Flooding is now becoming one of the most frequent and widely distributed natural hazards, with significant losses to human lives and property around the world. Evacuation of pedestrians during flooding events is a crucial factor in flood risk management, in addition to saving people’s lives and increasing time for rescue. The key objective of this work is to propose a shortest evacuation path planning algorithm by considering the evacuable areas and human instability during floods. A shortest route optimization algorithm based on cellular automata is established while using diagonal distance calculation methods in heuristic search algorithms. The Morpeth flood event that occurred in 2008 in the UK is used as a case study, and a highly accurate and efficient 2D hydrodynamic model is adopted to discuss the flood characteristics in flood plains. Two flood hazard assessment approaches [i.e., empirical and mechanics-based and experimental calibrated (M&E)] are chosen to study human instability. A comprehensive analysis shows that extreme events are better identified with mechanics-based and experimental calibration methods than with an empirical method. The result of M&E is used as the initial condition for the Morpeth evacuation scenario. Evacuation path planning in Morpeth shows that this algorithm can realize shortest route planning with multiple starting points and ending points at the microscale. These findings are of significance for flood risk management and emergency evacuation research.
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煤矿突水事故时有发生,易造成重大人员财产损失,而优化突水救援路径,将提高矿井突水灾害应急救援能力,降低突水危害。本文采用无向图和邻接表对矿井巷道网络进行描述和存储,根据巷道水位高度与井下人员身高的比值计算巷道安全系数,进而求解巷道等效长度,据此,使用优化SPFA算法进行单源路线搜索,提出矿井突水救援路线模型,并给出最优救援路线。以王家岭矿的巷道拓扑网络结构为基础进行仿真分析,结果表明,基于优化SPFA算法的矿井突水救援模型可以正确地计算出单源最优路线。该方法综合考虑了工作人员被井巷塌方或水流所阻而不可通行的复杂情况,为实现快速有效的事故抢险提供了可靠的技术支持。 相似文献
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三维地层网格剖分方法与应用 总被引：2，自引：1，他引：1
针对三维地层表示中散乱点的三角化问题,提出了一种新的剖分算法——环形三角剖分算法．该算法首先在散乱点中心构造初始三角形,并将其3条边作为初始环形路径;然后对环形路径上的每条线段,都在其外围寻找与两端点所成夹角最大的点构造新三角形,并将其纳入环形路径,从而使环形路径不断向外围扩展;重复此扩展过程直到所有散乱点都处于路径范围内．对上述剖分中遗漏的小块区域形成的“空洞”,利用简单多边形的三角剖分方法实现三角化．此算法时问复杂性介于O(n)与O(n^2)之间,其效率体现在：只搜索外围散乱点,减少了夹角计算过程;只对已扩展点进行“空洞”判断,节省了处理时间．将此环形三角剖分算法应用于广东省东深供水改造工程的三维地层构造与分析中,取得了,良好的剖分效果和执行效率,对地层的任意剖切和开挖分析均具有良好的支持． 相似文献
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《岩土力学》2019,(11):4543-4553
利用最大周向应变断裂准则,基于裂纹扩展增量法模拟水力裂缝扩展过程。数值模拟结果表明,上述裂缝扩展方法能有效模拟水力裂缝扩展过程。在此基础上利用该方法分析了定向射孔水力裂缝初始起裂水压、扩展路径和裂缝"偏转角"受射孔长度与倾角、地应力差、泊松比和注水压力的影响。通过预测裂缝初始起裂水压和扩展路径,可以优化选择合适的射孔参数。减小地应力差有助于降低裂缝起裂水压,同时可以使裂缝在扩展过程中沟通更大的有效储层。泊松比在临界荷载条件下对裂缝起裂特性产生显著影响,但是在高水压条件下对裂缝扩展路径无明显影响。敏感性分析表明,射孔倾角是影响压裂效果的关键性因素。对上述多因素的影响分析可以为定向射孔水力压裂设计与施工提供重要的参考依据。 相似文献
