[00892867]膨胀岩(土)渠坡稳定性图像监测与智能预报技术研究

南水北调是缓解我国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程，工程共分东线、中线、西线三条调水线，其中膨胀岩（土）渠段的渠坡稳定问题是中线工程建设中面临的重大技术难题之一，而渠坡失稳的监测和预报则是成功避让渠坡失稳灾害的重要手段。本项目提出了基于数字图像测量与分析技术的渠坡稳定性监测方法，并充分利用监测数据进行了渠坡失稳预报研究。主要成果如下：1. 提出了基于数字摄影和图像分析技术的渠坡坡面位移图像测量方法；针对边坡图像中裂缝灰度大于坡面灰度，且颗粒状噪音多的特点，提出了将阈值分割、形态学操作、边界跟踪相结合的裂缝图像分割算法以及任意位置处裂缝宽度的求解算法；开发了边坡位移图像测量子系统，并进行了室内模型试验验证。2. 为解决大量渠坡图像数据和变形监测数据的管理问题，使用Microsoft Access 2000建立了渠坡异动数据库，开发了渠坡异动数据库管理系统，并应用OLE自动化服务器技术将渠坡异动数据库子系统、渠坡位移图像测量子系统、渠坡失稳预报子系统进行了系统集成，实际应用情况表明，该软件系统功能齐全、界面友好、简单易用。3. 探讨了包括监测部位的选择、渠坡变形的阶段及判别、渠坡失稳预报的分类在内的失稳预测预报的关键问题，详细分析了GM(1,1)模型、等维新息模型、灰色Verhulst模型、Pearl模型的建模机理，并用Matlab编制了相应程序，开发了渠坡失稳预报子系统；结合工程实例和室内模拟试验数据对各种预测模型的精度、适用性等进行了研究。4. 在对膨胀岩（土）及其滑坡特征进行总结的基础上，提出了膨胀岩（土）渠坡的防治原则以及工程中的防治措施，如采用土工合成材料、土工格栅、土工袋、复合土工膜、水泥改性土等处理渠坡，并着重介绍了一种新的无框架防护处理方法，该方法的材料由螺栓、支压板、钢索等轻便材料组成，经过安装后如同在边坡上加了一个主动网罩，其功效与框架是一样的，但与传统有框架的施工方法比较具有成本低、工期短、施工条件易满足等优点。该项目成果可广泛应用于水利工程边坡的设计、施工和运行管理。利用该项目成果可大大提高膨胀岩（土）渠坡（边坡）的稳定安全性，做到防患于未然，并降低水利工程寿命周期费用，具有显著的社会与经济效益和广阔的推广应用前景。