一、水文地质数值解法的若干问题(论文文献综述)
孙青言,陆垂裕,郭辉,严聆嘉,张博[1](2021)在《地表水地下水耦合模型在大型山丘平原交错区的研发与应用》文中指出大型山丘平原交错区复杂的自然地理和人类活动特征增加了水文循环研究和水资源评价、管理的难度,地表水地下水耦合模型作为流域/区域水文循环模拟的重要工具,为解决这类大型区域诸多水文水资源问题提供了便利。针对目前地表水地下水耦合模型难以兼顾精度和效率的问题,论文提出了一种新型半松散耦合机制,将三维有限差分地下水流数值模型嵌入半分布式水文模型MODCYCLE,摒弃了目前流行的水文响应单元(HRU)与地下水网格单元空间和信息转换方式,通过建立子流域—网格单元的空间关联和地表水文—地下水流之间的实时信息交互,实现大型山丘平原交错区的地表水地下水耦合模拟。在三江平原构建了模型并开展应用研究。校验评估显示,模型达到了良好的模拟效果,具备了水文循环现状模拟和预测未来的能力。最后,利用该模型输出分析了三江平原2002—2014年的地表水地下水转化关系。结果表明,降水量和农业灌溉量的增加导致全区域土壤水蓄量年均增加6.51亿m3,但却使地表水和地下水储量分别减少0.99亿m3/a和3.03亿m3/a,降水量的增加并没有通过产流和入渗补给改善因用水急剧增加引起的地表水、地下水衰减的趋势;不同分区的降水入渗补给系数和基流指数差异显着,是多种自然和人为因素综合作用的结果。相关成果可为类似地区水文循环研究和水资源评价工作提供参考。
何金沙[2](2021)在《向导点方法在中卫平原水文地质参数反演中的应用》文中研究说明中卫平原位于我国西北地区,气候干旱,区内干旱少雨,蒸发非常强烈,水资源短缺。中卫平原是宁夏重要的经济开发区和粮食主产区,随着城市化的发展,缺水严重,供水矛盾日渐增加。因此查明中卫平原含水层参数情况,对于实现中卫地区水资源的有效利用和确保生态安全具有重要的现实意义。含水层的水文地质参数在地下水资源计算、地下水污染防控等方面具有十分重要的作用,在野外水文地质工作中,常常采用抽水试验确定含水层水文地质参数,但是这种需要耗费大量时间并且花费较多。为了解决这一问题,本文基于模拟-优化理论框架,将PEST算法引入到地下水参数识别领域,将其与地下水水流模拟软件Visual MODFLOW Flex结合,建立了确定条件下地下水流数值模型,并用其求解含水层参数。采用Visual MODFLOW Flex软件建立一个随机二维承压含水层理想模型,通过预先对渗透系数场的了解,对其进行赋予初值得到初始渗透系数场。使用PEST软件尽可能的使模型计算水位与实际观测水位接近,反演后得到渗透系数估计场。初始渗透系数场与实际渗透系数场之间的RMSE(均方根误差)记作R1,表示先验信息精度。渗透系数估计场与实际渗透系数场之间的RMSE(均方根误差)记作R2,R2值越小,反演得到的精度越高。观测井分布范围占研究区总面积比例增加时,对应的R2值先依次减小最终保持稳定;随着向导点分布范围增加,R2值先减小然后达到稳定,调用MODFLOW.exe程序的次数和优化迭代的次数也会减小。随着R1值的增加,对应的R2值也随之增加,反演精度会降低。观测井和向导点分布范围的增加,反演精度提高并最终达到基本稳定;同时随着向导点分布范围的增加,目标函数梯度下降速率增加,调用MODFLOW.exe软件次数和优化迭代次数减少;待估渗透系数场离真实值越近,反演精度也会越高。同时利用Visual MODFLOW Flex软件建立中卫平原的三维地下水非稳定流数值模型,使用向导点法对模型进行识别与验证。模拟结果表明,该地区地下水补给的主要来源是田间灌溉入渗和降雨入渗补;排泄量人工开采、蒸发排泄和向黄河排泄为主。
李静思[3](2021)在《大型引黄灌区退水规律与退水量预测方法研究》文中研究指明本文在查阅国内外相关文献资料的基础上,针对我国大型引黄灌区退水量大、影响因素多和退水规律复杂的问题,采用实际监测、理论分析、数值模拟与实证研究相结合的技术路线,结合甘肃景电灌区的实际,主要开展了大型引黄灌区退水规律与影响要素、退水时空分布特征、退水量预测方法和水资源优化配置及退水利用方式的研究,主要研究成果如下:(1)研究了灌区沟道退水规律与地下水埋深动态变化特征,阐明了灌区退水组成、退水特征、沟道退水与影响因素的关系及地下水埋深对灌溉的响应关系。灌区退水组成主要包括灌溉产生的深层渗漏水、山洪、地下排水、地表径流及少部分的生活污水与工业废水。灌区沟道退水规律受灌溉、降水、蒸发与地下水埋深变化的影响,在不同空间尺度、不同汇水区域表现不同的变化特征。灌区沟道退水以年为周期往复变化,一期灌区整体和南沙河子汇水区沟道退水的年内变化为灌溉月份退水量小,非灌溉月份退水量大;红鼻梁子汇水区退水年内变化为7、8月份大,而其他月份小。景电灌区沟道退水影响因素中地下水埋深与灌溉的影响较大,蒸发与降水的影响较小,其中退水与蒸发呈负相关关系,且变化具有一致性,而退水与其他因素存在一定的滞后性。灌区不同地下水埋深变化受包气带的调节作用,相对于灌溉具有明显的滞后性。(2)分析了沟道退水与影响因素之间的滞后关系,提出了适用于具有滞后性的沟道退水量预测方法,提高了退水量的预测精度。基于退水量与影响因素的相关分析,并通过交叉小波分析方法确定了不同空间尺度、不同汇流区域退水量相对于灌溉量和降水量的滞后时间。