含水层非均质结构的马尔可夫链地质统计方法及应用

针对含水层非均质性对地下水流动和溶质运移模拟的准确性有着重要的影响,但非均质性的刻画十分困难的问题,介绍了马尔可夫转移概率理论方法及其在含水层非均质结构研究中的应用,利用Walther定律建立了三维马尔可夫链,并将该方法用于研究位于山西省介休市龙凤河冲积扇岩相的空间分布规律.结果表明该地区细颗粒具有在垂直方向上向上沉积、水平方向上向外沉积的趋势,细颗粒岩相与粗颗粒岩相之间的关联性强而粗颗粒岩相之间的关联性差.该方法的缺点在于Walther定律的应用可能会增加不确定性.     

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。     

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。     

基于STIRPAT模型的甘肃省交通碳排放测算及影响因素分析

依据IPCC清单指南的数据, 采用"自上而下"的碳排放计算方法, 对2000-2013年甘肃省交通碳排放进行测算, 对交通碳排放总量、人均量、交通能源碳排放结构及碳排放强度进行动态分析. 基于STIRPAT模型, 运用岭回归统计方法对甘肃省交通碳排放影响因素进行定量分析. 结果表明: 甘肃省交通碳排放总量和人均碳排放量都呈逐年上升的趋势; 煤炭、汽油、柴油、电力四种能源消费的碳排放量占交通碳排放量的绝大部分; 交通碳排放强度呈下降趋势; 城镇化水平、客运周转量、货运周转量、人均GDP每增长1%, 导致交通碳排放分别增长0.221%、0.137%、0.174%和0.125%. 建设低碳交通体系将成为甘肃省交通部门减碳的有效途径.     

基于隐函数曲面的三维断层网络建模与不确定性分析

针对地质环境中不同断层构造出现交叉、削截等现象而构成的复杂断层网络,本文基于隐函数曲面重建提出了一种三维断层网络隐式建模方法。该方法首先以径向基隐函数曲面重建理论为基础,基于地质剖面图中断层轮廓线数据以及断层产状信息隐式构建三维断层面模型;然后使用二叉树结构描述不同断层间的空间拓扑关系构建断层网络模型;最后,考虑断层建模中产状信息估计的不确定性,定义了断层面法向量概率分布模型,采用信息熵指标定量评价断层模型质量。以贵州水银洞金矿床为实例矿床,选定包含多条断层的区域作为试验区,采用该方法构建了实例三维断层网络模型,结果表明,基于隐函数曲面的三维断层网络建模方法能快速构建区域内多条断层的三维断层网络模型和拓扑结构,有助于复杂断层网络快速建模和三维形态分析,为断层构造定量研究提供基础。     

基于网络建模与空间引力模型的城镇空间关联分析

准确把握城镇之间的空间关联格局,可为统筹协调城镇体系发展提供更有力的空间依据。以浙江省义乌市为例,运用多因素综合评价法测算各城镇规模综合指数,针对空间引力模型中距离因子修正问题,采用公路道路网络进行网络建模,通过寻找最优路径来衡量城镇间相互作用的距离关系,进一步以此来分析城镇空间关联的程度。结果表明：义乌市各城镇的规模大小存在明显内部差异,稠城街道最高,赤岸镇最低;义乌市形成了“一小时生活圈”的城镇空间格局,街道之间的平均时间距离低于乡镇;义乌市空间关联度以稠城街道为轴心向外递减,根据城镇相互作用大小可将义乌市城镇体系分为三个梯队。由此认为：采取网络建模下的时间距离来描述城镇间的相对距离关系,能够为揭示城镇间相互关系提供更为科学的空间依据,对义乌市空间发展及合理规划具有一定的指导意义。     

基于无线通讯网络的GPS多天线监测系统及其应用

介绍了基于无线通讯网络的GPS多天线监测系统的构成情况,包括系统设计、数据传输与管理、数据处理、数据质量分析和控制等。在公路边坡变形监测中的实际应用结果表明,该系统1 h测量精度已达到3.0 mm左右,既能自动连续地对滑坡变形进行监测,又能大幅度降低整个监测系统的费用,是滑坡等地质灾害变形监测的理想技术之一。     

