通径系数法

2024-06-10

通径系数法(精选五篇)

通径系数法 篇1

现仅考虑土体物理参数的影响, 边坡面层破坏则主要受制于黏聚力、土体重度和内摩擦角等参数, 而各个因素对边坡面层土体的影响均不同, 针对上述因素进行敏感性分析即可得到边坡对各个因素的敏感性大小。

1 敏感性分析方法

边坡面层破坏影响因素的敏感性分析, 是指定量地分析影响边坡稳定的各因素与边坡面层破坏系数之间的相关性, 即分析各因素变化对于面层破坏系数的影响, 通过可克服边坡影响因素的复杂性、模糊性和可变性的敏感性分析, 找出导致边坡面层土体破坏的主导因素[6]。

目前, 边坡敏感性分析归纳起来主要分为单因素分析法和多因素分析法。采用单因素敏感性分析法进行分析时, 假定其他不确定因素均不发生改变, 仅计算某一特定因素对指标的影响。而多因素敏感性分析法则是假定其他因素不变的情况下, 分析两种或者两种以上不确定因素同时发生变动, 对指标产生的影响程度, 从而确定各影响因素的敏感性大小, 计算方法较复杂。常见的多因素分析法主要有均匀设计[7]、正交设计[5]、基于正交设计的RBF人工神经网络[8]和通径系数法[9]等, 其中通径系数法能够真实地反映影响因素与结果的关系, 除了对各影响因素进行敏感性探讨分析外, 还对各因素间接影响进行分析, 能全面反映因素对结果的相对重要性。本文采用通径系数分析法对边坡面层土体进行敏感性分析, 分析各影响因素对边坡面层土体破坏的影响, 为边坡后期的面层土体加固提供科学依据。

2 边坡破坏范围计算

根据通径系数分析法, 求得各因素敏感度的前提是得到与各因素相应的破坏系数K, 因而首先要计算边坡面层土体的破坏范围才能得到获得破坏系数K。基坑开挖过程中边坡土体的卸荷面位于计算微元的水平面以下, 结合各计算公式的假定要求, 选用由袁聚云等在明德林解基础上推导的土中应力公式计算边坡面层土体应力[10,11]。然后依据摩尔-库仑破坏准则, 即当土体所受剪应力大于抗剪强度时土体发生塑性破坏[12], 得到不同深度处的土体破坏临界点, 并将各深度处的土体破坏临界点连成一线, 即可得到基坑开挖后边坡土体的面层破坏范围。

采用图1所示高h=4 m、坡角α的边坡模型为应力计算示意图, 其中B点为边坡内任意以点, 其距坡顶距离为z, 距斜坡面水平距离为l。首先以表1所示作为基准参数计算基准破坏范围, 由于弹性模量以及泊松比对边坡面层破坏影响较小, 几乎忽略不计, 故计算过程中不考虑边坡对上述两种因素的敏感度。

如图2所示, 该曲线即为基准参数下计算而得的破坏范围。在基准参数基础上, 用同样的方法分别计算单因素变化情况下的面层土体破坏范围, 其中参数变化范围分别为:重度18~20 k N/m3、黏聚力10~40 MPa、内摩擦角15°~40°, 变化幅度分别为:0.5 k N/m3、5 MPa、5°。如图3、图4、图5所示, 分别为重度、黏聚力、内摩擦角改变时的破坏范围曲线, 观察曲线平稳段h=2~3.5 m深度处, 该段曲线随参数改变而变化一致且可靠性较高, 能够较好地反映当前状态的破坏情况。因而, 这里采用h=3 m深度处曲线至斜坡面的水平距离作为该状态下边坡面层土体的破坏程度K, 计算结果见表2~表5。

3 敏感性分析

通径系数分析法[13,14]是基于一个相关联的系统, 其因变量y与n个自变量xi (i=1, 2, …, n) 间存在线性关系, 回归方程为:

将式 (1) 通过数学变换, 建立正规矩阵方程式 (2) :

