亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        顧及誘發(fā)因素響應(yīng)的灰色極限學(xué)習(xí)機滑坡位移預(yù)測

        2020-02-06 10:28:34高彩云楊福芹苗林光苑春雨
        河南城建學(xué)院學(xué)報 2020年6期
        關(guān)鍵詞:監(jiān)測點降雨滑坡

        高彩云,高 寧,楊福芹,苗林光,苑春雨

        (1.河南城建學(xué)院 測繪與城市空間信息學(xué)院,河南 平頂山 467036;2.河南工程學(xué)院 土木工程學(xué)院,河南 鄭州 451191)

        滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害,它的發(fā)生不僅給人類的生命、財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅,同時給資源、生態(tài)、環(huán)境等帶來巨大破壞[1]。滑坡位移的準(zhǔn)確預(yù)測對于指導(dǎo)災(zāi)害預(yù)防具有重要作用。目前,綜合利用滑坡各類監(jiān)測數(shù)據(jù),建模分析滑坡位移趨勢,已成為滑坡位移預(yù)測領(lǐng)域的實際方向。為此,時序分析、指數(shù)平滑、GM(1,1)模型、BP(back propagation)算法、SVR(support vector regression)等被廣泛應(yīng)用于各種類型的滑坡位移預(yù)測中[2-4]。由于各類滑坡體組成物質(zhì)和演化過程各異,并實時受到降雨、庫水位、荷載等誘發(fā)因素的綜合作用,同時由歷史數(shù)據(jù)衍生的預(yù)測模型無法體現(xiàn)預(yù)測過程的時效性和準(zhǔn)確性,因此在提升預(yù)測模型數(shù)學(xué)精度的同時,如何將誘發(fā)因素的影響納入滑坡位移預(yù)測模型中逐漸成為研究的新趨勢[5-7]。

        論文以三峽庫區(qū)兩滑坡體為例,首先基于其變形演化特征與誘發(fā)因素分析,將滑坡累積位移分解為趨勢項和隨機項,然后利用動態(tài)GM(1,1)模型對趨勢項進(jìn)行擬合和預(yù)測,基于誘發(fā)因素的響應(yīng)構(gòu)建ELM模型預(yù)測隨機位移項,最后將趨勢項和隨機項位移預(yù)測值疊加,實現(xiàn)滑坡位移預(yù)測。

        1 動態(tài)GM(1,1)-ELM滑坡位移預(yù)測模型

        1.1 顧及誘發(fā)因素響應(yīng)的耦合建模思想

        滑坡位移的產(chǎn)生受內(nèi)在因素(坡體自身地質(zhì)條件)及誘發(fā)因素(降雨、地下水、人類工程活動等)耦合作用影響[1,8-9],其位移變化量可以依據(jù)各影響因素作用形式的不同分解為不同的響應(yīng)成分,通??捎霉?1)響應(yīng)成分模型表示[5]:

        Yt=Ut+Vt

        (1)

        式中:Yt為滑坡變形位移,Ut為趨勢項,Vt為具有不確定性的隨機波動項。趨勢項是指滑坡位移序列變動的總體方向,受控于內(nèi)在因素;隨機項主要受誘發(fā)因素控制。顧及誘發(fā)因素響應(yīng)的灰色極限學(xué)習(xí)機滑坡位移預(yù)測模型,其思想是借助灰色GM(1,1)模型提取滑坡位移的趨勢特征,采用ELM算法,并考慮降雨、地下水等誘發(fā)因素基礎(chǔ)上,實現(xiàn)對隨機波動項的逼近提取,耦合建模流程如圖1所示。

        圖1 顧及誘發(fā)因素響應(yīng)的GM(1,1)-ELM滑坡位移預(yù)測模型

        1.2 滑坡位移趨勢項的GM(1,1)提取

        滑坡體的蠕變過程通常包括三個階段:初始變形階段、勻速變形階段、加速變形階段(如圖2所示),滑坡體在不同的變形階段,其滑坡變形位移曲線形式不同,故可采用不同形式的GM(1,1)模型對趨勢項進(jìn)行提取。

