多元线性回归方法在地面沉降量预测中的解析及应用

地面沉降问题已经在世界范围内普遍存在,地下水的开发利用是导致地面沉降大面积发生的主要因素。针对城市地下水开采引起的地面沉降量预测和计算问题,在分析地下水水位变化引起的地面沉降机理的基础上,采用数理统计方法,依据工程实例分析了地面沉降量与地下水水位变化之间的相关关系,建立了基于太沙基有效应力原理的地面沉降量与地下水水位多元线性回归模型,用来预测未来地下水水位下降后引发的地面沉降量。该研究方法可为城市地下水开采引起的地面沉降问题研究提供思路和参考。     

上海市地面沉降防治措施及其效果

上海是我国著名的地面沉降灾害城市,经过45年来防治地面沉降的探索,取得了防治平原区地面沉降灾害的宝贵经验.上海地面沉降历史可分为两大时期,即1921～1965年快速沉降时期和1966～1995年的缓慢沉降时期.20世纪20年代以来,上海的主要地面沉降灾害有:潮水上岸、暴雨导致地面积水、高潮桥下通航受阻、基础设施遭损、地貌形态改变等.自1956年以来,上海采取了如下八个方面的防治措施:建设防汛墙、建设排涝泵站、压缩地下水开采量、开展地下水人工回灌、调整地下水开采层次、地面沉降监测与研究、制订地下水采灌方案及地面沉降法制措施等.如今,抵御住了潮水上岸的洪灾;暴雨导致地面积水程度大大降低.1966～1995年,上海市中心城区沉降量仅116mm(年均4mm),仅为1921～1965年的7%,取得了以中心城区最小的地面沉降量换取全市最大量地开发地下水资源的效果.     

长江三角洲南部地面沉降与地裂缝

过量开采地下水导致长江三角洲南部产生严重的地面沉降和地裂缝,造成巨大的经济损失。地面沉降和地裂缝的发生和发展在时空上与地下水开采具有密切联系,在地下水开采高峰期,地面沉降速率明显增加,在地下水位稳定期和回升期,地面沉降速率显著减小,甚至出现少量回弹。平面上,地面沉降分布形态与主采层地下水位分布形态具有很强的关联性;垂向上,地面沉降分布形态与沉降层、主采层及土层的厚度、压缩性等有关,弱透水层和含水层都可能成为主要沉降层。开采地下水条件下土层的变形与其经历的地下水位变化过程有关,不仅弱透水层存在塑性和粘塑性变形,在一定水位变化条件下含水砂层也存在塑性和粘塑性变形。地面沉降是地表下所有受影响土层的变形之和,为了控制地面沉降和地裂缝的发展,应限制地下水的开采量,尤其是避免出现地下水位低于土层历史上曾经达到的最低水位。     

盐城市地下水资源预测评价

盐城市是江苏省苏北沿海的新兴城市，区内从上至下分布有供水意义的含水层分别为中更新统第Ⅱ承压含水层，下更新统第Ⅲ承压含水层和中、上新统第Ⅳ承压含水层，其间以弱含水的粘性土层相分隔，并发生强烈的水力联系。本文将采用三维数值模型，在模型识别、验证的基础上，结合对地面沉降、咸水入侵等地质环境控制的要求，以2003年的地下水开采布局为基础。规划、预测了到2020年12月底，第Ⅱ承压含水层、第Ⅲ承压含水层和第Ⅳ承压含水层中的最低地下水位分别恢复到-20m、-30m和-40m时，各含水层中地下水的开采量及地下水的最优开采布局，并预测了未来各含水层地下水位降落漏斗趋于稳定的地下水开采量。     

宁波市地下水位动态与地面沉降预测分析

为了准确预测分析宁波市地下水位动态与地面沉降的发展趋势,建立了宁波市第四纪松散沉积层孔隙地下水流三维数值模拟模型和地面沉降与地下水位多元线性回归模型,预测了2009年底到2020年底的逐月地下水位动态和逐年地面沉降量的变化特征。结果表明,从2013年起,除山区沟谷孔隙潜水地下水位降落漏斗逐渐扩大外,其余孔隙水的地下水流场基本趋于稳定,地下水位年际变化很小,年地面沉降量也逐渐变小,由2012年的5.62mm/a逐渐下降到2020年的5.54mm/a,由地下水位下降引起的地面沉降基本得到控制。     

2001-2010年武汉市气象环境对空气质量影响分析

文章以武汉市为例,利用2001-2010年武汉市空气污染物和气象参数资料,运用统计分析方法,进行相关分析、回归分析,初步探讨空气污染物PM10、SO2、NO2指数和与之有关的气象参数,如气温、气压、湿度、降水量、风速之间的关系,并建立气候因子对空气污染物的多元线性回归方程。以SO2为例,对2009、2010年空气质量进行预测。结果表明,武汉市2001-2010年空气质量与气象环境具有较为显著的相关性且利用回归方程预测结果与实际基本吻合。     

