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特高拱坝多测点时效变形的协整监控模型及其应用

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水电能源科学 2023年第8期41卷 126-130页

作者：刘伟琪陈波刘庭赫河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 中水东北勘测设计研究有限责任公司吉林长春130021

实测变形资料作为特高拱坝服役性态最直观的表征,蕴藏着丰富的时空信息和演变规律。为研究特高拱坝时效变形的协整性,利用小波分解获得大坝位移的时效分量,考虑到特高拱坝的空间整体一致性差异,采用FCM聚类算法实现了时效变形的区域化,... 详细信息

实测变形资料作为特高拱坝服役性态最直观的表征,蕴藏着丰富的时空信息和演变规律。为研究特高拱坝时效变形的协整性,利用小波分解获得大坝位移的时效分量,考虑到特高拱坝的空间整体一致性差异,采用FCM聚类算法实现了时效变形的区域化,借助区域线性化思想,将整个特高拱坝时效变形的空间非线性协整关系转化为区域内近似线性的协整关系,建立了描述大坝不同部位时变协整发展规律的分区协整模型,通过协整残差实现了多测点时效变形的协整发展监控和预警。

关键词：特高拱坝时效变形协整理论监控模型

基于BP-改进GWO与EEMD-SSA降噪的大坝锚索整体锚固力反演方法

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水电能源科学 2022年第6期40卷 93-96,23页

作者：葛盼猛陈波鄢涛河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098 河海大学水利水电学院江苏南京210098

为即时、定性研究大坝锚固工程的工作性态,利用大坝垂线监测资料对大坝锚索的整体锚固力进行反演。为优化反演结果,运用EEMD提取人工垂线的周期性,并利用SSA对周期性不明显的高阶IMF进行滤波,以保留其中有效信息;采用改进后的灰狼算法(... 详细信息

为即时、定性研究大坝锚固工程的工作性态,利用大坝垂线监测资料对大坝锚索的整体锚固力进行反演。为优化反演结果,运用EEMD提取人工垂线的周期性,并利用SSA对周期性不明显的高阶IMF进行滤波,以保留其中有效信息;采用改进后的灰狼算法(GWO算法)组合BP神经网络进行多目标寻优的反演计算,在传统GWO算法的基础上引入了自然选择机制与速度向量,并在其中加强了头狼间等级差距。实例应用结果表明,EEMD-SSA算法降噪后建模效果更好,而改进的GWO算法在精度和收敛速度上均表现更佳。

关键词：预应力锚索 EEMD SSA GWO算法大坝安全监测反演

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基于关联规则的库岸边坡监测数据挖掘方法

长江科学院院报 2022年第8期39卷 58-64页

作者：陈波詹明强黄梓莘河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

库岸边坡失稳灾害会对工程自身效益和周边生命财产安全造成巨大损失,而边坡运行监测资料记录了失稳灾害孕育的全过程信息。针对库岸边坡监测数据库的数据挖掘方法运行速度慢的问题,将FP-Growth关联规则算法引入到边坡安全监测数据挖掘中... 详细信息

库岸边坡失稳灾害会对工程自身效益和周边生命财产安全造成巨大损失,而边坡运行监测资料记录了失稳灾害孕育的全过程信息。针对库岸边坡监测数据库的数据挖掘方法运行速度慢的问题,将FP-Growth关联规则算法引入到边坡安全监测数据挖掘中,通过FP-Growth关联规则算法开展边坡监测数据中的因果关联规则和空间关联规则挖掘工作,分别挖掘了边坡监测环境量和效应量之间的因果性、多测点效应量之间的关联性,从包含多测点多项目的边坡时空监测数据中提取了反映边坡运行性状的有效信息,并提供有效知识帮助。计算实例表明,FPGrowth关联规则算法实现过程简单,挖掘结果可靠,为类似库岸边坡的监测数据挖掘提供了一条良好的思路。

关键词：库岸边坡监测数据挖掘 FP-Growth算法因果关联规则空间关联规则

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基于OWOA-RFWSVR-DLM的高寒区混凝土坝变形预测模型

