估算土壤入渗参数的改进Maheshwari法

本文引用Fok和Bishop提出的地表下储水形状系数计算公式，通过数学推导，变Maheshwari法的模式搜索为直接计算，在数据处理方法上进行了改进。实例计算的结果表明，本文提出的改进Maheshwari法在减少计算工作量的情况下，其入渗参数的估算结果与Maheshwari法一致。作者还结合计算实例对计算过程中地表储水形状系数的取值问题进行了分析，结果表明，地表储水形状系数可以简单地取0.75.     

基于改进鲸鱼优化算法的重力坝变形参数反演

针对利用位移实测资料对大坝坝体和基岩的变形力学参数进行优化反演时存在效率低、精度差等问题,通过对鲸鱼优化算法进行并行化改进,并引入权重因子,结合有限元计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法。利用该方法对某混凝土重力坝坝体和基岩弹性模量进行反演,并与粒子群算法的反演结果进行比较。结果表明:在相同迭代次数的情况下,改进的鲸鱼优化算法比粒子群算法耗时更少,且反演得到的坝体、基岩力学参数比粒子群算法得到的更为准确。表明利用多核处理器对该方法进行并行计算,可大幅度缩短计算时间。基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法具有搜索能力强、收敛速度快和精度高等特点,合理可行,可推广应用于混凝土拱坝等其他坝型的力学参数反演。     

沟灌二维入渗参数的影响因素与计算模型研究

为简化沟灌二维入渗参数的获取,本文以室内入渗试验为基础,分析了土壤容重、初始含水量、入渗水头这三个因素对二维和一维入渗参数参数比值的影响,初步建立了由一维垂直入渗参数推求二维入渗参数的多因子计算模型,并对模型分析简化,增加了模型的稳健性,通过大田试验对所建计算模型进行检验。结果表明文中所建二维入渗参数计算模型所求结果为整个灌水田块的均值,其与整个田块全部灌水沟由水流运动数据推求的入渗参数平均值误差不大,且入渗参数k、a增减相反,对累积入渗量的计算结果影响较小,说明本文所建模型对精度要求不高的沟灌灌水方案设计具有一定的指导意义。     

采用基因表达式编程的沟灌入渗模型参数估计方法

入渗参数的准确估计是沟灌系统设计优化的关键问题。本文基于基因表达式编程(GEP)算法,通过数值试验获得了沟灌入渗模型参数γ估计GEP算法所需的有效数据集合,进行了参数γ的敏感性分析,确定了模型参数γ估计GEP算法的输入因子及其最优组合,建立了γ与最优组合因子的定量关系,进而提出了γ的估计方法。研究结果表明,γ对积水深度、初始有效含水率和沟深度最敏感;土壤水力特性参数对γ影响较大,模型参数γ估计GEP算法的最优输入因子组合为积水深度、沟深、初始有效含水率、饱和导水率和进气值参数;变积水深度条件下γ的估计值与定积水深度的γ值相近;在变积水深度条件下,与利用HYDRUS-2D模型计算得到的"精确"入渗量相比,应用基于γ估计值的沟灌入渗模型计算的累积入渗量误差小于5%,满足计算精度要求。入渗过程中边界效应对总入渗量的贡献逐渐增大,与细质土壤相比,粗质土壤中边界效应对总入渗量的贡献更大,本研究条件下黏壤土中边界效应最终贡献约为25%,砂土中约为37%。研究表明GEP算法可作为沟灌入渗模型参数γ估计的一种有效方法。     

改进粒子群算法在确定含水层参数中的应用

通过分析抽水试验数据,为估计含水层参数提供新的方法。在粒子多样性方面对粒子群算法进行改进,提高了算法的收敛速度和精度。将改进的粒子群优化算法应用到含水层参数估计中,计算结果与其他方法进行对比,并对不同初始值范围下参数估计值进行分析探讨。结果表明:改进粒子群算法估计结果相对误差(7.3%和4.5%)小于其他方法,且目标函数值相对更小,达到0.335×10~(-5);对于不同初始参数范围,利用此算法均能达到满意结果且寻优率高。基于抽水试验数据估计含水层参数的改进粒子群优化算法计算结果有效且可靠,算法收敛速度快,寻优能力强,稳定性好。     

