特殊工作环境下海堤堤身状态的实时监测分析及预警研究

海堤临海而建，担负着保护堤内生命财产安全的重要职责。堤身多以土石材料填筑，运行时间久远，加之面临沿海地区特殊工作环境，堤身状态复杂，海堤事故频繁发生，失事危害严重。加强海堤堤身安全监测与分析是目前直接掌握海堤状态、保障其安全的有效手段，但以往限于技术条件，该领域针对海堤特点的系统研究十分有限。为实时掌握海堤堤身在特殊工作环境下的运行状态，实现快速预测预警，有效减少和预防海堤失事，本项目以先进的海堤实时监测为基础，结合海堤工作环境特点，对海堤堤身在周期潮位、特殊高潮位、暴雨及长期时效作用等多种因素影响下的渗压、变形的实际监测信息进行分析，揭示海堤堤身状态的实时变化规律，建立反映内在因果关系的安全监测实时预测数学模型；进而根据工作环境特点和堤身状态规律，建立海堤堤身主要效应量的安全评判方法，并针对海堤恶劣工况和堤身异常现象建立预警方案，实现快速、准确的实时预测预警。

海堤担负着保护堤内生命财产安全的重要职责，由于临海而建，而且大多运行时间久远，堤身状态十分复杂，海堤事故常有发生，失事危害严重。为掌握海堤在特殊工作环境下的运行状态、保障其安全，加强海堤安全监测与资料分析是一项非常重要的工作。由于海堤地理位置和技术所限，针对海堤特点的监测分析工作还很是不足。为提高海堤的实时监测分析水平，揭示特殊工作环境下海堤运行状态，以实时采集的海堤监测信息为基础，对海堤渗压状态量与潮位间的内在联系进行计算分析，采用统计距离分析之间的关联程度；对海堤潮位周期特征进行分析提取；在识别降雨对海堤状态影响的基础上，提出积分型降雨因子。研究建立了周期潮位谐量分析模型，渗压潮位关联模型，渗压与潮位、降雨、时效因果模型，水平位移多测点分布模型，沉降监测模型，并以模型为基础实现预测。模型拟合和预测结果表明，考虑海堤特殊工作环境的监测模型能取得较好的分析效果。在对主要环境量潮位和重要效应量渗压进行联合统计距离计算和置信区间划分的基础上，直接利用实测序列对样本对及状态的异常性进行判别。以监测模型为基础，根据置信度计算，以模型预测值建立预测置信区间，进行置信度水平下的预警。工作中根据监测实际，研究了统计理论、灰色系统、神经网络等方法在监测分析中的应用，对各自的适用情况和特点加以分析比较，提出了各自适应条件。研究提出了潮位周期因子、积分性降雨因子，以及海堤监测模型基本结构，并对海堤多测点建模进行探讨，对海堤渗压变化及其分布的独特特征进行了分析；利用模型预测功能进行了置信度水平下的预警研究；以实测数据和实例进行了丰富研究论证，取得了有效成果，为特殊工作环境下海堤的监测分析提供了实践应用新方法和更深入研究的新基础。