式 (2) 中:rx1x2为xi和xj的简单相关系数;rxiy为xi和y的简单相关系数, 解方程 (2) 可求出通径系数Pyxi, Pyxi表示xi对y的直接影响效应;而用rxixjPyxi表示xi通过xi对y的间接通径系数, 代表xi通过xi对因变量y的间接影响效应。如果剩余通径系数Pye较小, 说明已找出了主要变量;如果剩余通径系数Pye数值较大, 则表明误差较大或者还有更重要的因素未考虑在内。剩余项的通径系数Pye表示为:

根据表2~表4的数据, 计算得自变量和因变量的相关系数, 计算结果如表5所示。将表5的数据代入方程 (2) , 解得直接通径系数Pyxi, 然后计算间接通径系数rxixjPyxi, 最后得到各影响因素对K的通径系数如表6所示。将计算所得到的直接通径系数Pyxi与简单相关系数rxiy代入式 (3) 得到剩余项的通径系数Pye为0.243 3。

从表6可见, 各影响因素与破坏系数K的相对重要性按直接通径系数的绝对值从大到小排序依次为c (-0.969 7) 、φ (-0.136 6) 、γ (0.134 6) 。由此表明边坡面层破坏影响因素敏感性由大到小依次为:黏聚力、内摩擦角、重度。其中黏聚力的直接通径系数为-0.969 7, 比内摩擦角和重度的直接通径系数大很多, 说明边坡面层土体破坏受黏聚力的影响较大;而内摩擦角和重度的直接通径系数分别为-0.136 6、0.134 6, 两者相当, 表明内摩擦角和重度对面层土体破坏的贡献相当且不大。

注:带*为直接通径系数, 其他为间接通径系数。

内摩擦角、黏聚力和重度除了对破坏系数有直接作用外, 还有不同的间接作用。从表6中可以看出, 内摩擦角通过黏聚力和重度起一定的间接作用;黏聚力通过内摩擦角和重度起间接作用, 其中内摩擦角的贡献较大;重度通过内摩擦角和黏聚力起间接作用。间接通径系数表明各因素之间的相关性与各因素以及因素与破坏系数之间的相关性, 由此可得, 各影响因素对边坡面层土体破坏的贡献是相当复杂的。

观察剩余项的通径系数Pye为0.243 3 (大于0.1) , 说明误差较大, 仅计算出物理力学因素对边坡面层土体破坏的贡献大小, 还有其他需要考虑的因素, 例如:地震作用、边坡几何参数等。然而本文仅考虑土体物理力学因素对边坡面层破坏的敏感性分析, 因此比较结果可以接受。

综上通径系数法敏感性分析结果, 可以得出开挖边坡面层土体破坏的敏感度由大到小为:黏聚力、内摩擦角、重度。而在边坡失稳敏感性分析中, 失稳敏感度大小通常是内摩擦角最大、黏聚力次之、容重最小。由此可见, 相同因素对于边坡面层土体破坏与边坡失稳破坏的敏感度相差较大, 若采用边坡失稳敏感性分析结果对面层土体破坏问题进行分析与加固处理时不合理的。

4 结论

通过明德林解计算、摩尔-库仑破坏准则判断以及单因素敏感度分析法, 得到开挖边坡面层土体破坏对三个因素的敏感度由大到小为:黏聚力、内摩擦角、重度。这对边坡面层土体的勘察与支护提供了理论依据, 也将之与边坡稳定性的加固支护区别开来, 能够更加有效地对边坡面层土体进行合理的加固处理。

然而在采用明德林解对土体应力计算的前提下, 以边坡深度h=3 m处曲线至斜坡面的水平距离作为敏感性分析的指标, 是欠妥的。选用通径系数法对边坡面层土体破坏问题进行分析, 仅考虑土体物理力学因素的影响, 误差较大, 因此对此敏感性问题还需考虑其他因素进行进一步探讨。

摘要:边坡开挖后面层土体发生破坏受多种因素影响, 不考虑外力作用以及几何参数, 就边坡本身而言主要受制于黏聚力、土体重度和内摩擦角等因素。首先在各因素可行的范围内, 采用明德林解计算土体物理参数中单个因素变化的情况下该边坡的破坏范围。参照边坡稳定性敏感分析, 采用通径系数法对上述曲线进行分析, 以水平破坏距离之比作为评价指标, 得到影响边坡的因素敏感性由大到小依次为:黏聚力、内摩擦角、土体重度。

用激光干涉法测量电致伸缩系数 篇2

用激光干涉法测量电致伸缩系数

简述了利用迈克耳孙干涉仪测量电致伸缩系数的原理,介绍了测量电致伸缩系数的方法,给出了同心圆干涉条纹的圈数与所加电压的.关系以及利用线性回归法求准线性区域的电致伸缩系数的测量结果.

