一种基于时空关联的灾害溯源算法

实现灾害溯源,从灾害源头对其进行抑制处理,能够有效杜绝灾害的扩散从而减少损失,对于灾害防治工作有着重要的意义。时空关联是基于大量的时空数据,实现对个体或是现象的连续跟踪或观察。基于时空关联的思想,结合数据挖掘技术,提出一种灾害溯源算法。算法通过时间约束和空间约束建立灾害时空事务表,对表中的潜在关联规则使用Apriori算法进行规则挖掘,并定义了灾害紧急度指标来衡量规则的有效性及关联强度;最终将筛选出的有效规则合并成有向图结构,实现直观的灾害溯源。最后以车公庙地铁站水灾为背景构造仿真模型,针对某一点的水灾事件进行溯源研究,证明通过该算法,能够有效地找出目标点灾害发生的源头。     

高层建筑火灾安全疏散二级灰关联评估

高层建筑内人员集中,垂直疏散距离长,烟气垂直方向扩散快,火灾情况比一般建筑内的复杂,因此需要对其火灾时的安全疏散进行评估.通过比较几种安全评估模型,根据高层建筑火灾的特点,用灰关联评估方法建立了高层建筑火灾安全疏散二级灰关联评估模型,对评估模型标准参考矩阵进行了分析并提出了因素权重的选取方法.该模型通过比较样本矩阵和标准参考矩阵的关联度,划分安全等级,并在评估对象中找出影响安全疏散的关键因素,指出薄弱环节,量化改进方案,然后在改进的基础上评估样本的安全疏散等级,再找出改进措施,直到目标系统样本的安全疏散评估等级达到安全等级.通过实例,验证了该模型的可行性.     

边坡稳定性影响因素敏感性灰色关联分析

提出采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法对边坡稳定进行敏感性分析,通过建立起边坡的灰关联数据矩阵,并采用极差变化对数据矩阵进行无量纲化处理,可计算出敏感因子变化与边坡安全系数之间的灰关联系数和灰关联度,从而确定出边坡稳定的敏感因素。结合福建某边坡加固工程实例,针对土体容重、粘聚力、内摩擦角、地下水位、坡高、坡率等影响因素,对该边坡稳定性进行了单因素的敏感性分析。结果表明,土体的内摩擦角、粘聚力是影响该边坡稳定性的主要敏感性因素,进而提出了有针对性的边坡加固措施。     

基于EOF和BP网络的库群径流预测

在考虑多个水库径流相关性的基础上，基于自然正交函数，将多维径流序列分解成时不变的空间特征和随时间变化的权重系数矩阵，并运用网络对时间权重系数变化规律进行分析，从而对库群径流做出预测，以某区域中的三座中型水库为例，选用灰关联模型进行比较预测，取得了较好的结果。     

基于均匀设计的边坡敏感性灰色关联分析

边坡工程是一个非线性的复杂系统,常用的线性分析模型不能够真实地反映边坡的客观规律。基于均匀设计的边坡稳定性影响因素灰色关联分析不仅考虑了各因素间的交互作用,而且用非线性的数据评价模型来分析试验结果,较真实地反映了边坡的破坏规律。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、地震加速度等5个因素为子序列,稳定性系数为母序列设计数值试验和灰色关联分析。结果表明在抗震设防烈度为7度以下的一般岩土体地区的常见均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,各因素对稳定性的关联度大小依次为:黏聚力>内摩擦角>地震加速度>重度>坡角,该结论对边坡工程治理具有一定的指导意义。     

福建省农业气象灾害灰色评价与预测

将灰色系统理论引入到农业气象灾害的评价与预测中。根据福建省1980~2004年主要气象受灾面积资料,构造完全受灾参考序列,应用灰色关联分析得到每个年份的关联度,依照关联度排序结果对农业气象灾害进行等级划分,得到5个农业气象灾害重灾年份,发现重灾年的出现大约以4年为一个周期。最后用这5个重灾年组成新序列,运用GM(1,1)模型对未来重灾年份进行灾变预测,结果表明,2008~2009年福建省将是农业气象重灾年份。     

近30年来湖北洪涝灾害时序特征及预测分析——基于分形与混沌理论的研究

借助分形与混沌理论,对1978-2004年湖北省洪涝灾害成灾面积时间序列进行了分析,重构了其嵌入相空间序列,计算了其关联维数和饱和嵌入维数,确定了模拟相应动力系统所需的基本变量数目;同时,通过计算Kolmogorov熵,得出了对该洪涝灾害时间序列进行预测预报的时间尺度.最后,基于R/S分形分析,对湖北省未来洪涝灾害成灾面积的发展趋势作了预测,对该省洪涝灾害成灾面积可能呈现增大趋势的原因进行了分析,并提出了相应的对策.研究表明,该方法是一种有效的研究洪涝灾害时间序列分形特征的方法,能够客观、合理地反映洪涝灾害系统的分形特征,能为建立洪涝灾害成灾面积时间序列预报模型提供基础信息.     

