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。     

基于支持向量机的边坡稳定性预测研究

针对边坡稳定性影响因素复杂，传统的稳定性分析存在计算量大、计算过程复杂的问题，提出了边坡稳定性的支持向量机预测方法。分析了边坡稳定性的影响因素，选择影响边坡稳定性的边坡重度、内聚力、摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙压力比6项指标为特征向量。并运行该方法对典型边坡实例进行了预测，预测结果与边坡稳定性实际状态及其它方法预测结果相吻合，表明了支持向量机在边坡稳定性预测中的可靠性和有效性。     

Development of a SWAT Patch for Better Estimation of Sediment Yield in Steep Sloping Watersheds1

Abstract: The watershed scale Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model divides watersheds into smaller subwatersheds for simulation of rainfall‐runoff and sediment loading at the field level and routing through stream networks. Typically, the SWAT model first needs to be calibrated and validated for accurate estimation through adjustment of sensitive input parameters (i.e., Curve Number values, USLE P, slope and slope‐length, and so on). However, in some instances, SWAT‐simulated results are greatly affected by the watershed delineation and Digital Elevation Models (DEM) cell size. In this study, the SWAT ArcView GIS Patch II was developed for steep sloping watersheds, and its performance was evaluated for various threshold values and DEM cell size scenarios when delineating subwatersheds using the SWAT model. The SWAT ArcView GIS Patch II was developed using the ArcView GIS Avenue program and Spatial Analyst libraries. The SWAT ArcView GIS Patch II improves upon the SWAT ArcView GIS Patch I because it reflects the topographic factor in calculating the field slope‐length of Hydrologic Response Units in the SWAT model. The simulated sediment value for 321 subwatersheds (watershed delineation threshold value of 25 ha) is greater than that for 43 subwatersheds (watershed delineation threshold value of 200 ha) by 201% without applying the SWAT ArcView GIS Patch II. However, when the SWAT ArcView GIS Patch II was applied, the difference in simulated sediment yield decreases for the same scenario (i.e., difference in simulated sediment with 321 subwatersheds and 43 subwatersheds) was 12%. The simulated sediment value for DEM cell size of 50 m is greater than that for DEM cell size of 10 m by 19.8% without the SWAT ArcView GIS Patch II. However, the difference becomes smaller (3.4% difference) between 50 and 10 m with the SWAT ArcView GIS Patch II for the DEM scenarios. As shown in this study, the SWAT ArcView GIS Patch II can reduce differences in simulated sediment values for various watershed delineation and DEM cell size scenarios. Without the SWAT ArcView GIS Patch II, variations in the SWAT‐simulated results using various watershed delineation and DEM cell size scenarios could be greater than those from input parameter calibration. Thus, the results obtained in this study show that the SWAT ArcView GIS Patch II should be used when simulating hydrology and sediment yield for steep sloping watersheds (especially if average slope of the subwatershed is >25%) for more accurate simulation of hydrology and sediment using the SWAT model. The SWAT ArcView GIS Patch II is available at http://www.EnvSys.co.kr/~swat for free download.     

广东坡地红壤颗粒组成状况的研究──Ⅰ.土壤颗粒组成的特征

本文对广东坡地红壤颗粒组成的特征进行了初步研究、结果表明；广东坡地红壤较粗颗粒的矿物组成以轻矿物石英为主；粘粒的矿物组成一般以1：1高岭土为主；在粘粒的化学组成中，盐基淋失严重，铁铝氧化物聚积：颗粒大小分布主要受成土母质的影响。     

汶川地震灾区小流域洪水计算方法初探

汶川地震灾区小流域山洪不仅造成巨大损失,同时也是泥石流等灾害的激发因素,探寻一种准确且可操作的洪水峰值流量计算方法对防灾减灾具有重要意义。本文选择不同产流和汇流计算方法,组合成不同水文模型,进行小流域洪水过程计算,对模拟结果和参数选择进行对比,旨在探究最适合该地区的小流域水文计算方法。分别选择SCS曲线法、Green-Ampt入渗法、初损稳渗法进行坡面产流计算,应用SCS单位线法、Snyder单位线法和运动波方程进行坡面和沟道汇流计算,组合成5种小流域产汇流计算模型,利用6场洪水进行参数率定和结果验证。模拟结果对比分析,得出SCS曲线法是最适宜的产流模型,其与SCS单位线、运动波汇流计算方法组合而成的SCS和SKK模型,峰现时间的模拟误差最小,在0~25 min之间;洪峰流量模拟的相对误差较小,平均误差不超过4%;洪水总量模拟误差在10%左右。另外,这两种模型参数设置及确定较简单,更适合在数据稀缺的小流域中进行洪水模拟应用。研究可为汶川地震灾区小流域山洪和泥石流等灾害的流量估算提供方法和参数借鉴。     

