基于改进BP神经网络的阳泉市岩溶水饮用水水源地水质安全预测

发布时间：2020-10-28 00:21

　　 我国储藏着丰富的岩溶水资源,岩溶水对人民的生存和生产有重要影响,对社会的发展和稳定有着十分重要的作用。娘子关岩溶水资源系统不仅仅是阳泉市最大的水资源系统,同时也是我国北方地区最大的岩溶泉之一。由于水资源大规模大面积的开采,使泉域内水动力条件发生变化,再加上人口增加、工业发展、排污的急剧增加,导致娘子关引用水水源地的水质下降、水化学成分改变,人民的健康受到威胁。本文对阳泉市的娘子关岩溶水引用水水源地水化学特征和水质安全状况进行分析研究,对今后阳泉市娘子关水源地水质安全保护具有现实意义。本文在综合分析阳泉市地质条件、水文地质的基础上,对阳泉市娘子关岩溶地下水水化学特征进行分析,水化学指标进行统计分析、TDS和总硬度分布规律、地下水常规组分布规律的研究,并辅助以相关分析对产生水化学空间变化原因进行分析;在此基础上,运用Pearson相关分析对水质指标进行初步筛选,信息指标评价法对信息持有度进行分析,进而得出最佳水质影响因子及将最佳水质因子输入BP神经网络进行训练,最后得出适用于阳泉市娘子关引用水水源地的水质安全预测的改进BP神经网络模型。结果表明:(1)娘子关水资源系统从补给区、径流区、滞留区到排泄区的水化学特征:系统内水普遍为弱碱性。TDS值、总硬度、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)浓度值空间分布非常相似,在补给区由北到南方向上:最北部为最低值,自偏北部到南部的补给区稳定在一个较大值上,到径流区浓度最大,到排泄区浓度降低,但较部分补给区、径流区较低。K~+、Na~+、Cl~-含量空间分布相似,在北部的补给区浓度较低、从中部到南部的补给区有所增加,在靠近径流区周围的补给区浓度较高,在径流区浓度最高,到排泄区浓度降低。HCO_3~-在补给区含量较高,且较高区域分布在西部,到径流区含量有所降低,到排泄区略有增加。水化学类型在北部的补给区是HCO_3-Ca?Mg型或HCO_3?SO_4-Ca型到中部的SO_4?HCO_3–Ca型再到南部的SO_4?HCO_3-Ca?Mg型或SO_4-Ca?Mg型;径流区以SO_4?HCO_3-Ca?Mg型为主;在滞留区是SO_4?HCO_3-Ca?Mg型和SO_4?HCO_3-Ca型;排泄区地下水是SO_4?HCO_3-Ca?Mg型。(2)水化学特征的原因分析。溶滤水在其径流过程中溶解其所流经的岩石中的化学成分,Ca~(2+)、Mg~2与SO_4浓度逐步增大,矿化度、总硬度也随之增大,经过中部地区煤矿和石膏的开采,可使SO_4~(2-)浓度进一步增加,水的PH值降低,进而从补给区到径流区各个离子增高,但在排泄区附近,接受了附近的降水入渗补给,离子浓度又略有降低。(3)建立了经过改进的BP模型,更适合于阳泉市水源地水质安全的预测,可以高精度、客观快速的预测阳泉市水源地水质安全状况。(4)综合以上水化学和水质安全分析,对阳泉市娘子关水资源系统的水源地的保护提出建议。了解保护区内污染源数量,然后分别对地下水、地表水、娘子关泉水提出保护措施,并增加污染源的处理设施等。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU991.15;X832
【部分图文】：

技术路线图

16图 2-2 娘子关泉域构造纲要图Fig.2-2 Niangziguan structure outline map1、明显的北东向构造有寺家坪～张家河断褶带、东山背斜及北东向北砖井～杜家山断裂带。①寺家坪～张家河断褶带从北向南大致由三段组成，北段与南段均为压扭性断裂，走向为 N45°E，最0～300m，北段∈1 页岩仰冲盖在下盘∈2 鲕状灰岩之上，部分地段有闪长岩中段阳坪望背斜轴部 O1 地层已出露地表（地面标高 1200～1100m 左右）；南压扭性断裂，断于 O2s 地层之中，平面上呈弯曲波浪状。②太原东山背斜

太原理工大学硕士研究生学位论文北北东向，倾北西，倾角一般在 10°-12°之间；到阳泉一带，地层走向开始由北转向近东西向，其中在北部盂县一带基本走向为近东西向，倾向南，倾角在 10°-5°之间。因此，从大地构造形态上看，这种构造对娘子关泉水的形成起了重要作。阳泉市娘子关水资源系统地质构造纲要情况见图 2-3。
【参考文献】

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本文编号：2859291