其中,一期灌区整体和南沙河响水退水量相对于灌溉量的滞后时间较长,而相对于降水量的滞后时间较短;红鼻梁五佛退水量相对于灌溉量与降水量的滞后时间均较短。基于退水量对影响因素的滞后性,提出采用交错时段输入要素的神经网络模型对退水量进行预测,相较于采用同一时段输入要素的方式,改进的方法对退水量的预测精度显着提高,且子汇水区退水量的预测精度高于一期灌区整体退水量的预测。同时,交错时段输入要素的方式也适用于其他回归预测模型。(3)针对无退水量监测资料的地区,提出了采用耗水系数法估算灌区退水量,为退水量的计算提供了思路。通过计算灌区内农田灌溉、生态和生产生活耗水量等,得到灌区整体与局部耗水系数,进而估算出灌区整体与各汇水分区的退水比例与退水量;其中景电二期灌区各分区退水比例明显高于一期灌区各分区退水比例。通过耗水系数法对退水量的计算得到灌区耗水量占供水量的比例小,揭示了灌区退水比例大,水资源利用率较低的问题。同时,通过灌区供—需水量计算,表明灌区供需水矛盾突出,盐分淋洗需水量加大了灌区整体水资源的需求量。耗水系数法估算灌区退水量为无资料地区水资源管理提供了依据。(4)构建了 MIKE SHE与MIKE 11分布式耦合模型,揭示了灌区退水机理,从水循环角度计算了灌区退水量,阐明了退水的过程与转化关系。通过模拟灌区各汇水流域水文过程,揭示了地表径流与地下水位变化特征,明确流域主要水循环过程为引水灌溉—深层渗漏—地下排水—河道汇流,其中灌溉产生的深层渗漏量是退水的主要组成部分。基于模型在率定期与验证期的Nash-Sutcliffe系数和均方根误差评价指标的结果表明,耦合模型能够较好地模拟灌区水循环过程。从水量平衡角度分析,灌区降水量与灌溉量之和大于蒸发量,多余的灌溉水量通过深层入渗补给地下水,使得灌区饱和带水量处于盈余状态。进一步对有灌溉与无灌溉两种条件下模拟的径流量进行差值分析,得到灌溉产生的退水量。(5)根据灌区退水量的计算与模拟,研究了当前灌区水资源量的状态,构建了多目标优化模型,合理配置了灌区水土资源,并提出了退水资源化利用方式。模型在获取现状与未来水土资源参数的基础上,以经济效益、粮食产量、生态效益和水分生产效率最大化为目标,以耕地面积、可用水量、最低水资源需求量和粮食产量为约束,采用粒子群法求解优化模型。研究表明,优化后现状年与规划年,粮经作物种植比例减小,作物种植结构更趋于合理化;作物灌溉定额显着减小;综合效益达到最优,其中经济效益、生态效益和水分生产效益均有所提高,粮食产量有小幅下降。通过优化灌溉定额从根本上减小了灌区退水量,同时根据退水量特点,提出了通过再次灌溉与生态用水的退水资源化利用方式,实现灌区水资源高效利用。
袁乾[4](2021)在《基于Stacking替代模型的地下水LNAPLs污染源解析研究》文中提出石油类产品在生产储运等环节常常会因处置不当或者突发事故等原因,泄漏进入地下水环境中,对地下水造成污染。由于地下水埋藏运移于地表面以下,地下水污染具有存在的隐蔽性和发现的滞后性,致使人们缺乏地下水污染源的了解和掌握。这不利于污染的责任认定、风险评估以及修复方案的设计等后续工作的展开。所以,开展地下水石油类污染源解析的研究十分必要。地下水污染源解析研究,是利用地下水动态观测数据(包括地下水水位和污染物浓度),结合运用研究区相关调查资料等辅助信息,分析确定地下水中污染源的相关信息(包括污染源的位置和释放历史等)的过程。地下水污染源解析问题在数学上属于一种典型的反演问题,具有非线性和不适定性等特点。不同于正演问题的求解,反演问题中待求信息往往多于已知信息,致使反演问题的求解更具难度。本文研究应用BP-Stacking替代模型、循环更新过程(Cycle update process,CUP)策略和模拟-优化方法等,将假想例子与实际应用相结合,对地下水轻非水相流体(Light non-aqueous phase liquids,LNAPLs)的污染源解析问题开展研究。首先,概化处理研究区地质与水文地质条件,建立概念模型。再对污染源相关信息和模拟模型参数给出合理的取值区间,并给定初估值,初步建立地下水LNAPLs污染多相流数值模拟模型。其次,确定待识别变量,建立多相流数值模拟模型的替代模型。运用局部灵敏度分析方法对模拟模型参数进行筛选,将敏感度较高的模拟模型参数与污染源相关信息一起作为待识别变量。运用拉丁超立方抽样方法在待识别变量的取值区间中进行抽样,得到模拟模型的输入数据。接着调用模拟模型计算得到相应的输出数据,即获得训练样本和检验样本,对基于BP神经网络的Stacking替代模型(BP-Stacking替代模型)进行训练并评价精度,并分别与克里格(KRG)替代模型和核极限学习机(KELM)替代模型进行对比,分析BP-Stacking替代模型的适用性。最后,对污染源相关信息和模拟模型参数进行识别。构建了循环更新过程(CUP)策略。在CUP策略中,设计了两个模拟-优化过程,分别对模拟模型敏感参数与污染源相关信息进行识别,并将上述两个模拟-优化过程耦合连接成循环回路。运用混合同伦-差分进化鲸鱼算法(HA-DE-WOA)对优化模型进行求解。为了减少计算时间和计算负荷,将BP-Stacking替代模型作为等式约束,嵌入到优化模型中,作为优化模型的组成部分。