基于熵值法的BP网络输入变量加权分层方法研究

当BP网络模型的输入变量包括多个类别时,如果其中几类变量的个数远多于其它类别的变量,变量多的这几类会削弱其它类变量对输出变量的影响,导致模型预报误差增大。提出BP网络输入变量加权分层的改进方法。根据熵值法模型对每个类别包含的所有变量按其重要程度加权平均,得到代表各类的综合影响指标,将这些综合影响指标作为BP网络模型的输入变量得到模型预报结果。改进后的模型更全面合理地考虑了各类输入变量的变化对输出变量的影响,发展了神经网络的应用理论。实例计算表明,模型预报精度得到明显提高。     

参考作物腾发量预测的径向基函数法

探讨了采用径向基函数网络模型进行参考作物腾发量预测方法的可行性,设计多组数字实验处理研究了输入因子间相关性对网络模型预测准确性的影响,预测结果与Penman-Montieth方法计算结果比较表明,所确定的模型与改进的Penman公式计算值有很高的一致性,具有一定精度。     

渗透压力对重力坝有限元分析的影响研究

针对有限元分析重力坝的应力和抗滑稳定性时,如何正确模拟作用在建基面上的扬压力的问题,通过对有限元法中不同扬压力施加方式对计算结果影响的分析比较,探讨了各自的适用性。采用平面渗流理论,分析了渗透压力对坝体变形、应力分布及抗滑稳定的影响。数值计算结果表明：坝体内渗流场形成后,将扬压力以面力的形式施加在建基面上的方法是不可取的;采用浮重度的方式模拟扬压力的作用,得出结果的可以近似地满足工程精度要求。计算结果还表明,防渗帷幕和排水孔对重力坝的应力、抗滑稳定具有较大的影响。     

沉积盆地超压系统内油气的生成与保存

沉积盆地内的超压系统是一个相对独立的封闭-半封闭体系,与油气生成、保存关系密切.超压系统内矿物介质、有机质、水相互作用过程以及有效应力对有机质演化的作用机理研究揭示了超压对有机质演化具有显著的阶段性和差异性,具体表现在:(1)压力的影响程度是有机质演化程度的函数;(2)超压/压力效应对有机质演化发生显著影响需要达到某一最小值,即门限值;(3)在有机质演化不同阶段发育的超压对生烃的影响不同;(4)同一超压系统内,不同类型有机质对超压的响应具有差异性.迄今,已经建立了超压/压力对有机质演化影响程度的定量化模型,包括化学动力学模型和热力学模型两类.化学动力学模型仍有许多需要改进的地方,如压力影响的阀值、指前因子和活化能随反应时间的变化规律等,相对而言,热力学模型似乎更简单、易用,但其可靠性和普适性还有待时间的检验.由于异常高压对超压系统储层内原油的热裂解反应具有抑制效应,有利于深部高温高压储层内液态烃的保存,因此,含油气盆地深部高温高压地层已成为一个较为有利的石油勘探领域.     

泥石流拦砂坝底扬压力分布及影响因素试验

泥石流拦砂坝底的扬压力会抵消坝体的部分有效荷重,影响其抗倾覆稳定性。为了研究拦砂坝底扬压力的分布规律及其影响因素,设计制作了拦砂坝模型和扬压力采集系统,开展了不同沟床坡度和不同坝前堆积条件下的扬压力模拟试验。试验结果表明,扬压力自坝踵至坝趾不断减小,且与渗流距离呈线性关系,当坝前有堆积物时相关系数绝对值达到0.98以上;沟床坡度明显影响坝底扬压力的分布。随着沟床坡度的增加,扬压力不断减小,且对坝踵处扬压力的影响较坝趾处更大;坝底和坝前堆积物的渗透性对扬压力的影响也很显著,它们的渗透性越差,扬压力就越小;坝前堆积物的渗透性还显著影响扬压力的分布规律,渗透性越差,其分布规律性就越强。研究成果为深入研究泥石流拦砂坝底扬压力的作用过程和作用机制奠定了基础。     