        圖2 滑坡蠕變階段曲線

        傳統(tǒng)GM(1,1)模型(建模過程見文獻(xiàn)[10]所述)適用于滑坡變形位移序列為齊次指數(shù)序列或近似齊次指數(shù)序列的建模預(yù)測。新陳代謝GM(1,1)模型體現(xiàn)出新信息優(yōu)先原理,建模時在原滑坡位移序列中置入最新位移信息,同時刪除最老的歷史數(shù)據(jù),用新序列不斷滾動建立GM(1,1)模型,該方法克服了傳統(tǒng) GM(1,1)建模時過度依賴滑坡歷史數(shù)據(jù)的缺點,能顯著提高中長期預(yù)測的精度。

        初始值修正GM(1,1)模型是指在傳統(tǒng)GM(1,1)基礎(chǔ)上,基于新信息優(yōu)先原理,取x(1)(n)選為初始條件,即預(yù)測公式為:

        (2)

        或基于最小二乘約束下對初始條件選取。

        背景值修正GM(1,1)模型是將傳統(tǒng)GM(1,1)模型背景值z(k)固定權(quán)改為變權(quán)構(gòu)造背景值的方法,或?qū)?shù)據(jù)序列抽象為指數(shù)函數(shù)或非齊次指數(shù)函數(shù)構(gòu)造背景值,經(jīng)背景值修正后的GM(1,1)模型,適用于滑坡位移數(shù)據(jù)變化劇烈的情況。

        1.3 滑坡位移隨機項的ELM逼近

        滑坡位移的隨機波動項受降雨、庫水位變化、地下水、人類活動等影響,是一個復(fù)雜的非線性序列,論文采用ELM對其進(jìn)行逼近提取。

        ELM是一種新型單隱層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[9,11,12],該網(wǎng)絡(luò)克服了傳統(tǒng)梯度下降算法(如BP、RBF算法)學(xué)習(xí)速度緩慢、易限于局部極小、網(wǎng)絡(luò)泛化能力差的局限性。根據(jù)滑坡變形誘發(fā)因素集和位移變形序列,選取訓(xùn)練樣本{xi,ti},xi∈Rp,ti∈Rq,i=1,2,…Ν,則激勵函數(shù)為g(x),隱含節(jié)點數(shù)量為L的ELM數(shù)學(xué)模型為[12-13]:

        (3)

        式中,yj為期望輸出,βi表示隱含層第i個神經(jīng)元與輸出層神經(jīng)元間的連接權(quán)值,wi為輸入層和隱含層間的連接權(quán)重,bi為隱含層節(jié)點閾值,激勵函數(shù)g(x)為Sigmiod函數(shù),數(shù)學(xué)表達(dá)為:

        g(x)=1/(1+e-x)

        (4)

        假定L=N,則對于任意給定的wi,bi,ELM都可以零誤差逼近訓(xùn)練樣本,即:

        (5)

        考慮式(3),則式(5)表達(dá)為:

        (6)

        其矩陣形式為:

        H·β=T

        (7)

        其中,

        當(dāng)g(x)無限可微時,ELM以網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差最小,并使輸出權(quán)值系數(shù)范數(shù)最小為約束條件,即:

        (8)

        2 工程實例應(yīng)用

        實例1:新灘滑坡位于湖北省秭歸縣長江西陵峽上段兵書寶劍峽口北岸,距長江三峽大壩約26 km。新灘滑坡為堆積體滑坡,堆積物厚度約為30~40 m,滑坡長約2 km,中部寬0.4 km,于1985年6月曾發(fā)生大規(guī)模的滑動,約有幾百萬立方米的巖土體滑入長江[14],滑坡體規(guī)模達(dá)300萬m3,其中B3監(jiān)測點,從1978年至1985年,共計89期監(jiān)測數(shù)據(jù),其位移變形曲線如圖3所示。

