垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。     

排水期沟渠附近潜水非稳定流解析解及参数反演

将潜水蒸发等垂向水量补排作用离散成逐日的阶梯函数,将排水沟渠概化为水位稳定不变的第一类边界,建立含阶梯函数型源汇项的沟渠附近潜水非稳定渗流模型.依据Boussinesq方程第一线性化方法,应用Laplace变换的"积分性质"、阶梯函数的Laplace变换性质,求出模型解析解,利用数值法验证解析解的可靠性,并讨论特定解及...     

降水期间排水沟附近潜水非稳定流模型及其应用

建立在降水入渗影响下、直线型排水沟边界控制的半无限域中潜水非稳定渗流模型.利用Boussinesq第一线性化方法,通过Laplace变换,给出模型的解析解;并以该解为基础,建立利用实测潜水位计算含水层参数的方法.以安徽淮北平原中部的排水沟渠--潜水系统为例,阐述上述水力学参数计算和潜水位模拟的过程与步骤.     

非线性布西尼斯克方程的直线解法及渗透系数反演计算

本文提出了一种新的求解非线性Boussinesq方程正问题的数值方法。该方法利用有限差分方法把描述河渠间地下潜水非恒定流动的非线性偏微分方程转化为常微分方程，通过Runge-Kutta法求解。以此为基础，利用函数逼近及算子识别摄动法建立了渗透系数反演的正则迭代法，并给出了计算实例。其结果表明该方法具有数值精度高、稳定性好等优点。     

稳定水位流量关系加权有约束优化模型及其求解

水文资料整编中，采用传统方法获得稳定的水位流量关系曲线有许多缺点，而采用单一目标函数的优化模型拟合水位流量关系又无法保证一次性获得符合假设检验的最优解。通过分析以往采用的幂指数型数学模型存在的问题，建立了加权有约束优化模型，将有约束问题转化为无约束问题，并采用粒子群算法求解，保证了所求解为满足相关要求的全局最优解，解决了水位流量关系曲线模型参数的全自动率定问题。     

基于改进的AR-LSSVM模型的河道水位预测研究

文章引入正交小波变化函数对传统AR-LSSVM模型进行改进,解决传统AR-LSSVM模型在非平稳时间序列计算中方程组求解出现无最优解的局限,并将改进的AR-LSSVM模型用于辽宁中部某河道水位预测研究中。研究结果表明:改进的AR-LSSVM模型可以求解非平稳时间序列变量的最优解,在河道水位预测中具有较好的适用性,相比于传统AR-LSSVM模型,改进的AR-LSSVM模型年和月尺度河道水位预测值和实测水位值相关系数分别提高0.5和0.3,适用于河道非平稳时间序列的水位预测。研究成果对于河道水位预测以及其他非平稳序列的水文系列预测提供参考方法。     

求直线供水边界抽水试验水文地质参数的解析法

直线供水边界条件下非稳定流抽水试验求解水文地质参数的超越方程涉及3个(在已知供水边界方向,未知位置的条件下)或4个(在供水边界方向和位置均未知的条件下)未知数,常规的解析法无法直接求解。现有的特定标准曲线比对法、图解拐点法、简化算法、非线性最小二乘法及二元线性回归法要么依赖图表、计算过程繁复,要么应用范围受限、计算结果误差较大,不便实际工程应用。采用优化拟合方法,在工程适用参数范围内,用较为简单的函数实现了对泰斯非稳定流井函数的替代,并利用水位降深比值关系式,经整理获得了可直接完成参数求解的简化解析式,计算过程简捷,便于实际工程应用。     

最高冰塞,冰坝水位计算与预报的动力—随机模型

应用动力模型可以计算出某一流量过程的最高冰塞、冰坝水位。然而在设计工作中希望知道在某一概率流量情况下的最高冰塞、冰坝水位。为此，本文建立了相应的动力－随机模型。据本文作者所知道的情况，该模型在文献中尚未见到过。本文用水动力学及随机函数的相关理论两种方法论证了动力－随机模型解的收敛性。在该模型中本文建议用数学期望作为边界断面的时均值，用均方差作为边界断面上的随机值。在最大流量概率密度服从对数正态分布     

郑州北郊水源地地下水位预测

应用FEFLOW软件，对郑州北郊水源地建立三维地下水流方程求解，并对模型进行识别和检验。对水源地水位进行了预测。预测结果与实测水位对比表明：模拟潜水流场与实际流场总体流动方向相同，大部分结点水位拟合较好，模型精度能够满足要求。     

有作物生长影响和无作物时潜水蒸发关系的研究

本文利用田间实测资料建立了夏玉米根系吸水函数并推导出作物生长条件下地下水位为定水位时一维非饱和土壤水分稳定运动的解析解。利用所得解析解,对有作物生长影响和无作物时潜水蒸发的关系进行了研究,提出了计算有作物生长时潜水蒸发的简易方法。     

水库水位非均匀下降情况下库岸浸润线求解

以往计算库区边坡浸润线大都是基于库水的均匀下降。当库水位较高时,随着泄水时间的增加,泄水口水压将不断减小,下泄流量和库水变幅速度都会非均匀变化,此时再以库水均匀下降来计算得到的浸润线必然会存在误差。为此,首先建立库水位下降高度和时间的函数关系,再根据布西涅斯克非稳定渗流微分方程和一定假设条件,应用拉普拉斯正变换和逆变换,得到了考虑库水非均匀下降条件下的坡体内浸润线的简化计算公式。通过算例分析了下降时间和初始速度对浸润线的影响,结果表明下降时间对浸润线的影响比较显著。     

