采用土壤孔隙表面分形维数预测土壤水分特征曲线

采用土壤颗粒体积累积曲线按照不同的粒径分级方法计算表面分形维数,避免了原始计算过程中颗粒密度不变的假设,改进了计算中的缺陷。结合土壤水分特征曲线分形模型—de Gennes模型,预测试样的SWRC。结果发现:不同颗粒分级只会影响表面分形维数的大小;相同颗粒分级情况下,计算得出的分形维数随着土壤粘粒含量降低而减小;采用D2(最大半径为1mm)的分级情况计算出的表面分形维数,预测得出的结果与实测值相差偏大,RMSE≥2.11E-02cm3/cm3只适合粗略估计田间土壤的水分特征曲线;通过D1(最大半径为0.1mm)计算出的表面分形维数,结合de Gennes模型预测水分特征曲线结果与实测值非常接近,RMSE≤0.0105cm3/cm3。研究表明采用土壤颗粒体积累积曲线计算表面分形维数,并预测土壤水分特征曲线是合理的,具有较高的预测精度。     

长江江都嘶马段岸崩灾害的形成机理与防治对策

江岸稳定性取决于最大崩塌临界机制的驱动力和抵抗力的平衡,二者的平衡又受控于岸边坡形态、岩土组成、水流浪涌特征、植被覆盖等。崩岸是长江嘶马弯道床演变的一个重要方面。通过对嘶马弯道遥感解译图像资料进行对比分析,查清研究区江岸岸线特征及其变迁历程。为了揭示北岸崩塌产生的原因,通过野外踏勘、测量与钻探等技术方法查明该区地质基础条件,并基于实时动态定位技术(Real Time Kinematic,RTK)的水下测量数据建立典型剖面,分析凸岸和凹岸的水流运动特征及其对边岸的影响。从地质基础和水动力条件2个方面揭示嘶马段江岸坍塌形成机理,即具有上细下粗二元结构的边岸地层是岸崩形成的基础,丁坝回流和弯道螺旋流的掏蚀作用是岸崩形成的重要条件。并基于江岸稳定性现状及其发展趋势,提出相应的江岸整治措施。     

基于信息熵的岩溶水监测网优化:以徐州市典型水源地为例

在各级水利与自然资源部门地下水监测数据共享机制逐步完善背景下,针对日益凸显的原有监测系统中存在的监测井布局不合理问题以及岩溶含水系统具有的非均质性和各向异性特征,选取徐州市丁楼-茅村和七里沟2个典型水源地,分别采用互信息-距离(T-D)和最大信息最小冗余(MIMR)模型对研究区监测网信息冗余性和最优监测井组合进行了研究...     

利用连续小波变换方法对潜水位进行气压和潮汐改正

以河北省农林科学院衡水市旱作节水农业实验站(旱作所)H5观测资料为例,利用连续小波变换(CWT)对气压、理论固体潮和浅层地下水位进行了多时间尺度分析,结合小波方差分析确定了气压、固体潮和地下水位等水文时间序列的主要周期(或频率)成分和能量分布;再运用连续小波逆变换在主要周期尺度上重构了气压、固体潮和地下水位时间序列,用最小二乘法求出了水位对不同频率气压和固体潮的敏感程度(即响应系数),依此消除气压和固体潮对观测水位的影响;最后通过极差和标准差评判改正效果。结果表明:旱作所H5观测孔水位受气压影响较大,气压系数为0.799~0.881cm/HPa;对固体潮的响应较小,固体潮系数均接近于0cm/μGal;响应系数的频率效应不明显;与采用一般线性回归方法和快速Mallat离散小波变换算法相比,CWT方法所得气压系数和固体潮系数的地球物理意义更明确;3种计算方法得到的水位改正结果显示,CWT方法与Mallat算法接近,优于一般线性回归方法。     

利用连续小波变换方法对潜水位进行气压和潮汐改正

以河北省农林科学院衡水市旱作节水农业实验站(旱作所)H5 观测资料为例,利用连续小波变换(CWT)对气压、理论
固体潮和浅层地下水位进行了多时间尺度分析,结合小波方差分析确定了气压、固体潮和地下水位等水文时间序列的主要周期
(或频率)成分和能量分布;再运用连续小波逆变换在主要周期尺度上重构了气压、固体潮和地下水位时间序列,用最小二乘法求
出了水位对不同频率气压和固体潮的敏感程度(即响应系数),依此消除气压和固体潮对观测水位的影响;最后通过极差和标准差
评判改正效果。结果表明:旱作所H5 观测孔水位受气压影响较大,气压系数为0.799~0.881cm/HPa;对固体潮的响应较小,固
体潮系数均接近于0cm/μGal;响应系数的频率效应不明显;与采用一般线性回归方法和快速Mallat离散小波变换算法相比,
CWT方法所得气压系数和固体潮系数的地球物理意义更明确;3种计算方法得到的水位改正结果显示,CWT方法与Mallat算法
接近,优于一般线性回归方法。      

基于信息熵的岩溶水监测网优化: 以徐州市典型水源地为例

在各级水利与自然资源部门地下水监测数据共享机制逐步完善背景下，针对日益凸显的原有监测系统中存在的监测井布局不合理问题以及岩溶含水系统具有的非均质性和各向异性特征，选取徐州市丁楼-茅村和七里沟2个典型水源地，分别采用互信息-距离（T-D）和最大信息最小冗余（MIMR）模型对研究区监测网信息冗余性和最优监测井组合进行了研究。结果显示:丁楼-茅村水源地水位监测数据离散程度、信息熵、信息传递量和信息衰减速率均大于七里沟水源地，2个水源地在ε取10-1时的水位信息有效传递距离分别为4.7，4.8 km，指示出两地相似的岩溶发育程度和水力传导性能。通过对比监测井控制范围的实际值和理论值发现2个水源地监测井之间均存在信息冗余。现有监测条件下，丁楼-茅村水源地最优监测井数为6眼，最优监测井组合为D1-D2-D4-D5-D7-D9；七里沟水源地最优监测井数量为5眼，最优组合为Q1-Q3-Q4-Q5-Q7。将优化结果与原监测网相比，2个水源地监测井数量均减少3眼，分别能提供原监测网信息总量的98.5%，94.9%，监测网控制范围分别下降0.4%，1.2%，信息冗余量分别减少49.0%，56.4%。表明优化后的监测网能够提供与原站网相当的信息量和控制范围，同时可以显著降低信息冗余度与监测成本。