山西省汾河灌区地下水水位动态预报方法初步研究

本文依据山西省汾河灌区四站多年的地下水埋深及相应气象资料建立了地下水埋深预报的经验模型和频谱分析模型,并对两种模型的预报效果进行了检验和对比分析.结果表明,两种模型均能满足预报的精度要求,但经验模型的精度要更高.     

非平稳时序模型在地下水动态预报中的可行性分析

以陕西省宝鸡峡灌区一典型井的水位埋深数据为资料,运用回归分析,傅立叶级数频谱分析及自回归模型分析等方法,建立地下水埋深的非平稳时序模型。采用该模型对该典型井未来水位埋深进行预测,将预测结果与实测数据进行对比。分析该模型的预测精度及其误差来源,阐述其应用于地下水动态预报的可行性,从而对如何提高该模型预测精度提出建议。     

地下洞室埋深对围岩双重非线性影响的有限元分析

分别使用小变形和大变形弹塑性有限元方法,对位于不同埋深的地下洞室围岩动态进行了计算,分析了围岩中的塑性区、位移场和应力场。当洞室埋深较小时,岩体双重非线性表现不明显,小变形与大变形方法所得结果相当接近;当洞室埋深较大时,岩体的双重非线性明显呈现而使得两种方法的结果相差较大,此时宜选择用大变形理论。     

全过程联合校正方法在饶河流域洪水预报中的应用研究

为提高饶河流域洪水预报精度,将全过程联合校正(EPJC)方法与三水源新安江(XAJ)模型结合,按一定比例划分洪水预报总误差为各过程误差,基于系统响应理论反演得到面雨量计算误差和模型参数误差,重新输入流域水文模型正演得出校正后的洪水过程。选取洪峰流量相对误差、峰现时间绝对误差、径流深相对误差和确定性系数作为模型评价指标,量化XAJ预报与EPJC校正结果,并与传统的动态系统响应曲线(DSRC)方法进行对比。结果表明,EPJC能够考虑全过程误差,与实际误差分布情况更相符,可提升饶河流域的洪水作业预报精度,值得进一步研究与推广。     

基于灰熵法的深部煤层瓦斯含量影响因素分析及预测

为了提高深部煤层瓦斯含量的预测精度,提出了采用灰熵分析法对瓦斯含量影响因素进行研究,以潘三矿深部11-2煤层为例,根据灰熵关联度的大小选取不同的影响因素分别建立了GM（1,3）、GM（1,4）和GM（1,5）预测模型,依据精度检验结果选择精度更高的瓦斯预测模型。研究结果表明,影响潘三矿深部11-2煤层瓦斯含量的因素重要程度从大到小依次为:主断层距离、煤层埋深、煤厚、顶板砂泥比、煤层倾角。由此建立的3个模型的预测精度都在合格以上,其中GM（1,4）模型预测精度达到了1级,平均相对误差为5.063 6%,可采用该模型对11-2煤层瓦斯含量进行预测,为深部煤与瓦斯安全高效开采提供可靠依据。      

常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性评价

国内常规土类剪切波速与埋深的统计关系公式(刘红帅等《常规土类剪切波速与埋深的关系分析》一文中,表2—5中的幂函数和一元二次函数模型公式)作为全国性经验公式,已成为地区经验公式检验对比的重要参考,但缺乏较系统的可靠性评价。为此,选取国内典型地区(北京、鲁西、成都、天津、常州、武汉6个区域)的剪切波速与埋深的统计经验公式,检验全国性常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性。结果表明:幂函数模型预测的剪切波速随深度增大而增大,符合定性认识,而一元二次模型有可能出现不合理的回弯反常现象,不应继续采用。全国性剪切波速经验公式在不同地区的预测精度差异显著,在大多数地区对于绝大数土类预测的相对误差总体在±20%以内,在少数地区对于大数土类预测的相对误差超过±20%,仅在近地面20 m内的相对误差较大,最大可达40%左右。建议优先选择适合当地的剪切波速经验公式;当缺乏本地公式,需选用全国性剪切波速幂函数型经验公式时,应先经过本地实测资料检验确认后方可使用;20 m范围的剪切波速最好以实测为准,这有助于降低全国性剪切波速经验公式带来的显著误差。     

