基于文本挖掘的水电工程施工物体打击事故致因分析

为探明水电工程施工过程中物体打击事故的致因及作用关系,提出针对性的事故预防措施,从源头遏制事故发生。遴选水电工程施工物体打击事故调查报告,运用文本挖掘从人、机、环、管4个方面提取14项事故致因。融合关联规则、决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法,厘清致因因素间的关联关系,构建重要度分析模型,确定事故近端致因因素。结果表明:水电工程物体打击事故各致因间联系紧密,其中,安全监督检查不到位、违章作业、安全防护措施不完备、安全意识淡薄等致因因素对事故发生具有直接影响作用。现场清理不彻底、安全技术交底不到位、安全教育培训不到位等是诱发事故的深层影响因素,且安全意识淡薄的中心度排名第一,对事故致因系统的影响较大,在实际施工中应着重考虑上述致因因素。

基于无监督LDA的水电工程施工安全事故致因分析

为实现水电工程施工安全事故报告中致因的智能挖掘,首先,利用Jieba库分词处理1206条事故分析报告,提出事故分析文本词频-逆文档频率(TF-IDF)关键词处理算法,确定词频权重并构建事故文本词向量;然后,基于TF-IDF特征,训练无监督隐含狄利克雷分布(LDA)主题模型,提取事故主题及主题词;最后,对主题词进行社会网络分析,揭示事故要素间的潜在关系,智能输出水电工程施工安全事故成因。结果表明:LDA主题模型能快速挖掘出大量有效事故数据信息,并计算出安全意识、事故隐患、违章行为等5个事故主题。致因自动分析结果显示,违规违章操作、未掌握安全操作技术、材料设备问题、违反施工程序、作业环境条件不良是导致水电工程施工安全事故的最主要原因。加强施工人员的行为监管,提高事故主要致因的预防能力,有助于提升水电工程施工安全管控水平。

水电工程施工安全隐患文本智能类推研究

水电工程施工安全隐患治理不断向信息化与智能化转型。为高效挖掘大规模非结构化的安全隐患文本数据,提出融合案例推理与深度学习的水电工程施工安全隐患文本智能类推方法,辅助隐患治理方案的制订,提高隐患治理效率。首先,柔性化处理案例数据,用框架法表示案例并建立隐患案例库;其次,从案例推理技术视角出发,构建隐患治理方案类推框架;最后,融合Word2vec模型优化检索过程,将隐患文本转化为词向量并计算相似度。以某水电站2016—2020年记录的3160条安全隐患信息为数据源,经实例验证,该类推方法综合准确率达0.867,表明隐患文本智能类推方法有助于管理人员及时对隐患进行整改,能够有效指导水电工程安全施工及安全管理。

基于复杂网络的水电工程施工安全隐患时序特性

为提高水电工程施工安全隐患治理水平,分析水电工程施工安全隐患非线性时间序列特点,基于可视图算法构建隐患时间序列的复杂网络模型,挖掘某水电站2016—2020年3160条施工安全隐患排查数据,计算安全隐患时间序列网络的度及度分布、幂律指数、聚类系数、网络直径、平均路径长度等网络特征参数,揭示水电工程施工安全隐患发生的时间规律特性。结果表明:该水电工程的施工安全隐患发现时间表现出显著阶段性、无标度性和小世界性等演化特征。隐患时间间隔过长会极大地削弱整个水电工程建设安全隐患管理的鲁棒性,及时管控少数关键时间节点,可降低水电工程安全隐患风险。

水电工程项目群供应链风险评价研究

为准确评价水电工程项目群供应链风险等级,有效防范风险事故,应用物元法的区间灰色模糊综合评价方法,在系统分析风险因素的基础上,构建了包含5个一级指标和17个二级指标的水电工程项目群供应链风险评价指标体系;并运用ANP确定各指标的全局权重,利用灰色模糊综合评价法求得风险矩阵;引入物元法确定风险矩阵中各元素与各灰类的关联度,得到各指标和整体的风险等级。运用该模型对国内某水电工程项目群供应链风险进行评价,结果表明该水电工程项目群供应链处于中等风险状态,评价结果与后续反馈情况基本一致。

融合多源数据的湖北省城市洪涝灾害韧性综合评估

【目的】洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一,为了评估湖北省城市洪涝灾害韧性水平,以加快韧性城市建设、助力推进省域协同发展,【方法】从洪涝灾害的暴露度、敏感性、适应力和恢复力4个维度,构建湖北省城市洪涝灾害韧性评价指标体系,采用G1法(序关系法)和熵权法对评价指标进行赋权,收集气象、遥感影像、基础地理、社会经济等多源数据,应用GIS空间分析技术,对湖北省城市洪涝灾害韧性进行评估。【结果】结果显示:湖北省城市洪涝灾害韧性整体处于中等韧性水平。其中,高韧性区域主要分布在神农架林区、宜昌市和武汉市,较高和中等韧性水平区域大多位于荆门市及其以西的鄂西地区,其余地区洪涝灾害韧性水平较低,总体呈西强东弱的分布态势。【结论】融合多源数据的洪涝灾害韧性评估方法能准确高效地评估研究区洪涝灾害韧性水平,研究成果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理及韧性城市规划提供参考。

湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子

为探讨湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子,构建包含经济、社会、基础设施和生态环境4维度韧性评价指标体系,采用组合权重TOPSIS法测度韧性水平,结合GIS空间分析方法探究其时空演变特征,运用障碍度模型对评价结果进行障碍因子诊断。研究结果表明:湖北省城市雨涝灾害韧性整体呈上升趋势,各城市间韧性指数差异程度有所减小,韧性水平趋向均衡化发展;湖北省城市雨涝灾害韧性呈现“东西强、中间弱”空间分布格局,全局不存在显著的空间集聚性;单位面积泵站数量、万人在校大学生数、公共安全财政投入比、排水管道密度和人均GDP是制约湖北省城市雨涝灾害韧性的5大主要障碍因子。研究结果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理政策及韧性城市规划提供参考。

湖北省水资源压力与经济发展脱钩的时空演化

以水资源压力指数为指标,采用Mann-Kendall检验分析2011—2020年湖北省水资源压力的变化趋势及突变点,并利用Tapio脱钩模型揭示水资源压力与经济发展脱钩关系的时空演化规律。结果表明:除2016年与2020年外,湖北省水资源压力整体偏大,空间上呈现鄂西最大、鄂东居中、鄂中最小的态势;湖北省水资源压力整体呈下降趋势,突变点在2012年与2019年前后;全省水资源压力与经济发展之间的脱钩关系因水文特征波动,在时序上从2012—2016年的强脱钩发展到2017—2019年的扩张负脱钩,再到2020年的衰退脱钩;因自然气候及发展战略差异,在空间上各区域的平均脱钩率从2012—2016年鄂西最低、鄂东居中、鄂中最高,发展到2017—2019年鄂东最低、鄂中居中、鄂西最高,2020年趋于平衡。为此,湖北省未来应重视制定基于水文波动的水资源压力变化应对预案,并对鄂东和鄂中地区实施产业结构调整。

融合VR-眼动的施工现场隐患识别视觉注意与搜索特征研究

为探究施工现场隐患识别视觉注意与搜索特征,提升识别绩效水平,融合虚拟现实(Virtual Reality,VR)和眼动追踪技术,开展VR施工场景内的隐患识别试验,收集不同隐患识别经验群体的眼动数据;运用统计学方法,对比分析累计注视时间、注视百分比等眼动指标的差异性,揭示隐患识别经验与注意力资源分配方式的内在联系;基于眼动轨迹匹配法,聚类首次视觉搜索轨迹,结合施工现场空间布局,探究隐患识别经验影响下搜索习惯的差异。结果表明:经验知识水平对隐患识别绩效具备驱动作用,但隐患专业度过低则会弱化经验知识的效果;被试的注意资源大多集中于具有视觉显著性特征的无关要素,仅有小部分分配于隐患,然而,具有较高经验知识水平的被试对隐患信息更加敏感,分配于隐患的注意资源占比更高;相较于新手组同一区域多次重复的搜索习惯,专家组大多采用某一区域的详细搜索再切换到下一区域的方式。

重型施工机械安拆吊装作业视觉可达性BIM仿真分析

为提高重型施工机械安拆吊装作业安全工效,改善安拆作业过程中人员的可视性,提出基于可视锥法的多主体视觉可达性建筑信息模型(BIM)仿真方法。首先,通过重型施工机械视觉任务分解,得到重型施工机械多主体视觉任务;其次,以wk-35型电铲安拆作业为研究对象,分析起重驾驶司机-信号工-司索工多主体视觉任务,运用计算机辅助三维交互应用(CATIA)人因仿真模块,构建安拆吊装作业多主体视觉的BIM仿真场景;然后,采用可视锥法,计算安拆吊装作业过程多主体视觉可达性量值,测度多主体视觉可达性水平,构建重型机械施工机械多主体视觉评价模型;最后,调节BIM模型的过程参数,推演多主体视觉变化趋势,评价安拆吊装作业多主体视觉可达性。结果表明:安拆作业中起重司机在起升下降过程中视觉可达性较差,在平移过程中视觉可达性较好;信号工和司索工的位置与其视觉可达性联系紧密,当信号工处于视野刚好覆盖起重司机和司索工的位置时,其视觉可达性最好,而司索工需不断调整位置,使其视觉可达性达到最佳。

