基于优化经验模态分解和聚类分析的滑坡位移智能预测研究

针对三峡库区"阶跃式"滑坡的变形特征,提出了一种新的滑坡位移预测方法。以白水河滑坡ZG118和XD-01监测点位移数据为例,采用基于软筛分停止准则的经验模态分解(SSSC-EMD)将累计位移-时间曲线和影响因子时间序列自适应地分解为多个固有模态函数(IMF),并采用K均值(K-Means)聚类法对其进行聚类累加,得到有物理含义的位移分量(趋势性位移、周期性位移以及随机性位移)和影响因子分量(高频影响因子和低频影响因子)。使用最小二乘法对趋势性位移进行拟合预测;采用果蝇优化-最小二乘支持向量机(FOA-LSSVM)模型对周期性位移和随机性位移进行预测。将各位移分量预测值进行叠加处理,实现滑坡累计位移的预测。研究结果表明,所提出的(SSSC-EMD)-K-Means-(FOA-LSSVM)模型能够预测"阶跃式"滑坡的位移变化规律,且预测精度高于传统的支持向量机回归(SVR)、最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;并通过改变训练集长度,进行单因素分析,发现其与预测精度之间呈正相关关系。     

水和水蒸气辅助粗晶三水铝石转化为勃姆石的机制研究

在165℃、175℃、185℃和195℃的温度条件下,对水热处理前和处理后的粗晶三水铝石样品分别进行了XRD分析和SEM表征,研究了粗晶三水铝石在水蒸气和热水中转变成勃姆石的相变过程。结果表明,水热条件下粗晶三水铝石转化成勃姆石的过程受控于溶解-再沉淀机制,而并非是通常认为的固体状态下的转变;相对于在热水中,水蒸气环境可以加速三水铝石向勃姆石的转化;所形成的勃姆石的粒径（4~7 μm）明显比前驱体三水铝石的粒径（120~200 μm）要小得多,表明可以利用粗晶三水铝石生产微晶勃姆石。在转化过程中,勃姆石微晶首先生长在三水铝石的晶体表面上,通过控制反应温度和反应时间,可形成壳层为勃姆石、壳下为三水铝石的具有双层结构的铝的氢氧化物颗粒,也有可能形成具有中空结构的勃姆石集合体颗粒。     

黑龙江省浅覆盖区地物化特征与找矿标志——以黑河市340高地金矿化区为例

黑龙江省黑河市340高地金矿点大地构造上位于兴安地块东北缘,多宝山Cu-Au-Mo-W-Fe成矿亚带内,其地貌为浅覆盖区,找矿较为困难。本文采用浅钻技术取样,对研究区进行基岩填图,圈定出以硅化为中心、青磐岩化为外围的蚀变矿化带。对基岩样品进行岩石地球化学分析,通过主成分分析,确定有6个主成分特征值大于1,其中第二主成分与金元素关系密切,是研究区有效的找矿标志。高精度磁测结果显示区内构造以NNW向为主,且其线性低值异常或与蚀变引起的退磁有关。对区内的地物化异常进行工程查证,发现金矿点1处,圈定预测靶区1处。     

四川会理拉拉铜矿找矿预测模型构建与找矿示范

勘查区找矿预测理论与方法体系是基于全国129个典型矿床的深入研究,以及在勘查项目实践验证基础上总结而形成的一种特别适合生产找矿第一线使用的有效方法。该方法以成矿作用内因(元素的地球化学特征)和外因(地质作用类型)相结合的思路,构建以成矿地质体、成矿构造与成矿结构面和成矿作用特征标志为主要内容的找矿预测地质模型。四川会理地区位于扬子板块西缘,区域成矿地质条件优越,经历多期构造事件叠加,形成了一系列独具特色的铁铜矿床。近年来,在拉拉铜矿的深部及外围已取得了重大找矿突破和进展。本文以会理拉拉铜矿为典型实例及深部找矿预测成果示范,阐述该方法在深部找矿预测中的具体应用过程,得出了如下认识:早期成矿地质体为赋矿火山岩(河口群钠长岩类),成矿构造与成矿结构面主要为基(中)性火山岩与沉积岩的界面及可能的喷溢口;热液叠加期成矿地质体推测为深部隐伏岩体,成矿构造与成矿结构面主要为褶皱、断裂和裂隙。在总结成矿作用特征标志基础上,建立了拉拉铜矿勘查区找矿预测地质模型。通过与地质和物探方法相结合,圈定红泥坡南部为找矿靶区,经钻探验证,发现厚大矿体,打开了区域找矿空间。     

