三峡库区阶跃变形滑坡水平位移与降雨量数学统计模型
发布时间：2021-12-30 23:41
三峡库区忠县区域的滑坡位移变化呈现阶跃变形特点,由于降雨量为主要影响因子,采用信号处理的快速傅里叶变换方法,提出一种基于高能频点的傅里叶级数拟合函数,对三峡库区忠县区域的月降雨量进行拟合,得到相关性高和均方误差可接受的拟合模型。在地质模型及滑坡机理类似的研究区内,针对滑坡倾角对水平位移的影响较大,通过定义滑坡倾角影响权重,计算研究区内的总体权重位移能较好地反映倾角作用大小。设定降雨量傅里叶级数拟合函数为降雨因子项,阶跃函数为阶跃因子项,采用最小二乘法拟合该研究区3阶段变形的阶跃过程,得出包含降雨影响控制项和降雨量项组合而成的数学统计模型,用于三峡库区忠县区域9个阶跃变形滑坡11年的月监测。数据表明,用文中方法得到的拟合精度较好,相关度较高,均方误差较小,能够准确地反映出不同时间和不同变形阶段降雨量对该区域内水平位移的阶跃变形特点,可作为区域滑坡空间预测的一种新思路。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图4月降雨量与傅里叶级数拟合函数对比Fig.4ComparisonofmonthlyrainfallandFourierseries
308岩土力学2020年图1月降雨量监测数据Fig.1Monthlyrainfallmonitoringdata图2月降雨量差分Fig.2Monthlyrainfalldatadifference图3月降雨量的振幅高能频点Fig.3Amplitudehigh-energyfrequencypointsofmonthlyrainfall对降雨量差分序列影响最大，其他的极值频点可忽略。设定第5个频率的振幅为最小高能振幅值0A284.5，则满足条件的频率有5个峰点，代入式（5）可得0112f(t)aacos(t6)bsin(t6)acos(t2)233bsin(t2)acos(t1.3)bsin(t1.3)445acos(t1.16)bsin(t1.16)+acos(t)5bsin(t)（7）用最小二乘法拟合得到待定参数值，代入式（7）可得f(t)3.6839.8cos(t6)425.3sin(t6)301.8cos(t2)104.8sin(t2)+370.5cos(t1.3)318sin(t1.3)365.6cos(t1.16)44sin(t1.16)+214.2cos(t)358.2sin(t)（8）由于最开始月降雨量序列进行了差分处理，为了得到原序列的拟合式，对式（8）积分可得f(t)3.68t82576sin(t6)812cos(t6)192sin(t2)66.7cos(t2)+153sin(t1.3)132cos(t1.3)135sin(t1.16)16cos(t1.16)+68sin(t)114cos(t)（9）式（9）为月降雨量序列的傅里叶级数拟合式，拟合式的R2=0.62184，表明与数据序列有很强的相关性，均方误差MSE为235.5mm2，拟合函数涵盖了原始数据序列130期，有1期数据未能涵盖，表明该拟合表达式效果较好，其与原序列的对比图如图4所示。图4?
