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1、水工建筑物安全监控理论水工建筑物安全监控理论水工建筑物安全监控定义水工建筑物安全监控定义水工建筑物安全监控理论是以水利水电工程建设和运行中发生的各种可能危害、事故为主要研究对象，以工程特征信息为基础，总结、分析已发生危害事件或事故的经验，综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识，识别和预测建设、运行活动中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止危害、事故发生的科学技术知识体系。水工建筑物安全监控理论的基本内容是根据各种危害、事故发生机理的认识，应用系统工程的原理和方法，在规划、设计、建设、运行直到废除的整个寿命过程中，实施预测、分析、评价其中存在的各种不安全因素，判断工程安全程度
2、，根据有关法规，综合运用各种安全技术措施和组织织管理措施、消除和控制危险因素，提出安全对策建议，为工程安全经济运行提供科学依据。水工建筑物安全监控的基本内容水工建筑物安全监控水工建筑物安全监控水工建筑物安全监控水工建筑物安全监控我国现行安全管理体制企业负责、行业管理、国家监察、群众监督安全生产基本方针：安全第一、预防为主、综合治理 水工建筑物安全监控相关法规：大坝安全监测工程验收规范大坝安全监测工程验收规范混凝土坝安全监测技术规范混凝土坝安全监测技术规范DLT5178-2003DLT5178-2003水电厂大坝安全监测自动化系统实用化验收细则水电厂大坝安全监测自动化系统实用化验收细则水工建筑物
3、强震动安全监测技术规范水工建筑物强震动安全监测技术规范水库大坝安全评价导则水库大坝安全评价导则Sl258-1Sl258-1水闸安全鉴定规定水闸安全鉴定规定土石坝安全监测技术规范土石坝安全监测技术规范SL60-94SL60-94土石坝安全监测资料整编规程土石坝安全监测资料整编规程SL169-96SL169-96其它相关设计规范和国家法律法规其它相关设计规范和国家法律法规安全评价方法安全评价方法（1）按评价结果的量化程度分类法 定性直观、经验（如巡查、检测、运行情况）直观、经验（如巡查、检测、运行情况） 安全评价方法的分类定量资料统计分析获得的指标或规律资料统计分析获得的指标或规律(数学模型）对水
4、工建筑物的状况进行定数学模型）对水工建筑物的状况进行定量的计算，安全评价的结果是一些量的计算，安全评价的结果是一些定量的定量的指标指标，如事故发生的概率、事故的危害，如事故发生的概率、事故的危害(或破坏或破坏)范围、定量的危险性、事故致因范围、定量的危险性、事故致因因素的事故关联度或重要度因素的事故关联度或重要度等。等。 按照安全评价给出的定量结果的类别不按照安全评价给出的定量结果的类别不同，定量安全评价方法还可以分为同，定量安全评价方法还可以分为概率风概率风险评价法、危害险评价法、危害(或破坏或破坏)范围评价法和危范围评价法和危险指数评价法。险指数评价法。概率风险评价法概率风险评价法 根据安
5、全影响因素的事故发生概率，根据安全影响因素的事故发生概率，应用概率分析方法，求取安全影响因素应用概率分析方法，求取安全影响因素的的关联度关联度( (或重要度或重要度) )或整个评价或整个评价系统的系统的事故发生概率事故发生概率的安全评价方法。的安全评价方法。故障类故障类型及影响分析、故障树分析、逻辑树分型及影响分析、故障树分析、逻辑树分析、概率理论分析、马尔可夫模型分析、析、概率理论分析、马尔可夫模型分析、模糊矩阵法、统计图表分析法模糊矩阵法、统计图表分析法等都可以等都可以用安全影响因素的事故发生概率来计算用安全影响因素的事故发生概率来计算整个评价系统的事故发生概率。整个评价系统的事故发生概率
