Prediction of local scour around circular piles under waves using a novel artificial intelligence approach

Abstract

The scour phenomena around vertical piles in oceans and under waves may influence the structure stability. Therefore, accurately predicting the scour depth is an important task in the design of piles. Empirical approaches often do not provide the required accuracy compared with data mining methods for modeling such complex processes. The main objective of this study is to develop three data-driven methods, locally weighted linear regression (LWLR), support vector machine (SVR), and multivariate linear regression (MLR) to predict the scour depth around vertical piles due to waves in a sand bed. It is the first effort to develop the LWLR to predict scour depth around vertical piles. The models simulate the scour depth mainly based on Shields parameter, pile Reynolds number, grain Reynolds number, Keulegan–Carpenter number, and sediment number. 111 laboratory datasets, derived from several experimental studies, were used for the modeling. The results indicated that the LWLR provided highly accurate predictions of the scour depths around piles (R?=?0.939 and RMSE = 0.075). Overall, this study demonstrated that the LWLR can be used as a valuable tool to predict the wave-induced scour around piles.     

海洋综合测量声学系统间信号干扰的分析

针对海洋综合测量多种声学测量系统间的窄带相干声学干扰现象进行了理论分析，并针对克服窄带干扰提出了一些具有实用价值的建议。     

Long-Term Effect of TMD on Vibration Control of An MDOF Offshore Fixed Platform

A three-dimensional fixed offshore platform in deep water modeled by the finite element method is studied in this paper. Analysis of the dynamic response of the MDOF structure is realized taking the non-linearity of the wave drag force and the wave-structure interaction into account. The structural response statistics, which have Gaussian distributions, are used to evaluate the vibration effect of the structure without TMD and with TMD. And an optimal method to design TMD controlling the first mode of the multi-mode structure is proposed. Moreover, the probabilities of occurrence of sea states at the platform site are considered for prediction of the long-term effect of a TMD. Simulation results demonstrate that the long-term effect of a well-designed TMD is good and the practical use is possible due to the good stability of its optimal parameters under different sea states.     

太平洋海域海平面变化的灰色系统分析

应用灰色系统理论，对太平洋海域４８个长期验潮站的月均海平面分别建立了ＧＭ（１，１）模型。ＧＭ（１，１）模型能较好地反映太平洋海域的海平面变化的趋势，它除了能给出连续的海平面变化速率外，同时能方便地给出海平面变化的加速率。模拟结果表明，在太平洋地壳均衡假设下，太平洋海域的月均海平面以平均速率０．１７ｃｍ／ａ上升。在太平洋海域所取的４８个长期验潮站中，有４０个站在加速上升，全部站的平均加速度为０．０００２９ｃｍ／ａ２。且加速率逐渐增大。当然这些加速率都很小，但作为一种普遍性的趋势，这已足以说明：太平洋海域的海平面在加速上升     

港口靠船桩工作性状计算的双参数法

港口靠船桩是承受重复性荷载或多循环荷载的一种横向承载桩。双参数法能较好地描述靠船桩 (单桩、群桩 )的桩土工作性状。用双参数法进行计算时 ,所给的地面条件必须由重复荷载或多循环荷载作用下实测出来。根据现场试桩资料 ,标定桩土参数 ,即k =mx1/n的指数l/n、桩土相对柔度系数α、桩土综合刚度EI等值 ,可以用来设计试桩附近局部地区同类条件下的其它长桩。对于没有进行试桩的某些工程 ,可以联合运用双参数法和p -y曲线法进行桩的分析     

埕岛油田海区海底地形变化及预防措施

综合在胜利石油管理局埕岛油田海区多年来工程测绘与地质勘察资料 ,对埕岛油田海区地形地貌特征及其变化与发育趋势进行了论述 ,同时讨论了埕岛油田海上工程中需要重视的问题以及有关的工程防护问题。     

灰色关联分析法在海洋环境质量评价中的应用

介绍了灰色关联分析法的原理,说明了其评价步骤。以青岛某海区海水水质评价为例阐明了该方法在海洋环境评价中的应用,并将评价结果与模糊综合评价结果加以比较,结果表明,两种评价方法的评价结果有着较明显的差别,分析了原因。本文还提出了海水污染防治措施,为海洋环境保护提供依据。     

基于GIS的城市交通网络要素可视化表达方法研究

城市交通网络要素的可视化表达是GIS—T研究和应用领域中的一个难题,本文在对目前流行的交通网络数据模型进行系统研究的基础上,选择了动态分段技术下的结点-弧段模型,对交通网络复杂要素进行可视化表达,并对城市交通网络要素的可视化表达方法和形式进行了分析,最后结合交通网络复杂要素的可视化表达,设计和创建了具体的数据结构表和数据结构图。     

均匀设计与灰色理论在边坡稳定性分析中的应用

采用均匀设计安排试验,运用灰色理论中的灰色关联分析考察边坡稳定性影响因素的主次.结果表明,边坡稳定性影响因素的敏感性由大到小依次为:粘聚力、内摩擦角、重度、预应力、锚索间排距、锚索长度、锚固段长度、锚固角.可见,岩体的抗剪强度指标是影响边坡稳定性的最重要参数,其次是岩体的容重,而预应力锚索的设计参数对边坡的稳定性也有一定影响.这一分析结果为边坡开挖设计和加固方案的优化提供了重要依据.     

南海海盆区莫霍面分布规律及其对深部钻探的意义

钻遇莫霍面是人类一直以来的梦想。深海海底是地球上离莫霍面最近的地方，目前有研究推测南海是世界上莫霍面深度最浅的海域之一，但缺乏足够的直接证据。深反射地震探测可以直接揭示岩石圈的构造形态，是莫霍面探测的重要手段。本文基于长达15000 km的深反射多道地震剖面的解释、处理、制图和分析，结合前人的研究，形成了南海海盆区莫霍面反射特征和空间分布的初步认识。① 南海东部次海盆南部早期经历了较快速扩张，岩浆供应充足，受扩张停止后岩浆活动影响较小，基底平坦，地质构造相对简单，同时洋壳地震速度结构不存在异常，且有较强的广角莫霍面反射波和可识别的地幔顶部折射波，具备莫霍面钻探的基本条件。② 南海海盆不同区域的莫霍面反射强度存在较大差异。其中东部次海盆莫霍面反射最为强烈且清晰，西北次海盆次之，西南次海盆仅有零星出现的清晰莫霍面反射且可信度不高。③ 识别南海海盆区莫霍面地震反射长度超过3500 km，首次形成了海盆区深度域莫霍面地震反射空间分布图。与重力反演的莫霍面深度相比，利用深反射多道地震计算的莫霍面深度细节更为丰富，并且可以在垂向上清晰刻画莫霍面的结构。整体上，南海海盆区莫霍面地震反射强烈和可信度高的区域中，深度较浅的区域之一是东部次海盆南部，最浅处仅约9. 5 km，其中水深4. 01 km，洋壳厚度仅5. 54 km。综合判断，东部次海盆南部是南海重要的莫霍面钻探备选区，这对南海莫霍面钻探选址具有重要意义。