阿拉善腰坝绿洲地下水位动态及预测模型研究

摘要

阿拉善腰坝绿洲东屏贺兰山，西邻腾格里沙漠，是阿拉善左旗重要的粮食产地，随着人口的增多和开采量的逐年加大，社会经济的高速发展，由于地下水的过度开采，已经带来了地面沉降、水质污染、咸水入侵等一系列灾害，给农业经济的发展带来了严重影响，为缓解和消除这些灾害，阿拉善(SEE)生态协会委托长安大学“国际干旱半干地区水资源与环境研究培训中心(中德合作)”进行《阿拉善腰坝绿洲水资源承载力与可持续发展》的研究，其成果为当地的持续发展提供了科学依据。 本文根据在阿拉善腰坝绿洲的考察和野外试验，以及影响绿洲地下水位的各种因素，结合当地的观测资料，针对地下水开发利用出现的一些环境问题，客观地分析了地下水位动态特征规律。 腰坝绿洲内几乎不存在地表水，因而腰坝绿洲的水资源主要是贺兰山区补给的地下水。阿拉善腰坝绿洲地下水位受降雨、蒸发和开采量的影响，其中由于腰坝绿洲作为以消耗存储量为主，缺乏补给的消耗型盆地的一部分，其动态变化最主要是受当地人工开采的影响。腰坝绿洲地下水水位的变化主要依不同季节的农灌用水而呈现有规律的变化，三月水位最高，七月水位最低。腰坝绿洲地下水位的年际变化，主要表现为随着开采量增加地下水位持续下降。根据观测井地下水位的资料，使用动态分析法，腰坝绿洲地下水可开采量定为2200万m3/年为宜。 用BP神经网络结合遗传算法以允许开采量进行的地下水位的预测结果表明，其2020年地下水位预测值在允许开采量确定的前提下，不同的降雨频率，相较于1983年水位有所下降，但相较1997年水位值基本维持不变，其水位的预测值满足模型精度的要求，结果符合当地的实际情况，因此可以应用于生产实践当中。这个结果同时表明，只要控制当地地下水的开采量为允许开采量时，当地地下水水基本稳定，该模型具有较好的应用前景。

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声明

第一章综述

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1地下水动态分析及预报的意义

1.2.2地下水动态观测的基本任务

1.2.3影响地下水动态的主要因素

1.2.4地下水动态预报的主要数学模型

1.3本文主要的研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第二章腰坝绿洲的基本概况

2.1自然概况

2.1.1地理位置

2.1.2地形地貌

2.1.3气象

2.1.4水文

2.2水文地质条件

2.3社会经济发展概况

2.3.1农业

2.3.2牧业

2.3.3乡镇企业

2.4地下水资源开发与存在的问题

第三章腰坝绿洲地下水动态研究

3.1资料的收集、监测与整理

3.2地下水位年内动态变化特征

3.3地下水位的年际变化特征

3.4地下水开采量的年际变化特征

3.5开采量对地下水位动态的影响

第四章地下水位预测的遗传神经网络模型

4.1遗传算法

4.1.1遗传算法的发展与应用

4.1.2遗传算法的实现

4.1.3遗传算法特点

4.2神经网络

4.2.1神经网络的发展与应用

4.2.2神经网络的特点

4.2.3人工神经网络的实现与应用

4.3 BP神经网络

4.3.1 BP网络的结构

4.3.2 BP神经网络的计算过程

第五章阿拉善腰坝绿洲地下水位预测模型的建立

5.1模型的结构

5.2模型的优化

5.3数据(学习样本)的收集

5.4网络的训练

5.5网络的拟合

5.6网络的预测

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