黄金正弦算法在水文地质参数优化中的应用

为提高水文地质参数求解精度,利用黄金正弦算法(Gold-SA)优化求解泰斯(Theis)公式导水系数和储水系数2个关键参数。选取6个标准测试函数对Gold-SA算法进行仿真验证,并与粒子群优化(PSO)算法的仿真结果进行比较。以2个抽水试验资料为例,利用Gold-SA优化求解Theis公式导水系数和储水系数,求解结果与PSO算法、配线法和文献方法作对比。结果表明,Gold-SA算法对所选6个标准测试函数的寻优精度高于PSO算法,具有较好的寻优精度和全局搜索能力;对2个实例导水系数和储水系数参数的求解精度优于PSO算法、配线法和文献方法。将Gold-SA算法用于水文地质参数优化求解是可行和有效的。     

基于CM-AFSA算法的碾压混凝土坝热学参数反分析

针对通过试验得到的碾压混凝土坝热学参数偏离实际的问题,引入人工鱼群算法并利用云模型理论对其进行优化,将改进得到的CM-AFSA算法用于碾压混凝土坝热学参数反演中。结合某碾压混凝土坝实测资料,将算法通过MATLAB软件编程,反演其热学参数,并利用反演出的热学参数进行温度场的正演算,将得到的温度计算值与实测资料中的真实值进行对比,结果表明,两者的拟合程度很高,说明CM-AFSA算法在碾压混凝土坝热学参数反演中具有较好的适应性。     

FFT 谱连续细化分析在频域模态参数识别中的应用

在频域模态参数识别法中,传递函数的精度对模态参数的识别结果有很大的影响。针对经典传递函数算法中存在高分辨率和平滑性不能同时满足的矛盾,本文提出了一种利用FFT谱连续细化算法对传递函数在峰值处和模态耦合密集处进行加密,进而利用Levy法对加密后的传递函数进行模态参数识别的方法。数值仿真结果表明,由于加密后提高了传递函数的分辨率和精度,应用Levy法在区分密集模态和提高模态参数识别结果、抗噪声方面有较大的改进。在某大型升船机振动台模型试验中,应用本文提出的方法取得了满意的结果。     

畦灌土壤入渗参数估算的线性回归法

土壤入渗参数是地面灌溉设计的基本参数。针对现有估算方法存在计算工作量较大、精度不稳定的问题进行了研究，提出了畦灌土壤入渗参数的改进计算公式。在70m的畦田长度上等间距布置了8个水位传感器以观测地表水深沿畦长的分布，以及该分布随时间的变化。将畦灌地表水深与离畦首的距离之间的关系按指数函数进行非线性最小二乘拟合，并根据水量平衡原理提出了估算土壤入渗参数的线性回归法，避开了难以定值的地表储水形状系数。实例计算表明，地表水深与离畦首的距离之间呈现较好的指数函数关系，线性回归法估算土壤入渗参数的计算工作量较小，计算精度较高。     

基于GRU-WPA法的重力坝地基力学参数反演分析方法

利用位移实测资料对大坝地基力学参数进行反演时,常规反演算法存在收敛速度慢、精度差等问题。基于GRU神经网络代理模型和狼群算法,提出了一种新的反演方法GRU-WPA法,该方法在保证计算精度情况下能提高计算效率。将此方法应用于某碾压重力坝工程中的地基力学参数的反演,以典型断面中测点的观测数据为依据,反演分析寻优得到地基弹性模量,同时将反演弹性模量的有限元计算位移与实测位移相比较以分析精度,并与常规粒子群算法的反演分析结果进行对比。计算结果表明,GRU-WPA法计算速度更快,反演弹性模量有限元计算位移与实际位移的整体误差更小,表明GRU-WPA法在大坝地基力学参数反演分析中具有良好应用效果。     

砂层在黄土中的减渗作用及其计算

本文根据非饱和土壤水的达西定律，对砂层在黄土中的减渗作用及在整个过程中使入渗率由非线性衰减阶段转为线性稳渗阶段的机理做了分析论述。在此基础上提出了不同砂层质地(中值粒径d50)与埋深条件下稳渗率，D的计算方法，建立了砂层质地的中值粒径d50及埋深Z与吸力值Sm的关系。根据水量平衡原理，得到了入渗过程中由非线性衰减阶段开始进入稳渗阶段的时间t1。经试验资料验证，以上计算式不仅计算精度较好，且具有一定的实用性，特别是在缺少土、砂水分运动参数的情况下，仅需积水入渗试验资料即可通过计算取得所需结果。     