6、。l归纳推理评价法归纳推理评价法是是从事故原因推论结从事故原因推论结果的评价方法果的评价方法，即从最基本危险、有，即从最基本危险、有害因素开始，逐渐分析导致事故发生害因素开始，逐渐分析导致事故发生的直接因素，最终分析得出可能的事的直接因素，最终分析得出可能的事故。故。l演绎推理评价法演绎推理评价法是是从结果推论原因的从结果推论原因的评价方法评价方法，即从事故开始，推论导致，即从事故开始，推论导致事故发生的直接因素，再分析与直接事故发生的直接因素，再分析与直接因素相关的之间因素，最终分析和查因素相关的之间因素，最终分析和查找出致使事故发生的最基本危险、有找出致使事故发生的最基本危险、有害因素。害
7、因素。（2 2）按评价的推理过程分类法）按评价的推理过程分类法 分为归纳推理评价法和演绎推理评价法。分为归纳推理评价法和演绎推理评价法。（3 3）按安全评价要达到的目的分类法）按安全评价要达到的目的分类法可分为影响因素安全评价方法、危险性分级安全评价方法和事故可分为影响因素安全评价方法、危险性分级安全评价方法和事故后果安全评价方法。后果安全评价方法。影响因素安全评价方法影响因素安全评价方法是采用逻辑推理的方法由是采用逻辑推理的方法由事故推论最基本影响因素或由最基本影响因素推事故推论最基本影响因素或由最基本影响因素推论事故的评价法，该类方法适用于识别系统的危论事故的评价法，该类方法适用于识别系统
8、的危险、有害因素和分析事故，这类方法一般属于险、有害因素和分析事故，这类方法一般属于定定性安全评价法性安全评价法。危险性分级安全评价方法危险性分级安全评价方法是通过定性或定量分析是通过定性或定量分析给出系统危险性的安全评价方法，该类方法适应给出系统危险性的安全评价方法，该类方法适应于系统的危险性分级，该类方法可以是于系统的危险性分级，该类方法可以是定性安全定性安全评价法评价法，也可以是，也可以是定量安全评价法定量安全评价法。事故后果安全评价方法可以直接给出可以直接给出定量的事故定量的事故后果后果，给出的事故后果可以是系统事故发生的概，给出的事故后果可以是系统事故发生的概率、事故的伤害率、事故的
9、伤害(或破坏或破坏)范围、事故的损失或定范围、事故的损失或定量的系统危险性等量的系统危险性等。安全评价方法选择安全评价方法选择(1)充分性原则充分性原则 充分了解工程特点和可用的评价方法，准备好充分资料充分了解工程特点和可用的评价方法，准备好充分资料(2)适应性原则适应性原则 资料、方法、手段资料、方法、手段(3)系统性原则系统性原则真实、合理、系统的基础数据真实、合理、系统的基础数据(4)针对性原则针对性原则工程特点，提供所需结果工程特点，提供所需结果安全评价方法的选择过程安全评价方法的选择过程生产监测资料分析的统计学方法监测资料分析的统计学方法统计学基本方法 大量观察法、综合指标法、统计分
10、组法、统计推断法和统计模型法等。 统计模型法：将客观信息的统计资料配合适当的数学将客观信息的统计资料配合适当的数学表达式，反映现象间数量关系和数量特表达式，反映现象间数量关系和数量特征的方法。征的方法。描述因变量 y 如何依赖于自变量 x 和误差项 的方程称为回归模型回归模型一元线性回归模型可表示为 y = a + b x + y 是 x 的线性函数(部分)加上误差项线性部分反映了由于 x 的变化而引起的 y 的变化误差项 是随机变量反映了除 x 和 y 之间的线性关系之外的随机因素对 y 的影响是不能由 x 和 y 之间的线性关系所解释的变异性a 和 b 称为模型的参数误差项误差项误差项误差
11、项是一个服从正态分布的随机变量，且相互独立；是一个服从正态分布的随机变量，且相互独立；是一个服从正态分布的随机变量，且相互独立；是一个服从正态分布的随机变量，且相互独立； N N N N( 0 ,( 0 ,( 0 ,( 0 ,2 )2 )2 )2 )相关分析和回归分析相关分析和回归分析做出散点图考察数据的分布进行直线回归分析残差分析强影响点的诊断及多重共线性的判断 要注意自变量和效应量的内在本质规律！相关分析和回归分析相关分析和回归分析不相关不相关不相关不相关不相关不相关 负线性相关负线性相关负线性相关负线性相关负线性相关负线性相关正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关正线性相关非
