基于水化学数据的矿山涌水水源识别:主成分分析与残差分析

• 作者: 刘港 向元英 李胜伟 王东辉 郭子奇 顾鸿宇 马凤山
• 来源期刊: 地球科学与环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 矿山涌水 水化学 主成分分析 残差分析 水源数量 水源类型 离子浓度
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 水资源与环境
• 页码范围: 132-142
• 页数: 11页
• 分类号: P641.4|TD741
• 字数: 7738字
• 语种: 中文
• DOI: 10.19814/j.jese.2019.07014

摘要

涌水是矿山安全生产的重要威胁之一,掌握涌水的水源是预防这类灾害的重要依据.基于多期次的水化学监测数据,提出了利用主成分分析(PCA)和残差分析来识别涌水的水源数量和水源类型.主成分分析能够充分提取高维数据的结构信息,消除变量冗余.残差分析利用主成分分析结果,提取不同的主成分个数重构离子浓度,得出重构离子浓度和原始离子浓度之间的残差,利用残差的结构性信息来判断可能的涌水水源数量和水源类型.结果表明:随保留主成分个数的增加,重构离子浓度的精度越高,离子残差的结构性得到消除且表现出随机性.在实例应用中,通过利用5个主成分重构离子浓度消除了所有主要离子残差结构性,保证了信息的最大程度提取,因此,确定研究矿山涌水水源数量为5个;同时,利用每个主成分对残差结构性的影响程度及离子相关性分析,确定了这5个水源类型为海水、第四系孔隙水、富钙基岩水、富镁基岩水和淡水.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	马凤山	中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室	66	629	14.0	21.0
2	王东辉		24	162	9.0	12.0
3	郭子奇		2	1	1.0	1.0
4	李胜伟		2	1	1.0	1.0
5	顾鸿宇		2	1	1.0	1.0
6	向元英		3	1	1.0	1.0
7	刘港		1	1	1.0	1.0