加速遗传算法及其在暴雨强度公式参数优化中的应用

提出了一般非线性自然灾害模型参数优化的一种通用的数值方法———加速遗传算法,分析了该算法控制参数的优化特性,总结出了这些参数的简便设置技术,并给出了它在暴雨强度公式参数优化中的应用实例。该方法可广泛应用于各种自然灾害模型的优化问题。     

遗传算法在结构损伤识别中的应用研究

结构损伤识别是结构系统在使用期间进行监测和维护的重要组成部分,而基于动态测试技术的结构损伤识别方法又是近来研究的热点。本文提出了一种基于改进遗传算法的结构损伤识别方法,主要改进包括:浮点编码、基于标准化几何分布排名的选择策略、最优保存策略、算术交叉算子、非均匀变异算子。在常规模态分析的基础上,以节点的残余力向量构造目标函数,提出了一种用于遗传搜索优化的新的目标函数形式。利用遗传算法重点进行了噪声条件下的结构损伤定位和定量研究,并用一平面桁架模型进行了数值模拟。结果表明:提出的方法不仅能够同时进行结构的损伤定位和定量计算,而且抗噪性能很好。最后,对方法应用中存在的一些问题进行了深入分析,给出了一些有益的结论。     

马斯京根模型参数估计的新方法

提出了马斯京投模型参数估计的一种新方法—加速遗传算法,分析了该算法控制参数的优化特性,总结出了这些参数的简便设置技术．应用实例表明,该方法简便、直观、通用、适应性强,它可广泛应用于各种自然灾害模型的优化问题之中。     

基于混沌优化神经网络的砂土液化预测模型

针对砂土液化预测的非线性难题,在分析BP神经网络和混沌优化的各自优缺点的基础上,将混沌优化与梯度下降法相结合,构成了神经网络权值和阈值的一种新的组合优化算法(COBP),并将该组合优化算法用于砂土液化的预测建模.工程实例应用表明,该组合优化模型不仅搜索速度快,全局稳定性好,而且预测精度高,结果可靠,能达到工程应用的精度要求,为砂土液化的非线性预测提供了一种有效方法.     

基于单纯形-混沌优化算法的边坡稳定性分析

利用混沌现象固有的内在结构进行寻优搜索,为土质边坡的稳定性分析提供了一个新思路。将混沌优化算法的全局搜索能力和单纯形法的局部搜索能力结合起来形成单纯形-混沌优化算法,结合简化Bishop法对边坡进行稳定性分析。单纯形-混沌优化算法搜索到的是全局最优解。通过与遗传算法、改进的模拟退火算法的计算结果对比,表明在保证安全系数一定精度的情况下,单纯形-混沌优化算法搜索到的是最危险滑动面。可见,单纯形-混沌优化算法具有较强的全局搜索能力,结果更可靠。     

应用损伤指数的框架结构倒塌数值模拟分析

为了研究地震作用下框架结构的倒塌破坏过程,改进了原有的双参数损伤指数模型.采用非线性动力有限元法计算了结构在地震作用下的弹塑性位移时程反应,以改进的基于变形和耗能的双参数构件损伤模型计算了构件的损伤指数,并且采用加权法计算了结构的整体损伤指数.采用基于"三水准"损伤指数的抗震设防目标,对结构倒塌破坏过程进行了定量的评估,分析结果表明,改进后的损伤指数模型能定量化、连续化地描述结构的倒塌破坏过程.     

基于RAGA-PP模型的城市应急避难场所适宜性分析

为定量评价城市应急避难场所的防灾适宜性,从有效性、可达性、安全性3个方面构建避难场所适宜性评价指标体系,针对服务有效性指标进行距离非线性衰减变换处理,并采用实数编码加速遗传算法(RAGA)优化投影寻踪(PP)模型,分析不同地震影响下应急避难场所的适宜性。结果表明:不同地震烈度下,避难场所的适宜性投影值降低,划分到不同适宜性等级的避难场所数量变化不大;1、19#避难场所为极适宜场所,26、33、34#避难场所为不适宜场所;对于该城市的避难场所,场地地形坡度、步行可达性、可容纳人数、淹没深度对其适宜性的影响较大。     

基于混沌多目标遗传算法的分布式电源规划

针对多目标遗传算法(multi-objective genetic algorithm,MGA)在解决分布式电源(dis-tributed generation,DG)优化问题上存在的不足,加入混沌变量、虛拟适应度、精英保留策略等方法进行多目标改进,提出一种改进混沌多目标遗传算法(improved chaotic optimization multi-ob-jective genetic algorithm,ICMGA),并依据种群进化状态自适应调整搜索精度,提高了算法搜索效率和收敛速度。结果表明:与NSGA_II算法相比,ICMGA算法不但寻优能力更强,收敛速度快,还具有良好的经济性。能够为分布式电源优化问题提供优良的解决方案。     

