岩溶地区水文模拟研究

岩溶地区发达的地下水系统,地下水与地表水之间,通过漏斗、裂隙等方式进行直接的水量交换,需要有一套地下水模型来描述其复杂的地下水汇流过程。模型在新安江模型基础上,模拟流域岩溶面积上进行地下水、地表水转换,又通过多个串并联的地下水库经行地下水汇流模拟。模型在平湖流域对其水循环过程进行了模拟,采用多目标粒子群优化算法MOPSO优化模型参数,用多年逐日实测数据对模型进行率定。结果表明模型率定期确定性系数平均能达到0.8以上,验证期确定性系数也能保证在0.78以上;采用数字滤波法和基流指数法分割得到的基流对地下水径流进行对比校验,表明基流与地下水径流间存在很高的关联度。     

基于HydroGeoSphere的河谷地区地表水地下水水流水质联合模拟

在一个流域内,地表水地下水常常存在着密切的水力联系,尤其是在河谷地区。把一个流域内地表水地下水分开进行研究,会使二者的相互联系得不到切合实际的表达。为了解决以往数学模拟模型无法综合考虑地表水地下水在水量水质相互联系这一问题,以河谷地区为原型建立假想例,通过采用双重节点耦合法将地表水模型和地下水模型耦合,建立地表水地下水水流联合模拟模型。在此基础上,使用Fick定律描述地表水与地下水之间的溶质交换过程,建立地表水地下水水质联合模拟模型。开发应用HydroGeoSphere软件对构建的联合模拟模型进行求解,预报未来120d研究区内水流和总氮的变化特征。结果表明,研究区地表水地下水补排关系为地表水补给地下水,大量开采地下水会使河口流量减少;随地下水开采量增加,地下水污染加重。     

基于双响应面法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以内蒙古金泉工业园区水源地为研究区,在已有地下水水流数值模拟模型基础上,采用拉丁超立方抽样方法,获取输入（抽水量）数据集和输出（地下水位降深）数据集,运用双响应面方法,建立了地下水水流数值模拟模型的替代模型—双响应面模型。经验证,双响应面模型计算出的地下水水位降深均值与地下水水流数值模拟模型计算出的地下水水位降深均值的平均相对拟合误差为0.22%,地下水水位降深剩余标准差的平均相对拟合误差为0.03%,相对拟合误差都比较小,说明所建立的双响应面模型可以有效的替代地下水流数值模拟模型,这为地下水资源优化管理中替代模型的建立提供了有效的科学论证。     

基于Kriging插值方法改善地下水数值模型的精度

为了建立更符合研究区的地下水数值模型,提升模型的计算精度,提高水资源的管理水平。采用Kriging插值和地统计分析的方法对研究区现有的地下水监测网进行优化,分析了地下水监测站网优化前后所建立地下水数值模型的计算精度。结果表明,监测站网标准差由优化前的0.2~2.7变为优化后的0.5~0.8,整体标准差显著减小;优化后的监测站网所建立的地下水数值模型的精度优于利用原有的监测站网所建立的模型,更有助于模型的后续计算。     

基于CAR-SVM模型的季节性冻融区地下水埋深预测

准确预测地下水埋深是灌区水资源管理的重要依据.考虑到地下水埋深在时间序列上呈现滞后性和非线性,耦合了多变量时间序列CAR与支持向量机SVM,构建了CAR-SVM地下水埋深预测模型.为了提高模型在冻融期的模拟效果,构建了季节性冻融灌区地下水埋深拟合模型--CAR-SVM(T-TF)模型.模拟结果显示,只考虑冻融期气温的CAR-SVM(T-TF)模型优于考虑全年气温的CAR-SVM(T)模型及不考虑气温的CAR-SVM模型.CAR-SVM(T-TF)模型在全灌区地下水埋深的模拟结果:在验证期模型决定系数R^{2为0.954,冻融期R2为0.973;RMSE均小于0.090 m,模型精度较高.将全灌区得到的3阶CAR-SVM(T-TF)模型结构用于灌区内5个灌域地下水埋深模拟,模型在各灌域均有较好的适用性.}     

北京市朝阳区地下水污染风险评价研究

地下水污染风险评价受污染源类型、土壤及地下水等影响,目前多以DRASTIC模型为基础进行评价。针对北京市朝阳区地势平坦、重工业农业污染残存等条件,在DRASTIC的基础上提出了复杂污染源条件下地下水污染风险评价的DRABICLE模型。模型应用于北京市朝阳区地下水污染风险进行评价表明,其评价所得地下水污染风险空间分布规律与研究地下水质实测结果一致。为朝阳区地下水污染防治提供基础支撑。     

MODFLOW在井灌区地下水数值模拟中的应用

利用地下水数值模拟软件VISUAL MODFLOW,根据三河市的水文地质条件,建立三河市研究区的地下水流动模型,对三河市地下水水位进行分析和预测.模拟结果表明:计算地下水位和实测结果吻合较好,模型可以用来对该区的地下水位和水量进行模拟和预报.利用模型对该区域种植结构优化后的地下水水位进行了模拟和预测.     

