干旱指标的理论分析与研究展望

干旱作为最严重的气象灾害之一,已经对我国社会经济和人民生活造成严重影响。尽管关于干旱和干旱指标已有大量研究,但是由于干旱自身的复杂特性和对社会影响的广泛性,干旱指标都是建立在特定的地域和时间范围内,难以准确反映干旱发生的内在机理。为此有必要对干旱定义及国内外主要的干旱指标加以综述和评价,为干旱的监测和评估,特别是为全球变化中的气候-植被关系研究提供方法和依据。将干旱分为 4种类型：气象干旱、农业干旱、水文干旱和社会经济干旱,并对当前国内外主要的干旱指标进行介绍,指出了其适用范围,并在归纳现有干旱指标不足的基础上提出了干旱指标的研究方向和任务。     

基于主成分分析的岩石质量综合评价模型与应用

主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的情况下,以少数的综合变量取代原有的多维变量,使数据结构大为简化。试验选取了能间接反映岩石质量的5项主要指标,分别为岩石的干密度、变形模量、饱和吸水率、干抗压强度和纵波传播波速。采用主成分分析法对这些间接指标进行相关的数值处理,得出了评价岩石质量的数学模型。在对16组岩石样品的5项指标进行室内测试后,运用该模型对岩石样品的岩石质量进行了评价,并对该16组岩石样品的岩石质量进行了排序,将评价结果与实际样品进行对比,结果表明,该模型的评价结果与岩石的实际质量有很好的符合性。主成分分析法用于评价岩石质量有较高的可信度,并能够客观、准确、迅速地评价某种岩石的岩石质量。     

基于微结构指标主成分分析的沉桩挤土效应研究

前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明: 3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱; 第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。     

基于copula函数的区域干旱分析方法

提出不同网格干旱等级影响下的区域干旱指数。采用copula函数,建立了区域干旱历时和干旱强度的联合分布,计算联合分布的重现期,并对实际重现期作区间估计。所提出的区域干旱指数能够反映研究区域内发生干旱的严重程度和该区内不同干旱等级所影响面积的大小,且联合分布同时考虑了干旱历时和干旱强度,更全面地反映区域的干旱状况。重庆市2006年干旱实证分析表明,区域干旱指数能够较好地描述本次干旱的发生发展过程,并计算出联合分布的重现期为118年。     

基于主成分分析的FCM法在泥石流分类中的应用

选取流域面积、最大高差等12个传统泥石流沟评价因素和圆度、平均长度等4个沟谷形态统计要素对泥石流性质进行评价;利用主成分分析法对分析因素进行降维,将16个分析因素降维形成线性无关的6个主成分,大大减小了分析的复杂性,并且证明了考虑沟谷形态统计要素的必要性;并利用FCM法(模糊C-均值聚类法)对研究区域27条泥石流沟进行分类,把泥石流沟分为3类。结合分类结果及现场调查,证明分类结果与现场的实际情况吻合较好,并针对不同的分类提出泥石流防护措施的建议。     

广州市水资源承载力的主成分分析

水资源承载力是衡量经济社会可持续发展的重要指标.本文以广州市水资源承载力为研究对象,在现有资料的基础上,运用主成分分析法从14个指标中提取出影响水资源承载力动态变化的两个主成分,并对广州市水资源承载力年际变化进行了综合评价.结果表明:2005-2010年,广州市水资源承载力呈现逐年下降的趋势.但就目前情况来看,通过扩展供水工程、加强节水措施等能缓解供需矛盾,水资源承载力还存在一定的提升空间.     

基于主成分分析法的新乡市地下水水质评价

以新乡市7个地下水水质监测断面为研究对象,采用主成分分析法分析了影响地下水水质的主要因素,并对断面水质进行排名.结果表明,使用主成分分析法,可将6个水质指标综合为2个主成分进行解释,解释率为96.464％,水质综合控制指标为总硬度、溶解性固体、硫酸盐和锰.主成分分析法预测结果与文献中使用的熵权集对分析法预测结果很好的吻...     

