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一种ICEEMDAN-CNN-SVR滑坡位移组合预测模型 被引量:1
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作者 石化波 王刚 曾怀恩 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期37-43,共7页
滑坡位移预测是滑坡早期预警系统的重要组成部分,针对位移分解程度与特征选取深入程度不够导致滑坡位移预测精度不高的问题,提出一种ICEEMDAN-CNN-SVR滑坡位移组合预测模型:为了解决位移分解程度不够的问题,该模型首先运用ICEEMDAN分解... 滑坡位移预测是滑坡早期预警系统的重要组成部分,针对位移分解程度与特征选取深入程度不够导致滑坡位移预测精度不高的问题,提出一种ICEEMDAN-CNN-SVR滑坡位移组合预测模型:为了解决位移分解程度不够的问题,该模型首先运用ICEEMDAN分解模型对滑坡位移曲线进行分解,将平滑性较好且具有递增趋势的IMF曲线作为趋势项位移,将其他具有波动趋势的IMF曲线总和重构为周期项位移;为了解决特征选取深入程度不够的问题,针对不同位移特性进行了特征变量选取,通过二维平铺与CNN特征提取得到特征变量更深层次的信息,将提取到的特征信息输入SVR预测模型中实现对趋势项位移与周期项位移的精准预测.以典型堆积层滑坡———八字门滑坡为例,选取ZG110与ZG111监测点2007年1月—2012年9月典型变形阶段水平位移数据进行研究,结果表明:ZG110与ZG111监测点预测评价指标R2,ERMSE,EMAE分别为0.9951、0.9989、5.7489、2.7532,4.5091、1.8529,预测效果良好;将模型预测结果与EEMDCNN-SVR预测模型及CNN-SVR预测模型结果作对比,相较其他预测模型,新模型的预测精度有所提升. 展开更多
关键词 八字门滑坡 ICEEMDAN分解 特征提取 CNN-SVR模型 对比分析
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基于KAN-N-Beats的可解释性滑坡位移预测
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作者 刘慧婷 谢凯 +2 位作者 田宏岭 贺建飚 张伟 《人民长江》 北大核心 2025年第8期133-138,共6页
针对现有滑坡位移预测模型预测精度不高、泛化性差、模型复杂度高以及传统深度学习算法可解释性差的问题,提出了一种基于KAN-N-Beats的滑坡位移预测模型。使用KAN代替N-Beats中的全连接层,利用KAN采用自适应学习机制的特点,提高了预测... 针对现有滑坡位移预测模型预测精度不高、泛化性差、模型复杂度高以及传统深度学习算法可解释性差的问题,提出了一种基于KAN-N-Beats的滑坡位移预测模型。使用KAN代替N-Beats中的全连接层,利用KAN采用自适应学习机制的特点,提高了预测精度以及泛化性能;同时KAN通过稀疏性、可视化、剪枝、符号化及仿射拟合等多种手段,提高了模型的可解释性。N-Beats则将预测任务分解为趋势和季节性成分,便于理解不同时间序列特征的提取,使得KAN-N-Beats模型预测结果具有更高的可解释性;利用N-Beats模型内部可分解的能力将滑坡位移分解后预测,不需要大量特征工程,减少了KAN-N-Beats模型复杂度,提高了预测效率。使用国家冰川冻土沙漠科学数据中心的三峡库区白水河滑坡和八字门滑坡的数据作为研究数据集,该方法在白水河滑坡ZG118监测点的预测结果与真实位移高度重合,R^(2)和RMSE分别为0.9887和5.0313 mm。在白水河滑坡ZG118以及八字门滑坡ZG110、ZG111监测点的泛化性测试表明,该算法优于其他对比模型,可提高滑坡预测精度,且具有可解释性。研究成果可为提升滑坡位移预测效率提供参考。 展开更多
关键词 滑坡位移预测 可解释性 KAN-N-Beats模型 时序预测 深度学习 白水河滑坡 八字门滑坡
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Probabilistic stability analysis of Bazimen landslide with monitored rainfall data and water level fluctuations in Three Gorges Reservoir, China 被引量:6
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作者 Wengang ZHANG Libin TANG +4 位作者 Hongrui LI Lin WANG Longfei CHENG Tingqiang ZHOU Xiang CHEN 《Frontiers of Structural and Civil Engineering》 SCIE EI CSCD 2020年第5期1247-1261,共15页
