基于LSTM与Transformer的地面沉降智能预测方法研究——以上海市为例

受地面沉降严重威胁到生命财产安全的人口已达19%,开展地面沉降模拟预测对防灾减灾具有非常重要的现实意义。针对现有地面沉降预测在模型参数难以获取、单一深度学习方法在预测精度低等方面的局限性,本文提出了集成大模型核心技术的地面沉降预测方法。首先,从地面沉降模拟预测的顶层设计,提出了基于深度学习的地面沉降预测包括算力层、数据层、模型层、评估层与应用层的总体架构;其次,基于LSTM与Transformer提出了地面沉降预测的实用方法;最后,利用上海的地面沉降数据进行了实验研究。结果表明：深度学习技术可以在地面沉降模拟预测中取得较好的结果,多模型法对地面沉降变化不大、回弹、变化较大均可进行预测,iTransformer模型对地面沉降变化较小的情况预测效果较好;在微量地面沉降时代,利用大模型的核心技术Transformer可以取得较高的精度。     

Liquefaction macrophenomena in the great Wenchuan earthquake

On May 12, 2008 at 14:28, a catastrophic magnitude M 8.0 earthquake struck the Sichuan Province of China.The epicenter was located at Wenchuan (31.00°N, 103.40°E). Liquefaction macrophenomena and corresponding destruction was observed throughout a vast area of 500 km long and 200 km wide following the earthquake. This paper illustrates the geographic distribution of the liquefaction and the relationship between liquefaction behavior and seismic intensity, and summarizes the liquefaction macrophenomena, including sandboils and waterspouts, ground subsidence, ground fissures etc., and relevant liquefaction features. A brief summary of the structural damage caused by liquefaction is presented and discussed. Based on comparisons with liquefaction phenomena observed in the 1976 Tangshan and 1975 Haicheng earthquakes, preliminary analyses were performed, which revealed some new features of liquefaction behavior and associated issues arising from this event. The site investigation indicated that the spatial non-uniformity of liquefaction distribution was obvious and most of the liquefied sites were located in regions of seismic intensity Ⅷ. However, liquefaction phenomena at ten different sites in regions of seismic intensity Ⅵ were also observed for the first time in China mainland. Sandboils and waterspouts ranged from centimeters to tens of meters, with most between 1 m to 3 m. Dramatically high water/sand ejections,e.g., more than 10 m, were observed at four different sites. The sand ejections included silty sand, fine sand, medium sand,course sand and gravel, but the ejected sand amount was less than that in the 1976 Tangshan earthquake. Possible liquefaction of natural gravel soils was observed for the first time in China mainland.     

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。     

基坑抽水引起周围地面沉降机理及防治措施

抽水引起周围地面沉降和构筑物地基沉降已成为工程建设中的一个环境灾害问题。根据抽水引起周围地面沉降的机理分析,提出了由抽水引起地下水水头压力变化、含水层颗粒迁移、含水层压缩和水体的膨胀的更具普遍意义的地下水运动方程,该方程可以简化成Biot和Helm的地下水运动方程。在此基础上,通过实例分析和方案对比,提出了抽水引起周围地面沉降的防治措施,并分析了各种措施的适用范围及优缺点。     

利用IDL语言实现地面沉降的动态模拟

IDL语言拥有强大的数据处理与图形显示功能,它能使开发者使用很少的命令完成大量的工作。根据这个特点,使用IDL语言进行二次开发,实现了原始地面沉降观测数据的规则化、各种形式的静态可视化显示,并利用数字方法得到各个时段的帧数据,将这些帧数据按时间序列进行可视化显示,即实现了地面沉降的动态模拟。     

抽水引致的地面沉降的参数敏感性分析

目前对地面沉降的研究和计算中,由于地质情况复杂、土体的变异性不容易掌握,对于土体参数的选取多数是根据经验值,具有不确定性。特别是在大面积的地面沉降计算中,这种不确定性更为严重。采用数值分析法,以Biot固结理论为基础,应用有限元软件Adina,建立了单井抽水的地面沉降模型,分析各参数在抽水过程中对地面沉降的影响,从而确定敏感参数,以期对地面沉降研究中的参数选取提供有价值的指导。     

北京市地质灾害概况

本文从统计学的角度阐述了北京地区的地质灾害具有频发、灾种多,群发性强等特点。     

济宁市地下水与地面沉降三维有限元模拟

在分析济宁市水文地质条件的基础上 ,对引起地面沉降诸因素进行了分析 ,并建立了地面沉降量与地下水位变幅之间的相关关系。集中过量开采地下水是引起济宁市地面沉降的主要原因。在此基础上 ,建立了准三维地下水流模型和一维地面沉降模型。通过水力联系建立地下水与地面沉降耦合数值模型 ,运用有限元法对地下水渗流场和地面沉降量进行模拟 ,并对 2 0 0 0年和 2 0 10年地面沉降进行了预测     

国际地面沉降研究综述

文章在介绍国际地面沉降会议历史及２０００年第六届国际地面沉隆会议简况的基础上,并根据２０００年第六届国际地面沉降会议论文,对国际地面沉降研究进展情况分成如下六个方面进行了综述。地面沉降地质因素介绍了古代地面沉降、泥炭层沉降、地震砂土液化地面沉降和海平面上升研究状况。地下流体运移地面沉降方面介绍了以地下水开采为主的地面沉降问题及地面塌陷、天然气开采引起的地面沉降、均匀沉降对建筑结构的破坏和欠固结石英     

以控制地面沉降为约束的地下水资源评价——以上海地区为例

以上海市区第V承压含水层(埋深约350m )以上的整个第四系松散沉积层为研究体,将上海地下水系统作为一个完整且不可分割的系统来研究。由于开采地下水资源引起地下水系统内部物质能量变化,因而产生一系列的环境地质问题(如地面沉降、地下水位下降、资源开采条件恶化等)。根据研究区地下水系统特征和已有的研究程度,在技术方法和途径上,着重研究上海地区第四系含水层结构、水文地质工程地质条件,建立水文地质工程地质概念模型; 在此基础上建立以地下水资源开采量最大、水位降幅及地面沉降较小、社会经济效益较好为目标的地下水拟三维渗流一维地面沉降的评价与管理模型,并为我国大中城市(特别是在诸如开采地下水引起的地面沉降问题的地区)的地下水资源评价与管理提供可借鉴的经验和方法。