考虑新能源消纳的黄河上游水电站群生态优化调度研究

为降低黄河上游水电站群调度中新能源消纳对河流径流情势和生态完整度的影响,以河流径流情势变化最小、水电站群发电量最大、发电出力平稳性最高为目标,建立了风水光多能互补系统生态调度模型,采用多目标进化算法求解,探讨了多能互补系统发电出力、新能源消纳及河流生态保护之间的均衡关系。结果表明:水电站群发电量和河流生态保护目标之间呈现明显的竞争关系,多能互补系统的发电出力波动越大,水电站群发电量越大,径流情势变化也越大;入库径流量越大,水电站群生态调度对径流情势的影响越小;多能互补系统生态调度对径流情势的影响主要集中在年发生高/低流量脉冲次数和流量平均增加率/减少率这两项指标,在枯水年发电量最大的调度结果中,年发生低流量脉冲次数和流量平均减少率指标的变化最大。

基于ISM-SD的地下洞室群施工进度风险传递路径研究

针对水电工程地下洞室群施工进度风险存在传递问题,提出了基于解释结构模型(ISM)和系统动力学(SD)的地下洞室群施工进度风险传递路径分析方法。根据地下洞室群的施工特点,建立了地下洞室群施工进度风险指标体系;结合风险传递机理,运用解释结构模型分析风险因素间传递关系,建立了风险因素传递矩阵,并总结归纳出风险因素关系对照表,通过系统动力学分析风险因素间传递路径,揭示了施工进度风险传递路径网络;集成ISM-SD构建了地下洞室群施工进度风险传递路径分析模型,并结合西南地区某大型水电站地下洞室群工程进行分析。结果表明,该方法可有效识别施工进度风险重要因素和关键传递路径,为地下洞室群施工进度风险管理提供了决策依据。

复杂系统视角下洞室施工人员安全认知仿真研究

为制定有效的安全认知提升策略及减少安全事故的发生,需深入探究洞室施工人员安全认知的演化过程和特征。首先,基于复杂社会技术系统和“2-4”模型(24Model)等相关知识,识别安全认知影响因素,构建洞室施工人员安全认知指标体系;然后,通过Super Decisions软件计算指标权重;随后利用系统动力学(SD)理论,明确各因素间的相互关系,建立包含组织安全管理等4个子系统的SD仿真模型,将以安全投入为基础的认知纠偏机制应用到SD仿真模型;最后,结合实际工程算例开展SD仿真以及敏感性分析。研究表明:随着工程进展,通过增加安全投入,并发挥认知纠偏机制作用,施工人员的整体安全认知由下降趋势转变为缓慢上升趋势;组织安全管理对洞室施工人员安全认知影响程度最大,结果与24Model的基本假设一致,从而验证了SD仿真模型的科学性和有效性。

施工-地质双驱动的地下洞室有害气体浓度智能预测方法

地下洞室有害气体浓度与开挖方案、地质条件等密切相关,开展施工-地质影响下的有害气体浓度精准预测对于施工安全管理具有重要意义。然而,有害气体监测数据有用信息难被提取,爆破参数、基岩类别等特征与有害气体浓度间存在非线性耦合,基于此,本研究提出融合沙普利加性解释(SHAP)理论的集成学习有害气体浓度智能预测方法。通过主成分分析(PCA)进行特征预处理,运用树结构贝叶斯优化(TPE)算法迭代寻求CatBoost有害气体浓度预测模型最优超参数组,引入SHAP解释框架,探寻有害气体排放浓度重要影响因子。以金沙江旭龙水电站导流洞工程为例,研究结果表明:对比CatBoost、TPE-XGBoost以及TPE-LightGBM模型,TPE-CatBoost模型均方根误差(RMSE)分别降低了48.9%、40.2%、36.8%,具有更高预测精度;融合SHAP理论发现PM_(10)、PM_(2.5)浓度与爆破方案关联更为密切,CO、CO_(2)浓度受地下水状态等地质条件影响更大。

基于定额回归法的导流洞工程赶工费用计算

导流隧洞施工受水文、地质、施工环境等不确定性因素影响,常出现工期延误需进行赶工。针对水电站导流洞施工过程中的单一工期延误事件,分析了常见的变更方案及对应的理论延误工期确定方法,提出一种基于定额回归法的导流洞工程赶工费用计算方法,并将该方法应用于白鹤滩水电站导流洞施工中。结果表明,该方法能确定各延误事件与工序影响的对应关系,判别非承包商责任的工期延误和赶工事实,并计算出完整的赶回工期、赶工工序及赶工费用,为工程索赔提供了参考依据。

