堆石壩碾壓施工過程一般通過對壩料進行加水來提高壓實質(zhì)量。然而,當前針對壩料壩外加水的研究,均未考慮壩料攤鋪施工過程中氣象因素對壩料含水率的影響。為使壩料在碾壓施工過程中仍能維持設(shè)計含水率,保證壓實質(zhì)量,需在壩外加水過程中綜合考慮壩料含水率的變化;因此,本文基于混沌時序和隨機森林回歸方法,建立了考慮氣象因素影響的堆石壩料加水量預(yù)測模型以實現(xiàn)精確給定加水量,研究取得以下主要成果:(1)針對現(xiàn)有氣象信息復(fù)雜多變,難以采用傳統(tǒng)方法描述其變化過程的問題,提出基于混沌時間序列的短期氣象信息預(yù)測方法。基于氣象信息時間序列特性,利用混沌時序方法進行氣象信息時間序列的混沌性分析,并采用坐標延遲法進行相空間重構(gòu),將氣象信息時間序列擴展到高維空間,確認序列的時間延遲和嵌入維數(shù),使其具備混沌預(yù)測的能力,建立基于混沌時序的氣象預(yù)測模型,實現(xiàn)壩料攤鋪過程中的短期氣象信息預(yù)測。(2)針對因氣象因素引起的壩料含水率非線性變化的問題,提出了基于隨機森林回歸的壩料含水率變化預(yù)測方法。首先,構(gòu)建基于壩料含水率變化及氣象信息的原始數(shù)據(jù)集,利用袋裝法對原始數(shù)據(jù)進行重抽樣,保證訓(xùn)練樣本的差異性;其次,利用隨機子空間法生成回歸樹,降低樹與樹之間的相關(guān)性;最后,建立基于隨機森林回歸方法的壩料含水率變化預(yù)測模型,并采用十折交叉驗證檢驗?zāi)Ｐ皖A(yù)測精度,而后預(yù)測因氣象因素引起的壩料含水率的非線性變化。(3)針對壩料加水量精確計算的問題,構(gòu)建基于混沌時序-隨機森林回歸方法的加水量預(yù)測模型,應(yīng)用于某實際工程,實現(xiàn)壩料加水量的精確計算。結(jié)合壩料含水率變化預(yù)測結(jié)果、壩料初始含水率、設(shè)計含水率和壩料質(zhì)量,構(gòu)建基于混沌時序-隨機森林回歸模型的壩料加水量預(yù)測模型,從而對加水量進行精確計算。在攤鋪碾壓監(jiān)控系統(tǒng)和運輸監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將本文方法應(yīng)用于某實際工程,并與現(xiàn)有的加水方法進行了對比,驗證了本文方法的有效性和準確性,為堆石壩料加水量的精細化控制提供科學指導(dǎo)。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TV41
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 堆石壩料加水研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氣象預(yù)測研究現(xiàn)狀
        1.2.3 混沌時序方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 隨機森林方法研究現(xiàn)狀
    1.3 研究思路與主要內(nèi)容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 主要內(nèi)容
第2章 堆石壩料加水量預(yù)測原理
    2.1 研究框架
    2.2 數(shù)學模型
    2.3 堆石壩料加水量預(yù)測原理
        2.3.1 堆石壩料含水率影響因素相關(guān)性分析
        2.3.2 堆石壩料加水量預(yù)測應(yīng)用基礎(chǔ)
        2.3.3 堆石壩料加水量預(yù)測應(yīng)用過程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于混沌時序的短期氣象預(yù)測方法
    3.1 研究框架
    3.2 數(shù)學模型
    3.3 混沌理論
        3.3.1 混沌的定義
        3.3.2 混沌特性
        3.3.3 時間序列相空間重構(gòu)
        3.3.4 時間序列混沌特性判別
    3.4 基于混沌時間序列的短期氣象信息預(yù)測方法
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于隨機森林回歸的含水率變化預(yù)測方法
    4.1 研究框架
    4.2 數(shù)學模型
    4.3 隨機森林理論
        4.3.1 袋裝法
        4.3.2 隨機子空間法
        4.3.3 隨機森林回歸模型參數(shù)選取
    4.4 基于隨機森林回歸的含水率變化預(yù)測方法
    4.5 模型精度比較與驗證
        4.5.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測基本原理
        4.5.2 線性回歸預(yù)測基本原理
        4.5.3 模型精度比較與驗證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 工程應(yīng)用
    5.1 工程簡介
    5.2 短期氣象信息預(yù)測
    5.3 堆石壩料含水率變化預(yù)測
    5.4 堆石壩料加水量計算
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝

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1 沈智勇;蘇

本文編號：2829719