基于ANP的模糊贝叶斯网络模型及其在海岸带地质灾害风险评价中的应用

海岸带位于海陆交互地带,其独特的地理、地质和环境条件导致其灾害地质现象发育,地质灾害易发性和危险性高。考虑到海岸带的重要经济和社会属性,开展海岸带的地质灾害风险评价显得极为重要。本文首先建立了基于模糊贝叶斯网络的地质灾害风险评价模型,结合网络层次分析法(ANP)确定模糊贝叶斯网络的条件概率,并简化了贝叶斯网络的结构图谱。在此基础上,以辽东半岛东部海岸带作为研究区,以崩塌、滑坡、地面塌陷、海岸侵蚀和海水入侵等5个主要地质灾害类型作为评价对象,开展了基于ANP-模糊贝叶斯网络模型的地质灾害易发性、危险性和风险性评价,并编制了综合地质灾害风险分布图;结果显示,区内高、较高风险区主要分布于研究区的西南部海岸带,面积为249km2,约占全区面积的9.1%。研究成果可为海岸带国土资源开发、经济建设规划、防灾减灾救灾等提供重要参考,对同类地区的海岸带地质灾害风险评价具有一定借鉴意义。     

基于改进BP算法的Elman网络在软基沉降预测中的应用

E lm an网络具有动态特性好,逼近速度快,精度高等特点,本文结合软基沉降的基本特征,建立了E lm an网络软基沉降预测模型。考虑到经典BP算法的缺陷,采用改进BP算法对网络进行训练学习。实例分析表明,本文所建立的E lm an网络模型具有一定的可靠性和实用性。     

基于GIS的三维水文地质建模及应用——以咸阳市为例

为了提升城市地质调查工作的总体服务水平,通过搭建城市地质综合GIS平台,采用人机交互式单元分割-拼接建模方法,以水文地质剖面为基础数据,加入水文地质钻孔、水文地质图、地表高程等多源数据作为约束,首次在咸阳地区构建了建模深度300 m、建模面积3714 km2的水文地质三维结构模型.本次建模的工作顺利完成为研究咸阳地区地下水文地质结构、地下水资源赋存特征提供了三维可视化的数据支撑,也为其他城市开展类似建模工作提供借鉴.     

基于矢量网络分析仪的低频探地雷达系统野外实验及结果分析

系统地介绍了基于矢量网络分析仪的步进频率探地雷达系统的基本原理及组成,同时采用该系统进行了野外勘探实验.通过对实验结果进行分析表明,低频探地雷达系统适合野外应用并具有准确的探测结果。     

基于复杂网络的珠江流域片极端降水空间特征及时间规律分析

研究极端降水特征和演变规律对流域防灾减灾具有重要意义。采用长期逐日高分辨率卫星降水数据,结合统计显著性检验构建无向网络和有向网络,分别编码极端降水的连接与传播,以珠江流域片为例,分析极端降水的空间特征与时间规律。结果表明：西江流域有最大的极端降水发散源和汇聚地,红水河、黔浔江、左江交界处度中心性大于0.5,韩江流域和东江上游平均传播距离超过400 km,根据最大5%聚类系数辨识出五大流域极端降水中心;空间上,存在韩江流域、东江流域、珠江三角洲中心,长安-桂林场次中心来自柳江流域中心,海南岛中心对珠江流域片有传入影响;时间上,极端降水主要在5月下旬至6月上旬从珠江流域片向韩江流域、东江流域和珠江三角洲中心传入,在6月上中旬从韩江流域、东江流域、珠江三角洲和柳江流域中心向红水河、柳江、黔浔江及左江交界处传出。     

基于离散裂隙网络模型的节理岩体渗透张量及特性分析

节理岩体几何结构非常复杂,研究其渗流特性对于指导含水岩层稳定性分析具有重要价值。应用离散裂隙网络模型DFN方法,基于VC++6.0软件平台,建立了平面渗流分析方法,分析了节理岩体不同几何分布情况下的渗透率张量特征,通过定义渗流定向性系数对岩体渗流的定向性特征进行了定量分析。结果表明：单组节理岩体渗流具有明显的各向异性特征,渗流定向性随着节理角度变化显著;节理随着节理贯通性增加,节理渗透率呈现对数增加趋势;两组节理情况下,各向异性特征随着节理组间夹角变化;两组节理岩体渗流特征研究中,正交分布下,岩体仍存在各向异性,但渗流定向性系数较低;当节理倾角服从正态分布时,随着节理倾角标准差增大,渗透率增加;两组节理夹角不同时,节理渗透主方向倾角随着夹角增大而相应增大,基本沿两组节理夹角方向的角平分线方向。     

