內容介紹
三江平原位於黑龍江省東北部，西鄰小興安嶺，北靠黑龍江，東依烏蘇里江，土地總面積10．88萬km2，是松花江、黑龍江和烏蘇里江不斷遷徙和
泛濫所形成的沖積平原，其土地平坦，面積廣闊，土質肥沃，屬於世界三大
黑土帶之一。該區耕地集中連片，人均耕地面積達1hm2以上。三江平原氣候
溫和，雨量適中，適於多種農作物栽培，尤其適於水稻和大豆生產，是國家
重要商品糧生產基地。隨著三江平原區域社會、經濟的迅速發展，國民經濟
各部門、各行業對水利保障要求越來越高，對水資源的需求量越來越大，對
水環境的保護要求越來越迫切。由於多年水利發展的滯後和水利工程建設的
薄弱，本區水利安全保障能力低，水資源利用缺乏統一規劃，水資源供需矛
盾突出，導致水環境惡化，生態環境質量降低，平原區內地下水水位急劇下
降，出現地面沉降等現象，所以對三江平原地下水系統進行研究具有重要的
現實意義。由於三江平原部分地區觀測井和水文地質資料缺乏，《三江平原
地下水數值模擬及仿真問題研究》(作者吳昌友)主要以三江平原撓力河流域
作為研究對象，對三江平原撓力河流域的地下水系統進行了系統分析，建立
了三江平原撓力河流域地下水分散式模型，在模型識別的基礎上，設計了三
個地下水開採方案。在不同開採方案條件下，分別採用地下水分散式模型進
行模擬預報，並對這三個方案模擬預報的結果進行分析與評價。研究取得的
主要成果有：
(1)對三江平原撓力河流域的地質條件、水文地質條件、氣象條件和地
下水分布特徵進行了系統地分析，建立了三江平原撓力河流域水文地質概念
模型，為地下水數學模型的建立奠定了基礎。
(2)建立了三江平原撓力河流域地下水三維數學模型，並採用國際通用
的地下水數值模擬軟體MODFLOW，對撓力河流域地下水進行模擬仿真，通過
模型的識別和檢驗，證明所建立的數學模型、邊界條件和水文地質參數的確
定符合實際情況。
(3)《三江平原地下水數值模擬及仿真問題研究》對標準BP神經網路的
基本原理進行系統分析，指出標準BP神經網路的不足，並對其進行改進，提
出了改進的BP神經網路模型。將改進的BP神經網路模型套用到降水量和蒸發
量和第一類邊界條件的預測中，建立了降水量、蒸發量和第一類邊界條件的
神經網路時間序列模型。對2008—2020年降水量、蒸發量和第一類邊界條件
進行預測，預測中得到的年平均降水量為499．1mm，接近於近30年平均值
486．3mm；預測中得到的年平均蒸發量為717．9mm，接近於近20年平均值
713．8mm。
(4)利用改進BP神經網路時間序列預測模型對地下水動態變化的不確定
因素(指降水量、蒸發量和第一類邊界條件)進行預測，將這些不確定的因素
作為隨機時間序列耦合到撓力河流域的地下水確定性模型中，進而建立了三
江平原撓力河流域地下水確定性一隨機耦合模型。
(5)本書將Elman神經網路模型和小波分析理論進行耦合，建立了Elman
小波神經網路模型，並首次將Elman小波神經網路模型套用到撓力河流與地
下水開採量的預測中，建立了地下水開採量的Elman小波神經網路模型，對
2008 2020年地下水開採量進行預報，取得了較好的效果。
(6)本書對未來地下水開採量設計了3個開採方案，其中以2005年的地下
水開採量作為第一個開採方案，以黑龍江省水利綜合規劃中的開採量作為第
二開採方案，以Elman小波神經網路模型預測的地下水開採量作為第三方案
。採用建立的確定性一隨機耦合模型分別對不同方案條件下2007 2020年撓
力河流域地下水進行模擬，模擬結果表明，第三開採方案地下水位降深最大
，其次是第一開採方案，第二開採方案降深較小。如果按著第二開採方案對
三江平原撓力河流域地下水進行開採，有利於解決地下水水位下降、地面下
沉和水環境惡化等現象，有利於三江平原水資源可持續開發和利用。
