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。     

基于大数据挖掘的山区公路沿线滑坡易发性小区划

本文目的是基于滑坡灾害因子地理空间数据、历史滑坡大数据分析,构建山区公路沿线滑坡易发性精细化评价的逻辑回归模型。选取高程、坡度、坡向、坡位、微地貌、曲率、顺逆向坡、归一化植被指数、岩性、距水系距离、距断层距离、距道路距离、多年平均降雨13个因子作为滑坡易发性影响因子,以30 m精度栅格建立影响因子地理空间数据库。在研究区域441个历史滑坡数据的基础上,将地理空间分划分为滑坡区与非滑坡区,分别随机选取70%的滑坡区域与非滑坡区作为训练数据集,剩下的30%作为验证数据集。通过样本数据集的训练,建立逻辑回归分析模型。利用训练好的逻辑回归模型,对整个研究区滑坡易发性进行仿真预测。结果显示,滑坡极低、低、中、高、极高易发区面积分别占42.24%、18.42%、17.57%、16.37%、5.41%,高、极高易发区与历史滑坡位置吻合度高;训练数据集、验证数据集以及区域仿真的ROC曲线AUC值分别为0.89、0.83、0.87,评价模型具有较高的稳定性与可靠性;新近发生的3个典型滑坡均处于高或极高易发区,模型具有良好的预测功能。     

碎石土边坡破坏机理的敏感性分析

在碎石土类边坡中常常发育稳定的地下水管网排泄系统,它们对控制地下水水位上升,保持边坡稳定十分重要。以官家滑坡为例,通过对滑坡稳定性系数有关的各因素敏感性分析,发现地下水是影响边坡变形破坏以及复发破坏的最主要因素。当坡脚开挖或坡体堆载时,会破坏管道状地下水排泄系统,降雨入渗导致地下水水位升高,从而引起坡体内孔隙压力比、水头高度和水力坡度增大,使潜在滑面上的孔隙水压升高,影响碎石土边坡的稳定性；同时,地下水位的升高降低了土体的内摩擦角,而因素敏感性分析发现,内摩擦角对边坡失稳具有极其重要的影响。在官家滑坡的后期治理中,治水作为主要工程措施的理念已经得到很好的贯彻,效果十分明显。     

GIS支持下的滑坡空间预测与危险等级划分

以日本早池峰山地域为研究对象,借助航片、TM影像、数字化地图以及各种统计资料和现有专题图等主要数据,利用美国MicroImage公司开发的TNTmips地理信息系统,将数量化理论与地理信息系统紧密结合,对区域滑坡进行了空间预测和危险等级划分.提取并计算了滑坡以及包括坡度、坡向、海拔、坡面倾斜类型、降雨、植被、土壤和地质等8个滑坡影响因子,得到了滑坡及其影响因子的空间分布图.在此基础上,抽取372个样本,应用数量化理论对这些样本进行了分析,建立了区域滑坡预测模型.该模型经研究区域共1296384个样本检验,模型预测精度达80.49%.最后,以滑坡发生概率为基准,对滑坡危险等级进行了划分.     

基于贝叶斯的滑坡稳定性预测对比分析研究

滑坡稳定性的分析是一个复杂的系统工程,影响滑坡稳定性的因素较多。首先,基于相关系数理论描述滑坡稳定性影响因素对滑坡稳定状态影响的大小。再根据关联度大小筛选出影响滑坡稳定性的主要影响因素。其次,引入贝叶斯理论,滑坡稳定性的主要影响因素和滑坡的稳定状态建立了基于贝叶斯的滑坡稳定性预测模型。最后,在贝叶斯理论分析和MATLAB软件的基础上,以竹溪县197组滑坡数据中的100组滑坡数据作为训练样本,其余97组滑坡数据作为测试样本,代入模型进行判别。研究结果表明:其训练集稳定性预测的正确率为80%,测试集稳定性预测的正确率为80.41%。故基于贝叶斯的滑坡稳定性预测模型对于滑坡稳定性分析具有一定参考价值。同时,相关的方法也可以为其他工程研究提供参考。     

容县2010年6月滑坡灾害降雨阈值研究

大暴雨常引起群发性滑坡灾害的发生,对大暴雨引起的滑坡进行预警显得尤为重要,而确定诱发群发性滑坡的降雨阈值是预警的关键。在容县2010年6月初暴雨及其诱发的滑坡数据基础上,分析降雨和滑坡发生数量的相关性;采用降雨强度-降雨历时模型的统计分析方法,建立不同滑坡发生概率的降雨强度-降雨历时阈值线,且用ROC方法对阈值线进行检验。研究结果表明：滑坡发生数量和降雨量相关性为0.507;采用ROC方法分析得到滑坡发生概率为10%、50%、90%,阈值线的准确率分别为0.70、0.75、0.39,漏报率分别为0.05、0.23、0.93,误报率分别为0.75、0.29、0.04;综合以上指标,将50%阈值线作为研究区的阈值线,并进一步分析该线在不同日数下诱发滑坡的降雨阈值,作为容县群发性降雨型滑坡灾害预警分析。     