基于主成分分析的反射光谱在岩石学中的应用——以哈密地区为例

本文首先总结并分析了岩矿常见光谱特征的波长位置及其产生原因。然后基于主成分分析技术对哈密42条岩石实验室光谱进行了定量分析。前两个主成分共包含了96．7％的信息量，代表了原始信息。第一主成分反映了岩石总体反射率大小，称为反照率因子；第二主成分反映了光谱曲线斜率变化，称为形状因子。使用这两个主成分可以区分该区主要岩类，达到了数据压缩和分类的目的。第三和第四主成分尽管所占信息很少，但反映了岩石蚀变信息。为了突出蚀变岩石光谱吸收特征，进而又对经过连续统去除后的光谱进行主成分分析，结果发现，在新生成的第三和第四主成分图上，4种矿石被清晰区分开来。     

基于主成分分析法的Q2黄土湿陷特性研究

Q2黄土由于埋藏深,结构相对致密,其湿陷性问题常常被忽视。湿陷系数作为评价黄土湿陷程度的定量指标,其影响因素众多,包括土的含水率、干密度、孔隙比等。由于各因素之间存在一定相关性,所建立的湿陷系数与物理指标之间相关关系往往准确度较低。为降低黄土湿陷指标多重相关性对数据回归分析结果的影响,提高预测精度,以彬州渭化乙二醇项目场地Q2黄土为研究对象,在统计分析场地地层物性指标及湿陷系数与物性单一指标之间相关性的基础上,筛选了7个与湿陷系数相关性较好的指标。采用主成分分析法,通过多元线性回归分析,建立了以累积方差贡献率为基础的Q2黄土湿陷系数计算模型。模型计算值与实测值对比结果表明,该方法有效较低了湿陷系数影响因子之间的多重相关性和相互影响问题,证实了所建立的Q2黄土湿陷系数与独立影响因子之间相关关系的合理性和准确性。     

主成分-距离水质识别水源模型主成分的选取

为了寻找最佳主成分以使水质识别水源模型效果最好,以焦作矿区水质数据为例建立主成分-距离水源识别模型并进行回代验证和交叉验证,正确识别率达到82. 9%;同时对四个不同矿区分别建立模型,发现主成分分别选取4、4、4、3个时识别效果最好,回代正确率和交叉正确率分别达到87. 5%、97. 1%、93. 9%、93. 1%和83. 3%、94. 3%、90. 9%,89. 7%。结果表明:主成分-距离水质识别水源模型能够很好地判别煤矿突水来源;在交叉验证率最大时,选取最大回代验证率对应的主成分,模型识别效果最好。     

雅鲁藏布江流域水文分区研究

青藏高原水系众多,水文站点稀疏,观测资料匮乏,通过水文分区可以将相似流域归为一类,实现其有限测站水文资料向无资料区移用以及达到站网优化设置的目标。以雅鲁藏布江流域(以下简称雅江)为研究对象,利用气象资料和反映下垫面条件的土地利用和地形等物理因子,采用主成分分析、K-Means聚类分析等方法对雅江进行水文分区研究。研究中,根据气候和地形的垂直特征,将雅江划分为5个水文分区,分别为高寒荒漠区、高原温带河谷区、高原峡谷稀林区、高原冰川雨雪区和亚热带山地多雨区,并阐述了各分区的特征。最后,采用斯米尔诺夫检验的方法,选取具有长序列水文资料的站点进行检验,论证了分区结果的合理性。此项成果可为雅江无资料流域水文预测提供依据。     

井控主成分分析技术在储层预测中的应用

南堡凹陷中浅层火成岩类型多、非均质性强,利用单一技术方法难以有效刻画火成岩和砂岩储层的空间分布,制约了中浅层砂岩油气藏的勘探开发。在岩石物理交会分析基础上,利用对岩性响应敏感的纵波阻抗、伽马、泊松比和甜点4类地震属性和PCA主组分降维技术,对玄武岩、蚀变火成岩、砂岩、泥岩四类岩性进行了有效的区分,利用创新的井控综合解释技术获得了最终岩性体数据,达到在复杂岩性背景下准确识别砂岩储层的目的。结果表明,地震预测与实钻情况吻合程度较高,达到87.1%,预测的火成岩与砂岩分布特征与区域地质认识相匹配,为研究区滚动开发和开发调整提供了有力技术支撑。     

基于主成分分析的致密砂砾岩孔隙度测井评价方法

岩性识别是致密砂砾岩测井评价的重要工作。砂砾岩岩性多样、成分复杂,导致测井识别岩性准确率低、测井解释孔隙度不准确。以东营凹陷北部陡坡带沙四下亚段致密砂砾岩为例,在对其岩石学特征分析的基础上,按照岩石类型和骨架矿物差异给砂砾岩分类,利用铸体薄片资料对测井曲线进行岩性标定,提取各种岩性的测井响应特征,在此基础上建立了基于主成分分析的测井岩性识别方法,并分岩性建立了孔隙度测井评价模型,提高了砂砾岩测井岩性识别和测井孔隙度计算的准确率。     

