检索结果-南通市图书馆

维普期刊数据库博看期刊

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

跨正断层横向增强体复合地基抗断裂试验分析

跨正断层横向增强体复合地基抗断裂试验分析

作者：张永华防灾科技学院

学位级别：硕士

近年来,强震地表破裂导致紧邻其上的建筑物破坏严重。为此,国内外学者开展了紧邻地表破裂带建筑物的震害调查、物理模型试验以及数值模拟分析等,并且已有不少学者及设计人员开展了邻近发震断层地表破裂带建筑物地基的抗断裂试验研究。... 详细信息

近年来,强震地表破裂导致紧邻其上的建筑物破坏严重。为此,国内外学者开展了紧邻地表破裂带建筑物的震害调查、物理模型试验以及数值模拟分析等,并且已有不少学者及设计人员开展了邻近发震断层地表破裂带建筑物地基的抗断裂试验研究。本文在整理紧邻地表破裂带建筑物震害及其抗断裂有效方法的基础上,基于课题组的跨断层基岩位错物理模拟试验平台,设计了两个天然地基场地、三个土工格栅复合地基下建筑物跨正断层试验。高倾角正断层天然地基建筑物场地试验中,通过对比分析砂土、粘性土覆盖层场地:(1)粘土场地天然地基下的剪切主破裂带延伸范围小其上部建筑结构没有明显倾斜,远比砂土场地天然地基上的建筑结构稳定;随着基岩位错增大,从地表不均匀变形看相对于砂土,粘性土时地表变形变陡变窄;砂土时建筑物底层边柱应变明显大于粘性土场地。(2)在试验中(包括复合地基),基岩位错导致地表主破裂带覆盖层瞬时大变形在该破裂带区域出现大脉冲地震动,造成其上建筑物加速度响应明显。高倾角正断层复合地基建筑物场地试验中,通过对比分析加相同(三层)土工格栅的砂土、粘性土覆盖层场地:(1)从地表位移看,基岩位错较小时,加三层土工格栅的砂土场地与加三层土工格栅的粘性土场地均在剪切主破裂带范围内出现了地表不均匀变形且砂土场地的要大于粘土场地;随着基岩位错增大,地表不均匀变形倾斜度逐渐加大形成陡坎,粘土场地的陡坎较相对于砂土场地的陡坎更陡且不均匀变形范围很小。(2)从覆盖层土压力看,基岩位错较小时,加三层土工格栅的砂土场地的土压力变化较大在覆盖层内部形成了一定剪切破裂带,而粘性土场地变化不明显。(3)从峰值加速度看,砂土、粘性土时建筑物边柱上的峰值加速度均随着高度增加而增大。砂土场地下建筑物首层峰值加速度出现脉冲跳跃而粘性土不明显。(4)从土工格栅应变看,在剪切主破裂带附近砂土时远大于粘性土;建筑物边柱应变上,砂土时小于粘性土。高倾角正断层砂土复合地基建筑物场地试验中,通过对比分析加不同(三层)土工格栅的砂土、粘性土覆盖层场地:(1)从地表位移来看:在基岩位错较小时,布置了横向增强体的复合地基场地不均匀变形量和陡坎的倾斜度基本保持一致,倾斜度大于砂土天然地基场地。在基岩位错较大时,砂土天然地基场地的陡坎相较于布置了土工格栅的复合地基场地要缓的多,陡坎坡顶的位置也更偏向主动盘,使建筑物完全处于陡坎之上影响了建筑物的地基承载力。(2)从峰值加速度来看,随着基岩位错量的增大,覆盖层场地内的峰值加速度变化三次试验基本保持一致,但是在地表主破裂带处的峰值加速度因加速度脉冲效应显著增大。建筑物上峰值加速度相较覆盖层内部有一定的放并随着层数的增加线性增大。(3)从建筑物应变来看,三次试验的边柱横向应变都在底层变化明显但随着层数的增高应变值明显减小,但布置了横向增强体的复合地基场地的应变变化值明显小于天然地基场地。(4)从土工加筋格栅应变来看,由于砂土场地横剖面破裂带随着基岩位错增大逐渐往上发育,延伸到加筋复合地基的底面,造成主破裂带所在的该部位土工加筋格栅的应变显著变大。同时随着加筋层数增多,该部位土工加筋格栅的应变相对变小。通过总结给出了天然地基和土工格栅横向增强体复合地基破裂的破坏模式;在相同层数的土工格栅下粘性土复合地基抗断裂能力优于同工况的砂土复合地基,同时,布置土工格栅的砂土复合地基抗断裂能力优于天然地基砂土场地。

