广东省暴雨型浅层滑坡灾害动力预警模型与气象风险预警研究

针对县级地质灾害气象风险预警面临的精度及模型建设问题,根据广东省地质灾害主要发生在坡面残坡积浅表层的突出特点,通过对典型地质灾害进行物理模拟试验和数值模拟,研究广东省浅表层斜坡失稳发生机理。研究表明:边坡在暴雨条件下,斜坡岩土体容易在浅表层首先造成失稳,影响因素主要有降雨量、降雨历时、土体类别和坡体结构等因素。由此,对研究区划分斜坡单元,按各斜坡单元的坡长、坡度、岩土类型、分层及其关键物理力学参数开展斜坡单元概化分类,并将Green-Ampt降雨入渗模型和无限边坡稳定性评价方法相结合,优化构建了动力学斜坡稳定性评价模型。结合龙川县贝岭镇流域应用实例,初步探索了坡面单元尺度下地质灾害气象风险预警斜坡失稳动力学预警技术,可为广东省开展以斜坡单元预警为主要方式的县级地质灾害气象风险预警提供支撑。

浅层模型剪枝对准确率及计算量变化探究

剪枝算法能显著降低模型的计算量,是一种在模型计算量和准确率间寻求平衡的方法。现有剪枝算法往往在稀疏性维度进行调整,以不同稀疏度的模型来满足不同计算量和准确率需求的任务。该文从浅层网络剪枝的粒度控制出发,提出了两种新的剪枝策略:减少浅层剪枝与增大浅层剪枝,在稀疏性相近的情况下分别达到进一步提高准确率和降低计算量的作用。通过该文的策略,可以从浅层模型的粒度控制维度去满足不同的任务需求。

基于BP神经网络的陕西春季浅层地温预测模型

利用2016—2021年春季(3—5月)陕西98个国家级地面气象观测站逐日观测资料,运用BP神经网络构建了陕西春季不同区域(陕北、关中、陕南)不同月份(3、4、5月)不同土壤深度(5、10、15、20 cm)地温预测模型,并利用2022年数据进行模型预测检验。研究结果表明:模型预测的各深度日平均地温在陕北、关中、陕南地区预测准确率>95%,且整体表现出土壤深度越深预测准确率越高的趋势,10 cm日平均地温预测准确率>98%,15、20 cm日平均地温预测准确率>99%;各深度日平均地温在陕北、关中、陕南地区预测值与实测值的均方根误差≤1.0℃、平均绝对误差≤0.8℃,均方根误差和平均绝对误差整体表现出土壤深度越深误差值越小的趋势;模型预测精度比较理想,可用于陕西春季浅层地温预报业务,为春播及果树花期预报提供技术支持。

降雨引起的两类不同浅层滑坡稳定性的计算模型——与“浅层黄土滑坡易发性评价:以晋西黄土区蔡家川农地小流域为例”一文商榷

在“浅层黄土滑坡易发性评价:以晋西黄土区蔡家川农地小流域为例”一文中,采用SHALSTAB模型评价降雨引起的黄土斜坡浅层滑移稳定性。该模型是将降雨引起的斜坡水文模型和无限边坡稳定性评价模型结合,便于在MAPGIS中提取地形要素,进行区域性斜坡稳定性评价。模型假定基岩与松散层界面是滑动面,降雨在松散层中形成地下水,并平行基岩面向坡下流动,且为稳定流,排泄量与其上游汇水区的降雨量均衡。可以看出,SHALSTAB模型不适用于黄土斜坡。黄土为厚层非饱和土,斜坡中不存在类似于基岩面的隔水界面,也不会形成平行坡面的地下水流。降雨主要是向下入渗在黄土中形成一个湿润带,湿润带中的水不是潜水,而是毛细悬挂水,其中的孔隙水压力为接近0的一个负值,不存在SHALSTAB模型中的正孔隙水压力,因此在选用模型时,必须仔细甄别其适用条件。

浅层宽度学习网络模型应用于柚子果肉高光谱数据分析

提出一种浅层宽度学习(SBLN)的模型框架,应用于近红外高光谱(NIRHSI)快速分析。通过调试SBLN模型结构参数,针对网络节点的连接权重进行自适应调试,在光谱维度上挖掘NIRHSI数据中的特征信息,结合偏最小二乘(PLS)法优化模型预测结果。实验以柚子果肉NIRHSI检测为例,建立SBLN-PLS模型定量预测柚子果肉中的有机酸(OA)含量。结果表明,最优SBLN模型结构由95个扩展节点和31个输出节点构成,对应的PLS预测均方根偏差为0.578 g·kg^(-1)。所提出的SBLN算法框架能够有效应用于柚子果肉OA含量检测的高光谱快速定量分析,有望推广应用于其他农副产品的绿色检测。

