水利水电技术
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2018年 49卷 4期
刊出日期 2018-04-20

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1 陈笑,王发信,戚王月,等
基于遗传算法的 BP 神经网络模型在地下水埋深预测中的应用———以蒙城县为例
地下水系统是一个高度复杂系统,针对地下水位与其影响因素之间的非线性映射关系,建立 遗传算法优化 BP 神经网络浅层地下水埋深模型,对地下水埋深进行模拟和预测。使用 RMSE、MAPE 和 NSE 三种评价指标,将所得结果与 BP 神经网络和逐步回归模型进行对比。以蒙城县 1974—1999 年前期降雨量、前期地下水埋深和利辛县前期地下水埋深作为输入层,以当月地下水埋深作为输出 层,将蒙城县 2000—2010 年地下水埋深作为检验样本,计算结果表明: 遗传算法优化 BP 神经网络模 型训练阶段和测试阶段 RMSE 分别为 0. 22 和 0. 34、MAPE 分别为 7. 6% 和 9. 21% 、NSE 分别为 0. 89 和 0. 85,泛化性能良好,有效规避了过拟合现象,且拟合和预测的精度较高。该模型可为地下水研 究提供了一种有效浅层地下水埋深的预测方法,具有较好的应用前景。
2018 Vol. 49 (4): 1-7 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [ PDF 1442KB] ( 19 )
8 陈鹏,张继权,孙滢悦,等
城市内涝灾害应急救援兵棋推演研究
针对近年来城市内涝灾害给居民、交通及城市基础设施带来的巨大影响,以低成本发现高风 险事件和应急预案漏洞为目标,通过兵棋推演模拟城市内涝灾害应急救援过程。依据兵棋推演与灾害 理论,结合 GIS 技术、决策树等方法,综合建立了动态兵棋棋子模型、暴雨规则、可视化地图及兵棋 推演模型,实现了城市内涝灾害应急救援兵棋推演。结果表明: 在设定的 5 年一遇暴雨情景及 18 个 推演回合下,两个应急救援行动方案中,我方行动 1 虽能完成内涝灾害应急救援,但造成损失的概率 非常高; 我方行动 2 能够完成内涝灾害应急救援,且造成损失的概率较小。将兵棋推演方法引入到城 市内涝灾害应急救援中,可准确的推演应急预案的可行性,研究成果对提高有关应急部门灵活处理应 急事件的指挥能力、管理能力与决策能力具有重要意义。
2018 Vol. 49 (4): 8-17 [摘要] ( 49 ) [HTML 1KB] [ PDF 3059KB] ( 24 )
18 沙金霞
改进鲸鱼算法在多目标水资源优化配置中的应用
为了使鲸鱼优化算法( WOA) 能更好地解决复杂多目标水资源优化配置问题,首先采用 Logistic 映射进行种群位置初始化,提高初始化种群位置的质量,并加入惯性权重增强局部搜索能力,从 而实现对 WOA 的改进; 其次,将改进后的鲸鱼算法( AWOA) 应用于以经济效益和社会效益最大( 缺 水量最小) 为目标的邯郸市水资源优化配置模型; 最后,以求解所得 Pareto 前沿中缺水量最小为特殊 偏好,将 AWOA 与 WOA 和粒子群算法( PSO) 从迭代过程和求解结果上进行了对比分析。从迭代过程 来看,AWOA 比 PSO 和 WOA 能够以较快的速度收敛,WOA 收敛速度最慢; 从求解结果分析,由 AWOA 所得经济效益和社会效益均优于由 WOA 和 PSO 所得结果。因此,AWOA 在收敛速度和收敛精 度上均得到了较大幅度的提升,其应用于多目标水资源优化配置求解是可行和有效的。
2018 Vol. 49 (4): 18-26 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [ PDF 1193KB] ( 30 )
水工建筑
27 李红军,徐辉,赵剑明
Kokhav Hayarden 抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析
参考国际水电工程的相关要求对以色列 Kokhav Hayarden 抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗 震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范 SI 413—2013 确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应 的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范 ASCE 7 - 05 和 ICOLD 等建议的三 种常用拟静力法和拟动力法( Newmark 滑块位移法) 对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行 地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动 位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden 抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足 OBE 地震下坝坡位移小 于 5 cm 的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在 OBE 和 MDE 地震 下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有 重要的参考价值。
2018 Vol. 49 (4): 27-32 [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [ PDF 936KB] ( 22 )