可变模糊评价法在洪涝灾情评价中的应用

灾情评价实质上是一个模式识别问题.以往的灾情评价模型,虽解决了各单项指标灾情等级评估结果的不相容问题,但往往不能检验所给结果的准确性.基于可变模糊集理论,采用可变模糊评价模型可以科学、合理地确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度和相对隶属函数,并且能够通过变换参数(α与P)变化模型进行评价.通过对多个评价结果进行比较分析,可以合理地确定出样本的评价等级.同时,由于该模型确定的灾级是连续的实数值,因而提高了灾情等级评价的灾级分辨率.最后将该方法应用于河南省洪涝灾情的综合评价中.应用实例表明,该模型计算简便,评价结果可信度高,可推广应用到其它灾情等级评估中.     

基于改进的PSO‑BP神经网络的边坡稳定性研究∗

边坡稳定性研究对于重大地质灾害防治极其重要，但由于影响边坡稳定性的因素具有非线性、多样性以及模糊性等特征，边坡稳定性分析一直是地质灾害防治领域的热难点问题。已有研究表明神经网络预测模型可有效应用边坡稳定性分析，但同时存在预测精度低、鲁棒性差、收敛速度慢等缺点。为改善上述问题，在粒子群算法优化的 BP 神经网络（简称 PSO?BP 神经网络）算法基础上提出一种改进的边坡稳定性预测模型。该模型以容重、内聚力、内摩擦角、边坡角、高度、孔隙压力比作为输入参数，以安全系数作为输出参数。通过借鉴遗传算法中的变异思想来提升模型全局寻优的能力，利用能量函数负梯度下降原理提高模型的收敛速度。将所收集到百余条边坡数据进行数据清洗，最终得到 80 条高质量边坡数据，随机选取其中的 50 条边坡数据作为模型的试验数据。最后采用十折交叉验证的方法对模型的准确性进行验证，并在多维度与其余边坡稳定性神经网络预测模型进行对比分析。结果表明：①该模型相比于其余模型收敛速度、准确率、鲁棒性均有明显提高；②将 K 折交叉验证应用在小样本数据下的边坡稳定性神经网络预测模型，可有效避免结果的偶然性。③该模型的预测误差仅为 4.31%，满足工程精度需求，可在实际工程中为边坡稳定性分析与灾害防治提供参考。     

蓄滞洪区洪水资源利用的风险效益分析

利用蓄滞洪区的现有洼淀拦蓄洪水,实现其洪水资源化是合理开发和有效利用水资源的重要途径。以天津市大黄堡洼蓄滞洪区为例,建立了蓄滞洪区洪灾风险的评价指标体系,提出了相对风险度的概念及其计算方法,并分析计算了大黄堡洼7种洪水资源利用情景下的综合风险度、相对风险度、损失、经济效益和生态效益。结果表明:与综合风险度相比,相对风险度更为直观形象,便于决策者判断,据其能更及时地做出应对策略,了解损失、效益值受蓄水量和淹没范围的共同影响。最后综合分析风险、损失、效益计算结果,优选出合理的洪水资源利用情景,并分析了其合理性。     

考虑岩体各向异性强度的隧洞围岩稳定性分析

岩体中普遍存在着大量的节理裂隙等不连续面,这些不连续面对岩体的强度有着重要的影响。以具有较密集成组节理的岩体为研究对象,以Drucker-Prager准则和裂隙应力张开准则为基础,分别考虑岩块和节理面各自的物理力学性质,研究岩体在各向异性强度准则下的理论方法,并建立了岩体各向异性本构模型,用以描述节理岩体在强度方面的各向异性及其破坏特征。将该模型用于隧洞围岩稳定性分析工程中,研究表明,该模型可以较好地解释节理岩体围岩的破坏特征,与工程实践相符。研究成果对我国地下石油、核废料储存以及深埋地下工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

调整已有地震动拟和规范反应谱人造地震动方法比较

利用已有的地震记录调整得到拟和规范反应谱的人造地震动的方法越来越得到广泛的认可和应用。常用的方法包括比较粗略的比例调整法、比较精确的调整傅里叶幅值谱法、基于小波变换的调整方法和时域内叠加小波函数的方法等。本文详细介绍了各种谱拟和方法的原理以及实现过程中的难点;通过算例分析,对各种方法的优缺点进行了探讨。结果表明:当已有地震动反应谱与规范反应谱相差较大时,可先采用比例调整法粗调,然后再采用其他三种比较精确的方法继续进行调整;后三种方法都能快速地由实际地震动时程纪录得到拟和规范反应谱的人造地震动时程,并一定程度上保留原始时程的非平稳特征;相比之下,时域内叠加小波函数的方法精度最高,调整完后不用进行基线调整,是一种值得推荐的方法。     