基于数据驱动的降雨型浅层滑坡易发性时空建模方法

传统滑坡易发性方法在计算空间概率时,通常忽视了影响因子的动态变化特征及地形单元之间的空间依赖关系。为了解决该难题,提出一种联合时空关系的广义加性模型,在江西省南部区域开展降雨型浅层滑坡易发性时空建模,预测给定时间范围内特定地形单元发生滑坡灾害的概率。首先,利用皮尔逊相关系数和基于赤池信息准则的序列前向特征选择方法对滑坡易发性影响因子进行评价与筛选;随后,联合时空关系构建伯努利广义加性时空模型开展易发性动态预测;最后,通过时空交叉验证方法评估模型的时空预测性能。结果表明,该模型具备优异的拟合性能和预测能力,在不同训练数据百分比下的预测性能非常稳定,其平均预测精度能够达到0.881。

岩溶管道构造影响下浅部地层温度数值模拟研究

当含水岩溶构造体存在时,浅部地层温度场会产生变化。浅层测温法可以简单快速地获得浅层地温数据,通过温度差异反演出岩溶构造的分布。为了研究以贵州省盘州市某场地及其周围场地为对象时,浅层测温技术探测岩溶管道构造体的可行性,笔者采用数值模拟方法。结果表明:构造体不同的埋深会显著改变浅部地层的温度,对于单个岩溶构造体(等效直径为0.5 m,水温12℃),可探测深度极限约为66 m;在管道内流体的温度为12℃时,岩溶管道构造体有效流动截面积的增大会降低浅部地层温度,等效直径在0.1~1.0 m区间内改变时,2.0 m处地层温度的变化在0.02℃以内,这使得利用浅层测温法识别岩溶构造体的有效流动截面积变得困难;流体温度在一定范围内(12~18℃)的变化会改变浅部地层温度,尤其是低温流体的影响更为明显。

浅层滑坡和沟谷型泥石流的关系研究:以福建省宝庄村2010年6月18日灾害为例

2010年6月14—18日,福建省顺昌县发生连续强降雨事件,致使多处地区发生滑坡、泥石流等群发性地质灾害,宝庄村是重灾区之一。在群发性滑坡灾区,往往很容易导致沟谷泥石流地发生。为了探索泥石流发生与滑坡物源之间的关系,选择了宝庄村43个流域,通过卫星遥感解译获取滑坡面积和流域面积的数据集,进而分析浅层滑坡诱发沟谷型泥石流的物源临界值,提出了一个经验模型来分析群发性滑坡引起的沟谷型泥石流的触发条件。结果表明,所提出的模型适用于福建省浅层滑坡诱发的沟谷型泥石流的物源分析。经验模型简单,输入的数据是容易测量的流域面积(A)和滑坡划痕面积(A_(0))。因此,该方法可以用于分析其他地区浅层滑坡诱发的沟谷型泥石流。

豫北蔬菜种植区浅层地下水硝酸盐来源及对强降雨事件的响应

我国北方蔬菜种植过程中大量施用化学肥料和人畜粪肥,引起区内浅层地下水硝酸盐(NO_(3)^(-))浓度急剧升高,但高浓度NO_(3)^(-)来源及在浅层地下水环境中转化的过程尚缺乏同位素证据,特别是强降雨事件对其影响尚不清楚。化学肥料中铵盐(NH_(4)^(+))转化为NO_(3)^(-)是造成蔬菜种植区浅层地下水中NO_(3)^(-)浓度升高的重要原因,强降雨事件导致浅层地下水水位升高,土壤和包气带中剩余NH 4+氧化为NO_(3)^(-)造成地下水NO_(3)^(-)浓度升高。为验证上述假设,选择豫北某蔬菜种植基地浅层地下水作为研究对象,通过对比分析枯水期(2021年4月)和丰水期(2021年10月)浅层地下水NO_(3)^(-)浓度及同位素组成(δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),结合水化学以及水的氢氧同位素组成(δD-H_(2)O和δ^(18)O-H_(2)O),辨识浅层地下水高浓度NO_(3)^(-)来源及其对强降雨事件的响应。结果表明:(1)丰水期浅层地下水中ρ(NO_(3)^(-))范围较枯水期更大,中间值更高,分别为177.47和114.68 mg·L^(-1);(2)丰水期浅层地下水中δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)范围较枯水期更宽泛,δ^(15)N-NO_(3)^(-)中间值升高,丰水期和枯水期分别为7.8‰和7.3‰,但δ^(18)O-NO_(3)^(-)中间值降低,丰水期和枯水期分别为5.1‰和6.4‰;(3)丰水期浅层地下水δ^(18)O-H_(2)O范围较枯水期变窄,中间值升高,分别为-8.8‰和-9.2‰。氘盈余值(d_(e)=δD-8×δ^(18)O)范围变小,中间值降低,丰水期和枯水期分别为6.9‰和9.5‰;(4)强降雨洗脱包气带中富集15 N的NH_(4)^(+)转化为NO_(3)^(-),导致浅层地下水ρ(NO_(3)^(-))升高,δ^(15)N-NO_(3)^(-)值升高,但δ^(18)O-NO_(3)^(-)值降低;(5)贝叶斯同位素混合模型的解析结果表明,丰水期浅层地下水中NO_(3)^(-)来自于粪肥贡献率较枯水期增加,来自于土壤有机氮贡献率降低,化肥中铵态氮贡献率变化不大,但硝态氮肥贡献率增加,同时大气降水硝酸盐贡献率降低。研究结果证实,持续强降雨导致包气带中剩余的NH_(4)^(+)发生硝化作用,产生更多NO_(3)^(-)进入浅层地下水;同时降雨将地表粪肥NH_(4)^(+)转化来的NO_(3)^(-)携带进入浅层地下水。因此,需要加强蔬菜种植区肥料田间管理,做到有效使用肥料,避免过度施用肥料对浅层地下水水质的危害。