通过分别识别污染源特征和模拟模型参数,使两个模拟-优化过程的识别结果相互促进,不断更新,直至求解出问题的最优解,即待识别变量的识别值。本文通过上述研究,得到以下结论:(1)在对模拟模型中输入-输出的拟合精度上,BP-Stacking替代模型精度高于KRG替代模型和KELM替代模型。基于Stacking集成学习与BP神经网络所建立的BP-Stacking替代模型对多相流数值模拟模型的逼近程度更好,更适于求解多变量、高维度、具有复杂非线性映射关系的实际问题。(2)本次研究探索非线性优化模型的有效解法。将同伦算法(Homotopy Algorithm,HA)、差分进化算法(Differential Evolution Optimization Algorithm,DE)引用于传统的鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm,WOA),有效解决传统WOA算法依赖初值选择、容易陷入局部最优的问题,构建了混合同伦-差分进化鲸鱼算法(HA-DE-WOA)。HA-DE-WOA算法能够更高效的搜索到全局最优解,提高地下水LNAPLs污染源解析结果的精度。(3)本次研究探索出一种求解地下水污染源解析问题的有效策略。CUP策略包含两个模拟-优化过程,一个模拟-优化过程是污染源相关信息的识别过程,另一个模拟-优化过程是对模拟模型参数识别的过程。在CUP策略中,将前一个识别过程的识别结果代入后一个识别过程,以更新待识别变量的识别结果,通过若干次迭代循环,最终求得地下水LNAPLs污染溯源辨识的识别结果。与将污染源相关信息和模拟模型参数同步识别所得结果相对比,运用CUP策略所得结果更逼近于待识别变量的真值,因此CUP策略能够提高地下水LNAPLs溯源辨识结果的精度。
赵瑞珏[5](2021)在《基于含水层结构信息的水文地质参数反演方法研究》文中认为含水层中的各类水力参数在地下水数值模拟、污染物运移、动态监测、环境演化、水资源评价等研究中应用广泛。水文地质问题的解决在很大程度上依赖于含水层非均质性的准确描述,从而预测地质构造中水和溶质的时空分布和变化情况。在通常情况下,现场有限数量的抽(注)水试验和相应的水头响应数据不足以精确描述含水层的重要地质特征。如何在先验信息缺乏的情况下实现对异常体边界的较准确识别与刻画,仍然是当前水文地质参数反演面临的一个难题。水力层析是一种运用多次抽(注)水试验观测数据获取非均质参数分布的反演解译技术。针对水力层析成像对于异常体边界识别模糊,水文地质参数空间分布分辨率低的难题,本文提出了一种基于交叉梯度约束的最小二乘反演方法,采用反演理论分析、算法平台开发、数值模拟研究相结合的研究方法,对于结构相似含水层的水文地质参数反演中异常体成像和边界特征刻画进行了研究和探索。在具有一定地质结构特征的含水层中,渗透系数和贮水率(或导水系数和储水系数)的空间分布具有结构相似性,运用水力层析成像技术同步反演两类水文质参数,在反演过程中运用交叉梯度函数进行约束,增强不同物性参数模型之间结构的相似性,从而达到结构耦合的目的。研究表明,基于交叉梯度约束的最小二乘反演方法可以较好地改善水文地质参数反演中异常体的成像和边界识别效果,解决反演的多解性问题,最终得到更准确、分辨率更高的反演结果。具体研究工作及成果如下:(1)开发了基于交叉梯度约束解译水头响应数据,同步反演地下水力特性的结构耦合方法,该方法通用于各种维度(一维、二维或三维)、各种尺度(实验室尺度、工程尺度)、各种方案(群井抽注水、群井观测)的水力层析试验,融合所有的水头响应数据同步反演,获取含水层水力特性的空间分布情况。(2)基于 COMSOLMultiphysics 的 LiveLinkfor MATLAB 模块开发了一种模块化的水文地质参数反演算法开发平台。平台适用于二维饱和非稳定流条件下水文地质参数的反演研究,引入交叉梯度约束间接代入含水层的结构信息,改善参数估计结果。平台融合了群井变流量抽(注)水、任意时间观测的组合抽(注)水、观测方案,以满足多种需求的水力层析成像试验。(3)设置了两个理论模型(水平板状矿体模型和倾斜板状矿体模型)进行数值实验,验证了开发平台的稳定性和反演方法的可行性。异常体设置为高渗透性低贮水性,背景值对应设置为低渗透性高贮水性,即渗透系数和贮水率成负相关结构相似。抽水试验末期的水头响应数据更利于估计渗透系数,初期的数据更利于估计贮水率。不同位置的抽水井和观测井所确定的相关性较强的区域不同,灵敏度的时空分布类似,因此,可以联合不同观测井在不同时间的水头响应数据,求取含水层水文地质参数的高精度空间分布。(4)在无交叉梯度约束的条件下,反演结果与异常体的边界吻合较好,但由于较强的平滑约束,参数的过渡区占据极大区域。渗透系数与参考模型的数量级基本一致,贮水率极大值与极小值的差异小于参考模型。考虑交叉梯度约束后,过渡区受到压缩,渗透系数和贮水率的异常体形态更为相似,反演方法更有利于估计渗透系数。
