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基于GRACE重力卫星的北京市地下水变化及归因分析
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作者 张辉 张梦琳 +3 位作者 张臣 王妍 卢静 杨朴 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期160-169,共10页
【目的】北京市水资源形势不容乐观,地下水作为主要供水水源,长期被超量开采,为及时掌握地下水位时空演变规律,【方法】以2002—2022年GRACE重力卫星和地下水监测井数据为基础,运用COK模型,反演北京市地下水位变化,并从土地利用、气候... 【目的】北京市水资源形势不容乐观,地下水作为主要供水水源,长期被超量开采,为及时掌握地下水位时空演变规律,【方法】以2002—2022年GRACE重力卫星和地下水监测井数据为基础,运用COK模型,反演北京市地下水位变化,并从土地利用、气候变化和生态补水等方面定量分析影响地下水位变化的原因。【结果】结果表明:GRACE和实测地下水位数据反演结果的均方根误差为0~10 m,反演结果较为可靠;北京市地下水水位自2002年开始持续大幅下降,2015年至历史低值;自2014年底南水北调中线江水进京等措施使得地下水开采量逐年减少,截至2022年地下水埋深持续回升。从年内变化来看,1—2月地下水位相对稳定,3—6月逐月下降,7—10月受降雨等因素影响,地下水位明显上升;11—12月,地下水位变化不大;而空间维度上,全市地下水位以中轴线及延长线为界,呈现条带状,南北差异明显;影响北京市地下水位变化的主导因素有降雨量(q=20.14%)和生态补水(q=11.98%),显著大于土地利用类型(q=3.96%)。【结论】GRACE重力卫星反演的北京市地下水动态变化与实测结果一致,降水及生态补水是影响地下水动态变化的主要因素,研究成果对区域水循环演变规律认识及水资源管理与开发利用具有重要的现实意义,可为科学评估与合理利用地下水提供有效支撑。 展开更多
关键词 地下水埋深 GRACE重力卫星 时空变异特征 北京市 Co-Kriging法 水资源 气候变化 降雨
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地下水位机器学习模型中的特征筛选及应用效果分析 被引量:1
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作者 郭敏丽 刘天航 +3 位作者 毕二平 胡晓斌 肖颖 刘春时 《水资源保护》 北大核心 2025年第3期179-186,221,共9页
为提高地下水位机器学习模型模拟效果,采用偏相关分析方法、皮尔逊相关系数法、最大相关-最小冗余(mRMR)法和随机森林(RF)法,对构建的密怀顺区域3种地下水位机器学习模型的输入参数进行特征筛选,并对参数特征筛选前后的模型模拟效果进... 为提高地下水位机器学习模型模拟效果,采用偏相关分析方法、皮尔逊相关系数法、最大相关-最小冗余(mRMR)法和随机森林(RF)法,对构建的密怀顺区域3种地下水位机器学习模型的输入参数进行特征筛选,并对参数特征筛选前后的模型模拟效果进行了比较。结果表明:不同参数适合不同的特征筛选方法,地下水位及滞后值特征参数可由偏相关系数法获取,人工回补量及滞后值、降水量及滞后值特征参数需由mRMR法和RF法联合确定,其中mRMR法侧重于降水量及滞后值的筛选,RF法侧重于人工回补量及滞后值的筛选;特征筛选有效提高了极限学习机(ELM)模型和RF模型的模拟精度,提升了带有外部输入的非线性自回归神经网络(NARX)模型的运行速度;密怀顺区域3种地下水位机器学习模型应用经过特征筛选后的参数进行模拟,ELM模型的均方根误差、纳什效率系数和决定系数分别提升了63%、98%和45%,RF模型分别提升了49%、6%和2%,NARX模型的运行速度提升了11倍。 展开更多
关键词 地下水位 机器学习模型 特征筛选 密怀顺区域
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潮白河北京段生态补水调度方案研究 被引量:8
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作者 吴悦 徐佳琪 +4 位作者 仇文顺 王梦瑶 李述 时洋 魏加华 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第9期180-189,共10页
