水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述PPT課件

1、水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理水工建筑物安全監(jiān)控理論論水工建筑物安全監(jiān)控定義水工建筑物安全監(jiān)控定義水工建筑物安全監(jiān)控理論是以水利水電工程建設(shè)和運(yùn)行中發(fā)生的各種可能危害、事故為主要研究對象，以工程特征信息為基礎(chǔ)，總結(jié)、分析已發(fā)生危害事件或事故的經(jīng)驗(yàn)，綜合運(yùn)用自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)等方面的有關(guān)知識，識別和預(yù)測建設(shè)、運(yùn)行活動中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止危害、事故發(fā)生的科學(xué)技術(shù)知識體系。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論的基本內(nèi)容是根據(jù)各種危害、事故發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識，應(yīng)用系統(tǒng)工程的原理和方法，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行直到廢除的整個壽命過程中

2、，實(shí)施預(yù)測、分析、評價其中存在的各種不安全因素，判斷工程安全程度，根據(jù)有關(guān)法規(guī)，綜合運(yùn)用各種安全技術(shù)措施和組織織管理措施、消除和控制危險(xiǎn)因素，提出安全對策建議，為工程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。水工建筑物安全監(jiān)控的基本內(nèi)容水工建筑物安全監(jiān)控水工建筑物安全監(jiān)控水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控水工建筑物安全監(jiān)控我國現(xiàn)行安全管理體制企業(yè)負(fù)責(zé)、行業(yè)管理、國家監(jiān)察、群眾監(jiān)督安全生產(chǎn)基本方針：安全第一、預(yù)防為主、綜合治理 水工建筑物安全監(jiān)控相關(guān)法規(guī)：大壩安全監(jiān)測工程驗(yàn)收規(guī)范大壩安全監(jiān)測工程驗(yàn)收規(guī)范混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范DLT5178-2003DLT5178-200

3、3水電廠大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則水電廠大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則水工建筑物強(qiáng)震動安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范水工建筑物強(qiáng)震動安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范水庫大壩安全評價導(dǎo)則水庫大壩安全評價導(dǎo)則Sl258-1Sl258-1水閘安全鑒定規(guī)定水閘安全鑒定規(guī)定土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范SL60-94SL60-94土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程SL169-96SL169-96其它相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和國家法律法規(guī)其它相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和國家法律法規(guī)水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述安全評價方法安全評價方法（1）按評價結(jié)果的量化程度分類法 定性直觀、經(jīng)驗(yàn)（如巡查、檢測、運(yùn)行情況）直觀

4、、經(jīng)驗(yàn)（如巡查、檢測、運(yùn)行情況） 安全評價方法的分類定量資料統(tǒng)計(jì)分析獲得的指標(biāo)或規(guī)律資料統(tǒng)計(jì)分析獲得的指標(biāo)或規(guī)律(數(shù)學(xué)模型）對水工建筑物的狀況進(jìn)行定量數(shù)學(xué)模型）對水工建筑物的狀況進(jìn)行定量的計(jì)算，安全評價的結(jié)果是一些的計(jì)算，安全評價的結(jié)果是一些定量的指定量的指標(biāo)標(biāo)，如事故發(fā)生的概率、事故的危害，如事故發(fā)生的概率、事故的危害(或或破壞破壞)范圍、定量的危險(xiǎn)性、事故致因因范圍、定量的危險(xiǎn)性、事故致因因素的事故關(guān)聯(lián)度或重要度素的事故關(guān)聯(lián)度或重要度等。等。 按照安全評價給出的定量結(jié)果的類別按照安全評價給出的定量結(jié)果的類別不同，定量安全評價方法還可以分為不同，定量安全評價方法還可以分為概率概率風(fēng)險(xiǎn)評價法、

5、危害風(fēng)險(xiǎn)評價法、危害(或破壞或破壞)范圍評價法和范圍評價法和危險(xiǎn)指數(shù)評價法。危險(xiǎn)指數(shù)評價法。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述概率風(fēng)險(xiǎn)評價法概率風(fēng)險(xiǎn)評價法 根據(jù)安全影響因素的事故發(fā)生概率，根據(jù)安全影響因素的事故發(fā)生概率，應(yīng)用概率分析方法，求取安全影響因素應(yīng)用概率分析方法，求取安全影響因素的的關(guān)聯(lián)度關(guān)聯(lián)度( (或重要度或重要度) )或整個評價系統(tǒng)的或整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率事故發(fā)生概率的安全評價方法。的安全評價方法。故障類故障類型及影響分析、故障樹分析、邏輯樹分型及影響分析、故障樹分析、邏輯樹分析、概率理論分析、馬爾可夫模型分析析、概率理論分析、馬爾可夫模型分析、模糊矩陣法、統(tǒng)計(jì)圖表分析法、模糊

