基于多目标遗传算法的水资源优化配置

本文利用遗传算法的内在并行机制及其全局优化的特性,运用一种基于目标排序计算适应度的多目标遗传算法(MOGA),将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,通过判断每一代个体的优化程度来进行优胜劣汰,从而产生新一代,如此反复迭代完成水资源优化配置。优化结果表明,该算法应用在水资源优化配置中是成功的。

偏最小二乘回归神经网络的矿坑涌水量预测

影响矿坑充水的因素多且复杂,矿坑涌水量预测模型主要考虑降水、地表水、引水灌溉等影响因素,因变量和自变量的关系比较复杂。将偏最小二乘回归与神经网络耦合,建立了矿坑涌水预报模型。模型将自变量利用偏最小二乘回归处理,提取对因变量影响强的成分,既可以克服变量之间的相关性问题,又可以降低神经网络的输入维数,并能较好地解决非线性问题,提高了模型的学习能力和表达能力。以河南鹤壁八矿涌水量为例,建立了基于偏最小二乘回归和神经网络耦合的矿坑涌水量预测模型。计算验证表明,该类模型具有较高的预报精度和推广应用价值。

基于偏最小二乘回归与神经网络耦合的岩溶泉预报模型

本文将偏最小二乘回归与神经网络耦合,建立了泉流量预报模型。利用偏最小二乘法对影响岩溶泉流量的诸多因素进行分析,提取对因变量影响强的成分,从而克服了变量之间的多重相关性问题,降低了神经网络的输入维数。同时,利用神经网络建模可以较好地解决非线性问题。实例表明,本耦合模型的拟合和预报精度均优于独立使用偏最小二乘回归或神经网络建模的精度。

基于Arc Objects的GIS系统的二次开发——以济源市水土保持决策支持系统为例

COM技术是新一代组件式GIS发展的主流,文章阐述了COM,COMGIS的基本原理,介绍了ArcObjects的组成结构、开发的关键技术、开发方式,以及ArcGIS Engine的功能,对使用两种组件式GIS进行二次开发进行了比较。最后给出了使用ArcObjects开发的一个实例———济源市水土保持决策支持系统,描述了系统的设计原则,系统的结构设计和系统的功能,并简要说明了系统的主要功能所使用的关键接口。

径流序列的相空间重构神经网络预测模型

在水文水资源领域中引入混沌理论,将相空间重构理论与神经网络理论相结合,提出了径流时间序列预测模型.通过相空间重构,把一维径流时间序列拓展为多维序列,而多维序列可挖掘更为丰富的信息,有利于神经网络的训练.研究表明,利用神经网络建模可以较好地解决非线性问题,使预测更符合实际.以汉江石泉水库逐月平均入库径流序列为例,建立了径流时间序列相空间重构与神经网络耦合预测模型,计算结果表明,模型有较高的预测精度.

基于混沌时间序列的地下水位多步预测模型

利用相空间重构技术,并借助G-P算法、C-C方法和Wolf方法从宁陵地区地下水位一维时间序列中提取Lyapunov指数,结果表明此时间序列具有混沌特征。计算了宁陵地区地下水位时间序列的关联维数、时间延迟和最大Lyapunov指数,将局域加权一阶多步预测模型应用于地下水位预测。预测表明,此模型可有效应用于地下水位时间序列的多步预测。

偏最小二乘回归神经网络在径流预报中的应用

地表水系统中,径流受诸多因素影响。将偏最小二乘回归与神经网络耦合,建立了径流量预报模型。将自变量利用偏最小二乘回归处理,提取对因变量影响强的成分,既可以克服变量之间的相关性问题,又可以降低神经网络的输入维数;利用神经网络建模可以较好地解决非线性问题。实例表明本模型有较高的拟合和预报精度。

