石羊河流域地下水3
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式中，分别为j，k年相应的测量值Biblioteka Baidu且k>j，
1 sgn(x j xk ) 0 1
x j xk 0 x j xk 0 x j xk 0
Var(S ) n(n 1)(2n 5) 18
当n>10时，标准的正态统计变量Z可用 下式计算：
S 1
Z
0
Var(s)
S 1
Var(S)
的浅层地下水，这种地区上的特征及多年变化比较明 显。
•
现阶段，数学模型法是研究地下水变化的主要方
法，此类方法大体分为确定性模型和随机模型：
（1）确定二性模、型研究内容
•
由地下水运动微分方程、控制方程、初始条件
和边界条件构成的数学模型，常用解析法、物理法、 数值法进行模拟求解。
（2）随机模型
•
地下水动态受多种因素的影响，包括气象、水
代表性的文献有：
二、研究内容 肖笃宁（2003）——] 地统计学和GIS结合，定量研究了民勤
绿洲地下水埋深和矿化度的空间变异特征及其与土地利用变化的关系；
张若玲（2006） ——]利用水平衡方法、同位素技术、地球化
学技术分析总结了整个地区的地下水动态分布特征、同位素特征以及 水化学分布规律；
孙艳伟（2007） ——]采用综合指数法、灰色关联投影法和基
学的学科地位得以确立。 • 1940年后：以计算机技术、遥感、GIS和数学模拟方法等诸
多方法的引入和应用为主要标志，地下水研究进入了的快速 发展阶段。
3.研究现状二、研究内容
• 地下水受自然因素与人为因素共同影响，具有强烈
的时空变化特点，其动态过程存在地区上的差异性以
及随时间变化的特点，特别是容易受到外界条件影响
文、地质、人为活动等，可以用概率统计分析方法
找出这些不确定性因素的规律，从而建立相应的随
机模型。
模型比较：
确定性模型二、研究内容
• 1）能比较准确的预测地下水动态变化 • 2）基于许多假设条件基础之上建立起来的，很难真实
地模拟实际复杂的水文地质条件。
随机模型
• 1）无法表示出系统各个要素之间的动力学关系 • 2）对于缺乏地下水地质资料或者含水层参数资料不足，
石羊河流域地下水 时空动态研究
答 辩 人：朱小燕 指导老师：马金辉副教授
地理信息系统专业硕士研究生学位论文答辩
2008年6月31号
一、绪论
1.研究背景及意义
石羊河流域地处西北内陆干旱区，是我国典型的资源型缺 水地区，人均水资源占有量仅775立方米，耕地亩均水资源 占有量仅280立方米，是河西走廊最早开采利用地下水的地 区。
S 0 S 0 S 0
➢ 突变点检验——Pettitt 检验
水文序列变点检测与识别是上世纪70年代以来统计技 术方面的研究热点，主要用以确定水文序列中突然出现变 化的点，将时间序列划分为差异明显的各子时间段。
Ut,T Ut1,T Vt,T
t 2,,T
T
其中，Vt,T sgn(xt xj ), j 1
5本文研究内容及方法
一般统计学方法
时域动态变化特征
地统计学方法
空间分布特征
基于数字地下水位模型
绿洲地下潜水水系空间分布
二、研究区概况
石羊河流域水资源比较贫乏，属资源性缺水区。从90年 代末期开始，地下水就已经逐步成为石羊河流域的主要供水 水源，年平均开采量占全流域水资源利用总量的50%以上。
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
却积累一定数量的水文气象、开采量和地下水动态资料 时，实用而有效。
4.石羊河流域水资源研究现状
➢ 20世纪80年代开始 热衷于探讨石羊河流域地下水资源的综合开发
利用状况，地下水动态变化特征、水资源转化等问 题。 ➢ 步入90年代后
引入先进技术，在地下水系统管理模式、水资 源合理利用途径、地下水来源及年龄、流域环境变 化、水资源承载能力与可持续发展研究等方面作了 相关研究。]
➢ 2000年至今
二、研究内容 1） 遥感、同位素技术被广泛应用于对探测地下水空间
分布、地下水来源、流路、年龄等研究中；
