Page 23 - 水库安全运行管理理论与模式研究

第一章 水工建筑物风险监控与安全评价

图 1-1 混凝土坝安全评价指标体系

3. 指标影响滞后性分析
实际工程中，各个影响因素对大坝的影响普遍存在滞后效应。然而，各因素
滞后性机理复杂，以混凝土坝变形相较于气温的滞后性为例，其中滞后时间受混

凝土热传导系数、坝型等方面的影响。若从滞后机理角度定量计算每种影响因素
的滞后量，需要大量的工程实践以及数学、力学等专业知识，并且工程量极大。
鉴于此，本书从现场实际监测数据入手，通过对数据中存在的波动性以及相位等
数据信息研究，提出了一种定量的计算影响因素滞后时间的算法。算法基本思想

是：首先提取出指标中的趋势项并对周期项进行重构，之后对周期性进行相位匹
配，从而定量计算出每个指标的滞后量。
时间序列数据中一般包含周期项 C、趋势项 T 以及不规则波动项 I，通过对
趋势项分解，将周期项以及不规则波动项通过加法模型重构并进行滞后性分析。

趋势项分解一般采用回归分析、移动平均、阶段平均以及滤波频谱分析等方法，
本部分提出一种修正移动平均法提取各项监测指标的趋势项，将剩余的周期项以
及不规则波动项重构生成新数据 CI，将 CI 归一化后采用余弦相似度法，通过不
断滑动数据寻找求得余弦相似度最大的位置即为 CI 的相位滞后量，经过数学转

化后即可得到各监测指标的滞后时间。
（1）修正移动平均法
移动平均的本质是低通滤波。其目的是滤除时间序列中的高频干扰，保留有

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