科尔沁沙地土壤表层水分遥感反演模型研究

为了对三北防护林体系和科尔沁沙地的沙漠化进行监测,选择内蒙古翁牛特旗作为实验区,利用LandsatTM遥感数据对实验区进行了地表土壤水分反演。文中采用热惯量法、温度植被干旱指数法和BP神经网络法进行地表土壤水分的反演,3种算法均能较好地反映地表水分的空间分布趋势。并对三种反演算法建立的土壤含水量遥感信息模型进行了精度检验。统计结果表明:BP神经网络法建立的遥感信息模型精度最高;温度植被干旱指数法建立的遥感信息模型精度居中;基于热惯量法建立的土壤含水量遥感信息模型精度最低。实验结果为三北防护林和科尔沁沙地沙漠化监测奠定了部分数据基础。     

基于温度植被干旱指数的黄河源区土壤表层含水量反演

为了对黄河源区的土壤表层含水量进行反演与时空分析,利用黄河源区2006年第65—321天MODIS温度和植被指数产品数据,计算了温度植被干旱指数(TVDI),构建了不同像元尺度窗口的LST/NDVI斜率与实测表层土壤相对含水量之间的线性关系,比较了不同尺度像元窗口的拟合效果。分析结果表明:9×9像元窗口的拟合效果(回归系数R2为0.65)优于其他像元窗口尺度;季节尺度的拟合精度(回归系数R2为0.76)优于长时间序列的拟合精度;夏季模拟值与实测值的均方根误差为0.09,模拟精度满足实验要求,可用于黄河源区短时间序列的土壤表层含水量反演。     

BP-ANN模型在井灌水稻区地下水埋深预测中的应用

利用改进的BP算法，对三江平原创业农场进灌水稻区月平均地下水埋深进行了模拟仿真，网络拟合精度与预测精度均达到满意效果。BP－ANN模型为节约地下水开采量，恢复该地区的地下水动态平衡、制订农作物优化灌溉制度，促进农业及水资源的可持续发展提供参考作用。     

红层地区地下水源热泵对地下水温场的影响

地下水源热泵是地源热泵中造价最低、发展较快的一种开发利用浅层地热能资源的热泵系统。此前的研究主要是以第四系松散层内孔隙水作为热源对象,而对红层地区地下水的研究尚为空白。选取重庆红层基岩裂隙水为热源研究对象,采用对井系统带制冷(热)荷载进行试验,同时布置观测孔和温度、水位、流量等测量装置,获得试验过程中各孔内不同深度水温和水位、流量等观测数据,分析得到地下水温度场初始温度分布特点、试验过程中各孔不同深度的温度变化特点、地下水温度场在空间上随时间的变化特点等。分析结果表明:场地内地下水温场的变化主要受天然地温场及初始温度、注水井位置、注水口深度与注水温度等因素的影响。推测注水导致的温度影响范围的边界为:平面上以注水点为圆心,呈不对称近椭圆状;空间上,则以注水点为球心,呈不对称近橄榄球状。研究成果可为红层地区地下水源热泵的进一步开发利用研究提供参考。     

南通市主城区地下水源热泵应用探讨

依据南通市主城区水文地质、工程地质条件,探讨南通市浅层地温能开发利用现状,经分析南通地区水文地质条件适合采用地下水源热泵系统,可以充分发挥水源热泵系统的优势。依据回灌试验评价了南通市应用地下水源热泵系统开发浅层地温能的优势及其存在问题,提出地下水源热泵开发利用工作建议,为南通市主城区浅层地温能可持续开发利用、建设项目工程设计和环境管理提供科学依据。     

利用DEM作为辅助信息推定大区域地下水初始流场

由于大区域地下水位实测资料比较少,信息不足,影响水位空间分布的推定精度,因此,充分利用辅助信息弥补大区域实测水位信息不足,提高地下水位的推定精度十分必要。本文提出了利用DEM(数字地形模型)中的地形标高作为辅助信息修正地下水位趋势面的RK(Residual Kriging)法,并将此方法运用到华北平原滏阳河平原区。推定地下水位空间分布的过程中,利用DEM信息的趋势方程,复相关系数较高,残差值范围小、更好的满足正态分布要求。对推定的水位结果进行分析：单个验证点的地形、位置对趋势方程的影响很大,但验证点的三种平均误差则表明,利用DEM信息的修正RK法得到的推定结果误差较小,且三类方程采用一次趋势面效果更佳。     

