三峡库区白水河滑坡险情预警方法研究

在分析滑坡时间预测预报及险情预警级别划分的基础上,以三峡库区白水河滑坡险情预警为例,讨论了把滑坡宏观前兆信息与关键部位监测点的变形速率及其相关影响因素有机结合和集成的滑坡险情预警综合预报方法。     

基于危险度区划的县级区域降雨引发滑坡的风险预警方法——以四川省米易县降雨滑坡为例

降雨滑坡预警在世界上开展广泛,但对小区域的降雨滑坡风险进行预警尚不多见。以通用的风险定义为基础,首先对目标区域——四川省米易县的地质灾害进行调查,以典型滑坡进行反演,获得灾害的本底因素,按贡献率权重叠加法进行危险度分区;通过对承灾体的调查确定承灾对象,并将各承灾对象按密度由行政界限向1km×1km的网格单元转化后叠加形成易损度分区。二者相乘完成风险分区。对研究区域近5年逐日降雨数据与172条地质灾害记录进行分析,按前期日降雨量模型得到降雨阈值,根据滑坡空间概率和降雨引发滑坡的时间概率叠加的结果,得到研究区域的降雨滑坡概率,对照风险分区,完成风险预警。     

区域生态地球化学评价核心与对策

生态地球化学是地学与土壤学、农业、环境学和生态学等多学科交叉融合产生的新学科,是地球化学领域新的发展方向。区域生态地球化学评价是在区域地球化学调查基础上,针对影响流域/区带生态系统安全性的元素异常而开展的一项评价和研究工作。多目标区域地球化学调查获得的海量高精度地球化学数据,可为环境质量评价提供背景值、为土地的质量和生态管护提供地球化学依据;调查还发现了一系列影响流域生态安全性的元素异常,针对异常元素分布特征,区域生态地球化学评价将开展异常元素追踪和成因甄别、生态效应评价和生态系统安全性的预警预测等项评价和研究工作。文章论述了区域地球化学调查成果,介绍了区域地球化学评价的思路,阐述了区域生态地球化学评价的主要问题与对策。     

中国气象科学研究院雷达气象研究50年

该文回顾了自20世纪50年代以来, 中国气象科学研究院在模拟信号的天气雷达、数字化天气雷达、多普勒雷达和雷达新技术如双线偏振雷达、双基地多普勒雷达等雷达技术研究及其在冰雹、暴雨、台风等中尺度天气过程的监测和临近预报等方面的应用工作, 特别介绍了近年来开展的针对暴雨、台风的中尺度外场试验、双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达技术在风场中尺度结构中的应用、双线偏振雷达在云和降水微物理结构探测中的应用、新一代天气雷达三维数字组网及临近预报方法研究等工作; 对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在雷达气象领域研究的未来进行了分析和展望。     

土洞型岩溶塌陷发育过程气体示踪试验研究——以广州金沙洲为例

运用气体示踪进行土洞型岩溶塌陷监测预警是一种比较新的技术方法,其原理是通过气体在不同形状、规模的土体孔隙、裂缝和土洞中的运移规律研究,分析气体特征值与土体变形破坏的关系,进而间接判断土洞的发育情况,实现岩溶塌陷监测预警。本文以广州市金沙洲岩溶塌陷区为例,通过室内物理模型试验再现了土洞发育、形成到地面塌陷的全过程。运用气体示踪技术,按照土洞形成、土洞发育、土洞堵塞、土洞扩大和土洞塌陷五个过程,研究气体浓度、气体聚集时间等参数指标与土洞不同发育阶段的关系。结果表明：①土洞型岩溶塌陷发育程度与示踪气体浓度存在对应关系,气体浓度升高反映了土体变形破坏的进一步发育;②土体变形破坏程度与示踪气体浓度总体呈正相关关系,距离地面塌陷点越近浓度越高;③土体变形破坏程度与示踪气体浓度达到峰值浓度时间存在对应关系,距离地面塌陷点越近,气体浓度达到峰值的时间越快。根据以上试验结果,运用气体示踪技术进行土洞型岩溶塌陷监测预警是可行的,后期应探索预警阈值并进行野外现场实际验证。     

地震预警现地PGV连续预测的最小二乘支持向量机模型

为提升现地仪器地震烈度预测的准确性与连续性,研究面向地震预警的PGV连续预测模型.以中国仪器地震烈度标准的计算参数：0.1~10 Hz带通滤波三分向矢量合成速度峰值PGV为预测目标,利用日本K-net与KiK-net台网P波触发后1~10 s强震数据,基于人工智能中的机器学习方法-最小二乘支持向量机,选取7种特征参数作为输入构建最小二乘支持向量机PGV预测模型LSSVM-PGV.结果表明,本文建立的LSSVM-PGV模型在训练数据集与测试数据集上的预测误差标准差变化趋于一致,具备泛化性能;P波触发后3 s预测PGV与实测PGV即可整体符合1：1关系,随着时间窗的增长,PGV预测的误差标准差显著减小、并在P波触发后6 s趋向收敛,具备准确连续预测能力;对比同为P波触发后3 s的常用Pd-PGV模型,LSSVM-PGV模型的PGV预测误差标准差明显减小,"小值高估"与"大值低估"现象明显改善,预测准确性得到提升.熊本地震序列的震例分析表明,对于6.5级以下地震,LSSVM-PGV模型最多在P波触发后3 s即可预测出与实测PGV整体符合1：1关系的PGV;对于7.3级主震,由于其破裂过程的复杂性,P波触发后3 s的预测结果出现一定程度的低估,但随着时间窗增长至6 s时,预测PGV与实测PGV符合1：1关系、并直到10 s整体趋势保持一致.本文构建的LSSVM-PGV模型可用于现地地震预警仪器地震烈度的预测.     

