大坝安全监测统计模型的比较与选择.pdfVIP

第31卷第6期 南昌大学学报(理科版) Vo1．31 No．6 2007年12月 Journal of Nanchang University(Natural Science) Dec．2o07 文章编号：1006—0464(2007)06—0590—04 大坝安全监测统计模型的比较与选择 周光文 ，袁晓峰 (1 中国矿业大学北京校区，北京 100083；2 南昌大学建筑工程学院，江西南昌 330031) 摘 要：统计模型在大坝安全监测资料分析中占有重要地位，是建立混合模型的基础。从统计模型选择的角度出 发，对多元线性回归、逐步回归以及偏最小二乘回归的应用特点和效果进行了探讨，其中偏最小二乘回归是一种旨 在消除多重相关性的新型回归技术。重点结合某水电站大坝安全监测资料，从模型解释能力、统计参数的检验、拟 合和预测效果、效应量的分离等方面对上述3种回归方法进行了比较性研究，得出了 一些有益的结论。 关键词：大坝安全监测；多元线性回归；逐步回归；偏最小二乘回归；模型选择 中图分类号：TV698．1 文献标识码：A 统计模型是大坝安全监测资料分析中最常用的模型，是 建立混合模型的基础。大坝安全监测领域常用统计模型采 y 用的分析方法有：多元线性回归(Multiple Linear Regression)、 逐步回归(Stepwise Regression)以及近年来兴起的偏最小二 骨 2 ~~X tp 乘回归(Partial Least—Squares Regression)。这些回归方法各 有其特点和适用性；另一方面，由于水利工程的特点：坝型不 一 ，地质条件各异，运行工况也千差万别。因此，结合大坝实 际特点有比较地选择分析模型，对监测资料分析的准确性、 系统性具有重要影响。 某水电站属低水头河床式重力坝，水位年均变幅11．8 Ill，气温年均变幅32℃。该电站安设了较完备的监测设施， 包括水平位移、垂直位移、渗流渗压及内部观测4个大项及 26个子项的观测项目，测点数1 700个。本文从统计模型选 择的角度出发，结合多年监测数据，分析了3种统计模型的 应用效果，提出了评价统计模型效果的方法，从而选择了一 种适合该电站的统计模型，为后续研究提供依据和参照。 1 常用统计模型基本思想及应用特点 1．1 混凝土坝变形统计模型 从成因上分析，混凝土大坝任一点位移6主要受水压日、 温度 以及时效0的影响。根据文献[2]，其模型表达式可取 为 ^ m n =Cto+∑。 +∑biT +c】0+c2lnO+s 为便于分析，将上式改写为一般表达式 Y= + I I+‘·‘+ Xp+ (1) 式中P：自变量个数，Y：因变量， ：自变量，s：随机误差， ：待 估参数。 如果对自变量Y和因变量 同时进行rl(rl≥P)次独立观 测，并记 收稿日期：2007—08—15 基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)资助项目(2002CB412705) 作者简介：周光文(1962一)，男，教授． 第6期 周光文等：大坝安全监测统计模型的比较与选择 ·591· 记全模型的复相关系数为尺 ，减模型的复相关系数为 31日的观测资料作为模型的预测时段。根据文献[2]，统计 群，并定义：△碍=R 一尺 模型表达式取为： 统计假设 ／4o： △尺 =0 Hl： △尺 ≠O 统计检验量为 ／0 ! ／ ： — — — — — ～ 一(1 R ／ ，。(1，n—p一1) 一 )(n—P一1) 。 ’” (1)当 F。时，拒绝