        圖3 新灘滑坡B3點監(jiān)測位移曲線

        實例2:三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點[5]。

        該滑坡體位于三峽庫區(qū)內(nèi),滑體主要為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層,巖性主要為粉質(zhì)黏土,滑坡前緣臨江且已涉水,后緣高程為290 m,監(jiān)測數(shù)據(jù)共計29期。

        2.1 新灘滑坡B3點位移預(yù)測

        (1)新灘滑坡B3點誘發(fā)因素分析

        由圖3可知:新灘滑坡變形并不是單調(diào)變化,而是有急、有緩起伏的變化,共經(jīng)歷了初始蠕變期、勻速蠕變期、加速蠕變期、劇變破壞期四個階段,其位移曲線表現(xiàn)出明顯臺階狀特征,由于新灘滑坡位于多雨區(qū),每年5~9月為多雨季,年降雨量約為1 016 mm,繪制月降雨量與月位移量關(guān)系圖(見圖4),發(fā)現(xiàn)在雨季時,滑坡位移量多在增大,非雨季時則較平穩(wěn)甚至停滯,考慮式(1),故將降雨量作為B3點隨機項的主要誘發(fā)因素[9,14]。

        圖4 新灘滑坡B3監(jiān)測點月降雨量與月累計位移的關(guān)系圖

        (2) 顧及降雨的GM(1,1)-ELM新灘B3點變形預(yù)測

        ① B3監(jiān)測點位移趨勢項的GM(1,1)提取

        考慮B3監(jiān)測點位移變化的臺階狀特征,采用“等維新信息滾動”GM(1,1)模型提取位移趨勢項,優(yōu)選后建模序列長度為20維,利用1~80期數(shù)據(jù)建模,對81~89期進(jìn)行趨勢預(yù)測,趨勢項提取見圖5。

        ② B3監(jiān)測點位移隨機項的ELM逼近

        將月降雨量作為ELM網(wǎng)絡(luò)的輸入,輸出項為隨機項預(yù)測值(GM(1,1)預(yù)測后的殘差項),隱含層神經(jīng)元激勵函數(shù)為Sigmoid函數(shù),隱含層最優(yōu)神經(jīng)元數(shù)為3,逼近效果見圖6。

        圖5 新灘B3監(jiān)測點位移趨勢項曲線

        圖6 新灘B3監(jiān)測點位移隨機項曲線

        ③耦合預(yù)測

        新灘滑坡B3點81~89期耦合預(yù)測結(jié)果如表1所示。為便于比較,同時構(gòu)建了未考慮誘發(fā)影響因素的GM-ELM預(yù)測模型,結(jié)果列于表1。

        表1 顧及降雨影響的GM-ELM模型預(yù)測結(jié)果(新灘滑坡B3點) mm

        2.2 三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點位移預(yù)測

        (1)GPS2-2誘發(fā)因素分析

        該滑坡巖土體流變行為除受自身性質(zhì)、滑體重力和邊界條件控制外,同時受到外界誘發(fā)因素的強烈影響,已有研究成果表明,降雨、庫水位變化是主要誘發(fā)因素。GPS2-2監(jiān)測點位移量、降雨及庫水位關(guān)系見圖7。

        圖7 三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點累計位移與降雨量、庫水位關(guān)系圖

        (2) 顧及降雨、庫水位信息的GM-ELM GPS2-2點變形預(yù)測

        ① GPS2-2監(jiān)測點位移趨勢項的GM(1,1)提取

        采用“等維新信息滾動”GM(1,1)模型提取位移趨勢項,優(yōu)選后建模序列長度為4,利用1~28期數(shù)據(jù)建模,對29~30期進(jìn)行趨勢預(yù)測,趨勢項提取見圖8。

