宁县典型测井地下水埋深的灰色预测研究

采用灰色系统理论中灰色动态模型GM（1,1）,对一观测孔地下水位埋深进行灰色动态模拟。利用观测孔2011年实测地下水位埋深数据建立GM（1,1）预测模型,并对2012年地下水位埋深进行预测。经验证,模型预测精度较高,具有一定的实用价值。     

洛惠渠灌区地下水水位变化规律研究与预测

分析灌区29年间（1977-2005年）井点水位变化规律,建立地下水位二元线性回归模型,并利用模型来预测未来15年的地下水位变化趋势。结果表明：地下水位1977-1984年为平稳阶段,1985-1992为埋深变浅阶段（恶化阶段）,1993-2001年为埋深变深阶段（改善阶段）,2002年至今又为平稳阶段,主要受灌溉方式影响。未来15年灌区地下水位呈下降趋势。     

回归分析法在地下水动态分析中的应用

多年来,济南泉水断流的主因一直存在争议。本文根据济南泉域1960-2002年43年的地下水位、降雨量、市区开采量、外围开采量的统计资料,建立多元回归模型,找出影响泉域水位动态的因素。分析结果表明,济南泉域地下水动态变化分为两个阶段,上世纪六十年代（1960-1967年）,影响地下水位的主要因素为降雨量,上世纪七八十年代（1968-1989年）,影响地下水位的主要因素为开采量,尤其是外围开采量。在此基础上,对回归模型进行了检验和预测,在模拟时间内的平均误差为2.1%,预测阶段内的平均误差为5.08%,与实际情况基本符合。     

变化环境对NamLik1-2水库下游生态水文情势的影响研究

为探究重要国际河流湄公河支流NamLik河在NamLik1-2水库建设后下游的生态水文情势变化,基于水库下游Hinheup水文站1980—2018年日平均流量数据、流域ERA5再分析气象数据以及NamLik流域地理信息数据,采用IHA＿RVA法定量分析水库运行后河流水文情势改变;基于SWAT模型分析了气候变化和水库调度对水库下游径流年内分配变化的贡献率。结果表明：（1）NamLik1-2水库建库后下游水文情势发生较大改变,整体水文改变度达79%,属于高度改变;下游河道流量年内分配变化显著,月均流量指标的水文改变度达到70.4%。（2）基于SWAT模型对无水库情景的天然径流还原结果,计算得到水库对径流汛期减少和枯季增加的贡献率分别为142%和71%,而气候变化的相应贡献率分别为-42%和29%,水库运行是引起下游径流年内分配变化的主要原因。     

基于多变量LSTM神经网络的地下水水位预测

为解决以往模型未考虑地下水位相关影响因素的问题,探讨长短期记忆（LSTM）神经网络在地下水位预测中的应用,利用长短期记忆神经网络,采用多变量输入的方式,构建了基于多变量LSTM神经网络的地下水水位预测模型。以泰安市岱岳区J1号监测井为例,采用2001-2014年地下水水位动态监测资料与相关影响因素数据,利用多变量LSTM神经网络对2015-2016年地下水位进行预测,并与单变量LSTM神经网络和反向传播（BP）神经网络进行对比。研究结果表明：以相关影响变量为输入的BP神经网络无法考虑时序变化规律,预测均方根误差最大,为2.399 3;以地下水位为变量输入的单变量LSTM神经网络仅能根据时序变化作出相应预测,无法考虑相关变量影响,预测均方根误差为2.102 2;基于多变量输入的LSTM神经网络的预测精度显著高于单变量LSTM神经网络和BP神经网络,预测均方根误差最小,仅为1.919 1。总体上,多变量LSTM神经网络地下水位预测模型仅在某些峰值处误差较大,但总体预测效果较为理想。     

石羊河流域中下游地区地下水位动态特征及变化趋势

依据石羊河流域中下游地区64个观测点30年（1978-2007）的地下水位观测资料,定量分析了地下水位的季节性动态特征和多年变化规律及其分布地带,将季节性动态划分为径流、开采、灌溉一开采、蒸发4种类型,多年动态划分为快速下降、缓慢下降和基本稳定3种类型。采用灰色理论建立了所有观测点地下水位的灰色残差修JEGM（1,1）预报模型并进行了预报。预报至2010年,石河河流域中下游地区的地下水位仍将处于不断下降过程,但下降幅度较1978-2007年有所减缓,部分地带地下水位可能趋于稳定。预报结果对于改善流域特别是下游民勤绿洲的生态与环境将起到积极的影响。     

