基于灰色有限差分模拟的地下水位动态研究

以灰色系统理论为基础,建立了模拟区域内离散结点的灰色有限差分数值模型,并给出了其灰色求解方法。通过对成安县2004-09-25～2006-05-29时段的地下水位模拟,表明运用灰色有限差分模型计算的地下水位为一＂灰带＂,实测水位值正好包含于这个＂灰带＂之中,由此验证了所建立的灰色模型对地下水流模拟结果客观合理。该模型可以将模拟中的一些不确定参数视为一个灰范围,运用该模型对成安进行地下水量开采模拟,预测未来地下水位的动态变化,为研究区域地下水资源的合理开发利用提供了科学依据。     

基于BUS方法的无限长边坡可靠度更新

某一特定岩土场地的试验数据、监测资料和观测信息等通常十分有限,然而贝叶斯方法却可充分利用有限的场地信息克服试验数据样本量较小的不足。为有效估计有限样本条件下参数统计特征,提出了基于结构可靠度方法和贝叶斯更新(BUS)的边坡可靠度更新方法,通过融入直剪试验数据更新无限长边坡可靠度验证了提出方法的有效性,并系统探讨了岩土体参数先验信息如试验样本量、概率分布和似然函数模型对边坡可靠度更新的影响规律。结果表明:BUS方法能够考虑岩土体参数概率分布和似然函数模型的影响,融入有限的场地信息准确地估计参数统计特征和更新边坡可靠度,为解决有限样本条件下边坡可靠度更新问题提供了一条有效的途径。土体参数概率分布对边坡可靠度更新结果(参数后验均值、标准差以及更新的失效概率)具有重要的影响,基于常用的正态和对数正态分布的边坡可靠度更新结果偏于保守,相比之下,似然函数模型对边坡可靠度更新结果的影响相对较小。此外,岩土体参数不确定性和更新的边坡失效概率均随着试验样本量的增大而减小,但当样本量增大到一定程度时它们的变化不大。     

大样本岩土参数概率分布的正态信息扩散推断

在重要的岩土工程中,确定大样本岩土参数的概率分布对岩土工程稳定性和可靠性分析有着极其重要的意义。为此,基于积分均方误差最小计算得到的最优窗宽,提出了推断大样本岩土参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理,从试验样本和信息论的角度出发,充分利用样本提供的数据信息,而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验,数学意义和物理意义更加充分和严密。以推断压缩指数Cc的概率密度函数为例,分析了窗宽对信息扩散估计结果的影响规律,说明了该方法在大样本岩土参数概率密度函数推断方面的合理性。用该方法推断了大样本岩土抗剪强度参数的概率密度函数,通过K-S检验,验证了该方法的正确性和实用性。     

基于虚拟样本生成的致密砂岩储层参数预测

由于孔渗统计回归和测井解释方法在致密砂岩储层参数预测中表现不佳,人工智能方法被广泛应用于致密砂岩储层参数预测中。然而,可用的岩心数据很难满足人工智能大量学习样本的要求。因此,提出了基于高斯混合模型的虚拟样本生成方法,以解决缺乏训练样本的问题。该算法的通过拟合原始样本的分布来生成虚拟样本,填充了小样本数据之间的信息缺失。通过标准函数测试,该方法能有效生成训练数据,实际工区孔隙度和渗透率预测对比试验表明,经过虚拟样本扩充数据集后,模型的预测准确率分别提高了9.7%和18.6%,表明所提出的方法可以有效地提高小样本条件下的模型预测精度。     

点扩散函数深度域反演

当前地震勘探领域缺乏深度域反演的有效方法,无法直接利用深度偏移后的地震数据进行储层预测。为解决这一问题,本研究采用基于点扩散函数的深度域反演方法对深度域地震数据进行反演,该方法借鉴光学领域的点扩散函数的概念,在偏移速度场中加入均匀分布的点散射体,然后使用波动方程有限差分的方法进行正演模拟,在此基础上进行叠前声波波动方程逆时偏移,得到点扩散函数。并且本研究依据最小二乘理论推导了点扩散函数深度域声波阻抗反演的公式,最后使用该反演方法在Marmousi模型和实际的地震资料上进行了测试。反演测试结果表明：该深度域反演方法反演结果精度高,稳定性好。     

一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法研究

考虑影响公路边坡稳定性信息的不完整性、随机性和模糊性,以最大熵原理和工程模糊集理论为基础,并采用综合赋权法确定指标权重,提出了一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法。该模型充分利用影响因素的信息,以广义加权距离表示待评价样本与标准样本的差异,从优化条件中获得相对隶属度,并依据加权平均原则对边坡样本等级进行识别。该模型应用于常吉和吉怀高速公路边坡稳定性评价中,将评价结果与模糊综合模型和属性识别模型的结果以及边坡实际情况进行对比验证,体现了其较好的一致性,并且结果更合理。同时,该模型具有较小的信息熵值,表明其评价的不确定性小,可靠性较高,是一种边坡稳定性评价分析新方法,可在相关工程领域中应用推广。     