郭子豪[6](2021)在《黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究》文中指出随着黄土丘陵沟壑区大规模“退耕还林(草)”工程的实施以及当地经济的迅速发展,高质量耕地短缺与城市用地紧张导致的粮食安全与人居环境问题严重影响当地社会可持续发展,已经成为了社会关注的热点。为开发当地土地潜力,黄土丘陵沟壑区开展了大规模沟道土地整治工程。针对沟道土地整治过程中出现的控制工程管涌、新造土地不均匀沉降及盐渍化等水系失衡灾害,本研究选取不同典型沟道土地整治流域作为研究对象,基于“流域自响应理论”,结合野外调查、室内物理与数学模型模拟的方法,研究黄土丘陵沟壑区沟道流域水系平衡对典型沟道土地整治工程的响应过程,并在此基础上,利用相应成果,对整治流域所出现的一系列水系失衡灾害进行安全调控技术研究与应用,取得以下主要成果:(1)“流域自响应理论”的完善。黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程是流域水系治理的重要组成部分。“流域自响应理论”认为:流域系统内各要素是相互联系与运动的,运动的目标是追求系统的平衡。平衡是相对的,不平衡是绝对的,当系统受到外来因素影响,系统平衡受到破坏,流域系统会自动朝着建立新平衡的方向发展。本研究表明:流域水系多年平均也是平衡的,当水系要素受到干扰,如土地整治切削边坡、填埋沟道等人为活动,水系平衡被打破,流域水系将自动进行调整,以适应平衡。在新的调整过程中,如得不到合理的调控,将会出现一系列水系失衡引发的灾害,如切削高陡边坡截断流路出现的水流出露点高悬、沟道因填埋“造地”形成的控制工程管涌及盐渍化等。本研究通过构建室内物理与数学模拟模型,对水系平衡运动过程中的水动力要素进行模拟和调控,并在实践中进行运用,完善了“流域自响应理论”中水系变化与沟道土地整治的互馈机制。(2)线性沟道土地整治工程对流域水系平衡的影响。本研究利用基于“流域自响应理论”所构建的室内实体模型得出,在室内模拟沟道上层工程黄土填埋0.1m,下层填埋粗砂0.9m,地下水埋深0.6m,总降雨量为120mm的条件下,相对于裸坡未整治沟道,裸坡梯田沟道、植被梯田沟道、秸秆覆盖梯田沟道与60%裸坡沟道土地整治可以分别平均减少地表径流25.78%、45.51%、62.40%和42.1%,表明随着沟道整治措施比例的增大,沟道水系中地表径流转化减少,土壤水和地下水的转化比例增多;在相同模拟沟道与降雨量下,随着降雨强度从45mm/h以15mm/h等梯度增加到120mm/h,裸坡未整治沟道、裸坡梯田沟道、植被梯田沟道和秸秆覆盖梯田沟道,其地下水转化了分别减少27.2%-53.3%、3.9%-13.7%、27.9%-33.3%、3.2%-10.8%,而60%裸坡沟道土地整治沟道地下水补给量则变化不大,表明沟道土地整治可以显着拦截暴雨径流,并将其转化为沟道地下水。(3)室内试验难以实现的条件下线性沟道土地整治工程对流域水系平衡影响。本研究基于室内实体模型模拟结果,构建、率定并验证了线性沟道土地整治对水系平衡影响的HYDRUS-3D及Visual MODFLOW模型,模拟了室内试验难以进行的更大雨强和黄土填埋厚度下的沟道水系转化过程。结果表明,在下层填埋粗砂0.9m,地下水埋深0.6m,总降雨量为120mm的条件下,当降雨强度从30mm/h增加到150mm/h,沟道土地整治措施下的平均地下水位降低了6.24%;工程黄土填埋厚度从0.1m增加到0.4m,地下水位平均降低了13.62%。表明工程黄土填埋厚度的增加对地下水转化的削弱作用要强于降雨强度的增加对地下水转化的削弱作用。因此,在土地整治沟道黄土填埋深厚区域,需要进行水系调控,增加地下水转化,避免地表径流长时间蓄积所带来的灾害。(4)盆地式沟道土地整治对流域水系平衡的影响。本研究利用水文比拟、卫星监测影像以及构建盆地式沟道土地整治对地下水影响的Visual MODFLOW模型等方法,研究了延安新区盆地式沟道土地整治对流域水系平衡的影响。结果表明,在日降雨量40-60mm条件下,延安新区所在桥儿沟流域出口最大洪峰流量为6.16-9.24m3/s,次降雨之后的平均地表径流总量是未整治前的3.04倍,因此需要特别注意土地整治实施所带来的地表径流过多的风险。与此同时,由于持续的水土保持治理以及城市绿化、人为灌溉、沟道填埋等原因,延安新区表层土壤体积含水率由0.102增加到0.163。数值模型模拟表明,整治区域挖方区地下水较少,而填方区地下水分布则较为集中;整治流域周围存在100m高度左右的高陡边坡集中区域,此处地下水活动较为频繁,有较大几率发生水系失衡灾害;在高陡边坡集中区域布设地下水排泄盲沟可令地下水位最大降低26m左右,减小了地下水活动频繁带来的负面影响。(5)沟道土地整治流域水系失衡灾害调控与防治。针对流域水系失衡引起沟道侵蚀测量困难的问题,本研究开发了一种利用卫星影像测算侵蚀沟道特征参数的方法,其对切沟的测算精度可达97.4%,对线性沟道土地整治工程溃坝土方量测算精度可达91.1%,满足沟道土地整治工程灾害的调查需求;室内试验及模拟结果表明,相同降雨强度下,60%比例的沟道土地整治工程可以提高沟道整治坝体设计洪水标准65.6%;优化地下水排泄盲沟防盐碱化和控制工程管涌设计,应用结果表明其减少土壤水分46.81%,降低最大土壤电导率15.41μs/cm,防盐渍化与管涌潜蚀效果良好;布设沟道整治防侵蚀固堤保坎工程的流域,在日降雨量为120mm暴雨条件下,土地整治工程完好率提高了80%以上,表明本研究成果可以有效对沟道土地整治流域水系失衡灾害进行调控与防治。
