小波神经网络在白城地区浅层地下水埋深预测中的研究

针对白城地区浅层地下水位动态变化的复杂性和非线性,采用小波分析和人工神经网络相结合的小波神经网络模型(WA-ANN)对白城地区浅层地下水埋深进行分析和预报。将研究区5口井2002-2009年逐月的降水量、蒸发量、人工开采量和前期水位埋深4个因素作为输入层,地下水埋深作为输出层,建立浅层地下水埋深预测模型,并采用"后验差"法对模型精度进行检验。检验结果表明,WA-ANN模型能很好地模拟该区地下水埋深变化规律,且拟合和预报精度均较高,相对误差小于10%。2010年以后的预报结果显示研究区地下水位呈逐年下降趋势,预计到2015年将下降1m,应及时加以控制。同时,笔者希望本次研究能为浅层地下水埋深预测提供一种新的途径。     

三江平原地下水位的预测——基于RPROP的BP神经网络方法

鉴于三江平原地下水位预测对该地区农林经济的重要性,详细介绍了RPROP的BP神经网络算法思想和数学模型;综合三江平原地下水位埋深的具体情况,建立了弹性BP神经网络地下水位埋深预测模型,而且以单口井为例做了具体的预测和分析.结果证明:使用该方法预测三江平原地下水位埋深值具有准确性和实效性,该理论和方法在地下水动态预测方面具有较好的应用前景.     

地下水埋深空间插值方法比较和空间变异性研究

为准确获取区域内地下水埋深空间分布特征以及在水土环境变迁下其年际动态变化规律。以甘肃景泰川电力提灌灌区为研究区,以2015年的16个监测井测得的地下水埋深数据为基础,采用Arc GIS软件中的空间插值模块分别运用反距离权重法、样条函数法、趋势面法以及普通克里金法对区域内地下水埋深数据进行空间插值,并采用交叉验证法和误差矩阵评价方法选取地下水埋深最优插值方法。运用最优插值方法对研究区1994、2001、2008和2015年的地下水埋深观测数据进行空间插值。结果表明:普通克里金(球面函数)插值精度最高,能准确反映地下水埋深时空变异规律及分布特征。研究区地下水位埋深总体上表现为西南低东北高的特征,呈现由西南到东北逐渐升高的趋势,研究区地下水埋深最小值每年都在减小,浅埋深区域逐年增加,地下水埋深平均值2015年较1994年减小了4.85 m,表明整个研究区地下水埋深都在持续抬升,但研究区内,地下水埋深最大值变化较小。该结果表明在水土环境变迁下研究区地下水埋深呈现出逐年升高的趋势,对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

RBF网络在西安渭滨地下水位埋深预测中的应用

基于径向基（RBF）神经网络建模,对西安市渭滨地下水水源地的地下水位埋深进行了模拟和预测。将降雨、径流和人工开采量作为输入变量,对研究区域内的潜水和承压水位埋深分别进行预测。1984—2001年的数据用于径向基网络模型训练,2002-2005年的数据用于模型的验证,最后对2006—2023年共18年的地下水位埋深进行预测。结果表明,径向基神经网络模型对20年左右的数据序列有较好的预测效果,且根据降雨、径流和开采量,能较准确的预测地下水位埋深。     

人类活动影响下乌苏市地下水埋深演化趋势

【目的】研究人类活动影响下乌苏市地下水位变化趋势,以及各因素变化对该地区地下水位演化的影响程度。【方法】对2018年9月乌苏市地下水埋深进行了统测,通过Mapgis软件分析了地下水流场及埋深,组合2008—2017年耕地面积、地下水开采量、节水灌溉面积、地表水引水量、总灌溉面积、机井数量等变化因素对地下水埋深演化趋势进行分析,并利用灰色关联方法评价了各因素与地下水埋深的关联程度。【结果】乌苏市地下水流向由南向北,后转向西流入艾比湖,部分地方存在降落漏斗;在人类活动影响下,地下水位整体呈下降趋势;地表水引水量与地下水开采量的灰色关联度均大于0.6。【结论】地表水引水量与地下水开采量为影响地下水位演化的主要驱动力;乌苏市实施控制用水总量方案后水位有所回升,在地下水开发利用过程中仍需掌握地下水位动态变化。     

