正态模糊数的线性回归估计含水层参数

将正态模糊数线性回归模型应用于分析抽水试验数据,反演含水层参数的过程中。以简化泰斯公式为基础,将经典线性回归参数正态模糊化,建立估计含水层参数的模糊线性回归模型,利用模糊集的λ-截集概念确定含水层参数在一定置信水平λ下的取值范围。最后实际算例,验证了方法的可行性、可靠性,同时也表明在不同的置信水平λ的情况下,含水层参数的计算结果的范围虽然有一定变化,但这种变化都很微小,由此表明文中提出的方法具有一定的稳定性,为确定含水层参数提供新的途径。     

确定含水层参数的混沌序列优化算

以泰斯公式为例，将混沌序列优化算法应用于求解分析抽水试验资料，确定含水层参数的函数优化问题．就混沌序列长度、粗搜索次数和待估导水系数初值取值范围等因素对算法收敛性的影响，进行了数值实验．结果表明：1）混沌序列优化算法可以有效地应用于求解含水层参数计算问题；2）粗搜索次数的多少和序列长度的大小对算法收敛性的影响不明显；3）待估导水系数的初始取值范围对算法的收敛速度有一定的影响，但不会影响最终计算结果．与其它方法相比较，混沌序列优化算法具有原理简单、易于编程和运算、计算结果精度不受人为因素影响和应用范围较宽等优点．     

贺兰山西麓绿洲土壤水分的入渗特性

[目的]研究贺兰山西麓腰坝绿洲土壤水分入渗特性,为当地合理利用水资源和农田灌溉提供理论依据。[方法]在当地选取21个试验点进行野外双环入渗试验,利用不同入渗公式对实测结果进行拟合,并通过多元分析及地统计学方法分析土壤水分入渗特性。[结果]Horton公式的拟合结果相关系数高达0.963,相对误差与均方根误差分别仅为4.09%与0.046 mm/min,拟合精度要优于Philip公式与Kostiakov公式,且模型参数具有较好的物理意义。土壤质地对入渗过程有显著性影响,土壤中含砂量越高,入渗速率越大,达到稳定所需时间越短,而土壤容重与初始含水率则分别对累积入渗量及初始入渗率有一定影响。稳定入渗率最大值约为最小值的12倍,变异系数高达0.677,且由东北向西南呈现递减的趋势。[结论]Horton公式适用于描述腰坝绿洲土壤水分入渗过程,土壤性质差异对入渗过程有较大影响,同时在空间上入渗率也存在较强变异性。     

单次污水灌溉后长期污灌土壤镉的垂向分布特征

以河南省新乡市娘娘庙污灌区一块约328 m2的田块为研究区,采用均值、变异系数、半方差函数及分维数等相结合的方法,分析一次污水灌溉前后10 d内东西向剖面A、B、C和D(南北向每相距10.5 m设置1个剖面,由北至南依次编号为A、B、C和D)的土壤有效镉的垂向空间变异及其分布特征,为田块土壤中有效态镉分布与土壤植物修复相结合的研究思路提供基础性探讨。结果表明:灌水后,土壤有效镉含量在剖面A、B、C和D的均值分别减少0.06 mg?kg?1、0.11 mg?kg?1、0.14 mg?kg?1和0.23 mg?kg?1,呈现中等离散程度;在0.393~1.308 m变程范围内,块基比C0/(C0+C)25%,土壤有效镉剖面总体表现出由随机性引发的变异较小,空间相关性较强;剖面A、C和D土壤有效态镉的分维数降低,空间变异程度减弱。Kriging插值结果表明该区有效镉呈条带状分布格局,且在0~15 cm土层呈现累积现象;沿灌水方向,土壤有效镉含量剖面等值线分布由密集到稀疏。相关分析表明,土壤有效镉含量与土壤有机质含量呈正相关,与土壤含水率呈中等程度相关,与p H呈现强负相关,表现为土壤有机质含量越高土壤有效镉含量越大,p H越高土壤有效镉含量越小;污水灌溉对土壤有效镉、土壤含水率、土壤p H和土壤有机质的影响显著,同时会削弱有效镉与各影响因子间的相关关系。伴随着污水灌溉动态的有效镉分布和变异特征可以为应用植物吸附进行土壤重金属污染修复方面的研究提供基础数据。     