闫雪嫚[7](2021)在《基于贝叶斯理论的地下水DNAPLs污染源反演识别研究》文中研究表明石油类产品在开采运输等过程中的泄露、工业废水的不合理排放以及工业生产过程中各种事故的突发等,均可能导致污染物进入地下水环境,危及饮用水安全和生态环境。不同于地表水污染或大气污染易于察觉,地下水污染具有存在的隐蔽性和发现的滞后性特点。及时了解和掌握地下水污染源的相关状况,如污染源的个数、空间位置和释放历史,是开展地下水污染修复治理、风险评估和责任认定的重要前提。因此,有关地下水污染源反演识别的研究就显得格外重要。地下水污染源反演识别是根据有限的监测数据,结合现场调查、专业知识和专家经验等辅助信息,对描述地下水污染的数值模拟模型进行反演求解,从而识别确定含水层中地下水污染源的相关信息,包括污染源的个数、空间位置以及释放历史。这是地下水污染修复治理的首要步骤。地下水污染源反演识别是一种典型的反演问题(反问题),反演问题大都具有非线性和不适定性的特点,导致其求解难度较大。因此,目前地下水污染源反演识别仍是地下水污染研究中一个具有挑战性的研究课题。基于此,本文面向地下水污染修复治理的实际需求,采用理论分析与实例研究相结合的方法,对地下水重非水相流体(Dense non-aqueous phase liquid,DNAPLs)污染源反演识别开展了深入研究。首先,通过文献调研与分析,构建了一套基于贝叶斯理论的地下水DNAPLs污染源反演识别研究方法体系,该方法体系共包括三部分:(1)基于贝叶斯理论的最优试验设计方法。在污染源反演识别过程中应用该方法确定最优的监测井位置,以获取与污染源反演识别关联性最强的监测数据。(2)多链马尔科夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)算法—DREAM算法的改进算法,即DREAMG算法。将其应用于地下水DNAPLs污染源反演识别,加快了采样过程的收敛速度并提高了反演识别精度;(3)应用深度学习方法—深度残差网络(Res Net)方法建立多相流数值模拟模型的替代模型,并与运用克里格(KRG)方法和支持向量回归(SVR)方法建立的替代模型进行对比,分析了Res Net替代模型的适用性。建立替代模型的目的是减小最优试验设计和反演识别过程中因成千上万次运行模拟模型而造成的庞大计算负荷。然后,设计不同情形的理想数值算例,通过算例测试,对该研究方法体系的适用性与有效性进行理论分析研究。最后,在充分利用理论分析研究成果的基础上,以西北地区某实际污染场地为实例研究区,根据研究区的实际需求,结合现场调查与采样监测,对研究区地下水DNAPLs污染源反演识别开展了系统性研究,对研究区未知的污染源信息和含水层参数进行同步反演识别。通过上述研究,得到以下主要结论:(1)无论是理想数值算例还是实例应用研究,Res Net替代模型的精度均高于KRG和SVR替代模型,说明Res Net替代模型对多相流数值模拟模型的逼近精度更高。通过将深度学习理论与方法的引入,能够有效解决地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输入与输出之间存在复杂非线性映射关系的问题。(2)本文所提出的最优试验设计方法是合理有效的。综合应用贝叶斯试验设计、相对熵、0-1整数规划优化模型等多种理论与方法进行地下水DNAPLs污染反演识别过程中的监测井位置最优试验设计,所得到的最优监测方案与其它随机监测方案相比,能够有效提高地下水DNAPLs污染源反演识别精度。(3)联合运用GLUE方法和DREAM算法,研究构建了DREAMG算法,并通过理想数值算例分析该算法的适用性和有效性。结果表明:与DREAM算法相比,DREAMG算法不仅能够有效加快采样过程的收敛速度,还能有效提高反演识别精度。DREAMG算法有效解决了DREAM算法未对迭代初始种群进行优选的不足。(4)运用所构建的DREAMG-MCMC方法对实例研究区的地下水DNAPLs污染源进行了反演识别,反演识别结果精度良好。这说明本文求得的反演识别结果能够进一步完善研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型使其更加切合实际状况。综上所述,本文的研究不仅丰富和拓展了地下水DNAPLs污染源反演识别的理论基础与技术内涵,还可为污染场地的污染修复治理工作提供了科学依据。
