【摘要】：河口是海洋鹽水與河流淡水的交匯混合之地,容易發(fā)生鹽水入侵現(xiàn)象。河口地區(qū)通常人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達、交通便利,生活飲用水、工農(nóng)業(yè)用水都對河水的氯化物含量有一定的要求,根據(jù)中國《生活飲用水水源水質(zhì)標準》(CJ3020-93),飲用水水源氯化物含量應(yīng)小于250 mg/L。杭州城市供水的80%以上取自錢塘江,如果適逢大潮時咸潮上溯會造成杭州市河段的南星橋、閘口、白塔嶺和珊瑚沙等水廠的取水口的鹽度濃度超過規(guī)定的水質(zhì)標準,對杭州市區(qū)正常供水和飲用水安全造成嚴重威脅。本文采用數(shù)據(jù)資料方法對咸潮入侵變化進行了潮相變化分析和流量對咸潮入侵的影響的長時間序列統(tǒng)計分析,得出了咸潮入侵的日、月、季節(jié)和年際的變化特點和氯度隨流量增大而遞減的方式；采用氯度的全天超標和半天超標天數(shù)和流量的年際統(tǒng)計數(shù)據(jù)方法分析了流量和地形變化對咸潮入侵造成的影響。提出了采用連續(xù)小波變換分析咸潮與影響因素之間的年際和年內(nèi)的尺度變化規(guī)律,及其互相影響,闡明了流量對咸潮在長時間尺度上的影響和潮汐作用對咸潮入侵在短時間尺度上的影響。通過原型觀測資料分析方法得出了錢塘江河口咸潮入侵的基本變化規(guī)律和變量之間定量和定性的相關(guān)關(guān)系,這些是進一步對咸潮入侵研究的基石。針對咸潮入侵一般采用二維或三維數(shù)值模型的方法進行模擬計算時計算量比較大、需要較多的邊界參數(shù)和水文數(shù)據(jù)資料,并且實際中地形邊界條件是不斷變化的問題。本文采用漲憩模式對錢塘江咸潮入侵時的沿程鹽度分布和入侵距離進行了計算。在河床刷深前后和潮汐一定不同流量條件下對咸潮入侵進行了計算,模型計算結(jié)果表明河道的刷深變化對咸潮入侵影響很大,隨著河床的加深,咸潮入侵影響會加�。欢坛彪S著流量的加大鹽度會迅速減小,當流量增大的一定程度時鹽度的減小不再明顯。這種簡單的理論模式,可以對咸潮的形成機理進行適當?shù)慕忉?對未來咸潮入侵情況可進行快速的模擬,且需要的參數(shù)相對較少、計算簡便可以及時地評價咸潮對取水口的影響情況,從而有利于取水口的取水方案得到提前合理安排。采用小波變換與多個NARX模型相結(jié)合(Wavelet method coupled with multi-nonliner autoregressive model with exogenous inputs, WT-mNARX)的方法針對閘口、七堡和倉前3個沿江氯度觀測站點進行未來5天的氯度預(yù)測。此方法根據(jù)影響因子與關(guān)注點處氯度之間的關(guān)系進行建模,對觀測點的鹽度預(yù)報具有針對性。首先采用基于多分辨率分析的極大離散小波變化(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform, MODWT)對水文數(shù)據(jù)進行多尺度分解和平穩(wěn)化處理。小波分解后的J0層數(shù)據(jù)分別用來建立J0+1個NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,各模型得到的預(yù)測結(jié)果加和最終得到觀測點未來5天的預(yù)測鹽度時間序列。不同模型的比較結(jié)果表明WT-mNARX模型的性能最好,預(yù)測鹽度與實測鹽度的相關(guān)關(guān)系R可以達到0.98,能夠較為準確地對未來5天的鹽度作出預(yù)測；泛化能力驗證表明該模型的對觀測域外的數(shù)據(jù)具有良好的泛化能力。WT-mNARX模型對非平穩(wěn)、非線性鹽度時間序列的預(yù)測結(jié)果表明：該模型可以作為非線性和非平穩(wěn)時間序列預(yù)測的有效工具,可以實現(xiàn)對錢塘江河口鹽水入侵的快速預(yù)警,對保障錢塘江河口區(qū)水源水質(zhì)安全具有重要的現(xiàn)實意義。
[Abstract]:In this paper , the salt concentration of drinking water is more than 250 mg / L . According to the standard of water quality of drinking water in Hangzhou city , the content of water in drinking water should be less than 250 mg / L . According to the water quality standard of drinking water in Hangzhou city , the content of chloride in drinking water should be less than 250 mg / L .
In this paper , the influence of flow rate and topography on the intrusion of salty tide is analyzed by means of the annual statistical data of the daily limit of chlorine and the number of days of overproof and the annual statistical data of the flow . The influence of flow rate on the long time scale and the influence of tidal action on the intrusion of salty tide on the short time scale are analyzed .
This method can be used to establish J0 + 1 NARX neural network model . The results show that WT - mNARX model has the best performance , and the correlation between the predicted salinity and the measured salinity can reach 0.98 , which can forecast the salinity in the next five days .
The generalization ability verification shows that the model has a good generalization ability for data outside the observation area . The prediction result of the WT - mNARX model on the non - stationary and non - linear salinity time series shows that the model can be used as an effective tool for nonlinear and non - stationary time series prediction , and can realize the rapid early warning of saltwater intrusion in Qiantang River Estuary , and has important practical significance for guaranteeing the water quality safety of the water source of the Qiantang River estuary .
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P731.34

【參考文獻】

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本文編號：2119996