的客观和真实

[ 6 ]

。

3. 2. 3　重视大坝的风险分析与预案措施

《混凝土坝安全监测技术规范》

中列出了大坝

安全风险度分析表。大坝安全风险分析需要探讨大
坝各种破坏因素分布函数及其特征值 ,研究大坝各
种失事概率 ,给出安全失事的模式和失事处理的应
急预案等。因此 ,大坝安全监测可以作为风险分析
获得信息和资料的一种方式。大坝安全监测中的现

场仪器监测、

巡视检查和不定期的非常规检查都可

以为风险分析提供可靠的数据 ,建立相应的数据库。
综合运用结构和数值分析技术以及风险决策技术使
效益最大、

风险最低 ,同时要设置多种紧急预案 ,做

到有备无患。

3. 3　在分析方法上的新发展

3. 3. 1　误差处理上的进步

[ 7 ]

按照测量误差对观测结果的影响 ,可将误差分

为系统误差、

随机误差和粗差 (过失误差 )三类。在

测量与数据处理中 ,应当剔除粗差 ,消除或削弱系统
误差 ,使测量值中仅含随机误差。系统误差由观测
的环境因素、

仪器性能、

不同观测者等因素造成 ,它

按某一确定规律变化 ,在多次重复观测中其数值大
小和符号几乎相同 ,可以设法找出系统误差的函数
表达式 ,然后在观测结果中加以扣除 ;随机误差由随
机因素造成 ,其符号和绝对值大小无规律且不可预
料 ,但随着测次增加 ,一般认为随机误差呈正态分
布 ,其期望均值为零 ;粗差是由某些不正常因素所造
成的与事实明显不符的一种误差 ,通常属于测量错
误 ,较易发现 ,应予以剔除。

目前 ,国内外普遍采用最小二乘法对大坝安全

监测数据进行误差处理。自从高斯在 1794 年提出
最小二乘法以来 ,广大学者对测量平差理论和方法
进行了大量的研究。在具体研究工作方面 ,美国 Se

rioG. Ko reisha和 Yue Fang对滑动平均模型时序过

程 (ARMA )的测量误差影响进行了定量分析 ;岳建
平通过对回归分析中观测误差和模型误差的分离 ,
从而更客观地评价测量系统和模型的精度 ;刘文宝
等提出了顾及先验信息的大坝位移反分析方法 ,探
讨了测量误差对位移反演结果的影响规律。周江文
等提出了一种较为实用的抗差算法 ;郑东健用平均
杠杆理论识别实测资料异常值 ,实现了误差的灰箱
诊断 ;赵斌在大坝观测数据处理中引入污染分布、

观

测权等概念 ,以逐步消除粗差的影响 ,最终得到了合

理的参数估计。

3. 3. 2　大坝安全监测资料分析上的进步

大坝安全资料分析主要有正分析和反分析两方

面 :正分析指的是由实测资料建立数学监控模型 ,以
监控大坝等水工建筑物的安全运行 ,同时对模型各
分量 (特别是时效分量 )进行物理成因解释 ,借以分
析大坝或其他水工建筑物的工作性态

[ 8 ]

。

意大利的法那林 ( Faneli) 和葡萄牙的罗卡

(Rocha )等人从 1955 年开始应用统计回归方法来

定量分析大坝的变形观测资料 ; 1977 年 ,法那林等
又提出了混凝土大坝变形的确定性模型和混合模
型 ,将有限元理论计算值与实测数据有机地结合起
来 ,以监控大坝的安全状况。近 30年来 ,统计模型、
确定性模型及其混合模型在大坝安全资料分析中得
到了广泛应用

[ 9 ]

。

我国对大坝安全监测的资料分析相对较晚 ,

1974年后 ,陈久宇等人开始应用统计回归方法来分

析安全监测资料 ,并提出了许多有价值的模型。20
世纪 80年代中期 ,吴中如等从徐变理论出发 ,推导
了坝体顶部时效位移的表达式 ,用周期函数模拟温
度、

水压等周期荷载 ,并用非线性二乘法进行参数估

计 ;同期还提出了裂缝开合度统计模型的建立和分
析方法、

坝顶水平位移的时间序列分析法以及连拱

坝位移确定性模型的原理和方法 ,并在实际工程中
得到了成功应用。

另外 ,灰色理论、

模糊数学、

神经网络、

小波分析

等各种理论和方法被引入大坝安全监测资料分析中
来 ,并取得了一系列成果。

反分析是以大坝安全监测资料正分析的成果作

为依据 ,通过相应的理论分析 ,反求大坝等水工建筑
物和地基的材料力学参数以及某些结构特性
等

[ 10 - 11 ]

。1969年由太沙基提出的观测设计法 (Ob

servation Design M ethod)是反分析思想的最早应用。

由于位移信息较易获取 ,因此位移反分析法应用最
为广泛。反分析数值法对于复杂的岩土工程具有普
遍的适用性。

国内外对大坝和坝基参数的反演分析工作开展

比较深入 ,尤其对混凝土坝的反分析研究己较为普
遍 ,并取得了丰硕成果。国际上对土石坝的反分析
研究相对较少 ,近年来 ,国内外较具代表性的是采用
非线性弹性模型 (邓肯模型 )或双屈服面弹塑性模
型 (沈珠江模型 ) 。进入 20世纪 90年代 ,运用随机

2009年 12月　　　　　　　　　　　电　力　环　境　保　护　　　　　　　　　　　第 25卷　第 6期