SCEM-UA优化算法在水文频率分析中的应用

【目的】将SCEM-UA优化算法应用于水文频率分布曲线优化适线法中,并与传统适线法进行对比,为水文频率分析提供方法支持。【方法】采用基于SCEM-UA优化算法的优化适线法,对长江流域宜昌水文站1974-2003年年最大流量数据进行水文频率分析,确定其理论频率曲线统计参数,计算离差绝对值和与离差平方和;利用同组数据,采用矩法、权函数法、概率权重矩法对其进行水文频率分析,并将结果与SCEM-UA优化算法所得结果进行对比。【结果】SCEM-UA算法离差绝对值和与离差平方和分别为23 481和33 734 707,均小于其余3种方法;利用SCEM-UA优化算法所得理论频率曲线与实测数据两端值的拟合效果更好。【结论】与传统适线法相比,基于SCEM-UA优化算法的优化适线法能够降低理论水文频率分析的误差,提高理论频率曲线与实测数据的拟合精度。

基于多目标遗传-蚁群算法的中牟县水资源优化配置

随着经济社会的快速发展,水资源短缺和水环境污染问题变得日益严重.通过建立水资源优化配置模型,运用多目标遗传-蚁群算法(MOGACHA)对配置模型进行求解,并将所配置模型及求解方法应用于优化中牟县水资源配置.结果表明,配置模型及其参数、约束条件的处理是可行的.从配置结果来看,2015年和2020年在不同的保证率(50%、75%、95%)下各需水部门的需水要求均能被满足,系统协调度也都大于0.8,从而有效协调各部门之间的用水竞争问题,实现水资源质与量的高效统一和社会、经济、生态环境的综合效益最大化,促进水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展.

基于博弈论组合赋权的流域水资源承载力集对分析

针对受多种不确定性因素影响的流域水资源承载力评价问题,提出评价指标与标准等级之间的四元联系度模型。采用梯形模糊数定量表示差异度不确定性系数连续变化过程,建立了集对分析与梯形模糊数耦合的水资源承载力评价模型。用层次分析法确定各评价指标主观权重后,从属性效用值出发由熵权理论赋予客观权重,同时,由博弈论集结模型优化组合主客观权重,通过计算以置信区间形式表示的加权联系数,确定水资源承载力的等级标准。耦合模型相对极大熵原理法及模糊综合评判法灵敏度高,更能真实地反映出流域水资源系统本身承载力大小以及偏离分级标准的程度。实例研究结果表明,该模型方法思路清晰,过程直观,评价结果实效合理,具有较好的推广应用前景。

基于熵权可拓模型的水资源承载能力评价

【目的】探索水资源承载能力评价方法,为水资源的合理开发利用提供依据。【方法】鉴于物元可拓的概念,引入改进的可拓方法——最大贴近度法,并用熵值法确定权重系数,避免了权重系数确定过程中的主观性,由此提出了熵权可拓模型。以河南省禹州市为例,利用该模型对禹州市不同频率年的不同规划年份水资源承载力进行评价。【结果】利用熵权可拓模型对禹州市水资源承载能力进行评价,得出禹州市不同频率年的不同规划年份水资源承载力距离各等级值的远近,表明该地区水资源开发利用已有相当规模,但仍有一定的开发利用潜力,水资源的供给在一定程度上能满足该区的社会发展。【结论】与禹州市社会发展及水资源利用的实际情况相比,该评价结果合理,说明所建立的熵权可拓模型适用于水资源承载力的评价。

平原(灌区)地下水库的数值模拟

在北方平原地区修建浅层地下水库 ,利用浅层含水层来调蓄雨水和跨流域调水 ,有重要的现实意义。分析了灌区用水和地下水库运用的要求 ,提出了浅层地下水库设计库容的确定原则 ,介绍了地下水库数值模拟方法。实例分析表明 :数值模拟可为地下水库提供设计参数及运行方案。