Landslide is a common geological hazard in reservoir areas and may cause great damage to local residents’life and property.It is widely accepted that rainfall and periodic variation of water level are the two main fa... Landslide is a common geological hazard in reservoir areas and may cause great damage to local residents’life and property.It is widely accepted that rainfall and periodic variation of water level are the two main factors triggering reservoir landslides.In this study,the Bazimen landslide located in the Three Gorges Reservoir(TGR)was back-analyzed as a case study.Based on the statistical features of the last 3-year monitored data and field instrumentations,the landslide susceptibility in an annual cycle and four representative periods was investigated via the deterministic and probabilistic analysis,respectively.The results indicate that the fluctuation of the reservoir water level plays a pivotal role in inducing slope failures,for the minimum stability coefficient occurs at the rapid decline period of water level.The probabilistic analysis results reveal that the initial sliding surface is the most important area influencing the occurrence of landslide,compared with other parts in the landslide.The seepage calculations from probabilistic analysis imply that rainfall is a relatively inferior factor affecting slope stability.This study aims to provide preliminary guidance on risk management and early warning in the TGR area. 展开更多
关键词 reliability analysis bazimen landslide RAINFALL reservoir water level slope stability
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逻辑回归优化的静—动态耦合模型在滑坡位移预测中的应用 被引量:1
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作者 周浩 朱平华 +2 位作者 蒋宏伟 俞宏艳 沈心怡 《资源环境与工程》 2024年第4期446-456,共11页
滑坡位移的准确预测是滑坡预警系统的重要组成部分。本研究提出一种基于逻辑回归优化的静—动态耦合滑坡位移预测模型,以应对滑坡演化的动态特性体现在传统静态预测模型中的不足。以八字门滑坡为案例进行研究,首先采用移动平均法将累积... 滑坡位移的准确预测是滑坡预警系统的重要组成部分。本研究提出一种基于逻辑回归优化的静—动态耦合滑坡位移预测模型,以应对滑坡演化的动态特性体现在传统静态预测模型中的不足。以八字门滑坡为案例进行研究,首先采用移动平均法将累积位移分解为趋势项和周期项两个部分,随后采用静态机器学习算法——支持向量回归(SVR)和动态机器学习算法——长短期记忆神经网络(LSTM)来预测滑坡位移;其次,通过引入逻辑回归分类算法(LR),在原输入因子的基础上进行筛选,对SVR模型和LSTM模型的预测结果进行分类计算;最后,通过逻辑回归模型的输出,更新静动态耦合模型的结果,得到优化的SVR-LSTM滑坡位移预测模型。结果显示,优化后的模型相较于SVR模型和LSTM模型,其RMSE和MAPE分别降低了5.93 mm、0.28%和0.71 mm、0.03%。集成模型融合了静态(SVR)和动态(LSTM)模型的优势,其预测性能优于单一的SVR模型和LSTM模型。本研究为滑坡位移预测模型提供了一种新思路,可以为三峡库区的地质灾害预测提供参考。 展开更多
关键词 八字门滑坡 滑坡位移预测 逻辑回归 支持向量回归 长短时记忆神经网络 集成算法
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基于Eclat算法的八字门滑坡变形因素关联性分析 被引量:2
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作者 李明亮 吕梅洁 +1 位作者 侯梦媛 朱昊 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第6期150-155,共6页
针对滑坡监测数据库数据量大,进行关联规则分析需要多次扫描数据库导致运行时间长的问题,将Eclat关联规则算法引入滑坡监测数据挖掘中,通过K-means聚类法和Eclat算法对八字门滑坡的变形进行了分析。通过综合研究,选择了降雨量监测值和... 针对滑坡监测数据库数据量大,进行关联规则分析需要多次扫描数据库导致运行时间长的问题,将Eclat关联规则算法引入滑坡监测数据挖掘中,通过K-means聚类法和Eclat算法对八字门滑坡的变形进行了分析。通过综合研究,选择了降雨量监测值和库水位监测值中的6种因素进行数据挖掘分析。分别挖掘了3种降雨因子和3种库水位因子与八字门滑坡多测点位移的关联性,并从八字门滑坡时空监测大数据挖掘出的全部关联规则中选择8个具有较高的置信水平的关联规则进行分析,发现降雨和库水位因素影响八字门滑坡运动的有效信息。结果表明,这种数据挖掘方法及其在监测数据研究中的高精度,有望广泛应用于库区堆积滑坡的数据分析和预测。 展开更多
