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基于长短时记忆网络(LSTM)的地下水埋深模拟预测——以关中平原为例的实例分析

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中国农村水利水电 2020年第9期 127-131,137页

作者：张朝逢陈皓锐岳中奇陕西省地下水管理监测局西安710000 中国水利水电科学研究院北京100048

地下水资源对区域经济社会发展至关重要,而准确预测地下水埋深是合理利用地下水资源的重要依据。以陕西关中平原33眼地下水埋深观测井的实测数据为输入,探讨长短时记忆网络模型(LSTM)在地下水埋深模拟预测当中的应用。结果表明:整体上,L... 详细信息

地下水资源对区域经济社会发展至关重要,而准确预测地下水埋深是合理利用地下水资源的重要依据。以陕西关中平原33眼地下水埋深观测井的实测数据为输入,探讨长短时记忆网络模型(LSTM)在地下水埋深模拟预测当中的应用。结果表明:整体上,LSTM模型可以很好模拟关中地下水埋深的变化,但是模型在训练阶段的模拟精度要高于验证阶段的。具体而言,对33眼观测井同时模拟时,无论训练次数多少,其决定系数(R2)均大于0.98,而均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(RRMSE)分别小于5 m和14%;而在验证阶段,尽管模拟值与观测值的R2仍然大于0.98,但是RMSE和RRMSE的最大值分别增加至7 m和27%。与此同时,模型的训练次数会影响模拟精度,模型训练次数需要与样本进行匹配,本研究适宜的训练次数为40次。此外,样本集的数据也是影响模型模拟准确度的关键因素,将33眼井的观测数据作为一个样本集的模拟精度要高于单眼井单独作为样本集的模拟精度,表明样本容量越大,LSTM的模拟精度越高。

关键词：长短记忆模型地下水埋深模拟训练次数

咸阳城区地下水超采区调控方案效果分析与综合治理建议研究

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地下水 2019年第2期41卷 49-51,72页

作者：张朝逢陕西省地下水管理监测局陕西西安710003

陕西省咸阳市城区地下水资源长期超采,致使地下水流向改变,水位下降,形成降落漏斗,研究超采区地下水调控治理方案具有重大现实意义。对此,建立地下水数值模型,并通过需水量预测、供水能力确定等环节最终提出维持现状开采量情景、等量削... 详细信息

陕西省咸阳市城区地下水资源长期超采,致使地下水流向改变,水位下降,形成降落漏斗,研究超采区地下水调控治理方案具有重大现实意义。对此,建立地下水数值模型,并通过需水量预测、供水能力确定等环节最终提出维持现状开采量情景、等量削减开采量情景、按比例削减开采量情景等三个治理方案,分析了各方案下未来若干水平年地下水水位恢复情况,结果表明,按比例削减开采量方案效果较好。根据咸阳市实际条件,提出优先利用地表水、提高再生水比例、农业产业结构调整等超采区综合治理建议。

关键词：咸阳地区地下水超采数值模拟超采区调控治理

陕北典型风沙滩地区浅层地下水动态特征及对煤炭开采响应分析

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煤炭学报 2016年第9期41卷 2319-2325页

作者：陶虹宁奎斌陶福平杨泽元柴小兵张朝逢李文莉陕西省地质环境监测总站陕西西安710054 陕西省地质学会陕西西安710054 长安大学环境科学与工程院陕西西安710068 榆林市国土资源局陕西榆林719000 陕西省地下水管理监测局陕西西安710003

以地下水长期监测数据为基础,综合分析榆林市榆阳区萨拉乌苏组潜水区域水位动态的时空发育特征,运用模糊聚类分析法将研究区的浅层地下水划分为3个动态类型:水位强烈波动区(Ⅰ类)、水位中等波动区(Ⅱ类)、水位弱波动区(Ⅲ类)。研究不同... 详细信息

以地下水长期监测数据为基础,综合分析榆林市榆阳区萨拉乌苏组潜水区域水位动态的时空发育特征,运用模糊聚类分析法将研究区的浅层地下水划分为3个动态类型:水位强烈波动区(Ⅰ类)、水位中等波动区(Ⅱ类)、水位弱波动区(Ⅲ类)。研究不同动态类型区水位变化规律以及主要影响因素,开展地下水位动态与煤炭开采量、大气降水量的相关性分析,认为:Ⅰ类区水位动态主要受大气降水影响,水位动态变化较大;Ⅱ类、Ⅲ类区水位动态受大气降和煤炭开采的综合影响,水位动态变化较弱。在现有开采条件下,研究区区域地下水动态的主要影响因素是大气降水,其次是煤矿开采。