2） 数值模拟软件、一般统计学方法、地统计学方法被 广泛应用于模拟地下水系统的动态过程以及时空分布 变化，并进一步探讨影响地下水动态变化的因子；
3）数学模型方法建立水资源评价指标，来评价石羊河 流域水资源承载能力、水资源脆弱性以及水资源危机 等。
发证机井数
凉州区 4610
民勤县 9519
古浪县 1159
金川区 1626
永昌县 1677
三、石羊河流域地下水位 年际变化特征
1.原理
根据地下水水位数据的特征，一个非稳定的地下水时间 序列的组合模型，可表达为:
h(t)=T(t)+P(t)+R(t)
其中:h(t)为地下水水位；T(t)为趋势函数；P(t)为周期函数； R(t)为随机特征函数；t为时间。
于MATLAB的人工神经网络，并结合地GIS对流域内各个分区的地下 水脆弱性进行评价；
Zhenmei Ma（2008） ——]通过统计学方法分析了石羊河流域
的径流量变化趋势和改变点，评估了气候变化和人类活动对流域径流 的影响。
小结：
二、研究内容
大致包括以下研究内容： （1）地下水文要素的动态变化特征及时空分布； （2）地下水资源开发利用对生态环境的影响问题 （3）流域水资源分布特征及水资源转化规律的研究； （4）地下水资源管理模式优化及可持续利用评价 （5）气候变化和人类活动对水资源变化的影响。
近二十年来，随着流域内经济社会的发展和人口的不断 增加，水资源供需矛盾日趋突出，水资源开发利用严重超载， 现已成为河西走廊人口密度最大、水资源最短缺、供需矛盾 最突出、生态与环境恶化最严重的流域。
2.地下水研究历程
• 公元前7世纪~公元1800年：感性认识、现象描述和主观推
测。 • 1800~1940年：水文学理论取得了突破性进展，地下水水文
1.1趋势及突变点检验
➢ 趋势检验——Mann-Kendall检验 原假设H0:时间序列数据(x1，…，xn)是n个独立的、随
机变量同分布的样本 ；备择假设H1是双边检验:对于所有 的k，j≤n且k≠j，xk和xj的分布是不相同的，MannKendall检验的统计变量S被定义为：
n1 n
s sgn(x j xk ) k 1 j k 1
1 sgn(x j xk ) 0 1
x j xk 0 x j xk 0 x j xk 0
Var(S ) n(n 1)(2n 5) 18
当n>10时，标准的正态统计变量Z可用 下式计算：
S 1
Z
0
Var(s)
S 1
Var(S)
的浅层地下水，这种地区上的特征及多年变化比较明 显。
•
现阶段，数学模型法是研究地下水变化的主要方
法，此类方法大体分为确定性模型和随机模型：
（1）确定二性模、型研究内容
•
由地下水运动微分方程、控制方程、初始条件
和边界条件构成的数学模型，常用解析法、物理法、 数值法进行模拟求解。
（2）随机模型
•
地下水动态受多种因素的影响，包括气象、水
代表性的文献有：
二、研究内容 肖笃宁（2003）——] 地统计学和GIS结合，定量研究了民勤
绿洲地下水埋深和矿化度的空间变异特征及其与土地利用变化的关系；
张若玲（2006） ——]利用水平衡方法、同位素技术、地球化
学技术分析总结了整个地区的地下水动态分布特征、同位素特征以及 水化学分布规律；
孙艳伟（2007） ——]采用综合指数法、灰色关联投影法和基
学的学科地位得以确立。 • 1940年后：以计算机技术、遥感、GIS和数学模拟方法等诸
多方法的引入和应用为主要标志，地下水研究进入了的快速 发展阶段。
3.研究现状二、研究内容
• 地下水受自然因素与人为因素共同影响，具有强烈
的时空变化特点，其动态过程存在地区上的差异性以
及随时间变化的特点，特别是容易受到外界条件影响
文、地质、人为活动等，可以用概率统计分析方法
找出这些不确定性因素的规律，从而建立相应的随
机模型。
模型比较：
确定性模型二、研究内容
• 1）能比较准确的预测地下水动态变化 • 2）基于许多假设条件基础之上建立起来的，很难真实
地模拟实际复杂的水文地质条件。
随机模型
• 1）无法表示出系统各个要素之间的动力学关系 • 2）对于缺乏地下水地质资料或者含水层参数资料不足，