关键词 八字门滑坡 Eclat算法 关联规则 数据挖掘 三峡库区
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基于FEEMD-GRU-FC模型的滑坡位移预测 被引量:2
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作者 何清 李丽琳 林子安 《人民长江》 北大核心 2024年第7期108-114,共7页
水库库区滑坡同时受到降雨和水库水位周期性变化的影响,这会干扰滑坡位移预测模型在该类区域的预测性能。为此,提出了一种针对环境周期性变化特点的FEEMD-GRU-FC(Fast Ensemble Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit-Full... 水库库区滑坡同时受到降雨和水库水位周期性变化的影响,这会干扰滑坡位移预测模型在该类区域的预测性能。为此,提出了一种针对环境周期性变化特点的FEEMD-GRU-FC(Fast Ensemble Empirical Mode Decomposition-Gated Recurrent Unit-Fully Connected Layer)滑坡位移预测模型。该模型充分考虑位移数据不同频率之间的噪声影响,将位移分解为不同频率的子序列分别预测,采用PCC(Pearson Correlation Coefficient)方法选择影响较大的外部环境因素,添加全连接层完善GRU模型提取环境数据中周期性变化特征的能力,模型结合三峡库区八字门滑坡的实际数据进行模拟仿真,使用不同预测模型和评价指标进行多角度对比验证。实验结果表明:所提模型在八字门滑坡的预测效果要优于其他3种模型,其拟合度达到了98.6%,3种不同误差指标均为最低,证明了该模型可以准确预测库区滑坡位移。研究成果可为防灾减灾工作提供指导。 展开更多
关键词 滑坡位移预测 皮尔逊相关系数 门控循环单元 全连接层 非线性 八字门滑坡 三峡库区
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堆积层滑坡的地下水加卸载动力作用规律及其位移动力学预测--以三峡库区八字门滑坡分析为例 被引量:49
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作者 贺可强 王荣鲁 +3 位作者 李新志 于广明 孙林娜 王思敬 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1644-1651,共8页
在系统分析水诱发堆积层滑坡位移与失稳动因与机制的基础上,深入研究并总结地下水在堆积层滑坡稳定性演化过程中的动力作用与动力响应规律和特点,发现水诱发堆积层滑坡的位移与失稳直接受地下水位变化量控制,且其位移规律与地下水位变... 在系统分析水诱发堆积层滑坡位移与失稳动因与机制的基础上,深入研究并总结地下水在堆积层滑坡稳定性演化过程中的动力作用与动力响应规律和特点,发现水诱发堆积层滑坡的位移与失稳直接受地下水位变化量控制,且其位移规律与地下水位变化量存在对应关系。根据上述分析结论并运用加卸载响应比理论的基本原理,首次提出以月地下水位的变化量作为堆积层滑坡的加卸载参数,以相应月边坡位移速率或位移加速度作为其加卸载响应参数,并以此为基础建立和确定地下水位加卸载响应比位移动力学参数与位移动力学预测模型。同时,以三峡库区典型堆积层滑坡——八字门滑坡分析为例,运用地下水位加卸载响应比预测模型对该边坡的关键监测部位进行研究,并使用SZK1和SZK4监测点数据进行加卸载响应比计算,发现其加卸载响应比时序曲线变化规律与其稳定性动态演化规律相吻合。研究结果表明,可以运用地下水位加卸载响应比动力学模型对该类滑坡进行位移动力学预测预报。 展开更多
关键词 边坡工程 堆积层滑坡 地下水 加卸载响应比 位移动力学预测 八字门滑坡
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长江三峡区八字门滑坡稳定性分析与评价 被引量:14
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作者 王荣鲁 王启胜 +1 位作者 陈淑奎 贺可强 《青岛理工大学学报》 CAS 2007年第5期9-13,共5页
在研究了三峡库区秭归县八字门滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上,介绍了该滑坡的结构及变形特征,从滑坡形成条件和诱发变形因素两方面分析了滑坡形成的原因及诱发坡体失稳的主要因素.在不同工况下及地震作用下对滑坡体进行... 在研究了三峡库区秭归县八字门滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上,介绍了该滑坡的结构及变形特征,从滑坡形成条件和诱发变形因素两方面分析了滑坡形成的原因及诱发坡体失稳的主要因素.在不同工况下及地震作用下对滑坡体进行稳定性计算,结果表明,在库水位变化和暴雨情况下滑坡处于不稳定状态,极有可能复活. 展开更多
关键词 八字门滑坡 地质特征 稳定性分析 三峡库区
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降雨及库水位联合作用下秭归八字门滑坡稳定性预测 被引量:60
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作者 张桂荣 程伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期476-482,共7页
