大兴迭隆起隐伏岩溶水资源评价及开采方案预测

大兴迭隆起地区隐伏岩溶地下水是北京市的重要水源,为保障水源地能持续为大兴、通州地区提供优质的城镇生活用水,需对研究区岩溶地下水进行水资源评价和开采规划预测分析。利用数值模拟法,应用GMS模拟软件对研究区岩溶水系统进行地下水流数值模拟及水位变化预测。建立的岩溶水系统模型分为5层,模拟验证期为12年9个月。由模型评价的岩溶水系统补给资源量为14 425.74×10^4m3/a,可开采资源量为14 310.52×10^4m3/a,其中岩溶含水层可开采量为2 309.36×10^4m3/a。在模型识别验证后,分4种开采方案对水源地进行开采预测,通过对典型观测孔水位过程线拟合和研究区水均衡分析可知,按2020年之前维持现状开采,2020年后停采念坛水源地,2025年后全区按可开采量进行开采的开采方案最为合理,可分批逐次实现水源地的采补平衡。     

基于遗传BP神经网络的地下水位预测模型

地下水水位动态预测对农田土壤盐渍化防治、地下水地表水资源的合理调度具有十分重要的意义。以新疆和静县某地下水观测井为研究对象,选择月均蒸发量、气温和灌溉量3个因素作为BP神经网络模型的输入量,利用遗传算法优化神经网络的权值与阈值,建立地下水水位的遗传BP神经网络预测模型。结果表明:遗传BP神经网络模型能较好表达地下水位与主控因素之间的非线性关系,预测结果与实测值之间的平均绝对百分比误差为0.040 3,测试样本的网络输出值与网络目标值的相关系数达0.967 3,模型预测效果较佳。研究结果为区域地下水的开发利用与保护提供参考依据。     

泰安旧县水源地地下水位动态特征及可开采量研究

泰安市城区水资源供需矛盾突出,地下水资源开采引发了岩溶塌陷等地质环境问题,亟需查明岩溶塌陷生态水位约束下水源地的允许开采量,确定水源地最优取水方案。以旧县水源地1980—2021年的地下水位、年降水量、地下水开采量、岩溶塌陷等数据为基础,探讨人类活动对水源地地下水位的演变的影响因素,分析发生岩溶塌陷的地下水临界水位。基于Modflow-GWM软件构建泰安城区−旧县岩溶水系统流动与管理耦合模拟模型,探讨防止岩溶塌陷发生的地下水允许开采的资源量。结果表明：（1）孔隙水水位年内动态受降水影响明显,呈现“降水−补给”型特点;岩溶水水位变化呈“枯低丰高”的特征,水位动态变化属降水入渗−开采型;（2）旧县水源地地下水位自1980—1990年呈现大幅下降,1990—2003年岩溶地下水位基本呈现波动下降,2004年后水源地地下水位上升较为明显;（3）研究水位动态与岩溶塌陷关系得出,防止发生岩溶塌陷的水源地临界水位为108 m,处于岩溶含水层顶板以上2 m;（4）通过地下水管理模型,确定在临界水位时模拟区岩溶水可开采量为8.2~8.5 万m^3·d⁻¹,其中旧县水源地可开采资源量为3.2~3.5万m^3·d⁻¹。     

论郴州市北湖地下水水源地的安全开采量

北湖地下水水源地曾因自身及区域的过量开采诱发了岩溶塌陷和地面沉降等地质灾害,为确定安全合理的开采量,以避免地质灾害的再次发生,2006年9月进行了开采性抽水试验。通过开采性抽水试验确定的设计开采量,从三方面进行了论证,一是从地下水动态、区域水文地质条件、地下水开采现状和历史等方面的分析和计算,论证了设计开采量的保证度;二结合开采历史的分析,论证了设计开采量对应的水位降深引起岩溶塌陷、地面沉降再次发生的可能性;三是在前述两方面论证的基础上,考虑到安全系数和抽水试验资料及其计算结果的可靠程度,同时结合岩溶水的动态特征,论证了扩大设计开采量的可能性。论证的结果是：北湖地下水资源丰富,设计的开采量能够得到保证,而且以该开采量生产再次引发岩溶塌陷的可能性极小,同时,单纯就水量而言,尚有扩大设计开采量的潜力,但扩大后引发岩溶塌陷的可能性极大,风险性极高,故而不宜扩大。     