308岩土力学2020年图1月降雨量监测数据Fig.1Monthlyrainfallmonitoringdata图2月降雨量差分Fig.2Monthlyrainfalldatadifference图3月降雨量的振幅高能频点Fig.3Amplitudehigh-energyfrequencypointsofmonthlyrainfall对降雨量差分序列影响最大，其他的极值频点可忽略。设定第5个频率的振幅为最小高能振幅值0A284.5，则满足条件的频率有5个峰点，代入式（5）可得0112f(t)aacos(t6)bsin(t6)acos(t2)233bsin(t2)acos(t1.3)bsin(t1.3)445acos(t1.16)bsin(t1.16)+acos(t)5bsin(t)（7）用最小二乘法拟合得到待定参数值，代入式（7）可得f(t)3.6839.8cos(t6)425.3sin(t6)301.8cos(t2)104.8sin(t2)+370.5cos(t1.3)318sin(t1.3)365.6cos(t1.16)44sin(t1.16)+214.2cos(t)358.2sin(t)（8）由于最开始月降雨量序列进行了差分处理，为了得到原序列的拟合式，对式（8）积分可得f(t)3.68t82576sin(t6)812cos(t6)192sin(t2)66.7cos(t2)+153sin(t1.3)132cos(t1.3)135sin(t1.16)16cos(t1.16)+68sin(t)114cos(t)（9）式（9）为月降雨量序列的傅里叶级数拟合式，拟合式的R2=0.62184，表明与数据序列有很强的相关性，均方误差MSE为235.5mm2，拟合函数涵盖了原始数据序列130期，有1期数据未能涵盖，表明该拟合表达式效果较好，其与原序列的对比图如图4所示。图4?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于傅里叶拟合的PEMFC温度建模仿真[J]. 高一方,陈唐龙,吴赟松,C.Y.Ling,韩明. 太阳能学报. 2018(03)
[2]三峡库区塔坪H2古滑坡台阶状复活变形的库水–降雨耦合作用机制[J]. 黄达,顾东明,陈智强,朱宏,陈赐金. 岩土工程学报. 2017(12)
[3]基于集合经验模态分解与支持向量机回归的位移预测方法:以三峡库区滑坡为例[J]. 邓冬梅,梁烨,王亮清,王昌硕,孙自豪,王聪,董曼曼. 岩土力学. 2017(12)
[4]干湿循环作用下岸坡消落带土体抗剪强度劣化规律及其对岸坡稳定性影响研究[J]. 邓华锋,肖瑶,方景成,张恒宾,王晨玺杰,曹毅. 岩土力学. 2017(09)
[5]基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测[J]. 孟蒙,陈智强,黄达,曾彬,陈赐金. 岩土力学. 2016(S2)
[6]FFT与二乘复合算法在曲线趋势预测领域内的研究[J]. 刘樟明. 电脑知识与技术. 2016(19)
[7]库水下降作用下滑坡动态变形机理分析——以三峡库区白水河滑坡为例[J]. 卢书强,易庆林,易武,张国栋,何祥. 工程地质学报. 2014(05)
[8]区域滑坡稳定性评价系统的设计与实现[J]. 田维刚,邓红卫,雷涛,阮德修. 防灾减灾工程学报. 2013(02)
[9]层面倾角对顺层岩质滑坡贡献率研究[J]. 成永刚,王玉峰. 岩土力学. 2011(12)
[10]基于GIS技术多源信息集成的三峡水库库首区诱发地震危险性动态评价[J]. 李雪平,姚运生,汪洋,李井冈. 岩土力学. 2010(09)
本文编号：3559192
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图4月降雨量与傅里叶级数拟合函数对比Fig.4ComparisonofmonthlyrainfallandFourierseries
308岩土力学2020年图1月降雨量监测数据Fig.1Monthlyrainfallmonitoringdata图2月降雨量差分Fig.2Monthlyrainfalldatadifference图3月降雨量的振幅高能频点Fig.3Amplitudehigh-energyfrequencypointsofmonthlyrainfall对降雨量差分序列影响最大，其他的极值频点可忽略。设定第5个频率的振幅为最小高能振幅值0A284.5，则满足条件的频率有5个峰点，代入式（5）可得0112f(t)aacos(t6)bsin(t6)acos(t2)233bsin(t2)acos(t1.3)bsin(t1.3)445acos(t1.16)bsin(t1.16)+acos(t)5bsin(t)（7）用最小二乘法拟合得到待定参数值，代入式（7）可得f(t)3.6839.8cos(t6)425.3sin(t6)301.8cos(t2)104.8sin(t2)+370.5cos(t1.3)318sin(t1.3)365.6cos(t1.16)44sin(t1.16)+214.2cos(t)358.2sin(t)（8）由于最开始月降雨量序列进行了差分处理，为了得到原序列的拟合式，对式（8）积分可得f(t)3.68t82576sin(t6)812cos(t6)192sin(t2)66.7cos(t2)+153sin(t1.3)132cos(t1.3)135sin(t1.16)16cos(t1.16)+68sin(t)114cos(t)（9）式（9）为月降雨量序列的傅里叶级数拟合式，拟合式的R2=0.62184，表明与数据序列有很强的相关性，均方误差MSE为235.5mm2，拟合函数涵盖了原始数据序列130期，有1期数据未能涵盖，表明该拟合表达式效果较好，其与原序列的对比图如图4所示。图4?
