基于随机森林模型的交界域火灾风险分析

【目的】城镇森林交界域火灾频繁发生,使民生经济遭受严重危害。使用随机森林模型对省域内的城镇森林交界域火灾风险与影响因子的关系进行空间建模,探究随机森林模型在拟合、解释交界域火灾风险方面的优势,并与森林火灾风险的影响因子对比,为进一步评估城镇森林交界域火险提供依据。【方法】研究基于安徽省2002—2011年火灾历史数据,采用气候、地理环境、人类活动、社会经济等方面的9个因子作为自变量,月均火灾密度作为因变量。使用特征选择方法得到模型内不同自变量的贡献度、统计特征以及内部模型的平均表现,选择出进入最后模型中的自变量;使用随机森林模型对城镇森林交界域火灾风险进行解释,分析影响城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险的重要因子。【结果】关键自变量对城镇森林交界域火灾风险的影响程度大小排序依次为:道路线密度、铁路线密度、月均最高温度、归一化植被指数、人口密度以及海拔;对森林火灾风险则为:月均最高温度、归一化植被指数、道路线密度、铁路线密度、人口密度以及海拔;经过训练与计算发现随机森林模型在5个子模型的训练集与测试集的表现基本一致,拟合值与实际值的简单相关系数均达0.90以上,可见随机森林模型对交界域火灾风险和森林火灾风险表现出显著的解释能力;此外,随机森林模型在总体数据集上进行了拟合,得到城镇森林交界域火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.997,森林火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.996,表明了随机森林模型具备极强的火灾风险拟合性能。【结论】影响城镇森林交界域火灾发生的最重要自变量是道路和铁路线密度,而对森林火灾则是月均最高温度与归一化植被指数,可见城镇森林交界域火灾发生人类活动因素密切相关。随机森林算法对城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险都能表现出稳健的和非常准确的拟合能力,是一个非常有用的工具。

抽采长度对煤层气开采效果的影响分析

运用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展三维应力状态下煤层气开采物理模拟试验,分析不同抽采长度条件下煤储层内气体压力参数的动态演化规律。研究表明:不同抽采长度条件下,气体压力都是从钻孔中心周围开始下降的;抽采前期气体压力下降显著,随着抽采时间的延伸,各测点气体压力值变化速率减小;随着抽采长度的增加,气体压力梯度较大的区域明显扩大,同时会提高瓦斯的解吸速率,抽采效率提高。抽采断面上的等压线则以钻孔为中心,呈圆环状分布,气体主要是汇流至抽采钻孔,层面流场中等压线则以钻孔为对称轴呈漏斗形分布。抽采长度对突出危险消除区域出现时间影响不大,但随抽采长度增加,消除突出危险性所需时间减少;由于应力集中区应力大、解吸速率慢,消除突出危险性抽采所需时间较其他区长。研究成果可为现场合理布置抽采钻孔,提高抽采效率以及确定合理的抽采时间提供一定的理论依据。