推广能力验证
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发布时间：2022-04-24 21:26
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时间：2023-10-11 18:22
为验证构建的含水层含水量综合物探预测技术的推广能力，本课题选择石家庄西马庄和内蒙古五原县两验证区，并分别验证了充实训练样本库模式和利用系统默认库模式的推广能力，即在西马庄地区利用石家庄西马庄地区和北京潮白河示范区部分井孔的试验资料建立预测模型对两区其他已知试验孔进行预测能力的验证;及在内蒙古五原地区，利用石家庄西马庄地区和北京潮白河示范区井孔的试验资料建立预测模型对内蒙古五原地区已知试验孔进行预测能力验证。
(一)充实训练样本库模式验证
该模式为验证在新工作区内，在原有工作区部分已知井资料的基础上，加入新工作区少量已知井情况下的预测能力。以下石家庄西马庄水源地为例说明其预测效果。
1.验证区水文地质概况
石家庄西马庄验证区属于太行山东麓山前倾斜冲积平原，位于太行山与华北平原过渡区，为平原河流地貌，地势平坦，地表为可耕农田，其海拔高程为99.35～102.36m，呈西南高、北东略低的趋势。区域地质构造位于华北地台二级构造单元———山西台隆的东部，主要为新华夏系第三巨型隆起带的太行山隆起带东侧，并处在赞皇二级隆起中NNE向向斜构造的东翼，该向斜构造核部为古生界奥陶系灰岩，相距本区约2.5km，该岩层在地下潜水面以下富含岩溶水。此外，测区附近的西北方向还存在着两条相互*行、北东走向的隐伏断层。区内地下水主要为第四系孔隙水，并以其下部的细、中砂层为主要含水层;基岩内未发现裂隙水的存在。
地下水主要靠大气降水及地下渗流补给，特别是受到测区所处的向斜构造控制，即太行山东麓汇水渗入至向斜核部的灰岩之中，在位于向斜东翼的本区基岩隔阻水作用下，水位抬升至第四纪透水层，侧渗补给本区第四系含水层，从而形成本区地下水的主要补给途径。这也是区内水位较浅(水位埋深大约7～10m)的主要原因。
区域地下水渗流方向呈自西向东的趋势。测区内已有农用井深均位于第四系地层之中，其单井涌水量为17～70m3/h不等。测区地下水的排泄方式主要为农业、生活用水开采和向相邻区内渗流。其次，为大气蒸发作用。邻区水质分析结果表明，地下水化学特征为:硬度6.55～6.57meq/L，矿化度0.4g/L，pH为7.32～7.35，初步推测本测区内的地下水质基本满足农业和生活用水标准。
2.预测前期工作
在北京潮白河示范区，野外试验的基础上，本课题对石家庄西马庄验证区做如下预测前的工作准备。
1)收集了石家庄西马庄验证区的区域水文地质资料及水源地水文地质勘查报告，整理了西马庄验证区内8眼水源井的抽水试验资料。
2)开展过井激电测深野外测试工作，获得建模需要的地球物理参数。测深点位及验证孔位置如图7-9所示。
图7-9 石家庄市西马庄激电测深工作布置图
3.推广能力验证
(1)构建模型
利用西马庄验证区1号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、11号8眼井充实到潮白河示范区上述已建训练样本库中重新建模。其解释成果与抽水试验和钻孔资料对潮白河示范区原有模型训练集充实样本如表7-15所示。
对充实后的训练集包括北京潮白河示范区原有8眼和石家庄西马庄验证区充实的8眼训练样本，并采用预测模型三，进行重新构建预测模型。
(2)预测结果分析
为验证该预测模型推广能力，从上述充实型训练集库中任选15眼井作为建模训练集，预测不参加建模训练的样本涌水量，依次循环，结果见表7-16。通过验证结果我们可以看到，大部分预测结果都保持了较小的误差比，个别的预测结果最大的误差比为25.27%，亦满足了预测精度小于30%的要求。