基于主成分-时间序列模型的地下水位预测

地下水位预测是区域水资源管理的重要依据。针对地下水位在时间序列上表现出高度的随机性和滞后性,建立了基于主成分分析与多变量时间序列CAR（Controlled Auto-Regressive）模型耦合的地下水位预报模型,将该模型应用于济南市陡沟灌区地下水位预测,结果显示,模型模拟值与实测值的决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数E_ns均达到0.90以上;以2011年为基准年,当降水量减少10%~20%,蒸发量和生活用水量增加10%~20%,调入27.39万~137.0万m3地表水用于农业灌溉时,到2030年灌区地下水位将维持在30.99~31.29 m,较基准年上升0.12~0.42 m。在区域水资源紧缺的背景下,适当引入地表水灌溉,减少地下水的开采,灌区地下水位将逐步回升,对于灌区的可持续发展和区域水资源的合理利用具有重要意义。     

基于灰色理论的地下水埋深预测分析

根据灰色理论预测的基本原理,建立GM（1,1）预测模型,对河北省沧州市东辛店乡地下水位埋深进行实例预测,并对预测结果进行精度检验,分析灰色理论模型在地下水位埋深预测的可行性,结果表明：灰色GM（1,1）可以在数据较少的情况下进行短期预测,且预测精度高,计算简单;另外,通过预测结果和采取措施后的实际水位埋深的比较,可以清晰的看到所采取措施的效果。     

黑河干流拟建水利工程对下游生态环境的影响分析

依据典型年份实际调查资料和以往研究成果, 采用地下水均衡方法, 定量对比分析了黑河拟建水利工程对下游地区地下水资源变化趋势, 并利用Visual Modflow三维地下水非稳定流软件系统模型对下游盆地未来20 a(2008—2028年)地下水位及其生态环境变化趋势进行了预测.结果表明: 在拟建工程实施20 a后黑河下游地下水位总体上处于下降趋势, 但下降幅度呈逐年减少状态直至趋于新的动态平衡.金塔-鼎新盆地地下水位下降幅度最大的地段是黑河沿岸为0.51~0.87 m, 但由于人工农业绿洲补充, 故生态环境不会有大的改变.额济纳盆地地下水位下降幅度最大的地段是古日乃及外围, 分别为1.0 m以上和0.5~1.0 m, 将引起植被的衰亡和种群的更替变化; 大部分地段地下水位下降幅度介于0.0~0.50 m之间, 对现有的生态与环境影响不显著; 桃来三达-额济纳旗以北地下水位呈现上升趋势, 上升幅度为0.10~0.87 m, 东居延海一带上升幅度大于0.87 m, 这一地区植被长势趋于良好, 植被覆盖率会有所增加, 将形成围绕海子的天然绿洲.     

宁东北部 NDVI 时空变化及其影响因素

为探究宁东北部植被指数的变化及其影响因素,明确NDVI的时空变化规律及其与地下水位埋深、气温、降水量和蒸发量等水文气象因素之间的响应关系,应用MODIS NDVI数据结合同时期气象和区域地下水位埋深数据进行统计分析。结果表明：2000—2019年宁东北部植被指数整体呈现增长趋势（68.41%增长率）;区域内植被指数由东南向西北逐渐变大,西北部NDVI大于0.3的面积增加了15.63%;NDVI与气温和降水量呈正相关关系,与地下水位埋深和蒸发量呈负相关关系,在地下水位埋深为3～4 m时,植被指数达到最大。研究区植被指数变化受地下水位埋深和气候因素的共同影响,各因素对NDVI的影响程度表现为蒸发量>地下水位埋深>降水量>气温。     

河南某大型裂隙岩溶水源地地下水位动态分析

青多水源地岩溶地下水是济源市的主要供水水源,研究其地下水位动态变化特征及影响因素对地下水资源合理开发及生态环境保护意义重大,探明蟒河口水库是否补给水源地对城市安全供水具有重要意义。依托河南某大型裂隙岩溶水源地多年逐月（1994年6月—2019年12月）地下水位动态监测资料,对不同阶段、不同时段的地下水位动态进行分析,采用逐步回归分析方法定量确定水源地地下水位动态的影响因素,建立水位动态预测的逐步回归方程。结果表明:①第一阶段（蟒河口水库蓄水前）,水源地地下水位主要受降水和开采影响。其中,第1时段（1994年6月—2005年12月）,水源地开采量约2×104 m3/d,地下水位主要受降水量影响,开采量影响较小;第2时段（2006年1月—2014年8月）,水源地开采量由2.2×104 m3/d逐渐增大到约6.5×104 m3/d,地下水位受开采和降水双重因素影响,总体呈现下降趋势。②第二阶段（蟒河口水库蓄水后）,水源地开采量由2014年8月的6.5×104 m3/d增大到2019年6月的8.8×104 m3/d,岩溶地下水位不降反升,其水位主要受蟒河口水库蓄水和降水影响,开采量影响甚微。在不考虑蟒河口水库蓄水影响的情况下,应用建立的逐步回归方程对水源地地下水位进行预测,蟒河口水库蓄水后实测的水源地地下水位高于预测水位,并从水源地水文地质条件、蟒河口水库蓄水水位、水质特征等方面论证了蟒河口水库的补给效果。本研究可为水源地地下水资源评价、水资源可持续利用和管理提供科学依据,也可为类似地区地下水动态研究提供参考。     