两种模型在地下水埋深预测中的应用及对比研究

为能够更好地预测地下水埋深及合理规划、开发地下水资源,简述BP-ANN和GM(1,1)模型的基本结构和建模步骤,以长春市体育馆旁长观井(1号井)2002-2010年的地下水埋深资料为基础,分别运用两种方法模拟并预测地下水埋深,并进行对比研究,最后得出如下结论,BP-ANN和GM(1,1)模型的平均相对误差分别为0.55%和3.45%,其对2011年的地下水埋深预测值分别为13.06、13.27m,两种模型的拟合和预测精度均较高,两种方法均可用于地下水埋深预测,其中GM(1,1)建模更简单,BP-ANN精度更高。     

基于地下水合理埋深的井渠结合灌区水资源联合调控

以泾惠渠灌区为例,针对井渠结合灌区地下水超采及地下水位上升而导致的农田灌溉水环境等问题,从水位调控水量的角度出发,提出了基于地下水位合理埋深的水资源调控模式。在确定不同水文地质单元和不同植被类型条件下地下水位合理埋深上下限的基础上,结合PSO-RBF神经网络对地下水位埋深预测的结果,设计了基本、节水两种水资源联合方案,对不同保证率下的灌区水资源进行了联合调控。结果表明:泾惠渠灌区地下水位合理埋深上限介于1.76~3.50m,下限介于8.7~25.0m,不同水文地质单元、植被类型的水位埋深上下限值差异较大;水资源联合调控时,局部地区出现地下水超采,需加强节水灌溉和多水源的联合调控。     

改进GA-BP模型在地下水位埋深预测中的应用

地下水位埋深预测是有效实施节水措施、合理控制地下水位的前提与保证。鉴于地下水位埋深与引水量、降水量、蒸发量、排水量、地下水开采量等因素之间存在复杂的非线性关系,提出了基于改进遗传算法的BP神经网络模型用于地下水位埋深预测,弥补了BP神经网络本身易陷入局部最优值的缺陷;同时在遗传算法中改进了自适应交叉、变异概率算法,提高了神经网络的逼近能力和预测精度,并采用了Matlab软件实现了BP神经网络编程。通过不同模型在河套灌区解放闸灌域2000-2013年地下水位埋深模拟与预测,结果表明改进遗传算法优化的BP神经网络模型具有较高的预测精度和收敛速度,在其他地区地下水位埋深预测中也具有较好的适应性。     

地下水埋深对冬麦田土壤水分及产量的影响

通过6种地下水位控制处理和对照(自然地下水位)冬小麦试验,探讨了不同地下水埋深对冬麦田土壤水分季节变化规律和垂直变化规律、地下水-土壤水界面水分转化量变化过程以及对冬麦田田间土壤水分平衡的影响。结果表明,地下水埋深对冬麦田0～60cm土壤水分动态有着明显的影响。地下水埋深越浅,麦田表层和主要根层土壤储水量季节变化越强烈,地下水对土壤水分的补给量越大,冬小麦全生育期耗水量也随着增加;土壤排水量大小与灌溉量和降雨量大小有关。地下水位埋深越深,灌溉和降水后的土壤开始排水日期越滞后;无论地下水埋深深浅,冬麦田累计地下水补给量变化规律可分为4个阶段,即稳定增长期、缓慢增长期、快速增长期和趋于稳定期;地下水埋深1.5m时冬小麦产量最高,地下水位太深或太浅产量均下降。水分利用率最高值出现在地下水埋深1.0m的处理。地下水位在1.0m以下时,水分利用效率随地下水深度加深和灌水量增加而减少。     