考虑多层非饱和土降雨入渗的边坡稳定性分析

降雨是诱发滑坡的最主要因素之一,降雨入渗将显著降低非饱和土的基质吸力,从而降低边坡土体抗滑力。本文提出了考虑降雨入渗的多层非饱和土边坡稳定性分析方法。首先改进Green-Ampt入渗模型,提出适合多层非饱和土边坡降雨入渗的计算方法;然后得到各层土体在入渗各阶段的强度参数值;最后,采用强度折减法计算整个边坡在入渗条件下的安全系数。将本方法应用于广州大夫山滑坡案例发现滑动面和实际情况接近,为短期强降雨诱发的浅层滑坡。分析了不同降雨强度和历时对滑坡稳定性的影响,结果表明:降雨入渗导致边坡潜在最危险滑面的位置主要在浸润锋处或土体与基岩交界处。低强度长历时的降雨过程中,雨水入渗深度较大,易发生深层滑动;在高强度短历时的降雨过程中,雨水入渗深度较小,更易发生浅层滑动;随着降雨强度和降雨时间的增加,入渗深度增加,进而降低边坡的稳定性。     

供水压力对地下点源水分入渗过程的影响研究

根据大田地埋地下滴灌毛管单孔入渗试验资料,分析了供水压力对水分入渗过程以及入渗模型参数的影响.研究结果表明,供水压力对地下点源入渗过程具有明显的影响,累积入渗量随供水压力的增大而增加,压力势是影响土壤中水分运动的主导势,其相对稳定入渗率与供水压力所产生的压力势梯度直接相关;供水压力与考斯加可夫人渗模型人渗系数有一定的相关关系,而与入渗指数相关性差.研究成果对土壤水分运动理论的研究和地下滴灌灌水技术参数的确定具有一定的参考价值.     

推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法

本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律，推求了Gardner-Russo持水曲线模型参数，获得了水平一维非饱和土壤水分运动中累积入渗量、入渗率、湿润峰、入渗时间之间的理论关系。用模拟的结果进行拟合，其决定系数为 0.9969～0.9997。当获得土壤饱和体积含水率、初始体积含水率、残余体积含水率和土壤饱和导水率，基于这些理论关系实现了Gardner-Russo模型曲线特征参数的求解。利用数值模拟数据和实验数据检验该方法，将用此方法估计的参数值与理论值进行比较，并进行了模型中参数的敏感性分析，结果表明本研究所求得的参数有较高的精度，为土壤水分运动参数求解提供了一种简单的土壤水分瞬时入渗法。     

灌水次数对土壤入渗影响的试验分析

利用野外双环入渗仪和TST-70室内土壤入渗仪进行入渗试验,分析室内以1.35 g/cm3容重装土与田间翻耕地在0、1和2次灌水后的土壤入渗过程,研究Kostiakov入渗模型中各参数随着灌水次数的变化及田间与室内试验中入渗参数的差异性。结果表明:灌水和室内装土试验均使经验指数α有了一定程度的增大。同时,灌水和装土试验的Kostiakov入渗模型中第一个单位时间内平均渗吸速度i0较田间未灌水都有了明显的减小,经验指数α取值范围较有关资料中所给值小。4种处理中,一次灌水和室内装土试验的累积入渗量与时间双对数关系拟合很好,室内试验的误差分析值最小。因此,在利用Kostiakov入渗模型确定灌水技术参数时,应该考虑适用条件以及灌溉情况。     

基于Green-Ampt模型的变水头积水入渗模型建立及其参数求解

通过对变水头积水入渗物理机制的分析,将入渗水头对入渗的影响归结为对表面饱和导水率的影响,基于Green-Ampt入渗模型,引用了湿润区的平均含水率的概念,并考虑了湿润区平均含水率随入渗时间的变化,建立了具有物理意义的3种变水头积水入渗模型,分析了利用入渗率-累积入渗量及入渗率-真实湿润锋图形获得模型参数的求解方法。通过室内试验,得到了湿润区的平均含水率与入渗时间之间呈乘幂函数变化的规律。利用实测资料对模型及其参数求解的方法进行检验,结果表明所建立的3种模型是正确的,求解参数的方法合理。     

膜孔灌多向交汇入渗减渗特性和数学模型研究

利用自行研制的试验装置进行了膜孔入渗模拟试验。根据试验资料，分析了膜孔多向交汇入渗规律，研究了膜孔交汇入渗相对于膜孔自由入渗的减渗特性，建立了膜孔多向交汇入渗的三阶段入渗模型和减渗量模型，分析了膜孔交汇入渗参数随入渗阶段的变化规律，提出了膜孔交汇入渗减渗率的概念，并推导得到了膜孔多向交汇入渗减渗率的计算公式。在此基础上，建立了膜孔多向交汇入渗减渗率与入渗时间的幂函数关系，并根据试验实测资料进行了验证。