6、矩陣法、統(tǒng)計(jì)圖表分析法等都可等都可以用安全影響因素的事故發(fā)生概率來計(jì)以用安全影響因素的事故發(fā)生概率來計(jì)算整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率。算整個評價系統(tǒng)的事故發(fā)生概率。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述l 歸納推理評價法歸納推理評價法是是從事故原因推論結(jié)從事故原因推論結(jié)果的評價方法果的評價方法，即從最基本危險(xiǎn)、有，即從最基本危險(xiǎn)、有害因素開始，逐漸分析導(dǎo)致事故發(fā)生害因素開始，逐漸分析導(dǎo)致事故發(fā)生的直接因素，最終分析得出可能的事的直接因素，最終分析得出可能的事故。故。l 演繹推理評價法演繹推理評價法是是從結(jié)果推論原因的從結(jié)果推論原因的評價方法評價方法，即從事故開始，推論導(dǎo)致，即從事故開始，推論導(dǎo)致事故發(fā)

7、生的直接因素，再分析與直接事故發(fā)生的直接因素，再分析與直接因素相關(guān)的之間因素，最終分析和查因素相關(guān)的之間因素，最終分析和查找出致使事故發(fā)生的最基本危險(xiǎn)、有找出致使事故發(fā)生的最基本危險(xiǎn)、有害因素。害因素。（2 2）按評價的推理過程分類法）按評價的推理過程分類法 分為歸納推理評價法和演繹推理評價法。分為歸納推理評價法和演繹推理評價法。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述（3 3）按安全評價要達(dá)到的目的分類法）按安全評價要達(dá)到的目的分類法可分為影響因素安全評價方法、危險(xiǎn)性分級安全評價方法和事故可分為影響因素安全評價方法、危險(xiǎn)性分級安全評價方法和事故后果安全評價方法。后果安全評價方法。影響因素安全評價方法

8、影響因素安全評價方法是采用邏輯推理的方法是采用邏輯推理的方法由事故推論最基本影響因素或由最基本影響因由事故推論最基本影響因素或由最基本影響因素推論事故的評價法，該類方法適用于識別系素推論事故的評價法，該類方法適用于識別系統(tǒng)的危險(xiǎn)、有害因素和分析事故，這類方法一統(tǒng)的危險(xiǎn)、有害因素和分析事故，這類方法一般屬于般屬于定性安全評價法定性安全評價法。危險(xiǎn)性分級安全評價方法危險(xiǎn)性分級安全評價方法是通過定性或定量分是通過定性或定量分析給出系統(tǒng)危險(xiǎn)性的安全評價方法，該類方法析給出系統(tǒng)危險(xiǎn)性的安全評價方法，該類方法適應(yīng)于系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分級，該類方法可以是適應(yīng)于系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分級，該類方法可以是定定性安全評價法性安全

9、評價法，也可以是，也可以是定量安全評價法定量安全評價法。事故后果安全評價方法可以直接給出可以直接給出定量的事定量的事故后果故后果，給出的事故后果可以是系統(tǒng)事故發(fā)生，給出的事故后果可以是系統(tǒng)事故發(fā)生的概率、事故的傷害的概率、事故的傷害(或破壞或破壞)范圍、事故的損失范圍、事故的損失或定量的系統(tǒng)危險(xiǎn)性等或定量的系統(tǒng)危險(xiǎn)性等。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述安全評價方法選擇安全評價方法選擇(1)充分性原則充分性原則 充分了解工程特點(diǎn)和可用的評價方法，準(zhǔn)備好充分資充分了解工程特點(diǎn)和可用的評價方法，準(zhǔn)備好充分資料料(2)適應(yīng)性原則適應(yīng)性原則 資料、方法、手段資料、方法、手段(3)系統(tǒng)性原則系統(tǒng)性原則真實(shí)