Budyko假设对松花江流域实际蒸散发的模拟研究

基于Budyko假设,考虑土壤水蓄变量因子,改进流域水热耦合平衡方程,验证了Budyko假设在松花江流域的适应性,分析了松花江流域实际蒸散发(ET_a)的时空变化特征及其驱动机制。主要结论如下:(1)以1995～2006年作为模型参数率定期,2007～2012年作为模型检验期,用P-ΔS代表陆面蒸散发的水分供应条件,结果表明,增加土壤水蓄变量因子,提高了模型对实际蒸散发的模拟精度。(2)在α=0.1的显著性水平下,1995～2012年各汇水区ET_a均没有趋势性变化;ET_a在空间上由西向东逐渐增加,存在明显的地带性。(3)降水对ET_a的贡献量空间变化与潜在蒸散发、降水、土壤水蓄变量对ET_a总贡献量空间变化一致,表明松花江流域的水分条件是影响实际蒸散发的主导因素。     

构造-流体-成矿体系的反应-输运-力学耦合模型和动力学模拟

建立了一个综合的构造流体成矿体系的反应输运力学耦合动力学模型。利用有限元方法求解岩石变形、断裂作用和断裂网络统计动力学、流体流动、有机和无机地球化学反应及成岩成矿作用、压力溶液和其它压实力学、热迁移的方程组 ,可以对构造流体成矿体系的动力学演化过程进行 1～ 3维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下描述构造流体成矿体系的主要变量的时空演化 :( 1)与成矿流体的形成和性质有关的变量 ,如地层中矿物 (包括成矿物质 )的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等 ;( 2 )与构造变形和流体运移有关的各变量 ,如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造 (断裂 )渗透率等 ;( 3 )与沉淀成矿有关的变量 ,如矿物 (金属矿物和脉石矿物 )的成核速率、各矿物的沉淀量等 ;( 4 )上述各有关变量间的时空耦合关系 ,如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。以湖南沃溪金锑钨矿床为例 ,应用该模型和方法对成矿动力学过程和动力学机制进行了初步的模拟与分析。     

结构方程模型在地球化学数据分析中的应用

为了实现通过确定地球化学组合元素来反映成矿异常, 本文在主成分分析模型的基础上, 引入了新的结构方程模型(SEM).与主成分所不同的是, 结构模型综合了经典统计方法中的因子分析和路径分析方法, 以与研究对象具有较好的拟合度为标准来确定最优解, 并通过模型最优解来确定新的成分组合, 因此结构模型所确定的成分变量不一定是具有最大变化性, 而是与研究对象最接近的因子变量, 该因子能够更好地反映研究对象.介绍了结构方程模型方法的原理, 并利用加拿大Nova Scotia省西南部湖泊沉积物地球化学数据建立了与热液型金矿有关的地球化学元素结构方程模型, 研究了结构方程模型所给出的组合变量空间分布规律以及与金矿床的关系.与主成分分析方法所给出的计算结果进行对比发现, 结构模型所计算的与金矿相关的组合变量与矿床的空间相关性较高, 并且对金矿床(矿点)也具有较好的预测性.      

参考作物蒸散量的分布式模型

在对参考作物蒸散量计算模型的参数(气压、辐射)进行地形(坡度、坡向和高度)校正的基础上,利用GIS的空间分析功能,建立了基于数字高程模型(DEM)的区域参考作物蒸散量的分布式模型.并以内蒙古半干旱鄂尔多斯高原沙地区(面积为114km2)的考考赖沟流域为例,计算了该区参考作物蒸散量的空间分布.参数校正前后的计算结果比较表明:参考作物蒸散量在受地形影响的情况下,具有较大的空间变异性,且这种变异程度随模型空间分辨率的降低而减小.模型的建立与实现提高了区域蒸散估算的精度,对于区域水分平衡研究和分布式地理模型以及沙质荒漠化防治模式研究具有重要意义.     