针对三峡库区库水位调控方案和极端降雨情况,对秭归县八字门滑坡稳定性分析设置了10种计算工况,采用SEEP/W软件模拟该滑坡在降雨入渗及库水位联合作用下的暂态渗流场,并利用SLOPE/W软件,将暂态孔隙水压力分布用于该滑坡的极限平衡分析中... 针对三峡库区库水位调控方案和极端降雨情况,对秭归县八字门滑坡稳定性分析设置了10种计算工况,采用SEEP/W软件模拟该滑坡在降雨入渗及库水位联合作用下的暂态渗流场,并利用SLOPE/W软件,将暂态孔隙水压力分布用于该滑坡的极限平衡分析中,确定不同工况下(不同降雨强度)的滑坡稳定性系数,据此采用降雨量对该滑坡进行失稳预测。研究认为:150 mm/d以上的降雨量对该滑坡影响较大,降雨入渗具有滞后性;在相同的降雨量情况下,1 d的降雨强度比5 d的连续降雨对滑坡体的稳定性影响更明显;在水位从175 m降至145 m的过程中,临界雨量为100 mm/d时,滑坡就可能失稳;水位从145 m升至175 m的过程中和175 mm稳定水位时,当临界雨量为200 mm/d时,滑坡才可能失稳,即水位骤降过程中滑坡失稳概率大。不同工况下的滑坡土体含水率分析结果表明,降雨影响的主要是上部土体,下部土体含水率受控于地下水位,即降雨更容易引起浅层滑坡与局部滑坡。 展开更多
关键词 八字门滑坡 临界降雨量 水位波动 稳定性预测
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基于影响因子的GM(1,1)-BP模型在八字门滑坡变形预测中的应用 被引量:21
10
作者 李德营 殷坤龙 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第2期6-11,共6页
滑坡的预测预报是世界性难题,特别是如何把外界影响因素定量计入到滑坡中长期预报模型中。在滑坡中长期预报模型适用性分析的基础上,提出了基于影响因子的GM(1,1)-BP模型,该模型能考虑库水位、降雨等外界影响因素。以三峡库区八字门滑... 滑坡的预测预报是世界性难题,特别是如何把外界影响因素定量计入到滑坡中长期预报模型中。在滑坡中长期预报模型适用性分析的基础上,提出了基于影响因子的GM(1,1)-BP模型,该模型能考虑库水位、降雨等外界影响因素。以三峡库区八字门滑坡为例,在八字门滑坡工程地质条件的基础上,通过对位移、库水位、降雨等监测资料的分析,系统研究了八字门滑坡的变形特征、影响因素和变形破坏模式。在确定八字门滑坡影响因子的基础上,分别采用本文模型、GM(1,1)模型和不考虑影响因子的BP神经网络对滑坡位移进行了预测研究,发现本文模型预测精度较高。 展开更多
关键词 八字门滑坡 变形预测 影响因子 BP模型
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基于时间序列和CNN-LSTM的滑坡位移动态预测 被引量:24
11
作者 王朝阳 李丽敏 +2 位作者 温宗周 张明岳 魏雄伟 《国外电子测量技术》 北大核心 2022年第3期1-8,共8页
针对滑坡演化的动态特性以及静态预测模型的不足,提出一种基于时间序列与卷积长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)的滑坡位移动态预测模型。首先,在利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)趋势检验法检验滑坡位移的趋势特征的基础上,采用二次移动平均法... 针对滑坡演化的动态特性以及静态预测模型的不足,提出一种基于时间序列与卷积长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)的滑坡位移动态预测模型。首先,在利用曼-肯德尔(Mann-Kendall)趋势检验法检验滑坡位移的趋势特征的基础上,采用二次移动平均法将滑坡累积位移分解为趋势项位移和周期项位移,并采用最小二乘多项式函数拟合趋势项位移。然后,采用频谱图检验滑坡位移的周期特征,对周期项位移采用CNN-LSTM混合网络模型进行预测。最后,将两者预测值叠加得到累积位移预测值。该模型在中国三峡库区八字门滑坡得到了验证。实验结果表明,与当前常见的预测模型相比,所提方法的能有效对滑坡位移进行预测,且在周期项位移预测方面相较于经典BP神经网络,LSTM网络以及“门循环”(gated recurrent unit,GRU)网络模型,CNN-LSTM网络模型有更高的预测精度。 展开更多
关键词 滑坡位移预测 时间序列 卷积长短期记忆神经网络 八字门滑坡
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三峡库区靠椅状土质滑坡变形规律及机理--以秭归八字门滑坡为例 被引量:8
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作者 邓茂林 易庆林 +1 位作者 卢书强 韩蓓 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS 北大核心 2020年第2期135-143,151,共10页