逐步回归分析在枯水期地下水位埋深预报中的应用

本文介绍了用逐步回归分析法进行地下水位埋深预报的原理及步骤,并通过实例对预报中出现的几个具体问题进行了讨论。     

不同埋深马兰黄土孔隙结构试验

本文采用"注胶法"制得用以观察分析和定量研究的黄土微观结构试样,借助扫描电子显微镜和数字化图像分析系统,观察并讨论黄土孔隙结构特征及其随黄土埋深增加的变化规律。结果表明,不同埋深马兰黄土依据孔隙率或孔隙面积率分类均属于疏松多孔性土。黄土孔隙连通性随埋深增加逐渐减弱;埋深由小到大,马兰黄土孔隙的主要结构特征由相对不稳定的大、中架空孔隙,过渡为相对稳定的微、小镶嵌孔隙,定量表现为大、中孔隙面积率之和随黄土埋深的增加减小约63.04%,而小孔隙面积率增加约40.57%,微孔隙面积率增加约22.47%。通过对孔隙形状分布的分析,上述不同类型孔隙面积率的增加或减少主要源于细长形和不规则形孔隙面积的改变。此外,不同埋深马兰黄土中细长孔隙的面积在微、小、中、大孔隙的面积中均占主导地位。就孔隙数量而言,马兰黄土中微、小、中、大孔隙的数量随深度增加依次急剧减少,此现象主要由4种孔隙中圆孔数量的显著差异引起,表明圆孔的孔径多偏小。     

水库洪量模拟预报误差分析

根据水库洪量模拟预报误差评定的方法,按照预报方案进行预报操作,将得出的预报值与实测值进行对照,计算出绝对误差与相对误差,然后统计在各种允许误差条件下的合格率,得到在一定合格率要求下的可能产生的相对误差,或找到达到一定的允许误差条件下的预报合格率,为提高水库模拟预报的精度提供技术支撑。     

不同洪水预报模型在拒马河流域的应用对比分析

拒马河水系为海河流域防洪重点区域,预报难度大,精度要求高。根据海河流域拒马河水系历史水文资料,分别采用新安江模型、增加超渗的新安江模型、河北雨洪模型和人工神经网络模型,对1956年、1963年和2012年暴雨洪水进行预报对比分析,研究结果表明:4种模型均可应用于暴雨强度大、降雨历时长的历史洪水模拟,洪峰流量模拟相对误差均小于20%,尤以人工神经网络模型模拟精度最高,4种模型在干旱半干旱地区均具有推广应用价值。     

黄土地区水平荷载作用下闭合型地下连续墙基础承载 性状分析

地下连续墙基础相对于一般桩基础的一个显著特点就是整体刚度大,水平荷载作用下基础一般有两种工作状态和破坏机理:其一是刚性短桩,表现为转动或平移破坏;其二是弹性长桩,表现为挠曲破坏。数值模拟表明:在一定范围内随着墙体埋深的增加,在大小相等的水平荷载作用下,基础埋深越大,其水平位移则越小。但埋深超过30m后,墙体埋深对基础的水平变形影响变得不显著。即当闭合墙体的埋深超过一定深度后,过分的加大闭合墙体的埋深无助于提高基础的水平承载性能。     

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。     

气候变化与人类活动对石家庄市藁城区地下水位埋深的影响分析

为了探寻石家庄市藁城区地下水埋深动态变化规律,以藁城区2001—2018年的年降水量、地下水人工开采量等数据为基础,对藁城区地下水位埋深进行研究。首先采用P-Ⅲ型曲线法确定降水序列的丰、平、枯年份,分析不同降水量情况下地下水位埋深变化规律;其次,利用地下水开采潜力系数法和灰色关联度法对人工开采量和地下水位埋深的关系进行研究。结果表明：1）藁城区地下水位埋深在2001—2016年逐渐增大,在2016—2018年趋于减小,2016年为转折点;在空间上藁城区地下水位埋深呈现出北部埋深小、南部埋深大的特征,北部水位埋深较同期南部水位埋深要浅5~10 m。2）降水是驱动藁城区地下水位埋深变化的重要因素,枯水年水位埋深变幅在0.8~1.5 m之间,平水年水位埋深变幅在0.3~1.2 m之间,丰水年水位埋深变幅在0.3~1.1 m之间。主灌期（3—6月）的地下水位埋深增加速率均为cm/d级,非主灌期（7—10月）的地下水位埋深减少速率均为mm/d级。3）人工开采是驱动藁城区地下水位埋深变化的主导因素,其中农业开采量占人工开采量的80%。综上认为,藁城区一直处于严重超采状态,地下水累计超采量每增加1亿m³,地下水位埋深增加0.45 m。     

额济纳绿洲沿河区地下水位埋深对生态输水的响应研究

通过连续3 a对额济纳绿洲沿河区的地下水位埋深监测,分析地下水位埋深在纵向、横向的响应及地下水位埋深响应强度情况,探讨生态输水后地下水位埋深动态响应的初步规律。初步结论:生态输水后地下水位埋深出现显著地变化,平均地下水位埋深由输水前的4.5m降低到3.27m,降幅为27.3%;距输水口越近,距输水河道距离越近,地下水位埋深越小,其降低幅度也越大。     

