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基于物理过程不确定性的降雨诱发浅层滑坡易发性快速区划:GIS-FORM技术开发与应用

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 838-850页

作者：姬建崔红志佟斌吕庆高玉峰河海大学岩土工程科学研究所江苏南京211000 加泰罗尼亚理工大学岩土与地球科学系西班牙巴塞罗那08034 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

高效绘制降雨诱发山体滑坡易发性分布图是区域尺度滑坡预测和地质灾害早期预警的重要技术手段。考虑降雨导致地表径流情况,采用无限长斜坡模型耦合孔隙水压力(PWP)变化规律,提出一种能够模拟区域边坡湿润锋深度随时空变化的简化瞬时降... 详细信息

高效绘制降雨诱发山体滑坡易发性分布图是区域尺度滑坡预测和地质灾害早期预警的重要技术手段。考虑降雨导致地表径流情况,采用无限长斜坡模型耦合孔隙水压力(PWP)变化规律,提出一种能够模拟区域边坡湿润锋深度随时空变化的简化瞬时降雨入渗模型PRL-STIM(physically-based probabilistic modelling of rainfall landslide using simplified transient infiltration model)。该模型通过引入一阶可靠度方法(FORM)开展高效概率计算,模拟区域尺度内地质条件的内在不确定性,实现区域尺度滑坡失效概率空间分布快速评估。以地理信息系统(GIS)为平台,采用Python程序语言,开发一种能够自动执行区域滑坡易发性分析的PRL-STIM v1.0工具。以我国甘肃娘娘坝镇于2013年7月发生的降雨诱发区域浅层滑坡为例,进行所提模型在区域滑坡易发性评估中的工程应用。结果表明,考虑50%失效概率阈值可有效地表征区域滑坡灾害易发性分布;简化的瞬时降雨入渗模型能够有效识别高风险滑坡区域,设置20 m缓冲区后的确定性和概率预测精度分别达到79%和81%;此外,相比于TRIGRS模型72%的预测精度,PRL-STIM预测精度达到75%,且服从相关非正态分布的岩土参数对降雨滑坡预测与区域尺度滑坡易发性有显著影响。

关键词：边坡工程滑坡易发性评估降雨斜坡稳定性模型概率分析一阶可靠度方法(FORM) GIS工具箱

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FeCl_(3)改性活性炭脱硫性能研究

矿产综合利用 2024年第1期45卷 167-173页

作者：胡谦刘然赵俊吕庆华北理工大学冶金与能源学院教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2... 详细信息

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2)O_(3)随之增加,改性活性炭的比表面积和总孔容均降低,平均孔径增加;随着焙烧温度升高,活性炭表面附着的Fe2O3数量持续增加,焙烧温度超过300℃时,活性炭表面的孔隙结构出现烧结现象,降低改性活性炭的脱硫性能;随着反应温度升高,FeCl_(3)/AC-0.15的吸附性能先升高再降低。当FeCl_(3)改性溶液浓度为0.15mol/L,焙烧温度300℃,反应温度为60℃时,改性活性炭的脱硫效率最高。

关键词：环境工程活性炭改性脱硫浸渍法

低频性沟谷型泥石流水动力学冲蚀启动机制及动态监控

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 919-932页

作者：徐兴华肖双粟冯杭建吕庆浙江省地质院地质矿产研究所杭州310007 浙江大学建筑工程学院杭州310058

位于浙江省西部衢北地区的杨家泥石流是典型的水体冲蚀形成的低频性沟谷型泥石流。结合杨家泥石流所处的地质环境背景,首先在分析其分区特征、类型和成因机制,评价泥石流易发性及危害程度的基础上,利用统计分析方法确立暴雨强度指标;然... 详细信息