基于逻辑回归法的西藏地区冰湖溃决危险性预测模型

以西藏地区的冰湖为研究对象,基于冰湖的野外调查、遥感影像与历史文献资料,选取32个冰湖作为样本进行了危险性分析。根据研究对象的区域特性,选取冰湖坝顶宽度、湖水位距坝顶高度与湖坝高度之比、冰舌前端距冰湖距离、冰舌段坡度、冰湖面积和补给冰川面积6个预测指标作为变量,通过对样本进行逻辑回归分析,提出了西藏地区冰湖溃决的危险性概率预测模型。基于分类阈值为50%的逻辑回归模型交叉验证结果表明,模型对已溃决冰湖样本预测的准确率为82%,对未溃决冰湖样本预测的准确率为95%,对所有冰湖样本预测的准确率为91%。按冰湖溃决的概率范围,将冰湖溃决的危险性划分为4个等级,概率值0.30的为低等级,0.30~0.50的为中等级,0.50~0.80的为高等级,0.80的为极高等级。     

基于加卸载响应比理论的降雨型滑坡预警研究

在建立边坡远程实时监测系统并获得变形与降雨量连续监测数据的基础上,运用加卸载响应比理论的基本原理,提出以一周为加卸载周期、将日降雨量及其变化作为边坡的加卸载参数、相应的日平均变形速率及其变化值为加卸载响应参数,建立了基于加卸载响应比的降雨型滑坡短周期预警模型.以某公路边坡为例,运用加卸载响应比预测模型对边坡的2个监测点...     

基于智能算法优化支持向量机模型的滑坡稳定性预测

影响滑坡稳定性的因素较多,利用滑坡稳定性影响因素快速预测滑坡稳定状态是当前滑坡研究的重要内容。利用相关系数、支持向量机、交叉验证法、遗传算法、粒子群优化算法等理论建立支持向量机模型对滑坡稳定性进行了研究。以湖北竹溪县197个滑坡为例,研究结果表明:遗传算法优化的支持向量机滑坡稳定性预测模型预测效果最好,与实际情况吻合得最好。最佳参数c为3.001 6、g为0.041 008,训练集滑坡稳定性预测的正确率为84%,测试集滑坡稳定性预测的正确率为79.32%。因此所提遗传算法优化的支持向量机滑坡稳定性预测模型对于滑坡稳定性分析具有一定参考价值。     

基于GIS的热带雨林地区滑坡敏感性分析——马来西亚金马伦高原个案研究

滑坡敏感性分析对灾害评价和预测具有重要的作用。以马来西亚金马伦高原为研究区,选择坡度、坡向、地表曲率、岩性、构造、土地覆盖、地貌类型、道路和排水系统等9个要素作为评价因子,探讨运用G IS和RS技术获取、管理滑坡灾害信息,和热带雨林地区湿热环境下滑坡灾害敏感性的分析方法。条件概率模型和逻辑回归模型分别应用于滑坡灾害敏感性分析与制图,通过比较滑坡敏感性的计算结果与历史滑坡信息,验证了两种方法的有效性,结果显示,条件概率模型和逻辑回归模型的预测精度分别为77.3%和83.6%,逻辑回归法具有较好的描述精度;滑坡敏感性分析中土地利用和土地覆盖、道路设施等因素具有较高权重,人类对雨林的垦殖和开发提升了该地区滑坡发生的敏感度。     

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。     

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.     

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。     

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。     

《Journal of Mountain Science》创刊

英文学术季刊《JournalofMountainScience》(简称JMS ,中文译名《山地科学学报》)于2 0 0 4年4月开始和读者见面了。JMS由中国科学院主管,中国科学院·水利部成都山地灾害与环境研究所主办,科学出版社出版。山地是地球生命支持系统的重要组成部分。山地为人类提供了70 %的淡水资源、丰富多样的生物资源和矿产资源、广袤的空间资源和优美的景观资源。全世界约有5 0 %的人口依赖山地资源而生存。同时,山地又是地球各圈层交互作用最为复杂、地球表生过程最为活跃、全球变化影响最为强烈、人类活动与环境相互作用层次最多的地区,具有生物多…     

一起换流变压器有载分接开关故障分析及处理

有载分接开关是换流变压器的重要部件。针对某±800 kV特高压换流站发生的换流变压器有载分接开关故障，通过设备检查和试验分析，得出此次事故发生的主要原因是有载分接开关的机械操作机构故障，并提出了相应的改进建议。     

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。     

减灾事业的发展和综合减灾

中国减灾事业的发展史可分3个阶段:第一阶段是新中国成立以前的几千年,减灾活动以赈灾为主,帝王“祭天求恕”,“防灾吏制”,安抚于民。清末民初1800至1949年间计发生巨灾25起,死亡4993万余人,总灾亡则近亿,年均灾亡60万人以上,这段惨痛的灾况记下了十分难得的灾情史,泣血于残野。新中国成立后,在“为人民服务”的思想指导下,为减轻灾害损失,逐步建立了气象、水利、农林、地震、海洋、地质等专业的灾害科技与减灾工程,政府并组织社会兼事抗灾、救灾、应急减灾,国家减灾实力快速增长,已取得突出减灾实效,这个阶段比第一阶段灾亡人数下降了90%以上,但年均灾亡人口仍有1.2万人左右。该阶段的工作特点是以单灾种纵向体系为主,不同灾类的监测、预报水平尚高低不一,这与成灾机理的难易程度和工作条件的强弱有关。21世纪初,随全球增温之势锐升,多类极端灾变遍及各洲,促使许多国家发动全社会人众共同探求“综合减灾”之路;我国政府已迅即开展全社会应急减灾行动,开启了“综合减灾”之先声,这是减灾事业步入第三阶段的先导。综合减灾应该是全社会相关部门和民众的统一行动。目前尚有3个问题需要弄清楚,一是多种自然灾害之间成灾机理相关性的研究,其对象是灾害群与灾害链;二是全社会减灾要素综合运作预案的优选;三是如何核算减灾投入与社会可持续发展之正、负效应关系。