[发明专利]一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法

摘要

本发明涉及一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法，包括如下步骤：S1基本条件假设；S2数据预处理；S3正向模拟；S4系统优化计算；S5数据修正；S6模型校验。本发明的优点体现在：本发明创建了利用数据挖掘技术获取含水层重要参数的计算方法，利用长序列高频高密地下水水位及降水量监测数据求取以垂向水文循环为主导的含水层参数，并可实时将参数更新至地下水数值模型，充分发挥地下水模型的运算能力，为地下水资源优化利用和合理配置提供高效精确的技术支撑。

主权项

1.一种使用高频地下水位数据自动求取含水层参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1 基本条件假设：假设地下水位的波动由入渗补给过程和净开采过程决定；含水层水分运移由垂向地下水水文循环为主导；且含水层补给量与降水量成正比；S2 地下水水位及降水数据预处理：收集国家地下水监测网中多年长序列高频高密水位监测数据，以时间为横坐标、含水层瞬时水位为纵坐标绘制地下水水位变化线，并使用数据平滑方法对地下水水位线进行平滑处理，其中，所述数据平滑方法包括但不限于移动平均值法、移动窗口拟合多项式平滑法或移动窗口加权平滑法；收集研究区内气象监测点多年高频高密降水数据，并根据气象监测站点的空间分布特征进行分区，将降水量分配至区域内的水位监测点，并与水位监测数据进行时间匹配，形成日降水量与水位时间序列；S3 正向模拟求取水位及降水量：根据地下水储水量与垂向补给和净开采量之间的关系，设置入渗系数α、年度总净开采模数ND_T、净开采模数月分配系数β_i，其中i＝1,2……12，和含水层给水度Sy，共15个参数正向模拟地下水瞬时水位和降水量；S4 系统优化计算：根据设置的15个参数与地下水瞬时水位和区间累计降水量间的关系，设置15个参数的初始值，使用系统优化计算的方法，即Levenberg‑Marquardt算法，根据瞬时水位和降水量的计算值与观测值的差值，反复更新参数取值，计算获得区间累计降水量、瞬时水位数据与多年高频高密降水数据、水位监测数据误差最小时，15个给定地下水模型参数的最优估算值；S5 数据修正：通过上述步骤求取参数的方法假设目的含水层地下水水文过程主要为垂向循环，当考虑水平向循环对地下水位变化的影响时，需要使用地下水侧向径流或越流数据与参数自动求取过程进行迭代，对求取的参数进行修正，消除水平向水文循环对水位变化的影响；S6 模型校验：通过上述步骤计算求得年际尺度地下水瞬时流模型参数值，为保证参数计算的准确性，再利用传统的地下水模型与含水层属性资料对这些参数进行校验，其中，参数包括入渗系数α、年度总净开采模数ND_T、净开采模数月分配系数β_i，其中i＝1,2……12，和含水层给水度Sy。