位于浙江省西部衢北地区的杨家泥石流是典型的水体冲蚀形成的低频性沟谷型泥石流。结合杨家泥石流所处的地质环境背景,首先在分析其分区特征、类型和成因机制,评价泥石流易发性及危害程度的基础上,利用统计分析方法确立暴雨强度指标;然后采用力学计算和极限平衡分析理论,构建强降雨作用下冲沟水动力学冲蚀启动模型,确定临界径流深度;再构建降雨—泥水位—流量相结合的递进式分层次综合预警体系;最后于2012年10月在杨家泥石流冲沟开展单沟泥石流远程自动化监测网络体系建设,实施远程监测控制和预警。研究表明:杨家泥石流冲沟呈小流域封闭状,汇水区、形成—流通区和堆积区分区特征明显,杨家泥石流是由特大暴雨激发的、低频的、一次性爆发规模为小型的稀性水石流,为中易发泥石流;冲沟形成区松散物源地表径流深度超过1.0 m时,处于临失稳状态,松散物质易被冲刷侵蚀,可将此临界径流深度作为是否冲蚀启动泥石流的有效判据,并结合暴雨强度指标(R<2.8)和泥石流洪峰流量(Q_(d)=31.83 m^(3)/s)确定泥石流综合预警指标;监测期间(2012-10-26—2022-10-10)研究区最大降雨发生于2019-06-19,经计算R=2.4<2.8,冲沟区处于安全雨情,沟道泥水位未达到地表径流的警戒限值,不具备泥石流形成启动的水动力条件,沟内流量(最大值为1.70 m^(3)/s)正常,未达到洪峰流量,未有泥石流发生或沟道堵塞等不良现象,此期间冲沟区较为稳定,再次发生泥石流的可能性小。建立以水动力学冲蚀启动特征参数为主的综合监测网络体系,可作为低频性沟谷型泥石流系统防灾控制的技术方法。

关键词：低频性沟谷型泥石流水力冲蚀临界径流深度远程监测综合预警

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暴雨诱发浅层滑坡启滑机理模型试验研究

工程地质学报 2024年

作者：刘鹏吕庆吴俊宇马骏廖忠选徐兴华刘正华浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江省地质院浙江大学平衡建筑研究中心浙江大学建筑工程学院

2021年6月10日，浙江省诸暨市西部遭遇突发性暴雨天气，诱发了701处浅层滑坡。本文在滑坡现场调查、滑坡土体室内试验基础上，研发了新型降雨滑坡模型试验装置，开展了降雨滑坡模型试验。通过监测斜坡渗流、径流流量，斜坡位移和土体孔... 详细信息

2021年6月10日，浙江省诸暨市西部遭遇突发性暴雨天气，诱发了701处浅层滑坡。本文在滑坡现场调查、滑坡土体室内试验基础上，研发了新型降雨滑坡模型试验装置，开展了降雨滑坡模型试验。通过监测斜坡渗流、径流流量，斜坡位移和土体孔隙水压力等，分析了暴雨作用下浅层斜坡水文响应和变形响应过程，探讨了斜坡土体水文与变形耦合作用启滑机理。结果表明，降雨开始后，斜坡变形、渗流流量、土体孔隙水压力和体积含水率均表现为先增大后不变，随着降雨持续，各项监测指标仍能维持稳定，且斜坡渗流流量与雨水入渗量相同，模型斜坡对较低强度降雨可以稳定响应。随着降雨强度进一步增大，雨水入渗量大于斜坡渗流流量，坡体内积水量持续增加，斜坡出现缓慢蠕滑，蠕滑变形逐渐破坏原有渗流通道，导致坡体渗流排水能力下降，坡内积水速率加快，斜坡水文响应与蠕滑变形耦合作用，最终导致滑坡发生。试验监测数据表明，滑坡发生时，滑面附近土体孔隙水压力激增，滑面土体抗剪强度剧降，土体呈现流态化，坡体剧烈快速滑动随之发生。

关键词：浅层滑坡模型试验启滑机理水文响应变形响应

凝心聚力促发展奋楫笃行启新程——奋力谱写中国式现代化贵州实践普定新篇章

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当代贵州 2024年第19期 72-73页

作者：吕庆普定县委普定经济开发区党工委

2023年,普定县坚持党建引领,以高质量发展统揽全局,坚持围绕“四新”主攻“四化”主战略和“四区一高地”主定位,全力推进各项工作高质量发展,具有普定特色和比较优势的现代化产业体系初步形成,牢牢守住了粮食安全和不发生规模性返贫两... 详细信息