平罗县不同地下水位分布区地下水埋深变化特征分析

【目的】明确平罗县不同水位分布区的地下水埋深变化特征,更好地指导合理用水和防治土壤盐渍化。【方法】选取2007—2017年平罗县不同地下水位分布区内9眼地下水位观测井的月观测数据以及引黄水量、地下水取水量、水稻种植面积、降雨量和年平均气温等数据,分析了平罗县不同地下水位分布区地下水埋深变化特征及其影响因素。【结果】平罗县地下水埋深年内变化幅度大于年际,随月份呈"W"形变化,随年份呈平缓波浪形变化,5—8月和11月—次年1月,各观测点地下水埋深变化曲线呈聚集状态,其他月份则呈离散状态;不同地下水位分布区地下水埋深年际间变异系数表现为:高地下水位中地下水位低地下水位,年内无明显规律。与中、低水位分布区相比,高水位分布区地下水埋深不稳定;从各观测点年均地下水埋深与降雨量、平均气温、水稻种植面积、引黄水量和地下水取水量相关性来看,平罗县高、中水位分布区地下水埋深变化更多地受引黄水量影响,水稻种植面积的增加对降低高水位分布区地下水埋深起到了积极作用。【结论】建议平罗县高、中水位盐碱地的改良应减少引黄水量、利用浅层地下水或农田退水灌溉以降低地下水位。     

时间序列的疏系数季节模型在地下水动态模拟中的应用

由于地下水埋深受气象因素影响呈现年周期变化，且因气候的波动和生态环境的变迁，使地下水埋深在不同年份相同阶段并不相同。将时间序列的季节模型用于人民胜利渠古黄河背河洼区、漫滩区月平均地下水埋深动态建模之中。计算结果表明，模型为疏系数季节模型，模型精度显著高于自回归模型。     

大庆市西部地下水库人工回灌方案研究

为了缓解大庆市水资源供需矛盾,提高城市供水安全保障程度,利用业已形成的大庆市西部地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄。综合分析回灌水水源、回灌水水质、回灌水量、回灌方式等,设计大庆市西部地下水库人工回灌方案,通过数值模拟计算,模拟人工调蓄效果。模拟结果表明,人工回灌可使降落漏斗区地下水位有明显上升,采用压采的同时将注水井布设于龙虎泡管线南侧的注水方案,水位恢复效果最为明显,可使漏斗区地下水位回升11 m左右。     

黑龙江省桦南县城区地下水化学特征与成因分析

基于研究区地下水勘察数据,利用Piper图和统计分析描述了地下水化学的基本特征;结合地质与水文地质条件分析,利用离子比例系数法、相关分析以及地下水人为污染组份分析等方法,分析了地下水化学成份的基本成因,并进一步利用因子分析方法判别了不同成因类型对地下水化学特征的影响次序。分析结果表明:研究区潜水的水化学类型较复杂,其中HCO3-Ca.Mg型居多,承压水水化学类型有3种,以HCO3-Ca.Mg型为主;溶滤作用和人类活动的影响是研究区潜水和承压水水化学形成的最主要因素,其中以溶滤作用为主导;同时蒸发浓缩、离子交换及地下水与河水的混合作用也影响着潜水的水化学形成。     

地下水库回灌补源的数值模拟研究--以山东省邹平县城北水源地为例

通过邹平县城北水文地质条件分析,建立了引黄补源条件下的邹平县城北地下水库补源模式数值模型,采用准三维非稳定流有限元法进行地下水库开发利用渗流场模拟,对地下水库在各种开采方案下的供水能力、流场演化趋势和资源优化开发模式进行预报评价。研究表明,坚持引黄补源,在保证总开采量平衡前提下,减少城东北地下水开采量,扩大渠网内地下水开采,将激发引黄渠道对地下水源地的补给、提高水源地效率、阻止城东北老开采区地下水位降落漏斗急剧下降。     

地下水水质评价可变模糊评价法

在可变模糊集理论基础上,结合二元比较确定指标权重方法,提出地下水质评价可变模糊评价方法,该方法能够合理地确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度,并且能够通过变化模型及指标权重,确定出样本的评价等级,提高对样本等级评价的可信度.将该方法应用于地下水水质综合评价,评价结果表明,由于考虑了模型参数与权重的可变性.评价结果可信度高.     

