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《河海大学》 2001年
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大坝动力系统的安全监控非线性分析模型研究

徐洪钟  
【摘要】: 本文将大坝和边坡视作一个动力系统,研究其安全监控中尚未完善的建模理论和方 法等问题,将混沌理论、分形理论、神经网络、小波分析等非线性科学应用到大坝安全 监控领域中,提出了大坝、边坡的安全监控非线性分析模型及方法,主要内容如下: (1)根据混沌理论,研究了大坝系统及大坝观测时间序列的混沌性。对大坝观测时 间序列进行了相空间重构,计算其混沌特征量,即吸引子维数(关联维数)、Lyapunov 指数和Kolmogorov熵。上述研究初步表明,大坝观测时间序列中存在着混沌成分。 (2)研究了混沌预测中零阶近似、一阶近似等相空间预测模型。在此基础上,提出 了逐步回归—自回归、逐步回归—局域线性回归等大坝观测序列相空间模型,为大坝安 全监控模型的建立与预测提供了新的思路与方法。 (3)在总结分析时间序列预测中的几种有代表性的神经网络的基础上,将混沌理论 和神经网络相结合,提出了几种基于神经网络的大坝观测时间序列相空间预测和监控模 型,经工程实例验证,预测和监控效果较好;同时,提出了确定分量占效应量比例的神 经网络方法。 (4)将小波分析理论及方法引入大坝安全监测资料分析中,提出了利用小波分析检 测异常值、提取趋势分量、降低噪声、检测缺失值的方法,通过实例验证了小波分析方 法的有效性。 (5)基于变分原理,研究建立了能量形式的失稳准则,并说明坝体、岩基的材料具 有应变软化的性质,是大坝失稳的必要条件;并利用大坝的裂缝实测资料,建立了相应 的灰色尖点突变模型,由此判断裂缝的稳定性;根据某水电站库区滑坡体的变形实测资 料,反演其非线性动力学模型,进而计算Lyapunov指数谱、Lyapunov信息维来判定边 坡的稳定性及稳定程度。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TV64

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