2023年,普定县坚持党建引领,以高质量发展统揽全局,坚持围绕“四新”主攻“四化”主战略和“四区一高地”主定位,全力推进各项工作高质量发展,具有普定特色和比较优势的现代化产业体系初步形成,牢牢守住了粮食安全和不发生规模性返贫两条底线,社会民生事业得到了有效保障和改善,全县经济社会呈现总体向好的发展态势。2023年地区生产总值增长7%,排名安顺市第一。

关键词：粮食安全中国式现代化规模性民生事业凝心聚力党建引领高质量发展普定县

基于理论分析和智能算法的高炉炉缸活性预测模型

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中国冶金 2024年第2期34卷 83-95页

作者：刘小杰温梁亦欣张玉洁李欣刘然吕庆华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

延长高炉使用寿命、保证高炉炉况稳定顺行和降低高炉能源消耗已经成为现代高炉生产发展的主要方向,为实现这些目标,提高高炉炉缸活性被认为是至关重要的措施之一。炉缸活性可以揭示高炉内部的化学反应和热力学条件,有助于深入了解高炉... 详细信息

延长高炉使用寿命、保证高炉炉况稳定顺行和降低高炉能源消耗已经成为现代高炉生产发展的主要方向,为实现这些目标,提高高炉炉缸活性被认为是至关重要的措施之一。炉缸活性可以揭示高炉内部的化学反应和热力学条件,有助于深入了解高炉冶炼过程的基本机理,合理评价炉缸活性对指导高炉生产有着重要意义。为此,首先从高炉生产现场采集的工艺数据出发,经过预处理和计算,得到高炉炉缸活跃性指数;然后,为了进一步提高预测准确性,采用特征选择方法以及冗余性分析,从众多参数中选取最具影响力的作为输入参数;最后,采用贝叶斯优化的XGBoost模型对高炉炉缸活性进行回归预测,同时对比了默认超参数的XGBoost模型与随机森林模型的回归效果。结果表明,贝叶斯优化的XGBoost模型在预测炉缸活性方面表现出卓越的性能,具有很好的泛化性和非线性拟合能力,取得了较好的预测效果。该研究结果为高炉生产提供了有力的决策依据,可以帮助优化操作参数、提高冶炼效率和降低能源消耗。

关键词：高炉炉缸活性特征选择 XGBoost模型贝叶斯优化

块石破碎性质对土石混合体剪切带厚度的影响研究

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工程地质学报 2024年第1期32卷 39-51页

作者：胡峰祝诗逸王颂朱益军吕庆李志清浙江数智交院科技股份有限公司杭州310030 浙江大学建筑工程学院杭州310058 中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室北京100029

土石混合体作为一种典型的浅表层堆积体,常引发不同规模的滑坡灾害。本文通过对比土石混合体在室内大型直剪和离散元(PFC2D)数值模拟直剪条件下剪切带厚度随含石量和上覆压力的变化特征,以期进一步揭示影响土石混合体剪切带厚度的主要... 详细信息

土石混合体作为一种典型的浅表层堆积体,常引发不同规模的滑坡灾害。本文通过对比土石混合体在室内大型直剪和离散元(PFC2D)数值模拟直剪条件下剪切带厚度随含石量和上覆压力的变化特征,以期进一步揭示影响土石混合体剪切带厚度的主要控制因素。试验结果显示,室内试验中土石混合体的剪切带厚度主要受含石量的影响,其次为上覆压力,受块石尺寸的影响不明显。剪切带厚度随含石量从0增加到50%时表现为增大的趋势,随含石量的继续增大而表现为减小的趋势。但上覆应力小于200 kPa时,剪切带厚度随上覆应力的增大表现为增大的趋势,但上覆应力超过200 kPa时,其值表现为减小的趋势。然而,在数值模拟计算中,考虑块石不可破碎的情况下剪切带裂纹区域的宽度随含石量和上覆压力的增大表现为持续增大的趋势特征。分析认为,土石混合体剪切中大块石之间咬合后的齿轮带动效应是促使剪切带厚度增大的重要原因,而骨架结构含石量以及高垂直应力下块石咬合部位因高度的应力集中,随后导致的咬合棱角破碎,块石变形被限制在一定的区域内,却抑制了剪切带厚度的进一步增大。相反,在块石不可破碎的数值模拟计算中,高含石量试样内块石可持续的咬合滚动,促使周围的块石也发生变形,进而增大了剪切带的厚度。研究结果有利于揭示土石混合体的剪切变形破坏机制。

