汾河水庫土石壩滲流特性多模型預(yù)警研究.pdf

1、全球性水資源開發(fā)力度和利用程度的加大，使大壩及其他類型水工建筑物的規(guī)模、數(shù)量擴(kuò)大成為必然，但隨之也帶來了大壩頻頻失事的后果。法國馬爾巴塞雙曲拱壩、意大利瓦依昂拱壩及我國河南板橋、青海溝后水庫等的失事，給國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命安全造成了不可估量的損失。根據(jù)國內(nèi)外對大壩安全事故的統(tǒng)計(jì)分析，在世界所有壩型中土石壩發(fā)生潰壩最多，這與土石壩數(shù)量最多有關(guān)。土石壩失事的主要原因是洪水漫頂、滲透破壞、管道滲漏，表現(xiàn)為壩體、壩基滲漏、管涌、流土、塌坑等現(xiàn)

2、象。因此，對土石壩進(jìn)行滲流監(jiān)測，通過分析滲流監(jiān)測資料構(gòu)建恰當(dāng)模型來了解土石壩的滲流演變規(guī)律，并對土石壩異常情況的發(fā)生及未來運(yùn)行性狀做出預(yù)測意義重大。
　　本論文以山西省汾河水庫土石壩滲流特性多模型預(yù)警研究為主線，主要研究內(nèi)容包括:(1)滲流具有周期波動(dòng)、隨機(jī)波動(dòng)、趨勢性等特征，結(jié)合時(shí)間序列模型具有預(yù)測精度較高、先進(jìn)統(tǒng)計(jì)性的優(yōu)勢，建立滲流一元非平穩(wěn)時(shí)間序列模型;(2)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(Empirical Mode Decomposit

3、ion，EMD)具有秉留原數(shù)據(jù)屬性的特點(diǎn)，利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法對土石壩滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，得到周期項(xiàng)與趨勢項(xiàng)，結(jié)合時(shí)間序列分析方法建立基于EMD分解的滲流時(shí)間序列混合模型;(3)集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法(EnsembleEmpirical Mode Decomposition，EEMD)具有消除混頻、平穩(wěn)化數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，利用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法對土石壩滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，建立基于EEMD分解的滲流時(shí)間序列混合模型;(4)以山西省汾河水庫為工程實(shí)

4、例，將以上三種模型應(yīng)用于汾河水庫左壩岸滲流量的預(yù)報(bào)中，比較各模型的擬合結(jié)果與預(yù)報(bào)精度，為土石壩滲流模型的構(gòu)建及安全運(yùn)行提供技術(shù)支持。
　　經(jīng)研究分析，本論文(1)提出了時(shí)間序列模型（ARI）、基于EMD分解的滲流時(shí)間序列混合模型（EMD-ARI）和基于EEMD分解的滲流時(shí)間序列混合模型（EEMD-ARI），并將三種模型應(yīng)用于對汾河水庫左壩岸滲流量的擬合與預(yù)報(bào)中;(2)采用相對誤差(RE)、殘差平方和(SSE)、擬合優(yōu)度（R2）、平

5、均絕對百分比誤差(MAPE)四個(gè)指標(biāo)對三種模型進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明EEMD-ARI模型的擬合效果與預(yù)報(bào)精度最優(yōu)，EMD-ARI模型次之，ARI模型為三者中最差;(3)結(jié)合模型殘差圖進(jìn)一步驗(yàn)證了EEMD-ARI模型的擬合效果優(yōu)于EMD-ARI模型，EMD-ARI模型優(yōu)于ARI模型的結(jié)論;(4)EEMD-ARI模型可用于汾河水庫左壩岸滲流量的預(yù)報(bào)中，可為大壩滲流混合模型的構(gòu)建及大壩安全運(yùn)行決策支持系統(tǒng)的開發(fā)提供技術(shù)支持。
　　本論文結(jié)合