基于“3S”技术的地质灾害监测预警系统在我国应用现状

中国具有地质构造复杂,地貌类型多样,山区面积比例高等特点。近年来,在全球气候变化背景下,大量重大工程建设、不合理的资源开发和人类活动,导致各类地质灾害频发,严重影响了民生改善和小康社会建设进程,为地质灾害风险管控带来了挑战。开展地质灾害监测预警研究,能够为灾害风险管控、监测预警、防治减灾工作提供重要的科学依据。本文由中国地质灾害监测预警研究入手,着重分析讨论了我国地质灾害发育概况、监测预警既有成果和研究现状。然后从地质灾害监测预警的主要内容、主要技术方法和主要监测预警模型的发展和现状三个方面,讨论了"3S"技术在地质灾害监测预警中的研究现状和实践应用;最后详细讨论了目前基于"3S"技术的地质灾害监测预警平台在三峡库区和国家防灾减灾工作中的应用情况。本文最终结论认为,"3S"技术的地质灾害监测预警系统在各行业防灾减灾工作中的应用已日趋成熟,未来的地质灾害监测预警系统将以"3S"技术为基础,集观测、研究、风险评估、预报预警、预防治理为一体,有机结合各相关学科和大数据、人工智能、互联网+技术,通过对地质灾害的过程进行仿真模拟,分析诱发灾害的因素和发生强度,提高地质灾害预报的时间、地点、发生强...     

基于普适型仪器的滑坡监测预警初探——以甘肃兰州岷县三处滑坡为例

在甘肃省滑坡灾害较为严重的兰州市和岷县,选择了三处滑坡,建设了基于普适型仪器的专群结合监测预警系统。按照《地质灾害专群结合监测预警技术指南(试行)》的要求,选用裂缝计、GNSS、土体含水量仪、雨量计、声光报警器等,对地质灾害体变形破坏、相关因素、宏观前兆等指标开展专业化立体综合监测。监测设备采用蓄电池加太阳能的方案来供电,保证24小时不间断工作;通讯系统采用现场LoRa组网配合2/3/4 G移动通信的方案,能够保证数据传输的效率,同时降低通信成本;监测数据同时发送到国家和省级地质灾害监测数据平台,能够高效支撑地灾预警工作;监测平台能够对实时采集的监测数据自动进行分析,支持用多种预警模型进行判别;监测数据发生变化触发预设条件时,能够自动发送预警信息。通过近四个月的系统试运行,捕捉到了滑坡mm级的蠕变变形,数据可靠,能够满足监测预警的需求。通过三处滑坡监测预警工程的实施,一方面对滑坡变形和环境因素实现了实时监控,同时也为类似问题提供了一个可供参考的解决方案。     

煤炭绿色开发地质保障体系的构建

掘锚自动化作业是煤矿巷道智能掘进的关键,针对当前掘锚设备交替作业过程中相对位姿测量和碰撞检测难题,提出一种数字孪生驱动的煤矿井下掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法。首先,为克服井下掘进工作面低照度、高粉尘、复杂背景干扰的影响,以多点红外LED标靶作为信息源,通过工业相机采集红外LED特征点图像,利用Hough轮廓检测与质心法提取光斑中心并通过二进制编码识别标靶ID,采用改进稀疏光流算法对光斑进行跟踪,同时建立基于PNP的掘锚设备位姿解算模型,采用对偶四元数获得设备间相对位姿。其次,利用数字孪生技术,基于Unity3D平台建立对应实际尺寸的掘锚设备及工作面数字孪生模型,利用Socket通信方式实现虚拟空间与物理实体之间的实时数据传输与交互,在虚拟空间中实现掘锚设备实时位姿的三维可视化,结合任意多边形OBB(oriented bounding box)碰撞检测算法,实现掘锚设备虚拟碰撞检测。最后,搭建实验平台进行掘锚设备位姿测量试验,同时对虚实运动轨迹和碰撞检测效果进行验证。实验结果表明：掘锚设备跟踪定位实验的位置误差不超过20 mm,角度误差不超过0.30°;虚实位置坐标对比中X轴方向最大误差不超过1.14 mm;Y轴方向最大误差不超过1.10 mm,能够保证系统虚实一致性和同步性,满足掘进工作面作业过程中掘锚设备实时跟踪定位及碰撞检测的要求。

     

基于显式统计原理的地质灾害区域预警方法初步研究

区域预警是提高防灾减灾意识、有效减轻地质灾害造成损失的重要手段。地质灾害显式统计预警理论考虑了地质环境变化与降雨参数等多因素的耦合作用,克服了传统单一临界雨量判据方法的局限。笔者应用地质灾害显式统计预警的基本原理,以中国的东南区为例开展应用研究。选取岩土体类型、地形起伏等12个基础地质环境因素.通过确定性系数模型(CF)综合分析了地质灾害分布与地质环境基础因素的关系.选取地质灾害"潜势度"作为地质环境优劣的指标,并进行了定量计算。选取当日雨量和一个降雨过程的前期累计雨量作为降雨激发因素的指标.采用多元回归的统计分析方法,分析了地质环境因素、降雨激发因素的耦合作用与地质灾害发育情况之间的关系.建立了显式统计的地质灾害预警预报模型。以2006年5月18日台风"珍珠"登陆期间的实况预警情况对模型进行了应用校验。验证了显式统计预警原理及模型方法的可行性和实用性。