关键词：土石混合体剪切带厚度含石量大型直剪 PFC2D

图像识别技术在高炉风口识别与监测中的应用前景探索

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钢铁 2024年第5期59卷 56-70页

作者：段一凡刘然刘小杰李欣袁雪涛吕庆华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河钢集团有限公司唐山分公司河北唐山063020

通过提取高炉风口视频数据的帧图像,并结合先进的图像识别算法监测高炉风口区域的工作状态,实时分析相应的高炉调参策略,有利于降低高炉风口的休风率与时长,同时弥补现阶段依靠人工经验判断风口状态存在的响应滞后、结果不准确的工艺缺... 详细信息

通过提取高炉风口视频数据的帧图像,并结合先进的图像识别算法监测高炉风口区域的工作状态,实时分析相应的高炉调参策略,有利于降低高炉风口的休风率与时长,同时弥补现阶段依靠人工经验判断风口状态存在的响应滞后、结果不准确的工艺缺陷,保证高炉的长期稳定顺行。以国内某钢铁厂在2023年6月1日—6月31日的风口视频数据为基础,梳理了高炉炼铁过程中4种常见的风口异常状况,并结合炼铁原理分析了主要原因及应对措施,包括挂渣、涌渣、断煤和漏水。然后总结了图像识别技术在高炉风口识别与监测中的应用路线,包括图像预处理、风口的识别与预警和专家经验的植入3个阶段,同时对目前应用较广的图像识别算法进行了介绍,包括卷积神经网络、Transformer机制和图神经网络,并对后2种算法进行了肯定。最后,基于图卷积神经网络开发了关于高炉风口的监测与分析系统1.0版本,并对其功能进行了简要介绍。秉持低延时与高精度的发展原则,通过对风口异常和图像识别算法的梳理探究未来高炉风口图像识别的应用路线,为钢铁企业选择合理的风口监测技术,提升风口识别与监测领域的智能化水平提供一种理论参考。

关键词：高炉风口监测风口异常图像识别智能化建设高炉炼铁

基于工艺理论与数据挖掘的铁水提钒关键措施分析

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钢铁 2024年第3期59卷 58-78页

作者：段一凡刘然刘小杰李欣李红玮吕庆华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

“高炉+转炉”法是中国主流的钒钛矿冶炼工艺,针对钒钛高炉冶炼数据探究铁水最终钒含量的影响机制,并量化具体的参数调控方案对钒钛烧结矿的高效冶炼具有重大意义。首先梳理了钒钛烧结矿的矿物组成及冶炼机理,结合不同反应的吉布斯自由... 详细信息

“高炉+转炉”法是中国主流的钒钛矿冶炼工艺,针对钒钛高炉冶炼数据探究铁水最终钒含量的影响机制,并量化具体的参数调控方案对钒钛烧结矿的高效冶炼具有重大意义。首先梳理了钒钛烧结矿的矿物组成及冶炼机理,结合不同反应的吉布斯自由能变化曲线分析了钒、钛元素的热力学特征,从理论方面确定了铁水钒、钛含量之间存在促进关系以及与渣中TiO_(2)含量存在抑制关系的主要结论。其次,以承德某钢铁厂的钒钛矿冶炼数据为基础,提出了一种高效的特征选择算法用于提取铁水钒含量的影响特征,计算参数之间的斯皮尔曼相关系数确定相关性;计算参数之间的互信息度判断冗余特征;结合最大相关-最小冗余的思想和工艺原理最终选取17个特征变量作为铁水钒含量的主要影响特征,同时引入“信息传递熵”的概念衡量高炉调参过程中的效果链式传递现象。最后,给出了提高铁水钒含量的具体措施,并结合控制变量法量化了不同的高炉调参策略对铁水钒含量的影响。有利于进一步明确钒、钛元素在高炉冶炼过程中的演变行为,通过试验数据的分析结果为铁水提钒的关键参数调控提供了操作依据,促进了钒钛高炉的稳定顺行与高效冶炼。未来,相关研究应致力于将数据分析与专家经验进行更深层次的融合,推动钒钛高炉的智能制造与调控进一步深入。

关键词：钒钛烧结矿铁水提钒特征选择参数调控链式传递现象