石羊河流域地下水 时空动态研究
答 辩 人：朱小燕 指导老师：马金辉副教授
地理信息系统专业硕士研究生学位论文答辩
2008年6月31号
一、绪论
1.研究背景及意义
石羊河流域地处西北内陆干旱区，是我国典型的资源型缺 水地区，人均水资源占有量仅775立方米，耕地亩均水资源 占有量仅280立方米，是河西走廊最早开采利用地下水的地 区。
S 0 S 0 S 0
➢ 突变点检验——Pettitt 检验
水文序列变点检测与识别是上世纪70年代以来统计技 术方面的研究热点，主要用以确定水文序列中突然出现变 化的点，将时间序列划分为差异明显的各子时间段。
Ut,T Ut1,T Vt,T
t 2,,T
T
其中，Vt,T sgn(xt xj ), j 1
5本文研究内容及方法
一般统计学方法
时域动态变化特征
地统计学方法
空间分布特征
基于数字地下水位模型
绿洲地下潜水水系空间分布
二、研究区概况
石羊河流域水资源比较贫乏，属资源性缺水区。从90年 代末期开始，地下水就已经逐步成为石羊河流域的主要供水 水源，年平均开采量占全流域水资源利用总量的50%以上。
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0
却积累一定数量的水文气象、开采量和地下水动态资料 时，实用而有效。
4.石羊河流域水资源研究现状
➢ 20世纪80年代开始 热衷于探讨石羊河流域地下水资源的综合开发
利用状况，地下水动态变化特征、水资源转化等问 题。 ➢ 步入90年代后
引入先进技术，在地下水系统管理模式、水资 源合理利用途径、地下水来源及年龄、流域环境变 化、水资源承载能力与可持续发展研究等方面作了 相关研究。]
➢ 2000年至今
二、研究内容 1） 遥感、同位素技术被广泛应用于对探测地下水空间
分布、地下水来源、流路、年龄等研究中；
2） 数值模拟软件、一般统计学方法、地统计学方法被 广泛应用于模拟地下水系统的动态过程以及时空分布 变化，并进一步探讨影响地下水动态变化的因子；
3）数学模型方法建立水资源评价指标，来评价石羊河 流域水资源承载能力、水资源脆弱性以及水资源危机 等。
发证机井数
凉州区 4610
民勤县 9519
古浪县 1159
金川区 1626
永昌县 1677
三、石羊河流域地下水位 年际变化特征
1.原理
根据地下水水位数据的特征，一个非稳定的地下水时间 序列的组合模型，可表达为:
h(t)=T(t)+P(t)+R(t)
其中:h(t)为地下水水位；T(t)为趋势函数；P(t)为周期函数； R(t)为随机特征函数；t为时间。
于MATLAB的人工神经网络，并结合地GIS对流域内各个分区的地下 水脆弱性进行评价；
Zhenmei Ma（2008） ——]通过统计学方法分析了石羊河流域
的径流量变化趋势和改变点，评估了气候变化和人类活动对流域径流 的影响。
小结：
二、研究内容
大致包括以下研究内容： （1）地下水文要素的动态变化特征及时空分布； （2）地下水资源开发利用对生态环境的影响问题 （3）流域水资源分布特征及水资源转化规律的研究； （4）地下水资源管理模式优化及可持续利用评价 （5）气候变化和人类活动对水资源变化的影响。
近二十年来，随着流域内经济社会的发展和人口的不断 增加，水资源供需矛盾日趋突出，水资源开发利用严重超载， 现已成为河西走廊人口密度最大、水资源最短缺、供需矛盾 最突出、生态与环境恶化最严重的流域。
2.地下水研究历程
• 公元前7世纪~公元1800年：感性认识、现象描述和主观推
测。 • 1800~1940年：水文学理论取得了突破性进展，地下水水文
1.1趋势及突变点检验
➢ 趋势检验——Mann-Kendall检验 原假设H0:时间序列数据(x1，…，xn)是n个独立的、随
机变量同分布的样本 ；备择假设H1是双边检验:对于所有 的k，j≤n且k≠j，xk和xj的分布是不相同的，MannKendall检验的统计变量S被定义为：
n1 n
s sgn(x j xk ) k 1 j k 1