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基于可解释性分析的大坝变形监控模型对比研究

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人民长江 2024年第9期55卷 203-209页

作者：黄海燕艾星星刘兴阳李占超仇建春云南水利水电职业学院云南昆明650499 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225100

近年来,经典统计模型和机器学习模型在大坝安全监控领域并行发展,然而前者的“预测能力”和后者的“可解释性”通常存在一定局限,且关于量化多重因素对大坝监测量影响程度的对比研究相对较少。基于闽江支流上GTX重力坝的水平位移和垂直... 详细信息

近年来,经典统计模型和机器学习模型在大坝安全监控领域并行发展,然而前者的“预测能力”和后者的“可解释性”通常存在一定局限,且关于量化多重因素对大坝监测量影响程度的对比研究相对较少。基于闽江支流上GTX重力坝的水平位移和垂直位移原型监测数据,分别采用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLS)、随机森林算法(RF)建立兼顾预测能力和解释能力的大坝变形监控模型;同时,针对每种模型开展特征重要性分析,探究不同因素对大坝变形的影响程度。研究结果表明:3种模型中随机森林模型的拟合能力最佳,偏最小二乘回归模型的预测能力最佳;3种模型提供的可解释性基本符合实际规律,且特征重要性排序规律定性一致,水压分量和温度分量对该坝体位移影响显著,时效分量所占比例最低。研究成果可为后续开展大坝安全监控模型优选提供参考。

关键词：大坝安全监控机器学习统计模型特征重要性

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穿越复杂岩溶环境的特长隧洞涌突水危险性评价——以滇中引水工程小扑隧洞为例

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成都理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 687-697页

作者：田毅凌成鹏李桦柳赵永川李建国云南省水利水电勘测设计研究院昆明650021 成都理工大学环境与土木工程学院成都610059

在复杂岩溶区,涌突水危险性评价是保障隧洞施工安全的重要工作内容之一。以滇中引水工程玉溪红河段小扑隧洞为例,在分析隧洞地质与水文地质条件的基础上,综合考虑岩石的可溶性、地质构造因素、地表汇水条件、地下水化学特征、隧洞埋深... 详细信息

在复杂岩溶区,涌突水危险性评价是保障隧洞施工安全的重要工作内容之一。以滇中引水工程玉溪红河段小扑隧洞为例,在分析隧洞地质与水文地质条件的基础上,综合考虑岩石的可溶性、地质构造因素、地表汇水条件、地下水化学特征、隧洞埋深与地下水位的关系5个控制性因素,采用岩溶隧洞涌突水危险性评价系统对隧洞的涌突水危险性进行了预测与验证。结果表明:小扑隧洞北段位于鲁纳寺—牛恋村岩溶子系统的径流区。在丰水期,隧洞岩溶涌突水中危险区、高危险区、极高危险区的长度占比分别为15.8%,55.4%,28.8%。小扑隧洞南段位于西河和祭天山—黄营岩溶子系统的补给、径流区。在丰水期,隧洞涌突水中危险区、高危险区、极高危险区的长度占比分别为7.4%,52.7%,39.9%。施工阶段,小扑隧洞北段主洞揭露暗河管道,发生涌突水事故,2#支洞发生突水涌沙事故,与对应的涌突水高-极高危险性结果吻合。涌突水危险性评价结果有效地支撑了隧洞的涌突水灾害防治与安全施工。

关键词：滇中引水工程特长隧洞岩溶涌突水危险性评价

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基于随机森林算法的煤巷顶板位移预测与应用

煤炭工程 2024年第7期56卷 127-135页

作者：陈攀马鑫民向俊杰陈莉影翟中华杨雯清中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 云南省水利水电勘测设计院有限公司云南650021

煤巷围岩稳定控制是保障煤矿安全高效开采的关键,煤巷顶板位移量是反应煤巷围岩稳定性的关键指标,本研究提出机器学习方法对煤巷顶板位移进行超前预测研究。确定了煤巷顶板位移的8个重要影响指标,建立了煤巷顶板位移预测数据库并对数据... 详细信息

煤巷围岩稳定控制是保障煤矿安全高效开采的关键,煤巷顶板位移量是反应煤巷围岩稳定性的关键指标,本研究提出机器学习方法对煤巷顶板位移进行超前预测研究。确定了煤巷顶板位移的8个重要影响指标,建立了煤巷顶板位移预测数据库并对数据进行了指标相关性和重要性分析。基于RF、GA-SVM和GA-ANN分别建立了三种煤巷顶板位移预测模型,选用RMSE、MAE和R2三个指标来评价模型的性能。结果显示,RF模型测试性能最佳,R2=0.909,RMSE=20.475,MAE=16.790,GA-ANN模型的性能最差。采用十折交叉方法对RF模型和GA-ANN模型进行可靠性验证,结果显示RF模型的稳定性更高,平均R2为0.891。将RF模型应用到干河煤矿2-1121巷,预测值与实际值的绝对误差为19 mm,相对误差为11.18%,说明了RF模型对煤巷顶板位移预测的准确性与可靠性,研究结果对煤巷顶板位移预测提供了一种新途径。

