多源降雨数据融合及其水文应用研究进展

降水作为水文循环中最活跃的因子和导致洪水灾害最常见的因素,其数据精度对于洪水预报和防洪减灾具有重要意义。雨量站、雷达和卫星遥感产品是获取降水量资料的3个重要来源。单一来源的降水数据不确定性较大,因此多源降雨数据融合技术得到了广泛的应用。本文总结了降雨资料的来源,介绍了多卫星降水集成以及客观分析法、地质统计学法、最优插值法、尺度递归估计法和贝叶斯模型平均法5种常用的多源降雨数据融合方法。本文还介绍了一些主流的国际和国内的多源降雨融合产品和融合降水数据在水文研究中的应用,最后对未来多源降雨数据融合及其在水文研究中的应用进行了展望。     

采用不同滑面材料的滑坡模型试验研究

为研究滑坡模型试验中不同材料模拟滑带土对模型稳定性的影响,以堆载为试验方法,以位移计为主要的测试手段,进行了采用草木灰、单层塑料薄膜、双层塑料薄膜作为滑面材料的两种工况5组模型试验。通过增加模型上的堆载,增大滑体的下滑力,使滑体最终发生滑动。根据试验的初始稳定状态、最终稳定状态及监测到的模型位移曲线,确定滑坡的极限平衡状态;同时根据最终加载量,反算出滑带土模拟材料的相似抗剪强度;得出不同滑面材料的稳定性及相似抗剪强度,为滑坡支挡模型试验提供试验基础。     

融合多源异构数据的滑坡变形阶段智能判识方法

针对滑坡体不同变形阶段的监测数据样本不均衡,样本扩充量的限定研究较少以及判识模型准确率较低等现实问题,该文提出了一种少数类样本全局扩充量测算方法以及将分类结果混淆矩阵与GSA相结合的基于遗传的多分类样本合成方法MCGSA,可避免产生大量的合成样本,且有效解决了样本不均衡问题;其次借助堆栈泛化思想以及具有较强知识挖掘能力的机器学习模型,结合滑坡体的多源异构监测数据,构建了基于stacking的滑坡变形阶段智能判识模型;最后将该模型应用在多个滑坡隐患点上进行现场实验测试,并进行了对比实验分析,分析结果显示该判识模型的准确率可达89%,F1宏平均值达到了74%。模型的判识结果可为区域内滑坡隐患点的预警信息发布提供辅助决策。     

基于Mein-Larson入渗模型的浅层降雨滑坡稳定性研究

降雨入渗模型与边坡稳定性方法有机结合是研究降雨诱发滑坡稳定性的有效方法。在深入分析降雨入渗基本理论的基础上,将Mein-Larson入渗模型与基于饱和土、非饱和土以及近似非饱和土的无限边坡稳定性分析方法有机结合,综合考虑了高强度短历时和低强度长历时两种降雨情形,拓展并改进了基于Green-Ampt入渗模型的饱和土和近似非饱和土无限边坡稳定性模型,并依托典型边坡实例对各评价模型的计算结果和适用性等进行了对比分析。     

基于BOTDA的削坡作用下边坡破坏过程模型试验研究∗

在众多诱发滑坡的因素中,人工削坡引发的边坡失稳现象十分普遍。采用布里渊光时域分析技术(以下简称BOTDA 技术),通过模型试验和数值模拟分析,对削坡作用下的边坡变形机理及其演化过程进行了研究。由于传感光缆与土体之间的耦合性直接影响着监测结果的准确性,首先通过不同围压作用下的拉拔试验,掌握了传感光缆与土体耦合变形关系。然后,设计了坡顶加载试验模型,通过在水平向和竖直向植入传感光缆,实现对边坡模型在削坡作用下土体内部变形场的分布式监测。试验结果表明:水平和竖直向传感光缆监测到的应变异常区域与潜在滑动面位置相吻合,并被数值模拟所证实;在 BOTDA 监测数据的基础上提出了边坡模型水平特征最大应变值与安全系数之间的经验公式,对削坡作用下的边坡稳定性状态进行了评价,进而可对边坡失稳做出预警。     

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...     

基于多速率卡尔曼滤波方法的位移和加速度数据融合

为了尽可能地利用加速度传感器和位移传感器中的冗余信息、提高振动实测数据的精度,将结构同一位置的加速度和位移观测值进行数据融合处理,提出了一种基于维纳过程加速度模型的多速率卡尔曼滤波数据融合方法。首先给出了基于维纳过程的多速率卡尔曼滤波数融合模型;然后在加速度和位移观测值的基础上,通过多速率卡尔曼滤波数据融合得到位移、速度以及加速度的的最优估计,并对融合结果进行卡尔曼平滑处理,进一步提高了状态估计准确性;最后数值分析了不同噪声水平和采样频率比对融合算法的影响,而且与相关文献的结果作了对比分析。结果表明,本文方法合理有效且具有一定的噪声鲁棒性。     

多层采空区条件下的高速公路路堑边坡稳定性数值分析

高速公路建设过程中常穿越各种矿山采空区,采空区对路堑边坡的稳定性产生较大的影响。基于有限差分分析的快速拉格朗算法FLAC3D程序,由于具有强大的数值模拟分析功能,可以模拟多种结构形式的地质体,因而广泛应用于各种岩土工程问题。本文结合国家某重点交通项目,采用快速拉格朗算法FLAC3D程序对多层采空区条件下的某路堑边坡稳定性进行了评价,主要包括开挖、注浆和锚固等工况下路堑边坡的应力和位移分析。分析结果表明,采空区经过处理后的路堑边坡是稳定的,FLAC3D应用于多层采空区条件下的路堑边坡稳定性评价是可行的。     