关键词：抗断裂措施横向增强体复合地基不均匀变形抗断裂能力地表破裂带

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于语义分割的积水区域识别模型及应用研究

基于语义分割的积水区域识别模型及应用研究

作者：王志防灾科技学院

学位级别：硕士

近年来,城市因暴雨而造成的内涝灾害事件频发,已成为最严重的城市灾害之一。针对目前城市暴雨导致内涝过程中积水区域难以识别、实时监测精度不足等问题。基于深度学习的语义分割技术,对城市场景下的暴雨内涝过程中的积水区域进行提取,... 详细信息

近年来,城市因暴雨而造成的内涝灾害事件频发,已成为最严重的城市灾害之一。针对目前城市暴雨导致内涝过程中积水区域难以识别、实时监测精度不足等问题。基于深度学习的语义分割技术,对城市场景下的暴雨内涝过程中的积水区域进行提取,利用图像识别技术完成对积水区域与陆地区域的区分。首先对收集的大量城市积水图片进行标注,制作成积水图像学习样本数据集;其次利用SPD-Conv模块对Unet语义分割模型进行优化,提出了一种新的城市积水区域图像提取算法Spd-Unet模型。该模型使用含嵌入CBAM注意力机制的SPD-Conv模块改进编码器;通过在编码器和解码器连接处增加特征金字塔自注意力模块(FSA),很好地解决了由于水的形态不稳定而引起积水区域的尺度大小不一的问题;在解码器部分使用长跳跃连接,以整合更多的位置信息和语义信息,并应用SCSE注意力模块处理融合后的特征。实验结果表明,与目前常用的图像分割算法相比,Spd-Unet模型在积水图像提取方面效果更佳。为解决采集的暴雨内涝图片中存在雨痕的问题,提高分割模型的效果,改进了一种基于Cycle GAN无监督去雨痕模型。在该模型的生成器部分使用CBAM注意力模块增强骨干网的提取能力,以辅助分类器区分有雨和无雨区域之间的差异性,使用自适应图层实例归一化(Ada LIN)对其风格和内容进行调整,在内容的细节处理部分使用改进的FSA特征金字塔自注意力模块进行优化。实验结果表明去雨后的图片分割效果比不去雨的分割效果要好。综上,深度学习技术可以应用在城市内涝积水区域的提取和积水数据集去雨问题上,并且与传统监测方法相比,具有安全系数高、维护成本低、准确度高等优势。因此本研究可以为城市内涝积水过程的实时监测提供重要技术支撑和参考价值。本文主要创新点如下:(1)为解决城市内涝积水区域提取问题,本文以Unet为基本框架,结合CBAM注意力机制、SPD-Conv模块和特征金字塔自注意力(FSA)等模块,提出了针对城市积水场景下的分割模型Spd-Unet,提高了积水区域识别的精度。(2)为解决采集的数据集中存在雨痕问题,本文改进了一种基于Cycle GAN无监督去雨模型,提高了预训练分割模型的效果。

关键词：城市内涝语义分割模型注意力机制图片去雨

基于CFG桩复合地基跨正断层抗断裂试验分析

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于CFG桩复合地基跨正断层抗断裂试验分析

作者：罗誉防灾科技学院

学位级别：硕士

地震灾害通常是指由于基岩板块活动引起的对地面建筑物(构筑物)产生的强振动破坏以及地震过程中基岩位错引起的地表大位移破裂作用。由于发震过程中引起的强烈地面破裂及位移,位于破裂带的建(构)筑物场地受大范围的地表不均匀形变而破... 详细信息

