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防灾减灾学报

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2026年03期

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封面论文 | 基于 FOA-VMD-KPCA 的混凝土桥梁表观多病害智能诊断方法研究

封面论文 | 基于 FOA-VMD-KPCA 的混凝土桥梁表观多病害智能诊断方法研究

摘要：针对混凝土桥梁结构健康监测系统中存在的振动信号噪声干扰严重、特征提取困难及诊断精度不足等问题，提出一种基于多域特征融合与核学习的智能诊断方法，为该类系统的设计和工程应用提供参考。根据集成时域、频域及时频域特征，结合优化的信号降噪与非线性特征提取技术，构建智能化桥梁病害诊断方法。首先，提出基于果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm，FOA）的变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）自适应降噪方法，有效抑制信号的模态混叠现象；其次，采用核主成分分析（Kernel Principal Component Analysis，KPCA）方法对多域特征进行非线性降维，消除高维特征冗余，增强特征可分性。结果表明，所提方法在噪声抑制和特征提取方面均效果良好，显著提升了桥梁病害诊断的准确性与鲁棒性，丰富了桥梁结构健康监测系统技术。本文采用基于FOA的VMD自适应降噪方法与KPCA非线性降维技术，能够显著提升混凝土桥梁结构健康监测系统的噪声抑制、特征提取质量与诊断准确率。
研究论文 | 汇流模拟对台风暴雨诱发滑坡概率评估的影响研究

研究论文 | 汇流模拟对台风暴雨诱发滑坡概率评估的影响研究

摘要：关于降雨后汇流对滑坡概率变化的具体影响机制仍然存在诸多争议，尤其是在不同地质环境和气候条件下，汇流与滑坡的关系表现出极大的不确定性。本研究利用TRIGRS模型，基于温州市89个雨量站在2016年第17号“鲇鱼”台风过境期间的小时雨量数据，模拟滑坡概率的变化过程，对比分析考虑和忽略地表汇流过程时的模拟结果。结果表明：汇流过程的模拟会使部分栅格的滑坡概率提高，受汇流影响的栅格高程主要分布在500 m以下，坡度分布主要在20°以下，即传统方法认为不易发生滑坡的栅格。汇流过程对雨水的空间分配会影响滑坡的发生概率，未来可以结合更细致的坡面、流域水文过程模拟来提高滑坡预警的准确性，为区域防灾减灾提供更加科学有效的支持。
研究论文 | 渗流干湿循环作用对花岗岩残积土强度的损伤机制研究

研究论文 | 渗流干湿循环作用对花岗岩残积土强度的损伤机制研究

摘要：为研究炎热多雨气候环境下花岗岩残积土的强度损伤演化规律，本文基于多次渗流干湿循环试验，分析循环作用下花岗岩残积土的宏观强度变化特征，采用结构静力强度势参数表征其强度衰减规律；结合渗流干湿循环过程中土体微观结构的演变特征，揭示干湿循环作用下花岗岩残积土宏微观参数的关联性，阐明其强度衰减机制。结果表明：渗流干湿循环会对花岗岩残积土产生显著损伤效应，宏观上体现为土体剪切强度和结构势参数的持续衰减；微观上表现为土体孔隙不断发育、裂隙逐渐扩展贯通；土体黏聚力、内摩擦角、孔隙面积比及总结构势参数均与干湿循环次数呈幂函数负相关关系，且相较于内摩擦角，黏聚力受循环作用影响更大、衰减幅度更为明显。
研究论文 | 化工园区事故分析研究进展与展望

研究论文 | 化工园区事故分析研究进展与展望

摘要：以现有化工园区事故分析理论与方法的相关文献为基础，系统分析了化工园区事故特征、研究内容、研究方向及三者间的关系。研究认为，化工园区事故研究主要聚焦于园区综合事故，泄漏、火灾和爆炸引发的安全事故，以及地震、洪水、雷电、大风等自然灾害导致的事故类型。对于各研究方向，机理研究、多灾害耦合及复杂事故网络分析为理论研究的核心，虽研究难度较大，但仍是现阶段重点探索方向。事故整体分析、情景构建、事故模拟技术以及风险影响评价侧重理论结合实际，为本领域研究成果主体，适合多数研究者开展深入研究与实践。事故管理与控制策略的制定与实施，被视为化工园区事故研究的最终目标，旨在通过科学有效的管理手段，降低事故风险，保障化工园区的安全稳定运行。
研究论文 | 复杂建筑火灾环境下双目标疏散路径规划研究