滑坡对降雨响应的多指标监测及综合预警探析:以赣南罗坳滑坡为例

降雨量和位移是当前降雨型滑坡监测预警最常用的指标。然而,降雨量和位移监测结果只能反映降雨作用下滑坡的变形情况,不能揭示滑坡内在物理力学性状对降雨的响应。因此,除降雨量和位移监测之外,建立包括体积含水率、基质吸力等反映滑坡动态演化过程的关键指标监测体系必将成为今后更真实地把握滑坡内在演化趋势、更准确地建立滑坡综合预警判据的最有效手段。笔者对赣南地区典型降雨型滑坡进行了多指标监测及综合预警示范研究。结果表明:(1)在降雨条件下滑坡土体内部体积含水率、基质吸力和温度等多指标均产生有规律的动态响应;(2)随着降雨的持续,滑体体积含水率与基质吸力的变化均具有显著的滞后现象;(3)体积含水率和基质吸力变化速率与滑体位移具有显著的正相关性;(4)滑体温度分布变化规律受大气温度和体积含水率的共同影响。以实测数据的滑坡稳定性分析为基准,在考虑实际降雨入渗深度与滑坡稳定性的关联度上,建立了包括日降雨量、体积含水率增加速率、基质吸力减小速率以及位移速度多元指标预警方法体系,提出了基于关键指标综合预警体系及确定方法,旨在为降雨滑坡准确预警提供新模式。     

随机森林模型预测岩溶区酸性煤矿井水锰污染

酸性煤矿井水严重威胁地下水的水质。如何更有效对受影响区域的地下水源进行动态监测是当前的一个关键问题。采用随机森林中的回归模型,利用自变量(采空区水位、岩溶水位、pH值、泉水流量、电导率)和因变量(污染离子浓度)的相关性,建立回归模型;使用测试数据进行误差分析,结果证明模型准度较高,所得预测值具有参考价值;得出各自变量对因变量影响的重要程度,分析结果与实际情况相符合。试验表明,随机森林回归模型在酸性煤矿井水污染预测方面具有适用性,可作为辅助手段监测水质污染情况,对今后工作有一定的指导意义和经济价值。     

Brittleness index predictions from Lower Barnett Shale well-log data applying an optimized data matching algorithm at various sampling densities

The capability of accurately predicting mineralogical brittleness index(BI)from basic suites of well logs is desir-able as it provides a useful indicator of the fracability of tight formations.Measuring mineralogical components in rocks is expensive and time consuming.However,the basic well log curves are not well correlated with BI so correlation-based,machine-learning methods are not able to derive highly accurate BI predictions using such data.A correlation-free,optimized data-matching algorithm is configured to predict BI on a supervised basis from well log and core data available from two published wells in the Lower Barnett Shale Formation(Texas).This transparent open box(TOB)algorithm matches data records by calculating the sum of squared errors be-tween their variables and selecting the best matches as those with the minimum squared errors.It then applies optimizers to adjust weights applied to individual variable errors to minimize the root mean square error(RMSE)between calculated and predicted(BI).The prediction accuracy achieved by TOB using just five well logs(Gr,pb,Ns,Rs,Dt)to predict BI is dependent on the density of data records sampled.At a sampling density of about one sample per 0.5 ft BI is predicted with RMSE～0.056 and R2～0.790.At a sampling density of about one sample per 0.1 ft BI is predicted with RMSE～0.008 and R2～0.995.Adding a stratigraphic height index as an additional(sixth)input variable method improves BI prediction accuracy to RMSE～0.003 and R2～0.999 for the two wells with only 1 record in 10,000 yielding a BI prediction error of＞±0.1.The model has the potential to be applied in an unsupervised basis to predict BI from basic well log data in surrounding wells lacking mineralogical measure-ments but with similar lithofacies and burial histories.The method could also be extended to predict elastic rock properties in and seismic attributes from wells and seismic data to improve the precision of brittleness index and fracability mapping spatially.     

