策克白垩纪承压水含水层渗透系数变化规律

以渗透系数的对数作为区域化变量,计算0度、90度方向的试验变差函数,并进行理论变差函数模型拟合,所得结果用来分析策克地区白垩纪承压含水层空间结构并判定含水层可能的各向异性。变差函数模型经交互验证后,再采用普通克里格法进行二维空间插值获得该含水层的渗透系数二维分布。利用地质剖面资料、岩土样分析成果、岩相古地理分析成果对插值得到的二维对数渗透系数等值线图进行验证。     

淮北平原年降水量空间插值模型的比选

为对比不同变差模型在降水量空间插值中的优劣,对淮北平原185个雨量站的2009年年降水观测数据,分别用不同理论变差模型与实验变差值拟合,然后选择普通克里格法进行降水场的变异分析及插值。经交叉验证法等多指标对插值结果检验后,证实了区域降水量具有明显的空间相关性,且三种拟合后变差模型的差异主要在短距离(h<10km)内。同时在现有站网布设方式下,三种模型插值结果并无显著差异,但以球状函数拟合插值结果整体效果最佳。     

元素空间分布插值方法的对比研究:以铜陵地区土壤中的重金属元素为例

文中以铜陵地区As、Cd、Cu、Pb、Tl、Zn等6种土壤污染元素为例,选取常用且具有代表性的反距离加权法、径向基函数法、普通克里格法、多维分形法4种空间插值方法,进行土壤元素空间插值,并对其结果进行验证分析和评价。各方法均选取最优参数进行插值对比,土壤样本数共372个,其中337个用于插值计算,35个不参与插值计算而用于验证插值结果。对比研究显示,普通克里格法对刻画区域土壤元素的空间分布趋势效果最佳,但其半变异函数模型及参数的优选仍有待进一步研究;多维分形法对刻画土壤元素局部异常和污染效果最佳,但其对土壤元素分布普遍特征的反映仍需深入研究;反距离加权法和径向基函数法对土壤元素分布的空间插值精度一般,但其简单易用、插值最优参数易于选择。     

不同地质统计方法在确定渗透系数场中的对比研究

应用地质统计方法研究渗透系数场的空间变异性。利用MMR含水层场地实测数据,通过去类分析、特异值处理、正态变换,逐步逼近研究区渗透系数的稳健变差函数,得到三维渗透系数场的几何各向异性套合模型。在此基础上,采用普通克里格法和指示克里格法、高斯序列模拟法和指示序列模拟法分别对数据进行插值和条件模拟。最后结合具体的地质条件,对四种方法在渗透系数场生成中的应用进行对比分析和评价。     

西藏甲玛铜多金属矿床储量的协同克立格估值

西藏甲玛铜多金属矿矿区元素分布复杂,传统的地质统计学方法对其进行储量估算时忽略了多金属的相互影响,因此为了反映出不同金属元素的空间变异情况,采用协同克里格法对该矿区的金属元素储量进行估算。这里首先介绍了协同克里格算法的相关理论和相关技术,然后以此为基础,对不同方向上的空间变差函数进行结构套合的优化,并对协同克里格方程组进行降维处理。最后以2012年甲玛矿区勘探工程的数据为例,以Cu为主区域化变量,以Ag为协同区域化变量,计算了各自的实验变差函数和交差实验变差函数,分别进行协同克里格法插值和普通克里格法插值。交叉验证结果表明,协同克里格估值的标准差为0.6477,在储量计算上面精度更高,并能广泛应用于西藏甲玛铜多金属矿的地质属性、储量估算等空间数据建模。     