黄水河流域地表水地下水联合调度模型探讨

结合黄水河流域实际情况探讨并建立基于供水量准则的黄水河流域地表水地下水联合调度模型,并以1997年数据调算地表水地下水联合调度模型,从调算结果表明在黄水河流域进行地表水地下水联合调度充分利用了水资源并且可以防止地下水超采。     

熵权与改进TOPSIS结合模型在地下水资源承载力评价中的应用

地下水资源作为水资源的重要组成部分,对社会经济的健康发展具有重要的意义。以陕西省某典型灌区为研究对象,在建立TOPSIS模型过程中,以熵权对评价指标进行客观赋权,并引入“垂直距离”来代替常规TOPSIS模型中欧氏距离来改进TOPSIS模型,对灌区地下水资源承载力进行评价,结果表明,各分灌区地下水资源承载力存在差异,但总体上该灌区的地下水资源承载力潜力较小,并提出了提高地下水资源承载力的措施。研究成果对该地区地下水资源可持续利用具有重要意义。     

BP神经网络在浅层地下水矿化度预

针对导致黄河下游三角洲地区土壤盐渍化的浅层地下水因素,以该地区典型区域为研究对象,将人工神经网络引入地下水矿化度的模拟和预测中,建立了基于土壤盐分、地下水埋深和pH的地下水矿化度预测的BP神经网络模型,并与多元回归模型在拟合精度和预测性能方面进行了比较。结果表明：研究区域地下水矿化度与土壤盐渍化程度呈显著的相关性,多元回归模型能较好地拟合地下水矿化度;通过网络训练确定了地下水矿化度的BP神经网络的拓扑结构为5：8：1,BP神经网络的拟合精度明显优于多元回归模型;统计检验表明BP神经网络的预测性能亦优于多元回归方法,其预测精度提高了50.1%。该研究可为黄河三角洲地区盐渍化的水盐调控和预测预报提供理论基础与决策依据。     

基于频域整形的EPS系统参数优化

针对电动助力转向(EPS)系统传统的参数优化方案无法保障良好转向盘力矩瞬态特性的问题,借鉴经典控制理论二阶振荡环节的基本结论,提出了EPS系统参数的频域整形优化方案。在现有转向路感评价模型频域分析的基础上,建立了EPS系统阻尼比的量化公式。该方案本质上是以EPS系统阻尼比为优化目标,并以EPS系统的稳定性量化公式为约束条件。为验证所提出的频域整形方案的优化效果,分别建立了基于频域整形优化方案和传统优化方案的优化模型,并基于遗传算法对优化模型进行了优化设计和计算。两种优化方案的对比分析结果表明,与传统优化方案相比,提出频域整形方案,可以进一步改善转向盘力矩的瞬态响应特性,有利于获得更好的转向路感。     

基于IL-HMMs预测模型的地下水埋深预测研究

以西北干旱典型县域磴口县为研究区,基于增量学习的改进隐马尔可夫预测模型(IL-HMMs),对区域地下水埋深进行了预测研究。为检验IL-HMMs模型预测效果,将模型预测结果与2013年长观井的实测数据进行了比较;同时为检验模型的优劣性,与未经增量学习的隐马尔可夫模型(HMMs)、加权马尔可夫链(WMCP)和BP神经网络(BP neural network,BPNN)预测模型的预测结果进行了比较。结果表明:与其他几种预测模型相比,IL-HMMs模型预测精度显著提高,误差更小,有较好的鲁棒性。并使用IL-HMMs模型对2018年地下水埋深进行了预测,预测结果表明,2018年地下水年平均埋深略有增加、局部区域地下水埋深增量加剧。基于IL-HMMs模型的地下水埋深预测具有很好稳定性的同时对新数据加入又有很好的鲁棒性,可为地下水埋深动态预测提供思路与方法补充,为区域地下水资源开发利用和保护提供重要依据。     

石家庄市地下水资源潜力评价与可

根据石家庄地区地质、水文地质条件和地下水环境状况，建立了地下水系统概念模型和数值模型。利用地下水长系列动态资料对数值模型进行了识别和验证，利用验证后的模型对石家庄市地下水资源进行了评价和预测。提出了目前地下水开采条件下，2010年地下水位的变化情况；保持现有地下水位不再下降，地下水的最大开采量。其结果可作为地下水开发利用规划的依据。最后提出了地下水开发利用的几点建议。     

