相空间重构后矿井涌水量序列地质学含义及其应用研究

目的为了确定相空间重构矿井涌水量序列的地质学含义并提高涌水量预测精度,方法以王行庄矿为例,在涌水量序列相空间重构后,对重构后相空间列向量与涌水量主控因素进行相关性分析,并在此基础上建立混沌理论与人工神经网络耦合(Chaos-ENN)的涌水量预测模型。结果结果表明:相空间的嵌入维数等于矿井涌水量主控因素个数;相空间的第1,2,4,5,6列向量分别与C_(2)tL_(7-8)含水层水位埋深、O_(2)m+Є_(3)ch含水层水位埋深、采空区面积、C_(2)tL_(1-4)含水层水位埋深、开拓长度具有较高的相关性,第3列与不易量化的其他综合因素有关;构建的Chaos-ENN涌水量预测模型在王兴庄矿的预测精度达到97.91%。结论涌水量序列重构后相空间的列向量具有明确的地质学含义。利用混沌理论可以量化涌水量预测模型中ENN输入层的个数及取值,所以仅需涌水量序列值就可以建立矿井涌水量预测的Chaos-ENN模型,该模型解决了涌水量预测中存在的主控因素难以确定和不易量化的难题,且预测精度高,具有较高的推广价值。

多股射流入流间距对下游水力特性影响分析

基于RNG k-ε紊流模型和VOF自由表面追踪法,采用非均匀结构网格技术,建立了三维紊流数学模型,并对多股底流水跃进行了三维模拟,详细分析了入流间距对多股底流消能下游流态的影响规律,探讨了不同孔距比下消力池内的漩涡特性。研究结果表明:入流间距对单股主流两侧流态影响显著,当孔距比大于1.5时,有回流形成;当孔距比大于等于2.0时,在弗汝德数约为7.0条件下,下游消力池底板附近已形成不同强度的立轴漩涡,所得成果可为相似研究提供参考。

基于混沌理论的矿井涌水量预测研究

为准确预测矿井涌水量,针对矿井涌水的动态混沌特征,将混沌方法应用到矿井涌水量预测中,其预测步骤为:收集矿山日涌水量时间序列,运用C-C方法确定其重构参数,对其进行相空间重构。以定性和定量方法结合辨识重构序列的混沌特征。在此基础上,根据加权一阶局域法建立矿井涌水量预测模型。以某矿山-40 m中段日涌水量时间序列为例,计算其理论预测时长为10天,按混沌方法对序列最后20组数据进行预测检验。对于前10组数据(理论预测时长内),其预测平均误差为3.63%,最大预测误差为7.42%;对后10组数据,其预测平均误差为5.14%,最大预测误差为14.11%。研究结果表明,将混沌方法应用于矿井涌水量预测中是可行的,但仅能实现短期预测。

基坑开挖及降水井间距对其周围环境影响的模拟研究

在基坑开挖和降水过程中,由于侧壁土被挖除产生的卸载作用和土中含水量的下降,使土体的平衡条件产生变化,使土体产生固结、压缩,从而引起土体变形,为了分析二者共同产生的变化,运用MIDAS/GTS有限元软件,模拟在基坑开挖过程中和渗流作用下变形与受力原理,分析降水井布置及止水帷幕设置对基坑周围环境以及总涌水量的影响,得出在基坑开挖和降水过程中,在设置止水帷幕和降水井间距布置合理的的前提下能够达到降水要求,同时分析出在此过程中二者对基坑产生的变形大小。

基于GA-SVM的矿井涌水量预测

矿井涌水量的准确预测对预防矿山透水事故的发生至关重要,提出利用GA优化的SVM模型(GA-SVM)来实现矿井涌水量的短期准确预测。该方法利用GA的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数,提高了预测的准确率。首先,利用微熵率法求矿井涌水量时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间,进行相空间重构。其次,采集义煤集团千秋煤矿2011—2015年实际涌水量的时间序列,利用GA-SVM模型对最后12组数据进行预测,其预测平均绝对百分比误差仅为0.92%,最大相对误差为2.62%。最后,与PSO-SVM和BP神经网络预测进行对比,结果表明GA-SVM优化模型适用于矿井涌水量的预测并且预测精度较高。