三峡水库蓄水以来,不少滑坡监测位移-时间曲线呈阶跃变化,导致稳定状态识别难度较大,严重影响滑坡预警预报,靠椅状土质滑坡尤为明显。以八字门滑坡为例,通过多次野外地质调查、长期现场巡查、10多年的GPS位移监测数据、2年多全自动监测... 三峡水库蓄水以来,不少滑坡监测位移-时间曲线呈阶跃变化,导致稳定状态识别难度较大,严重影响滑坡预警预报,靠椅状土质滑坡尤为明显。以八字门滑坡为例,通过多次野外地质调查、长期现场巡查、10多年的GPS位移监测数据、2年多全自动监测数据等,较深入研究了该滑坡在库水涨落及降雨条件下的变形规律。结果表明,库水位下降期间,特别是库水位下降15m以后,由160m下降至145m,滑坡体变形存在20d左右的滞后,滑坡变形曲线出现突跃,日位移量达1.5~2.2mm。一次降雨量在80mm以上会明显诱发坡体加速。库水位上升期间,库水位在175m左右时,月位移量出现5~10mm负值。一次降雨量在150mm左右未能诱发坡体加速;但一次降雨量在200mm以上,滑坡体位移速度明显加大。滑坡体在降雨量诱发后,位移加速后在降雨结束后持续5~7d恢复正常水平。在周期性降雨和库水位涨落的循环作用下,滑坡体反复受到"推-拉"作用,导致滑坡的位移-时间曲线呈阶跃特征。靠椅状土质滑坡为一类特殊的滑坡,库水位升降是八字门滑坡目前变形的主要因素,而降雨对滑坡变形起到了促进作用。受靠椅状等坡体结构特征制约,在库水位升降作用下坡体会反复变形,但难以发生快速的整体破坏。 展开更多
关键词 靠椅状土质滑坡 台阶状变形 八字门滑坡 库水位升降 变形规律
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加卸载响应比理论在水库型滑坡时间预测预报中的应用研究 被引量:6
13
作者 汤罗圣 殷坤龙 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期93-96,102,共5页
加卸载响应比理论在滑坡时间预测预报中的应用越来越广泛,但基本都以降雨型堆积层滑坡为研究对象,加卸载参数以降雨量、地下水水位为主,而对于水库型滑坡研究较少。为此,提出了一种以库水位为加卸载参数,以滑坡加速度为加卸载响应参数... 加卸载响应比理论在滑坡时间预测预报中的应用越来越广泛,但基本都以降雨型堆积层滑坡为研究对象,加卸载参数以降雨量、地下水水位为主,而对于水库型滑坡研究较少。为此,提出了一种以库水位为加卸载参数,以滑坡加速度为加卸载响应参数的预测模型,并以典型水库型滑坡——八字门滑坡为例对其准确性进行验证。研究结果表明,以库水位为加卸载参数的加卸载响应比理论预测模型能较准确地对水库型滑坡进行预测预报。 展开更多
关键词 加卸载响应比 水库型滑坡 八字门滑坡 时间预测预报
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基于R/S分析方法的渐进式滑坡位移预测研究 被引量:6
14
作者 汤罗圣 殷坤龙 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期93-97,共5页
渐进式滑坡由于其位移-时间曲线不规则而无法准确判断其趋势位移和随机位处变形阶段,导致很难预测其失稳破坏的时间。为此,提出了RS分析方法,将滑坡总位移分解为趋势位移和随机位移两部分,然后分别采用神经网络模型和多项式拟合对两... 渐进式滑坡由于其位移-时间曲线不规则而无法准确判断其趋势位移和随机位处变形阶段,导致很难预测其失稳破坏的时间。为此,提出了RS分析方法,将滑坡总位移分解为趋势位移和随机位移两部分,然后分别采用神经网络模型和多项式拟合对两种位移进行预测,最后将两部分预测位移加起来预测其总位移。以典型渐进式滑坡———八字门滑坡为例,对前述模型进行验证,并将其预测结果与GM(1,1)模型预测结果进行对比。研究结果表明本模型预测的结果误差小于2%,而GM(1,1)模型预测结果误差接近40%,说明该模型更适合预测渐进式滑坡的位移。 展开更多
关键词 R/S分析方法 渐进式滑坡 神经网络模型 多项式拟合 位移预测 八字门滑坡
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Landslide displacement prediction based on the ICEEMDAN,ApEn and the CNN-LSTM models 被引量:6
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作者 LI Li-min WANG Chao-yang +2 位作者 WEN Zong-zhou GAO Jian XIA Meng-fan 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2023年第5期1220-1231,共12页
Landslide deformation is affected by its geological conditions and many environmental factors.So it has the characteristics of dynamic,nonlinear and unstable,which makes the prediction of landslide displacement diffic... Landslide deformation is affected by its geological conditions and many environmental factors.So it has the characteristics of dynamic,nonlinear and unstable,which makes the prediction of landslide displacement difficult.In view of the above problems,this paper proposes a dynamic prediction model of landslide displacement based on the improvement of complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise(ICEEMDAN),approximate entropy(ApEn)and convolution long short-term memory(CNN-LSTM)neural network.Firstly,ICEEMDAN