矿石伴生组分储量计算中多元回归方程式的应用

综合利用矿产资源十分重要。一些稀散元素,如铋、钻、铼等大都通过综合回收来解决。本文试图在矿石综合利用时,通过多元回归分析查明物质间的依存关系来计算伴生元素储量。逐步回归是考察和研究各元素间联系密切程度的一种数学分析方法,参加回归方程的几个变量中,有些因子表面看来与Y(变量)的相关性很密切,但几个变量合起来逐步回归时因子的变化在Y的回归方程中意义不大。变量间本来有着相关联系,但在回归时它对Y的作用却被其他因子所代替,若留在回归方程中既增加计算的上麻烦,又增加回归方程的不稳     

Study on Optimal Grouting Timing for Controlling Uplift Deformation of a Super High Arch Dam

A grouting model is developed for use during the grouting of the complex foundation of a super high arch dam. The purpose as to determine the optimal grouting timing and appropriate grouting pressure involved in controlling the uplift deformation of the dam. The model determines the optimal grouting time as the height of the arch dam increases with the concrete pouring, by checking the tensile stresses in the dam against standard specifications. The appropriate grouting pressures are given on the basis of the actual grouting pressures monitored during the upstream riverbed foundation grouting. An engineering procedure, applying the model, was then proposed and used during foundation grouting under the toe block of the Xiluodu super high-arch dam in south-western China. The quality of the foundation grouting was evaluated against the results from pressurized water permeability tests, acoustic wave velocity tests, elastic modulus tests and panoramic photographing of the rockmass on completion of the foundation grouting. The results indicated that the proposed grouting model can be applied to effectively reduce the uplift deformation and associated cracking risk for super high arch dams, and it can be concluded that the proposed engineering grouting procedure is a valuable tool for improving foundation grouting under the toe blocks of a super high arch dam.     

基于饱和指数模型的坝基帷幕体防渗效果及耐久性研究

帷幕体的修建是为了对坝基进行加固和防渗,但在蓄水条件下,坝基帷幕体遭受长期的高压渗流、溶蚀等作用,坝基帷幕防渗作用衰减以致失效,从而引起坝基渗流量增加和扬压力增高。依据地球化学热力学的基本理论,通过分析坝基地下水微观动态,定量化解析幕后地下水溶液与某种矿物之间的反应状态,采用了基于化学热力学模型的FORTRAN程序,从一个侧面来反映坝基帷幕体防渗效果及其耐久性。结合某工程实例,建立2001－2010年的时间序列模型,计算出的方解石饱和指数由2.03变为0.26,揭示出某坝10坝段处坝基帷幕体的防渗性能及其耐久性发生了衰减,且具有阶段性变化的特点,2001－2004年间与2006－2008年间坝基地下水的微观动态处于相对稳定的时期（缓变）;2005年间与2009－2010年间处于突变时期（陡变）。揭示出该坝段坝基帷幕体的防渗性能出现了局部的衰减,其结果与地下水宏观动态反映出的规律较一致,证明该方法在一个侧面能够反映出帷幕体的防渗性能和耐久性的变化特征。     

水平岩土层实体拦砂坝基底水压力研究

基于连续性方程、达西定律和伯努利表达式,在合理的假设条件下,本文推导了水平岩土层的实体拦砂坝基底处关键点的水压力解析式,通过与数值模拟(Autobank有限元程序)对比可知,本文解析式与数值分析结果误差非常小,其误差基本控制在1%以内,该解析方法是可靠稳定的。本文还进一步讨论了该方法的应用价值,依据得出的水头,可计算构筑物下游x处的水力坡降,判断构筑物下游土体的渗透变形类型,也可估算需要处理的范围以及对护坦长度的设计提供依据。依据相关文献结论,提出运用该解析式计算有坡度的沟床的拦砂坝基底扬压力偏于安全,并且提出了该解析式计算实体拦砂坝底部水压力是否需要考虑“地基的有效深度”对基底水压力的影响问题,此问题还需要进一步研究。     

Effect of Location and Angle of Cutoff Wall on Uplift Pressure in Diversion Dam

Some facility for the prevention of piping, reducing exit gradient and seepage amount under hydraulic structures, is construction of cutoff wall and drain. Therefore, this study compares the efficiency of cutoff wall on some design parameters in an assumed diversion dam cross-section. For this purpose, different placements of cutoff wall with various angle of inclination were used in the dam foundation. Results of this study showed that minimum uplift pressure happens when cut off wall is in the heel (upstream) of the dam. With fixing of longitudinal cut off wall placement, inclination of cutoff wall respect to the vertical position, results in reducing of uplift pressure. Effect of inclination of cutoff wall in upstream of the dam; respect to vertical position, in reducing of uplift pressure is very high.     

