大坝安全监测系统的基准及其优化.pdfVIP

大坝安全监测系统的基准及优化 岳东杰 华锡生 黄腾 博七 教授 高级工程师 河海夫学，中国南京 [摘要]本文从建立大坝安全监测系统基；篷的必要性出发，论述了大坝安全监测的三种基准：太地 监测网、GPs网与倒垂线，并研究了各自的建立方法与优化方法，提出了有效方法．最后讨论了基 ● 准的统一方案，即综合考虑以上三种基；住，采用分级布网的原则，实现对坝区的整体控制与基准的 统一，为建立坝区的整体监控模型提供必要的基础数据，从而可从整体上了解认识大坝的运行状况， 提高各监测仪器的效率，保证大坝的安全运行。 ● 关键词 大地监测网 GPs倒垂基：隹 基准统一 优化设计 l 引言 大坝安全监测是获取大坝变形信息的重要手段，是总结工作性态、评判其安全状态的基础，也是大 坝安全运行的保证。众所周知大坝安全监测的仪器种类也越来越多，自动化程度也越来越高，变形监测 的手段多种多样，为了能有效地整体性地反映大坝的工作性态，加强各监测系统间的有机联系，各种监 测仪器的测量结果必须相对于同一基准，这样才能相互检孩，否则各自为政，也就失去了建立变形监测 的意义。大坝安全监测系统的基准必须稳定可靠；其次同～坝区的基准必须统一：再之大坝安全监测系 统的基准必须进行优化，提高监测的效率。 2大坝安全监测系统基准的建立及优化 大坝安全监测是通过不断的重复观测获取各监测点相对于基准点的变化来分析坝体的变化，因此基 准的稳定性十分重要，它直接关系到分析结果的可靠牲，否则不能真实地反映变形的性状。 ● 2．1大地监测网的优化 目前建立大坝安全监测系统基准的方法较多，大地监测网不失为一种重要而又十分有效的方法。控制 网的质量是网优化设计的核心，主要包含精度、可靠度、灵敏度、费用四个方面。 以前控制网的优化设汁一股碾据经验进行设计，然后估算其精度、可靠度、灵敏度、费用等，若能 达到要求则认为其为最终方案，若不能，则反过来修改方案，使满足某些要求。可见这样得出的方案并 ● 不是最优方案，这样的后果往往是为了满足某～点的要求浪费大量的人力、物力、才力：或者根本得不 到一个较好得方案。本文采用的优比蹬计方法是从数学最优化方法的理论出发，根据实际需要构造不同 的优化模型，从而使得到的优化方案为最优方案。 对控制网的某种要求可用平差参数的协因数阵的某种形式表示，也就是说协因数阵可以包含网的所 有质量信息。因此对于安全监测基准网的优化设计，若能根据网的不同要求构造出一个理想的协因数阵 (准则矩阵)，使设计矩阵与之无限逼近．同时又满足一些其它条件，从而构成线性或非线性规划，这 就是准则矩阵法。其目标函数模型如下： -57B ||G|J=f|Q。一巳lf=rnin 其中蛾、c。分别为设计平差参数协因数阵与准则矩阵，㈧1为矩阵范缎用以衡量两矩阵的逼近程度。对于 大坝安全监测网可构造满足灵敏度要求的准则矩阵c。。 优化模型的建立从平差模型：￡(，)=爿x D(f)=JP“爵，经平差可得瓯=(爿7只4)一， 7戈=0，则： 考虑到秩亏自由网基准： H。x=O与乎差基准：D PA+DDi)一一HtHiDDi}j)一Hl Qr=tAi 可见目标函数(1)式可表示为设计矩阵A、权P以及基准矩阵D、H的函数，而A、H、D有是网