斜坡灾害自组织临界性与极值分析

用3种非均匀沙堆作为斜坡灾害的概化模型,通过实验研究其演化行为规律,结果均呈现自组织临界性。进一步分析滑坡、崩塌和泥石流等斜坡灾害实例,表明幂律特征和自组织临界性是许多斜坡灾害的共性。证明幂律分布特征下,斜坡灾害暴发规模的极值分布的极限收敛于Ⅰ型渐进分布。运用推导出的计算公式,以云南蒋家沟泥石流为例,进行计算分析。     

路堤沉降的时间序列动态预测方法

路基沉降受许多复杂因素的影响,是一个动态的相互依存的过程。在路基填筑施工过程中,根据沉降观测数据用时间序列分析方法建立等维信息动态预测模型。随着新数据的加入,适时修改预测模型参数。工程实例研究表明:等维信息预测模型预测路墓沉降简单、快捷,一步预测误差一般在5mm以下,平均误差绝对值只有2.3mm。预测步数越大,则误差也越大。     

基于混沌理论的铁路客货运量预测研究

应用混沌理论的相空间重构方法,分析与铁路运量相关的12组时间序列,分别计算它们的嵌入延迟时间、嵌入维数、关联维数、最大Lyapunov指数等混沌统计量,并以此为依据判断12组时间序列的混沌特性。结果显示:铁路客货运量及周转量不具有混沌特性,对应的4组时间序列不是混沌的;铁路客货运量、周转量的增量及增长率都具有明显的混沌特性,它们对应的8组时间序列是混沌的。在识别是否混沌的基础上,应用基于最大Lyapunov指数预测方法,对铁路客货运量、周转量进行预测检验及预测结果分析。     

基于最大Lyapunov指数的铁路货物运量预测研究

根据混沌理论具有分析非线性动态系统混沌特性的特点,对货物发送量相关时间序列进行了分析和研究。本文在Takens相空间重构的基础上,利用C-C方法求嵌入时延与嵌入窗、G-P方法求嵌入维数;应用小数据量法计算铁路货物发送量相关时间序列的最大Lyapunov指数,并进行混沌特性分析,结果显示:货物发送增长量和增长率符合混沌特性,货物发送量不符合混沌特性;利用基于最大Lyapunov指数方法和BP神经网络方法对1999年1月到2013年4月共172个月的铁路货物发送增长量和增长率进行预测,预测结果表明基于最大Lyapunov指数预测值能够较好地与实际值相吻合,其预测的准确度明显好于BP神经网络预测值,因而混沌理论中的最大Lyapunov指数预测在货物发送量相关时间序列预测中有广泛的实用价值。     

基于径向基神经网络的铁路客货运量预测研究

根据径向基神经网络具有分析非线性动态系统的混沌特性的特点,对铁路客货运发送量相关时间序列进行分析和研究,在Takens相空间重构的基础上,利用互信息方法求嵌入时延、伪邻域方法求嵌入维数;应用G-P方法和最大Lyapunov指数方法对铁路客货运量时间序列进行混沌识别;根据RBF神经网络的学习算法和辨识原理,对铁路客货运量预测流程进行分析。应用径向基神经网络对铁路客货运量自1999-01-01-2012-08-27共4 988 d的发送量为基础进行径向基神经网络预测;并对预测误差进行检验及对预测结果进行分析。研究结果表明：基于径向基神经网络预测值能很好地与实际值相吻合,因而在铁路客货运量相关时间序列中预测有广泛的实用价值。     

基于LSTM的高铁大风预测模型及算法研究

通过对风速数据进行时间序列分析,建立风速预测模型,实现大风灾害的预警,对提升高铁运营安全保障能力具有重要意义.通过分析某高铁客运专线防灾系统的历史风速数据,建立了一种基于LSTM神经网络的大风预测模型,使用TensorFlow平台进行模型参数训练,并结合实际监测数据进行了模型验证.结果表明,该方法预测未来20 min的...     

降雨量预测理论模型及其工程应用研究

历年降雨量组成一灰色系统，利用灰色GM（1，1）模型建立降雨量的预测理论模型，灰色GM（1，1）模型主要用于时间短，数据少，波动小的预测问题，它要求预测的数据序列的几何图形呈单调递增或递减，因而对随机波动性较大的数据序列拟合性较差，故预测精度也低，而Markov链预报的对象为一随机变化的动态系统，它主要是根据研究对象的水同状态之间的概率转移来推测系统的未来发展变化，转化概率反映了各种随机因素的影响程度，因而Markov链适合随机波动大的预报问题，在这一点上它恰好弥补了GM（1，1）模型的局限性，由于降雨量的预报问题为随时间变化而呈某种变化趋势的非平衡随机过程，并受各种随机因素的影响,因此灰色GM（1，1）对降雨量的预测结果总是要围绕某一变化趋势产生偏差，跳跃，摆动，因此在灰色预测的基础上，与Markov链耦合建立了修正降雨量的理论预测模型，并进行了严密逻辑推理，最后结合工程实际，进行应用研究，并与实际观测结果进行比较，预测结果接近实际观测结果，验证了模型的正确性，为降雨量的预测提供了一种新途径。^[1]     

