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1、基于视电阻率勘探的堤坝险情自动化预报系统 蔡军霞王静远 北京理工大学北京1 0 0 0 81 1 建立系统的背景 目前堤坝险情预报工作主要采取依靠现有或历史数据、凭借专家经验进行人工分析预测的模式。水利专家业 务精通、经验丰富，所以人工险情预报较为细致准确。但是在水坝险情预报这种事关全局、责任重大的特殊场合， 人类专家极易受到外界因素干扰而无法做出正确判断。另外仅仅是依靠现有或历史数据，缺乏对未来堤坝情况的 量化分析，很难完全把握未来可能出现的堤坝险情。因此，实际工程中迫切需要一种能够对未来数据进行量化分 析的自动化险情预报方法。为此笔者设计了一套基于堤坝地下视电阻率的险情自动化预报系统。，
2、2 建立系统的目的、意义及技术思路 系统通过智能推理的手段实现堤坝险情的智能化预报。本系统由预测与推理两个部分组成：预测部分根据当 前和历史的探测数据，通过拟合的方法来预测堤坝地下视电阻率的未来分布情况，并将其作为推理部分的输入； 而推理部分则构建了个基于规则的推理诊断予系统，当输入堤坝的电阻率分布图和“时间一空间变化指数”分 布图后，该予系统可结合当地的天气、水位、地域等参数判断出该堤坝各种险情出现的可能性，进而生成该堤坝 的渗漏可能性分布图。该系统以“预测一推理相级联”的模式，通过对视电阻率等参数的分析，实现了堤坝险情预 报的自动化。 3 系统的技术原理 ( 1 ) 电阻率预测 设堤坝某截
3、面s 上0 ，d ) 点在r 时刻的土壤电阻率为c r ( t ，X ，J ) ，其中，单位为天，X 与d 单位均为米。设 S 上某一点( X o ，d o ) 在f 时刻的土壤电阻率值完全由关于f 的r l 阶多项式决定。即有厂O ) = o - ( t ，X o ，d o ) ，且 f ( t ) = a o + a l ，+ 哆，2 + + q ， 。根据历史数据f ( 1 ) ，f ( 2 ) f ( n ) 拟合求取多项式系数 日，( f = 1 ，2 ，? ) ，带入。O ) 便可求得预测结果。 ( 2 ) 智能推理预报 为了实现预报过程的完全自动化，除了获得视电阻率的预测结果与变
4、化过程以外，还需要建立合适的规则推 理系统。对于堤坝已知参数可能带来的险情，水利专家会做出形如“如果一那么”( i f - T h e n ) 形式的逻辑判断。将 这些判断以规范的文法表示出来，即称之为“规则”。对于这些规则建立包含输入查找表、规则和输出查找表的数 据库则称之为规则库。 定义堤坝实测数据集合么，么中每一个元素J 为一个向量，其各分量代表堤坝截面上某一点当前的电阻率、 变化率以及当地实测的天气、季节、所处地域等数据。定义险情集合尺，其包含堤坝可能出现的各种险情。同时 定义规则集合尸，表示由经验或专家意见得到的基本逻辑判断。于是推理的过程可表述为：对彳中的任何元素J ， 经规则集合
5、P 的推导，得到尺的子集D ，即实测数据，会导致险情0 的出现。通过上述的定义，只要将探测及 预测结果二值化，输入至规则库，即可获得预报结果，从而实现险情预报过程的推理自动化。 4 简要介绍系统模拟检测预报情况。 笔者利用该系统对黄河某河段的历史探测数据进行了预报分析，该地段在历史上曾发生过决口，系统对险情 的预报结果与历史记录中的险情发生情况相同。 参考文献 刘峰雷等基于关系数据库的土石坝病险智能诊断专家系统设计l J l 水电自动化与大坝监测，2 0 0 4 ，2 8 ( 4 ) ：3 2 5 8 林君屯磁探测技术在工程与环境中的应用现状J J 物探与化探，2 0 0 0 ，2 4 ( 3 ) ：1 6 7 - 1 7 7 2 1 2