李晓怡[8](2021)在《昆明某软土深基坑支护方案优选与研究》文中研究指明近年来,我国城市化迅速发展,因国土资源有限,城市地下空间的开发和利用显得尤为重要。城市基坑工程常被比较密集的既有建筑或基础设施所包围,基坑施工因为受环境条件的制约变得十分困难,且基坑工程一旦出现事故,必然会导致经济损失,严重时还可能造成人员伤亡,因此,在深基坑工程进行方案设计和施工过程中,应根据工程的实际条件,选择安全、经济、合理的最优设计方案,然后按图施工、精确监测,保证基坑施工安全顺利的进行。昆明盆地滇池泥炭土的成因复杂,岩土工程性质较差,该地区的基坑工程在设计和施工过程中,时常面临各种困难。因此,对昆明盆地软土深基坑支护方案的优选与研究,对于指导该地区深基坑工程设计与施工的重要性可见一斑。本文以昆明某软土深基坑工程为研究对象,浅析研究区泥炭土的工程地质特性,并运用价值工程的方法进行基坑支护方案优选,然后使用FLAC3D软件对基坑各开挖工况进行数值模拟,最后依据支护方案进行开挖和监测,并将模拟结果与监测结果进行对比,主要内容如下:(1)简单总结基坑支护方案优选的国内外研究现状;诠释桩锚支护结构及水泥土搅拌桩的作用机理。(2)浅析研究区泥炭土的形成年代及分布空间,对研究区泥炭土进行研究试验,分析其物理力学特性,并对泥炭土地基的岩土工程特性做出评价,在此基础上制定基坑支护备选方案,然后运用价值工程原理进行基坑支护方案优选。(3)运用FLAC3D有限差分软件模拟基坑的开挖过程,得到基坑土体水平、竖向位移的模拟值并对模拟结果进行分析,验证基坑支护方案的合理性及可行性。(4)在施工过程中,搜集基坑周边土体的沉降位移、支护桩的桩顶位移、深层水平位移等实际监测值,将模拟结果与监测结果进行对比分析,进一步说明该深基坑支护方案优选的合理性及数值模拟的正确性,希望为今后昆明地区软土深基坑的设计及施工提供参考。
陈刚[9](2021)在《基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例》文中指出受基岩中裂隙的多尺度性、三维空间分布的复杂性等因素影响,基岩裂隙中的地下水渗流具有强烈的尺度效应、不均匀性和各向异性;在单裂隙渗流、裂隙网络模拟、裂隙岩体渗透张量等研究的基础上,进行地下水渗流场的模拟和计算,将得出地下水动态、水量变化等合理的结果。以往的研究大多针对上述问题中某一具体问题开展研究,缺乏在同一研究区内多个问题综合性的研究。本文以裂隙尺度为主线,对上述问题展开研究工作,重点是小尺度粗糙裂隙渗流特性和中尺度裂隙网络的渗透性研究。本项研究依托国家自然科学基金(编号:41562017),“基于裂隙三维空间分布的矿区地下水流动模拟研究”以及企业合作项目“云南省个旧市松树脚锡矿水文地质调查”等项目进行选题、数据采集、理论推演和论文撰写。研究区实测裂隙水平上优势方向为325°和75°,裂隙隙宽在0.1~0.4mm之间,总体符合正态分布。研究区构造发育将该区分割为12个岩体块段,这些块段水平方向上裂隙发育各具特点;裂隙隙宽垂向上有随高程逐渐减小的趋势,总体上符合线性变化。借助岩石CT技术、三维激光扫描技术,完成了研究区内46个不同类型岩石样品的扫描,提取出17个典型裂隙面三维形态数据。使用裂隙面切向、法向双位移量控制的方法,生成激光扫描裂隙面的三维双壁粗糙裂隙模型。以局部立方定律为理论基础,建立三维裂隙隙宽函数插值渗流模拟方法,提高了计算速度,且效果良好。完成15个典型裂隙面的渗流计算,粗糙度系数范围1.33~8.21。对研究区内40个岩石样品进行了渗透率测定工作,气测法中灰岩渗透率平均值7.41E-16 m2,白云岩渗透率平均值1.04E-15 m2,且岩石液测法得到岩石渗透率远小于气测法结果。裂隙网络的模拟应用GEOFRAC法,该方法以序贯高斯模拟法(SGS)模拟裂隙位置的空间分布、以主成分分析法模拟裂隙方向的空间分布、按特定规则连接裂隙元形成三维裂隙面,生成了地表12个分区的66812条裂隙,地下8个分区7632条裂隙;裂隙形状采用圆盘模型,组成三维裂隙网络。基于质量守恒定律推导出二维裂隙流和三维达西渗流的跨维度耦合控制方程,保证了数值模型计算域内渗流场压力、速度、质量的连续性。利用离散裂隙和基质(DFM)模型,耦合二维裂隙流和三维基质达西流进行裂隙岩体的渗流数值计算,完成地表12个分区,地下8个分区共20个DFM模型渗透张量的计算;并使用2个孔组抽水试验结果进行了验证。并对裂隙岩体三维渗透张量计算结果自编程序实现了三维渗透椭球体的可视化。基于渗透张量的二阶对称正定性,推导出各向异性含水介质地下水流动方程二维中心差分法的稳定性判断公式。分析认为,MODFLOW2005可以完成特定条件下的各向异性含水介质的渗流模拟和计算,且计算速度快;但在基于矩形网格、显式差分格式时计算稳定性相对较差。对比分析River和Drain模块,在需要考虑巷道对地下水补给的情况下选用River模型更为合理;River和Drain模块无法做到对水量变化的快速响应;对River和Drain模块中水量变化起决定性作用的是与含水层间的水头差。对云南个旧高松矿田进行了各向异性含水层渗流场模拟,对比了各向异性和各向同性两种数值模拟计算结果;各向同性状况下巷道涌水量预测值比实测值明显偏大,最大计算误差67.10%;而使用改进渗透张量作为含水层渗透性参数的模型计算结果最大误差小于32.23%。并利用渗透椭球体分析了各向异性含水层中地下水数值计算产生偏差的原因。