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矿用钻孔机器人加卸钻杆位置会随主机的调姿而变化,同时在加卸钻杆路径中还存在障碍物。因此,钻孔的加卸钻杆过程存在变目标的避障轨迹规划问题。根据防爆六自由度机械手的性能参数建立DH参数表,并提出三自由度主机调姿前后加卸钻杆位置变化的函数关系。利用凸包络体结合简单几何体的包络法建立了加卸钻杆系统的碰撞检测模型,可通过欧氏距离判断是否发生碰撞。提出了三段式的加卸钻杆避障轨迹规划策略,第一段和第三段在笛卡尔空间下采用直线规划,第二段在关节空间下采用多项式插值算法进行规划,并可通过增加过渡点解决避障问题。开展了基于七次多项式插值的最小冲击避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,关节角度、角速度、角加速度和角加加速度都是连续的,但绝对值峰值很大且路径较长。进一步开展了基于改进双树RRT算法、B样条路径优化及七次多项式插值的冲击优化避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,不仅可保证关节角度、角速度、角加速度和角加加速度的连续性,且路径较短,角加加速度的绝对值峰值降低了98.2%。通过示教试验验证了冲击优化避障轨迹规划方法在避障、加杆轨迹规划等的可行性,机械手各关节运行曲线及运动路径与仿真结果具有较高的相似... 相似文献
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为了模拟岩体中裂纹的萌生、扩展,Munjiza提出了有限元法/离散元法(FEM/DEM)耦合分析方法。因为裂纹是沿单元边界进行扩展的,亦即裂纹扩展具有网格依赖性,为获得较好的裂纹扩展形态,需要划分密集的初始网格。为解决上述难题,基于FEM/DEM耦合分析方法,提出了基于局部单元动态劈裂的FEM/DEM自适应分析方法,以克服裂纹扩展形态对网格的依赖性。该方法在最初建模时无需划分很密的初始网格,随着荷载的施加,对裂纹尖端附近的局部单元进行动态劈裂,为裂纹的后续扩展提供了更多可能的扩展方向,使得裂纹扩展不必沿着初始网格的单元边界扩展,即可以沿着单元内部进行扩展,裂纹扩展形态更为平滑,与实际情况更为接近。同时相对原FEM/DEM耦合分析方法一开始就划分很密的网格而言,新方法可以划分较为稀疏的初始网格,计算成本降低。最后,通过巴西劈裂算例与原FEM/DEM耦合分析方法对比,分析表明,新方法在一定程度上克服了裂纹扩展形态对初始网格的依赖性。 相似文献
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基于二维三次卷积插值算法的波前构建射线追踪 总被引：1，自引：0，他引：1
针对波前构建法在实现波前射线路径追踪过程中所遇到的速度以及速度导数的插值问题,提出一种更精确的二维三次卷积插值算法,将该算法应用到波前构建法中,得到比较精确的射线路径。实例证明,所采用的插值算法在应用到波前构建的过程中,在求解非网格节点的速度及导数时与双三次多项式插值算法相比能够更加快速准确地获得射线路径。 相似文献
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针对救援提升车结构复杂、工况故障数据独立性差、故障诊断难的特点,提出一种基于谱聚类的半监督支持向量机救援提升车故障诊断算法。该算法利用谱聚类的思想挖掘原始故障数据的隐藏特征信息,有效区分不同耦合程度的部件系统中故障信息的独立结构特征。首先根据原始输入数据建立故障图谱,然后通过建立拉普拉斯矩阵获取更加符合聚类假设的核函数,最后,建立半监督支持向量机模型,利用梯度下降算法求解最终分类结果。将上述算法应用于XCA30＿JY救援提升车工况故障诊断系统,通过搭建真实仿真环境,对采集到的工况数据进行分类,获取最终分类效果。为评价其性能,分别与传统支持向量机及梯度下降半监督支持向量机进行比较。实验结果表明：提出的算法对于救援提升车故障诊断具有较好的分类效果,救援提升车工况故障分类错误率降低至10.2%,可有效解决复杂工况故障诊断难题。由于本算法具备任意样本空间聚类及非凸函数优化求解能力,因此,除可广泛应用于车载故障诊断系统外,对于数据分类、模式识别等方面具有普遍的应用和指导意义。 相似文献
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《岩土力学》2017,(3)
布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR/A)是一种重要的分布式光纤感测技术。采用BOTDR/A技术进行分布式光纤桩基检测时,海量的检测数据需要平滑去噪。介绍了分布式光纤桩基检测中最常用的感测光纤埋设工艺、海量检测数据的特点、平滑去噪在检测数据处理分析方面的作用,并据此提出了特征点压缩算法(一种新的平滑去噪方法)的概念和实现流程;结合工程实测数据,分析了该法的平滑去噪效果,验证了该法的实际应用情况。研究结果表明:该方法用于桩基检测数据处理是十分有效的,与常规算法对比,该方法简单高效,能够在不丢失检测数据特征趋势的同时对数据进行较好的平滑去噪,实际应用达到了满意的效果,其结果可在分布式光纤桩基检测的数据处理中推广应用。 相似文献
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针对现代智能交通系统中道路交叉口间车流量信息的要求,提出了基于多传感器信息融合技术的交通量检测方法.将改进的BP神经网络算法应用于融合计算,结合实例进行MATLAB仿真,获得了满意的效果.仿真和分析表明,该算法具有精度高、收敛快、编程简单等特点. 相似文献
