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...     

基于信息熵的雨量站网优化研究

基于信息熵理论,研究金沙江下游流域站点信息熵对降雨信息量和时空变异性特征的反映程度,发现信息熵能够在降雨量级和时空分布上充分表达降雨信息,确定了熵理论运用于本流域雨量站网规划的合理性;采用与组内互信息量最小为原则对三个实验流域站点进行重要性排序,以组内站点信息量和与组外互信息量总和最大为目标函数进行末位淘汰优选站网,结...     

基于信息熵原理的区域用水结构时空演变特征研究

用水结构是社会经济发展对水资源需求差异的集中体现。选取广东省1980～2015年用水数据,运用信息熵理论研究该区域用水结构时空演变特征,并采用重心模型进行验证。研究结果表明:(1)1980～2015年间,广东省用水结构信息熵总体呈上升趋势,用水系统的稳定性和均衡性增强;(2)用水结构空间演变呈现显著的区域性差异,用水结构信息熵重心逐步向珠三角地区转移。农业用水重心逐步向粤北地区转移,工业用水、生活用水和城镇公共用水重心逐步向珠三角地区转移。     

我国地下水动态监测网优化布设方法研究综述

我国地下水动态监测网建设存在监测井点布设不合理、站网密度较低等问题。针对这种状况,阐述国内外应用较多的地下水监测网优化方法,并列举出相关工程应用实例,对未来我国地下水监测网建设提出从推进相关规范标准,应用优化方法、加强站网布设及监测频率等方面推进我国地下水检测站网建设。     

基于信息熵的水文站网优化准则的应用与评价

将基于信息熵的四类水文站网优化准则,即熵-互信息(H-T)准则、联合熵-总相关(H-C)准则、联合熵-互信息-总相关(H-T1-C/H-T2-C)准则以及信息传递指数(TI)准则,应用于太湖西南山丘区雨量站网,对四类准则进行对比和评价。以2007—2016年日降水序列为样本,根据各优化准则,分别采用3种数值离散化方法计算站点秩次,分析秩次相关性、对多目标准则中指标权重的敏感性以及秩次年际变化。结果表明,H-C准则对应秩次的代表性最好,对指标权重的敏感度最低,秩次年际变化小;H-T2-C准则对指标权重最敏感,秩次年际变化显著。H-C准则有利于反映基于信息熵的基本优化原则(增大信息量和降低冗余度),而H-T2-C准则有利于体现决策偏好。     

基于信息熵的水文站网优化准则的应用与评价

将基于信息熵的四类水文站网优化准则,即熵-互信息(H-T)准则、联合熵-总相关(H-C)准则、联合熵-互信息-总相关(H-T1-C/H-T2-C)准则以及信息传递指数(TI)准则,应用于太湖西南山丘区雨量站网,对四类准则进行对比和评价。以2007—2016年日降水序列为样本,根据各优化准则,分别采用3种数值离散化方法计算站点秩次,分析秩次相关性、对多目标准则中指标权重的敏感性以及秩次年际变化。结果表明,H-C准则对应秩次的代表性最好,对指标权重的敏感度最低,秩次年际变化小;H-T2-C准则对指标权重最敏感,秩次年际变化显著。H-C准则有利于反映基于信息熵的基本优化原则(增大信息量和降低冗余度),而H-T2-C准则有利于体现决策偏好。     

应用信息熵方法对区域地下水观测网的优化研究

数据冗余是观测网优化需要解决的主要问题之一, 冗余数据既造成数据噪音又增加观测网运行成本.减少数据冗余的主要手段是减少观测孔的数量, 但前提是不影响原有观测网提供信息的能力.作者基于信息熵概念和随机技术的结合, 提出了一种优化观测孔数量的方法, 这种方法的基本原理是利用信息熵理论来评价每一个观测孔数据信息含量大小, 计算观测网中每一对观测孔之间的信息流交换, 并建立观测孔之间信息传递与距离的统计关系, 这种关系是判断冗余性观测孔的基础.这种方法被用来优化河北平原区域地下水观测网, 不仅解决了数量问题, 同时也可确定具体冗余性观测孔.最后结果对比证明, 将河北平原地下水观测孔的数量减少2 6%, 几乎没有影响现有观测网提供数据信息的能力.      