表7-15 石家庄西马庄验证区建模充实训练样本表
表7-16 充实训练样本库模式预测精度汇总表
(二)系统默认训练样本库预测能力验证
为验证该模型在异地无充实样本条件下(系统默认训练样本库模型)的应用推广能力，即将由北京潮白河示范区和石家庄西马庄验证区的训练样本组成本系统的默认训练样本库，利用其样本库所构建的预测模型对内蒙古五原地区水资源调查中的地下含水层含水量进行预测，以便验证该系统默认训练样本库预测能力。
1.验证区水文地质概况
河套平原盆地中沉积了巨厚的第四系松散堆积物，富含孔隙水。基岩山区裂隙发育，径流条件好，接受大气降水补给，为区域地下水补给区。平原区为地下水径流排泄区，除接受大气降水补给外还接受来自基岩山区的侧向径流补给及黄河灌区灌溉水的入渗补给。地下水总体流向是在后套平原由西南向东北，呼包平原由东北向西南。平原区地下水位埋藏较浅，因此，本区地下水排泄方式以蒸发与人工开采为主，其次为地下水径流的流出。根据水文地质条件不同，分为山前冲洪积平原、三湖河平原、冲湖积平原。
潜水含水层为上更新统至全新统湖积中细砂及中粗砂含水层。由于地层由南向北倾斜，含水层底板埋深由黄河一带20～30m向北至山前冲洪积平原南增至70～80m，含水层厚度相应由南部10～30m向北增至50～60m，单位涌水量也由小于100m3/(d·m)增至200m3/(d·m)。矿化度一般小于1.0g/L。
水化学类型为HCO3·SO4-Na·Mg、Cl-Na。承压含水层为中更新统下段含水层。含水层顶板埋深由黄河一带的30～50m向北逐渐增至100～150m，在山前冲洪积平原南大于200m。含水层岩性由中细砂变为粉细砂，厚度在200m深度内由南部100m向北减为小于20～30m，单位涌水量小于25m3/(d·m)。水位埋深小于10m。矿化度一般小于1.0g/L。本区地下水动态类型为灌溉蒸发型，潜水动态表现为季节性周期动态变化规律，灌期水位升高，停灌期水位降低，年水位变幅2.0～2.5m。
2.预测前期工作
本课题对内蒙古五原县验证区做如下预测前的工作准备。
图7-10 内蒙古五原县验证区验证孔位置图
1)收集了内蒙古五原县验证区的区域水文地质资料及水源地水文地质勘查报告，整理了内蒙古五原县验证区内4眼水源井的抽水试验资料。
2)开展过井电阻率和激电测深野外测试工作，获得建模需要的地球物理参数。测深点位及验证孔位置如图7-10所示。
3.推广能力验证
(1)构建模型
利用北京潮白河示范区和石家庄西马庄验证区的16眼井，采用预测模型二，建立系统样本库，利用输入特征量为含水层电阻率、隔水层电阻率、视极化率、半衰时、含水层厚度、孔径对内蒙古五原县4眼井进行验证。其预测样本如表7-17所示。
表7-17 内蒙古五原县验证区预测样本
(2)预测结果分析
上述所建模型预测结果与验证井实际抽水试验对比结果如表7-18所示。
表7-18 系统默认训练样本库模式预测精度汇总表
通过验证结果我们可以看到，对利用没有包含工作区信息的训练样本进行预测，预测精度较低，其预测精度≤25%，完全满足本课题研究目标所规定的精度要求。从而说明所建模型系统具有较强的推广能力。
从上述三种训练集构建的预测模型验证结果表明，就总体预测精度而言，利用本课题默认训练集所建模型对异地未知区预测精度偏低，若对其加入预测区样本所组成的充实型训练集所建模型预测精度则明显提高，利用预测区自身训练样本所建模型预测精度为最高。
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时间：2023-10-11 18:23