新疆塔里木河下游物种多样性变化与地下水位的关系

根据塔里木河下游9个断面40眼地下水位观测井和8个植物样地野外采集的数据，运用物种多样性指数对塔里木河下游物种多样性与地下水位变化进行了分析计算。研究表明，塔里木河下游物种多样性与地下水位变化有着密切的关系，地下水位对物种多样性的变化起着主导作用。塔里木河下游浅层地下水位埋深较大，并且表现为由上游段至下游段逐渐加深这样一个明显的递减变化。塔里木河下游物种多样性指数较低，Shannon Weiner指数和Simpon指数分别变化在1.93~0.53之间和0.82~0.35之间；随着由上游段至下游段地下水位埋深的加大，塔里木河下游植物种类减少、群落结构简单、物种多样性指数和丰富度指数呈明显降低的态势。反映了干旱区水分胁迫对生态系统的强烈影响。     

砂土地震液化预测的GA_SVM_Adaboost模型

为快速准确地对砂土液化情况作出预测,选取地震烈度、地下水位、覆盖厚度、标贯击数、平均粒径、地貌单元、土质及不均匀系数为主要影响因素,运用相关性分析和因子分析模型对其进行分析和属性约减,采用遗传算法（GA）对支持向量机（SVM）的参数寻优,结合Adaboost迭代算法,建立预测砂土地震液化的GA_SVM_Adaboost模型。选用唐山地震砂土液化现场勘察资料中的329组数据对模型进行训练,利用该模型对剩余68组砂土液化数据进行预测。最后,将预测结果与GA_SVM和SVM模型预测结果进行比较。结果表明,3个模型的平均预测准确率分别为100%、98.04%、89.71%,基于因子分析的GA_SVM_Adaboost模型的预测准确性优于GA_SVM模型和SVM模型,是一种解决砂土地震液化预测问题的有效方法,具有一定的应用参考价值。      

鄱阳湖洪泛系统淹没动态时空异质性特征及驱动机制

摘 要：因鄱阳湖主湖区与毗邻碟形湖区之间存在季节性动态的连通条件,导致了主湖区和碟形湖区水体淹没状况的非一致性,这种差异造就了两者不同的生境特点。基于ESTARFM（Enhanced Spatial and Temporal Adaptive reflection fusion model）模型,通过重构2000-2020年鄱阳湖区连续的高时空分辨率水体淹没数据,分析了鄱阳湖洪泛系统淹没动态的时空变化特征及其驱动因素。研究发现,近20年来鄱阳湖洪泛系统主湖区与碟形湖区水体淹没面积多年平均值分别为1239 km2和407 km2。受湖泊淹水自然过程和人为干扰的影响,碟形湖的淹水动态在涨水期（3月）和退水期（10月）与主湖区存在明显差异。在空间上,鄱阳湖的淹没频率总体上呈“北高南低”的分布格局,主湖区和碟形湖区水体淹没频率分别为58%和36%。研究时段内,鄱阳湖洪泛系统水体淹没面积与淹没频率整体上呈减小趋势,但碟形湖区内二者均呈微弱的上升趋势。近年来,鄱阳湖流域入湖流量的增加是导致碟形湖区水体淹没面积和淹没频率呈现增加趋势的主要原因,而主湖区水体淹没面积和淹没频率的下降主要归因于长江中上游来水减少、三峡工程运行引起的长江中下游河床降低、以及鄱阳湖区大规模采砂活动引起的入江水道下切侵蚀等综合作用造成的湖泊泄流能力的增大。研究结果对于深化湖泊洪泛系统水文复杂性的认识、促进洪泛湿地系统的管理实践具有重要的科学意义。     