308岩土力学2020年图1月降雨量监测数据Fig.1Monthlyrainfallmonitoringdata图2月降雨量差分Fig.2Monthlyrainfalldatadifference图3月降雨量的振幅高能频点Fig.3Amplitudehigh-energyfrequencypointsofmonthlyrainfall对降雨量差分序列影响最大，其他的极值频点可忽略。设定第5个频率的振幅为最小高能振幅值0A284.5，则满足条件的频率有5个峰点，代入式（5）可得0112f(t)aacos(t6)bsin(t6)acos(t2)233bsin(t2)acos(t1.3)bsin(t1.3)445acos(t1.16)bsin(t1.16)+acos(t)5bsin(t)（7）用最小二乘法拟合得到待定参数值，代入式（7）可得f(t)3.6839.8cos(t6)425.3sin(t6)301.8cos(t2)104.8sin(t2)+370.5cos(t1.3)318sin(t1.3)365.6cos(t1.16)44sin(t1.16)+214.2cos(t)358.2sin(t)（8）由于最开始月降雨量序列进行了差分处理，为了得到原序列的拟合式，对式（8）积分可得f(t)3.68t82576sin(t6)812cos(t6)192sin(t2)66.7cos(t2)+153sin(t1.3)132cos(t1.3)135sin(t1.16)16cos(t1.16)+68sin(t)114cos(t)（9）式（9）为月降雨量序列的傅里叶级数拟合式，拟合式的R2=0.62184，表明与数据序列有很强的相关性，均方误差MSE为235.5mm2，拟合函数涵盖了原始数据序列130期，有1期数据未能涵盖，表明该拟合表达式效果较好，其与原序列的对比图如图4所示。图4?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于傅里叶拟合的PEMFC温度建模仿真[J]. 高一方,陈唐龙,吴赟松,C.Y.Ling,韩明. 太阳能学报. 2018(03)
[2]三峡库区塔坪H2古滑坡台阶状复活变形的库水–降雨耦合作用机制[J]. 黄达,顾东明,陈智强,朱宏,陈赐金. 岩土工程学报. 2017(12)
[3]基于集合经验模态分解与支持向量机回归的位移预测方法:以三峡库区滑坡为例[J]. 邓冬梅,梁烨,王亮清,王昌硕,孙自豪,王聪,董曼曼. 岩土力学. 2017(12)
[4]干湿循环作用下岸坡消落带土体抗剪强度劣化规律及其对岸坡稳定性影响研究[J]. 邓华锋,肖瑶,方景成,张恒宾,王晨玺杰,曹毅. 岩土力学. 2017(09)
[5]基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测[J]. 孟蒙,陈智强,黄达,曾彬,陈赐金. 岩土力学. 2016(S2)
[6]FFT与二乘复合算法在曲线趋势预测领域内的研究[J]. 刘樟明. 电脑知识与技术. 2016(19)
[7]库水下降作用下滑坡动态变形机理分析——以三峡库区白水河滑坡为例[J]. 卢书强,易庆林,易武,张国栋,何祥. 工程地质学报. 2014(05)
[8]区域滑坡稳定性评价系统的设计与实现[J]. 田维刚,邓红卫,雷涛,阮德修. 防灾减灾工程学报. 2013(02)
[9]层面倾角对顺层岩质滑坡贡献率研究[J]. 成永刚,王玉峰. 岩土力学. 2011(12)
[10]基于GIS技术多源信息集成的三峡水库库首区诱发地震危险性动态评价[J]. 李雪平,姚运生,汪洋,李井冈. 岩土力学. 2010(09)
本文编号：3559192
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