根据高拱坝结构特性和安全监测特点,针对现有的单测点、单效应量监测模型的不足,以高拱坝多效应量监测模型为研究对象,以数据融合理论和多尺度估计理论为技术支持,将高拱坝多个测点、多种效应量的监测资料有机地结合起来,构建了基于数据融合理论和多尺度估计理论的高拱坝多效应量监测模型研究框架体系,提出了多测点数据融合模型、多效应量数据融合模型、多效应量多尺度估计模型和多效应量信息熵融合评价模型,对高拱坝异常测值检验、异常性态诊断、多效应量关联耦合分析、结构健康状态评估和整体安全评价等科学问题进行了全方位的研究,提供了一套从单测点到多测点、从单效应量到多效应量、从微观尺度到宏观尺度的比较完整和切实可行的高拱坝综合建模体系和建模方法。本项目的实施,将会在高拱坝多效应量整体安全评价和安全监控方面取得突破性研究成果,具有较高的创新层次。
high arch dam;safety monitoring mathematical;multiple effect-quantities;data fusion;multi-scale
本项目经过3年的研究工作,已顺利完成项目申请书所提出的各项研究内容,达到了项目申请书提出的预期研究目标,初步构建了一套从单测点到多测点、从单效应量到多效应量、从单一尺度到多尺度的比较完整的高拱坝数据融合模型的建模体系和建模方法。本项目取得的主要研究成果包括(1)在多测点融合建模方面针对单测点监测模型存在的不足,基于数据融合技术中的Bayes理论,建立了以方差为特征参数的多测点异常性态融合诊断模型,提出了多测点异常性态融合诊断准则。(2)在多效应量融合建模方面针对监测信息的模糊性,基于模糊模式识别原理,提出了大坝安全状态模糊子集的划分方法,建立了多效应量模糊模式识别融合评价模型;针对大坝监测信息的冲突性,基于数据融合中的D-S证据理论,提出了一个新的融合系数计算公式,建立了多效应量改进型D-S证据理论融合评价模型以及基于折扣系数的融合评价模型;针对权重确定方法的多元性,分别提出了基于粗糙集理论的多效应量融合评价模型、基于信息熵理论的多效应量聚类融合评价模型、基于粗糙集与条件信息熵的多效应量融合评价模型。(3)在多尺度融合建模方面针对监测数据序列的多尺度特性,基于多尺度小波分析理论,采取分解-融合-重构-诊断方法,建立了以小波熵为特征参数的多尺度多测点融合诊断模型;针对大坝监测效应量的非线性特性,分别建立了基于多尺度小波分析的自回归预测模型、基于最小二乘向量机的变形预测模型、基于周期外延法的灰色-时序预测模型。本项目共提交学术论文19篇,其中已发表学术论文17篇,已录用待发表学术论文2篇,已发表学术论文中EI收录6篇、ISTP收录2篇;依托本项目,协办全国性学术会议1次,参与国际学术会议交流2次,参与全国性学术会议交流4次,培养已答辩毕业研究生8人,在读研究生8名。