青藏铁路格拉段沿线风速短时预测方法

青藏铁路大风监测预警系统采用时间序列法实现沿线风速的短时预测.利用时间序列法对经过1min平均化处理后的非平稳实测风速序列建立ARIMA(11,1,0)模型,进行超前3步预测计算,获取第3 min平均预测风速,预测平均绝对误差为2.237 2 m·s-1.针对时间序列法第3 min平均预测风速精度低的问题,采用提出的滚动式时间序列法修正时间序列法预测计算步骤,重新获取第3 min平均预测风速,预测平均绝对误差减小为1.1670 m·s-1.使用最小二乘法拟合样本每分钟内最大实测风速和该分钟平均风速的相关系数K,通过K为1.142 8修正滚动式时间序列法第3 min平均预测风速,获取滚动时间序列法第3 min最大预测风速,预测平均绝对误差为2.090 4 m·s-1.滚动式时间序列法第3 min平均风速、最大风速的两者预测均满足精度要求.滚动式时间序列法已经在系统中使用.     

资料缺乏地区诱发泥石流临界降雨量预测

常用的泥石流临界降雨量预测方法是基于统计资料的实证法和频率计算法,但在大多数山区,可能没有泥石流统计资料,诱发泥石流的临界降雨量预测存在困难。基于泥石流的起动机理,对松散堆积体进行受力分析,采用摩尔-库伦强度准则计算松散堆积体破坏起动时的临界水深,并通过泥石流流域内的产汇流分析计算得到泥石流发生的临界降雨量,该方法在乌东德近坝区的5条泥石流沟进行了应用和验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。     

藏东南培龙贡支泥石流形成机理与发展趋势分析

为了研究藏东南地区冰川-暴雨型泥石流的形成机理,并预测其发展规律,选择培龙贡支泥石流作为研究对象进行调查分析,归纳该泥石流的孕育背景,总结其典型特征,计算其物理力学参数,分别从泥石流的物质来源、动力环境、诱发因素等成灾条件分析其形成机理,揭示该泥石流灾害类型独特、位于地区降雨中心、强降雨周期长及物源类型丰富的特点,对其危险程度、易发程度、发展趋势进行分析、评价。研究结果表明:培龙贡支泥石流属于高危险泥石流,在不利地质条件的共同作用下,研究区存在泥石流频繁爆发的可能性。采用调查和计算相结合的方式对培龙贡支泥石流进行研究,可为同类型的泥石流的分析研究提供参考。     

完尕滩泥石流对新建兰合铁路的影响评价

通过对完尕滩泥石流流域的地质调绘、走访和资料搜集,查明泥石流流域内的地层岩性和松散堆积物数量、地形与沟床纵坡以及径流动力,明确泥石流的类型、规模。再运用流域环境条件量化权重标准,对泥石路沟的12个单因子定量或半定量评价,判定出泥石流沟的活动性和激发暴雨类型。计算出泥石流流体密度、流量和最大一次淤积量等相关参数。并对铁路在泥石流通过区的冲淤状态进行检算。最后结合新建兰合铁路与泥石流沟的相对空间关系,分析评价该泥石流沟对拟建兰合铁路的影响程度,并提出合理的工程措施建议。     

大水矿山地下水水害致灾预测研究

从系统工程学理论角度出发,通过对采掘-排水-地下水系统致灾机制进行分析,确定了大水矿山地下水水害致灾主要是由系统中关键参量特性决定的,即由相邻水文地质单元径流补给、大气降水补给及排水系统排水量的不确定性导致;通过对3个主要影响因素的随机特征分布进行研究,得出系统灾害发生概率计算方法,为预测系统的灾害概率提供依据;将失效模型与矿山地下水模型结合,得到了地下水灾害强度及分布特征。该研究量化了矿山灾害,为制定水害防治方案提供一定的科学依据。     