带时变供应约束的多出救点选择多目标决策模型

主要研究应急物资时变供应约束条件下的多出救点选择问题.首先从分析应急系统的理论临界应急响应时间和实际临界应急响应时间差异入手,探讨了最小应急响应时间的特点。其次,考虑了应急响应时间最小和出救点数目最少问题,建立了带时变供应约束的多出救点选择多目标决策模型.最后,设计求解了模型的优化组合算法与实证算例。算例结果表明,模型与算法可有效解决多出救点的选择问题.     

城市综合承灾能力与经济发展协调性研究

构成城市综合承灾能力的防灾能力、抗灾能力、救灾能力和灾后恢复能力是相互联系的。城市综合承灾能力与城市经济发展水平紧密相连。利用灰关联熵方法,分析了某城市各种承灾能力的关联性大小,以及综合承灾能力与城市经济发展水平的关联强度。但关联性强,却不能说明协调得就好。因此,又利用灰色系统理论的思想,分析了城市综合承灾能力与城市经济发展水平的协调关系,发现城市综合承灾能力对城市经济发展水平有明显的滞后性。分析得出该滞后性存在的原因后,通过对序列进行时间平移,证实了对滞后性原因的判断,并提出了加快加强城市综合承灾能力建设的建议,为后续发展奠定坚实基础。     

自然灾害发生时间序列的分形特征及R/S分析

统计了公元960年到1979年我国地震、洪涝和台风风暴潮灾害发生的时间及死亡人数,以分形几何中的Cantor集合为模型,发现我国自然灾害发生时间序列的分布呈现出明显的分形特征,并采用Smalley方法分别计算了不同灾害发生时间序列分布的分维值,它们均在0.5左右,同严格意义上的数学分形Cantor集合相比分维较小,说明我国地震等自然灾害发生发展的自组织程度还有进一步发展的趋势,其危害程度将可能进一步提高;在自然灾害发生时间序列的分形特征的基础上,通过R/S分析,得出3种自然灾害发生时间序列的H指数均在0.28左右,同日斑指数、树木年轮、湖泊水位变化等自然现象相比较小,说明自然灾害的发生具有短程相关性,其发生规律没有日斑指数等自然现象明显.该研究对于进一步认识和研究我国地震等自然灾害的发生规律和发展趋势等具有一定意义.     

汶川大地震余震等待时间序列——基于混沌理论的研究

根据混沌理论,对汶川大地震余震等待时间通过相空间重构,应用互信息法、Cao方法确定出重构参数,并分别计算了该序列的关联维、最大Lyapunov指数以及Kolmogorov熵等特征量。结果表明汶川大地震余震等待时间序列中存在明显的混沌特性,是非线性混沌动力系统演化的结果;并对余震等待时间序列的混沌性态及其产生的根源进行了简单的探索。研究结果可进一步研究汶川大地震余震等待时间序列的复杂性、演化规律及预测参考。     

超高层建筑风致响应中的数据挖掘

超高层建筑的风致响应问题已经越来越受到人们的重视.应用数据挖掘技术对广州中信广场大厦的实测数据进行了分析,并对该原型实测风致响应中的时间序列数据进行了相似性挖掘,发现了一些特征和规律,对该问题的进一步研究具有一定的参考价值.     