12、线性相关非线性相关非线性相关非线性相关非线性相关非线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全负线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关完全正线性相关散点图相关关系散点图相关关系散点图相关关系散点图相关关系散点图一元回归分析散点图一元回归分析一元线性回归方程一元线性回归方程（一）特点（一）特点 资料估计资料估计a、b（1）y主要受主要受x影响，还有其它因素影响；影响，还有其它因素影响；（2）与一元方程不同，是矛盾方程组。）与一元方程不同，是矛盾方程组。（二）参数估计（二）参数估计 最小二乘法、最大似然法最小二乘法、最大
13、似然法（三）一元回归方程的特点（三）一元回归方程的特点判定系数判定系数 r r2 2x xy yy y 总平方和总平方和总平方和总平方和( (SSTSST) )回归平方和回归平方和回归平方和回归平方和( (SSRSSR) )残差平方和残差平方和残差平方和残差平方和( (SSESSE) )判定系数判定系数 r r2 21.提出假设H0: b1 = 0 (没有线性关系) H1: b1 0 (有线性关系) 2.计算检验的统计量3.3. 确定显著性水平确定显著性水平 ，并进行决策，并进行决策 t t t t，拒绝拒绝H H0 0； t t F F ，拒绝拒绝H H0 0线性相关？线性相关？1.提出假设
14、H0： bi = 0 (自变量 xi 与 因变量 y 没有线性关系) H1： bi 0 (自变量 xi 与 因变量 y有线性关系) 2.计算检验的统计量 t3. 确定显著性水平，并进行决策 tt，拒绝H0； tt，不拒绝H0单个系数检验单个系数检验1.1.回归模型中两个或两个以上的自变量彼此相关回归模型中两个或两个以上的自变量彼此相关2.多重共线性带来的问题有 可可能能会会使使回回归归的的结结果果造造成成混混乱乱，甚甚至至会会把把分分析析引引入入歧途歧途 可可能能对对参参数数估估计计值值的的正正负负号号产产生生影影响响，特特别别是是各各回回归归系系数数的的正正负负号号有有可可能能同同预预期期的
15、的正正负负号号相相反反。如水位升高对大坝变形和应力的影响如何检验是否存在多重共线性如何检验是否存在多重共线性? ? 目前常用的有目前常用的有方差扩大因子法和特征根判定法方差扩大因子法和特征根判定法。下面简单介绍方。下面简单介绍方差扩大因子差扩大因子(VIF)法。法。多重共线性多重共线性当发现自变量存在严重的多重共线性时，可以通过当发现自变量存在严重的多重共线性时，可以通过剔除一些不重要的剔除一些不重要的自变量、增大样本容量、对回归系数做有偏估计自变量、增大样本容量、对回归系数做有偏估计( (如采用如采用岭回归法、岭回归法、主成分法、偏最小二乘法等主成分法、偏最小二乘法等) )等方法来克服多重共
16、线性。等方法来克服多重共线性。标准化后的回归系数与没有标准化方程的回归系数的关系标准化后的回归系数与没有标准化方程的回归系数的关系自变量选择原则自变量选择原则 预测平方和预测平方和(Prediction Sum of Squares)准则准则:对于给定的某对于给定的某p个自变量个自变量X1，X2，Xp，在，在样本数据中本数据中删除第除第i组观测值(Xi1，Xi2，Xip;Yi)后利用后利用这p个自个自变量和量和Y的其余的其余n-1组观测值建立建立线性回性回归方程，并利用所得的回方程，并利用所得的回归方程方程对Yi做做预测，若，若记此此预测值为 ，则预测误差差为达到或接近最小的回归方程作为最优回归方程达到或接近最小的回归方程作为最优回归方程 准则准则4(AIC4(AIC准则准则) ) 赤池信息量达到最小日本统计学家赤池(Akaike)提出,称它为Akaike Information Criterion 简称AIC。