10、、合理、系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)真實(shí)、合理、系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(4)針對性原則針對性原則工程特點(diǎn)，提供所需結(jié)果工程特點(diǎn)，提供所需結(jié)果水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述安全評價方法的選擇過程安全評價方法的選擇過程水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述生產(chǎn)監(jiān)測資料分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法監(jiān)測資料分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)基本方法 大量觀察法、綜合指標(biāo)法、統(tǒng)計(jì)分組法、統(tǒng)計(jì)推斷法和統(tǒng)計(jì)模型法等。 統(tǒng)計(jì)模型法：將客觀信息的統(tǒng)計(jì)資料配合適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)將客觀信息的統(tǒng)計(jì)資料配合適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)表達(dá)式，反映現(xiàn)象間數(shù)量關(guān)系和數(shù)量特表達(dá)式，反映現(xiàn)象間數(shù)量關(guān)系和數(shù)量特征的方法。征的方法。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述描述因變量 y 如何依賴于自變量 x 和誤

11、差項(xiàng) 的方程稱為回歸模型回歸模型一元線性回歸模型可表示為 y = a + b x + y 是 x 的線性函數(shù)(部分)加上誤差項(xiàng)線性部分反映了由于 x 的變化而引起的 y 的變化誤差項(xiàng) 是隨機(jī)變量反映了除 x 和 y 之間的線性關(guān)系之外的隨機(jī)因素對 y 的影響是不能由 x 和 y 之間的線性關(guān)系所解釋的變異性a 和 b 稱為模型的參數(shù)水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述 做出散點(diǎn)圖 考察數(shù)據(jù)的分布 進(jìn)行直線回歸分析 殘差分析 強(qiáng)影響點(diǎn)的診斷及多重共線性的判斷 要注意自變量和效應(yīng)量的內(nèi)在本質(zhì)規(guī)律！水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物

12、安全監(jiān)控理論定義和概述（一）特點(diǎn)（一）特點(diǎn) 資料估計(jì)資料估計(jì)a、b（1）y主要受主要受x影響，還有其它因素影響；影響，還有其它因素影響；（2）與一元方程不同，是矛盾方程組。）與一元方程不同，是矛盾方程組。（二）參數(shù)估計(jì)（二）參數(shù)估計(jì) 最小二乘法、最大似然法最小二乘法、最大似然法（三）一元回歸方程的特點(diǎn)（三）一元回歸方程的特點(diǎn)水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述y水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述提出假設(shè)H0: b1 = 0 (沒有線性關(guān)系) H1: b1 0 (有線性關(guān)系) 計(jì)算檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述根據(jù)自變量 x 的取值估計(jì)或預(yù)測因變量 y的取

13、值估計(jì)或預(yù)測的類型 點(diǎn)估計(jì)y 的平均值的點(diǎn)估計(jì)y 的個別值的點(diǎn)估計(jì) 區(qū)間估計(jì)y 的平均值的置信區(qū)間置信區(qū)間估計(jì)y 的個別值的預(yù)測區(qū)間預(yù)測區(qū)間估計(jì)水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述利用估計(jì)的回歸方程，對于自變量 x 的一個給定值 x0 ，求出因變量 y 的平均值的一個估計(jì)值E(y0) ，就是平均值的點(diǎn)估計(jì)。 利用估計(jì)的回歸方程，對于自變量 x 的一個給定值 x0 ，求出因變量 y 的一個個別值的估計(jì)值 ，就是個別值的點(diǎn)估計(jì)。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述因變量的觀測值與根據(jù)估計(jì)的回歸方程求出的預(yù)測值之差，用e表示反映了用估計(jì)的回歸方程去預(yù)測而引起的誤差 確定有關(guān)誤差項(xiàng)的假定是否成立 檢測有影響的

14、觀測值水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述表示殘差的圖形 關(guān)于x的殘差圖 關(guān)于y的殘差圖 標(biāo)準(zhǔn)化殘差圖用于判斷誤差的假定是否成立 檢測有影響的觀測值水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述如果某一個點(diǎn)與其他點(diǎn)所呈現(xiàn)的趨勢不相吻合，這個點(diǎn)就有可能是異常點(diǎn)，或稱為野點(diǎn) 如果異常值是一個錯誤的數(shù)據(jù)，比如記錄錯誤造成的，應(yīng)該修正該數(shù)據(jù)，以便改善回歸的效果 如果是由于模型的假定不合理，使得標(biāo)準(zhǔn)化殘差偏大，應(yīng)該考慮采用其他形式的模型，比如非線性模型 如果完全是由于隨機(jī)因素而造成的異常值，則應(yīng)該保留該數(shù)據(jù)在處理異常值時，若一個異常值是一個有效的觀測值，不應(yīng)輕易地將其從數(shù)據(jù)集中予以剔除 水

