地面沉降预测的灰色-马尔柯夫模型.pdfVIP

维普资讯 第 l9卷 第 3期 中国地质灾害与防治学报 Vo1．19 No．3 2008年 9月 TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl Sep．2008 地面沉降预测的灰色 一马尔柯夫模型 邵传青 ，郭家伟 ，王 洁 ，易立新 (1．天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室 ，天津 300071； 2．南开大学环境科学与工程学院，天津 300071) 摘要 ：天津滨海新 区地处京津和环渤海两大城市带的交汇点，与 日本 、韩 国隔海相望 ，是我国对外开放的重要通道。滨 海新区广泛分布有软弱土层 ，属于欠 固结地层 ，不仅会 自然压密，而且在荷载 的长期作用下容易产生次固结变形；长 期以来 ，由于地表水资源短缺 ，大幅超采地下水的形势严峻。 自然 因素与人为活动 的综合作用 ，使得滨海新区地面沉 降现象普遍发生，形势不容忽视 。应用一定的理论与方法，预测地面沉降可能的发展趋势，以寻求有效的防治措施 ，是 天津滨海新区地面沉降研究的最紧迫任务之一。地面沉 降是一种渐变性地质灾害，可 以预测其发展趋势。文章结合 灰色系统理论预测模型及马尔柯夫预测模型特点，提 出了地面沉 降预测 的灰色 一马尔柯夫模型，并应用实例演示灰 色一马尔柯夫模型预测过程。为便于大量监测点的预测 ，采用 c++编程对天津滨海新区 170个监测点进行预测 ，结 果证 明灰色一马尔柯夫模 型对天津滨海新 区地面沉 降趋势预测具有实际意义，表 明此模 型对 随机性强，波动性大 的 时间数列预测具有较好 的精度 。在实际应用 中，灰色一马尔柯夫模型一般需要较 多的原始数据 ，原始数据越 多，预测 精度越高。 关键词 ：灰色一马尔柯夫模 型；地面沉降；预测 ；天津滨海新 区 文章编号 ：1003—8035(2008)03—0069。04 中圈分类号 ：P642．26 文献标识码：A 1 前刚言吾 2 灰火／色色 一一与马尔柯刑夫天坝预测模俣型型 目前地面沉降的预测方法很多，基本可分为两 2．1灰色模型 GM 【1。1) 类 ：①机理分析法。该方法基于地面沉降形成机制 ， 灰色 GM(1，1)模型 是利用离散 的时间数据序 建立数字模型，采用数值方法或解析法预测未来地面 列 ，通过累加生成运算建立近似连续 的灰色微分方 沉降；②数理统计方法。该方法根据实际观测数据预 程 ，求解生成 函数进 行预测。设原始序 列为 ∞ = 测后期沉降量 ，目前此方法应用相当广泛 ，主要有 曲 {。(1)， 。‘(2)，…， 。’(n)}，对原始序列累加 ，由 线拟合法 、时间序列法 、灰色理论法 、神经 网络法 、泊 i z “(i)=。∑ ∞()得生成数列 “(i)={“(1)， 松曲线及马尔柯夫模型等。 灰色系统理论在地面沉降预测 中应用相 当广 “(2)，… ， “(Z／)}，满足单变量常微分方程如下： 泛 ，其对生成数列建模 (而一般则是对原始数据建 dx ‘) (1) - + 。 ， 模 ，其特点