关键词：随机森林煤矿巷道顶板位移机器学习预测

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基于SPH-DEM并行计算的滑坡涌浪模拟

人民长江 2024年

作者：唐岳灏姜清辉长江工程职业技术学院水利水电学院武汉大学土木建筑工程学院

为了解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化构成复杂流—固耦合问题，本文采用光滑粒子流方法（SPH）模拟水体动力学特性，通过离散元方法（DEM）模拟滑坡体大变形与不连续问题，构建了SPH-DEM流—固耦合算法，并开发了基于分布式MP... 详细信息

为了解决滑坡体与水体的强耦合及非线性水波演化构成复杂流—固耦合问题，本文采用光滑粒子流方法（SPH）模拟水体动力学特性，通过离散元方法（DEM）模拟滑坡体大变形与不连续问题，构建了SPH-DEM流—固耦合算法，并开发了基于分布式MPI的并行计算程序，实现了SPH-DEM耦合过程的大规模高性能计算分析。将该程序应用于湖北江坪河水库白日垭崩塌体滑坡模拟，再现了滑坡发展、涌浪形成、河道传播、冲击大坝的灾害链过程。结果显示，涌浪在坝前最大雍高474m，低于坝高476m，程序在128个进程上取得超过70%的并行加速效率。研究表明，SPH-DEM耦合方法能有效分析滑坡涌浪灾害动力学过程，开发的并行程序可为其他国产同类软件提供参考。

关键词：滑坡涌浪流-固耦合离散元光滑粒子流白日垭崩塌体 MPI并行

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高氯酸盐的检测及去除技术研究进展

应用化工 2024年第5期53卷 1148-1153页

作者：冯婉婷单园翔唐丽胡朝仲贾燕南王郑南京林业大学土木工程学院江苏南京210037 北京市供水管理事务中心北京100195 云南水利水电职业学院水利工程学院云南昆明650499 中国水利水电科学研究院水利研究所北京100048 国家节水灌溉工程技术研究中心北京100048

综述了高氯酸盐的来源、危害及检测、去除技术的研究进展,并对未来研究方向、发展趋势进行了展望。高氯酸盐是一种重要的无机污染物,被广泛应用在烟火制造、军火工业和航天工业中,作为强氧化剂。高氯酸盐可通过空气、食物、饮用水等途... 详细信息

综述了高氯酸盐的来源、危害及检测、去除技术的研究进展,并对未来研究方向、发展趋势进行了展望。高氯酸盐是一种重要的无机污染物,被广泛应用在烟火制造、军火工业和航天工业中,作为强氧化剂。高氯酸盐可通过空气、食物、饮用水等途径暴露于人体,在生物体内会导致人体和哺乳动物的甲状腺功能异常而表现出毒性,影响生物体的正常生理功能。随着其在水体、土壤、食物中频繁检出,引起了研究者的重视。目前对高氯酸盐的研究仍缺乏全面深入的调查数据,以期为深入探索高氯酸盐污染问题提供一些有用的参考。

关键词：高氯酸盐检测方法去除技术研究进展

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电力自动化系统中的控制技术优化探析

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第1期 0059-0062页

作者：李艳梅云南水利水电职业学院电力工程学院云南昆明650400

随着我国科学技术的持续发展,自动化技术已被广泛运用于各个行业,这为企业今后的发展打下了良好的基础,尤其是应用于电力系统。为使技术的融合程度得到更深层次的提升,保证电力自动化技术在电力系统中得到有效的运用,利用先进技术来推... 详细信息

随着我国科学技术的持续发展,自动化技术已被广泛运用于各个行业,这为企业今后的发展打下了良好的基础,尤其是应用于电力系统。为使技术的融合程度得到更深层次的提升,保证电力自动化技术在电力系统中得到有效的运用,利用先进技术来推动对生产工作的自由发挥,从而节约了大量的时间和费用,将技术的适用范围扩展到更多的领域,让其的价值得到更多的体现,从而提升城乡电网的运行能力,保证电力工程的正常运转,为电力自动化技术的创新优化提供充足的支持,从而推动电力自动化技术的创新发展。