基于主成分分析和因子分析的宁夏水资源承载力研究

为了探求宁夏水资源承载力状况,利用主成分分析法和因子分析法,在分析宁夏2004~2014年水资源承载力状况的基础上,对宁夏5市2013年水资源承载力分水资源支持力、社会经济技术水平和社会生活水平3个方面进行综合考虑,得到宁夏5市的水资源利用状况指数和分级标准。具体得到以下几个结论:(1)2004~2014年间,宁夏水资源承载力仅在2005~2006年有所波动,其余年份两种方法结果一致,11年间保持稳定上升;(2)对于宁夏5市2013年水资源承载力状况,主成分分析结果由大到小排序为吴忠市、银川市、石嘴山市、固原市和中卫市,因子分析结果由大到小排序为吴忠市、银川市、固原市、石嘴山市和中卫市;(3)建立宁夏5市水资源承载力状况分级阈值,主成分分析下吴忠市和银川市的水资源利用状况高,石嘴山市的水资源利用状况中等,固原市和中卫市的水资源利用状况低;因子分析下吴忠市和银川市的水资源利用状况高,其余3市水资源利用状况都较低。     

基于层次聚类法和主成分分析法的铜陵市大气降尘污染元素来源解析研究

本文采用层次聚类法和主成分分析法对有色金属矿山城市-铜陵市的大气降尘中污染元素,主要是重金属元素的来源进行了识别,并分析了各来源所占的比例。结果显示,铜陵市大气降尘中污染物主要来源于冶金和采矿,其次为燃煤、交通和土壤扬尘等,其贡献率分别为冶金源+采矿源43.29%,燃煤源32.23%,交通源和土壤源10.53%,其他源13.94%。因此,优先控制冶金尘、采矿尘和燃煤尘,可以有效降低铜陵市大气降尘中污染元素的含量。     

稳健主成分分析在地震资料异常值噪声压制中的应用

提高地震数据的信噪比是地震资料处理的重要目标之一。传统的地震去噪方法虽然可以有效压制随机噪声,但对非高斯分布的异常值噪声压制效果欠佳。本研究展示了一种基于稳健主成分分析的地震数据异常值噪声压制方法。该方法在频率-空间域通过对地震数据实施稳健低秩近似来求取理想无噪声数据。在目标函数构建方面,采用核范数最小化模型求取理想的低秩近似数据,并使用l₁范数最小化模型来估计异常值噪声。此外,运用增广拉格朗日乘子法求解该反演问题。最后,模型数据和实际资料的去噪结果验证了本研究方法的有效性,与传统F-XY域预测滤波法去噪结果进行对比,也显示本研究方法在有效压制异常值噪声的同时能更好地保护有效波能量。     

水足迹与主成分分析法耦合的新疆水资源承载能力评价

通过耦合水足迹理论与主成分分析方法,构建基于水足迹的新疆地区水资源承载力评价指标体系,分析研究区2010～2015年间水资源承载能力变化情况.结果表明:2010～2015年间新疆地区的水资源承载力呈先增大后减小的现象,2014年水资源承载力最差,供水压力最大.其中,研究区的承载力主要受水资源和社会因素以及进出口贸易中虚...     

基于主成分分析和BP神经网络的五道沟水面蒸发计算研究

针为探讨五道沟水面蒸发量与气象因子间的关系,准确估算该地区水面蒸发量,选取五道沟1991—2019年水面蒸发量以及气象因子实测资料,基于主成分法分析水面蒸发量的影响因素,并结合BP人工神经网络算法建立了水面蒸发计算模型.结果表明:主成分分析提取了三个主成分,第一主成分为地表温度、饱和差、绝对湿度、平均气温以及水汽压力差...     

基于主成分分析和贝叶斯正则化方法的神经网络年最大洪峰流量预测模型探讨

针时水文预测建模中输入因子过多而导致神经网络结构规模过大,泛化能力差的问题,利用主成分分析和贝叶斯正则化方法对神经网络进行改进,优化网络结构,从而提高泛化能力。以洮儿河流域镇西站年最大洪峰流量预测为例,研究结果表明,改进的神经网络预测方法与传统的神经网络方法相比,泛化能力有显著提高,而且网络的收敛也比较稳定,实际预测中效果良好。