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滑坡裂缝计时序数据实时异常检测分析

岩石力学与工程学报 2024年第1期43卷 206-215页

作者：张磊巨能攀何朝阳解明礼张成强刘洋成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川省自然资源厅四川成都610072

针对滑坡裂缝实时监测中异常数据难以有效识别这一问题,基于滑坡不同变形阶段建立偶然异常阈值,提出基于区间预测的时序数据实时异常检测方法,该方法考虑了数据间时序逻辑关系以及滑坡变形阶段关联信息。首先,通过差分自回归移动平均模... 详细信息

针对滑坡裂缝实时监测中异常数据难以有效识别这一问题,基于滑坡不同变形阶段建立偶然异常阈值,提出基于区间预测的时序数据实时异常检测方法,该方法考虑了数据间时序逻辑关系以及滑坡变形阶段关联信息。首先,通过差分自回归移动平均模型(autoregressive integrated moving average,ARIMA),提取裂缝计累计位移的时序特征,构建区间预测模型,并使用滑动窗口算法对其分割子序列进行预测;其次,利用预测值修正置信区间(α=0.05)来确定拟异常点,并为滑坡不同变形阶段设立偶然异常阈值;最后,通过组合异常识别得到异常信息。研究结果表明,该方法能准确识别数据异常值,且在时序数据实时异常检测上具有一定的普适性。将模型预测区间与异常值进行对比分析获得数据异常的实时可能性,可为滑坡监测预警智能化决策提供数据参考价值。

关键词：边坡工程滑坡时序模型实时异常检测监测预警

川南兴文地区上二叠统龙潭组黏土岩锂的富集特征及赋存状态

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地质学报 2024年第5期98卷 1403-1420页

作者：郝雪峰唐屹潘蒙贺洋何洋飘周颂德付小方梁斌四川省综合地质调查研究所四川成都610081 四川省第七地质大队四川乐山614000 西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621000

四川南部位于二叠纪峨眉山大火山岩省中—外带,广泛分布与火成岩风化-沉积有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成锂等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。本文对川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩进行了较为系统的地质调查,对研... 详细信息

四川南部位于二叠纪峨眉山大火山岩省中—外带,广泛分布与火成岩风化-沉积有关的上二叠统龙潭组黏土岩,具有形成锂等关键金属矿产资源的地质背景和成矿条件。本文对川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩进行了较为系统的地质调查,对研究区以及钻孔岩芯样品进行了化学分析,以确定黏土岩中锂等元素的分布特征及富集规律。在此基础上,利用粉晶X-射线衍射(XRD)分析了富锂黏土岩的矿物组成,采用聚焦离子束飞行时间二次离子质谱仪(FIB-TOF-SIMS)分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,龙潭组下部黏土岩中富集Li以及Ga、Nb等元素,是一个多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。本区黏土岩来源于峨眉山大火山岩省火山岩的风化产物,富锂的矿层主要为含黄铁矿高岭石黏土岩,其沉积成岩环境为海陆过渡地区的潟湖还原咸水环境,Li含量与化学风化强度(CIA指数)密切相关,具有风化-沉积型矿床的特征。富锂黏土岩中锂除少量赋存于锂云母之中外,主要是被吸附于黏土岩的蒙脱石相中,部分进入蒙脱石矿物结构,还有一部分赋存于伊利石中。Li除了来自火山岩的风化释放以外,部分还可能来自滨海浅层地下卤水的直接补给,从而形成含锂云母的高品位的富锂黏土岩。

关键词：锂黏土岩赋存状态龙潭组四川南部

坝后淤积条件下泥石流冲击拦挡坝动力响应研究

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地球科学 2024年第3期49卷 1017-1027页

作者：王东坡廖承兴瞿华南闫帅星成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川省地质环境调查研究中心四川成都610036

拦挡坝有效库容和泥石流冲击力是泥石流实体拦挡坝设计的重要指标,现有实体拦挡坝在泥石流反复冲击作用下淤积甚至填满,会对坝体调控能力产生重要影响.为此,基于理论分析和物理模型试验,开展坝后淤积条件下泥石流冲击实体拦挡坝动力响... 详细信息

拦挡坝有效库容和泥石流冲击力是泥石流实体拦挡坝设计的重要指标,现有实体拦挡坝在泥石流反复冲击作用下淤积甚至填满,会对坝体调控能力产生重要影响.为此,基于理论分析和物理模型试验,开展坝后淤积条件下泥石流冲击实体拦挡坝动力响应研究,推导坝后淤积条件下泥石流速度衰减率、坝体拦挡率的无量纲计算公式,并建立考虑空间分布特性的坝后淤积条件下泥石流冲击力计算模型.结果表明:泥石流速度衰减率和坝体拦挡率与淤积体高度/淤积长度比值和泥石流相对容重呈正相关;泥石流冲击力静动荷载组合计算模型能较好反映坝后淤积条件下泥石流冲击力的组成和分布特征.上述研究可为泥石流实体拦挡坝工程设计提供理论及技术支持.