地下水观测网的若干问题与基于信息熵的研究方法

观测站点分布的任意性、随意性和层次不清以及观测数据的冗余性等是中国地下水观测网普遍存在的问题 ,这些问题制约着观测网提供可靠和有效数据信息的能力。文章以河北平原地下水观测网为例 ,分析了观测网几个问题的表现和原因 ,并对国内外观测网优化设计的指导思想、技术方法的现状和进展作了简要介绍。在参考大量国内外研究成果的基础上 ,主要介绍了基于信息熵原理研究观测网优化设计的方法 ,包括基本概念、原理和解决观测孔层次分类、信息冗余以及空间优化布局的技术思想。笔者认为 ,信息熵方法是一种能够评价地下水观测网信息 (而不是数据 )收集能力和优化观测网布局的很具发展潜力的技术方法。     

基于改进的GM(1,1)模型的辽宁锦州地区地下水时空预测研究

以辽宁锦州地区为研究实例,对比分析改进前后GM(1,1)模型在区域地下水预测的精度。结果表明:改进的GM(1,1)模型可实现各量权重的动态设定,在年和月尺度的地下水预测精度相比传统模型均有明显改善,其中年均预测误差降低12. 5%,月均预测误差降低11. 8%,地下水空间分布预测结果也更符合区域实际情况。成果对于其他区域地下水预测具有重要的参考价值。     

辽宁朝阳地区季节冻土最大冻土深度和持续冻结时间与气候变化的响应研究

利用辽宁省朝阳市气象站1960-2015年的最大季节冻土深度、最长连续冻结时间的起始日和终止日数据,采用小波分析方法对朝阳地区季节性冻土的年际变化特征进行分析,并探讨影响季节性冻土发育的影响因素。结果表明：朝阳地区最大冻土冻结深度存在4种尺度上的周期震荡,其周期分别为23~32 a、16~22 a、10~15 a和4~9 a。冻土年际变化的转折期发生在20世纪90年代初,表明朝阳市冬季气候转暖的时间段也发生在90年代初。通过对气温与季节性冻土冻结深度以及冻结时间的相关性分析,得出气候变暖对朝阳市季节冻土影响显著,冬季平均气温和冬季最低气温是影响朝阳市季节冻土发育的重要因素,其中冬季气温日较差对其影响尤为明显。冬季最低气温与冻土主冻期时间关系最为密切,而影响主冻期结束时间的热力因子为冬季平均最高气温。     

基于变形理论的花岗岩地区地铁隧道围岩等级细分研究

目前施工阶段围岩等级细分研究是围岩分级研究的一个热点, 目的是为了解决当前围岩分级跨度大不能满足实际施工需要的困境。在地铁高速建设时代为更好指导地铁隧道顺利建设, 充分考虑城市地铁隧道建设特点, 以青岛地铁建设所处的典型花岗岩地层为工程地质背景, 利用数值模拟软件FLAC3D, 通过模拟不同岩体质量的围岩在浅地层不同埋深下的地表沉降情况对围岩稳定性进行评价, 基于不同围岩的稳定性差异将Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩对应细分为2, 3, 3个亚级。并对分级方案做进一步分析认为影响围岩分级的主要因素为岩石强度和岩体完整性, 分级时应综合考虑两大因素。其中岩石强度为主导因素, 决定了围岩等级的大致范围。软岩由于具有显著流变特性不具有自稳能力, 施工时应做完备施工支护方案。     

基于优化经验模态分解和聚类分析的滑坡位移智能预测研究

针对三峡库区"阶跃式"滑坡的变形特征,提出了一种新的滑坡位移预测方法。以白水河滑坡ZG118和XD-01监测点位移数据为例,采用基于软筛分停止准则的经验模态分解(SSSC-EMD)将累计位移-时间曲线和影响因子时间序列自适应地分解为多个固有模态函数(IMF),并采用K均值(K-Means)聚类法对其进行聚类累加,得到有物理含义的位移分量(趋势性位移、周期性位移以及随机性位移)和影响因子分量(高频影响因子和低频影响因子)。使用最小二乘法对趋势性位移进行拟合预测;采用果蝇优化-最小二乘支持向量机(FOA-LSSVM)模型对周期性位移和随机性位移进行预测。将各位移分量预测值进行叠加处理,实现滑坡累计位移的预测。研究结果表明,所提出的(SSSC-EMD)-K-Means-(FOA-LSSVM)模型能够预测"阶跃式"滑坡的位移变化规律,且预测精度高于传统的支持向量机回归(SVR)、最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;并通过改变训练集长度,进行单因素分析,发现其与预测精度之间呈正相关关系。