李飞[10](2020)在《频率域航空电磁数据反演方法与应用研究》文中进行了进一步梳理频率域航空电磁法具有成本低、效率高、地貌适应性强等优点,除了可提供地下基础电性参数之外,还可广泛应用于矿产、水文、环境、工程等各类地质调查领域,支撑我国自然资源合理开发利用与生态环境可持续发展。论文首先研究了频率域航空电磁法快速成像、一维层状反演和二维反演方法原理,然后利用国产HDY系列三频航电系统在内蒙古地区典型高质量实测数据,开展三种方法的应用对比研究。以视电阻率转换为基础,针对三频航电系统开发的快速成像,可直观地反映出地电断面的电性变化,是十分适合三频航空电磁法的解释方法。一维层状反演的Brent方法具有计算效率高、收敛稳定等优点,对初始模型要求不严格,具有良好发展前景。二维反演方面,正演模型计算是基于等参有限元方法的二次基函数公式,沿走向方向的波数域磁场和电场分量的求解采用直接波前法。灵敏度矩阵的计算基于伴随方程法,该方法在每个接收点需要计算一个额外的源。二维反演的规则化方法使用阻尼特征参数法,该方法反演参数的数量可以超过数据点数,基于层状模型假设也能反演出相对光滑的模型,且不需要任何强制的约束条件。总之,任何反演方法都需要经过实践的检验,并且每一种方法都有其优缺点和适用情况。论文最后将频率域航空电磁法快速成像、一维反演、二维反演引入到二连浩特—东乌旗地区重点航电异常实测数据的解译中,并将三种方法的应用效果进行了对比。结果显示,快速成像可快速有效的提供大数据量地下电性分布解译信息,一维反演可提供稳定的、具一定深度的反演结果,二维反演则具有明显的横向、纵向分辨率优势。
二、水文地质数值解法的若干问题(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水文地质数值解法的若干问题(论文提纲范文)
(1)地表水地下水耦合模型在大型山丘平原交错区的研发与应用(论文提纲范文)
1 半松散耦合模型综述 |
2 MODCYCLE模型及其地表水地下水耦合机制 |
2.1 模型结构简介 |
2.2 耦合模拟机制 |
2.2.1 时空关联 |
2.2.2 信息交互 |
3 模型在大型山丘平原交错区的构建 |
3.1 研究区概况 |
3.2 模型数据准备 |
3.3 模型校验 |
4 三江平原地表水地下水转化分析 |
4.1 全区域水文循环转化关系 |
4.2 平原区地下水动态分析 |
4.3 分区地下水补给排泄系数差异性分析 |
5 结论与展望 |
(2)向导点方法在中卫平原水文地质参数反演中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地下水研究进展 |
1.2.2 地下水数值模拟方法与软件 |
1.2.3 地下水参数反演研究现状 |
1.2.4 向导点法研究 |
1.3 研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 向导点方法的基本原理 |
2.1 PEST程序概述 |
2.2 Gauss-Marquardt-Levenberg迭代算法 |
2.2.1 线性模型参数估计 |
2.2.2 观测数据的权重 |
2.2.3 先验信息的使用 |
2.2.4 非线性模型的参数估计 |
2.2.5 Marquardt参数 |
2.3 向导点方法 |
2.4 地下水模型 |
2.5 本章小结 |
第三章 向导点法水文地质参数反演影响分析 |
3.1 不同观测井分布范围对反演结果分析 |
3.2 不同向导法分布范围对反演结果分析 |
3.3 不同待估渗透系数场初值对反演结果分析 |
3.4 与传统参数分区方法比较 |
3.5 本章小结 |
第四章 研究区概况 |
4.1 自然概况 |
4.1.1 研究区范围 |
4.1.2 气象条件 |
4.1.3 水文条件 |
4.1.4 地形地貌 |
4.2 地质概况 |
4.2.1 地层分布 |
4.2.2 地质构造 |
4.3 水文地质条件 |
4.3.1 地下水赋存条件和分布特征 |
4.3.2 地下水补给、径流、排泄 |
4.4 本章小结 |
第五章 地下水流数值模型 |
5.1 水文地质条件概化 |
5.2 地下水流数学模型 |
5.3 建立地下水流数值模拟 |
5.3.1 研究区网格剖分 |
5.3.2 模型时间离散与初始条件 |
5.3.3 水文地质参数设置 |
5.3.4 源汇项的处理 |
5.4 模型识别与检验 |
5.5 地下水水量均衡论证 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 建议 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介及攻读硕士学位期间论文发表情况 |
(3)大型引黄灌区退水规律与退水量预测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 灌区退水研究进展 |
1.2.2 灌区退水量计算方法研究进展 |
1.2.3 灌区水土资源优化配置研究进展 |
1.3 研究存在的问题 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
2 灌区概况及水资源转化分析 |
2.1 景电灌区概况 |
2.1.1 自然地理与社会经济条件 |
2.1.2 引排水工程概况 |
2.2 水文和地质条件 |
2.2.1 水文水资源 |
2.2.2 水文地质 |
2.3 水资源转化特征 |
2.4 灌区监测 |
2.4.1 气象数据 |
2.4.2 土壤数据 |
2.4.3 水文数据 |
3 灌区气候变化特征与人类活动的演变分析 |
3.1 降水的时序变化 |
3.1.1 降水的特征值 |
3.1.2 降水的年际与年内变化特征 |