一种基于斜坡单元的山区城镇地质灾害高危险坡段识别方法

地质灾害高危险坡段的识别对山区城镇防灾减灾具有重要意义。以山西省石楼县城区为例,采用层次分析法对石楼县城区斜坡开展地质灾害危险性评价,初步确定出14处高危险坡段。再利用Geostudio软件对初定的高危险坡段开展稳定性计算,进一步识别高危险坡段范围,最终将11处斜坡段内出现整体不稳定或局部不稳定的坡体定为高危险坡段。经过ROC数据曲线验证,识别出的11处地质灾害高危险坡段较为合理。该方法既弥补了GIS分析法缺少岩土体物理力学参数参与计算的不足,又缩减了逐坡段计算斜坡稳定性的分析时间,提高了高危险坡段的识别效率。     

爆破模型改进及边坡爆破细观过程研究

为了使作者提出的基于颗粒流的爆破模型更贴近于实际,将原模型从二维模拟推广至三维爆破细观模拟。模型的基本原理为基于能量守恒理论,假设爆炸时刻产生的能量全部由爆点周边一定范围内的岩体承受,并转化为动能,进而能量在碎裂的岩块中传递、吸收,最终达到平衡,爆炸过程结束。将原模型方程改为适用于三维爆破模拟方程,并调整了能量分配和参数设置。使用PFC3D模拟了在露天矿边坡内A3爆破点处100kg TNT爆炸直至岩体回复平衡的细观过程。模拟结果表明研究速度矢量、位移矢量和CForce变化趋势后,可将该过程分为3个阶段:Step 1~100、Step100~350、Step350~4690。其时间远小于原模型模拟至平衡时间,这主要是由于模型从二维转化为三维所造成的。颗粒动能减小为原模型的0.085~0.128倍。     

基于地电场数值模拟的边坡软弱层稳定性评价

为解决露天采场边坡失稳带来的巨大安全隐患问题,以鞍本地区铁矿露天采场为例,在分析高密度电阻率法基本原理、探测系统和正反演原理的基础上,测定了研究区内主要岩矿体电阻率,据此建立了基于地电场数值模拟的层间软弱层稳定性评价模型。温纳和偶极装置工作下,设定的地电模型正演模拟和反演计算结果表明,电阻率异常特征准确地反映了软弱层的稳定性状态,地电场分布特征与模型设定结果基本吻合。评价实例和钻探验证结果表明,模型可准确评价层间软弱层的稳定状态,取得了良好的实际效果。     

黄土丘陵区不同有机碳背景下侵蚀坡面土壤呼吸特征

以黄土丘陵区5个不同有机碳背景的坡面S型小区(坡顶为对照区、坡中为侵蚀区、坡脚为沉积区)为研究对象,通过对土壤呼吸速率的动态观测,分析坡面不同类型区土壤呼吸特征及其与土壤温湿度、有机碳和坡位的关系.结果表明,土壤温度的变化对沉积区土壤呼吸影响较大,土壤湿度的变化对侵蚀区土壤呼吸影响较大.有机碳是影响土壤呼吸的首要因子,可解释土壤呼吸变异的54.72%;其次是土壤湿度、坡位和土壤温度,分别可解释土壤呼吸变异的18.86%、16.13%和10.29%.侵蚀对坡面土壤呼吸的影响具有明显的原位和异位效应,侵蚀导致坡面侵蚀区土壤呼吸减小了21.14%,沉积区土壤呼吸增大了21.93%.侵蚀坡面土壤碳排放的源汇效应与有机碳水平有关,当土壤有机碳含量大于6.82 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳汇过程;当有机碳含量小于3.03 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳源过程.文中模型可以较好地反映有机碳和土壤温湿度与土壤呼吸的关系.     

深圳市某采石场边坡稳定性评价及支护建议

随着深圳特区经济建设的快速发展,所需建筑石材日益增长,而开山挖石留下的大量边坡对附近建(构)筑物形成了较大的安全隐患。本文以深圳某采石场边坡工程为实例,详细地分析了该边坡的稳定性,对类似工程问题的评价、治理有一定的实际意义。