and Ap En are used to decompose the cumulative displacements into trend,periodic and random displacements.Then,the least square quintic polynomial function is used to fit the displacement of trend term,and the CNN-LSTM is used to predict the displacement of periodic term and random term.Finally,the displacement prediction results of trend term,periodic term and random term are superimposed to obtain the cumulative displacement prediction value.The proposed model has been verified in Bazimen landslide in the Three Gorges Reservoir area of China.The experimental results show that the model proposed in this paper can more effectively predict the displacement changes of landslides.As compared with long short-term memory(LSTM)neural network,gated recurrent unit(GRU)network model and back propagation(BP)neural network,CNN-LSTM neural network had higher prediction accuracy in predicting the periodic displacement,with the mean absolute percentage error(MAPE)reduced by 3.621%,6.893% and 15.886% respectively,and the root mean square error(RMSE)reduced by 3.834 mm,3.945 mm and 7.422mm respectively.Conclusively,this model not only has high prediction accuracy but also is more stable,which can provide a new insight for practical landslide prevention and control engineering. 展开更多
关键词 Displacement prediction ICEENDAN Approximate entropy Long short-term memory bazimen landslide
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Landslide displacement prediction based on optimized empirical mode decomposition and deep bidirectional long short-term memory network 被引量:4
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作者 ZHANG Ming-yue HAN Yang +1 位作者 YANG Ping WANG Cong-ling 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2023年第3期637-656,共20页
There are two technical challenges in predicting slope deformation.The first one is the random displacement,which could not be decomposed and predicted by numerically resolving the observed accumulated displacement an... There are two technical challenges in predicting slope deformation.The first one is the random displacement,which could not be decomposed and predicted by numerically resolving the observed accumulated displacement and time series of a landslide.The second one is the dynamic evolution of a landslide,which could not be feasibly simulated simply by traditional prediction models.In this paper,a dynamic model of displacement prediction is introduced for composite landslides based on a combination of empirical mode decomposition with soft screening stop