基于思维导图方法的施工信息管理体系构建及其应用

结合思维导图方法及工程施工信息特点,从施工方角度,通过施工信息体系结构的构建、文档的编码设计、扫描技术及Mindmanager导图软件的应用,探讨施工信息组织与管理方法,应用实物文档与数字文档平行管理模式不仅有利于原始凭证的保管也方便工程人员查阅,且可显著减少重复工作量。

三峡库区农村饮水安全云评价模型研究

【目的】为推进三峡库区农村饮水安全巩固提升,提出三峡库区农村饮水安全云评价模型,以评估三峡库区农村饮水安全水平。【方法】针对三峡库区农村饮水的现状与特点,构建了三峡库区农村饮水安全评价指标体系。采用云模型算法生成农村饮水安全评价标准云,并结合不确定层次分析法确定各评价指标的权重,建立了农村饮水安全云评价模型。最后,以三峡库区移民安置村兰草村饮水工程为例进行农村饮水安全评价。【结果】结果显示:兰草村饮水安全等级为Ⅲ级,处于基本安全状态。评价结果与实际情况相符,验证了方法的正确性和可靠性。后续巩固提升工作需在水量、水质和供水保证率方面重点展开。【结论】结果表明:三峡库区农村饮水安全云评价模型能有效评定研究区域整体和各单项指标饮水安全等级,研究成果为三峡库区农村饮水安全巩固提升工作提供了参考依据,完善了农村饮水安全评价体系。

三峡库区降雨型滑坡体型特征分析

滑体作为降雨的载体,其体型特征与降雨入渗过程联系密切,是控制降雨型滑坡稳定性的关键内因。三峡库区降雨型滑坡(水利工程中稳定性对降雨敏感的滑坡一般统称为降雨型滑坡)众多,深入揭示降雨型滑坡的体型特征对于库区滑坡灾害的识别和防治具有重要意义。为此,搜集了三峡库区275个降雨型堆积层滑坡资料,统计分析了其体型特征。结果表明,坡度、坡表及滑带形状等体型特征均符合正态分布;就宏观体型特征而言,库区内降雨型滑坡体型狭长、厚度偏薄、坡度较缓;进一步结合典型滑坡降雨入渗过程的数值模拟发现,该体型滑坡受雨面积较大且入渗雨水更易侵入滑带,使降雨的作用较显著,不利于降雨条件下滑坡稳定。

水电工程建设移民搬迁Shapley补偿测算方法

水库移民补偿金额的合理性直接关系移民自身权益,是水电工程顺利开发的关键。以水库移民和水电开发企业为研究对象,系统分析两大利益相关者的成本与收益。将水库移民积极参与合作对水电工程引起的成本收益看作一种合作性收益,通过运用合作博弈中的Shapley值法,综合权衡双方的风险承担度、资源投入度及贡献程度,构建水电工程建设条件下的移民搬迁补偿模型,并对其求解移民所获补偿金额。最后运用该方法对某大型骨干电站移民搬迁补偿金额进行试算。结合案例表明:现行的水库移民补偿方式并未充分考虑水电工程建设所带来的合作效益,不合理的补偿金额极易引发恶劣群体性事件,建议水库移民补偿金额通过合作的视角确定。

适宜水工混凝土内环境的矿化微生物梯度驯化优选

水工混凝土内部高碱性环境限制了微生物混凝土的自修复效能。利用梯度驯化方法可提高矿化微生物对高碱度的耐受性,优选出适宜混凝土孔隙内环境并具备高诱导矿化沉积能力的增强嗜碱型微生物。首先,在实验室高碱性环境下,对比巨大、科氏、枯草、巴氏等4种芽孢杆菌的活性及诱导矿化沉积量,初选耐碱性较好的微生物并对其开展耐碱性梯度驯化;随后,综合分析驯化微生物对混凝土力学性能、吸水性、渗透性和自愈能力的影响,通过扫描电子显微镜和X射线衍射对矿化产物微观形态和组成进行分析。结果表明:相较于巨大、科氏和枯草芽孢杆菌,巴氏芽孢杆菌在高碱性条件下表现出更强的活性,梯度驯化技术可进一步提高巴氏芽孢杆菌在高碱性环境中的活性,并证实通过该方法增强的耐碱性具有后代保留的特性;与掺未驯化微生物组试样相比,掺驯化微生物混凝土试样养护28 d的抗压强度提高了16.59%,吸水系数降低了37.74%,渗透系数减小了19.22%;掺驯化微生物混凝土试样的裂缝自修复试验得到裂缝最大修复宽度为0.57 mm,超过了未驯化微生物组的0.44 mm。本研究为基于微生物诱导矿化沉积技术的微生物水工混凝土研发和应用提供理论依据和技术支撑。