应用灰色模型(G,M)预测软土路基沉降量

本文讨论了灰色系统理论在软土路基沉降量预测中的应用 ,以京珠高速公路灵山实验段沉降观测数据为例 ,建立了沉降量灰色预测模型 ,并与三点法、双曲线法的预测结果以及实测结果进行了对比 ,结果表明 ,灰色预测模型的预测沉降量与实际沉降量更接近。最后分析了用灰色模型进行预测应注意的问题。     

基于GMS的佛山市软土地面沉降预测研究

在标准化佛山市所有钻孔资料的基础上,应用GMS软件构建了佛山市第四系软土空间格架,并基于太沙基渗流固结理论采用分层总和法预测了佛山市软土地面沉降量,并获得了研究区GMS三维立体沉降图,从中可以方便地查询任一点的地面沉降量,获得研究区地下的虚拟现实,具有形象和直观的特点;同时采用该方法还预测了佛山市软土地基经过地基处理和未经地基处理两种工况下地面沉降的未来发展趋势,结果表明研究区软土地基对建筑物的影响明显,修建建筑物时必须进行软土地基处理。     

西安市地面沉降调查与预测

城市地面沉降预测,是国家下达的2000年环境预测内容之一。本文是笔者承担的2000年陕西省地下水环境预测中的一部分。 一、地面沉降的发生与发展 西安自1959年开始,发现了有微弱的地面沉降,1971年以后沉降速率逐渐加快,1978年开始     

多元线性回归与灰色联合模型在湖泊水质预测中的应用

根据对湖泊水体中所含高锰酸盐指数、氨氮、总磷等主要化学指标及其相关因素人口、工业产值和污水排放量的数据,采用了多元线性回归方法建立了湖泊水质预测的数学模型。并用多元线性回归和灰色模型联合的方法进行实际预测,多元线性回归模型通过F检验认为回归方程的效果比较显著,灰色模型精度检验达到二级,收到了良好效果。     

抽水对地壳形变观测影响的研究

抽水引起地面沉降问题早已引起世界各国的关注,是目前世界上许多取用地下水的国家共同面临的严重环境保护问题。我国地面沉降研究工作的开展已有10多年的历史,主要方法是利用沉降模型进行模拟推测,其弊端较多。由于缺少地下水水位和地面沉降的实际观测资料,难以进行细致的研究。蓟县地震台进行地形变监测已有十几年的历史,在长期的地形变观测中,不仅能监视到抽水引起地面倾角的地变化(经换算可得地面垂直方向的变化),还能监视地面因抽水引起地面水平方向的变化。为具体研究人工抽水与地壳形变的关系进行抽水实验。     

地下人防项目地下水环境影响评价技术评估要点研究

地下人防项目是指战时用于人员、物资掩蔽,平时为商业用途的地下工程。地下人防项目地下水环境影响评价技术评估,应遵循《环境影响评价技术导则地下水环境》(HJ 610-2011)相关要求,结合项目场区所在地的地下水水位、地下水分布及环境水文地质条件、污染源状况、地下水开采利用状况及具体施工情况,分析地下水水位变化诱发的环境水文地质问题的影响范围、程度及项目建设对地下水水质污染,重点关注水位变化分析和地面沉降分析,污染防治措施主要从防治地下水水质污染、环境水文地质问题两方面考虑。     

典型案例地下水污染模拟预测评估

针对典型案例地下水污染模拟预测评估,可以选取中国东北部某典型工业污染源,应用地下水有限差分软件Visual Modflow,在地下水水均衡计算的基础上,结合气象、地质、水文、水质等资料,建立了典型工业污染源地下水水流水质预测模型.研究了地下水运动规律及水中污染物迁移转化规律,预测出未来两年内的地下水流及水质变化情况,为当地政府提出地下水污染防治对策和措施提供了理论依据.这样可以利用中国东北部某典型工业污染源,为地下水的保护提供保障.     

塔里木河下游生态输水后地下水的响应研究

由于近50a来人类不合理地资源开发,造成塔里木河下游的生态环境问题日趋严峻.为拯救下游绿色走廊,恢复和重建受损的下游生态系统,于2000年7月始,实施了塔里木河下游应急生态输水工程,水流于2001-11-02流进塔里木河尾闾--台特玛湖,使干涸近30a的台特玛湖重新受到水的滋润.笔者根据近2a在塔里木河下游的监测结果,通过对塔里木河下游地下水在河道纵向、横向的响应,地下水位响应强度及地下水位的变化带来下游天然植被的变化等方面对塔里木河下游生态输水工程进行阐述,分析了生态输水后地下水位响应的初步规律.研究结果表明:地下水位在一定范围内对生态输水的响应很明显,并由此带来下游生态环境向有利的方向转变.      