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长江科学院院报 2023年第5期40卷 153-159,165页

作者：葛盼猛陈波陈伟楠朱明远河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐830049

对于寒冷地区的混凝土大坝,由于表层保温层的影响,其内部温度往往滞后于气温变化。当内部温度计缺失时,使用水力-季节-时间(HST)模型进行大坝预测时存在较大的误差,且即使利用内部温度计进行多元回归(MR)模型的建模也无法反映温度与变... 详细信息

对于寒冷地区的混凝土大坝,由于表层保温层的影响,其内部温度往往滞后于气温变化。当内部温度计缺失时,使用水力-季节-时间(HST)模型进行大坝预测时存在较大的误差,且即使利用内部温度计进行多元回归(MR)模型的建模也无法反映温度与变形的非线性关系。因此,针对现阶段对高寒区变形预测精度低的问题,提出利用反向学习后的鲸群(OWOA)算法对RReliefF因子加权支持向量机(RFWSVR)与分布滞后线性模型(DLM)的温度因子的超参数进行寻优,以构建缺乏内部温度计的寒区混凝土大坝变形预测模型。结果表明:通过对所建立的变形预测模型与传统统计模型和其余常用机器学习算法的性能比较,证明所建立模型具有较高的预测精度,能更好地反映保温混凝土大坝的工作特点。

关键词： RFWSVR OWOA算法 DLM 大坝变形预测高寒区

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混凝土复杂表面裂缝特征自动提取算法研究

三峡大学学报（自然科学版） 2021年第6期43卷 17-22页

作者：王康强晟徐春雷李禹徐文强河海大学水利水电学院南京210098 无锡市重点水利工程建设管理处江苏无锡214000

在工程施工过程中,由于温度场时空分布不均和结构约束,大体积混凝土容易在早龄期产生过大的温度应力,进而出现裂缝,对工程的安全性和耐久性产生威胁.某些结构部位裂缝的检测人工难以到达或实时跟踪,因此对裂缝的自动检测十分重要.本文... 详细信息

在工程施工过程中,由于温度场时空分布不均和结构约束,大体积混凝土容易在早龄期产生过大的温度应力,进而出现裂缝,对工程的安全性和耐久性产生威胁.某些结构部位裂缝的检测人工难以到达或实时跟踪,因此对裂缝的自动检测十分重要.本文提出了一种复杂表面裂缝特征自动提取的算法,采用Python语言编制了相关程序.算法首先对裂缝图像进行前处理,包括图像灰度化、图像平滑、阈值分割、形态学处理、非裂缝区域的删除、骨架提取等,得到裂缝骨架线.然后在单一裂缝特征提取的基础上,适当分割弯曲裂缝和分岔裂缝,用线性函数拟合裂缝骨架,获取裂缝走向和倾斜角度,引入裂隙玫瑰图对提取到的裂缝特征进行统计.最后对虚拟裂缝和实际裂缝进行特征提取,并绘制“裂缝玫瑰图”,实现复杂裂缝特征的可视化.此算法可为混凝土表面裂缝自动检测和实时跟踪提供可靠依据和便利.

关键词：混凝土复杂表面裂缝特征提取算法玫瑰图

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基于ISSA-GRU的混凝土抗压强度预测

硅酸盐通报 2023年第7期42卷 2392-2400页

作者：段妹玲张单袁锦虎孙爱军强晟河海大学水利水电学院南京210098 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122 江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室南昌330046 余姚市水利局宁波315402

考虑到抗压强度对混凝土设计的重要影响,本文提出了改进麻雀搜索算法(ISSA)和门控循环单元(GRU)结合的ISSA-GRU预测模型,实现对高性能混凝土抗压强度的精准预测。对收集的数据集进行归一化处理后,利用基于光谱-理化值共生距离(SPXY)法... 详细信息