矿山水害分类与断层防水煤柱存在问题分析

根据涌水水源和渗透通道的匹配关系,地下矿山水害有透地表水和断层透水等7种可能的透水形式,可归纳为顶部透水、同层位透水和底板突水等3种透水类型。在采掘工作空间和涌水水源之间留设一定宽度的隔水煤岩柱来防止水害的出现和蔓延,是目前国内外最常用的防治水措施之一。结合断层防水煤柱的推导,对现阶段断层防水煤柱存在的主要问题进行了全面分析,指出隔水煤柱的设计应充分考虑煤体软化、压力水与煤体的相互作用以及矿山压力作用下的煤柱分区等相关问题。

2001-2007年中国的资本流入、套利空间与金融风险

对于发展中国家来说,资本流入虽然通常被作为可能促进本国经济发展的积极因素,但是它也蕴含着对东道国的严重负面影响。本文试图通过理论和经验数据两方面的分析,说明近些年来大量的资本流入在中国所自我创造的隐蔽的套利空间。而在私人资本通过该空间获利时,却可能对中国经济和金融造成严重冲击。

垄膜沟种涌泉灌溉技术要素的试验研究

在垄膜沟种农田进行了涌泉灌灌水试验，通过对水流推进过程观测，分析了田面水流运动特性，研究了沟宽对田间灌水均匀度的影响，并对垄膜沟种涌泉灌溉技术要素进行了探讨。结果表明，涌泉灌田面水流推进曲线可用幂函数表示。随着沟宽的增大，灌水均匀度呈下降趋势。从灌水质量和管网成本两方面综合考虑，试验条件下灌水技术要素的入沟流量、沟宽和灌水器间距分别以80～100L/h、20-30cm和4～5m为宜。

矿井涌水量时间序列混沌特性的Kolmogorov熵判别

根据相空间重构理论和技术以及G-P算法,在嵌入维按等间隔m不断增加的情况下,在无标度区间内,作等斜率线性回归,利用最小二乘法得到6个典型矿区矿井涌水量时间序列的Kolmogorov熵。结果表明其具有混沌特性,从而可为确定矿区地下水系统特征、性质和矿井涌水量预测模式提供理论依据。

基于致动盘模型的风力机来流风速选取方法研究

为了研究适用于致动盘模型的风力机来流风速选取方法,文章以取点、取面和反推3种典型选取方法为例进行计算。在不同入流风速和错列间距条件下,通过分析3种计算方式得到的来流风速发现:采用取点(或面)方法计算时,上游风力机的来流速度小于实际风速且不稳定,并随取点(或面)距离增加而增大;在功率爬升阶段,上、下游风力机的来流速度之差较大且稳定,当接近额定风速后,差值随风速增加而减小;与取点方法相比,取面方法所得风力机的来流速度变化范围更小;反推方法所得风力机的来流与实际来流较为一致,相对误差远小于取点(或面)方法,且不受取点(或面)距离影响,适用于致动盘模型计算,可在风资源评估阶段提升发电量预测的精准度。

海洋双桩基础周围流场特征数值模拟

开展双桩基础周围三维流场的数值模拟,计算分析不同桩间距、入流角度对桩周流场结构的影响。研究发现:在稳定单向流作用下,双桩周围出现壅水、向下冲击水流、立轴状小漩涡等流场结构;并联双桩间距0.5 D时,涡流在双桩内部剪切层发展,增大到3 D后双桩交互干扰显著减弱;串联双桩之间的干扰以尾流效应为主,漩涡脱落呈现反对称,且底部干扰较上部更为明显;45°布置两桩,其存在前后和上下两剪切层,涡量分布非常复杂。

基于时空分区的矿井涌水量预测方法研究

利用基于时空分区的矿井涌水量预测方法对某矿井从建井到生产的矿井正常涌水量和最大涌水量进行了预测,预测成果与实际情况较为一致。经过实践验证,说明基于时空分区的矿井涌水量预测方法具有一定的实用性。