卡拉水电站坝区渗流控制效应精细模拟与评价

卡拉水电站坝址区河谷狭窄,岸坡陡峻,地质条件复杂,渗漏问题突出。为减小卡拉坝区渗漏并改善大坝的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。采用子结构、变分不等式和自适应罚函数相结合的方法（简称SVA方法）,结合典型溢流坝段与坝区整体渗流场分析成果,评价卡拉大坝及坝基渗流控制方案的合理性,并论证其优化的可能性。研究表明：①防渗帷幕有效雍高了帷幕上游侧岩体内的地下水位、增加了绕坝渗流的渗径长度并降低了坝基的扬压力,排水系统则显著降低了坝体内的孔隙水压力以及坝基扬压力;②排水孔幕间距对坝体内的自由面分布有着显著影响,排水孔幕间距取3.0～4.5 m是合适的。     

Numerical Investigation of the Optimum Location for Vertical Drains in Gravity Dams

The seepage beneath a concrete dam causes an upward force acting to the dam foundation, known as uplift. Previous literatures show that implementation of drainage wells in gravity dam foundations causes a reduction in uplift forces. The main aim of these wells is to drain excess seepage flow bypassed from the cutoff wall and to reduce the uplift force. The location of the drains in the foundation plays a key role in reducing the pressure. In the present study, effect of the location of drain pipes from the upstream face of the dam (s), space among them (n) and drain’s diameter (d) in uplift force reduction is investigated. The processes of the study have been performed by the Seep/w software based on the finite element method. Results show that the use of a drain system reduced the uplift forces developed beneath the floor of the structure. If the drain is located close to the face of the dam, it may not be effective in reducing the uplift. On the other hand, shifting it too much away from the upstream face of the dam will lead to increased total uplift. It is, therefore, desirable to find out the location of the drain such that the total uplift is optimum. Optimum location of the vertical drains is not fixed, and by increasing vertical drains distances from each other and also decreasing drain diameter, optimum location would be shifted to the downstream. For example introduction of system of pipe drains to the floor of gravity dams reduced the uplift force acting on the floor by up to 80% for d/l = 0.0004, n/l = 0.024 and s/l = 0.08. This reduction in uplift becomes up to 65% for d/l = 0.0004, n/l = 0.048 and s/l = 0.12. The best location of the drain is such that the total uplift is minimum and this is presented in both design charts and algebraic equations in this study.     

大坝安全诊断的混沌优化神经网络模型

为了提高大坝变形的预测精度,采用小波变换和分形理论对大坝位移观测数据的非线性动力学特性进行了分析,揭示了其具有低维混沌动力特性,这为大坝变形预测模型的建立提供了理论依据和先验知识。基于低维混沌动力特性,设计了能捕获大坝位移观测数据全局动力特性,兼具神经网络模型结构优化和动力机制时新的混沌优化神经网络大坝变形预测模型。在工程实例中,由多个度量指标组成量化评价体系,对模型预测性能进行综合评价,结果表明,所建模型比传统BP神经网络和ARMA模型具有更高的预测精度。     

On the use of pore pressure measurements in safety reassessments of concrete dams founded on rock

In probabilistic stability analyses of concrete dams founded on rock, the uplift pressure is often a parameter of major importance. In previous literature, it has been suggested that assessing uplift with pore pressure measurements, instead of using empirical assumptions, could improve the calculated dam safety. This paper presents a coherent methodology to investigate whether incorporating pore pressure measurements has any impact on the calculated dam safety, based on Bayesian linear regression of pore pressure data in combination with series-system and the first-order reliability method. The study concludes that the probability of sliding failure is closely related to the probability of an extreme increase in uplift. Hence, measured uplift should only be incorporated while this probability remains sufficiently small, which requires proper programs both for uplift monitoring and for maintenance of drains and grout curtains.