地震对散粒体滑坡堆积体形态影响的模型试验研究∗

考虑地震波输入的情况下,运用美国ANCO公司地震模拟振动台系统开展室内小尺寸的模型实验,研究在不同的振动方向和振动频率下,滑坡-碎屑流的堆积规律。实验发现,振动方向对堆积体的形状影响显著,振动方向为水平时,冲程的值比振动方向为竖直时的值要大,而堆积宽度和厚度的值却比振动方向竖直时要小。振动频率对于散粒体的堆积分布影响显著;在不同的振动方向上,水平和竖直两种振动方向对于堆积体的各个特征影响互有差异。     

基于物联网技术的滑坡监测数据自动采集系统研究∗

针对传统滑坡监测数据采集系统布线困难、自动化程度低、成本高等问题,设计了一种基于物联网技术的滑坡监测数据自动采集系统。该系统以 ZigBee 无线传感器网络、无线通信技术为核心,通过布置在滑坡体上的传感器节点采集数据。利用 ZigBee 协议和互联网将数据实时传输到监控中心,使相关工作人员及时掌握滑坡体信息。 以三峡库区八字门滑坡为例,分析了该滑坡当前监测手段的不足,建立了八字门滑坡的物联网监测系统,分别对系统的硬件组成和软件程序进行设计。针对节点能量供应和数据远程传输问题,提出将太阳能供电系统和北斗短报文模块应用到数据采集系统来弥补野外条件的不足。结合八字门滑坡的地形地质条件,优化了滑坡测点的布置方案,并开发了数据采集界面以实现监测数据的自动采集和直观显示。     

基于空间数据的土地抗震适宜性综合评价模型研究

对城市系统进行抗震减灾的前提,应为识别土地这一特殊的承灾体(同时又为整个城市系统的共同承载体)所潜在的地震灾害的风险,即为以地震危险性为输入,结合土地的基本属性,进行土地抗震适宜性评价。在界定土地抗震适宜性评价的定义、作用、以及范畴的基础上,研究基于空间数据的土地抗震适宜性综合评价模型。该模型综合考虑了地震危险性、液化态势、土地等效剪切波速和地面稳定性因素。     

框架预应力锚索在滑坡加固中的现场试验研究

针对现阶段预应力锚索框架在滑坡加固中存在的问题,通过选取试验工点,对预应力锚索框架梁下土压力、框架内力及预应力损失情况进行了现场试验研究,揭示了内力分布规律,为预应力锚索加固滑坡的合理设计提供了依据.     

基于信息量模型的达曲库区滑坡危险性分析

选取南水北调西线一期工程四川甘孜州达曲库区作为研究区域,根据库区内已有滑坡的形成原因,选择坡度、高程、地层、距水系距离和距断层距离等5个影响因素,利用基于G IS的信息量模型,实现了达曲库区滑坡灾害危险性区划。其中,高危险区面积4.02 km2,占0.90%;中危险区面积30.40 km2,占6.79%;低危险区面积126.46 km2,占28.23%;稳定区面积287.04 km2,占64.08%。经过与实际情况对比分析,区划结果可以作为达曲库区滑坡灾害治理的参考依据。     

格宾-柔性网泥石流组合拦阻结构模型试验研究*

引用新型的柔性拦阻网和格宾结构被认为是泥石流治理工程的新趋势。基于泥石流模型试验,设置了一道格宾和一道柔性网,组成了格宾-柔性网组合结构,通过分析拦阻结构迎水面的冲击力和被拦阻物源的级配组成,结果表明:(1)泥石流格宾-柔性网组合的拦阻效果明显,既具有快速排水的优点,也具有将固体物质拦截的特点;(2)拦阻结构的孔隙率对被拦截物源的粒径有分选作用,根据不同的泥石流类型,可以调整拦挡结构的孔隙率,以达到最好的拦挡效果;(3)拦阻结构底部受力比较大,冲击力从底部向上逐渐减小。第一道拦阻结构(柔性网)上不同位置处的冲击力相差最大,第二道拦阻结构(格宾)不同位置冲击力相差较小。     

基于变形监测的运动型滑坡临灾预警系统研究

运动型滑坡处于蠕动变形与剧烈变形阶段之间,变形时间长、机理复杂,临灾预警难度大。介绍了典型运动型滑坡的累积位移关系曲线特征,提出了以日降雨量、日位移速率建立临灾预警线,进而设计递进式滑坡临灾预警系统的方法。结合王家坡滑坡地形地貌、剖面特征、变形信息等,建立合理的监测网络。根据获取的王家坡累积位移-时间-降雨量关系曲线,分析王家坡滑坡的变形规律。结果表明：①王家坡滑坡监测累积位移曲线随降雨呈“阶跃”特征;②当日降雨量超过25 mm时,日位移速率就会显著增加到20 mm/d以上;③以降雨量、日位移速率达到阈值时为Ⅲ级黄色线中心线,可以设计王家坡滑坡5级递进式滑坡临灾预警系统。     

基于GIS的滑坡空间特征分析

基于GIS技术对滑坡及其渗水盲洞疏干土体的空间特征进行了分析。首先讨论了基于三棱柱模型的滑坡体体积计算，然后提出确定渗水盲洞疏干土体边界与地面交线的方法，以此确定疏干土体的空间形态和体积计算方法，并以西昌一攀枝花高速公路沿线米易滑坡为例，对该滑坡的体积特征和渗水盲洞疏干土体的空间形态进行了分析和计算。     

鹅公带古滑坡体防治方案分析

水库库岸滑坡是水库工程建设中普遍存在的问题,尤其是河道型水库,库区狭长,滑坡点多面广,库岸滑坡现象严重。阐述了库岸滑坡的防治原则、思路和方法,并针对鹅公带古滑坡体进行了防治方案的分析比选。