        ② GPS2-2監(jiān)測點位移隨機項的ELM逼近

        將降雨量、降雨強度、最高庫水位、庫水位變幅、最大降速、最大升速六種誘發(fā)因素信息作為ELM網(wǎng)絡(luò)的輸入,輸出項為隨機項預(yù)測值(GM(1,1)預(yù)測后的殘差項),隱含層神經(jīng)元激勵函數(shù)為Sigmoid函數(shù),隱含層最優(yōu)神經(jīng)元數(shù)為3,逼近效果見圖9。

        圖8 三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點位移隨機項曲線

        圖9 三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點位移隨機項曲線

        圖10 顧及降雨、庫水位影響的GM-ELM模型

        ③ 耦合預(yù)測

        三峽庫區(qū)某滑坡GPS2-2監(jiān)測點1~29期整體預(yù)測效果如圖10所示,28~29期耦合預(yù)測結(jié)果見表2。

        表2 顧及降雨、庫水位影響的GM-ELM模型預(yù)測結(jié)果(GPS2-2點) mm

        3 結(jié)論

        (1)滑坡的內(nèi)因主要決定了滑坡變形發(fā)展的總體趨勢,而誘發(fā)因素如季節(jié)性降雨、庫水位變化等則加速了滑坡的變形破壞;

        (2)顧及誘發(fā)因素響應(yīng)的GM-ELM模型,能結(jié)合滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點,從數(shù)據(jù)分解角度出發(fā)兼顧了數(shù)據(jù)的趨勢性與隨機性,同時考慮了滑坡體的誘發(fā)因素影響,從多角度充分利用了滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效信息且預(yù)測精度較高。

        猜你喜歡
        監(jiān)測點降雨滑坡
        天津南港LNG接收站沉降監(jiān)測點位布設(shè)
        煤氣與熱力(2022年4期)2022-05-23 12:44:56
        撫河流域綜合治理監(jiān)測布局優(yōu)化
        滑坡推力隱式解與顯式解對比分析——以河北某膨脹土滑坡為例
        全站儀極坐標(biāo)法監(jiān)測點穩(wěn)定性分析方法研究
        滄州市2016年“7.19~7.22”與“8.24~8.25”降雨對比研究
        淺談公路滑坡治理
        北方交通(2016年12期)2017-01-15 13:52:59
        我省舉辦家畜血吸蟲病監(jiān)測點培訓(xùn)班
        基于Fluent的滑坡入水過程數(shù)值模擬
        紅黏土降雨入滲的定量分析
        “監(jiān)管滑坡”比“渣土山”滑坡更可怕
        山東青年(2016年3期)2016-02-28 14:25:50
        亚洲红杏AV无码专区首页| 水蜜桃精品一二三| 欧美精品偷自拍另类在线观看| 久久久久久久综合日本| 国产成人无码aⅴ片在线观看| 人妻少妇人人丰满视频网站| 极品少妇高潮在线观看| 内射夜晚在线观看| 久久精品国产亚洲av麻| 国产一起色一起爱| 国产精品自拍午夜伦理福利| 久久综合狠狠综合久久综合88| 亚洲精品成人网站在线观看| 高清国产亚洲va精品| 国产免费成人自拍视频| 宅男66lu国产在线观看| 色先锋资源久久综合5566| 2022AV一区在线| 国产免费在线观看不卡| 97精品一区二区视频在线观看| 999国产精品视频| 成人免费播放片高清在线观看| 久久99精品久久久久麻豆| 日本xxxx色视频在线播放| 国产美女高潮流白浆在线观看| 亚洲人成伊人成综合久久| 中国老太婆bb无套内射| 77777亚洲午夜久久多人| 人妖熟女少妇人妖少妇| 亚洲一区二区国产激情| 欧美 丝袜 自拍 制服 另类| 国产福利小视频在线观看| 亚洲人成伊人成综合网中文| 男女交射视频免费观看网站| 性大毛片视频| 任你躁欧美一级在线精品免费| 日本不卡一区二区三区在线观看 | 亚洲国产精品不卡av在线| 人人爽人人爱| 国产精品亚洲ΑV天堂无码| 中文字幕在线乱码av|