基于多源模型的輸水管線安全預測預報及預警研究

姜龍　田雨　雷曉輝

【摘要】結合實測原型、改進灰色理論模型、多因素統計預測模型等多源模型，探討監測資料的閾值及演化趨勢、預測預報及動態反饋，建立了基于不同模型安全監測成果的特征值、變化趨勢等控制指標，提出了基于閾值及演化趨勢等雙指標控制的PCCP管線預警評價體系。

【關鍵詞】PCCP管線；預警體系；多源模型

1、概述

預測預報是1960年后才起步的，特別是意大利的瓦依昂庫區出現了巨型滑坡，損失慘重。監測中所得到的位移-時間序列的數據里承擔了大量的變形演變內幕消息，雖然不知道是什么狀態的變量，或者內部變量種類的數目，但肯定的是，它是一個狀態變量的視覺表現。現階段，理論預測和位移趨勢的標準位移監測數據的分析已經成為一個預測熱門話題的領域。其預測預報類型主要包括內因、外因以及監測等三大類，預測方法主要包括最大位移、位移速率以及位移速率角等三種。基于監測資料，本文采用實測原型、預測模型和多因素統計模型等三種方法，進行預測閾值及演化趨勢等雙指標控制的預警體系，工程應用效果較好。

2、實測原型設計及成果分析

按照工程設計、施工及運行情況，結合監測儀器長期性、可靠性及耐久性等指標，布置監測斷面86個，每個斷面布設用于整體及不均勻沉降變形的沉降標點、PCCP管道周圍及土層地下水位的滲壓計、結構受力狀態的應變計組和鋼筋計、PCCP管道接縫變形的三向測縫計、上覆荷載及基礎接觸受力的土壓力計等監測儀器。觀測頻次按外觀儀器2-3次/月、內觀儀器4-6次/月，接入自動化設備的30-60次/月。

選取典型斷面的PCCP管道接縫變形和接觸壓力變化曲線，如圖1和圖2所示。從圖1和圖2可見，PCCP管道接縫變形和接觸壓力呈周期波動，測值較穩定，整體接縫開合度波動近1.5mm，接觸壓力波動近0.3MPa。

3、改進灰色理論模型設計及成果分析

監測數據觀測頻次受客觀因素，如天氣、施工等，不能完全做到等時長采集。為更好地反饋監測數據外推預測成果，首先進行觀測數據等時長、等間距的歸一化前處理，然后按照灰色理論模型進行預測模型動態反饋。

6、結論及建議

本文基于實測原型監測資料成果，探討了實測原型、改進灰色理論模型、多因素統計預測模型等組合預測，建立了基于不同模型安全監測成果的特征值、變化趨勢等控制指標，提出了基于閾值及演化趨勢等雙指標控制的PCCP管線預警評價體系。

參考文獻：

[1] 佚名. 大直徑PCCP管事故預警系統[J]. 中國水利， 2007（9）：67-67.

[2] 曹悅. PCCP管道斷絲監測技術在南水北調中線京石段應急供水工程（北京段）的應用[J]. 北京水務， 2017（5）.

[3] 張正榮. 大型預應力鋼簡混凝土管道（PCCP）接口維修處理措施[J]. 山西水利科技， 2012（3）：16-17.

基金資助項目：長距離調水工程明渠阻力影響要素機理研究（51779268）、復雜調水工程對明渠反向輸水響應機制研究（51609258）