关键词：区域地下水位大气降水煤炭开采模糊聚类分析动态类型区陕北风沙滩地区

气候变化条件下咸阳市城区降水入渗补给时空分布特征研究

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地下水 2019年第3期41卷 1-4页

作者：张朝逢郑太林陕西省地下水监测管理局

降水入渗补给受诸如气象、下垫面等多种因素影响和控制,由于这些制约因素的复杂性以及刻画它们的不确定性,因此降水入渗补给呈现出复杂的变化。基于1985-2015年的降水和地下水位监测资料,分析咸阳城区降水的变化趋势,用动态资料分析法... 详细信息

降水入渗补给受诸如气象、下垫面等多种因素影响和控制,由于这些制约因素的复杂性以及刻画它们的不确定性,因此降水入渗补给呈现出复杂的变化。基于1985-2015年的降水和地下水位监测资料,分析咸阳城区降水的变化趋势,用动态资料分析法计算研究区的入渗补给系数值,做出研究区上世纪90年代和本世纪近15年的降水入渗补给系数分布图,并求得相应的降水入渗量。结果表明,30多年来尽管咸阳城区降水量呈增加的趋势,但是降水入渗补给系数呈减小的趋势,其综合作用的结果是降水入渗量呈减少的趋势。三个年代的降水入渗量分别为3 034.2万m^3,2 821.2万m^3,2 723.6万m^3。

关键词：降水入渗补给降水量降水入渗补给系数气候变化咸阳城区

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陕北大型现代化矿井周边地下水环境特征研究

地下水 2017年第1期39卷 12-14,48页

作者：赵耀东杨建张朝逢陕西省地下水管理监测局陕西西安710003 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

大型现代化矿井排出的矿井水,均采用深度处理工艺,对周边地下水环境的影响程度如何,需进行进行地下水环境特征研究。通过对矿井及周边调查和地下水水样采集分析,采用内梅罗指数综合评价法对其进行评价,结果表明:研究区地下水中p H、SO4... 详细信息

大型现代化矿井排出的矿井水,均采用深度处理工艺,对周边地下水环境的影响程度如何,需进行进行地下水环境特征研究。通过对矿井及周边调查和地下水水样采集分析,采用内梅罗指数综合评价法对其进行评价,结果表明:研究区地下水中p H、SO4、TDS、NH4、NO2、NO3、Mn、Hg等组分出现了超标,其中66.7%水样点的NH4浓度达到Ⅴ类标准,4号水样中NO2浓度超过地下水Ⅴ类标准限值14倍,3号水样中NO3浓度达到了地下水Ⅳ类标准,主要由当地农业生产活动引起;部分地下水中Mn浓度达到地下水Ⅳ类标准,与当地地下水中重金属背景值较高有密切关系;马槽井作为当地特有的灌溉方式,水中CODcr浓度相对较高。本地区地下水水质属于极差或较差等级,主要由SO4、NH4、NO2超标引起。上述现象反映了农业生产活动、年蒸发量大,是造成井田范围内地下水水质恶化的主要原因。

关键词：地下水环境现代化矿井农业污染环境质量评价陕北

黄土沟壑型煤炭开采对地下水系统影响的数值模拟研究

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地下水 2017年第2期39卷 1-4页

作者：赵耀东张朝逢杨建陕西省地下水管理监测局陕西西安710003 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054

在黄土沟壑区,由于煤层埋藏浅,煤炭资源的开发对地下水系统造成重大影响。本文以神东矿区大柳塔煤田为例,利用地下水数值模拟技术,对采前地下水流特征、现状开采条件下地下水流场、维持开采条件的地下水动态以及采煤对地下水均衡的影响... 详细信息

在黄土沟壑区,由于煤层埋藏浅,煤炭资源的开发对地下水系统造成重大影响。本文以神东矿区大柳塔煤田为例,利用地下水数值模拟技术,对采前地下水流特征、现状开采条件下地下水流场、维持开采条件的地下水动态以及采煤对地下水均衡的影响等进行深入分析和研究。得到煤炭开采造成地下水位明显下降,并且随着持续采掘,对地下水影响加剧,地下水水均衡总量持续减少,并且由于流场变化,导致侧向补给量直线减少,向采掘空间排泄量相对增加,潜水蒸发量相对减少,向河流排泄量明显减少,最后趋于稳定。

关键词：黄土沟壑区地下水数值模拟地下水流场含水层水位

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神府榆矿区矿井排水量现状分析及远期预测

地下水 2016年第6期38卷 87-89,131页

作者：赵耀东张朝逢杨建李瑾陕西省地下水管理监测局陕西西安710003 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710054 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室陕西西安710054