浅层模型(SLAB)用于UF_6泄漏事故后果评价适用性初步研究

根据重气扩散模型中的浅层模型(SLAB)理论,结合HGSYSTEM/UF6模型中UF6及其产物在空气中的化学反应和热动力学特性的相关处理方法,构建UF6泄漏近源场扩散模型,并利用法国波尔多国家试验基地的两次UF6释放试验数据,对构建模型做初步研究和验证。结论为:构建模型的模拟结果接近真实测量值,模拟值与测量值的比值(P/O)在1.0~2.4范围内,模拟结果的误差在可接受范围内;初步证明构建模型能较好的模拟UF6泄漏后在近源场扩散迁移情况,是UF6泄漏事故近源场后果评价可供改进的模型。

中浅层页岩干酪根化学组成与结构特性

中浅层页岩气有20%~85%是吸附气,其主要存在于干酪根中,明晰干酪根的化学结构特性,可为描述页岩气吸附行为,提高页岩气高效开发提供理论依据。本文对中浅层页岩干酪根的化学结构进行表征分析。结果表明:该地区干酪根贫氢富碳,脂肪碳少而芳香碳多;N、S等原子主要以吡咯、噻吩、砜等形式存在。确定了干酪根的分子式为C_(244)H_(108)N_(4)O_(32)S_(5),并模拟构建了干酪根的平均分子结构模型。

基于GA-PSO-BP的哈尔滨市浅层地下水水位预测模型

浅层地下水具有空间分布广、水质好、可利用性强等优点,但更新速度较慢。为了对浅层地下水进行有效的预测和合理的开发,运用粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)和人工神经网络BP模型耦合,对哈尔滨市浅层地下水位进行预测。通过粒子群算法和遗传算法对人工神经网络BP模型进行优化,以达到预测模型全局最优解和收敛性优化,验证了通过GA-PSO-BP模型计算得出的哈尔滨浅层地下水埋深预测值和真实值误差较小,可以应用于哈尔滨浅层地下水位预测。

天水市城区浅层地下水脆弱性评估

地下水的脆弱性是指污染物到达含水层的难易程度,它反映在人类活动和自然因素影响下含水层系统抵御外部环境污染进入影响地下水质量的保护能力。天水市主城区位于渭河及支流藉河河谷,此区域内人口密集、工业发达,长期的工业生产活动会对河谷浅层地下会造成一定的污染,但区内未系统的对浅层地下水的脆弱性进行过评估,因此也无法确定在研究区内不同地段的浅层地下水系统抗污染的能力。本文在充分收集研究区水文地质、环境地质、气象水文等资料基础上,采用DRASTIC模型,对天水市城区浅层地下水的脆弱性进行了评估分区,为当地生态环境管理、城市规划及地下水开采利用等提供参考。经评估:研究区内大部分区域浅层地下水脆弱性级别为中等—高,防污性能差。

降雨诱发浅层滑坡稳定性的计算模型研究

我国是一个滑坡灾害频发的国家,众多事实表明:降雨是影响边坡稳定性,导致边坡失稳的最主要和最普遍的环境因素,是浅层滑坡的触发因素。为了更好地对降雨诱发浅层滑坡进行研究,采用非饱和土VG模型与改进的Green-Ampt入渗模型对Mein-Larson降雨入渗模型进行改进,并结合无限边坡提出了一个降雨诱发浅层滑坡的简化计算模型。与以往提出的简化计算模型相比,该模型既考虑了坡面倾斜的影响,又考虑了非饱和土的特性,并可用于两种降雨形式下的边坡浅层稳定性估算,具有更广的应用范围。通过与有限元得到的结果进行比较可得:在不同降雨条件下,该计算模型得到的各项结果与数值解是接近的,安全系数计算结果是偏于安全的,因此,可将该计算模型用于降雨诱发浅层滑坡的近似估算;该计算模型公式简单,便于计算,计算效率较高。

浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究

西部地区拥有储量最大的浅埋煤田,煤层顶板主要特点是基岩薄,地表为厚砂土层。浅埋煤层采动后,上覆岩层垮落运动将直接波及地表厚砂土层,引起采场强烈来压及地表塌陷等灾害。通过物理模拟试验,揭示了厚砂土层贯通地表裂缝的形成和发展规律,发现地表厚砂土层初次垮落的"拱梁"和周期垮落的"弧形岩柱"结构。通过建立厚砂土层"拱梁"结构数学模型,得出了"拱梁"内的应力分量,并给出了厚砂土层破裂的判据和出现拉裂缝的位置,为确定周期性"弧形岩柱"的有关参数提供了依据,为工作面顶板压力控制和地表塌陷的分析提供了基础。

基于TRIGRS模型的浅层黄土滑坡破坏概率评价

以山西兴县某典型黄土斜坡为例,结合TRIGRS模型与Rosenblueth点估法,研究了降雨对浅层黄土滑坡的影响.根据室内试验、现场人工模拟降雨试验确定了主要参数值,计算了研究区的失稳破坏概率,并探讨了不同降雨阶段、不同坡度对区域斜坡破坏概率的影响.研究表明此方法适合计算降雨诱发的浅层滑坡,得出的滑坡破坏概率分布图可以在一定程度上反映该地区滑坡灾害的空间分布特征.

初始地下水对浅层边坡降雨入渗及稳定性影响

浙江省山地丘陵地区浅层边坡土层大多存在稳定的初始地下水,从而导致土体含水率分布复杂、降雨入渗和稳定性分析难度大。为此,根据土体非饱和特性确定考虑初始地下水影响的坡体含水率指数分布模型,根据雨强与土体饱和渗透系数的对比关系将降雨分为弱降雨和强降雨两类工况,基于Green-Ampt入渗模型及水量平衡原理推导考虑初始地下水影响的浅层边坡降雨入渗物理方程解析解;结合浅层无限边坡模型,分析考虑初始地下水影响的浅层边坡在降雨作用下的稳定性;当假定坡体含水率均匀分布时,改进模型可近似退化为传统模型;当坡体含水率呈指数分布时,通过数值模拟验证改进模型的有效性。结果表明:当浅层边坡基岩上部土层存在初始地下水时,降雨导致的失稳将发生在基岩面处,且失稳时间早于传统模型的预测结果;弱降雨工况下,雨强提高导致边坡触发失稳的时间呈近指数关系快速缩短;强降雨工况下,当不考虑坡面径流对入渗的促进作用时,雨强提高导致边坡触发失稳时间缩短,速度趋于平缓。

基于DEM的分布式斜坡稳定性模型在黄土沟壑区浅层滑坡中的应用

为评价SINMAP模型在黄土地区对浅层滑动稳定性分析的适用性和可靠性,基于1-5 000地形图获得数字化高程模型(DEM)和潜在的土壤湿度环境,利用室内和现场实验获取的物理力学参数,结合现场钻探和探槽估计的土层厚度分布,得出地表稳定性指数等级分布图。通过现场测量绘制的滑坡分布图与模拟结果对比和统计得出:实际滑坡分布多位于不稳定区域;模型的精度主要受DEM数据精度的控制,同时,滑坡检验点的位置对其也产生一定的影响,而空间参数差异变化对模型的影响较小。

单井循环浅层地热能开发的概念模型与数学建模

单井循环换热地能采集井是浅层地热能开发的一种新型方式,本文给出了它的概念模型、数学方程、数值计算方法、计算模型、几何模型、包括常量和变量在内的各参数赋值方法等。把水文地质过程、水动力过程、传热传质过程统一在同一数学模型之中,并对单井循环浅层地能开发中有关概念模型的一些具体问题进行了详细分析,为今后科学高效地开发这种绿色新型能源提供了理论依据。

强降雨作用下浅层滑坡尖点突变模型研究

采用非线性科学突变理论和数理统计方法分析了浅层滑坡坡体位移与降雨量、边坡稳定系数和坡体饱水面积比的关系,并结合工程实例建立了在强降雨作用下浅层滑坡的尖点突变模型,利用该模型分析了浅层滑坡突发失稳的破坏机理.研究结果表明,浅层滑坡坡体位移与降雨量的关系服从幂函数分布;边坡稳定系数与坡体饱水面积比的关系服从线性分布,边坡稳定系数随坡体饱水面积比的增大而减小;浅层滑坡一般是由强降雨触发的,强降雨是影响浅层滑坡稳定系数大小的最主要外部因素.建立的尖点突变模型揭示了浅层滑坡有时发生在强降雨过后的滞后原因.