土壤碳储量计算中不同插值方法对比研究——以吉林省大安市为例

土壤碳储量问题是大气温室效应和全球变化研究的热点问题。本文采用“单位土壤碳量”方法,计算了吉林省大安市表层土壤有机碳总储量和平均土壤有机碳储量,以为全球碳循环研究提供精确的基础数据。分析和比较了反距离加权、全局多项式、局部多项式、径向基函数和普通克里格等不同插值模型对表层单位土壤有机碳储量空间插值结果的影响,结果表明全局多项式插值的均差最小,径向基函数中张力样条法的平均绝对误差最小,普通克里格法的标准差最小。综合分析来看,普通克里格的有理二次方程式模型插值精度最高。      

昌平区山前平原地下水位空间变异性特征分析

基于Arc GIS的地统计模块和半变异函数模型,在了解昌平区山前平原水文地质条件的基础上,选取30眼地下水位观测井2001—2011年间水位观测数据分析地下水位的空间变异性。利用交叉验证法遴选最优半变异函数模型,结合空间插值分析对未知点进行无偏最优估计。结果表明,北京市山前平原的最优插值模型为0阶球状模型,插值方法选用析取克里格方法;2011年地下水位的块金效应为0.45,受地形起伏、降水以及水文地质条件等因素影响较大,空间相关性强,而地下水降深的块金效应达到0.969,表明人类活动和测量误差等因素对其影响较大,空间相关性弱;由块金效应可知2001—2011年间人为大量开采使地下水位的空间相关性逐年减弱;受到水文地质条件和人类活动的共同影响,地下水流主径流方向上的块金效应为0.34;由于人类大量开采,冲洪积扇中上部地下水位空间变异性变化更为显著,在顶部和下缘空间变异性较小。克里格空间插值结果可为今后开采井的合理布设及进一步研究人类活动影响下地下水系统变异规律提供依据。     

基于不同地质统计方法的渗透系数场对污染物运移的影响

渗透系数场的空间变异性是影响污染物运移结果的决定因素,而地质统计方法是解决渗透系数空间变异性的主要技术手段。本文利用野外场地实测数据,采用普通克里格法和指示克里格法、顺序高斯模拟法和顺序指示模拟法四种地质统计方法,插值估测和模拟再现随机渗透系数场,进而对比研究四种渗透系数场对大尺度污染物运移的影响。研究结果表明,污染羽的质心位置（一阶矩）主要由渗透系数的平均值来决定;污染羽在空间上的展布范围（二阶矩）主要受渗透系数空间变异方差的影响;条件模拟克服了估计法的平滑效果,较好地再现真实曲线的波动性,渗透系数（ lnK）估计方差与污染羽空间二阶矩随着条件模拟次数的增加而减小,并且顺序指示模拟程度更加明显。     

石川河富平地下水库渗透系数空间变异性研究

渗透系数的空间变异性研究是进行地下水库人工回灌的基础。为研究石川河富平地下水库渗透系数的空间变化规律，引入Box-Cox变换及Johnson变换对库区65组野外双环渗水试验及勘探孔数据进行预处理，并以变异函数为工具，运用传统统计学和地统计学方法分析渗透系数的空间变异性。结果表明：库区等效渗透系数变化范围为0.02～6.44 m/d，既服从对数正态分布也服从Box-Cox变换的正态分布。渗透系数空间相关程度中等，最优拟合模型为高斯模型。基于最优模型，渗透系数插值结果整体上呈现西北方向较大、东南方向较小的特点，在梅家坪镇及南社乡附近最大，范围为2.84～6.44 m/d，空间变异尺度小；在觅子乡、庄里镇附近变化明显，空间变异尺度大；在东上官乡南部最小，均小于0.2 m/d，变异尺度小。空间变异受地形、地貌、地层岩性、水文气象条件、试验点及勘探点分布、人类活动等因素的综合影响。回灌位置应选择在梅家坪镇等渗透系数大，空间变异尺度小及受人为扰动影响小的地段。研究结果可为地下水库建设提供理论参考。     