摸清神府榆矿区现阶段和未来的矿井排水量,利用煤炭产量、矿井生产能力、富水系数等数据进行研究,结果表明:随着研究区煤炭开发强度逐渐增大,原煤产量从2001年的1 616万t增长到2014年的36 200万t,煤炭大型现代化矿井年产量均在500万t以... 详细信息

摸清神府榆矿区现阶段和未来的矿井排水量,利用煤炭产量、矿井生产能力、富水系数等数据进行研究,结果表明:随着研究区煤炭开发强度逐渐增大,原煤产量从2001年的1 616万t增长到2014年的36 200万t,煤炭大型现代化矿井年产量均在500万t以上,其中活鸡兔矿达到2 067.47万t/a。神府矿区矿井排水量46.00~1 218.00 m^3/h,平均富水系数0.231 0 m^3/t;榆神矿区矿井排水量139.11~3 698.00 m^3/h,平均富水系数1.167 4m^3/t;榆横矿区矿井排水量360.80~1 357.00 m^3/h,平均富水系数1.959 3 m^3/t;从神府→榆神→榆横,采煤过程中富水系数逐渐增大,且同一矿区的不同煤矿之间,富水系数差异也较大。结合煤炭产量和矿井排水量,计算得到神木、榆阳和横山的矿井水水量分别为0.938 0×108m^3/a、0.715 7×108m^3/a、0.086 1×108m^3/a,神府榆矿区矿井总排水量为1.739 8×108m^3/a,远期矿井排水量可达3.067~3.55×108m3/a。对神府榆矿区现阶段和远期矿井排水量开展研究,可以为榆林市合理开发利用矿井水资源提供依据,实现煤炭开发与水资源保护相协调。

关键词：神府榆矿区大型矿井煤炭产量矿井排水量富水系数

基于半固定分簇的无线传感器网络节能分簇路由算法

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通信学报 2024年第4期45卷 160-170页

作者：张朝辉周嘉琦西安电子科技大学数学与统计学院陕西西安710071

为了解决无线传感器网络中节点能耗不均衡和数据传输能耗大导致的网络生命周期短的问题,提出了基于半固定分簇的节能分簇路由算法。在节点部署完毕后对每个簇进行调整,保证每个簇的节点数相同,从而达到负载均衡的目的。在簇头选择阶段,... 详细信息

为了解决无线传感器网络中节点能耗不均衡和数据传输能耗大导致的网络生命周期短的问题,提出了基于半固定分簇的节能分簇路由算法。在节点部署完毕后对每个簇进行调整,保证每个簇的节点数相同,从而达到负载均衡的目的。在簇头选择阶段,主要考虑节点间距离以及节点的剩余能量;在数据传输阶段,算法根据节点的剩余能量、节点到基站的距离以及节点之间的距离构建了中继节点选择的优化模型,同时实现了均衡和降低能耗的目标;当网络运行一段时间后,由于簇间的剩余能量差异过大,再次对簇群进行优化,尽可能使得每个簇群能量接近;最后当簇头节点能量低于所设阈值时,再次对簇头进行轮换优化,以延长节点的工作时长。仿真结果表明,所提算法有效降低了节点能耗,延长了网络的生命周期。

关键词：无线传感器网络分簇路由簇群负载均衡能耗优化

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陕西省近30年潜在蒸发量的时空变异规律

水利与建筑工程学报 2020年第5期18卷 18-24页

作者：张朝逢陈皓锐岳中奇郑太林韩松俊陕西省地下水保护与监测中心陕西西安710000 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

根据陕西省34个代表气象站点1988年—2017年逐日气象数据,分析以Penman公式计算的潜在蒸发量的时空变异规律及其对湿润指数的影响。结果表明:陕西省1988年—2017年平均的潜在蒸发量959 mm,从陕北(1020 mm)、关中(967 mm)到陕南(899 mm)... 详细信息

根据陕西省34个代表气象站点1988年—2017年逐日气象数据,分析以Penman公式计算的潜在蒸发量的时空变异规律及其对湿润指数的影响。结果表明:陕西省1988年—2017年平均的潜在蒸发量959 mm,从陕北(1020 mm)、关中(967 mm)到陕南(899 mm)逐渐降低,其差异主要在于空气动力学项。陕北潜在蒸发显著增大(25.9 mm/10 a),而关中和陕南潜在蒸发变化的趋势值分别只有12.2 mm/10 a和6.5 mm/10 a,相对湿度减小和风速增大引起的空气动力学项的增大(16 mm/10 a)是陕北潜在蒸发量显著增大的主要原因。受潜在蒸发变化影响,陕北和关中地表湿润指数增大但大气湿润指数减小,反映出两类不同过程的影响。

关键词：潜在蒸发时空变异,湿润指数