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動態分析是挖掘位移數據價值的核心方法,通過時頻域分析揭示大壩變形機制。
一、時序分析方法
小波變換:分解位移信號為不同頻率成分,識別周期性變形。某水庫監測數據顯示,年周期變形占主導(振幅4mm),與庫水位季節性波動一致;半周期變形(振幅1.5mm)則與溫度變化相關。
卡爾曼濾波:用于位移速率實時估計。某大壩應用卡爾曼濾波后,速率計算誤差從±0.2mm/h降至±0.05mm/h,提升預警準確性。
機器學習預測:采用LSTM神經網絡訓練位移預測模型。某水庫模型輸入包括前72小時位移、庫水位與降雨量,預測未來24小時位移的MAE(平均絕對誤差)為0.8mm。
二、案例分析
某混凝土重力壩在2024年汛期出現異常變形:7月10日壩頂水平位移突增至12mm(前一日為8mm),而庫水位僅上升0.5m。動態分析揭示:
頻域特征:小波變換顯示,高頻成分(周期<1天)能量占比從15%增至35%,表明變形受短期因素(如降雨入滲)驅動;
空間關聯:位移突變點與壩體排水廊道滲漏點重合,驗證了滲流對變形的影響;
模型驗證:LSTM模型提前6小時預測到位移突增,為加固措施爭取時間。