基于图切剖面的降扎温泉三维地质建模研究及应用

本文以若尔盖降扎温泉区为研究对象,在编制研究区构造纲的基础上,沿垂直于主断裂方向绘制图切剖面,通过轮廓重构和等值面提取MC算法,构建研究区地层、构造等三维地质模型,服务于下阶段地热-地质模型构建。     

基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模及ADINA前处理在FLAC3D 建模中的应用

逆向工程技术作为一门新兴学科在复杂模型建模方面具有独特优势,并在许多领域得到了广泛的应用,在此基础上本文首次提出了基于逆向工程的三维复杂地质体精细建模技术,使得建立模型达到既可视又可算的目的。利用现行大型通用有限元仿真平台(ABAQUS,AD INA,ANSYS等)良好的网格划分功能且具有与CAD /CAM软件有着良好的接口这一优点,对模型进行网格划分,然后转换为FLAC3D能够接受的格式,从而克服了FLAC3D在前处理建模方面的不足。以AD INA为例对相应的接口程序开发过程进行了阐述,将上述技术方法应用于工程实例,取得了很好的效果。     

基于水平集的复杂三维地层模型建模及在地下工程中的应用研究

由于地质体存在断层、尖灭、出露等复杂地质现象,在三维地层建模时,为了表达这些现象,无论是面模型还是体模型或混合模型,都存在空间分割或曲面求交线的问题。由于地质体拓扑关系的复杂性、数据误差以及计算机精度问题,使得这些模型在实际建模过程中常常失效。运用水平集理论可以有效解决这一问题,水平集用隐函数表达曲面（或超曲面）,可以实现复杂地质体的表达及并、交、差等拓扑运算。在三维地层建模中,插值生成各种地质界面后,用水平集表达这些地质界面,利用水平理论完成各种复杂的拓扑操作,建立以水平集表达的三维地层模型。在此基础上,插入水平集表达的各种工程活动界面,利用水平集理论进行拓扑操作,可构建各种工程活动后的地层模型。再利用Marching cube算法抽取各种地质界面或工程活动界面,构建可用于实时可视化或用于工程评估（如有限元计算）等的NMTINF-BR地层模型或工程活动后的NMTINF-BR地层模型。     

基于结构面网络模拟的岩体深部卸荷裂隙及非均质特性研究

深部卸荷裂隙是一类非构造成因的特殊地质现象,常出现在高山峡谷地带,对工程建设有重要影响。将二维结构面网络模拟运用于模拟某水电站边坡平硐内深部卸荷裂隙和常规卸荷裂隙,在该模拟结果中布设18个虚拟钻孔,利用Autolisp编写岩石质量指标统计程序来计算岩体RQD值。并统计、对比两类裂隙岩体在不同阈值的岩体RQD值及其标准差。利用RQD值的差异将两类岩体裂隙实现区分,同时基于RQD值的标准差体现出的数据的离散性,进一步分析裂隙岩体的非均质特性。     

滑带土原位直剪试验条件的不确定性及基于BP网络的抗剪强度参数估计

滑带土原位直剪试点的物质构成、含水率、应力历史均具有随机性,预剪面边界约束、恢复初始固结状态的程度、剪切过程中的排水条件等因素则具有模糊性,这些不确定性因素导致试验成果离散、代表性受到局限。以原位直剪强度参数以及破坏面现场定性地质描述、含水率测试、颗粒分析结果训练BP网络,利用BP网络的高度容错性和强大的非线性映射能力,估计滑带土的抗剪强度参数,可在一定程度上可克服试验成果离散的影响。     

基于贝叶斯网络的隧道勘察设计期大变形灾害概率分级预测与应用研究

我国西南山区的铁路和公路隧道在遭遇高地应力、软岩和断层破碎带等不良地质条件时常发生挤压大变形灾害,带来巨大的经济损失.从隧道工程勘察设计期的实际需求出发,考虑该阶段预测指标的易获取性,以隧道埋深、围岩级别、等效洞径和岩石强度作为预测指标;搜集建立了以我国西南地区隧道工程为主的包含151组大变形案例的数据库.采用贝叶斯网络模型建立了不完整数据条件下隧道挤压大变形灾害概率分级预测模型,通过十折交叉验证确定模型准确率为76.52%.基于该模型研发了一款大变形分级预测软件平台,并在九绵高速公路白马隧道开展应用,预测准确率达71.11%.本研究成果可为我国西南地区类似地质环境条件下隧道勘察设计期大变形灾害预测提供技术支撑.