新乡百泉泉水复流与保护措施

新乡百泉是我国北方著名的风景岩溶大泉,以泉水出露的奇特景观而闻名于世,由于百泉泉水长期断流,生态环境恶化,严重影响新乡旅游业及其相关产业的发展。根据百泉泉域岩溶水的勘察和开采现状,重新认识其水地质条件,定量分析百泉泉水长期干枯的原因;依据区域水资源(包括云雨资源)分布和已有水利工程情况等,提出百泉泉水复流和保护措施。

灰色理论在新乡百泉泉水流量动态分析中的应用

新乡百泉具有供水、农灌、人文、旅游及生态等多种功能,研究其泉水流量动态,建立泉水流量动态预测模型,对泉域水资源评价和泉水资源保护具有重要意义。为了进一步研究新乡百泉天然状态下泉水流量动态特征、评价泉域岩溶水资源,基于1964—1978年泉水年均实测流量和泉域年均降水量资料,通过逐步回归分析,确定泉水流量的主要影响因素为前1年降水量,并建立了逐步回归模型,其回归效果显著;在逐步回归分析的基础上建立了泉水流量动态预测的GM(1,2)模型、NSGM(1, 2)模型和GM(0, 2)模型。结果表明:1964—1978年百泉泉水流量动态主要受泉域降水控制,且泉水流量滞后降水1年,反映了天然状态下泉水动态特征。3种灰色模型的精度等级均为最高级(优)。1964—1978年百泉泉水实测流量为2.347~6.448 m^(3)/s,平均为3.904 m^(3)/s;逐步回归模型预测值为1.882~6.383 m^(3)/s,平均为3.904 m^(3)/s;GM(1,2)模型预测值为2.327~6.448 m^(3)/s,平均为3.939 m^(3)/s;NSGM(1,2)模型预测值为2.133~6.448 m^(3)/s,平均为3.927 m^(3)/s;GM(0,2)模型预测值为1.787~6.448 m^(3)/s,平均为3.907 m^(3)/s。逐步回归模型和前述3种灰色模型的平均相对误差分别为7.794%、7.292%、7.122%、7.797%,均<10%,可用于泉水流量动态预测;其中NSGM(1,2)模型精度更高、对曲线“拐点”的拟合更好。根据4种模型预测的1964—2030年泉水流量,从保泉角度评价百泉泉域岩溶水的开采资源量不得超过1.69 m^(3)/s。研究成果可为泉水流量动态预测和泉域水资源评价提供科学依据,也可为类似地区地下水动态研究提供参考。

新乡市百泉泉水流量动态预测与资源评价

运用BP神经网络理论和方法,建立了河南省新乡市百泉泉水流量动态的BP神经网络模型,并与逐步回归模型和灰色模型进行了比较,结果表明:BP神经网络模型的预测值与实测值最为接近,拟合效果明显优于逐步回归模型和灰色模型的拟合效果,三者的相对误差分别为0.961%、10.734%、5.664%。根据三种模型的预测结果,利用周期分析法和补偿开采的观点评价百泉泉域裂隙岩溶地下水可开采资源为3.25 m3/s。

基于BP神经网络的新乡百泉逐月泉水流量动态分析

根据1964.01—1978.12新乡百泉泉水流量动态分析,泉水流量动态受大气降水控制,反映了天然状态下的泉水流量动态特征,并建立了百泉逐月泉水流量的逐步回归预测模型。用BP神经网络方法,建立了不同时段的逐月泉水流量动态预测模型,并与逐步回归模型进行比较,BP神经网络模型拟合效果优于逐步回归模型。根据逐步回归模型和BP神经网络模型预测的结果,极枯降水年份的泉水流量2.727m3·s-1作为百泉泉域裂隙岩溶地下水开采资源量,可在平水年和丰水年的丰水期有泉水自然涌出,重现自然美景,保护风景泉水旅游资源,做到先观后用,达到保泉和供水的目的。