作 者:林仁荣 LIN Ren-rong  作者单位:福建农林大学,机电工程学院,福建,福州,350002 刊 名:物理实验  PKU英文刊名:PHYSICS EXPERIMENTATION 年,卷(期): 29(6) 分类号:O436.1 关键词:迈克耳孙干涉仪   电致伸缩系数   电压   干涉条纹  

通径系数法 篇3

【关键词】径流系数法;中小水库;水文预报

中小水库水文预报工作是防汛抗旱的耳目,是遇见未来水情变化的一项科研情报工作。它不仅是水库进行科学管理,搞好水库调度运行的重要依据,而且可以在防汛抗旱斗争中做到心中有数,取得主动权,对确保水库及下游安全、充分发挥工程效益、战胜洪涝灾害起着重要作用。水库短期洪水预报中,雨情水情和降雨径流则是其重要的科学数据。

近几年来,我们充分运用劲松水库的水文观测成果,较准确的进行了短期洪水预报和水库调度。三年干旱仍蓄足水,保证了灌溉与渔业所需。遭受较大洪灾时也能安全度汛,做到了泄洪不淹地,使下游群众安心、领导放心,有力地保证了各项工作生产的正常进行。

1 小汇水面积径流系数的核定

劲松水库是1975年建立的一座山区水库,位于完达山麓,流域面积31平方千米,总库容273万立方米,防洪库容240万立方米。自1977年开始,水库管理人员进行了多项水文观测,包括降雨、蒸发、入库流量实测、水位库容、出流量观测等项目。到1981年,整理分析了五年的水文观测资料,编制了大量的相关图,取得了本地区各个时期径流系数的参考值。

(1)一般年份的年径流系数为0.29~0.36。1981年大涝年径流系数达0.48。

(2)大地开化一般在3月8日左右。而山区由于郁密度大,开化较晚,桃花汛时间一般在4月9日至17日,且大都为雨融雪,个别为短期高温化雪。春化期(4、5月份)的径流系数一般为0.58~0.9。前期由于山区蒸发量小,地表未解冻,初损值很小,径流系数一般在0.8~0.9;后期可选小些,桃花汛多为雨融雪,洪水过程短,三小时洪峰即达库区,汛急而猛,安全度汛不可忽视。

(3)雨洪期(夏秋季)径流系数一般为0.06~0.26。1981年大涝,其径流系数为0.49(7、8月份)。對于降雨历时短(7小时~20小时)且强大的(50毫米~100毫米)暴雨,前期多雨的径流系数可达0.28左右;如果前期少雨或无雨可选0.14~0.18,降雨20毫米左右;如果前期多雨,径流系数可选0.11左右;前期无雨或少雨,可选0.03左右,降雨5毫米左右;前期多雨,可选0.06左右。前期无雨或少雨一般不产流。

(4)秋后到封冻期的径流系数一般为0.14~0.48。前期多雨径流系数可选大一些,反之可选小一些。

2 小汇水面积径流系数的事件考证

为了增进水库效益,兴利除害,利用径流系数预报降雨产生的洪量是一个较为简易而广泛应用的方法。九年来的短期洪水预报实践,我们较好的解决了防洪与兴利之间的矛盾,即确保水库安全度汛,又不失时机地蓄上水,保障灌溉和渔业用水。

2.1 越冬水位的确定

由于桃花汛急而猛,加之林区大量采伐,洪水过程极短。如劲松水库1979年4月9日,降雨24毫米,三小时洪峰到达库区,流量为2.2立方米/秒,洪水总量42万立方米,占全年来水量的9.5% 。过去为了安全,往往将水库放空或降至汛前水位,如遇秋冬干旱造成库干鱼死,次年灌溉无水。这样并没有缓解防洪与兴利的矛盾。经过实践,我们针对各水库的防洪能力,将越冬水位定在正常高水位或与汛前水位之间,即保证了灌溉与养鱼所需,又留有一定的防洪库容。3月开始,根据短期洪水预报,采用“小水量、长出流”的办法,将库水缓慢下泄,到四月桃花汛来临时,已将库容腾了出来。这种办法可进可退,稳操胜券,是一个成功措施。