水位骤降对下伏隧道堤防安全影响研究

建立了考虑水位骤降条件下的下伏隧道堤防模型,依托湘江某下伏隧道堤防工程,基于堤防边坡渗流原理,结合有限元应力计算,探讨了不同水位骤降速率下的浸润线情况,计算了堤防安全系数。研究结果表明:湘江水位骤降速率越快,浸润线变化范围越大,浸润线变化范围与水位降落速率成正比;湘江水位骤降速度在3 m/d^4 m/d,水位降到28.8 m时,堤岸失去稳定;水位骤降并非整个过程中堤岸均处于失稳状态,而是水位降至某高度后堤岸失稳,骤降速率增快对堤防安全系数有一定负面作用。研究结果对隧道下穿堤防建设具有一定指导意义。     

沟谷坡地潜水资源动态研究

文章以动边界数值计算方法,通过沟谷坡地潜水非稳定流数值模拟,研究了各种补给条件下潜水水位动态变化过程;揭示了沟谷潜水含水层内水资源存贮规律,为合理开发利用沟谷潜水水资源提供了可靠依据。     

河道二维数值模拟地形数据前处理精细化研究

数值模型是分析河流水动力水质演变规律的重要方法。通过对MIKE21模型边界等间距取节点,并进行编码,实现实测河道断面地形沿河道弯曲方向的精细化插值,为河道数值建模提供优化后的地形数据。为了说明此方法的优越性,选取荆门城区某河流部分河段作为研究对象,利用Python完成程序的编写,对实测河道断面数据进行精细化插值运算,并对比地形精细化处理前后与实际地形的差别。结论认为,经过对6组断面插值运算,河道地形得以细化,减少了模型运算错误率,使得模型更趋近于真实情况。     

基于RBF代理模型的调水过程优化研究

调蓄工程通过泵站调水过程中,需要通过合理的控制泵站启闭时间来调节水位,从而不断优化调水过程,但以往的优化方法效率低而且不易得到最优方案。为解决这一问题,本文以南水北调东线山东段南四湖下级湖为研究对象,基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)代理模型建立调水过程优化模型,得到了调水过程方案参数区间内的最优方案,并基于实际调水情况求得不同起调水位下的调水过程最优方案。首先根据调水过程方案参数区间自动选取80个调水过程方案样本,并利用一维二维耦合水动力模型算出每个方案的水位变化过程;其次采用RBF代理模型建立并验证调水过程方案与最高水位、最低水位的响应关系;最后基于RBF代理模型,以泵站工作总时间最短为目标,考虑水量平衡和水位约束建立优化模型,采用粒子群算法求解。研究结果表明,基于RBF代理模型的调水过程最优方案结果与耦合模型计算该方案结果的绝对水深误差不超过0.05 m,相对水深误差不超过0.99%,模型计算精度高。基于RBF代理模型的调水过程优化模型,求解得到调水过程参数区间内的最优方案,解决了传统方法在人为设定有限个方案内得到较优方案的局限性。     

库水波动下库岸边坡地下水浸润线解析解及误差分析

解析法是库岸边坡地下水浸润线计算中便于实际应用的方法,但该方法须基于若干假定并对潜水运动基本方程线性化后才能求解。针对各假定和线性化过程建立不同的地下水渗流数学模型,用解析法和有限元法解答上述数学模型,分析各误差大小及其规律。结果表明：库岸垂直处理带来的误差要小于方程线性化处理和不考虑非饱和渗流带来的误差,而且它们都随渗透系数变大而减小;在三峡库区库水调度情况下,假定库水位等速变化带来的误差对大多岸坡而言可以忽略;计算库岸边坡地下水浸润线时,解析法只适用于水位变化幅度相比含水层厚度较小,且几何边界规则、岩土结构简单、岩土体渗透性较好时的情况。     

桩周饱和黏土非齐次渗流固结解

针对桩周饱和黏土固结渗流问题,考虑固结开始时,场地附近的河流或水库水位影响,建立桩端平面水头边界;考虑基桩以承压含水砂砾石为持力层,或为加速固结排水设计砂井抽水降压等措施的影响,建立桩尖平面水力梯度边界。综合上述边界得到反映桩周饱和黏土超静孔隙水压力消散规律的定解方程,对定解方程进行齐次化运算并推导其解答。根据理论解答,得到超静孔隙水压力随边界条件、初始条件的变化,绘制等值线和流速矢量图,直观比较分析解答的合理性,并应用现有实测试桩承载力换算固结度,验证了解答的正确性。     

潜水含水层底板倾斜情况下排水地段的地下水非稳定流计算

本文采用描述潜水面Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ偏微分方程，求解含水层底板倾斜情况下，地下水流向完整沟时－维非稳定的解析解，计算了含水层底板坡度７０％以内地下水面线最高点地下水位及位置，与Ｌｕｔｈｉｎ和Ｇｕｉｔｊｅｎｓ模型试验结果及Ｓｈｕｋｌａ等的有限差分计算结果比较，认为排水历时较短时，坡度小于４０％解析解计算结果与他们的成果相符合，该文提出了含水层底板水平及倾斜情况下的排水沟距计算公式，供设计部门参考。