基于小波分析的水质变化及预测研究——以涡河为例

以涡河流域2005—2018年(共168个月)的水质指标月监测数据为背景资料,探究小波分析和神经网络在流域水质方面的应用。通过小波分析来判别涡河流域水质指标的多尺度变化规律;运用主成分分析法选取涡河水质主要影响因子,并对主要影响因子建立小波神经网络预测模型。研究结果表明:各水质指标具有多尺度振荡的特点,且主要存在以8、20、30个月左右变化的主周期;目前影响涡河流域水质的主要因子是以化学需氧量为代表的污染因子;通过小波神经网络得到的化学需氧量预测值与实测值的曲线拟合较好,平均百分比误差(MRE)为8.4%,均方根误差(RMSE)为1.5,模型较稳定且预测精度较高。基于小波神经网络的应用为流域水质污染研究提供了一个新的思路。     

郑州市2005—2020年地下水埋深变化分析

分析郑州市浅层地下水埋深统测数据、长观孔数据以及历年降落漏斗面积变化数据,利用ArcGIS空间插值、衬度系数分析、描述性统计分析以及ARIMA模型,研究郑州市浅层地下水埋深空间分布特征和时间变化特征。分析结果表明,空间上,研究区浅层地下水埋深分区呈带状分布,水位埋深由西南向东北方向逐渐减小,其中10~20 m水位埋深区所占面积最大;时间上,年内,研究区埋深分布特征大致相同,各埋深分区面积有所变化;年际间,2014—2019年,年平均埋深下降2.87 m,下降速率0.5 m/a。2014年以前降落漏斗逐年增大,2014年以后,由于南水北调水入郑,供水结构发生改变,降落漏斗逐年减小。研究区地下水动态类型主要有开采型和开采—气象型,影响因素主要有降雨入渗补给、越流排泄和人工开采。最后基于DPS数据分析平台,利用ARIMA模型建立了数值模型,对2021年12个月的埋深进行了预测。     

包气带水分运移过程的影响因素综述

包气带水分运移是地下水补给的必经环节,是污染物从土壤运移到地下水的通道。因此,研究包气带水分运移具有重要的现实意义。但包气带岩性结构的非均质性、水分运移影响因素的多样性、水分运移参数的变异性等,使得包气带水分运移过程十分复杂。针对地表立地条件、包气带岩性结构、包气带状态变量、植被和地下水位埋深等对包气带水分运移机理的影响进行了剖析,结果可为进一步研究包气带水分运移机理提供参考。     

地质雷达测量包气带含水量的方法综述

地质雷达具有测量速度快、质量无损、分辨率高等特点,近些年来更多地应用到水文地质方面.文中综述了3种地质雷达测量包气带含水量的方法,包括:多偏移距反射法、固定距离法、钻孔雷达法,阐述了地质雷达测量包气带含水量的原理,并分析了这3种方法的误差、适用性、优势与劣势.总结得出多偏移距反射法与固定距离法相结合可解决地质雷达测量包气带含水量的问题.     

介质含水量与介电常数模型影响因素分析

土壤的介电性质取决于土壤组分、含水量、容重、温度以及含盐量等因素,为了研究各因素对介电常数的影响程度,本文通过试验测定不同影响因素条件下介电常数的变化规律,为不同地区包气带土壤介电常数的修正提供依据。结果表明:含水量与介电常数呈正相关关系,即当介质含水量增加时,介电常数随之增加,其成一定函数关系;当温度为-0.5℃和5℃时,随着含水量的增加,介电常数先增大后减小;在15℃和20℃时,介电常数随着含水量的增加而增加;在一定含水量范围内,介电常数随着土壤容重的增加而增加;对于细砂和粉砂的混合物,在含水量为0和20%时,随着细砂含量的增加,介电常数先减小后增大,细砂含量为0时,介电常数最大;在含水量为5%时,介电常数随着细砂量的增加并无明显变化。     

地下水资源可持续承载能力的研究综述

对地下水资源承载能力的研究现状进行了介绍，阐述了地下水资源可持续承载能力及其研究思路，论述了改善地下水资源可持续承载力的措施，为地下水资源可持续承载能力的进一步研究奠定了基础。     

基于GIS的地下水流数值模拟

地下水流数值模拟模型能够模拟地下水动态特征，地理信息系统（GIS）具有强大的空间数据处理与分析功能，建立地下水流数值模拟模型与GIS的集成系统，将有助于对地下水流模拟模型的推广应用和决策分析。充分利用GIS的空间分析功能及其可视化表达能力，研究了地下水流数值模拟过程中的模型建立、计算区域的确定和网格生成、计算参数赋值、模型的识别和验证、模型模拟预测的可视化表达方法。     

亚黏土典型剖面电阻率—含水率关系模型研究

第四纪沉积物在沉积环境和水动力的变化下具有较大的空间变异性,为探明亚黏土典型剖面的含水率赋存特征,依托原位试验采用高密度电阻率成像法技术,通过测量典型剖面土体的含水率与电阻率,并选取3种数学形式构建二者关系模型,以验证各模型在分析水分运移规律方面的有效性。结果表明:电阻率随含水率的增高而降低,即电阻率与含水率之间存在负相关性;电阻率随深度的增加先增大后减小;含水率随深度增加先波动,后逐渐减小。经反演验证,对数模型能够更准确的描述该典型剖面含水率的变化情况。     

多元集对分析在湿地健康评价中的应用

湿地健康综合评价是一项影响因素多、关系非线性化、不确定性复杂的系统工程。利用集对分析原理及其可展性,以主同、超同、同化度等概念和新的定元准则,弥补了常规集对分析不能确定权重与多级定元准则粗糙的不足,而建立的多元集对分析模糊评价模型。应用该模型对河南境内黄河湿地进行健康评价,并与常规集对分析模型与改进集对分析模型评价结果进行比较,实例应用显示该模型能够真实地反映评价对象客观健康状况,评价结果更符合客观实际。研究表明,基于熵权的多元集对分析模糊评价模型结构简单,计算简洁,可行有效。     

近 30 年鄱阳湖与洞庭湖水文变化与归因

为揭示鄱阳湖和洞庭湖水文特征并综合分析其影响因素对湖泊水资源管理及江湖关系, 以两湖水系统为研究对象, 采用非参数秩次相关检验法( Mann2Kendall M2K) 分析方法和近 30 年两湖2流域2长江水位和流量长序列数据集, 解析湖泊水文变化特征、趋势和程度, 并通过两湖水文的对比来系统分析长江中游大型通江湖泊水文变化规律及其影响因素, 旨在对两湖流域水资源的整体认识和把控, 丰富对江-河-湖复杂水系统作用机制与内涵的深入理解。结果表明: 两湖水位在近 30 年总体上呈“上升-非稳定状态-下降” 3 个变化阶段。2003 年前, 鄱阳湖和洞庭湖水位总体呈上升趋势, 且在 1980- 2000 年间基本处于不稳定的波动状态, 2003 年后两湖水位呈明显的下降趋势。 Mann-Kendall 分析得出: 两湖水位可能在 2005 年左右发生明显突变, 且鄱阳湖和洞庭湖水位与之前相比, 最大降 幅分别可达 9. 4% 和 3. 4% , 表明两湖水位变化的趋势程度存在差异, 鄱阳湖水情变化的敏感程度要强于洞庭湖。 对长江干流的补水期洞庭湖为 4- 10 月, 鄱阳湖为 3- 8 月, 表明两湖对长江干流水文的不同调节补偿作用。