研究论文 | 复杂建筑火灾环境下双目标疏散路径规划研究

摘要：针对复杂建筑环境中的火灾人员疏散路径优化问题，本研究以疏散方案的安全性与效率为核心，运用图论几何原理构建了室内火灾疏散网络。首先，结合火灾动态网络数据模型与修正后的临界簇模型（Critical Cluster Model，CCM），识别疏散网络中各节点的最大风险簇，并引入火灾风险影响因子评估风险程度；其次，构建以最短疏散时间和最小风险为目标的路径优化模型，通过改进蚁群算法的信息素管理方式和启发函数，实现时间与风险的双目标动态路径规划；最后，通过仿真实验对模型的优化性能和疏散效率进行验证。结果表明：双目标路径优化模型可有效规避高风险路径，降低危险源附近出口的使用频率，整合可用疏散资源，引导人群选择更安全、更高效的疏散路径，更适合处理建筑空间复杂的群体性火灾应急疏散问题。
案例研究 | 吉林省地壳厚度、 V_P/V_S 比值、S波速度和各向异性及其构造暗示

案例研究 | 吉林省地壳厚度、 V_P/V_S 比值、S波速度和各向异性及其构造暗示

摘要：基于吉林省固定地震台网及松原地区布设的5个流动地震台记录的远震数据，采用接收函数 H-κ-c 叠加法，接收函数与面波联合反演方法获得了台站下方地壳厚度、 V_p/V_s 平均波速比、地壳各向异性参数和地壳S波速度结构。结果表明：松辽盆地平均地壳厚度为29.8 km， V_p/V_s 平均值1.88；长白山区平均地壳厚度为33.2 km， V_p/V_s 平均值1.75。两类构造区地壳结构的显著差异与其所处的构造背景和深部机制一致。在洮江断裂和郯庐断裂带等各向异性快波方向多与断层总体一致，表明断层处各向异性主要受深部走滑剪切构造活动的控制。松辽盆地和长白山火山区均表现出空间变化复杂的地壳各向异性特征，分别可能与厚的沉积层和壳内岩浆物质有关。吉林地区S波速度存在明显深度非均匀特征，推测来自地幔低速物质在长白山区延伸到下地壳并富集成大的岩浆囊，然后沿着东南侧断层局部区域喷发到地表形成火山活动。
案例研究 | 断层土壤气氡的日变化和季节变化特征分析 ——以宿迁峰山观测站为例

案例研究 | 断层土壤气氡的日变化和季节变化特征分析 ——以宿迁峰山观测站为例

摘要：基于2023年宿迁峰山观测站连续断层土壤氡监测数据及同期气象观测资料，系统分析了土壤氡浓度的日变化与季节性变化特征。结果表明：土壤氡日变化规律存在明显季节性差异；2—7月氡浓度峰值集中在07:00—12:00，谷值多出现在14:00—18:00；8月至12月峰值时段为15:00—23:00，谷值主要分布在00:00—06:00，体现出峰值时段由春夏季上午向秋冬季下午迁移的特征。统计显示：全年最低浓度多出现在18:00至次日06:00。年变化特征表现为：冬季至早春（1—4月）土壤氡浓度整体处于较高水平，晚春至夏季（5—7月）降至全年低值，入秋后浓度逐渐回升。从季节内部演化趋势来看，春季、秋季氡浓度变化相对平稳；夏季、冬季则呈显著单向变化趋势。夏季土壤氡10日滑动均值由23.58 Bq/L持续升至38.53 Bq/L，冬季由54.92 Bq/L持续降至35.71 Bq/L，总体呈“夏升冬降”的特征。相关分析显示，气温是氡浓度变化的主要控制因素，两者呈显著负相关关系，全年有9个月份相关系数低于-0.5。本文研究结果揭示了断层带土壤氡正常本底动态变化规律，可为地震前兆研究中氡浓度异常的识别提供参考依据。
案例研究 | 海原甘盐池地震观测井水位同震响应特征研究

案例研究 | 海原甘盐池地震观测井水位同震响应特征研究

摘要：基于海原甘盐池井和甘盐池新井的水位观测资料，研究了两口井水位的同震响应特征，重点讨论了甘肃积石山 M_s 6.2地震、甘肃平川 M_s 4.9地震下的响应特征，分析了同震响应幅度与渗透系数、含水层岩性、井孔结构和地震波之间的关系，并确定了诱发水位同震响应的地震波类型。结果表明：整体上甘盐池井水位同震响应幅度大于甘盐池新井；井水位对地震的同震响应幅度并非由单一因素决定，而是受仪器自身采样率、井体渗透性、井含水层岩性、井孔承压性、井孔所处构造环境以及地震波类型等多种因素共同影响。从P波、S波的传播路径分析可知，甘盐池井对远震的响应效果较好，而甘盐池新井对近震响应效果较好，两口井受地震波影响的差异性，或与仪器采样率、井孔结构的差异有关。此外，水位同震响应分析受仪器采样率的影响，采用水位分钟值分析所得到的水位同震响应结果精度不足，而秒值数据可为水位同震响应特征研究提供更精确的水位观测数据。
案例研究 | 承德地震台 FHD 质子矢量磁力仪更新前后观测资料对比研究