关键词：实体拦挡坝坝后淤积速度衰减率拦挡率冲击力动力响应工程地质

不同滑坡样本点和多边形表达模式下的易发性评价

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地球科学 2024年第5期49卷 1565-1583页

作者：邓明东巨能攀吴天伟文艳解明礼赵伟华何佳阳成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川省地质矿产勘查开发局化探队四川德阳618099 四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院四川成都610081

滑坡编录模式常为点和多边形面,滑坡点的定位及多边形的采样范围会给滑坡易发性评价结果产生影响.为研究不同点和多边形滑坡样本采样方式下的易发性结果差异,以四川省宁南县为例,采用滑坡多边形和陡坎缓冲区来比较不同多边形表达模式对... 详细信息

滑坡编录模式常为点和多边形面,滑坡点的定位及多边形的采样范围会给滑坡易发性评价结果产生影响.为研究不同点和多边形滑坡样本采样方式下的易发性结果差异,以四川省宁南县为例,采用滑坡多边形和陡坎缓冲区来比较不同多边形表达模式对易发性评价的影响,用滑坡陡坎点和滑坡质心点来比较不同点表达模式对易发性评价的影响,选取3种评价模型支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和人工神经网络(ANN)进行滑坡易发性建模,采用ROC曲线、均值、标准差等分析建模的差异.结果如下:(1)在滑坡样本为多边形表达模式下,陡坎缓冲区的评价效果优于滑坡多边形.在滑坡样本为点表达模式下,滑坡质心点的评价效果优于滑坡陡坎点.(2)RF模型在不同采样方式下易发性评价效果更好,不同采样方式下基于RF模型的易发性结果差异性也较小,相比SVM和ANN模型有更好的泛化能力.(3)离散型因子是导致点表达模式下采样方式易发性结果差异的主要因素.陡坎缓冲区采样方式相比于滑坡多边形保留如岩组等离散型环境因子的空间信息,因此评价效果较好.可见在县级尺度下使用滑坡陡坎区域等精细化地形特征作为滑坡采样方式可以提高易发性评价精度.

关键词：易发性评价表达模式采样方式滑坡滑坡样本点滑坡多边形灾害地形特征

基于NbS结构的黄土填方边坡降雨物理模型试验

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 24-34页

作者：杨帆李明俐王徐吴鄂王峰吕剑四川省地质环境调查研究中心四川成都610036 四川省华地建设工程有限责任公司四川成都610036 四川省地质灾害防治工程技术研究中心四川成都610036 成都理工大学地质灾害与环境保护国家重点实验室四川成都610054

黄土高原地区,在“平山造城”“固沟保塬”“治沟造地”等计划开展过程中产生了大量的填方工程边坡,存在着巨大的地质灾害隐患。为了对黄土高原地区填方边坡治理提供新的解决思路,本文将黄土-古土壤层状自稳结构引入黄土填方边坡的灾变... 详细信息

黄土高原地区,在“平山造城”“固沟保塬”“治沟造地”等计划开展过程中产生了大量的填方工程边坡,存在着巨大的地质灾害隐患。为了对黄土高原地区填方边坡治理提供新的解决思路,本文将黄土-古土壤层状自稳结构引入黄土填方边坡的灾变防控中,利用生石灰以及改性纤维素对黄土进行改良,提出了基于自然的解决方案(natural-based solutions,NbS)理念的黄土填方边坡控水结构,并开展人工降雨物理模拟实验,探究了有无控水结构下填方边坡渗流场、应力场和形变场变化规律、低渗场性质对边坡的影响,最终得出边坡失稳破坏模式。结果表明:1)改良黄土具有良好的工程性质,与重塑黄土相比,其液限、塑限均提高,抗剪强度增强,饱和渗透系数大幅下降,其中,改性纤维素改良黄土渗透系数降低88.59%,石灰改良黄土渗透系数降低95.18%,有控水结构边坡水分运移速度较慢,低渗层起到了良好的隔水效果;2)抗侵蚀面层的存在提高了边坡的抗侵蚀能力,有控水结构坡面的侵蚀量仅为无控水结构的28.43%;3)有控水结构边坡变形破坏模式为渐进式剪切滑移失稳,无控水结构边坡变形破坏模式为突发式溃散流滑破坏。本研究成果可为黄土高原地区填方边坡的生态治理及灾变防控工作提供理论参考。