自举法对我国进口铁矿二氧化硅含量的代表值估计

对我国近两年490批次、23个进口国的进口铁矿中SiO2含量进行了总体统计分析，在数据统计分布特征研究基础上，使用内核密度估计对进口铁矿SiO2含量进行数据多态性分析，使用自举法对原始数据样本值重复取样以获得稳健的SiO2含量代表值估计及标准偏差，并证明以自举法重新取样样本分布的均值与标准偏差作为有限单次样本代表值是合理、有效的。     

基于聚类-二叉树支持向量机的砂土液化预测模型

建立在统计学习理论基础之上的支持向量机（SVM）,是一种基于结构风险最小的小样本机器学习方法。经典的支持向量机主要针对二分类问题,而工程实践中遇到的往往是多分类问题。根据影响砂土液化的主要因素,采用聚类分析中的类距离思想,建立了基于聚类-二叉树的多类支持向量机的砂土液化判别模型。该模型可以通过有限样本的学习,建立砂土液化与各影响因素之间的非线性关系。研究结果表明,基于聚类-二叉树支持向量机的层次结构合理,分类精度高,泛化性好,可对砂土液化等级进行较准确判别     

基于投影寻踪的水质评价模型

基于投影寻踪技术的基本原理和求解过程，建立了水质评价模型。大样本数据应用到模型中，使模型的精度大大提高。该模型既能根据样本本身寻求出各因子的重要程度，即客观权重．又能根据决策者对某个（些）影响因子的偏好，对样本进行分类。将遗传算法和传统优化方法相结合，以解决遗传算法求解带约束问题能力差的问题，并将其用于本文建立的模型的目标函数优化中．解决了高维数据全局寻优的难题。实例分析表明，该模型能够很好地对水质进行评价。能有效地解决多因素带来的高维复杂性，是一种处理多因素复杂评价问题的有效途径。     

基于贝叶斯网络的地震液化概率预测分析

基于解释结构模型和因果图法,选取12个具有代表性的定性和定量因素,在大量数据不完备的情况下提出了建立贝叶斯网络液化模型的方法。以2011年日本东北地区太平洋近海地震液化不完备数据为例,采用总体精度、ROC曲线下面积、准确率、召回率和F1值5项指标对模型进行综合评估,并与径向基神经网络模型进行对比。结果表明：贝叶斯网络液化模型的回判和预测效果都优于径向基神经网络模型,且对于数据缺失的样本的预测效果也较理想。此外,该模型对于不同土质的液化评估均有较好的适用性。分类不均衡和抽样偏差会对模型的学习和预测效果产生很大影响,建议应同时采用上述5项评估指标进行综合评估模型的优劣。     

基于低空遥感地貌观测的逆断层陡坎研究:以张流沟滩断层陡坎为例

活动断层相关地貌特征的定量研究是揭示古地震和断裂属性的重要依据,其中陡坎地貌是断裂活动的重要地貌响应,是有效识别活动断裂的重要地貌标志。近年来,无人机低空遥感观测技术的不断进步,使得高分辨率地貌数据的快速获取成为现实。本研究利用无人机低空遥感地貌观测技术,对张流沟滩处的断层陡坎附近进行高分辨率数字地形数据的采集。断层陡坎位于张流沟滩河流Ⅱ级阶地上,影像采集范围为800 m×400 m的矩形区域。经过一系列的影像处理,最终获取了目标区地面分辨率为0.1 m的DEM(数字高程模型)数据。基于该DEM数据可以提取到正交于断层陡坎的高程、坡度剖面。利用高程剖面所展示的地形地貌信息,可以提取到陡坎高度为(2.81±0.05) m;利用坡度剖面所展示的坡度曲线特征,可以推断该陡坎至少经历过两次断错活动事件,并且陡坎存在向上“凸起样式”。通过探槽解译,确定该陡坎下伏断裂至少发生过两次活动事件,其中较早的地震事件接近(3.68±0.14) ka B.P.,最晚期的地震活动应为1927年古浪8级地震,两次断裂活动累计垂直位移为(2.80±0.2) m。将以上两种研究方法相比较可以发现,探槽结构分析与低空遥感获取的定量化地貌信息分析结果基本一致,均能够有效揭示古地震期次及累计的同震位移量。最终本研究将探槽揭示的地层单元的沉积、构造信息与陡坎坡度数据特征相结合,提出了基于断层传播褶皱模型的“陡坎凸起”地貌响应样式来解释陡坎存在的向上“凸起样式”。实践证明,利用无人机低空遥感地貌观测技术能够定量、半定量化揭示下伏断裂的活动信息,结合传统断裂研究手段,可以更全面解释活动断层的沉积、构造特征及地形、地貌现象。总的来说,无人机低空遥感地貌观测技术的应用可作为传统古地震研究的辅助手段,并有其独特的方法优势。     