考虑到抗压强度对混凝土设计的重要影响,本文提出了改进麻雀搜索算法(ISSA)和门控循环单元(GRU)结合的ISSA-GRU预测模型,实现对高性能混凝土抗压强度的精准预测。对收集的数据集进行归一化处理后,利用基于光谱-理化值共生距离(SPXY)法对数据集进行训练集和测试集划分,采用GRU对高性能混凝土抗压强度进行回归预测,并通过引入动态惯性权重的ISSA,加强对GRU网络参数的寻优效率。结果表明,在使用相同数据样本的情况下,将ISSA-GRU模型与长短期记忆(LSTM)网络、核极限学习机(KELM)和支持向量回归(SVR)模型进行比较,其均方根误差RMSE分别降低了9.3%、37.5%、33.5%,平均绝对误差MAE分别降低了13.5%、38.5%、41.7%。同时,研究了训练集数据量和输入变量对模型预测性能的影响,研究结果表明,所提出的模型能高效寻找超参数,具有较高的预测精度和较好的适应性,为多样化原材料和混凝土特定性能的发展提供可行参考。

关键词：高性能混凝土门控循环单元动态惯性权重麻雀搜索算法深度学习强度预测

基于单片机的混凝土智能温控系统研发及工程测试

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自动化技术与应用 2023年第4期42卷 57-59,109页

作者：冷学军周兰庭蒋一波胡勇强晟河海大学水利水电学院江苏南京210098 淮阴水利建设有限公司江苏淮安223300 浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310000

水工大体积薄壁混凝土施工期的温度测量和控制是一项繁杂的工作。由于人工操作的主观性,温度测量和控制有时会不及时、不准确。基于单片机和C语言,研发了一套混凝土智能温控系统。并针对大体积薄壁结构混凝土特点,改进了冷却水流量控制... 详细信息

水工大体积薄壁混凝土施工期的温度测量和控制是一项繁杂的工作。由于人工操作的主观性,温度测量和控制有时会不及时、不准确。基于单片机和C语言,研发了一套混凝土智能温控系统。并针对大体积薄壁结构混凝土特点,改进了冷却水流量控制算法。该系统能自动监测混凝土结构温度,并自动调整混凝土冷却水流量和自动控制混凝土表面加热保温,可避免混凝土温控措施调整不及时引起的开裂风险,提高了混凝土施工质量。该设备的工程测试效果较好,对水工大体积薄壁结构混凝土的智能化温控有一定的推进作用。

关键词：单片机智能温控

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冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性

硅酸盐通报 2023年第4期42卷 1233-1241页

作者：周程涛陈波高志涵河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性,分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究,并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上,研究了单轴压缩过程荷... 详细信息

为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性,分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究,并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上,研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素,并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明:冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小,非线性特征加强;冻融循环后试件孔隙率增大,孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系,相关系数均在0.9以上;泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密,其次是冻融循环次数和加载速率,灰关联度均在0.65以上。

关键词：泡沫混凝土单轴压缩密度等级冻融循环荷载-位移曲线孔隙结构灰关联理论

基于时空聚类挖掘的库岸边坡位移监测数据约简

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水利水运工程学报 2022年第5期2022卷 94-101页

作者：陈波詹明强黄梓莘河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014

库岸边坡失稳会对工程自身效益和周边安全造成巨大损失,而位移监测数据可以直接表征库岸边坡安全状况。传统变形位移分析一般仅考虑单个监测点,不同监测点之间位移的相似性和关联性有待挖掘。基于时空数据挖掘领域的聚类方法,综合考虑... 详细信息

库岸边坡失稳会对工程自身效益和周边安全造成巨大损失,而位移监测数据可以直接表征库岸边坡安全状况。传统变形位移分析一般仅考虑单个监测点,不同监测点之间位移的相似性和关联性有待挖掘。基于时空数据挖掘领域的聚类方法,综合考虑测点属性和空间特征,采用K-means算法度量测点间的相似程度,实现变形区域划分;在变形区域划分基础上,采用遗传算法优化的投影聚类算法,将高维数据向低维空间映射,通过提取测点数据特征,筛选得到重点关注的测点和压缩数据量。经实例工程数据验证,时空聚类挖掘方法便捷、有效,逐步实现了边坡位移监测数据约简,可用于类似库岸边坡的监测数据挖掘。

关键词：库岸边坡位移时空数据挖掘划分聚类投影聚类