山东禹城地区土壤入渗特性的空间变异研究

在中科院禹城综合试验站102 m×52 m面积内选择样点,采用经典统计学和地质统计学方法,对土壤稳渗率和入渗经验指数的空间变异性进行研究.结果表明,土壤稳渗率和入渗经验指数均服从对数正态分布,表现出空间变异结构,但不是完全的随机变异,在一定范围内存在着空间相关现象.利用克立格最优内插估值法,绘制了土壤稳渗率和入渗经验指数的等值线图,可准确、直观地了解该地区农田土壤垂向透水性的空间分布规律.     

作物根层土壤水分动态监测最佳测量深度研究

利用中国科学院禹城综合试验站2001-2007年农田土壤水分动态监测数据,进行数据相关性分析和方差检验。结果表明,深度30 cm处土壤水分含量与0~50 cm土壤水分含量平均值高度相关,并且两者之间构成一定的转换模型。最后,利用2008年0~50 cm土壤水分实际测量值与通过模型计算得出的预测值两者进行比较,结果证明,拟合效果较好。因此,30 cm可以作为作物根层土壤水分含量测定的最佳土层深度。该结论适用于黄河下游冲积平原地区的农田土壤水分含量监测。     

随机搜索算法在确定含水层参数中的应用

以无限含水层和有直线隔水边界情况下的解析解为基础,分别应用原始随机搜索与受控随机搜索两种算法求解分析抽水试验数据,识别含水层参数问题。编写了两种随机搜索算法的运算程序,采用不同待估参数初始输入范围进行了数值实验。结果表明:①两种随机搜索算法均可成功地应用于分析抽水试验数据,识别含水层参数;②随着输入待识别参数初始取值范围的增大,搜索运算时间增长,但不影响最终参数识别结果;③原始搜索算法的运算时间小于受控搜索算法的运算时间。与其他算法相比,随机搜索算法具有原理简单,易于编程运算和计算结果与参数初始输入值基本无关等优点。     

变异函数在禹城土壤入渗参数分析中的应用

通过野外布点试验,运用地统计学方法,研究了禹城市农田土壤稳渗率的空间分布,结果表明:稳渗率具有较大的空间变异性,服从对数正态分布.空间结构可用球状变差函数模型进行描述.地表层与犁底层稳渗率的相关距离分别为23.7m和17.2m.利用克里格法绘制了稳渗率的等值线图.     

基于改进的粒子群优化算法确定河流水质参数

【目的】将改进的粒子群优化算法应用于河流水质模型参数求解,为预估河流水质参数提供一种有效的方法。【方法】以粒子群算法为基础,用混沌序列的产生过程模拟粒子初始化提高算法的全局搜索能力,加入单纯形算法提高计算精度,建立改进的粒子群优化算法。用改进的粒子群优化算法对一维及二维河流水质模型参数进行求解,并进行实例验证。【结果】改进的粒子群优化算法可以有效地应用于一维及二维河流水质模型参数的求解;随着参数取值区间的不断扩大,算法的运算时间增加;改进的粒子群优化算法比粒子群优化算法具有更好的收敛性且计算精度更高。【结论】改进的粒子群优化算法能改善原算法易陷入局部最优解的不足,是分析河流水团示踪试验数据、预估一维及二维河流水质模型参数的一种有效方法。     

基于去趋势波动分析法的土壤含水量变化特性研究

为探讨栾城站农田土壤含水量的长期演变规律和机理。运用去趋势波动分析法,对栾城站2002—2008年土壤含水量时间序列进行了分析,得到了土壤含水量长期演变规律的参数标度指数,探讨了不同层次含水量序列的长程相关性及其内在的演变规律,并用分形维数定量描述了土壤含水量动态变化过程的分形特征。结果表明:不同层次序列的标度指数均大于0.5,即序列具有长程相关性,含水量变化存在着趋势性成分。随着深度的增加,标度指数逐渐增大,揭示了含水量变化的长程相关性越来越强;另一方面,随着深度的增加,分形维数逐渐减小,表征了含水量的波动幅度越来越稳定,这也与实际相符。