2.2 春汛洪量预报

几年来,我们对春汛水库的运行发出了调度令。做法是:根据封冻后的降水量和气象站的天气预报以及相应的径流系数,求出径流深,再根据汇水面积求出春汛期的入库洪水总量,以此来进行各水库的调度。

如1978年的一号调令规定了各水库五月初的水位库容。是根据11月10日(封冻后)至2月17日的降水量和预报的降水量p=37.8毫米,由于前期雨量影响较大,径流系数采用α=0.58。用公式W=0.1αpA (A:流域面积)求出各水库的来水量。如加上现库容,得出各水库5月初的库容。要根据设计兴利库容进行校核,决定蓄泄水量,得出规定的库容。

今年各水库都达到或基本达到规定的兴利库容,保证了灌溉用水和渔业所需。通过上述实例说明,水库调度要有一个科学态度,不蛮干、不碰运气,要做到心中有数。

2.3 雨洪期水库调度

秋汛一般在7月中旬到8月中旬。这个时期的降雨量约占全年的42%~62%,但由于蒸发、植物载留、填洼、入渗等初损值很大,洪水过程线不是较缓慢的。不过对于降雨历时短、强度大的暴雨,其径流系数可达0.12~0.28 。如1979年8月15日降雨32.4毫米,8月18、19日又降雨90.2 毫米,两次降雨122.6毫米,其前期32天无雨,初损值应是很大。但由于降雨历时短、强度大,径流系数达0.14,径流总量达53.5万立方米;又如1981年8月2日降雨55毫米,其前期多雨,初损极小,因降雨历时短、强度大,径流系数达0.28,日洪量为47.5万m立方米。所以水库调度时不可忽视暴雨洪水对水库的影响。

近年,由于进行了科学调度,各水库均运行正常,在战胜旱涝灾害中发挥了显著作用。如1981年大涝,劲松水库8月8、9、11、13、16日,五天降雨41.4毫米,历时17.5小时,前期雨量偏少,求得前期影响雨量为1.31,径流系数选用α=0.028代入公式W=0.1αpA= 0.1×0.028×41.4×31=3.59352万立方米。当时的库容为100万立方米,汇水后得库容103.6万立方米,水库安全。当年汛期,该水库将水位严格控制在108米以下。所以,当8月2日一次暴雨55毫米时,最大入库流量5.5 立方米/秒,日洪量为47.5万立方米,库水位猛涨50厘米,水库仍安然无恙,也不必突击泄洪。

今年气候异常,为防止“厄尔尼诺”现象的影响,我们根据水情雨情和当时各水库的水位情况,连续发出了两次调度令,以一次中阵雨为假设暴雨量计算出来水量,从而给各水库规定了7月前的限制水位和8月警报水位。即保证了水库安全又不至于无水灌溉。

3 结语

几年来,我们利用取得的水位观测成果为水利事业服务,取得了一些经验。但很不成熟,有待进一步积累资料,提高精度,力求科学化、规范化,更好的为国民经济服务,为社会服务。

通径系数法 篇4

在无灌溉条件的旱区,为促进旱区农业的可持续发展,在相当程度上依靠合理的耕作方式利用先进的农机具,使土壤适时的吸纳、储存和释放降水,供应作物生长需要。采用深松技术正是这样一项切实可行的主动抗旱和有效用水措施。深松对地表有较明显的改善作用,对提高播种质量,充分发挥保护性耕作技术的增产潜力有明显的积极作用。深松可降低土壤容重,深松作业后,土壤变得松软,增强了土壤的透气性和吸水性能,且土壤的层次和结构也没有受到破坏;提高土壤的渗水率,增加土壤含水量,深松前、后土壤渗水量提高幅度非常大。对于春旱严重的黑龙江省,通过秋收后进行深松作业,可以有效地保存和吸收雪水,缓解春旱,将起到很好的作用。在耕作作业过程中主要作业成本是用于克服牵引阻力所消耗的能量,因此优化耕作部件结构及工作方式,降低土壤耕作能量消耗具有现实意义[1]。