地震灾害通常是指由于基岩板块活动引起的对地面建筑物(构筑物)产生的强振动破坏以及地震过程中基岩位错引起的地表大位移破裂作用。由于发震过程中引起的强烈地面破裂及位移,位于破裂带的建(构)筑物场地受大范围的地表不均匀形变而破坏。目前,为避免强震破裂对建筑场地造成的破坏,最直接、有效的方法即是避让破裂迹线,但对于资源集中、城市化发展程度较高的地区,在其建筑场地紧邻或跨越断层时难以满足避让要求,建筑场地如何抵抗破裂带引起的地表不均匀变形显得尤为重要。复合地基的经济性与适应性使其成为现代高层建筑主流地基处理技术,其中竖向增强体CFG桩加固的复合地基较为常见。根据以往现场震害实例,较强刚性的基础或地基具有良好抗形变能力,为此,以CFG桩为例,进一步研究刚性复合地基对跨断层建(构)物地表破裂效应的影响以及刚性复合地基抗断裂能力、场地破裂机理。本文以大型断层位错模型箱为平台,研究不同土性下跨断层天然地基与多间距CFG桩复合地基场地破裂机理、抗断裂效果,并给出具体工程场地抗断裂措施。主要研究结论有:(一)不同土性场地跨断层破裂时,砂土场地地表不均匀变形落差大、范围较小,场地抗断裂能力较差;粘性土场地地表不均匀变形落差小、范围大,具有一定抗裂效果,但不足以完全抵抗断裂,达到建筑安全标准。(二)不同土性跨断层CFG密桩复合地基均能良好的消除地表不均匀变形,于迹线处形成陡坎;砂土场地抗剪强度较低,当断层破裂时难以将破裂带偏移至场地外侧,抗断裂效果一般,粘性土场地其高整体性复合地基将断层破裂带有效的偏移至场地外侧,其抗断裂效果较为优秀。(三)砂土跨断层多间距CFG桩场地试验研究发现,随着CFG桩对地基的加固强度增高,破裂带方向于位错点始更趋于垂向地表,砂土场地地表不均匀变形落差越大、范围越小,最终形成陡坎;场地抗断裂能力由强至弱为:复合地基场地(粘性土密桩>砂土密桩>砂土疏桩)强于天然地基场地(粘性土>砂土)。(四)天然地基与复合地基场地破坏模式简化分解为三处主要形变区Ⅰ张拉破裂区、Ⅱ剪切破裂区、Ⅲ地表形变区;地表不均匀形变受破裂带变形区宽度范围及走向影响,破裂带宽度范围与土中附加应力变化规律相关,附加应力于破裂带处存在应力变化极值并向两侧扩散;受向上延伸的破裂带影响浅表层土体的附加应力也有一定的应力集中。(五)砂土既有建(构)筑物场地,不适用CFG桩抗断裂方案,砂土拟建场地可结合破坏机理与模式方法预测迹线方位,合理布置CFG桩抗断裂方案,即可满足抗断裂需求;粘性土场地CFG桩抗断裂方案于既有或拟建场地均可适用;CFG桩抗断裂方案按定性模型相似比设计采用C30素混凝土、桩径580mm、桩间距1400mm、桩长取覆盖层厚度约一半。

关键词： CFG桩跨断层场地地表不均匀变形破裂机理抗断裂能力

压缩强度对类岩体模型局部变形场及破坏特征的影响研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

压缩强度对类岩体模型局部变形场及破坏特征的影响研究

作者：张昊防灾科技学院

学位级别：硕士

岩体作为一种天然的地质体,内部存在各种不同规模缺陷,这些缺陷极大地影响了岩体的力学性质,造成岩体失稳破坏,引发地质灾害并会威胁到工程的安全及稳定性。因此,通过研究含裂隙岩体内部变形的演化规律与岩体破坏特征,对于指导工程实践... 详细信息