强震仪观测资料在杨浦大桥养护监测中的运用

上海杨浦大桥是当时世界同类型桥梁中最长的斜拉索桥,为了掌握大桥的运行情况,确保运行安全,每年用在该桥上的养护管理费用相当可观,且程序繁琐。如何找到既简单实用,又节约费用,就能起到一定的养护监测作用的方法?是本文探讨的问题。本文运用强震观测资料,采用自回归移动平均ARMA模型,得到大桥的随机振动中某些振型的频率及阻尼比,在地震、台风过后或经一长段时间车辆运行之后,看其相应振型频率和阻尼比的变化,以达到维护监测的目的。从所得的结果看,此法具有较好的可操作性,可用于大桥主塔等的养护。     

西安市白鹿塬滑坡特征及成因分析

白鹿塬位于西安市东南部,白鹿塬滑坡给当地居民的生活造成了很大的困难,也制约着当地经济的可持续发展。白鹿塬滑坡在空间分布上主要集中在以下3个区域:白鹿塬的灞河一侧,河的古刘村一带,鲸鱼沟边。其中,灞河一侧几乎全为滑坡发生区,成群分布。在对西安市白鹿塬滑坡所处地质环境条件调查的基础上,运用地质与遥感方法总结了白鹿塬滑坡特征,认为白鹿塬边较大的地形差异、地层的二元结构、河流的侧蚀作用及人为的削脚是白鹿塬滑坡形成的主要原因。遥感影像图上,滑坡区塬缘处呈现弧形陡坎状,滑坡区坡体较碎,坡体上冲沟发育,有双沟交汇现象;非滑坡区较平整,与塬面浑然一体。表明遥感影像在反映滑坡体方面很有效。     

突发事件应急资源的需求结构研究

构建突发事件的应急资源需求结构是应急资源储备和调度的前提条件和重要依据。基于突发事件的应急管理阶段、主要应对环节以及应急资源类型,构建了突发事件应急资源的需求结构,按照逐层递进的方式将突发事件的应急资源需求结构分为4个层次,即大类、类、亚类和细目。第一层次包括3大类,即突发事件应急处置物资、基础保障资源和恢复重建资源;在第一层次的基础上进一步划分应急资源类别,应急资源类别构成了应急资源需求结构的第二层次,其中应急处置资源包含4类,基础保障资源包含6类,恢复重建资源包含3类;对应急资源类别进一步划分为亚类,应急资源亚类构成应急资源需求结构的第三层次;第四层次为应急资源需求细目。     

洪水影响因子的消长作用

提出了洪水影响因子消长作用的概念。洪水影响因子之间存在着多种多样的组合关系，因而表现出复杂的消长作用。正是这种消长作用，使因子与洪水之间既具有一定的关系，又没有一一确定的关系，从而使根据单一因子进行洪水预测的准确率始终难以提高。消长作用的认识对影响因子全面综合的诊断分析有所裨益。     

模糊信息优化处理方法在陕西泾阳南塬塬边斜坡稳定性区划中的应用

结合野外调查,应用模糊信息优化处理方法对泾阳南塬塬边斜坡各评价单元进行了评价,最后根据评价结果将塬边斜坡进行了稳定性区划.     

自然灾害社会易损性评价指标体系框架的构建

按照我们对社会易损性构成的认识,从区域人口易损系统、区域社会结构易损系统和区域社会文化易损系统三方面构建了自然灾害社会易损性评价指标体系。这个指标体系是由一个内部层次分明、逻辑结构清晰的9个指数和39个指标要素构成的框架。该评价体系可以作为政府管理部门和社会公众认识自然灾害的社会属性的科学依据,也是减灾防灾的重要工具。     

扩底桩抗拔承载特性数值分析

基于通用软件ABAQU S,建立了扩底抗拔桩三维弹塑性有限元模型,通过对模型的计算与分析,探讨了扩底桩的抗拔承载特性。为验证数值模型的可靠性,将数值计算得到的荷载—位移关系曲线与试桩资料进行比较,两者吻合较好,表明本文所建立的模型可较好地模拟扩底抗拔桩的工作性状。通过计算与分析,探讨了扩底抗拔桩的轴力、侧摩阻力分布特征,桩身和扩大头周围土体变形与塑性应变的发展规律,以及扩大头的挤压作用对扩大头周围土体竖向应力的影响。同时,通过变动参数研究了扩大头的形状、土体的性质对扩底桩抗拔承载力的影响,结果表明,扩大头直径和扩大头周围土体的性质对抗拔承载力的影响较大,而扩底高度的影响相对较小。