饱和砂土场地‑地铁车站地震响应参数敏感性分析∗

为进一步研究饱和砂土场地?地铁车站结构体系地震动响应的参数敏感性问题,以某单层双跨地铁车站为研究对象,采用 u-p 格式饱和两相介质有效应力动力求解方法,建立了饱和砂土场地?地铁车站结构体系耦合动力数值分析模型,选取土体剪切模量、渗透系数、内摩擦角和地震动强度作为敏感性影响参数,在基准值误差分析的基础上进一步开展灰色关联分析,得到了地震动响应影响因素的灰色关联度序列。计算分析结果表明：近场特征点动孔压比峰值对地震动强度和土体剪切模量的变化更为敏感,而加速度峰值对地震动强度和内摩擦角变化更为敏感,中柱上下端动剪力与动弯矩对内摩擦角和地震动强度的变化更为敏感。此参数敏感性分析流程方法,可为地铁车站抗震设计和减灾预测评估提供参考。     

灰色关联度在北京地区雾灾评估中的应用

基于北京地区最近20年大雾天气的观测数据和对大雾天气衍生的灾情调查数据,应用灰色关联度方法,对大雾的灾情评估指标、灾害等级划分等进行分析,建立了评估模型,并对22个雾灾个例进行了评估.结果表明,灰色关联度方法具有计算量较小、不要求样本数据量和服从一定分布规律的特点,是一种使用简便、有效可行的定性分析与定量估算结合的灾情评估方法.     

云南省近500年旱涝灾害时间序列的分形研究

根据云南省近500年的旱涝灾害时间分布序列,应用R/S分析,预测了未来旱涝灾害的发生时间,但预测时间尺度不同,结果也不同,因此仅从旱涝灾害发生的时间序列本身来预测,需确定其能够预测的时间范围;应用Smalley算法分别对云南省干旱和洪涝灾害的时间序列特征进行分析,干旱年发生时间序列的分形维数为0.5498,洪涝年发生时间序列的分形维数为0.4923,具有明显的分形特征,均小于Cantor集合的0.6309,可见云南省旱涝灾害发生的自组织程度可能会提高。分形研究的结果反映的仅是云南省近500年旱涝灾害时间序列的平均状况,由于旱涝灾害的分布具有空间差异,因此需分别研究不同程度灾害区旱涝时间序列的分形及多重分形特征。     

山区沿河公路水毁危险性评价方法的研究

为了预测评价山区沿河公路水毁灾害,通过理论分析和专家系统调查,阐明了沿河公路水毁危险性的含义,确定了其主要危险因子(洪水流量、水位、流速)和次要危险因子(洪水持续时间、河流形态)。运用灰色系统的关联度方法,根据关联序确定了各危险因子的权重;在因子等级划分的基础上,提出了沿河公路水毁危险性指数的计算方法,并在工程中得到了应用。研究成果可供沿河公路水毁易发段危险性点及整个路段的评价参考。     

滑坡位移动态预测——以中里滑坡为例

本文以中里滑坡为例，从时间序列分析的方法入手，介绍如何在灰色预测模型的基础上建立改进的灰色预测模型一等维灰数递补动态预测模型及其在滑坡位移预测中的应用。实践表明，该模型在中里滑坡的应用中取得了良好的效果。     

高山区冰川突发洪水混沌机制研究

首先,介绍了重构相空间技术,并揭示了混沌特性的主要定量指标,即关联分维数Ｄ２,李雅普诺夫（Ｌｙａｐｕｎｏｖ）指数和柯尔莫奇诺夫（Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｖ）熵。然后,对叶尔河冰川突发洪水这一典型自然系统的无序现象,从洪水时序列出发,通过对上述指标的分析,讨论了高山区冰川突发洪水过程和形成的混沌机制,表明该类洪水时间序列具有混沌动力系统的一些特征。     

山体加固方案的多层次灰色关联决策

建立了山体加固方案的多层次决策目标体系,将评价目标分成多个层次,考虑了不同层次不同指标的权重,运用灰色关联决策方法对参选方案进行评判,并按照关联度大小进行排序,确定最佳方案.以兰州榆中钢厂输电线转角塔山体加固工程为实例,介绍了这种分析方法的操作过程.分析结果表明,对该工程通过上部硅化与下部挡土墙结合的途径进行加固,比其它方案更合理.该方法较单层次评判更能反映方案的实际特性,提高了分析精度,可供类似工程方案的决策参考.     

灾害环境下生命线系统的级联失效研究

以供水管网为例,使用在供水管网水力延时模拟软件EPANET 2.0基础上二次开发的程序对管网遭受的灾害环境进行动态模拟,选取节点不同时刻的水压作为考察供水管网节点资源供给量受影响程度的指标,提出了节点失效关联度的概念,应用灰色关联分析方法,计算并比较了网络中其它节点与受损节点间的节点失效关联度,分析了资源的分配与传输和网络拓扑结构两个方面对供水管网级联失效过程的影响特征,初步探讨了灾害环境下生命线系统的级联失效过程。