关键词：电力自动化控制技术优化分析

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水库除险加固中高压旋喷灌浆技术的应用研究

城市建设理论研究(电子版) 2024年第18期 199-201页

作者：沈英云南水利水电职业学院

伴随着经济社会的深入发展，各种水库建设工程项目不断涌现，水库建设过程中的防渗加固环节尤为重要，而高压旋喷灌浆技术目前已被广泛应用于水库基础防渗及地基承载加固等工序，通过高压旋喷灌浆技术的应用，能够很好的改造原有地层结... 详细信息

伴随着经济社会的深入发展，各种水库建设工程项目不断涌现，水库建设过程中的防渗加固环节尤为重要，而高压旋喷灌浆技术目前已被广泛应用于水库基础防渗及地基承载加固等工序，通过高压旋喷灌浆技术的应用，能够很好的改造原有地层结构，进而增强水库防渗能力。通过这一技术在破坏土体时，浆液与土进行充分的混合，经过恰当时间的凝聚后，使得水库形成良好的硬度以及通透性的内部结构，进而使得水库防渗漏的能力得到大大的提升。因此，本文在分析了高压旋喷灌浆技术的基础上，以某水库除险加固工程项目实例为基础，指出了水库除险加固过程中，高压旋喷灌浆技术的应用流程方法及相应的技术要点，以供相关人士参考。

关键词：水库建设除险加固高压旋喷灌浆技术

基于多影响因素联合的某抽水蓄能电站主厂房洞室围岩变形预测

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水电能源科学 2024年第3期42卷 161-165页

作者：张翌娜江琦张建伟李香瑞黄河水利职业技术学院土木与交通工程学院河南开封475004 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

为保证地下洞室围岩环境的安全状态,提出了一种以变分模态分解(VMD)方法分解原始数据和粒子群优化算法(PSO)提高预测精度为基础,基于多影响因素联合核极限学习机(KELM)方法的洞室围岩变形预测方法。该方法首先采用VMD方法将监测位移分... 详细信息

为保证地下洞室围岩环境的安全状态,提出了一种以变分模态分解(VMD)方法分解原始数据和粒子群优化算法(PSO)提高预测精度为基础,基于多影响因素联合核极限学习机(KELM)方法的洞室围岩变形预测方法。该方法首先采用VMD方法将监测位移分解为受趋势性因素影响的趋势项位移和受周期性因素影响的周期项位移,去除影响因素的干扰项,其次将演化状态及影响因素作为PSO-KELM的输入数据,预测各影响因素所对应的趋势项或周期项位移,最后叠加两种分项位移,并将多影响因素结合的KELM方法与其他预测方法进行精度比较。对某抽水蓄能电站工程实测数据的验证结果表明,预测结果与原始位移的RRMSE相差仅0.76%,且二者的R为0.986,所提预测方法具有较高的预测精度,可为同类工程的围岩变形预测提供参考。

关键词：洞室围岩变形变分模态分解粒子群优化核极限学习机影响因素

基于动态变频和实时过滤技术的泥石流泥位预警方法及应用

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水利水电技术（中英文） 2024年第7期55卷 125-133页

作者：亓星方敏曹汝亮四川轻化工大学土木工程学院四川自贡643000 泰国格乐大学国际学院工程技术管理系泰国曼谷10220 贵州水利水电职业技术学院贵州贵阳551416

【目的】现有泥位自动化监测设备受制于频率固定和监测误差的影响,难以满足基于泥位变化的泥石流实时精准预警需求,因而需要对现有监测设备的采集与过滤方法进行改进,以提高泥位监测设备获取泥位高度的及时与准确性。【方法】以西藏林... 详细信息

【目的】现有泥位自动化监测设备受制于频率固定和监测误差的影响,难以满足基于泥位变化的泥石流实时精准预警需求,因而需要对现有监测设备的采集与过滤方法进行改进,以提高泥位监测设备获取泥位高度的及时与准确性。【方法】以西藏林芝市某泥石流沟为例,通过分析常见泥石流泥位监测数据的特点,针对频率固定的难题提出了具备动态变频监测技术的泥位监测方法,并基于最小二乘法改进了基于泥位监测数据的实时误差过滤方法,实现泥石流泥位数据的实时过滤和及时判别。【结果】结果显示,采用动态变频及实时过滤处理后的泥位监测数据误差波动显著减少,对关键数据的获取从时间上优于常规泥位监测设备。【结论】结果表明,采用动态变频技术能更早地发现泥位变化,过滤后关键数据基本能够保留,为提前预警泥石流赢得了时间。研究成果可为泥石流泥位监测预警提供科学可靠的技术参考。

关键词：泥石流泥位监测动态变频实时过滤风险评估影响因素