岩体作为一种天然的地质体,内部存在各种不同规模缺陷,这些缺陷极大地影响了岩体的力学性质,造成岩体失稳破坏,引发地质灾害并会威胁到工程的安全及稳定性。因此,通过研究含裂隙岩体内部变形的演化规律与岩体破坏特征,对于指导工程实践具有十分重要的意义。本研究通过调节骨料和重晶石粉两个控制因素来预制五种不同压缩强度的类岩体模型,并在预制裂隙两侧中心处埋设应变砖,结合非接触摄影测量技术和声发射技术,并利用离散元PFC数值模拟软件,探究压缩强度对单轴加载状态下类岩体模型局部变形场以及破坏特征的影响。基于以上工作,取得的主要研究成果如下:（1）含裂隙类岩体模型单轴加载状态下的变形阶段可划分为压密阶段（阶段Ⅰ）、弹性变形阶段（阶段Ⅱ）、裂纹扩展阶段（阶段Ⅲ）及破坏阶段（阶段Ⅳ）。随着类岩体模型压缩强度的减小,模型的单轴抗压强度σ和弹性模量表现出由大到小的变化,破坏时间也呈现逐渐减少的趋势;在模型的前三个变形阶段,压密阶段相对位移速率变化较为明显,在弹性变形阶段和裂纹扩展阶段变化趋于稳定。类岩体模型压缩强度由大到小的过程中,压密阶段的相对位移速率随时间变化较频繁,且相对位移速率呈现出逐渐减小的趋势;（2）压缩强度大的类岩体模型预制裂隙两侧拉伸区及压缩区最大主应变随时间变化曲线斜率呈现先平缓后陡增再逐渐降低的趋势,并出现明显峰值;而压缩强度小的类岩体模型预制裂隙两侧拉伸区及压缩区最大主应变曲线斜率随时间变化呈现出先平缓后陡增的趋势,没有明显的峰值;压缩强度大的类岩体模型局部主应变方向主要在压密阶段和裂纹扩展阶段进行突变,压缩强度小的类岩体模型局部拉压应力区及端部的应变偏转角震荡突变主要集中在压密阶段。且不同压缩强度类岩体模型局部应变偏转角值域范围在[-45°,45°]之间;（3）振铃计数随时间变化过程按累计振铃计数曲线可分为三个阶段,分别为能量累计阶段、初始损伤阶段及加速损伤阶段。随着类岩体模型压缩强度的减小,累计振铃计数增长速率逐渐减小,振铃计数数值呈逐渐减小的趋势;且随着加载时间的增加,低频峰频呈现增长趋势,表明较坚硬的类岩体模型内部大尺度破裂有所增多;压缩强度不同的类岩体模型破坏模式有所不同,压缩强度大的类岩体模型主要产生剪切破坏,而压缩强度较小的类岩体模型主要产生拉伸破坏,压缩强度最小的模型产生两种破坏形式的混合式破坏;（4）分析模型裂隙扩展规律可知类岩体模型在破裂之前主要产生剪切破裂为主,破坏之后主要以产生拉伸破裂为主,随着压缩强度逐渐减小,模型破坏后受拉伸作用所产生的破坏越明显;分析模型位移扩展规律可知,在压密及弹性变形阶段相对位移较小,应变能逐渐向预制裂隙集中,在裂纹扩展及破坏阶段,位移进一步变大,位错反应更加明显。

关键词：类岩体模型压缩强度局部变形场振铃计数峰值频率

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于机器学习的地震灾害风险等级评估研究

基于机器学习的地震灾害风险等级评估研究

作者：宋其淇防灾科技学院

学位级别：硕士

地震,这一具有极大破坏力的自然灾难,对人类生命与财产构成了严峻挑战。中国疆域辽阔,位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇处,这使得地震灾害的潜在威胁尤为突出。在中国人口密集且经济迅猛发展的背景下,地震灾害风险日益凸显。因此,... 详细信息

