岩土参数随机场离散的三角形单元局部平均法

将不确定性岩土参数建模为随机场而非传统意义上的随机变量,基于随机场的局部平均理论,提出了用于二维随机场离散的三角形单元局部平均法。通过面积坐标变换和高斯数值积分,给出了三角形单元局部平均随机场协方差矩阵的解析计算方法和数值计算方法。采用算例再现了所提方法的分析过程和有效性,并与传统二维随机场四边形单元离散法进行了对比。结果表明:提出的二维随机场三角形单元离散法能与有限元三角形单元离散法完美结合,随机场单元与有限元单元的对应关系清晰,易于随机有限元程序的编制;对于随机场单元的均值,传统四边形单元离散法与所提方法的计算结果相同;对于随机场单元的方差,传统四边形单元离散法计算结果偏小,所提方法显得更加科学、合理。     

基于机器学习的岩石微量元素与主量元素关系初探：以洋岛玄武岩中锆元素为例

本文尝试利用机器学习的随机森林算法分析岩石主量元素与微量元素之间的关系。大洋玄武岩几乎不受混染作用影响,各元素成分之间的关系相对稳定,其中微量元素Zr是一种稳定的高场强元素。本文采用随机森林算法对洋岛玄武岩中Zr元素和主量元素的关系进行探索。利用算法中变量重要性度量判断各个主量元素与Zr元素之间关系的强弱,结合Pearson相关性分析,选择出5种主量元素（TiO₂、CaO、MgO、Na₂O 和P₂O₅）作为预测变量。由这5种元素确定了共1 000棵,每棵决策树含3个特征的随机森林模型,该模型对Zr元素的预测效果优于普通多变量回归方法。随后还探索了Zr元素与这5种主量元素的经验公式,得到的经验公式对Zr元素的预测结果也较好。本文更重要的意义是为拥有海量数据的地球化学领域引入一种用于数据挖掘的机器学习方法,并提出一套具有启发性的数据分析方案。     

一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型

借鉴经典元件组合模型的建模思路,将含分数阶微积分的软体元件与弹簧元件串联,结合一个幂函数黏塑性体,提出一种新的四元件非线性黏弹塑性流变模型,并给出该模型的本构方程和蠕变方程,得到在不同应力条件下的蠕变曲线。可以发现,岩石稳定蠕变阶段的非线性渐变过程和加速蠕变阶段蠕变速率的快慢程度可通过调整蠕变参数进行有效地模拟。在较低应力水平时,模型能够有效地刻画岩石的初始蠕变和稳定蠕变;当应力水平超过岩石的长期强度时,能够反映加速蠕变特性。利用该模型对试验数据拟合的结果表明,含有软体元件和幂函数黏塑性体的非线性流变模型能够有效地描述岩石的蠕变特性,减少组合模型中的元件个数和参数数量。     

二维中值滤波在电磁测深曲线去噪中的应用

作者针对目前点距较密的电磁测深（如CEMP）数据处理问题,提出并应用二维中值滤波方法进行数据处理,通过与传统去噪方法相比较,该方法对于压制或消除实测数据中的随机干扰以及强工业电磁干扰的效果更好,同时对于压制静态位移也有明显的作用。     

水资源系统管理的广义保证率与多目标模糊优化

综述了水资源系统管理可靠性研究现状,指出水资源系统管理中存在着两种不确定性——随机性和模糊性.从一般情况出发,在同时考虑随机性与模糊性的基础上,提出了广义保证率概念、定义及其分析计算方法,并用多目标模糊优选随机动态规划(MOFOSDP)模型研究了一类带广义保证率目标的水资源系统运行管理多目标优化问题.实例计算结果表明,提出的带广义保证率目标的MOFOSDP模型合理可行,优于传统方法.     

基于三维随机水文地质结构模型的地下水流数值模拟: 以西辽河平原为例

为了探究水文地质结构对地下水流数值模拟的不确定性,可以运用随机模拟建立地下水位的预测模型。根据转移概率地质统计方法模拟多孔介质岩性分布,利用非线性规划的思路计算岩性与水文地质参数之间的关系,从而建立相对精确的随机水文地质参数场。将不同的水文地质参数场运用到MODFLOW中,得到不同的随机模拟结果。通过比较随机模型和确定模型的末流场拟合情况以及水位动态拟合图,发现确定模型和随机模型具有相似趋势,都能与实测流场拟合较好,但是随机模型更能体现真实的水文地质特征。对随机模型预测10年后的地下水水位做不确定性分析,得到水位平均变幅介于-5～5 m之间,且95%置信度水位变幅的平均上限线约为0.146 m。研究结果为决策者提供科学依据。     

随机森林方法在机场温度预测中的应用

利用2015—2017年欧洲中心细网格数值预报产品,使用随机森林方法,结合不同数量的决策树进行模型训练,研究建立基于随机森林方法的乌鲁木齐机场逐时温度回归预报模型.通过对模型预测结果的检验可以看到,模型预测乌鲁木齐机场温度平均绝对误差≤2℃的占样本总数的94％,机场温度?10～30℃,平均绝对误差为1.2℃,该方法预测...     

梯级水库群联合优化调度函数研究

构建了制定梯级水库群联合优化调度函数的"优化-拟合-再优化-随机仿真"框架:首先建立梯级水库群优化调度模型,通过确定性动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行多元线性回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划方法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以清江梯级水库群长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明:对于1951-2005年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度方案年均增加发电量2.03亿kW·h,增幅达2.79%;对于两种随机模拟方法生成的水文径流系列,年均发电量分别提高了1.74%和2.36%,经济效益显著。     

水文随机模拟进展

综述了近20年来水文随机模拟的新进展,包括三方面:①随机水文模型改进和创新;②水文随机模拟应用研究新进展;③水文随机模拟认识新进展。并指出了今后的研究重点:①对水文过程的重要物理特性和统计特性作深入的分析;②加强非参数模型和非线性模型的研究;③加强流域系统随机模型的研究;④加强建立模型时如何综合利用多种信息的研究;⑤加强模型的各种检验和合理分析。