区域地下水资源系统模型的应用

在简略介绍淮北平原浅层地下水资源优化开发模型、淮北砂姜黑土区井灌水稻经济模型及阜阳市水资源管理模型等三个安徽省境内区域地下水资源系统模型应用实例的基础上，分别评述各个模型的特色、优点和商榷处，并对当前在区域地下水资源系统模型的应用方面提出若干建议。     

傍河水源地地下水污染风险评价

评价傍河水源地地下水污染风险。以傍河水源地地下水为研究对象,以河流为风险源、傍河区水源地地下水为风险受体,构建以河流风险性H、地下水脆弱性V、地下水水质容量指数C、水源地价值W为评价指标的傍河水源地地下水污染风险评价模型,并将该模型应用到榆次区西窑水源地地下水污染风险评价中。结果表明:西窑水源地地下水污染风险等级为"中",西窑水源地地下水越流补给和侧向补给强烈,评价结果符合实际。研究成果可为傍河水源地地下水污染风险评价提供依据。     

MODFLOW 在井灌区地下水数值模拟

利用地下水数值模拟软件VISUAL MODFLOW，根据三河市的水文地质条件，建立三河市研究区的地下水流动模型，对三河市地下水水位进行分析和预测。模拟结果表明：计算地下水位和实测结果吻合较好，模型可以用来对该区的地下水位和水量进行模拟和预报。利用模型对该区域种植结构优化后的地下水水位进行模拟和预测。     

地下水亚硝酸盐污染风险分析：以沈阳冲洪积扇农业灌区为例

为验证亚硝酸盐污染地下水的风险评价方法,针对农业非点源污染引起的地下水亚硝酸盐污染问题,以沈阳冲洪积扇区为例,进行亚硝酸盐污染地下水风险分析。采用SPSS18.0软件的因子分析法,对包气带岩性样品的X衍射结果以及相应的有机质、亚硝酸盐含量等进行因子分析,确定土壤中亚硝酸盐主要来源于氮肥。在此基础上,针对传统DRASTIC模型的不足,结合研究区实际特征提出地下水脆弱性DRSICLN模型。基于GIS软件,确定沈阳冲洪积扇区地下水亚硝酸盐污染风险的3个等级,并结合地下水中NO2-N等值线图进行对比,结果表明,DRSICLN模型适用于研究区地下水污染风险评价。     

基于替代模型的地表水地下水耦合模型不确定性分析

在地表水地下水耦合模拟过程中,源汇项的不确定性会影响模型输出结果的可靠性,故对其进行不确定性分析十分必要。针对一假想算例建立了地表水地下水耦合模拟数学模型,并运用Hydro Geo Sphere软件对其进行同步并行求解。采用Monte Carlo方法分析源汇项的不确定性对于地表水地下水耦合模拟输出结果的影响。在不确定性分析过程中,为减少多次调用模拟模型所产生的计算负荷,采用拉丁超立方抽样和Kriging方法建立模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型能够描述研究区地表水流与地下水流的水力联系;采用Kriging方法建立模拟模型的替代模型,能减少不确定性分析的计算负荷;结合风险评估,地下水水位低于地下水生态水位阈值的风险值为0.2;基于替代模型对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,大幅度地减少了计算成本,为决策者的实际工作提供参考。     

地下水补给量计算及包气带岩性影响分析

为准确计算地下水补给量并分析包气带岩性变化对补给的影响,以栾城为例,采用HYDRUS模型进行计算分析。结果表明,在包气带中,腾发作用极限深度位置的通量为地下水潜在补给量,其可以反映地下水的实际补给情况;2005—2008年,栾城地下水平均补给量为109mm,补给系数为0.13,该结果得到示踪试验结果的验证,表明HYDRUS模型计算地下水补给量比较可靠;由栾城包气带土壤岩性资料构建了6个土柱模型,由补给系数结果表明,包气带的土壤岩性变化对地下水补给未产生显著影响,而且未呈现明显的规律性。     

三江平原井灌水稻区地下水动态变化规律的小波神经网络分析

以853农场为例,利用小波分析的多分辨率功能和人工神经网络的非线性逼近功能,建立了基于小波变换和BP神经网络的853农场地下水埋深动态预测小波神经网络模型,对地下水动态变化规律进行分析,精度检验及对比分析结果表明,模型拟合和预测精度均较高。预测结果表明,853农场未来几年内地下水位会持续下降,年平均降幅为0.66 m左右,因此当地应加强地下水的科学管理。该模型揭示了区域地下水动态变化规律,为853农场乃至三江平原井灌区地下水资源的可持续利用提供了科学依据。