地震,这一具有极大破坏力的自然灾难,对人类生命与财产构成了严峻挑战。中国疆域辽阔,位于环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇处,这使得地震灾害的潜在威胁尤为突出。在中国人口密集且经济迅猛发展的背景下,地震灾害风险日益凸显。因此,对地震灾害风险进行精确评估,对于防灾减灾工作具有至关重要的意义,不仅关乎人民的生命安全,也是保障国家经济可持续发展的关键环节。随着计算机技术的飞速进步,人工智能技术已在众多领域展现了良好的应用价值,机器学习已经成为学术研究的主流方法。针对地震灾害风险评估的迫切需求,本文提出一种机器学习方法下的地震灾害风险等级评估模型,实现大尺度的地震灾害风险等级评估。本文以2005至2020年间的地震数据为依托,通过归一化、离散化和标签编码三种方法对地震数据进行精细化预处理。利用皮尔逊方法完成地震评估指标数据间的相关性分析,确定地震灾害风险等级评估指标。在此基础上,采用BP神经网络、支持向量机、随机森林、XGBoost,以及结合随机森林和XGBoost的堆叠模型进行训练和测试。结合交叉验证和网格搜索方法来寻找最优的模型参数,经过模型调优,最终实现地震灾害风险等级评估。实验成果表明,结合随机森林和XGBoost的堆叠模型在性能上超越了单一的四种机器学习方法。堆叠模型在准确率上达到了0.81。相比于单一的BP神经网络、支持向量机、随机森林、XGBoost分类模型在最优参数配置下的准确率分别提高了0.22、0.19、0.04,0.02。本文提出的结合随机森林和XGBoost的堆叠模型作为地震灾害风险等级评估的分类模型,可以为救灾能力建设和风险管理提供相关技术支撑,为灾区灾后重建提供相应的数据支撑。

关键词：地震灾害风险等级评估机器学习堆叠模型超参数优化

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

软土震陷引起的桩基负摩阻力模型试验研究

软土震陷引起的桩基负摩阻力模型试验研究

作者：林明远防灾科技学院

学位级别：硕士

震害调查表明,软土震陷引起的桩基负摩阻力会造成严重的震害以及大量的经济损失,由于软土结构的特殊性以及动力荷载作用下桩土相互作用的复杂性,现阶段的研究成果中对地震荷载下软土震陷引起的桩基负摩阻力的分布发展规律仍不够清晰。因... 详细信息

震害调查表明,软土震陷引起的桩基负摩阻力会造成严重的震害以及大量的经济损失,由于软土结构的特殊性以及动力荷载作用下桩土相互作用的复杂性,现阶段的研究成果中对地震荷载下软土震陷引起的桩基负摩阻力的分布发展规律仍不够清晰。因此,本文将从模型软土静动力力学试验、单桩静载荷模型试验以及桩基的小型振动台试验三个方面,开展对软土震陷引起的桩基负摩阻力模型试验研究,取得的主要成果如下:(1)依据正交试验方案,开展了模型软土的静动力力学试验,试验结果表明,高岭土:膨润土:粉煤灰=7.1:1.8:2.4,含水率为35%的模型软土的静动力力学参数与天津滨海原状软土吻合较好。(2)桩基静载荷试验结果表明,在软土场地下,埋深深度为600 mm的模型单桩极限承载力Qu为200 N,埋深深度为700 mm模型单桩极限承载力Qu为280 N。(3)两次振动台试验结果表明,软土场地下的峰值加速度放大系数,自下而上先减小后增大的现象,且PGA放大系数随着输入地震动的频率和峰值加速度的增大而增大。土层内各深度处的反应谱形状与振动台台面处的反应谱形状相似,反应谱的卓越周期值没有明显变化。(4)水平正弦波加载下,桩身负摩阻力发展迅速,通常在10 s内即可达到最大值,且主要集中于桩身上部,桩身最大负摩阻力的绝对值随着输入地震动的频率和峰值加速度的增大而增大,但桩身中性点的位置随时间的变化不明显。

关键词：模型软土软土震陷静载荷试验桩基负摩阻力振动台试验

迭加断裂角对走滑断裂局部应力场的影响及其对断裂活动的指示意义

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

迭加断裂角对走滑断裂局部应力场的影响及其对断裂活动的指示意义

作者：周思哲防灾科技学院

学位级别：硕士

构造应力作用下断裂局部应力场的演变对地震的孕育和发展至关重要,分析不同迭加断裂角(构造应力的最大主应力方向与断裂走向之间的夹角,φ)对于断裂局部应力场的演化特征以及断裂的活动性分析具有重要意义。本研究采用物理模拟和数值模... 详细信息