临沂市城区岩溶塌陷危险性控制

通过分析临沂市城区岩溶塌陷与地下水活动的关系,确定了岩溶塌陷的主控因子为地下水水位。借助已建立的地下水流模型,提出控制岩溶塌陷的方法,即使岩溶水水位不低于控制水位。以此为目标在研究区选定若干具有代表性的水位控制点,并设计了三种地下水规划开采方案,将其带入地下水流模型演算,最终获得合理的地下水开采方案,即未来城区岩溶水开采量与现状开采相比减少了11.65×104m3/d,减少的水量由临沂市岸堤水库地表水工程解决。该方案实施后可在一定程度上控制岩溶塌陷发生的危险。     

多隐层BP神经网络模型在径流预测中的应用

基于人工神经网络基本原理和方法,构建多隐层BP神经网络径流预测模型,以新疆伊犁河雅马渡站径流预测为例进行分析,并构建常规单隐层BP以及RBF、GRNN神经网络模型作为对比分析模型,将各模型预测结果与文献[1]中的预测结果进行比较,结果表明:(1)多隐层BP神经网络径流预测模型泛化能力强,预测精度高,算法稳定,模型精度优于IEA-BP网络模型,表明研究建立的多隐层BP神经网络模型用于径流预测是合理可行的,是一种可以应用于水文径流预测预报的新方法.(2)RBF、GRNN神经网络径流预测模型预测精度高于常规单隐层BP网络模型,且RBF与GRNN神经网络模型具有收敛速度快、预测精度高、调整参数少,不易陷入局部极小值等优点,可以更快地预测网络,具有较大的计算优势.     

基于遗传算法优化的小波神经网络在地下水位预测中的应用

地下水位是衡量生态环境优劣和地下水资源的一个重要指标.地下水位下降,将引发地面沉降、地面塌陷和降落漏斗等.因此,地下水位预测对保护地质生态环境和实现地下水资源严格管理至关重要.由于BP算法存在极易收敛于局部极小点与过拟合等缺点,导致网络泛化能力不足,本文在构建小波神经网络基础上并引入遗传算法加以优化,以解决上述不足,并与BP和WNN对比预测了天津市深层承压水水位.预测结果表明,GA-WNN模型拟合精度较高,模型的预测能力有较大幅度提高.     

基于模糊综合评判模型的徐州地铁沿线岩溶塌陷稳定性评价

岩溶塌陷是工程建设中常见的一种地质灾害,已对城市重大工程及可持续发展提出了新的挑战。岩溶水动力条件是岩溶塌陷的重要影响因素,在综合分析徐州地铁沿线岩溶塌陷影响因素的基础上,采用ArcGIS中的Model Builder工具建立了岩溶塌陷稳定性模糊综合评价模型,将地铁沿线划分了4个不同的危险等级,预测了岩溶水水源地现状开采和增加开采条件下地铁沿线岩溶塌陷稳定。结果显示:随着开采量的增加岩溶塌陷不稳定面积增大,彭城广场站-徐州火车站由较不稳定等级变为不稳定分区,不合理岩溶水开采将增大不稳定性,对岩溶水源地制定合理的开采方案具有重要的参考价值。     

鲁能运河电厂长沟岩溶水源地水位模拟预测

长沟水源地是鲁能运河电厂供水水源地,通过预测水源地水位变化趋势,为电厂制定用水计划、及时调整开采布局提供依据。水位模拟预测是在五年长系列动态监测资料及地下水开采量调查基础上进行的,利用数值模型演练和预测了嘉祥单斜蓄水构造单元内在现状岩溶水开采状态下及增加20%开采量条件下的区域地下水流场变化特点,所模拟的曲线与实测曲线相吻合,所推算出的水文地质参数合理,为保证水源地合理、稳定、持续的开采提供了科学支持。     

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。