关键词：黄土填方边坡黄土-古土壤基于自然的解决方案NbS理念物理模型试验控水结构

2018~2021年成都市碳质气溶胶变化特征分析

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环境科学 2024年第7期45卷 3870-3880页

作者：徐雪梅冯小琼尹寒梅王成辉姜涛陈军辉陈强四川省生态环境科学研究院成都610041 四川省环保科技工程有限责任公司成都610041

碳质气溶胶是细颗粒物(PM_(2.5))的重要组成部分,可影响全球气候变化、大气能见度、区域空气质量和人类健康.为了探究减排背景下碳质气溶胶的长期变化特征,通过实时在线监测获取了2018~2021年成都市PM_(2.5)样品中的有机碳(OC)、元素碳(... 详细信息

碳质气溶胶是细颗粒物(PM_(2.5))的重要组成部分,可影响全球气候变化、大气能见度、区域空气质量和人类健康.为了探究减排背景下碳质气溶胶的长期变化特征,通过实时在线监测获取了2018~2021年成都市PM_(2.5)样品中的有机碳(OC)、元素碳(EC)、挥发性有机物(VOCs)浓度以及相应的气象数据.结果表明,监测期间ρ(OC)和ρ(EC)均值分别为(10.9±5.7)μg·m^(-3)和(2.6±1.9)μg·m^(-3),在PM_(2.5)中占比分别为25.2%和6.0%,ρ(SOC)均值为(5.7±3.3)μg·m^(-3),在OC中的占比为52.9%.OC和EC浓度随PM_(2.5)年际变化趋势一致,2018~2020年呈下降趋势[PM_(2.5):年均下降浓度为-7.1μg·(m^(3)·a)^(-1),年均降幅为-14.6%·a^(-1);OC:年均下降浓度为-1.7μg·(m^(3)·a)^(-1),年均降幅为-14.2%·a^(-1);EC:年均下降浓度为-0.1μg·(m^(3)·a)^(-1),年均降幅为-4.4%·a^(-1)],2021年各污染物浓度较2020年均有不同幅度反弹.PM_(2.5)和OC浓度大小为:冬>春>秋>夏,EC浓度大小为:冬>秋>春>夏,OC和EC占比分别呈夏季和秋季高于其他季节,对应季节OC和EC占比分别为26.8%和6.9%.随着污染程度的加重,OC、EC和SOC浓度逐步上升,但在PM_(2.5)中的占比却呈下降趋势,说明成都市PM_(2.5)污染的控制因子并不是碳组分.源解析结果表明,成都市碳质气溶胶主要受机动车、工业源、生物质燃烧源、VOCs二次转化影响.2019~2021年,EC受VOCs中机动车特征组分影响逐年下降,春季和秋季OC和EC受VOCs影响大于其他季节,春秋季节应加大VOCs排放治理,减少二次转化影响.

关键词：成都市有机碳(OC) 元素碳(EC) 长期变化特征挥发性有机物(VOCs) 碳质气溶胶

高温极端天气影响下的成都平原一次典型臭氧污染过程分析

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环境科学 2024年第4期45卷 2028-2038页

作者：雷丽娟张懿罗伊娜张潇冯淼成都市环境保护科学研究院成都610072 无锡中科光电技术有限公司无锡214135 四川省生态环境科学研究院成都610041

基于气象再分析资料及成都市芳邻路站点大气综合观测数据,采用PMF、PSCF和CWT等方法对成都市2022年发生的一次持续性臭氧(O_(3))污染过程进行分析.结果表明,本次污染过程持续了18 d,O_(3)浓度最大8 h平均值第90百分位数达242.62μg·m^(... 详细信息

基于气象再分析资料及成都市芳邻路站点大气综合观测数据,采用PMF、PSCF和CWT等方法对成都市2022年发生的一次持续性臭氧(O_(3))污染过程进行分析.结果表明,本次污染过程持续了18 d,O_(3)浓度最大8 h平均值第90百分位数达242.62μg·m^(-3).由于副热带高压强大且长时间控制四川,气温屡创新高,成都市日最高温度达到41.63℃,异常持久高温强辐射为O_(3)生成提供有利气象条件.面对持续高温干旱灾害性天气影响,四川电网面临极其严峻的保供形势,污染期间四川省多地出现不同程度的让电于民.分析对比让电前后空气质量科研数据发现:(1)让电后O_(3)前体物NO_(2)和VOCs浓度均有不同程度降低,O_(3)浓度削峰效果较好;(2)让电后大气反应活性OFP和L_(·OH)中烷烃和芳香烃贡献率均下降,但贡献前10物种贡献率较让电前提高,主要是因为高温所致植物排放异戊二烯增加;(3)从源解析结果来看,让电前后移动源、工业源和油气挥发源贡献率基本不变,天然源贡献率上升,溶剂源贡献率下降;(4)让电前成都近郊短距离传输叠加眉山一带传输对成都有影响,强潜在源位于主城区偏东区域,让电后潜在源区域缩小、强潜在源弱化、影响减弱,由此可见联防联控对成都市O_(3)污染防治作用较大.

