灰色預測模型在大壩安全監測中的應用研究

梁妍　張勇敢　賈凡

【摘 要】在大壩安全監測中引入灰色預測方法，進而建立基于灰色預測理論的大壩安全監測模型。首先，根據灰色預測模型對數據的要求，將監測數據無量綱化，進而通過灰色關聯分析得到數據中的潛在規律，最后根據得到的規律進行仿真預測。根據實測資料檢驗仿真預測結果的合理性，并對關聯參數進行合理優化，從而找到合適的預測參數，輸出結果。

【關鍵詞】灰色預測模型；關聯度方法；大壩變形；監測模型

0 引言

我國大壩眾多，從二十世紀五六十年代開始，大批重力式拱壩紛紛興建，它們在發電，防洪，灌溉等領域為經濟社會發展貢獻了巨大的作用[1]。時至今日，許多大壩都經歷了六七十年的風風雨雨，周期性的水荷載作用，以及環境的侵蝕，使得大壩的安全性逐漸降低。因此，對大壩進行安全監測，并采用數學方法對監測資料進行合理分析與預測，對保證大壩運行的安全十分必要[2，3]?；疑A測理論[4]基于對客觀系統的新的認識，在信息不夠充分的條件下，依然能夠依靠其系統內在的特定功能與有序性，在看似隨機的無規則的數據列中找到其本質規律，并能夠合理預測其走勢。桂祥友[5] 等運用灰色理論建立了巷道瓦斯涌出量的預測模型，預測了某礦井工作面瓦斯涌出量。王寶闊[6]將灰色理論運用到船舶交通事故預測中，為船舶交通的管理提供了參考。常規的灰色預測因素分析常常采用回歸分析等辦法，回歸分析辦法的弊端有很多，比如對數據量的要求很大，計算較為復雜且可能出現反常情況導致預測失敗[7]。本文采用關聯度方法進行分析，克服了常規因素分析方法存在的種種缺陷。針對以上問題，在大壩安全監測中引入灰色預測方法，建立了基于灰色預測理論的大壩安全監測模型。

1 灰色預測模型

用來預測的原始數據會隨著時間有動態變化，前一次預測出來的結果又要作為下一次的原始數據，從而使我們的數據滾動前進，始終保持用最新的10個數據來預測。這種變化我們可以在程序編寫中加入二維循壞實現。

對于變量數列，其中代表第i組原始數據。根據公式，對原始數列做一次累加生成，得累加生成數：

2 基于灰色預測理論的大壩安全監測模型的建立

本節將灰色預測模型引入到大壩安全監測中，建立基于灰色預測理論的大壩安全監測模型。首先，根據灰色預測模型對數據的要求，將監測數據無量綱化，進而通過灰色關聯分析得到數據中的潛在規律，最后根據得到的規律進行仿真預測。根據實測資料檢驗仿真預測結果的合理性，并對關聯參數進行合理優化，從而找到合適的預測參數，輸出結果。步驟流程圖如圖1所示。

圖1 基于灰色預測理論的大壩安全監測模型

仿真流程圖

3 總結

本文在大壩安全監測中引入灰色預測方法，克服常規的灰色預測因素分析中對數據量的要求很大，計算較為復雜且可能出現反常情況等弊端，進而建立基于灰色預測理論的大壩安全監測模型。首先，根據灰色預測模型對數據的要求，將監測數據無量綱化，進而通過灰色關聯分析得到數據中的潛在（下轉第37頁）（上接第45頁）規律，最后根據得到的規律進行仿真預測。根據實測資料檢驗仿真預測結果的合理性，并對關聯參數進行合理優化，從而找到合適的預測參數，輸出結果。

【參考文獻】

[1]潘家錚，鄭順煒.我國水電站的大壩建設[J].水力發電， 1982（8）：16-25.

[2]SU Huaizhi，HU Jiang，WU Zhongru.A study of safety evaluation and early-warning method or dam global behavior[J]. Structural Health Monitoring，2012，11（3）：269-279.

[3]SU Huaizhi，HU Jiang，WU Zhongru.A study of safety evaluation and early-warning method or dam global behavior[J]. Structural Health Monitoring，2012，11（3）：269-279.

[4]鄧聚龍.灰色預測與決策[M].華中理工大學出版社， 1988.

[5]桂祥友，郁鐘銘，孟絮屹.貴州煤礦瓦斯涌出量灰色預測的應用[J].采礦與安全工程學報，2007，24（4）：449-452.

[6]王寶闊.船舶交通事故量灰色預測應用研究[J].中國航海，2011，34（1）：59-62.

[7]趙靜，但琦.數學建模與數學實驗.第4版[M].高等教育出版社，2014.endprint