33 刘庆晶,刘晓青,刘坤,等
基于模糊点估计法的水闸渗流可靠度分析
针对水闸观测数据偏少、水闸渗流分析中会出现大量不确定因素等问题,对水闸渗流进行模 糊可靠度研究。模糊点估计法能同时考虑参数的模糊性和随机性,因此将该方法应用于水闸渗流可靠 度分析。考虑闸基土质参数的模糊随机性,对闸前水位、闸基土质的土粒相对密度、孔隙率、各土 层的渗透系数等模糊随机变量取不同水平截集,将同一水平截集得到的参数进行组合,通过统计 矩法计算了水闸的渗流模糊可靠指标。选取运行多年的水闸为例,考虑隶属度函数的不同取值界 限对可靠指标的影响,建议取值界限取 3。通过该方法得到止水完好时水闸渗流安全系数为 2. 70, 可靠指标为 5. 597; 止水破坏时,安全系数为 0. 98,模糊可靠指标为 - 0. 151。其计算结果与拉丁 超立方抽样法( LHS) 得到的可靠度指标比较,两者基本一致,说明该方法适用于水闸渗流可靠度 分析。
2018 Vol. 49 (4): 33-38 [摘要] ( 45 ) [HTML 1KB] [ PDF 968KB] ( 29 )
39 苏杨杨,胡志根,邵波,等
施工导流明渠多目标优化设计模型
为优化导流明渠设计方案,以明渠底板高程为设计变量,基于施工导截流系统的整体视角, 从明渠导流工程成本、施工强度及导截流风险三方面入手,构建施工导流明渠多目标优化设计模型; 采用线性加权和法将模型中的子目标函数耦合为单目标函数,运用粒子群算法求解模型。基于某水电 工程实例,仿真分析明渠底板高程与导流工程成本、施工强度及导截流风险的关联特性,通过曲线估 计拟合其函数关系式。在此基础上实现了对明渠底板高程的优化调整,验证了模型的可行性及有效 性。结果表明: 提出的优化模型能够实现导流工程成本、施工强度及导截流风险的综合考虑,尤其是 考虑施工截流风险对优化结果的影响,能够有效地降低截流风险及风险损失。
2018 Vol. 49 (4): 39-44 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [ PDF 592KB] ( 28 )
45 陈斯煜,戴波,林潮宁,等
基于 PCA - RBF 神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型
为了提高混凝土坝位移趋势的预测精度,提出了一种基于主成分分析( PCA) 和径向基( RBF) 神经网络的混凝土坝位移趋势性预测模型( PCA - RBF) 。首先,利用主成分分析,将混凝土坝多测点 的径向位移监测数据降维,消除影响分量数据集的多重相关性,分别提取出主元位移和主元影响分 量。然后,把主元位移和主元影响分量输入径向基神经网络并构建模型,对提取出的主元位移进行预 测。最后,将本法应用于某混凝土坝,结果表明,PCA - RBF 模型的均方根误差( RMSE) ,平均绝对 误差( MAE) 和平均绝对百分比误差( MAPE) 分别为 2. 037 8 mm,1. 698 6 mm 和 3. 32% ,显著低于传 统的多元回归统计模型、径向基神经网络模型( RBF) 和利用经主成分分析进行因子处理的 BP 神经网 络模型( PCA - BP) ,说明 PCA - RBF 模型有着良好的预测精度。
2018 Vol. 49 (4): 45-49 [摘要] ( 49 ) [HTML 1KB] [ PDF 986KB] ( 30 )
50 朱嘉伟,任旭华,张继勋
不同掺砾量对黏土心墙的影响
为考察西南地区某黏土心墙坝在不同心墙掺砾水平下心墙的工作性态与安全情况,进而确定 心墙坝掺砾施工方案,采用三维有限元方法,在不同的掺砾量水平之下,充分考虑掺砾量的增加对心 墙渗透性与变形强度的影响,采用双线法计算各掺砾方案下的湿化变形,研究了大坝完建期及蓄水运 行时心墙水平与竖向位移的变化规律,同时采用拱效应系数分析心墙拱效应的变化情况。研究结果表 明: 当掺砾量控制在 50% 以下时,伴随掺砾量增加,心墙的沉降变形减少,顺河流向变形减少,使 心墙拱效应得到改善; 当掺砾量大于 50% 时,掺砾对心墙的沉降变形与拱效应的抑制作用减弱,同 时心墙顺河流向变形量增加。鉴于对于黏土心墙工作性态的综合考虑,建议相应工程中心墙料掺砾量 宜小于 50% 。
2018 Vol. 49 (4): 50-55 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [ PDF 2599KB] ( 34 )
工程基础
56 刘立鹏,刘海舰,傅睿智,等
TBM 双滚刀间距及入岩次序对破岩效果影响研究
TBM 滚刀位置布置对于 TBM 掘进效率极为重要,为研究 TBM 双滚刀间距及入岩次序对破岩 效果的影响,利用二维离散元颗粒流软件( PFC2D) 建立 TBM 双滚刀破岩模型,对 TBM 破岩过程中裂 纹的扩展、岩石破坏形式、岩片面积、破岩比能、滚刀推力等变化进行了模拟分析。结果表明: ( 1) 滚刀间距对于破岩效果具有较为明显的影响。间距过小时,滚刀间形成的岩片过于粉碎,滚刀间距过 大,相邻滚刀形成的裂纹无法贯通,滚刀之间形成岩脊。间距不同破岩比能不同,存在最优滚刀间距 现象。( 2) 滚刀入岩次序影响破岩效果。前后滚刀对于岩石的损伤深度和范围不同,同时破岩时左右 滚刀所需垂直力较为接近,顺次破岩时后滚刀所需垂直力平均值小于前滚刀。相同滚刀间距下顺次破 岩比能高于同时破岩时的比能,破岩效果将低于同时破岩情况。研究成果可为 TBM 滚刀布置设计提 供一定参考。
2018 Vol. 49 (4): 56-62 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] if(kl.length>0){ document.write("  ("+kl[0]+")  "); }
不同掺砾量对黏土心墙的影响
为考察西南地区某黏土心墙坝在不同心墙掺砾水平下心墙的工作性态与安全情况,进而确定 心墙坝掺砾施工方案,采用三维有限元方法,在不