案例研究 | 承德地震台 FHD 质子矢量磁力仪更新前后观测资料对比研究

摘要：采用背景噪声统计和功率谱密度分析相结合的方法，对比承德地震台FHD质子矢量磁力仪更新前后观测资料，分析仪器设备与外界环境对观测数据的影响。研究表明：仪器更新后，各分量背景噪声同步降低，观测稳定性明显提升；在所研究的高频段内，功率谱密度范围由8~17 nT2/Hz下降至5~15 nT2/Hz，异常峰值消失，表明新型仪器抗高频干扰性能提升。2024年受周边地震台环境变化和地磁暴活动共同影响，背景噪声出现小幅回升，但噪声水平仍低于仪器改造前；强磁暴会短期干扰观测数据，后续可进一步分频段细化研究。总体来看，FHD质子矢量磁力仪的更新有效提高了承德地震台地磁观测精度与稳定性，可为震磁研究、地震前兆识别提供可靠观测资料。
动态与信息 | 基于边际谱分析的重力仪与地震计记录地震波特征研究

动态与信息 | 基于边际谱分析的重力仪与地震计记录地震波特征研究

摘要：以海拉尔地震台PET重力仪和BBVS-120地震计的观测波形为基础，选取5次不同震级、不同震中距的地震事件开展对比分析，分别为2019年吉林省松原市宁江区 M_s5.1 、2021年黑龙江省漠河市 M_s3.9 、2023年巴布亚新几内亚 M_s7.1 、2023年堪察加东岸近海 M_s6.5 、2023年斐济群岛 M_s7.2 地震。基于同震响应原始波形及HHT变换边际谱，对比分析不同震级、震中距地震在2套观测仪器中的记录特征。波形分析结果表明：对于 M_s?5.0 地震记录清晰完整，同一地震的初至波初动方向一致、同震响应时长一致，波形匹配度较高。边际谱分析结果表明：2套仪器记录的边际谱均难以有效识别松原 M_s5.1 、漠河 M_s3.9 地震（近震），远震和极远震的边际谱则比较显著。同一地震事件的边际谱能量集中的频率一致，PET重力仪边际谱携带的频段能量信息更丰富。
动态与信息 | 基于 NEMS 传感器的地磁场监测及地震电磁前兆应用研究

动态与信息 | 基于 NEMS 传感器的地磁场监测及地震电磁前兆应用研究

摘要：地震从孕育到发生的过程中，往往会伴随多种电磁现象，其中地磁场的微弱扰动被广泛视为潜在的前兆信号。然而，传统地磁测量手段在灵敏度、功耗和环境抗干扰能力方面存在局限性，难以支撑长时间、高分辨率的连续观测。纳米机电系统（Nanoelectromechanical System，NEMS）传感器因其超高灵敏度、低功耗和小型化等特点，为突破上述瓶颈提供了新的技术路径。本文围绕基于NEMS的地磁场监测方法，从理论建模、器件结构优化和信号处理算法三个层面展开系统研究，推导了磁电耦合灵敏度的理论表达式，构建了阵列化检测模型，并结合地震电磁前兆信号的典型特征完成了模拟实验验证。结果表明，NEMS磁传感器可实现对皮特斯拉（pT）级磁场扰动的检测，能有效捕捉地震前兆阶段出现的电磁异常信号，在地震监测和灾害预防方面展现出良好的应用前景。

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目录

封面论文 | 基于 FOA-VMD-KPCA 的混凝土桥梁表观多病害智能诊断方法研究

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研究论文 | 汇流模拟对台风暴雨诱发滑坡概率评估的影响研究

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研究论文 | 渗流干湿循环作用对花岗岩残积土强度的损伤机制研究

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研究论文 | 化工园区事故分析研究进展与展望

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研究论文 | 复杂建筑火灾环境下双目标疏散路径规划研究

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案例研究 | 吉林省地壳厚度、 V_P/V_S 比值、S波速度和各向异性及其构造暗示

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案例研究 | 断层土壤气氡的日变化和季节变化特征分析 ——以宿迁峰山观测站为例

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案例研究 | 海原甘盐池地震观测井水位同震响应特征研究

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案例研究 | 承德地震台 FHD 质子矢量磁力仪更新前后观测资料对比研究

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动态与信息 | 基于边际谱分析的重力仪与地震计记录地震波特征研究

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动态与信息 | 基于 NEMS 传感器的地磁场监测及地震电磁前兆应用研究

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