构造应力作用下断裂局部应力场的演变对地震的孕育和发展至关重要,分析不同迭加断裂角(构造应力的最大主应力方向与断裂走向之间的夹角,φ)对于断裂局部应力场的演化特征以及断裂的活动性分析具有重要意义。本研究采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,构建含有不同走向裂隙的大尺度类岩体物理模型以及Mat DEM数值模型。对这些预制裂隙模型施加水平单轴加载,运用声发射技术记录模型加载过程中的破裂形成与演化信息。分析不同迭加断裂角模型在声发射特征参数上的变化规律,并探讨在相同时间尺度下,不同迭加断裂角模型震前局部应力场的时空演化特性。此外,本研究还探究了迭加断裂角对走滑断裂模型局部应力场的影响,揭示局部应力场偏转角与断裂活动性之间的相互关系,建立用断裂局部应力场偏转角评价断裂活动性的半定量化判据,为区域地壳稳定性评价提供参考。基于以上工作,取得的主要研究成果如下:(1)在走滑断裂物理模型中,裂隙的扩展规律与简单剪切模型相吻合。具体而言,模型主要表现出大尺度的破裂行为,其发展趋势随着迭加断裂角的增加,呈上升趋势,随后逐渐下降。特别是当迭加断裂角超过15°时,走滑断裂模型主要经历以剪切事件为主,拉伸事件为辅的混合破坏。迭加断裂角越大,断裂越容易发生水平的剪切和滑移。当迭加断裂角小于35°时,裂隙倾向于沿断裂本身的方向进行扩展。然而,一旦迭加断裂角超过35°,裂隙的扩展路径开始偏离断裂,转而沿着施加的荷载方向扩展。在预制断层附近,随着构造应力的持续作用,断裂局部会形成压缩应力区和拉伸应力区,断裂局部偏转角会出现显著的变化,尤其是在压缩应力区的断层稳定发展阶段(FSD),这种变化趋势尤为明显。随着断裂角度的增加,压缩应力区的偏转角度在其上下限值之间停留的时间减少,导致整体偏转角度的减小以及沿断裂滑移趋势增强。此外,压缩应力区的偏转角度变化幅度显著大于拉伸应力区的变化幅度;(2)断裂压缩应力区和拉伸应力区的偏转角与相对滑移率之间的相关性具有显著性,且相关系数的大小顺序为:断裂稳定发展阶段(FSD)>断裂非稳定发展阶段(FUD)>断裂活动启动阶段(FAI)。根据Logistic趋势预测模型,在FSD阶段,当φ小于35°时,压缩应力区的偏转角γ变化幅度超过拉伸应力区。反之,当φ大于或等于35°时,拉伸应力区的变化则更为显著。值得注意的是,在φ=30°的FSD阶段,压缩应力区的?θ(φ+γ)变化范围是滑移趋势的重要指标。当?θ处于5至10°之间时,表明断裂的滑移趋势增强,且可能即将进入不稳定破坏的阶段。此外,断裂局部应力偏转角的绝对变化与声发射事件的计数率呈现出显著的正相关性。波尔兹曼方程的拟合分析揭示,局部应力偏转角度的增加与断裂活动性的增强之间存在正相关关系。特别是当迭加断裂角达到35°时,断裂活动性表现得尤为突出;(3)数值模拟中的应力演化模式与物理实验所观察到的趋势一致,即随着迭加断裂角的增加,峰值应力先下降后上升。在断裂活动启动阶段(FAI),主动盘侧的位移场发生显著变化;在断裂稳定发展阶段(FSD),两侧的错动位移场开始形成;在断裂非稳定发展阶段(FUD),断裂内部的破裂路径完全发育,形成“X”型的共轭位移场;(4)走滑断裂数值模型主要表现为剪切破坏模式,应力在“X”型断裂结构的交汇处积聚,促进了里德尔R剪切带的位移。随着监测平面深度的增加,应力分布呈现增大趋势,不同迭加断裂角的断裂模型呈现出特定的应力分布模式。最大主应力在压缩应力区与拉伸应力区均呈现逐渐增加的趋势,但在断裂模型失效后会迅速减小。此外,迭加断裂角对走滑断裂数值模型的应力分布和位移场的演化产生了显著影响,尤其是在FSD阶段,不同迭加断裂角度下的断裂模型显示出不同的应力和位移行为。

