滦河内蒙段径流变化规律分析预测及流域水资源模拟评价研究

论文摘要

水是人类赖以生存和发展的不可替代的重要资源和物质基础,又是生态环境的基本要素,随着国民经济的不断发展,水资源问题越来越成为制约社会经济发展的重要因素。水资源系统是庞大而多变的非线性动力系统,水资源问题涉及的内容众多,而径流的模拟预测目前仍处于积极探索和不断发展阶段,这也是当前水科学研究中的热点与难点之一。浑善达克沙地是内蒙古自治区生态建设重点区之一,生态保护与建设成败的关键因素之一是水资源承载能力能否支撑生态建设需水。本文以国家自然科学基金重点研究项目“京蒙沙源区植被建设中的水资源优化配置研究”为依托,在总结吸收前人研究成果的基础上,将地质统计学理论、人工智能理论及MODFLOW模型应用于滦河内蒙段径流变化规律分析预测及流域水资源模拟评价的研究中。文章主要内容如下:首先,采用时间域地质统计学理论,建立了时间域普通克立格、泛克立格及协克立格预测模型,实现了对研究区年径流的预测,并对预测结果进行对比分析。同时采用基于人工智能技术中的遗传算法和神经网络模型,建立了用于径流预测的基于RAGA的Shepard相似模型、基于RAGA的投影寻踪模型、A-BP神经网络模型及基于RAGA的组合预测模型,实现了对研究区年径流的预测。在对研究区枯季径流统计特性进行分析的基础上,建立了枯季径流预测模型,研究了枯季径流的变化规律。其次,对研究区的水资源量进行了模拟评价。采用常规评价方法评价了区域地表水资源量,采用排泄量法评价了区域地下水资源量,给出了研究区的地表、地下水资源量,总水资源量。采用MODFLOW模型对选定子研究区的地下水系统进行了模拟,对其地下水资源进行了评价。文章最后概括总结了本文的主要研究内容及取得的成果,并对有待进一步研究的问题进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 导论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 径流预测研究
• 1.2.2 水资源模拟评价研究
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 研究区的概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 气候特征
• 2.3 地形地貌
• 2.4 河流水系
• 2.5 社会经济
• 3 滦河内蒙段径流统计特性分析
• 3.1 概述
• 3.2 径流的年变化规律
• 3.3 月均径流的丰枯变化规律
• 3.4 径流的统计特性参数
• 3.5 径流与水文气象要素的相关性分析
• 3.6 小结
• 4 基于时间域地质统计学的径流模拟预测分析
• 4.1 概述
• 4.2 时间域普通克立格预测模型
• 4.2.1 模型理论
• 4.2.2 预测模型的建立与检验
• 4.3 时间域泛克立格预测模型
• 4.3.1 模型理论
• 4.3.2 预测模型的建立与检验
• 4.4 时间域协克立格预测模型
• 4.4.1 模型理论
• 4.4.2 预测模型的建立与检验
• 4.5 小结
• 5 基于人工智能技术的径流模拟预测分析
• 5.1 概述
• 5.1.1 RAGA 实现过程
• 5.1.2 A-BP 实现过程
• 5.2 基于RAGA 的Shepard 相似预测模型
• 5.2.1 模型理论
• 5.2.2 预测模型的建立与检验
• 5.3 基于 RAGA 的投影寻踪预测模型
• 5.3.1 模型理论
• 5.3.2 预测结果分析
• 5.4 A-BP 神经网络预测模型
• 5.4.1 模型理论
• 5.4.2 预测模型的建立与检验
• 5.5 基于 RAGA 的组合预测模型
• 5.5.1 模型理论
• 5.5.2 预测模型的建立与检验
• 5.6 小结
• 6 滦河内蒙段枯季径流预测
• 6.1 概述
• 6.2 枯季径流统计特性分析
• 6.3 枯季径流预测模型的建立与检验
• 6.3.1 枯季径流的时间序列预测
• 6.3.2 枯季径流的水文气象因素预测
• 6.4 小结
• 7 滦河内蒙段流域水资源量评价与数值模拟分析
• 7.1 地表水资源量评价
• 7.1.1 子流域地表水资源评价
• 7.1.2 天然径流一致性分析
• 7.1.3 滦河内蒙段径流总量
• 7.2 地下水资源量评价
• 7.2.1 水文地质单元
• 7.2.2 含水层概况
• 7.2.3 浅层地下水资源量评价
• 7.2.4 区域总水资源量评价
• 7.3 基于MODFLOW 的地下水资源数值模拟
• 7.3.1 评价区水文地质实体辨识
• 7.3.2 含水层概念模型
• 7.3.3 VISUA MODFLOW 模型模拟计算
• 7.3.4 MODFLOW 模拟结果讨论
• 7.4 小结
• 8 结论与展望
• 8.1 全文总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介