微粒群算法在反求水文地质参数中的运用

本文利用微粒群算法(PSO)与地下水模型耦合反求水文地质参数.通过两个算例的演示,证明微粒群算法用来反求水文地质参数是很有效率的.与遗传算法相比,能用更少的迭代次数得到更高的精度.地下水模型反求水文地质参数的问题是多参数连续优化问题,而微粒群算法本身就是解决多参数连续优化问题的有力武器,特别是用于地下水模型的逆问题求解,求解效率和解的精度也令人满意.     

Theis公式的优选逼近求解及在Pocket PC上的嵌入

对一个满足Theis假设的承压含水层进行抽水试验后,依据Theis模型中s与t之间的比例关系(降深比值法),构造出新的函数W0(u),在此基础上提出采用优选逼近方法求解水文地质参数的原理,并利用C#.net编写了基于WindowsCEforpocketPC2003的应用程序,构成一个可在野外现场试验中移动使用的嵌入式系统。一方面,计算机程序的使用降低了误差,简化了求解过程;另一方面,可利用算法优势和pocketPC的无线移动通信功能为抽水试验现场提供决策支持,有利于及时反馈计算结果,为抽水试验提供有效参考。     

裂隙网络模型在地下水数值模拟中的应用研究进展

地下水在裂隙介质中的渗流和运移过程与在多孔介质中的过程存在机理上的差别,这与裂隙系统的尺度效应和非均质性有关,这也给数值模拟带来困难。采用裂隙网络模型可以对发生在不同尺度上的渗流和运移过程进行模拟,从而有效地解决以上存在的问题。构建裂隙网络模型的方法主要有体视学方法和随机模拟方法。按照假设条件和概念框架的不同,裂隙网络模型主要可分为连续体模型、离散裂隙模型和混合模型,在应用过程中可根据研究区的实际情况选择合适的模型。本文在对已有成果进行综合论述的基础上,指出其中存在的不足和需要改进之处,从而为以后的进一步研究指明方向。     

徐家汇地铁站深基坑降水数值模拟与沉降控制

上海地下水位埋深较浅,地铁站建设大多要采取工程降水措施。以上海地铁 11 号线徐家汇站为例,根据场地工程地质和水文地质条件、地铁站围护结构设计深度和基坑开挖深度,建立地下水渗流数值模型,通过抽水试验反求水文地质参数,结合场地初始条件和边界条件,采用三维有限差分法对基坑降水进行模拟,数值模拟结果与地下水位实际监测数据十分吻合,同时对基坑降水引起的地面沉降进行计算,结果表明基坑周围的地面沉降能够得到有效地控制。     

UCODE在反求水文地质参数中的应用及其并行求解

UCODE是美国地质调查局(USGS)为地下水模型逆问题求解开发出的一套通用求解程序,可以与各种过程模型(有限元femwater或有限差modflow等等)耦合使用。它采用修正的Gauss-Newton法对逆问题进行求解,并在求解过程中引入摄动敏感度,同时master-slave协议的加入为程序提供了卓越的并行计算能力。该文简单介绍UCODE程序的功能及使用,并结合具体算例讨论UCODE在反求水文地质参数中的应用。     

基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究

地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数(渗透系数、弥散度等)等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时，需要根据已有的监测数据(水位和浓度等)对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中，决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。论文首先介绍同步反演模型的框架组成(包括污染物迁移模型和反演优化模型)，然后在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法，最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明，改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点，能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。     

三门峡铝土矿地下水疏排数值模拟

根据三门峡段村-雷沟铝土矿区地质构造及水文地质条件,对寒武-奥陶纪灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质模型进行概化,建立地下水流数学模型,采用Visual Modflow有限差分方法模拟地下水位和涌水量,结合抽水试验地下水位观测资料对该模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数,预测井下采矿设计水平地下水疏干的水位和矿区涌水量变化,为铝土矿安全开采及地下水防治提供可靠依据。     

基于有限元求解均质承压水稳定流问题的傅里叶分析方法

规则区域均质承压水稳定流问题在只考虑Dirichlet、Neumann 边界时具备11种边界类型组合模式。不同组合模式在有限元剖分下具有不同的稀疏线性方程组。本文对不同组合模式下的稀疏线性方程组进行傅里叶分析,在分析过程中对各种变换公式均采用快速傅里叶变换算法进行计算,实现了均质承压水稳定流问题的快速求解。文中通过具有解析解的水流基准问题验证了傅里叶分析方法的可信性,并以此为基础,在不同剖分模式下分别应用傅里叶分析法与迭代法（Jacobi 、Gauss-Seidel、SOR 、PCG ）进行算法的性能比较。计算结果表明：剖分密度越高（即剖分结点数多）, 在求解精度相当的情况下傅里叶分析方法的求解效率优势越显著。该方法的另一大优势在于不需计算和存储原始系数矩阵,从而节省了大量内存空间。     

基于遗传算法的模式搜索法求解地下水管理模型

为改善遗传算法局部寻优精度较差的固有缺陷,该文引入一种新的基于遗传算法的模式搜索法求解地下水管理模型.首先通过在遗传算法中引入精英保留的进化策略,提高遗传算法的收敛性,进行全局搜索得到全局近似最优解,在此基础上采用局部寻优类算法模式搜索法进一步改善优化结果,最后将该混合优化方法用于求解一个地下水管理的基准问题.计算结果...     

利用大口径井抽水初期试验数据确定含水层参数

在满足Theis假设的前提下,Theis公式是非稳定流抽水试验确定含水层参数的基本公式。而大口径开采井抽水初期的降深曲线是偏离Theis标准曲线的,此时要利用大口径井抽水初期试验数据求解含水层参数,可以采用Papadopulos-Cooper公式。针对Papadopulos-Cooper配线法求解过程中存在的主观性强、随意性大等弊端,一种基于Papadopulos-Cooper解析解的迭代近似解法被用于大口径井抽水试验计算。实例计算结果表明,该方法具有较高的求解精度,且解法实现简单,并在一定程度上解决了配线法求解含水层参数时的多解现象。