安徽省淮北平原地下水埋深演变及预测研究

论文摘要

淮北平原作为安徽省重要的粮食主产区,促进了我省农业的可持续发展,为区域内水资源的保护也起到了较大的作用。为了避免淮北平原地下水出现了分布不均匀、开采严重、形成地下水降落漏斗等一系列问题。采用克里金插值法生成淮北平原浅层地下水多年平均埋深分布图及1978—1982年、1983—1987年、1988—1992年、1993—1997年和1998—2002年和2003—2007年共6个时段的地下水埋深空间分布图;建立SPA-GA-BPNN模型对地下水埋深代际变幅较小蒙城县和代际变幅较大宿州市进行地下水埋深短期预测,与全变量-LR、全变量-BPNN、全变量-GA-BPNN、SPA-BPNN以及SPA-LR共5种模型进行对比,用MPAE、MSE和NSE三种指标进行评价。通过多年平均埋深分布图可以看出:淮北平原地下水位整体呈由东南向西北逐步下降趋势,中部和南部地区地下水埋深最浅,北部最深;结合6个时段地下水埋深代际空间分布图可以看出:淮北平原1978—1982年淮北平原地下水极为丰富,1983—1987年最枯,自1988年以后,淮北平原地下水进入持续恢复期,水力坡度总体上自西北向东南逐步减小;进一步对淮北平原地下水埋深代际变幅较小的蒙城县和代际变幅较大宿州市地区内共6个重点观测井统计分析,蒙城县和宿州市地区地下水埋深代际动态变化除受降水量的影响,更与当地人为活动密切相关。SPA-GA-BPNN模型预测结果表明:SPA-GA-BPNN模型预测精度达到了较高的标准,宿州市在预测阶段的MPAE、MSE和NSE的值分别为0.077、0.103和0.848,蒙城县在预测阶段的MPAE、MSE和NSE的值分别为0.088、0.068和0.906,泛化能力良好,预测精度较高且稳定性较好;SPA模型筛选自变量是提高预测性能的重要方面,为提高模型的预测能力和预测精度垫定了基础;通过对模型不断优化可以大大提高预测的稳定性和精确度;并通过预测模型在蒙城县和宿州市地区的预测对比,得出该模型应用在地下水埋深代际变幅较小的蒙城县地区整体的稳定性和精度较优。SPA-GA-BPNN模型在地下水埋深预测中表现出了较高的精度和稳定性,为地下水埋深统计预测提供了有效的方法和参考。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 选题背景和研究意义
•   1.2 地下水研究现状
•     1.2.1 地下水时空演变方面
•     1.2.2 地下水模拟预测方面
•   1.3 研究思路及技术路线
•     1.3.1 研究思路
•     1.3.2 技术路线图
• 2 淮北平原概况
•   2.1 位置及地区简介
•   2.2 自然地质状况
•   2.3 气候
•   2.4 水文特征
•     2.4.1 降水、径流
•     2.4.2 河流水系
•   2.5 社会经济状况
• 3 地下水埋深时空演变特征分析
•   3.1 地下水观测站点分布
•   3.2 空间分布特征分析
•     3.2.1 淮北平原多年平均地下水埋深分布特征
•     3.2.2 淮北平原地下水埋深代际变化特征
•   3.3 淮北平原内代表性地区地下水埋深动态变化特征
• 4 地下水埋深动态预测及分析
•   4.1 SPA模型
•     4.1.1 集对
•     4.1.2 联系数
•   4.2 BPNN模型
•     4.2.1 BPNN模型的结构和算法
•     4.2.2 BPNN模型的优点及局限性
•   4.3 GA-BPNN模型
•     4.3.1 遗传算法基本原理
•     4.3.2 遗传算法优化BPNN模型
•   4.4 SPA-GA-BPNN模型
•   4.5 模型的评价指标
•   4.6 自变量的确定与筛选
•     4.6.1 全变量
•     4.6.2 逐步回归筛选自变量
•     4.6.3 SPA方法筛选自变量
•   4.7 模型建立与训练
•   4.8 模型的结果
•   4.9 模型的评价
•     4.9.1 SPA模型筛选自变量对预测模型的影响讨论
•     4.9.2 不同预测模型对预测结果影响分析
•     4.9.3 不同特征区域对模型的影响分析
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 展望
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈笑

导师: 周婷

关键词: 淮北平原,地下水埋深预测,代际动态特征,集对分析,遗传算法,神经网络

来源: 安徽农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 安徽农业大学

分类号: P641

DOI: 10.26919/d.cnki.gannu.2019.000504

总页数: 74

文件大小: 7659K

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