红石岩堰塞坝力学参数随机场模拟研究

空间变异性是天然土体固有的一种属性,现场试验结果表明鲁甸地震形成的红石岩堰塞坝新堆积体具有明显的空间变异性,传统均值材料数值模型无法准确描述这种变异性。采用空间随机场理论根据现场勘测试验数据和室内三轴试验参数构建了红石岩堰塞坝的随机场模型,对该堆积体岩土力学相关参数进行了随机模拟。研究结果表明：红石岩新堆积体的邓肯-张E-B模型参数K、n、Kb和m服从对数正态分布;新堆积体随机场的竖向相关距离为2.84 m,水平相关距离为33.94 m;新模型能较好地模拟堆积体参数的空间变异性。     

基于Matlab的均质坝体随机渗流场的模拟研究

应用Monte—Carlo随机有限元方法结合Matlab程序建立了随机场有限元模型,该模型能考虑坝体渗透系数在空间分布的变异性,并通过一个简单算例,计算了随机等势线、水力坡降等参数,该方法对土坝随机渗流场的模拟分析和工程应用具有一定的实用性。     

黄河下游豫北区高砷地下水空间分布研究

不同类型机器学习模型对地下水砷的预测存在较大差别，现有机器学习模型不能较好预测地下水砷的空间分布。基于黄河下游豫北区1 081个浅层地下水砷质量浓度实测值，结合人类活动、气候、沉积环境、土壤理化特征、水文地质等环境因子，构建以随机森林(RF)、极端梯度提升(XGBoost)、支持向量机(SVM)为基学习器，线性判别分析(LDA)为元学习器的堆叠(Stacking)集成学习模型，对研究区高砷地下水空间分布进行预测，并对关键环境变量进行识别。结果表明：研究区地下水砷质量浓度为0.01～190μg/L,超标率为16.74%;相对于RF、XGBoost、SVM模型，Stacking集成学习模型ROC曲线下面积(AUC)、准确率(Accuracy)、特异性(Specificity)和敏感性(Recall)最大；研究区高砷地下水主要分布在太行山前洼地及黄河决口扇地区，占总面积的33.81%;黄河决口情况、年均气温、年降水量、高程、水力梯度是影响研究区高砷地下水分布的重要环境变量，沉积环境与地下水中砷富集显著相关。     

非均质土体中渗流场的非平稳随机模拟

将渗透系数作为对数正态非平稳随机场,分解为确定性趋势和平稳性扰动两部分,采用基于随机场Karhunen Loeve展开和摄动分析的KLME随机数值方法,探讨参数场的连续型线性趋势和间断型趋势项对渗流场统计特征的影响。分析表明,水头均值和标准差的空间分布受到参数场趋势性变化的影响,随线性趋势的变化方向而呈不同分布,线性趋势的斜率增大,水头统计矩的二阶修正项的作用也增大,在参数场间断型趋势条件下,水头统计矩呈复杂的非规则空间分布。     

神木市窟野河流域地下水水化学时空演化特征

为研究神木市窟野河流域地下水化学时空演化及其影响因素,运用描述性统计分析、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值等方法对2011年与2016年神木市窟野河流域地下水数据进行系统分析。结果表明:研究区地下水中主要阳离子为Na~++K~+,主要阴离子为HCO~-_3,地下水化学类型以HCO_3-Na·Ca、HCO_3-Ca·Na、HCO_3·Cl-Na·Ca、HCO_3·Cl-Ca·Na等为主;地下水主要离子浓度空间分布差异日益明显,特别是农业活动中氮肥的过度施用导致研究区地下水中NO■浓度空间分布差异极大;地下水主要离子的形成受岩石风化作用、阳离子交替吸附作用与人为因素共同影响,且岩石风化作用为主要控制因素,2016年人为因素的影响大于2011年的,其中工矿业活动影响大于农业活动影响。     

海河流域华北平原浅层地下水模型研究

由于对海河流域平原区地下水资源缺乏有效的管理,致使其严重超采,进而产生了一系列地质灾害,制约着经济社会的可持续发展.通过分析区域水文地质条件、含水层空间分布规律、水文地质参数、地下水流场、地下水观测资料等,概化研究区地质体,进而建立地下水模型,同时率定模型和标定大型漏斗.该模型首次全面认知和模拟了研究区地下水超采起始时间、超采量、漏斗发展过程,并预测了发展趋势.     

岩石地基弹性模量随机场建模方法研究

提出了一种根据实测数据建立岩石地基弹模随机场的方法。该方法分两步进行:(1)是数据的收集与预处理,也就是随机场自身的建模问题。针对工程中常见的随机场一般是非均匀随机场的实际,预处理部分主要包括去势处理、异常值的检验、均匀性检验和统计参数(如均值、方差及相关距离)的计算等内容;(2)目标随机场的模拟部分,包括随机场的离散及模拟两部分内容。离散采用局部平均法进行,将模拟区域离散成规则的矩形随机场单元,然后进行单元之间的协方差矩阵的计算;模拟部分采用Cholesky分解技术和随机抽样技术获得均匀随机场的样本,然后把趋势分量在各单元的取值相加即得到目标随机场的模拟样本。最后用一工程实例对该方法的实用性和有效性进行了检验。     

应用DRASTIC模型评价湛江市浅层地下水脆弱性

地下水脆弱性研究是目前国际水文地质工作的热点,而脆弱性评价是确定地下水资源保护措施是否可行的关键。该文根据湛江市的具体情况,选取地下水埋深等7个参数作为评价因子,在GIS平台上建立其基础和专题数据库,应用DRASTIC模型对湛江市浅层地下水脆弱性进行评价,编制脆弱性分区图。应用实测地下水硝酸盐浓度分布状况对评价结果进行验证,结果表明DRASTIC模型能够较好地反映湛江市浅层地下水脆弱性。     

河流水质参数估计的蒙特卡罗方法

考虑到水环境系统的不确定性,把河流水质观测数据和水质模型参数都作为随机变量来处理。采用贝叶斯方法计算出模型参数的后验概率密度函数,通过蒙特卡罗方法对其进行采样来获得参数的估计值。最后通过对一个实际河道的水质模型参数进行了估计,取得了较好的效果,可为进一步使用水质模型预测河流浓度分布提供依据。     

全球地下水含砷量研究

正地下水中天然存在的砷影响着全球数以百万人的用水安全。基于11个地理空间环境参数和超过50000个实测地下水含砷量数据集合,利用随机森林学习模型,建立了全球地下水含砷量超过10μg/L区域的预测分布图。分布图包括已知的地下水含砷量较高区域和未被记录区域。将分布图与家庭地下水用水量统计结果相结合的分析表明:全球约有0.94亿～2.2亿人生活在地下水含砷量较高区域,其中94%分布在亚洲。在气候变化条件下,