关键词：高温极端天气臭氧污染让电于民正定矩阵因子分解法(PMF) 潜在源贡献因子法(PSCF) 浓度轨迹加权法(CWT)

硫化纳米零价铁活化过二硫酸盐降解废水中四环素

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 35-45页

作者：叶秋月胡正春王紫宜胥雯赵施怡邓旭盈郭明浩郭娜廖兵成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学生态环境学院国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室四川成都610059 四川聚汇兴源建筑工程设计有限公司四川成都610000 四川建筑职业技术学院四川省城市污泥建材资源化利用工程研究中心四川德阳618000

硫化零价铁(S-nZVI)因其电子传递效率高、选择性好,近年来在水处理领域应用广泛。将S-nZVI与高级氧化技术结合,可发挥材料优异的催化性能,实现对污染物的高效降解。本文以硫脲为硫源制备高活性S-nZVI,构建S-nZVI活化过二硫酸盐(PDS)高... 详细信息

硫化零价铁(S-nZVI)因其电子传递效率高、选择性好,近年来在水处理领域应用广泛。将S-nZVI与高级氧化技术结合,可发挥材料优异的催化性能,实现对污染物的高效降解。本文以硫脲为硫源制备高活性S-nZVI,构建S-nZVI活化过二硫酸盐(PDS)高级氧化体系实现对四环素(TC)的高效降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征方法分析S-nZVI的组成结构和表面形貌,考察硫铁物质的量的比(S/Fe)、硫化时间、S-nZVI投加量、PDS浓度、溶液初始pH和共存离子对TC降解的影响作用,通过活性物种淬灭实验和电子顺磁共振实验(EPR)探究自由基和非自由基活性物质对TC的降解作用,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析TC降解的可能路径。结果表明:纳米零价铁(nZVI)经硫化改性后,比表面积增大,Fe和S均匀地分布在材料表面;S/Fe对TC降解的影响作用较小,TC降解率与S-nZVI投加量和PDS浓度呈正相关,但随着硫化时间增加呈现降低趋势;S-nZVI/PDS体系在较宽pH范围(pH=5~9)内均具有较优的TC降解效果;反应溶液中存在不同阴离子时,TC降解率受到不同程度抑制作用,其中HCO_(3)^(-)抑制作用最为显著;当S/Fe为0.028、硫化时间为2h、S-nZVI投加量为1g/L、PDS浓度为2mmolL,不调节初始溶液pH时,反应120min后TC降解率可达94.6%;S-nZVI/PDS体系的活性物种除常见自由基(SO_(4)^(·-)和HO^(·))外,还包括非自由基活性物质Fe(Ⅳ),但Fe(Ⅳ)对TC的降解作用较小;TC降解主要通过特定官能团裂解和开环反应进行,最终氧化降解成CO_(2)和H_(2)O。

关键词：硫化纳米零价铁过二硫酸盐四环素影响因素降解机理

用于滑坡探测的电磁仪数据采集电路设计与实现

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Applied Geophysics 2024年第2期21卷 316-330,420页

作者：李斌许强刘天翔程强汤明高郑光王卓四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041 成都理工大学地质灾害防护与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中... 详细信息

随着人类社会的高速发展和工程建设的激增,地质环境扰动日益显著,极端气候因素影响日益增多,地质灾害日益频繁发生,对人类的威胁和造成的损失也随之日益加剧。滑坡是其中最主要的地质灾害,因此,研究滑坡发育、发展、发生整个地质过程中伴随的物理现象,研究其信号特征,从而间接获取滑坡发展变化的过程是地质灾害探测或监测的基础性研究,是值得深入探索的科学问题。但是专门用于滑坡探测的电磁仪器关键设计及具体实现的研究尚较缺乏。本研究以电子电路学、嵌入式计算机科学、数字信号处理技术、地球物理以及工程地质等多学科交叉的理论体系为基础,自主研发能用于滑坡探测电磁探测仪功能样机。本设计结合当前电子学科发展水平,将嵌入式多核达芬奇结构工业级计算机系统应用在地球探测仪器领域中,设计并实现了拥有自主知识产权的应用于滑坡探测的关键设备。若进一步完善并市场化,或可解决我国滑坡工程地质灾害监测领域业高端电磁仪器严重依赖进口的难题,可为滑坡不良地质勘察及防护提供强有力的技术支撑。

关键词：滑坡大地电磁法工程地质嵌入式计算机数字信号处理电路设计