基于EMD-LSTM耦合模型的趵突泉岩溶地下水水位预测应用

由于岩溶地下水具有强烈的非线性及非平稳波动特征,水位预测结果容易产生较大误差。针对岩溶地下水水位预测精度较差的问题,提出一种EMD-LSTM耦合模型,首先采用经验模态分解（EMD）将趵突泉岩溶地下水水位分解为5个分量（4个本征模函数项和1个残余项）,以此消除水位数据的非平稳波动性;同时构建长短期记忆（LSTM）神经网络模型,并将与地下水水位动态变化密切相关的降水量（表征含水层补给项）和月平均气温值、月最高气温值、月最低气温值、水汽压值（表征含水层排泄项）作为输入项分别对5个分量进行预测,最终将分量预测结果累加获得地下水水位预测值。结果表明：EMD能够显著消除岩溶地下水水位的非平稳波动特征;EMD-LSTM耦合模型可有效提高岩溶地下水水位的预测精度,其均方根误差相比于LSTM神经网络模型、ARIMA模型分别减小了27.86%和59.94%。总体来说,本文所提出的EMD-LSTM耦合模型具有较强的可靠性和稳定性,可为岩溶地下水水位的精确预测提供借鉴。     

长江源各拉丹冬地区冰川变化遥感监测分析

为了进一步研究气候问题,以各拉丹冬冰川变化为研究对象,利用遥感技术和地理信息技术,对长江源各拉丹冬地区冰川变化情况进行了分析研究。搜集了1992,2002,2009,2015年四个时相的Landsat-TM影像和Landsat8-OLI_TIRS影像、DEM数字高程模型和冰川编目数据,并使用CART决策树方法提取冰川信息,研究1992~2002,2002~2009,2009~2015年三个时段的冰川变化情况。研究结果表明:1992~2015年各拉丹冬冰川退缩78.97 km~2,占总面积的8.6%;各拉丹冬冰川的海拔范围在5 200~6 600 m之间,冰川退缩上限海拔为5 800 m。另外,对各朝向对冰川的影响和冰川长度的变化进行了研究。研究认为,全球变暖现象导致的冰川退缩现象依然持续。     

干旱内陆区自然-人工条件下地下水位动态的ANN模型

根据我国干旱内陆区自然-人工条件下地下水系统的特点,建立了甘肃省石羊河流域下 游地下水位动态的人工神经网络模型,采用附加动量法和学习速率自适应调整策略对反向传播算法（BP）进行改造,以提高计算速度。该模型以前期地下水位、降雨量、蒸发量、地表来水量、灌溉面积、灌水定额、人口数量作为输入变量,采用缺省因子检验法分析了上述各个因子对地下水位影响的敏感性,模拟了不同灌溉发展面积及地表来水条件下地下水位动态。结果表明：研究区人类活动及地表来水是影响地下水位动态的主要因子,灌溉面积的扩大及地表来水的减少会使地下水位持续下降。模型具有较高的精度,可以较好地定量描述地下水位动态与上述各因子之间的响应关系;研究结果可应用于该地区地下水系统的管理。     

资源环境约束下的后套平原地下水可持续性综合评价

后套平原地下水资源分布不均,人口和经济集中于城镇,地表水漫灌导致了土壤盐渍化,对地区社会经济可持续发展造成了严重影响。因此,评价地下水可持续性已经成为该地区发展规划首先要解决的问题。地下水可持续性可以直观有效地反映一个地区地下水利用程度,对地下水资源管理具有重要参考价值。以后套平原地区地下水开采面临的问题为出发点来选择评价指标,利用综合评价方法计算了评价单元上的地下水可持续性水平。结果显示,黄河南岸和东北部地区可持续性最差,中部北部地区可持续较好,地下水资源的开发潜力较大的行政区位于杭锦后旗和五原县北部,而磴口县和乌拉特前旗大部分地区地下水可持续性差,荒漠化严重,不宜再继续发展耗水产业。