15、工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述一個因變量與兩個及兩個以上自變量的回歸描述因變量 y 如何依賴于自變量 x1 ， x2 ， xp 和誤差項(xiàng) 的方程，稱為多元回歸模型涉及 p 個自變量的多元回歸模型可表示為水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述誤差項(xiàng)是一個期望值為0的隨機(jī)變量，即E()=0對于自變量x1，x2，xp的所有值，的方差2都相同誤差項(xiàng)是一個服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量，即N(0, 2)，且相互獨(dú)立水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述回歸平方和占總平方和的比例計(jì)算公式為因變量取值的變差中，能被估計(jì)的多元回歸方程所解釋的比例 水工建筑物安全監(jiān)控

16、理論定義和概述用樣本容量n和自變量的個數(shù)p去修正R2得到 計(jì)算公式為避免增加自變量而高估 R2意義與 R2類似數(shù)值小于R2水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述1. 提出假設(shè)H0：12p=0 線性關(guān)系不顯著H1：1，2，p 至少有一個不等于0水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述提出假設(shè)H0： i 0 (自變量 xi 與 因變量 y 沒有線性關(guān)系) H1： i 0 (自變量 xi 與 因變量 y有線性關(guān)系) 計(jì)算檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量 t3. 確定顯著性水平，并進(jìn)行決策 tt，拒絕H0； tt，不拒絕H0水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述回歸模型中兩個或兩個以上的自變量彼此相關(guān)回歸模型中兩個或兩個以上的自變量彼此相關(guān)

17、多重共線性帶來的問題有 可能會使回歸的結(jié)果造成混亂，甚至?xí)逊治鲆肟赡軙够貧w的結(jié)果造成混亂，甚至?xí)逊治鲆肫缤酒缤?可能對參數(shù)估計(jì)值的正負(fù)號產(chǎn)生影響，特別是各回可能對參數(shù)估計(jì)值的正負(fù)號產(chǎn)生影響，特別是各回歸系數(shù)的正負(fù)號有可能同預(yù)期的正負(fù)號相反。歸系數(shù)的正負(fù)號有可能同預(yù)期的正負(fù)號相反。如水位升高對大壩變形和應(yīng)力的影響如何檢驗(yàn)是否存在多重共線性如何檢驗(yàn)是否存在多重共線性? ? 目前常用的有目前常用的有方差擴(kuò)大因子法和特征根判定法方差擴(kuò)大因子法和特征根判定法。下面簡單介紹方。下面簡單介紹方差擴(kuò)大因子差擴(kuò)大因子(VIF)法。法。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述當(dāng)發(fā)現(xiàn)自變量存在嚴(yán)重的多重共線性時，

18、可以通過當(dāng)發(fā)現(xiàn)自變量存在嚴(yán)重的多重共線性時，可以通過剔除一些不重要的剔除一些不重要的自變量、增大樣本容量、對回歸系數(shù)做有偏估計(jì)自變量、增大樣本容量、對回歸系數(shù)做有偏估計(jì)( (如采用如采用嶺回歸法、嶺回歸法、主成分法、偏最小二乘法等主成分法、偏最小二乘法等) )等方法來克服多重共線性。等方法來克服多重共線性。水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸系數(shù)與沒有標(biāo)準(zhǔn)化方程的回歸系數(shù)的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸系數(shù)與沒有標(biāo)準(zhǔn)化方程的回歸系數(shù)的關(guān)系水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述自變量選擇原則自變量選擇原則水工建筑物安全監(jiān)控理論定義和概述 預(yù)測平方和預(yù)測平方和(Prediction Sum of Squares)準(zhǔn)則準(zhǔn)則:對于給定的某對于給定的某p個自變量個自變量X1，X2，Xp，在樣本數(shù)據(jù)中刪除第，在樣本數(shù)據(jù)中刪除第i組觀測組觀測值值(Xi1，Xi2，Xip;Yi)后