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Li Bingyao Hou Jingming Ma Yongyong Bai Ganggang Wang Tian Xu Guoxin Wu Binzhong Jiao Yongbao 《Natural Hazards》2022,110(1):607-628
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For the analysis of non‐linear problems, the displacement‐controlled method (DCM) has a more extensive application scope and more powerful abilities than the load‐controlled method (LCM). However, difficulties of the DCM's procedure not amenable to most finite element implementations of the conventional LCM have restricted its applications in geomechanics. By means of Sherman–Morrison's theorem, the solution of DCM is improved. The improved procedure is characterized by high efficiency, good numerical stability and a programme structure similar to LCM. Two aspects of applications of DCM are illustrated. The first application is to compute the response of a structure under a given load level like the conventional finite element analysis. The second application is to trace the equilibrium path of a structure under a given load distribution type. A simple but effective algorithm is presented for automatically adjusting the step length in tracing the equilibrium path. Examples illustrate that the proposed procedures are suited for modelling complicated non‐linear problems in geomechanics. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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波阻抗遗传算法反演方法的研究及应用 总被引：3，自引：3，他引：3
作者介绍的遗传算法是在自然界生物遗传过程优选和进化原理的基础上，针对波阻抗反演的实际问题，对标准的遗传算法进行了改进，引入了模拟退火算法中的热槽法控制初始群体的产生，用逐位迭代的交换方式代替传统的杂交方式即随机选择杂交点进行交换。使用改进的遗传算法对地震波阻抗进行反演，可很好地提高反演的精度。在文中最后，作者通过理论模型和实例验证了上述的思想。 相似文献
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建（构）筑物因土中孔隙水压力升高而失稳破坏的情形屡见不鲜,常剪应力增孔压试验是相关研究的常用手段,但迄今鲜见考虑施工期开挖卸荷影响的试验研究。为探究初始卸荷对花岗岩残积土增孔压过程力学行为的影响,在常规增孔压试验中增加了初始卸荷阶段,开展了一系列考虑初始卸荷程度和卸荷滞时影响的卸荷-增孔压试验,分析土体变形、屈服和强度特性的初始卸荷效应与卸荷滞时效应,并与常规增孔压试验结果对比以揭示初始应力路径的影响。试验结果表明：增孔压过程的变形发展具有明显的阶段性,土体屈服后因其剪胀潜势和变形迅速而产生负超静孔压增量,有效平均应力转而增大;初始卸荷对增孔压过程土体力学性能具有明显的劣化作用,表现为刚度与屈服强度均随初始卸荷程度的增大而衰减;与被动压缩这种“加荷”式应力路径相比,初始卸荷的不利影响更为显著;土体力学性能的劣化随卸荷滞时的增长而加剧;屈服摩擦角随初始卸荷程度的增大逐渐减小,但始终大于临界状态摩擦角。 相似文献
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识别岩土力学经验模型的关键是如何寻找到一个全局最优解。禁忌虎法是一种寻找全局最优解的算法。针对常规禁忌算法处理连续问题时搜索范围小，对初始点的依赖性强等不足，对算法进行了改进，并将禁忌算法的离散化过程进行了修改，提出了二阶段禁忌算法。用该算法对圆弧和楔体破坏边坡数模型中的参数进行了搜索。结果表明，该方法是一种行之有效的全局优化算法。 相似文献
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迟文学 《华东地质学院学报》2005,28(3):282-285
最短路径分析是交通网络分析系统的一个基本问题,在理论上得到了广泛深入地研究.本文研究的目的是将理论分析应用于实践,主要利用NetEngine的网络分析功能来实现最短路径的分析,并在电子地图上显示路径.在开发首都国际机场应急救援与辅助决策系统的过程中,基于MapObjects2,NetEngine,利用Visual Basic来实现任意两点间最短路径分析功能,为首都机场的应急救援决策支持工作提供了最短路径信息,实践表明该方法简单、实用. 相似文献
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