Dynamic Model Re-construction and Corresponding Abnormal Characteristics Anatomy of Subtropical High based on Actual DataTime SeriesSamples

Aiming at the abnormal activity of West Pacific Subtropical High(WPSH) inducing the serious flood disaster in 1998, and considering the complex seasonal activity of WPSH in summer, based on the actual geopotential height field time series observational data in 1998, a non-linear dynamic model of WPSH was reconstructed by using the idea of dynamic system retrieval and genetic algorithms. Combined with the synchronous actual weather process, the corresponding dynamic characteristics and variation mechanism of WPSH, such as the equilibrium state destabilization and bifurcation of the WPSH system, were analyzed and discussed. The research showed that due to the advantages of global optimization and parallel calculation of GA, a nonlinear dynamic model could be reasonably and quickly reconstructed, and the reconstructed nonlinear dynamic model of WPSH derived from the actual abnormal case data could be used for describing objectively and explaining reasonably the basic characteristics and the abnormal activity process of WPSH. The dynamic discussion showed that the configuration and diversification of WPSH system equilibriums, such as bifurcation, catastrophe had a good matching with the actual medium short period abnormal activity of WPSH, such as northward jumping and southward droping, as well as double-ridge line pattern. The modality of WPSH geopotential height field induced by multi-equilibriums destabilization was more complex than that of by single-equilibriums bifurcation, and their exhibition patterns were more different. With the forcing parameters increaseing, closing with and exceeding critical value, the WPSH system equilibrium state destabilization or bifurcation would occur. Especially, when the equilibrium state jump/drop from low/high to the high/low value, corresponding WPSH system behaved as a leap northward /fall southward, moreover, when the stable equilibriums state from 1 to 2, corresponds with the pattern of “double-ridges” phenomenon of WPSH, contrariwise, “double-ridges” phenomenon would disappear. A meaningful technique route was provided to the mechanism research and dynamic characteristic discussion for the complex weather system of hardly modeling such as WPSH.     

Determination of earthquake-risky areas in Yalova City Center (Marmara region,Turkey) using GIS-based multicriteria decision-making techniques (analytical hierarchy process and technique for order preference by similarity to ideal solution)

Disaster mitigation as a pre-disaster measure within the scope of disaster risk management is significant in the sense of reducing the adverse effects of earthquakes in the context of earthquake-sensitive risk planning. In the urban planning context, the existence of numerous decision makers and alternatives, which are depending on many criteria, makes decision-making process difficult. This difficulty was overcomed through geographical information systems (GIS). In the context of GIS-based multicriteria decision-making (MCDM) analysis, we used analytic hierarchy process (AHP) and technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) to determine earthquake-risky areas in Yalova City Center. First, AHP analysis related to geological and superstructure/infrastructure criteria was conducted and two separate AHP maps were obtained. Then, we conducted TOPSIS analysis to consider both criteria in the sense of earthquake risk-sensitive planning. Then, overall earthquake risk map obtained which could be used as an input for disaster mitigation processes.

     

震害预测工作在数字城市中的作用

信息技术的采用大大提高了震害预测的精度和震灾快速评估能力。城市震害预测工作在地理信息系统和计算机模拟技术支持下 ,能有效对震灾的发生及时获取各种基础数据进行综合分析 ,并对震害造成的损失和社会影响进行科学估算。利用数字城市为我们提供的数据共享平台和技术系统 ,帮助政府快速了解震情、灾情、提出对策。同时 ,依据震害预测研究成果 ,结合数字城市、数字福建可为政府及有关部门了解防灾薄弱环节 ,采取减灾措施 ,制定城市减轻灾害的长远规划 ,提高城市抗御地震灾害的能力     

基于空间信息技术的地震灾害监测评估

空间信息技术即包括地理信息系统GIS、遥感RS、全球导航卫星系统GNSS以及数字地球在内的地球空间信息科学。随着计算机和空间对地观测技术的发展,空间信息技术已逐渐应用于防震减灾领域。本文通过实际震例分别对目前基于GIS、RS技术的地震灾害监测评估方法进行了分析研究,总结了其优越性以及存在的问题,并结合数字地球平台可视化展示了综合多源数据空间信息技术方法进行的震害评估效果。     