基于空间结构性的距离幂次反比法品位估值研究

为使距离反比加权法(IDW)的估值结果反映出矿石品位的空间结构性,提出了基于数据空间结构性的距离反比加权估值方法(SIDW)。对钻孔样品按长度进行品位组合,通过计算矿体走向、倾向和厚度方向的变异函数分析组合样品中矿石品位的空间结构性。根据变异函数的方向和变程建立表示结构性的各项异性椭球体模型,利用线性变换矩阵将样品的品位数据的各向异性转换为各向同性,从而将样品搜索范围从与矿体产状一致的椭球体转换为球体,进而将计算权重的距离转换为各项同性变换后的距离。以某铜矿为例,分别将IDW和SIDW的估值结果与普通克里格法的估值结果进行对比分析,3种方法的品位估值结果的平均值和标准差基本一致,但SIDW与普通克里格法估值结果的相关系数、相对误差的平均值和标准差等指标均优于IDW,说明基于数据空间结构性的距离反比加权法与普通克里格法的品位估值结果更接近,能够以简单的方法较大程度地反映矿石品位的空间变化,得到较好的矿石品位估值结果。     

东北三省月降水量的时空克里金插值研究

为了实现对时空场任意点进行时空插值,以东北三省1999~2008年的月降水数据为研究对象,选用了一类比较实用的积和式时空变异函数模型进行时空克里金插值。每个站点的降水量都是时间序列,插值之前对各站点的降水进行了时序分解和去季节项处理。在分别得到纯空间和纯时间的变异函数基础上建立时空变异函数。将二维的普通克里金插值扩展为三维,并对1999年10月各站点进行降水量估计,同时与单纯空间克里金插值效果进行比较。结果表明时空插值效果理想,因为同时考虑了空间、时间的相关性,插值精度较空间克里金更高。     

内蒙古白音高勒有色金属矿区基于DIMINE的三维地质建模及矿产储量估算

为提高矿体储量计算的精度,实现矿体的可视化建模和储量计算,以内蒙古白音高勒有色金属矿区为例,提出普通克里格法可视化的计算方法。根据矿区的地质勘查资料,结合DIMINE数字矿山软件建立矿床地质数据库,构建了可视化的矿体三维实体模型,基于地质统计学原理,筛选出钻孔样品数据并对其进行组合,根据组合后样品的统计分布特征,构建了矿区变异函数模型,并对矿床内矿体的品位进行赋值计算,采用普通克里格法进行空间插值,较为准确地计算了该矿床的矿产储量,降低了计算误差,为矿山资源储量管理和开发利用提供了一定的参考。     

基于GIS的甘肃北山花岗岩裂隙密度地质统计分析

以甘肃北山花岗岩中发育的构造裂隙(主要指节理)为研究对象,采用高精度GPS、罗盘等对其进行现场测量,获取裂隙的迹长及产状信息,并将信息导入ArcGIS平台建立裂隙属性数据库; 进而应用地质统计分析理论,以裂隙面密度P21为地质统计分析的区域性变量,探索花岗岩岩体裂隙空间分布特征; 然后借助ArcGIS软件平台建立变异函数模型,利用地质统计学的普通克里金插值方法得到整个区域的面密度预测分布图。结果表明:芨芨槽块段所测某区域裂隙面密度值的半变异函数变程值在20～30m之间,NS和EW方向有明显差异,由此知该区域裂隙面密度分布具有显著空间自相关性,但分布特征不均匀; 此结论对北山花岗岩裂隙空间分布特征的深入研究以及三维裂隙网络建模具有重要参考价值。     

克里金插值参数设置对网格化结果的影响

为研究常用的克里金插值方法各参数对网格化结果的影响,通过应用长方体正演公式,建立模型模拟三种不同测线方向的磁测数据,计算插值数值与采样数值的绝对误差均方根值,评价网格化效果和误差。结果发现,1变基函数对克里金网格化结果影响较大,而linear和power变基函数的网格化误差较小;2网格间距对于网格化结果的影响小于变基函数的影响;3点模式、块模式和各向异性的误差稍小;4漂移模式和搜索范围参数的影响较小,可忽略不计。     

关于地质统计学两个问题的研究

变异函数的拟合和计算费用高是目前地质统计学在推广应用中遇到的主要障碍。本文引出一种新的数学方法——线性规划法,基本上解块了变异函数的自动拟合问题;文章根据克里格方程组的结构,推导出一种无需逐块求方程的快速算法,使原来求解克里格估计值的巨大工作量被减少到可以忽略不计,彻底解块了地质统计方法储量计算的费用问题.     