川藏铁路主要地质灾害特征及地质选线探析

拟建川藏铁路横穿三山,跨越五水;沿线地形起伏大、构造活动强烈、地层岩性及气候复杂多变;大型崩滑体、高位危岩落石、泥石流、碎屑坡、水毁、雪崩、冰害及生长期高陡岩质边坡等山地灾害发育,其具有规模大、破坏力强、灾害发生频繁且难于治理等特点。在调查拟建川藏铁路沿线主要地质灾害及分析其特征的基础上,从地质角度研究其选线原则。研究认为:拟建川藏铁路高山峡谷地貌段选线首先应遵循线位服从桥位、桥位服从地质及线位服从车站、车站服从地质的两大总体选线原则;对于高山峡谷地貌段,铁路选线宜应先确定桥位,再以越岭的长隧方案或以傍山的长隧短打方案展线为宜,尽可能地绕避大型不良地质体;对于藏东南宽广的高山峡谷地貌段,铁路选线宜外移绕避大型滑坡、岩屑坡或展线于对岸避开泥石流,主要以路基或桥的方式、局部可辅以隧道绕避大型不良地质体通过为佳;而针对迫龙藏布峡谷段,铁路选线宜以傍山的长隧短打的方案通过为佳,尽可能减少线位露头以绕避地质灾害体。     

基于多FBM的网络流量建模研究

网络业务建模是网络规划与性能评价的重要基础,常用分形布朗运动(FBM)模型来进行自相似业务建模.但FBM是精确自相似过程,由于比较简单,它只能用于刻画单一Hurst系数的精确自相似过程.而实际网络流量是一个复杂的过程,其统计特性随时间尺度而变化,不能用单一Hurst系数的精确自相似过程来描述.本文提出用多个FBM模型对尺度行为建模,并在Norros给出的缓冲区溢出概率公式的基础上,推导出平均队列长度、队列长度的方差、平均时延、时延抖动和有效带宽的计算公式.     

基于可拓方法的泥石流危险性评价

运用可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数,构建泥石流危险性评价的经典物元和节域物元,建立泥石流危险性评价的物元模型。应用建立的物元模型,选取泥石流规模、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域最大相对高差、流域切割密度、主沟床弯曲系数、泥砂补给段长度比、24 h最大降雨量、人口密度等10个因子作为泥石流危险性评价因子,对8条典型泥石流沟的危险性进行评价,获得客观合理的评价结果。与其它评价方法的对比结果表明:该方法能较真实地反映实际泥石流沟的危险性等级,证明可拓学理论应用于泥石流危险性评价的有效性和可行性。     

基于未确知测度理论的隧道施工瓦斯灾害风险评价

选取煤层厚度、煤层瓦斯含量、回风流平均瓦斯浓度、相对瓦斯涌出量、岩石类型、连通封闭性、深度值、隧道跨度、隧道长度、通风风速和涌水量等11项瓦斯灾害指标作为隧道施工瓦斯灾害风险评价指标体系,并建立各指标的等级标准。将序关系分析法(G1)和反熵权法(AEW)运用拉格朗日乘子法确定组合权重,构建各指标的单指标测度函数,并计算出各指标的综合测度评价向量。为了优化未确知测度置信度识别准则,引进集对分析(SPA)关联系数确定各隧道的瓦斯灾害风险等级。并对24个瓦斯隧道进行瓦斯灾害评价,并和FDA法评价结果和现场实测结果进行对比,精度达到91.7%,基本符合实际情况,表明了该评价方法合理有效,可为隧道施工瓦斯灾害评价提供理论参考。     

京原线K157泥石流成因分析及防治措施

京原铁路蜿蜒于太行山区,受地质构造影响地质灾害广泛存在,K157泥石流属于严重-极严重暴雨型泥石流。根据泥石流沟的现场勘察,从地形地貌、地层岩性、地质构造、人类活动等对泥石流形成机制进行分析,指出该泥石流成因是暴雨引起崩塌型泥石流。通过对主支沟汇水、崩塌形成原因进行分析,得出松散物源总量为5.6×104m3,可能参与泥石流活动的动储量约1.9×104m3。根据对泥石流沟量化评分,冲沟易发程度为极易发,急需进行处治,结合工程实际,根据泥石流沟形成的原因,提出分流、隔离网、主动网、挡墙、拦渣坝、涵渠扩孔等综合处理方法。     

流量影响线及其在桥梁山洪水害预报中的应用

在单位线法的基础上提出流量影响线法。流量影响线的数学模型与简支梁应力影响线的数学模型相同,这样就将洪峰流量计算转换成结构力学中的影响线最不利加载。流量影响线法需要利用历史上的洪水在桥梁墩台上留下水痕高程并收集到降雨量系列,完成流量影响线的标定。在接收到新的降雨量数据后,将雨量当作移动荷载在流量影响线上加载,计算出流量历程曲线,据此确定出最大洪峰流量和到达桥址处的时间即造峰时间。使用流量影响线计算流量时不需要流域面积,可以减少外业工作量。无论是已经建立单位线的地区还是没有建立单位线的地区,都可以利用流量影响线法预报山洪对中小桥的影响。流量影响线法可以为抗洪提供科学依据,为行车安全与抢险赢得宝贵的准备时间。