龙湖周边机井开采对地下水流影响的数值模拟

人工湖、库和河流等将改变区域水文循环过程，特别是地表水与地下水交换关系。本文对郑州市规划的龙湖入渗水利用和龙湖周边机井布设方案进行比较分析。龙湖水体形成后，湖区与周围地下水位的 2．5m落差将使湖水大量入渗补给地下水，大范围抬升湖区周围地下水位，龙湖周围低洼处将有发生盐碱化的危险，威胁到紧靠龙湖的西部国家森林公园和规划中的东北部生态回廊绿地。本文利用美国地质调查局（USGS）颁布的三维地下水数值模型（MODFLOW），模拟不同湖底防渗措施和机井开采方案下龙湖周围地下水位变化以及龙湖入渗量，对龙湖周边布井方案可行性和降低地下水效果加以分析和比较。     

砂土液化预测的Fisher判别模型及应用

基于Fisher判别理论建立了砂土液化可能性的Fisher判别分析（FDA）模型。在分析砂土液化影响因素的基础上,选取烈度、震中距、地下水位、砂层埋深、标贯击数、平均粒径、不均匀系数、剪应力比等8个实测特征指标作为FDA模型的预测指标。利用砂土液化的实测数据作为训练样本进行训练,建立FDA模型对砂土液化进行预测,并用其他未参加训练的实测数据进行了验证。研究结果表明,FDA模型简便可行、预测精度高,是解决砂土液化预测问题的有效方法之一。     

永定河生态补水的地下水位动态响应

永定河流域生态修复是京津冀协同发展的重要议题,地下水位对生态补水动态响应的研究是关键的科学问题。以2020年春季永定河生态补水实践为研究基础,采用地下水均衡分析、相关分析和聚类分析等多种技术手段,详细讨论了不同河段河道渗漏损失、地下水动态变化与控制因素。研究发现,2020年春季大流量生态补水河道的渗漏损失率（20%~40%）比2016年（30%~60%）和2019年（41%~58%）的小流量生态补水低;生态补水条件下,77眼观测井地下水动态呈现显著回升、变化不显著和持续下降三种变化规律;根据影响因素划定了河道渗漏补给主控型、河道渗漏和降水主控型、河道渗漏-降水-地下水开采作用明显型、河道渗漏-降水-地下水开采作用不明显型4种类型。其中,河道渗漏主控型的监测井在补水期的地下水位迅速升高,升幅一般在1~19 m之间,最大达20 m,而且存在明显的滞后性。这些规律可为制定科学的生态补水方案提供技术参考。     

灰色预测在地下水位预测中的应用

针对小南海泉域地下水位的预测影响因素多,数据量少,不确定性较大的特点,本文由实测的数据按照井号,每月为一组,由方差的已定范围来选择置信度,并求出灰度值,从而得出,灰色理论适用于地下水位的预测。然后,用GM(1,1)为预测模型对小南海泉域的地下水位进行了预测,每四个数据一组得到预测数据,对比原始数据与预测数据,其变化趋势基本一致,误差在允许范围内,用GM(1,1)模型进行地下水位的预测,能够得到较为准确的预测结果,可以应用于实际的预测工作。     

基于异质SVM神经网络的土壤盐渍化灾害预测模型

为研究银川平原普遍存在的土壤盐渍化问题,文章对银川平原的土壤盐渍化程度及潜在的发展趋势作出预测。利用Landsat 8 OLI数据与野外实测数据,选取地面高程、地下水位埋深、地下水溶解性总固体、植被指数、盐分指数及干旱指数为预测指标并提取指标值建立数据集,结合野外实测样点数据,建立基于异质支持向量机（Support Vector Machine,SVM)神经网络算法的盐渍化灾害预测模型。结果表明:（1）建立预测模型时,选择Radial Basis Funciton作为模型的核函数,c=100且g=3时预测精度最高可达85%;（2）研究区轻度盐渍化土壤面积约854 km2,中度盐渍化土壤面积约985 km2,重度盐渍化土壤面积约231 km2,主要分布在平罗县西大滩、银川芦花和吴忠苦水河地区;（3）银川平原北部的土壤盐渍化情况较严重且多分布于耕地周围的撂荒地以及地下水位埋藏较浅的地区,耕地资源中土壤盐渍化状况较严重,应注重耕地的合理灌溉与排水,增加土壤的可持续利用性。     

汾河二库蓄水对兰村水源地影响的数值模拟研究

首先建立了汾河二库及其下游地区水文地质概念模型,然后根据地下水水头长观资料识别模型的水文地质参数,运用可视化标准软件Visual Modflow,建立了地下水三维不稳定流模型来刻画汾河二库地下水下游区域流动的基本规律。运用识别后的模型预测了未来2010年和2015年水库不同蓄水位条件下的地下水动态变化。模拟结果表明,汾河二库的建成使周围地下水流动发生了变化,水库蓄水造成流域地下水位的上升,但对兰村水源地的影响有限。