床面粗糙形态的二元分形插值模拟

针对床面粗糙形态具有自相似性的特点,应用二元分形插值迭代函数系统,对床面粗糙形态进行了分形插值模拟,模拟中分形插值邻域Ak根据Kriging空间插值方法的变异函数球状模型确定,垂直比例因子sm,n通过基于插值点数据的多元统计分析确定.结果表明:分形插值重构的床面粗糙形态与原床面形态的相似程度将随着插值点信息量ic的增加...     

基于地质统计学的吉尔吉斯斯坦库鲁铜金矿三维地质建模

文章以吉尔吉斯库鲁铜金矿床为研究对象,借助Surpac软件建立了矿区三维地质模型;基于地质统计学原理,对样品数据进行三参数对数转换后建立了变异函数结构模型;利用普通克里格和距离幂次反比法分别对矿床进行资源量估算,并以矿区的南矿体为例对估算结果进行分析,绘制矿体在不同方向上品位变化趋势曲线来对模型进行验证与评估。结果表明,采用Surpac软件所建模型可靠,估值精度较高,可为今后合理开发矿山资源提供科学依据。     

基于MODFLOW-SUB建立变渗透系数的地下水流-地面沉降模型

在基于MODFLOW-SUB建立的地下水流-地面沉降模型中,设定黏性土夹层内垂向渗透系数为常数,但黏性土夹层在压缩过程中,其垂向渗透系数会随之变化,因而运用该模型预测长期地面沉降可能与实际情况有较大差距。本次研究通过结合沉降过程中黏性土夹层内垂向渗透系数与水头的变化规律对SUB源代码进行改进,建立变渗透系数模型,并以美国地质调查局建立的加州羚羊谷典型结构为基础设计算例,分别对常渗透系数模型和变渗透系数模型进行模拟。结果显示：在开采初期的前20 a,两模型具有较好的一致性;随着开采的持续进行,变渗透系模型计算的累计沉降量逐渐小于常渗透系数模型,80 a内沉降量减少了约15.6%;随着开采量的增大,两模型产生差异的时间逐步提前且最终沉降差值增大;随着夹层厚度的增大,两模型产生差异的时间逐步滞后但最终沉降差值增大。由此表明,常渗透系数模型和变渗透系数模型在开采初期都具有很好的适用性,可以满足模型精度,但随着开采时间的延续,变渗透系数模型可以更好地反映实际压缩沉降过程。     

老厂矿区煤层气资源的地质统计学研究

使用地质统计学的经典方法，以区域化变量为基础，变异函数为基本工具，在空间分布上既考虑随机性又考虑结构性，对煤层气地质储量进行克里格估计。并以当今国际上科学界颇具影响力软件MATLAB为平台，开发克里格计算软件包KSP，对老厂四勘区煤层气数据的地质统计实证分析得到很好的结果，实现整个计算任务。     

合肥义城地区土壤重金属污染评价中典型插值方法的对比

空间插值对于土壤中重金属元素的空间分布及污染评价具有重要意义。对合肥义城地区土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg等污染重金属元素,以常用且具有代表性的反距离加权法、径向基函数法、普通克里格法,进行了空间插值的对比验证分析和评价。通过对各种元素的空间插值各种误差进行综合比较的结果表明：Cu、Pb、As元素采用普通克里格法进行插值结果最优,而Zn元素采用反距离加权法最优,对于Cd、Hg元素则径向基函数插值法最优。