滨海金矿涌水危险评价及涌水量混沌预测研究

针对海底金矿涌水危险评价过程中的不确定性及随机性问题,选择工程地质及水文地质中涉及的10个重要因素构建评价指标体系,建立起涌水危险评价的云模型。基于评价结果,对危险区域的涌水量时间序列进行相空间重构,通过G-P算法及自相关法获得了重构相空间参数;分析了涌水量变化的相点距离演变规律,建立了涌水安全预警机制。结合混沌相空间重构,建立了涌水量预测的RBF神经网络模型。研究表明:涌水危险性的云模型评价结果准确可靠;相空间重构揭示了系统的混沌特性,最邻近相点演化将涌水量的内在细微变化特征放大,为涌水安全预警机制的建立提供了依据;混沌RBF神经网络能够实现涌水量的短期精确预测,为井下安全开采提供了技术保障。

侏罗系煤田顶板砂岩水疏放后采空区涌水规律及预测方法

为了提高侏罗系煤田顶板孔隙裂隙砂岩含水层涌水量预测精度,以宁东马家滩矿区某矿4-1煤首采工作面为例,分析了回采阶段采空区涌水变化规律,从理论上结合"大井"法、"镜像法原理"为代表的解析法,提出了侏罗系煤田煤层回采过程中顶板含水层静储水量释放与动态补给水量时空动态预测方法。研究推算的工作面回采过程涌水量预测公式更能精确地预测涌水量,为工作面回采前顶板水预疏放程度提供依据,保障工作面安全回采不受顶板水害威胁。此外,运用提出的预测方法对宁东马家滩矿区某矿首采工作面涌水量进行了预测,并与实际观测水量对比分析,结果表明:涌水量预测值与实际观测值吻合较好,平均误差约10%。

基于相空间理论和支撑向量回归的入库径流预测

为得到一种适用性强且精度较高的水电站短期入库径流预测方法,研究构建了一种耦合相空间理论和支撑向量回归的日内入库径流预测方法。首先,利用互信息和虚假邻近点理论对入库径流历史数据进行相空间重构;然后,运用网格搜索算法对支撑向量回归模型进行参数率定和模型训练;最后得到径流预测的模型数据集。以三峡水库为例的研究结果表明,3种组合模型相比3种单一模型预测精度(相关系数R^(2))提升了8.9%~22.2%;所构建的组合模型(PSR-SVR)与3种单一预测模型、其他2种组合预测模型相比能够显著提高整体预测精度,与其他组合模型相比预测精度提高了4.1%~7.2%。方法也验证了相空间重构技术能有效应对混沌特性和还原径流序列的原始演变规律。

高温强余旋非均匀来流条件模拟方法研究

针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温度和余旋角度的不均匀流场数值模拟研究,评估了非均匀来流生成装置设计、测量方法与评价指标的有效性,并通过试验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明:数值计算所得余旋角误差在壁面附近约为±2°,这是由于数值计算低估了壁面的耗散作用,而在中心区域则在优于±2°;同样在马赫数不均匀模拟中,在主流区域误差在10%以内;此外在对于温度不均匀性的模拟中,数值仿真表现出了较大的误差,这是因为数值计算中未考虑壁面向外界的传热过程。综合来看,本文所提出的高温强余旋非均匀生成装置可生成用于模拟下一代一体化加力燃烧室进口所面临的真实复杂不均匀进口流场条件,所采用的数值模拟方法可以较为准确地揭示流场非均匀特性。

矿井涌水量的混沌时序预测研究

为真实还原矿井涌水动态特征,开展了基于相空间重构理论的矿井涌水量混沌预测研究。采集某铅锌矿山日涌水量时间序列,运用互信息函数法和Cao氏方法确定重构参数,以此对原始序列展开相空间重构。根据对重构序列主分量谱图及最大Lyapunov指数的分析,确定了重构序列的混沌特征,并计算其有效预测时长为13d,在有效预测时长内,平均预测误差为4.81%,预测效果较好;超过有效预测时长后,预测精度迅速下降,平均预测误差为15.13%。结果表明,将混沌方法用于矿井涌水量预测具有原理简单、计算效率高等优点,但仅适用于短期预测。