criteria(SSSC-EMD)and deep bidirectional long short-term memory(DBi-LSTM)neural network.In the proposed model,the time series analysis and SSSC-EMD are used to decompose the observed accumulated displacements of a slope into three components,viz.trend displacement,periodic displacement,and random displacement.Then,by analyzing the evolution pattern of a landslide and its key factors triggering landslides,appropriate influencing factors are selected for each displacement component,and DBi-LSTM neural network to carry out multi-datadriven dynamic prediction for each displacement component.An accumulated displacement prediction has been obtained by a summation of each component.For accuracy verification and engineering practicability of the model,field observations from two known landslides in China,the Xintan landslide and the Bazimen landslide were collected for comparison and evaluation.The case study verified that the model proposed in this paper can better characterize the"stepwise"deformation characteristics of a slope.As compared with long short-term memory(LSTM)neural network,support vector machine(SVM),and autoregressive integrated moving average(ARIMA)model,DBi-LSTM neural network has higher accuracy in predicting the periodic displacement of slope deformation,with the mean absolute percentage error reduced by 3.063%,14.913%,and 13.960%respectively,and the root mean square error reduced by 1.951 mm,8.954 mm and 7.790 mm respectively.Conclusively,this model not only has high prediction accuracy but also is more stable,which can provide new insight for practical landslide prevention and control engineering. 展开更多
关键词 Landslide displacement Empirical mode decomposition Soft screening stop criteria Deep bidirectional long short-term memory neural network Xintan landslide bazimen landslide
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基于滑坡累积位移的滑坡体危险状态分析 被引量:1
17
作者 王朝阳 李丽敏 +3 位作者 王莲霞 任瑞斌 符振涛 崔成涛 《人民珠江》 2023年第8期118-126,共9页
针对单体滑坡危险状态分析不全面的问题,提出了一种基于滑坡累积位移的滑坡体危险状态多角度分析方法。首先,利用极限位移准则确定滑坡所处预警阶段;其次,利用尖点突变理论对滑坡稳定状态进行评价;再次,采用重标极差分析确定滑坡体的发... 针对单体滑坡危险状态分析不全面的问题,提出了一种基于滑坡累积位移的滑坡体危险状态多角度分析方法。首先,利用极限位移准则确定滑坡所处预警阶段;其次,利用尖点突变理论对滑坡稳定状态进行评价;再次,采用重标极差分析确定滑坡体的发展趋势;然后,建立模糊矩阵确定滑坡体危险状态,但由于单个检测点无法准确反映滑坡整体危险状态,故采用多个监测点综合判断滑坡整体危险状态;最后,将该方法应用于八字门滑坡,验证其有效性。结果表明该方法能够有效地判断滑坡局部及整体的危险状态。 展开更多
关键词 极限位移准则 尖点突变理论 重标极差分析 八字门滑坡
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三峡库区“阶跃”型滑坡变形机理与预警模型 被引量:19
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作者 郭飞 黄晓虎 +4 位作者 邓茂林 易庆林 张鹏 陈建伟 陈陆军 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期2205-2215,共11页