生态地质研究进展与展望

生态地质学是研究生态系统与地质环境之间关系的一门交叉学科,对国土空间生态保护修复工作有重要理论支撑作用。我国生态地质研究工作虽然经过了多年的发展与积淀,但时至今日生态地质学仍然处于研究和探索阶段。鉴于此,基于前人的大量研究,总结了国内外生态地质研究进展: 国际上,俄罗斯建立了生态地质学研究体系,美国发起的地球关键带研究是与生态地质研究十分契合的主题; 在国内,生态地质研究主要着眼于”生态-地质”相互作用过程与机理以及地质环境影响下的系统性生态修复研究。在此基础上,提出了生态地质学涵义及其研究内容、方法技术创新及学科体系构建思路,以期为服务山水林田湖草沙整体保护、系统修复、综合治理和生态地质系统深化研究提供借鉴。     

Hydro-geochemistry of groundwater and surface water in Dschang town(West Cameroon): Alkali and alkaline-earth elements ascertain lithological and anthropogenic constraints

This study focuses on the sources of alkali and alkaline-earth elements based on the geochemistry of groundwater and surface water in Dschang concerning environmental and anthropogenic constraints. A comprehensive set of 50 samples from groundwater and surface water were analyzed by ICPMS and processed by spatial interpolation in a GIS environment. The results highlight a geochemical anomaly at the center of the densely inhabited area subject to a profusion of open dumps discharges. This anomaly with the highest spatial contents of Be(Cs, Rb, Mg) suggests an anthropogenic source that demarcates with the lowest alkali and alkaline-earth elements on the peripheral area of Dschang. Other findings include lithological constraints with volcanic rocks being the main source compared to granitoid.The study points out good correlations between Be, Cs, Rb and Mg spatial distributions and physicochemical parameters of waters(K, EC, TDS), and inversely with the lowest p H. p H is established as the most functioning physico-chemical constraint of alkali and alkaline-earth mobility in Dschang. The p H lowest values within the geochemical anomaly also highlight the impact of human activities on water acidity, which later enhance elements mobility and enrichment. Despite low elements contents relative to WHO standards, our findings point out an example of anthropogenic impact on water geochemistry linked to solid waste pollution; it also demonstrates significant anthropogenic changes of environmental physicochemical parameters of prime importance in the mobility and distribution of elements in the study area.Similar assessments should be extended in major towns in Cameroon.     

基于数值预报模式的乡镇温度预报方法研究

利用2015年8月至2017年7月长兴岛站和交流岛站日最高气温、日最低气温实况资料,对ECMWF细网格2 m温度预报值和日本FSFE02(24 h地面形势场预报)、FSFE03(36 h地面形势场预报)进行了检验。结果表明:根据历史回归统计检验,ECMWF细网格模式24 h的2 m最高气温、最低气温预报效果显著,通过了0. 05信度显著性检验。对各月做相关分析,相关性均较好。利用前一日ECMWF细网格2 m温度预报值与长兴岛站实况差值,根据统计的ECMWF细网格2 m温度预报订正值,做出长兴岛站未来24 h的气温预报。交流岛站温度预报是在长兴岛站温度预报的基础上订正做出,经统计分析,交流岛站和长兴岛站的气温差值与地面形势场和风场有较好的对应关系,根据不同类型的地面形势场和风场订正值,做出交流岛站的温度预报。应用Matlab计算机语言的开发功能,提取ECMWF细网格2 m温度预报的最高、最低气温值,并录入当日长兴岛站和交流岛站最高、最低气温实况值,自动预报各站未来24 h最高气温、最低气温。创建可视化预报工作界面,实现乡镇温度预报自动化。