灰色理论在新乡百泉泉水流量动态分析中的应用

作者：李志超; 姜宝良^*; 潘登; 卢金阁; 王秀明

来源：水文地质工程地质, 2023, 50(02): 34-43.

DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202205047

• 新乡百泉
• 逐步回归分析
• GM(1, N)模型
• NSGM(1, N)模型
• GM(0, N)模型
• P-Ⅲ型曲线

新乡百泉具有供水、农灌、人文、旅游及生态等多种功能，研究其泉水流量动态，建立泉水流量动态预测模型，对泉域水资源评价和泉水资源保护具有重要意义。为了进一步研究新乡百泉天然状态下泉水流量动态特征、评价泉域岩溶水资源，基于1964—1978年泉水年均实测流量和泉域年均降水量资料，通过逐步回归分析，确定泉水流量的主要影响因素为前1年降水量，并建立了逐步回归模型，其回归效果显著；在逐步回归分析的基础上建立了泉水流量动态预测的GM(1,2)模型、NSGM(1, 2)模型和GM(0, 2)模型。结果表明：1964—1978年百泉泉水流量动态主要受泉域降水控制，且泉水流量滞后降水1年，反映了天然状态下泉水动态特征。3种灰色模型的精度等级均为最高级（优）。1964—1978年百泉泉水实测流量为2.347～6.448 m3/s，平均为3.904 m3/s；逐步回归模型预测值为1.882～6.383 m3/s，平均为3.904 m3/s;GM(1,2)模型预测值为2.327～6.448 m3/s，平均为3.939 m3/s;NSGM(1,2)模型预测值为2.133～6.448 m3/s，平均为3.927 m3/s;GM(0,2)模型预测值为1.787～6.448 m3/s，平均为3.907 m3/s。逐步回归模型和前述3种灰色模型的平均相对误差分别为7.794%、7.292%、7.122%、7.797%，均<10%，可用于泉水流量动态预测；其中NSGM(1,2)模型精度更高、对曲线“拐点”的拟合更好。根据4种模型预测的1964—2030年泉水流量，从保泉角度评价百泉泉域岩溶水的开采资源量不得超过1.69 m3/s。研究成果可为泉水流量动态预测和泉域水资源评价提供科学依据，也可为类似地区地下水动态研究提供参考。

• 单位
  华北水利水电大学