崇明岛地下水资源的利用现状及保护措施

未来地下水资源短缺,特别是由于地面沉降、地表退化、海平面上升等引起的地下水位下降。将对沿海地区的地质环境及人类的生存发展产生极大的影响。通过对崇明地区地下水资源利用现状以及影响地下水位下降的影响因素分析,提出了改善传统的灌溉系统来减少地下水资源的使用、海岸沿线修建人工湖泊防止海水入侵、鼓励农民大面积种植水稻、制定管理措施严格控制地下水的开采总量、进一步加强崇明岛地面沉降动态监测与研究等相应的防范措施。强调控制地下水位的下降,以减轻淡水资源短缺所造成的危害。具有特殊而重要的意义。     

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

上海市污水回用用于防治地面沉降

以上海市为例,介绍了地面沉降的危害以及现有的防治对策,同时提出了污水经处理后回用于防治地面沉降的新思想,主要包括两种方法:①将处理后的污水回灌地下补给地下水;②用处理后的污水回用代替部分自来水,减少地下水的开采量,以控制地面沉降。     

奎河河水入渗对河岸带地下水氨氮和硝酸盐氮浓度的影响

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归方法,分析河水、上游潜水等补给源对近岸含水层的ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）的影响,并构建河岸带地下水氮浓度预测模型.结果表明:①平水期至丰水期期间河水与地下水的补给来源主要为大气降水,河水始终补给河岸带地下水,其中,河水对潜水层及弱承压层的补给率分别为10.87%~49.74%和0~19.78%.②空间分布上,ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）均表现为河水>近岸潜水>近岸弱承压水,且在地下水中均呈现由河流向两岸递减的关系.③近岸潜水层与弱承压层的ρ（NH₄+-N）均随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高,近岸潜水层的ρ（NO₃--N）随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高.④相比于ρ（NO₃--N）,多元线性回归模型更能准确地预测近岸潜水层与弱承压层ρ（NH₄+-N）在ORP、ρ（DO）、河水ρ（NH₄+-N）贡献量,以及上游潜水ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）贡献量综合影响下的变化趋势.研究显示,河水与上游潜水的线性混合是造成河岸带地下水氮污染的重要途径,河流氮污染防治措施将为河岸带地下水水质提供重要保障.      

Forecasting the effects of EU policy measures on the nitrate pollution of groundwater and surface waters

We used the interdisciplinary model network REGFLUD to predict the actual mean nitrate concentration in percolation water at the scale of the Weser river basin (Germany) using an area differentiated (100 m × 100 m) approach.REGFLUD combines the agro-economic model RAUMIS for estimating nitrogen surpluses and the hydrological models GROWA/DENUZ for assessing the nitrate leaching from the soil.For areas showing predicted nitrate concentrations in percolation water above the European Union (EU) groundwater quality standard of 50 mg NO 3 -N/L,effective agri-environmental reduction measures need to be derived and implemented to improve groundwater and surface water quality by 2015.The effects of already implemented agricultural policy are quantified by a baseline scenario projecting the N-surpluses from agricultural sector to 2015.The REGFLUD model is used to estimate the effects of this scenario concerning groundwater and surface water pollution by nitrate.From the results of the model analysis the needs for additional measures can be derived in terms of required additional N-surplus reduction and in terms of regional prioritization of measures.Research work will therefore directly support the implementation of the Water Framework Directive of the European Union in the Weser basin.     

Forecasting the e ects of EU policy measures on the nitrate pollution of groundwater and surface waters

We used the interdisciplinary model network REGFLUD to predict the actual mean nitrate concentration in percolation water at the scale of the Weser river basin (Germany) using an area di erentiated (100 m 100 m) approach. REGFLUD combines the agro-economic model RAUMIS for estimating nitrogen surpluses and the hydrological models GROWA/DENUZ for assessing the nitrate leaching from the soil. For areas showing predicted nitrate concentrations in percolation water above the European Union (EU) groundwater quality standard of 50 mg NO3-N/L, e ective agri-environmental reduction measures need to be derived and implemented to improve groundwater and surface water quality by 2015. The e ects of already implemented agricultural policy are quantified by a baseline scenario projecting the N-surpluses from agricultural sector to 2015. The REGFLUD model is used to estimate the e ects of this scenario concerning groundwater and surface water pollution by nitrate. From the results of the model analysis the needs for additional measures can be derived in terms of required additional N-surplus reduction and in terms of regional prioritization of measures. Research work will therefore directly support the implementation of the Water Framework Directive of the European Union in the Weser basin.