基于TIN模型的土方量计算方法研究及应用

土方量计算是工程项目中经常遇到的问题,快速准确高效地计算土方量对于合理安排工程进度、工程量大小计算和投资预算等具有非常重要的意义。该文介绍了利用GPS接收器获取三维地形点数据,基于TIN模型,运用三棱柱法在ARCGIS中计算填挖土方量的工作方法,并以渑池县红花窝土地开发整理项目为例对计算进行进一步验证。将填挖土方量的计算结果与实际结果相比较,挖方误差约为-4.7%,填方误差约为-1%。研究表明该方法计算土方量是可行的,具有较高的精度和可视化效果,可作为工程土方计算的主要方法。

基于系统动力学的河南省水资源可持续利用研究

将系统动力学方法应用于区域水资源可持续利用研究,结合河南省实际情况,在宏观调控的基础上,建立了河南省水资源的系统动力学模型,涉及到河南省整个区域的经济、社会、人口、环境等诸多因素,通过计算机仿真模拟,预测了未来几十年水资源的需求状况,改善了水环境的严峻形式,提出了较为合理的水资源配置方案。

中牟县地下水生态水位研究

地下水位是生态控制性因素之一。根据中牟县地下水位、蒸发、土壤、土地利用等资料,采用动态资料相关法计算地下水生态水位下限值;根据各类土壤质地的毛细水上升高度实测结果,结合植被根系层厚度,通过对两者求和计算地下水生态水位上限值。经分析计算,研究区地下水生态水位下限值为4.00～13.00 m,上限值为1.30～4.50 m。通过所给出的地下水生态水位上、下限阈值对地下水位进行调控,既能防止土壤干燥、植被退化,又能维持植被（或作物）正常生长的需要、防止土壤盐渍化。研究得到的地下水生态水位上、下限值的空间分布可为区域地下水管理和调控提供依据。

基于规则的水资源模拟配置模型

针对区域性水资源系统结构复杂、要素繁多的系统特性,给出了适用于多水源、多工程、多用户的大型水资源系统的系统概化规则和模型计算原则。介绍了反映各种水源及工程供水特点的建模思路,并在配置规则的基础上建立了水资源模拟模型,该模型在河北省水资源合理配置中进行了实际应用,配置结果合理可靠。

地下水位预报的相空间重构神经网络模型研究

为有效揭示水资源系统复杂的非线性结构及变化规律,结合混沌理论、相空间重构理论与神经网 络,研究了地下水水位预测模型,即通过相空间重构,把一维地下水水位时间序列拓展为多维序列,从而挖掘更为 丰富的信息;运用混沌方法构造训练样本并确定神经网络的网络结构,用神经网络拟合相空间相点演化的非线性 关系。实例计算表明,该模型具有较高的预报精度。

基于熵权属性识别模型的地下水资源承载能力评价

叙述了基于熵权的属性识别模型的建立过程,并将其应用于陕西省关中平原的地下水资源承载能力的评价,得出该区地下水资源开发利用已有相当的规模,但仍有一定的开发利用潜力,水资源的供给需求在一定程度上能满足该区内的社会发展,与实际情况相符。证实了该模型的合理性。

水资源系统动力学特征研究现状及进展

讨论了水资源系统动力学的概念,介绍了国内外对水资源系统动力学特征的研究现状,分析了水资源系统动力学的研究进展,并探讨了其发展趋势。指出目前水资源系统动力学研究中许多研究方法和数学模型的应用条件,以及混沌时间序列的基本理论和特征需要进一步探索,应用的范围有待进一步拓展等。

基于GIS与层次分析法的地下水资源分区研究

提出了基于GIS和层次分析法的地下水资源分区方法,选取降水量、流域水系、蒸发量、含水层富水性、地形地貌、包气带岩性为分析因子,应用层次分析法确定各因子的权重,并结合GIS空间分析功能,得到中牟县地下水资源分区结果。结果表明:基于GIS和层次分析法的地下水资源分区方法是合理和可行的。