关键词：走滑断裂迭加断裂角物理模型数值模型局部应力场断裂活动性

银川平原不同灌溉方式下包气带水分运移特征研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

银川平原不同灌溉方式下包气带水分运移特征研究

作者：赵志超防灾科技学院

学位级别：硕士

银川平原是中国黄河流域的重要农业区之一,其灌溉方式对土壤水分运移及农作物生长产生显著影响。在传统灌溉下,土壤包气带水分含量呈现不均匀分布,且易发生表面蒸发蒸腾损失,水分利用效率较低;而滴灌灌溉能够实现水分精准供给,有效减少... 详细信息

银川平原是中国黄河流域的重要农业区之一,其灌溉方式对土壤水分运移及农作物生长产生显著影响。在传统灌溉下,土壤包气带水分含量呈现不均匀分布,且易发生表面蒸发蒸腾损失,水分利用效率较低;而滴灌灌溉能够实现水分精准供给,有效减少土壤包气带水分不均匀现象,降低水分损失,提高了水分利用效率,优化土壤水分分布,对于银川平原及类似地区的农业生产具有积极意义。本研究选择银川平原这个典型的引黄灌区作为研究区,在银川平原中部选择一处滴灌试验区,在银川平原南部选择一处灌溉试验区开展实验。旨在探讨不同灌溉方式下土壤包气带水分运移规律,以深化对灌溉管理的理解,提高农业水资源利用效率。通过原位实验和数值模拟相结合的方法,研究了传统灌溉和滴灌两种不同灌溉方式下土壤包气带水分运移特征。主要得出以下结论:（1）在研究的监测期间,通过原位试验获取了2023年4月-2023年11月这7个月之间的土壤水分、土壤的各个层的负压值以及降雨等数据。对两个不同灌溉方式的实验区进行了土壤水量的平衡计算,经过计算得出:滴灌试验区的滴灌入渗量是340.53mm、地下水的补给量为49.36mm、土壤储水量的变化量为6.51mm、深层的渗漏量为49.55mm;灌溉试验区的灌溉入渗量是521.62mm,深层补给量是74.36mm、深层的渗漏量为136.23mm、土壤储水变化量为93.82mm。二者相比,滴灌试验区的深层渗漏量是灌溉试验区的36.4%,显然滴灌的灌溉方式更加节水,符合时代的发展需求,相较于银川平原普遍的大水漫灌的灌溉种植方式,滴灌的种植方式可以节水近65%。（2）降水对包气带水分运移的影响作用有限,小规模的降雨仅仅可以作用到30cm的深度。对于降水来说,银川平原的降水较少,所以不论是滴灌还是灌溉方式,降雨对土壤水分运移的影响较弱,观测期间内最大的单次降雨量为23.4mm,在降雨后,10cm土层积极响应,土壤含水量升高,降雨结束后,土壤含水量下降,在这期间30cm土层的响应具有滞后性,并且水分含量变化不大。所以在银川平原这种降雨稀少的区域,降雨对土壤水分运移的影响仅仅限于浅层的包气带。（3）滴灌的灌溉方式前期对土壤水分运移的作用有限并且具有延续性。对于滴灌试验区,本次研究期间内总共进行了9次滴灌,由于滴灌的水量不及灌溉的水量,压力水头没有灌溉的方式大,所以在滴灌期间,滴灌对土壤水分运移的影响具有滞后性。在第一次滴灌开始时,仅仅是10cm和30cm的土层的土壤含水量和土水势有较为明显的变化,此时的水分含量下移较慢,由于滴灌的频率较为频繁,几乎每周一次,随着滴灌的次数的增加,各层土壤的水分含量出现明显的变化,50cm和70cm土层的土壤含水量明显变化出现在第5次滴灌之后,而100cm土层的土壤含水量变化微乎其微,这也说明滴灌不会影响深层的土壤。9次的连续滴灌,使得其土壤含水量在空间上的变化呈现出“3”字形的变化规律。（4）灌溉的方式可以快速的影响土壤的水分运移。灌溉试验区在监测期间,共计5次灌溉（4次农作灌溉加1次冬灌）,在农作灌溉期间,每次的灌溉都可以使浅层的10-50cm层快速响应,其中平均湿润锋的下移速度达到了8.9cm/h,滴灌试验区仅仅为4.21cm/h。在灌溉初期,土壤由于长期干旱,无水分补给,所以深层的土壤响应略微迟滞,而后面的灌溉有了前次的灌溉做铺垫,几乎每次都可以达到饱和入渗,贯穿了包气带。（5）利用HYDRUD-1D对不同灌溉方式下的包气带水分运移建立数值模型并且对监测期的土壤水分含量的实测值和模型的模拟值进行拟合,针对数值模型的精度利用纳什效率系数NSE、决定系数R、相对误差RE和均方根误差RMSE等的标准进行了评价。结果表明滴灌试验区和灌溉试验区的模型精度都较好,几乎没有有突变点的出现。