在深松过程中必须掌握深松铲关键参数间的相互关系及其对牵引阻力的影响程度,才能对结构参数进行优化,为深松铲的优化设计提供参考依据。如果对该问题的研究采用简单相关分析,就不能够全面考察各参数间的相互关系,使结果带有一定的片面性;采用多元回归分析虽然在一定程度上能够消除各要素间的混淆,能够真实地表现出各个影响参数和牵引阻力的关系,但由于偏回归系数带有单位,使原因对结果的效应不能直接进行比较。1921年,Sewall Wright首先提出通径系数(path coefficient)分析方法,1 材料和方法

1材料和方法

1.1 材料

通过对深松铲铲尖的工作阻力主要影响因素的分析及各因素的参数范围的确定[2],采用二次正交旋转组合设计方法设计试验方案[3],以动态应变仪、Vib'sys振动信号采集、处理分析系统软件为辅助工具[4],对深松铲所受的阻力进行测试。按试验设计加工23组不同结构参数的深松铲铲尖,每组铲尖加工3个,试验时每组3个铲尖同时进行作业,牵引阻力取3个铲尖的平均牵引阻力。试验数据如表1所示。

1.2 方法

通径系数是变量经过标准化后的偏回归系数,不带单位,是用以表示相关变量因果关系的一个统计变量,具有相关系数的性质。其既具有方向性的相关系数,又具有回归系数的性质;既能表示变量间的因果关系,又能表示各原因对结果的相对重要性。因此,通径分析不仅能测定两变量间的关系,而且可以指出某一变量对因变量直接作用和通过其它变量对因变量的间接作用的影响程度和影响途径;可以从各种因子的复杂关系中,找出因子间的真实关系,从而揭示各个因素对结果的相对重要性[5]。

按S. Wright 的通径方法[6],直接通径系数简记为Pi, 间接通径系数简记为Pi→j→y→0,各因素的相关系数简记为rij, 通径系数标准化方程为

undefined

式中 rij—xi和xj的简单相关系数;

rxiy —xi和y的简单相关系数;

Pi —直接通径系数。

解此方程,得到直接通径系数P1,P2,…,Pm 。进而依Pi→j→y=rijPj计算各因子的间接通径系数。

为检验模型的优劣,需进一步计算剩余通径效应Pye。剩余项的通径系数Pye表示为

undefined

如果剩余通径系数Pye较小,说明已找出了主要变量;如果剩余通径系数Pye数值较大,则表明误差较大或者还有更重要的因素未考虑在内。

2 结果与讨论

2.1 试验数据处理

根据表1数据求得自变量(各结构参数)和因变量(牵引阻力)之间的相关系数,见表2。将表2数据代入方程(1),解方程可得直接通径系数Pi ,然后计算间接通径系数Pi→j→y,通径系数计算结果列于表3。其中对角线上有“ *”符号的为直接通径系数,其余为间接通径系数。剩余项的通径系数由式(2)求得,其值为0.068 2。

根据表3中的自变量和因变量的直接影响、间接影响和相关系数,绘制出其通径系数分析图[6],如图1所示。

2.2 影响因素对牵引阻力的相对贡献分析

从表3中可以看出,深松过程中主要影响因素对牵引阻力的相对重要性按直接通径系数(绝对值)从大到小依次排列的顺序为:刃角 (0.199)>翼张角 (0.145) >翼倾角(0.121),说明各因素对牵引阻力的直接影响效果,刃角影响最大,翼张角次之,翼倾角最小。其中,刃角的直接通径系数为0.199。由此表明,在深松过程中,刃角对牵引阻力的影响占主要作用,对深松机的降能减耗起关键作用。

