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回归分析法

2024-07-15 20:05:32 编辑:zane 浏览量:615

回归分析法

的有关信息介绍如下:

回归分析法

回归分析法,是在研究矿坑涌水量与其影响因素存在一定相关关系后,提出的一种数理统计方法。矿坑涌水量是在各种自然和人为因素综合作用下有规律地变化着。影响矿坑涌水量变化的因素极其复杂繁多,甚至有些因素我们目前还没有发现,有些因素虽被发现但也无力调控和测定。因此,大量事实告诉我们,矿坑涌水量(称为因变量)与某些影响因素(称为自变量)的关系也存在数学中称之为相关的关系。回归分析法就是利用数学统计的方法,找出矿坑涌水量与影响因素之间的相关关系的数学表达式——回归方程,用求得的回归方程来预测矿坑涌水量。

回归分析法与水文地质比拟法的原理基本相同,都是寻求矿坑涌水量与其主要影响因素之间的关系表达式,并以这种寻找到的数学关系式来预测新的矿坑涌水量。所不同的是数学表达式的来源不同。水文地质比拟法,多数是根据经验提出,用起来方便灵活,缺点是缺乏严密性;回归分析法,是以已经有的实测数据为基础,通过数理统计的方法建立回归方程,其优点是可靠性较水文地质比拟法大一些,但计算较复杂。

应该注意的是,回归方程是一种非确定性的变量关系,严格地讲,它不允许外推。但具体工作中往往又需要外推,因此,回归方程外推的范围不宜过大。当回归方程为直线时,外推深度一般不应超过试验降深的1.5~1.75倍;当回归方程为曲线相关时,虽可适当增大外推范围,但一般也不宜超过2倍。同时,必须根据矿床具体的水文地质条件,检验外推结果是否合理。

几种常用的回归方程如下:

(一)二元直线相关

当矿坑涌水量与主要影响因素之间为直线相关关系时,其数学表达式为

Q=a+bs (4-5)

式中:Q为试验时的涌水量;S为当抽水量为Q时相对应的水位降深;a为常数;b为回归系数,它表示当S每增加1m时涌水量平均增加的水量数值。

a,b可根据试验数据利用最小二乘法求得

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式中: 为试验时各次涌水量的算术平均值,即 为试验时各次降深的算术平均值,即 ;n为试验观测次数。

根据求得的a,b系数值,便可写出回归方程。

(二)三元直线相关

如果矿坑涌水量与两个影响因素存在直线相关时,其数学表达式便为三元直线相关(比如降深S和时间t):

Q=b0+b1S+b2t (4-8)

式中:b0为常数;b1,b2分别为水量Q对自变量S和t的回归系数;S,t为当矿坑涌水量为Q时的两个因素自变量;b0,b1,b2可用最小二乘法确定;

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根据求得的b0,b1,b2可以写出三元直线方程。

(三)涌水量-降深曲线法(Q-S曲线法)

涌水量-降深曲线法也称涌水量曲线法,其实质就是利用抽(放)水的试验资料,建立涌水量(Q)和降深(S)之间的关系曲线方程,根据试验阶段和未来开采阶段水文地质条件的相似性,合理地把Q-S曲线外推,来预测矿坑涌水量。

大量试验资料证明,涌水量曲线一般有4种类型(图4-1)。

图4-1 涌水量-降深曲线图

图4-1 涌水量-降深曲线图

(1)直线型

Q=bs

式中:

这种类型的曲线方程,一般表现为地下水流呈层流状态,抽水时水位降深与含水层厚度相比很小。

(2)抛物线型

S=aQ+bQ2 (4-11)

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(3)幂函数曲线型

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(4)对数曲线型

Q=a+blgS (4-17)

式中:

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上述各式中a,b均为待定系数,求出a,b后便可写出涌水量曲线方程。

一般情况下,图4-1中的2号曲线代表的是抛物线型曲线,它表示强富水性含水层在抽水强烈时,地下水抽水井附近出现三维流的情况下的曲线形态;第3,4两种类型曲线一般表示含水层规模较小,补给条件比较差情况下出现的曲线类型。

涌水量曲线方程的形态不但与含水层的规模、性质以及补给径流条件有关,而且与抽水强度的大小和抽水时间长短也有关系。因此,采用Q-S曲线方程法预测矿坑涌水量时,一般要求抽(放)水试验的规模尽量大一些,常采取大口径、大降深群孔抽(放)水试验,以求尽量符合未来的开采状态,充分揭露和显示其尽量多的水文地质条件,尽量波及矿床的各种边界,从而求取最大可能符合实际条件的矿坑涌水量。

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