关键词：包气带灌溉方式水分运移原位试验数值模拟

基于机器学习模型的降雨滑坡危险性评价 ——以广东揭西县为例

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于机器学习模型的降雨滑坡危险性评价 ——以广东揭西县为例

作者：谢晨晨防灾科技学院

学位级别：硕士

近年来,随着气候变化的不断加剧,暴雨事件出现越发频繁,以强降雨为主要触发因素之一的滑坡灾害,已经成为了世界各地常见的地质灾害之一。本文选取2018年8月广东省揭西县特大暴雨天气事件为研究对象,基于此次降雨事件前后的高分辨率遥感... 详细信息

近年来,随着气候变化的不断加剧,暴雨事件出现越发频繁,以强降雨为主要触发因素之一的滑坡灾害,已经成为了世界各地常见的地质灾害之一。本文选取2018年8月广东省揭西县特大暴雨天气事件为研究对象,基于此次降雨事件前后的高分辨率遥感影像。采用人机交互识别技术,对此次事件引起的降雨滑坡进行解译,获得详细的降雨滑坡分布图。结果显示,该次降雨事件在揭西县内,共计触发了1844处降雨滑坡。就触发规模而言滑坡总面积为338.84万m,其中单体降雨滑坡面积最大为2.23万m,最小为417.78 m。滑坡集中分布于研究区的东北部、中部和西南部,与降雨量高低分布趋势相一致。为进一步研究区域环境对滑坡分布的影响,本研究选择高程、坡向、坡度、地形湿润度指数（TWI）、地形起伏度、岩性、距水系距离、归一化植被覆盖率质素和（NDVI）和累计降雨量共9个影响因子,以滑坡数量密度（LND）、滑坡面积百分比（LAP）为衡量指标。基于数据分析平台的统计,揭示了这次事件诱发的滑坡分布与影响因子之间的关系。对本次降雨事件的滑坡进行危险性评价分析,利用FLAML自动机器学习框架,对RF、XGBoost和LGBM三个模型进行自动机器学习训练。得出这三个模型中,具备最优AUC值的最终模型。并基于RF模型的训练过程,以及本次评价的数据集,利用RF模型自动学习的三个参数,探讨了不同参数对结果的影响。为了更加清晰的对比不同参数模型之间的性能,本研究将预测的非滑坡样本和滑坡样本的结果进行量化。以概率值的0.1为间隔,将三个预测得到的结果进行对比。其中,最优的参数三模型中的权重值前五的影响因子分别是累计降雨量、高程、地形起伏度、距河流距离以及坡度。利用Auto Gluon自动集成机器学习框架对本次危险性评价的训练集和测试集进行了评价。在Auto Gluon框架中,本次评价AUC值前五的分别是Weighted Ensemble模型、Extra Trees Entr模型、Cat Boost模型、Light GBM模型、Light GBMLarge模型。我们将AUC值最优的Weighted Ensemble模型应用在研究区的滑坡危险性评价上。由于单次训练和测试造成的结果过于绝对,本研究把滑坡数据集根据常见的7:3和8:2的比例,分别划分成100份训练集和100份测试集。运用Weighted Ensemble模型进行训练和测试,分别得出了100份因子权重占比值。在8:2的比例中,平均前五的的因子分别是累计降雨量、高程、地形起伏度、距河流距离以及坡度。而在7:3的比例中,平均前五的的因子分别是累计降雨量、高程、距河流距离、地形起伏度以及坡度。最后根据不同等级危险性的面积比例和不同影响因子区间的关系,将模型评价结果和地形地质背景进行结合分析。

关键词：降雨滑坡发育规律累计降雨量危险性评价自动机器学习框架