自2003年蓄水以来,三峡库区已查明的滑坡或潜在滑坡高达5000余处,这些灾害对三峡水库的持续运营、大坝、航道及库区居民的安全造成了严重的威胁。通过研究滑坡的变形特征、诱发因素及失稳机制,有助于开展滑坡的稳定性评价,并构建预警预... 自2003年蓄水以来,三峡库区已查明的滑坡或潜在滑坡高达5000余处,这些灾害对三峡水库的持续运营、大坝、航道及库区居民的安全造成了严重的威胁。通过研究滑坡的变形特征、诱发因素及失稳机制,有助于开展滑坡的稳定性评价,并构建预警预报模型。以三峡库区八字门滑坡为研究对象,综合分析降雨、库水位、人工和自动GNSS监测等数据,结合勘查资料及野外宏观巡查,研究了滑坡的变形特征及失稳机理,并确定合理的预警判据及阈值。研究表明:(1)八字门滑坡整体变形明显,处于蠕动变形阶段,滑坡变形主要集中于每年5—9月,滑坡累积曲线呈现典型的“阶跃”状变形特性。(2)滑坡的变形受斜坡结构、岩性等因素的控制,水库水位下降是滑坡变形的主要驱动因素,并与库水下降速率正相关。另外,特大暴雨和持续降雨在水位下降阶段、水库低水位运行期及水位上升期会促进滑坡变形,是滑坡的次要驱动因素。(3)通过精细化数据分析以及改进切线角法获取的八字门滑坡出现“阶跃”变形的位移速率阈值为4.6 mm/d,7 d累积降雨量阈值为60 mm,库水位阈值为159 m,库水位下降速率阈值0.4 m/d。 展开更多
关键词 八字门滑坡 阶跃 库水位 变形机理 预警模型
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基于时间序列和GRU的滑坡位移预测 被引量:16
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作者 鄢好 陈骄锐 +1 位作者 李绍红 吴礼舟 《人民长江》 北大核心 2021年第1期102-107,133,共7页
近些年随着深度学习的兴起,长短时间记忆网络(LSTM)常应用于滑坡位移的预测。GRU(Gated Recurrent Unit)是LSTM的一种改良,为此提出了一种联合时间序列和GRU神经网络来预测滑坡位移的方法。采用移动平均法将滑坡总位移曲线分解为趋势项... 近些年随着深度学习的兴起,长短时间记忆网络(LSTM)常应用于滑坡位移的预测。GRU(Gated Recurrent Unit)是LSTM的一种改良,为此提出了一种联合时间序列和GRU神经网络来预测滑坡位移的方法。采用移动平均法将滑坡总位移曲线分解为趋势项位移和周期项位移,灰色Verhulst模型描述趋势项变化;考虑降雨和库水位等对滑坡位移的影响,应用Python语言搭建了一个3层GRU网络和全连接层(Dense)网络,以预测周期项变化,并用三峡库区八字门滑坡监测点ZG111位移监测数据对该方法进行了验证。结果表明:该方法相较于GRNN模型更能有效地利用历史信息,预测效果得到明显提高,可为滑坡预测提供重要的参考。 展开更多
关键词 滑坡位移预测 时间序列 灰色VERHULST模型 Gated Recurrent Unit 八字门滑坡
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基于变分模态分解和双向长短时记忆神经网络模型的滑坡位移预测 被引量:14
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作者 张明岳 李丽敏 温宗周 《山地学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期855-866,共12页
滑坡变形的定量预测是滑坡预警系统中的重要组成部分,滑坡变形受其自身地质条件和众多环境因素共同影响,具有动态、复杂和非线性等特点。针对目前滑坡累积位移—时间序列分析研究中随机性位移无法分解与预测、传统预测模型难以模拟滑坡... 滑坡变形的定量预测是滑坡预警系统中的重要组成部分,滑坡变形受其自身地质条件和众多环境因素共同影响,具有动态、复杂和非线性等特点。针对目前滑坡累积位移—时间序列分析研究中随机性位移无法分解与预测、传统预测模型难以模拟滑坡动态演化特性等问题,本文建立了一种基于组合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和双向长短时记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory,Bi-LSTM)神经网络的复合性滑坡位移动态预测模型。该模型首先利用时间序列分析和VMD将滑坡累积位移分解为趋势项、周期项和随机项位移分量,通过分析滑坡的演化特征和诱发滑坡的关键因素,为各位移分量选择合适的影响因素;然后采用多项式拟合预测趋势项位移、Bi-LSTM神经网络对周期项位移和随机项位移进行多数据驱动的动态预测;最后将各位移分量叠加得到累积位移预测值。以新滩滑坡和八字门滑坡为样本,利用实地观测数据,对本模型的预测精度与工程实用性进行对比评估。实验结果表明,本文提出的模型能较好地表征位移“阶跃式”的变形特征。在预测周期项位移时,Bi-LSTM网络相较于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)具有更高的预测精度,平均相对误差(Mean Relative Error,MRE)分别降低了1.339%和7.817%,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别降低了6.761 mm和27.163 mm。说明该模型不仅预测精度高,且更稳定,可以为滑坡防灾减灾工程的实际应用提供新的思路。 展开更多
关键词 滑坡位移 动态预测 变分模态分解 双向长短时记忆神经网络 新滩滑坡 八字门滑坡
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