非完全粗糙平板锚旋转安装过程中的丢失埋深研究

吸力贯入平板锚被用于系泊深海浮式结构,实际应用中必须预估平板锚旋转安装过程中的丢失埋深。采用大变形有限元方法探索非完全粗糙平板锚在正常固结黏土中的旋转过程。大变形有限元法通过网格重剖避免平板锚大幅值平动和转动引起的土体单元扭曲。根据平板锚旋转到达的埋深,实时更新“锚-土”界面上的摩擦剪切强度。将数值模拟结果与离心机模型试验进行对比验证,表明高岭土中平板锚表面的粗糙系数约为0.3。平板锚丢失埋深随粗糙系数的减小而增大,但粗糙系数对丢失埋深的影响受平板锚厚度比和拉力偏心比的耦合作用。厚度比和偏心比越小,粗糙系数对丢失埋深的影响越显著。     

SMA-LSTM模型在径流预报中的适用性研究

径流预报对于防洪、发电和生态调度等具有重要意义。以大渡河丹巴以上流域为研究区域,采用黏菌优化算法（SMA）对长短期记忆神经网络（LSTM）的隐藏层输出维度进行优化,构建SMA-LSTM模型对未来10日径流过程进行预报,以探讨深度学习方法对流域径流预报的适用性。基于2012—2017年的日降雨量和日流量资料,构建了预见期为10天的逐日径流SMA-LSTM预报模型,以2018—2019年的资料进行模型验证;采用最大1日径流量相对误差和10日总径流量相对误差作为SMA-LSTM模型精度的评价指标,并与未优化的LSTM模型和新安江模型结果进行对比。结果表明：SMA-LSTM模型具有较高的模拟和预报精度,无论是在率定期还是验证期,两种指标均控制在±10%以内,且两种指标的绝对值平均都不超过7%;整体而言,SMA-LSTM模型精度更高,预报的径流过程与实测过程更为贴近。研究成果可供流域径流预报实际工作参考。     

相关分析法在地下水位预测中的应用

针对邢台县的地下水开采情况,采用1991-2005年15年的埋深和雨量资料,采用相关分析法,用埋深和降雨量建立相关关系,对邢台县的地下水位进行预测,建立预报模型,预测其未来的变化,做到对其未来的变化趋势心中有数,对水资源的管理和国民的生产生活都是十分有益的,为经济社会发展服务。     

洪水预报自回归实时校正多步外延方法研究

自回归模型在洪水预报实时校正中应用广泛。针对自回归模型进行连续多时段校正时中间误差系列缺失问题,提出一种基于历史洪水预报误差系列的样本重组自回归外延方法,以淮河流域王家坝断面为背景,选用洪量相对误差、洪峰相对误差、峰滞时间和确定性系数四个指标开展校正效果评估,并与时程递推外延方法对比。结果表明:样本重组外延方法可以提升洪水预报精度,延长洪水预报有效预见期,特别在降低洪量误差和提高洪水过程的拟合精度上优势更为显著。同时,该方法泛化能力较强,具有实用价值。     

GM(1,1)模型在丰县地下水水位预测中的应用研究

灰色GM(1,1)模型是基于灰色系统理论的一种预测方法,具有对历史样本数量要求少、计算简便、验证方便等优点,在诸多领域得到广泛应用。本文建立GM(1,1)模型对江苏省丰县III承压地下水水位埋深进行预测,详细阐述了地下水水位埋深时间序列的GM(1,1)模型的原理和建立过程,根据模型的预测值和实测值,对模型的精度进行检验,并对预测结果进行了分析。结果表明:丰县各水位埋深监测点GM(1,1)数学模型精度均达到I级,预测2018-2020年丰县地下水水位呈现逐年下降趋势,水位降落漏斗将不断扩大。丰县应积极寻求地表水源,在徐州市区域供水一体化形势下尽快启用小沿河地表水,科学合理开发利用地下水资源,保证区域水资源均衡发展。     

解决潜水蒸发问题的阿维里扬诺夫经验公式在地下水数值模型中的应用——以格尔木河流域为例

数值模型对地下水流和溶质运移等问题进行模拟的方法以其有效性、灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不可缺少的重要方法。在地下水浅埋区,蒸发是地下水的主要排泄方式之一,而地下水埋深是影响蒸发度的敏感因子,因此,数值模型中对地下水埋深的拟合精度,将直接影响地下水数值模拟模型的精度。本文以格尔木河流域为例,通过阿维里扬诺夫经验公式的线性与非线性模型的计算结果对比,来说明如何利用蒸发的数学模型提高模拟精度。