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动态分析是挖掘位移数据价值的核心方法,通过时频域分析揭示大坝变形机制。
一、时序分析方法
小波变换:分解位移信号为不同频率成分,识别周期性变形。某水库监测数据显示,年周期变形占主导(振幅4mm),与库水位季节性波动一致;半周期变形(振幅1.5mm)则与温度变化相关。
卡尔曼滤波:用于位移速率实时估计。某大坝应用卡尔曼滤波后,速率计算误差从±0.2mm/h降至±0.05mm/h,提升预警准确性。
机器学习预测:采用LSTM神经网络训练位移预测模型。某水库模型输入包括前72小时位移、库水位与降雨量,预测未来24小时位移的MAE(平均绝对误差)为0.8mm。
二、案例分析
某混凝土重力坝在2024年汛期出现异常变形:7月10日坝顶水平位移突增至12mm(前一日为8mm),而库水位仅上升0.5m。动态分析揭示:
频域特征:小波变换显示,高频成分(周期<1天)能量占比从15%增至35%,表明变形受短期因素(如降雨入渗)驱动;
空间关联:位移突变点与坝体排水廊道渗漏点重合,验证了渗流对变形的影响;
模型验证:LSTM模型提前6小时预测到位移突增,为加固措施争取时间。