时间序列分析在民勤县地下水位时空预测中的应用论文答辩文稿.pptVIP

研究背景及意义 地下水对自然环境的影响 地下水对人类社会的影响 地下水位预测的意义 1.研究背景及意义 地下水是贮存于包气带以下地层空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水体，是水资源系统十分重要的组成部分地下水是水资源系统十分重要的组成部分，它参与水循环过程以及整个地理环境的形成和发展。 地下水对人类社会的影响 地下水是一种可供人类直接开发利用的重要淡水资源，是城乡居民生活用水、支持社会经济发展和维持生态平衡等方面的重要保障。目前，全世界有超过15亿人把地下水作为主要的饮用水源，而全亚洲有将近1/3的饮用水来自地下水。在我国有70％左右的人口将地下水源作为主要的饮用水水源，多达400多个的城市依靠地下水生存发展，约占全国城市总数的60%。 地下水对自然环境的影响 地下水不但具有可供人类开发使用的资源属性，而其自身更是生态环境的重要组成要素存在于地球之上。近年来，随着我国人口的增加、社会经济建设的发展地下水常年处于超开采状态，导致了部分地区出现区域性地下水位下降、水源地枯竭、地面沉降、海(咸)水入侵等地质灾害，以及地下水水质恶化、土壤盐渍化、植被退化、荒漠化等一系列生态环境问题。 1.研究背景与意义 1.研究背景与意义 地下水位预测的意义 基于以上的科研背景，本文主要依据民勤县的各个观测井位点的地下水位观测资料，对民勤县地下水位时空特性分别予以分析和预测，以便全面了解民勤县地区的地下水位时空变化的特征，也为该地区的地下水资源管理、地下水开发利用、工农业供水、水利工程建设等提供较为可靠的决策依据，因此，本文研究不仅可以深入了解该地区的地下水情况以及未来变化趋势具有现实的研究意义，还具有对该地区合理开采地下水与可持续管理地下水的深远和全局的指导意义。 2.研究内容与目标 2.1研究内容 （1）根据目前的初步观测资料，分析地下水位所呈现的多年的变化特征，并对其动态变化过程用其趋势性和随机性等加以描述，并就地下水位涨落、地下水位变化速率等进行进一步统计分析，以期揭示该地区不同时期的地下水位变化规律； （2）对各井位点地下水位不同空间位置上的地下水位变化进行分析，即分析地下水位在空间上所呈现的动态变化规律，并结合时间域上的所分析内容，对民勤县地下水位的时空变异性作出整体上的有关论述； （3）将现有的民勤境内的地下水水位数据，应用于建立民勤地下水位预测模型，用以预测民勤境内地下水位的未来趋势。 2.研究内容与目标 2.2 研究目标 (1)依据1998—2013年16年的地下水位观测数据，模拟出地下水位的空间分布格局，在认识和了解该地区地下水位空间分布特征的同时，对地下水位空间格局的年际变化规律加以探讨和分析； (2)用合适的模型方法拟合出研究区地下水位，使地下水位信息从平面空间扩展到立体空间，并进一步利用所建模型识别出地下水位的空间分布的状态和格局，从而对地下水位未来的变化趋势和走向作出相对可靠的预测。 3.研究方法及原理 历年来对其预测的方法有很多，目前常用于分析与预测地下水动态变化的方法和模型，主要有传统的时间序列分析方法及随机水文理论、模糊分析方法、灰色系统方法、信息熵分析方法、混沌理论分析方法、时间序列小波分析方法、人工神经网络方法等。 本文则根据据民勤县76个观测井位点的1998—2013的地下水位数据，分别采用时间序列分析法和灰色预测法，确立了地下水位预测的组合时间序列分析模型和灰色GM（1,1）预测模型，对近年来民勤县地下水水位的时空变化进行了分析和预测。 时间序列分析法 时间序列分析法是依据所研究系统实际观测而得到的时间序列数据，通过对观测数据进行曲线拟合和参数估计来建立适当的数学模型的一种理论方法。时间序列分析把所研究的系统看作一个暗箱，不考虑外部因素的影响，并且假设预测对象的变化仅仅只与时间的变化有关，从而依据客观事物在发展变化过程中的内在延续性进行分析和预测。而这种内在延续性则在一定程度上反映出了外届的影响因素在综合作用下所研究对象的变化过程。 时间序列预处理 在时间序列分析中，拿到一个观察值序列之后，首先要对它进行预处理，其处理过程一般分为两方面：平稳性检验和纯随机性检验。经过这两方面的检验之后，根据其检验结果可将序列分为不同类型，对不同类型的序列采用不同的分析方法和模型。 3.研究方法及原理 3.研究方法及原理 时间序列预处理方法： 经过时间预处理后，根据检验结果可将序列分为如下类型： 时间序列模型 根据时间序列的不同类型，时间序列的分析模型可以分为平稳时间序列模型和非平稳时间序列模型两种。 3.研究方法及原理 灰色预测法 灰色系统理论(简称灰色理论Grey Theory)，是最早由