刃角对翼张角的间接通径系数较大,即牵引阻力的减小可以通过对翼张角调节来实现。

翼张角对刃角的间接通径系数也较大,即牵引阻力的减小可以通过对刃角调节来实现。

翼倾角的直接通径系数和其它因素对它的间接通径系数都较小,表明翼倾角的改变对牵引阻力影响不明显。

3 结论

1) 直接通径系数表明,在影响牵引阻力的各因素中,刃角的影响是最主要的,其次是翼张角。

2) 间接通径系数表明,所考虑的因素除了对牵引阻力有直接影响外,还存在程度不同的间接影响。

3) 剩余项通径系数为0.068 2,表明翼倾角、翼张角和刃角是影响深松铲牵引阻力的主要影响因素,对减小牵引阻力起主要作用。

参考文献

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通径系数法 篇5

关键词:杂交油菜,通径分析,逐步回归分析法,决策系数计算,产量,湖北省

通过区试审定油菜品种,在农艺性状及其组成等多方面均比对照有一定程度优化,最终体现在产量的提高上。当限制产量的一些因素被改善后,产量进一步提高的限制因素又发生了变化。现对2010年通过湖北省油菜区试的品种作通径分析及决策系数计算,对提高通过审定杂交油菜产量的途径作出尝试。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试油菜品种为2010年通过湖北省油菜区试并审定的7个品种。

1.2 数据处理及统计方法

对考察指标与产量作逐步回归分析,筛选出对产量有显著作用的最优指标组合,作相关[1]及通径系数分析[2],并进一步对当选指标进行决策系数计算,即计算各指标通过自身及其他指标对产量的综合作用[3]。数据处理用DPSv7.05版进行计算[4]。

2 结果与分析

2.1 各指标与产量相关分析

审定7个品种考种数据如表1所示。各指标与产量相关系数如表2所示,单株有效角果数(x3)、菌核病发病率(x8)、菌核病病指(x9)与产量呈显著相关关系,生育期(x7)与产量(y)呈极显著相关关系。由此可知,单株有效角果数、菌核病发病状况、生育期对产量有重要影响。

2.2 逐步回归方程

利用表1数据用逐步回归分析方法筛选出指标,建立与产量的最优回归方程,方程F检验呈极显著水平,各指标对产量均有极显著影响,Durbin-Watson统计量d=1.80,说明所建方程稳定可信,建立方程为:

2.3 通径分析及决策系数计算

从表3可以看出,x1对产量有较大的负直接作用,通过x7对产量有很大的间接作用,通过其他变量的间接作用很小;x11负直接作用很小,通过x7对产量有很大正间接作用;x12有较小的正直接作用,通过x7对产量有较大正间接作用,通过其他变量间接作用很小。

注:P代表各指标与产量相关系数显著水平。

注:决定系数=1.000 0;剩余通径系数=0.001 1。

指标对产量作用由直接作用与间接作用构成,其对产量的综合作用则用决策系数的大小来衡量。从表3可以看出,x1、x11为负值,且数值较小,说明x1、x11对产量的综合作用为负,应适当限制;x7、x12为正值,说明它们对产量综合作用为正,为主要决策变量。因此,要提高产量,应延长生育期和适度提高芥酸含量,适当降低株高和病毒病病指。

3 结论与讨论

通过逐步回归方法对指标进行筛选,建立最优回归方程,从处理结果可以看出,与产量有显著相关的指标x3(单株有效角果数)、x7(生育期)、x8(菌核病发病率)、x9(菌核病病指)中只有x7引入方程,这是由于其他指标的引入导致x3、x8、x9不再显著所致。并不是没有引进方程的指标对产量作用不重要,而是由于所用评判方法指导思想不同而导致不同的结论。通过逐步回归方法对各指标进行筛选,寻求入选指标对产量总作用大小的决策系数,通过决策系数对入选指标及产量总作用进行评判,为进一步提高杂交种产量工作指明方向。

计算表明,适当延长生育期和提高芥酸含量[5]可提高产量,这与实际育种经验相近,但与生产实际需要较早成熟和低芥酸品种有较大矛盾。这就要求把握好这2个性状,协调与实际需求的差距[6]。除此之外,还需要适度降低株高和增强植株抵抗病毒病能力[7,8,9]。需要注意的是,以上这些指标对产量作用的可信性是建立在其他未当选指标在文中所述7个品种变动范围之内的,超出范围后需要对新的数据重新进行分析后才能得出正确结论。在实际育种工作中还有很多通过其他性状的改良而不是通过文中所涉及的几个性状改良来提高产量的方法,有待进一步验证。

参考文献

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