干旱区灌排条件下田间土壤盐分动

根据干旱地区实测的田间土壤含盐量、地下水埋深和矿化度以及灌溉量，分析了土壤盐分的时间动态变化及空间分布特征，确定了土壤盐分与地下水矿化度的线性正相关关系，建立了土壤盐分与地下水埋深和矿化度的统计模型。     

泾惠渠灌区地下水化学特征及其对不同水源灌溉的响应

为研究泾惠渠灌区地下水水质状况及其对不同水源灌溉的响应,对桥底镇地下水进行系统采样,分析了泾惠渠灌区地下水基本特征、地下水化学成分形成原因和不同灌溉水源区地下水的暂时性变化规律。结果表明,泾惠渠灌区桥底镇浅层地下水以Na+Mg—HCO_3+SO_4+Cl类型为主,地下水环境为碱性咸水,影响TDS的主要离子排序为SO_4~(2-)Cl~-Ca~(2+)Mg~(2+);蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和溶解沉淀作用是影响地下水化学成分形成的重要因素;井灌区地下水中各离子质量浓度均比渠灌区高,Ca~(2+)在2种类型区域的量有显著差异且年变异系数最大;引起Ca~(2+)和Na~+暂时性变化的因素是灌溉和降雨。灌区灌溉应在保证水量的情况下优先选择渠水灌溉,降雨集中期和灌溉期要加强灌区地下水水质的管理工作。     

辽源市地下水水位动态特征分析及预测研究

利用辽源市1980-2011年地下水动态监测数据,采用地质、水文地质学理论和方法,分析研究区地下水动态变化规律,及地下水动态类型。同时运用BP神经网络模型对辽源市地下水水位进行模拟预测。结果表明:研究区的地下水动态类型主要有降水入渗-蒸发型、径流型、降水入渗-开采型;利用BP神经网络技术建立辽源市地下水位预测模型,预测结果较为理想;研究区地下水位多年来呈下降趋势,2006-2012年地下水位下降2m左右。通过对辽源市地下水动态特征的研究,为今后对辽源市地下水的研究和生产、生活的开采利用提供了科学依据和指导意义。     

地下水浅埋区农田地下水动态模拟

在地下水浅埋区,农田地下水动态对降水、蒸发等气象因素很敏感,研究它们之间的关系对农田水管理具有重要意义。对湖北省荆州农业气象试验站1981~2005年和湖北省荆州市四湖工程管理局排灌试验站2000~2004年实测降水、蒸发、土壤水和地下水资料进行分析,建立2种数学模型以模拟不同季节地下水埋深随基本分析时段有效降水、蒸发等因素的变化情况。用后验差指标法检验模型的拟合程度,结果表明,所建立的2种模型都能较好地描述农田地下水动态受降水量、蒸发量等因素影响的变化趋势。     

吐鲁番市地下水埋深及水位时空变化规律研究

为了探究吐鲁番市近20年来地下水埋深及水位时空演化规律,依据吐鲁番市1:5万吐鲁番监测区潜水等水位线及等埋深图(1995年和2004年),吐鲁番市地下水动态监测报告(1993年-1995年,2003-2012年)等,运用MAPGIS、SURFER等软件绘制了地下水水位降深图,显示规律为:2004-2014年地下水降深相比于1995-2004年,在0~5及5~10m间的面积均有所减少,而降深在10~15及15~20m的面积均有所增加,其中降深在10~15m的面积增加了23.76%。运用SPSS软件,采用偏相关分析方法研究地下水埋深与开采量之间的相关关系。吐鲁番市地下水埋深和开采量的相关系数达到了0.8,两者密切相关。