WebGIS技术在地震灾害防御中的设计探讨

从地震灾害防御指挥信息系统中的WebGIS技术研究入手,分析了在地震灾害防御指挥信息系统中采用WebGIS技术对地震灾害防御指挥带来的优势,同时探讨了地震信息采集、信息处理、系统集成发布以及今后对地震灾害评估等一系列过程。研究了基于WebGIS技术建立地震应急防御指挥系统的理论实现过程和方法。通过对地震灾害这一特殊情况的研究,分析研究了基于WebGIS集成应用技术在地震灾害防御指挥信息系统中的优点,对处理其他灾害防御指挥信息系统也提出了一种全新的解决途径。     

International Comparisons of Large-scale Natural Disasters Damage and Loss Assessment: Based on “Statistical System of Large-scale Natural Disasters” and PDNA

In June 2014, the Ministry of Civil Affairs, the National Disaster Reduction Committee Office issued the “Statistical System of Large-scale Natural Disasters Damage and Loss” (SSLNDD&L), in which the standard statistical content and index were explored. Examined by several major natural disasters in recent years, such as Ludian earthquake (Ms 6.5) on 3 August 2014, Nepal earthquake (Ms 8.1) on 25 April 2015, SSLNDD&L provided good basis for post disaster recovery and reconstruction planning, but the direct guidance of reconstruction planning was still limited. Post Disaster Needs Assessment (PDNA), the mainstream of the international disaster needs assessment system, was taken as the main research object, and the content and characteristics of PDNA system were analyzed in detail. The comparison analysis was made from the objectives, contents and index system, evaluation methodology, evaluation parameters between the SSLNDD&L and PDNA. In the future, expanding and increasing various industries and local evaluation index focusing on recovery and reconstruction needs, optimizing the disaster assessment parameter database used for the multi-user such as the Central-Province-County scale, supporting the preparation of technical standard optimization evaluation process to form a complete assessment technical specification should be put forward as the future development of the SSLNDD&L. It is of great practical significance to optimize and perfect the content and index of the SSLNDD&L to better serve the decision making of the recovery and reconstruction after large-scale disasters, and to achieve international standards on large-scale disaster damage & loss statistics and assessment in China.     

基于GIS技术多源信息集成的三峡水库库首区诱发地震危险性动态评价

将数值模拟成果与监测数据集成,对三峡水库库首区诱发地震危险性进行了动态评价。在GIS (geographic information system) 平台上将数值模拟结果用专业地震模型进行评价,其成果作为评价背景数据库。用实时的地震监测数据、地下水位监测数据、地壳形变监测数据对背景数据库进行更新。选用FLAC 3D为数值模拟工具,MAPGIS为GIS基础平台,VC＋＋为开发工具,研发了水库诱发地震危险性动态评价系统。系统提供在一定蓄水位条件下、一定评价范围、一定深度内的水库诱发地震灾害危险性区划。研究结果表明,在GIS平台上,利用信息融合技术,可以将水库诱发地震的数值模拟评估、监测数据评估进行集成,实现水库诱发地震危险性动态评价。     

Seismic human loss estimation for an earthquake disaster using neural network

In Iran, earthquakes cause enormous damage to the people and economy. If there is a proper estimation of human losses in an earthquake disaster, it could be appropriately responded and its impacts and losses will be decreased. Neural networks can be trained to solve problems involving imprecise and highly complex nonlinear data. Based on the different earthquake scenarios and diverse kind of constructions, it is difficult to estimate the number of injured people. With respect to neural network’s capabilities, this paper describes a back propagation neural network method for modeling and estimating the severity and distribution of human loss as a function of building damage in the earthquake disaster. Bam earthquake data in 2003 were used to train this neural network. The final results demonstrate that this neural network model can reveal much more accurate estimation of fatalities and injuries for different earthquakes in Iran and it can provide the necessary information required to develop realistic mitigation policies, especially in rescue operation.     

登陆台风精细结构的观测、预报与影响评估

2015年立项的国家重点基础研究发展计划项目(973计划)"登陆台风精细结构的观测、预报与影响评估"将通过进行登陆台风精细结构的野外科学试验,开展登陆台风精细结构的多源资料分析理论和方法研究,探索登陆台风精细化结构演变规律及其对风雨分布的影响机理,发展高分辨率台风数值预报模式关键技术,开展台风灾害影响(预)评估方法研究等,揭示环境因子及其自身内部的多尺度系统相互作用如何影响登陆台风精细化结构的演变,以及精细结构的演变如何影响台风风雨强度和分布,力争提高登陆台风精细结构的模拟、预报和影响评估能力。