【目的】生态补水是复苏河湖、维持河道内生态功能、提升生态价值、促进生态文明建设的重要措施。我国华北地区河道天然生态基流不足,可用于河道生态补水的水量十分有限,如何利用有效的生态补水量,达到河道生态补水的最佳效果,需要科学... 【目的】生态补水是复苏河湖、维持河道内生态功能、提升生态价值、促进生态文明建设的重要措施。我国华北地区河道天然生态基流不足,可用于河道生态补水的水量十分有限,如何利用有效的生态补水量,达到河道生态补水的最佳效果,需要科学地研究生态补水调度方案。为确定季节性河流常态化生态补水流量范围及流量过程,【方法】在研究河道生态补水演进和水量损失变化规律的基础上,以2021年潮白河北京段秋季生态补水为例,采用MIKE 11构建河道一维水动力模型,模拟研究了河道不同生态补水规模、流量下泄过程、沿程断面水量变化和水流演进过程等,确定了补水水量、流量及补水时长等关键参数和范围。【结果】结果显示:补水流量越大,生态补水首次全线贯通天数越短。河道演进时间和水量削减率指标与补水时长呈正相关关系,与补水水量成反比。【结论】结果表明:补水流量在55~65 m^(3)/s时,可以减少全线首次贯通天数和贯通水量;补水时长为90 d,密云水库出库流量为25 m^(3)/s时,可以实现干流北京段全线通水,基本无水量达到白庙断面,是实现潮白河北京段河道贯通补水流量的最低阈值(1.9×10^(8) m^(3));生态补水水量充足情况下,综合考虑生态补水地表-地下协同修复及河道演进过程,建议生态补水总量控制在2.7×10^(8)~3.3×10^(8) m^(3)、补水时长控制在90~120 d为宜,且较优的生态补水期为3—6月。 展开更多
关键词 生态补水 水量调控 水流演进 补水流量 潮白河
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永定河北京段生态补水流量及模式 被引量:2
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作者 徐佳琪 吴悦 +4 位作者 仇文顺 李述 王梦瑶 时洋 魏加华 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期669-678,共10页
以永定河北京段为例,建立水文学和水力学相结合的水流演进模型,利用生态补水实测监测数据率定并验证模型。利用建立的模型研究永定河北京段的生态补水规律及模式,结果表明:在持续稳定流量补水条件下,固安(出境断面)通水后11 d左右达到... 以永定河北京段为例,建立水文学和水力学相结合的水流演进模型,利用生态补水实测监测数据率定并验证模型。利用建立的模型研究永定河北京段的生态补水规律及模式,结果表明:在持续稳定流量补水条件下,固安(出境断面)通水后11 d左右达到稳定状态,停止放水后可维持河道12~13 d有水;在持续稳定流量下,随着补水流量的增大,河道首次贯通的时间和损失水量占比均降低,且降低速率逐渐减缓,官厅补水下泄流量以30~35 m^(3)/s为宜;在生态补水总水量受限条件下,先以大流量下泄再调整为小流量的补水方式,对快速实现全线通水、河道渗漏回补地下水等效果更佳;平原段同步加入再生水和南水北调水,将进一步缩短全线通水时间;在官厅水库和平原段再生水、南水北调水向河道补水2.24亿~4.14亿m^(3)条件下,全线通水时间约需要15 d,固安断面出境水量约1.05亿~2.22亿m^(3),蒸发和渗漏水量1.19亿~1.93亿m^(3),且补水水量越大,下渗和蒸发水量的占比越低;卢沟桥-六环路河段的入渗能力最强。本研究对永定河北京段生态补水水量、下泄过程及补水方式的确定具有实践意义。 展开更多
关键词 永定河 生态补水 马斯京根 MIKE 11 HD 水量平衡
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大规模生态补水对长期断流河道永定河北京段入渗能力的影响 被引量:4
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作者 苟少杰 仇文顺 +4 位作者 李述 杨默远 李晓琳 王赫 黎光和 《水电能源科学》 北大核心 2023年第8期35-38,26,共5页
针对大规模生态补水(永定河北京段4次生态补水)对长期断流河道的影响,建立了MIKE 11水动力模型,通过情景模拟分析量化评估了补水前后径流与入渗能力的变化特征。结果表明,官厅水库入库径流序列可分为天然、人类弱干扰、人类强干扰3个阶... 针对大规模生态补水(永定河北京段4次生态补水)对长期断流河道的影响,建立了MIKE 11水动力模型,通过情景模拟分析量化评估了补水前后径流与入渗能力的变化特征。结果表明,官厅水库入库径流序列可分为天然、人类弱干扰、人类强干扰3个阶段,在2019~2020年3次生态补水期间,永定河北京段主要断面流量远大于人类强干扰阶段的生态流量;2021年秋季生态补水的渗透系数和渗漏量损失最低,表明通过连续3年的大规模生态补水,永定河的河道渗漏量明显减少;以2021年秋季生态补水为例,建立了槽蓄量与补水流量、淹没面积与补水流量、淹没面积与槽蓄量、渗透系数与补水流量的拟合函数,可为后续永定河生态补水的开展提供一定的指导。研究结果能有效指导永定河北京段生态补水方案的优化制定,为永定河流域综合治理和华北地区长期断流河道生态修复提供借鉴。 展开更多
关键词 生态补水 永定河流域 MIKE 11 渗透系数
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