:优选出的永丰闸和东张务闸是区域水网的关键闸坝,通过调节这两座闸坝的开度即可满足区域水网的生态需水和防洪排涝调度目标,保持区域水网较优的水力连通能力,提高区域水网水量调控效率。