3.1.3 降水的趋势分析与突变检验 |
3.1.4 降水的周期变化 |
3.2 灌区干旱演变特征 |
3.2.1 SPI标准化降水指数 |
3.2.2 Hurst指数 |
3.3 灌区气温变化特征 |
3.3.1 气温的年际变化 |
3.3.2 气温的年内变化 |
3.4 灌区风速、湿度等气象要素变化特征 |
3.5 潜在蒸散发ET0的变化特征 |
3.5.1 ET0的计算方法 |
3.5.2 ET0变化特征 |
3.5.3 ET0影响因子辨析 |
3.6 人类活动因素的变化特征 |
3.6.1 灌区土地利用类型时空演变分析 |
3.6.2 灌区作物种植结构变化分析 |
3.7 灌区气象与人类活动对引水灌溉的影响 |
3.8 本章小结 |
4 景电引黄灌区退水规律分析 |
4.1 灌区退水特征与退水组成 |
4.2 景电一期灌区沟道退水变化规律 |
4.2.1 沟道退水的年际变化 |
4.2.2 沟道退水的年内变化 |
4.2.3 灌区沟道退水影响因素 |
4.2.4 沟道退水量的关联分析 |
4.3 灌区地下水动态变化特征 |
4.3.1 灌区地下水位空间分布特征 |
4.3.2 灌区地下水埋深变化特征 |
4.3.3 地下水埋深变化对灌溉的响应 |
4.4 本章小结 |
5 基于滞后性的灌区沟道退水量预测 |
5.1 沟道退水量变化的滞后性 |
5.1.1 一期灌区退水量滞后性分析 |
5.1.2 子流域退水量滞后性分析 |
5.2 基于退水滞后性的交错时段模型预测原理 |
5.2.1 模型选择 |
5.2.2 模型改进原理 |
5.3 沟道退水量预测与效果评价 |
5.3.1 一期灌区退水量预测 |
5.3.2 响水退水量预测 |
5.3.3 五佛退水量预测 |
5.4 本章小结 |
6 基于耗水系数法的退水量估算及供-需水量平衡分析 |
6.1 灌区供水量 |
6.2 灌区耗水量与耗水系数计算 |
6.3 灌区需水量时空分布计算 |
6.3.1 灌区农业灌溉需水量 |
6.3.2 灌区生活、生态及工业需水量 |
6.3.3 灌区农业需水量的空间分布 |
6.4 供需水量平衡分析 |
6.5 本章小结 |
7 基于MIKE耦合模型的灌区退水量模拟 |
7.1 MIKE SHE与MIKE11耦合模型结构原理 |
7.1.1 模型简介 |
7.1.2 模型模拟方法及过程 |
7.1.3 MIKE SHE与MIKE11耦合过程 |
7.2 景电一期灌区分布式水文模型的构建 |
7.2.1 基础数据 |
7.2.2 数据建模 |
7.3 模型参数率定与验证 |
7.3.1 参数率定 |
7.3.2 模型验证 |
7.3.3 模型效果评价 |
7.3.4 水量平衡结果分析 |
7.4 灌溉回归水量评估 |
7.5 本章小结 |
8 灌区水土资源优化配置研究 |
8.1 未来气候情景与人类活动变化 |
8.1.1 未来气候条件的变化特征 |
8.1.2 未来人类活动的变化特征分析 |
8.2 多目标优化模型 |
8.2.1 多目标优化概述 |
8.2.2 粒子群算法基本原理 |
8.3 基于粒子群算法的多目标约束优化模型的建立 |
8.3.1 决策变量 |
8.3.2 目标函数 |
8.3.3 约束条件 |
8.4 灌区灌溉制度与作物种植结构优化 |
8.4.1 模型参数 |
8.4.2 模型求解与结果分析 |
8.5 退水资源化利用研究 |
8.6 本章小结 |
9 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 创新点 |
9.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(4)基于Stacking替代模型的地下水LNAPLs污染源解析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地下水污染源解析研究 |
1.2.2 替代模型的研究 |
1.2.3 优化模型的研究 |
1.3 有待解决的科学问题 |
1.4 研究内容与技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
1.5 本章小结 |
第2章 地下水污染源解析与模拟-优化方法 |
2.1 正演问题 |
2.2 地下水污染源解析 |
2.2.1 反演问题 |
2.2.2 地下水污染源解析概述 |
2.3 模拟-优化方法的概述 |
2.4 本章小结 |
第3章 地下水LNAPLs污染多相流数值模拟模型 |
3.1 LNAPLs的主要来源及运移规律 |
3.1.1 LNAPLs主要来源的概述 |
3.1.2 LNAPLs运移的概述 |
3.2 多相流数学模型的建立 |
3.2.1 数学模型中的偏微分方程 |
3.2.2 数学模型中的定解条件 |
3.3 实际研究场地的数值模拟模型 |
3.3.1 LNAPLs污染研究场地概况 |
3.3.2 研究区概念模型的建立 |
3.3.3 研究区多相流数值模拟模型的建立 |
3.3.4 多相流数值模拟模型的时空离散 |
3.4 本章小结 |
第4章 多相流数值模拟模型的替代模型 |
4.1 模拟模型参数的灵敏度分析 |
4.1.1 局部灵敏度分析方法 |
4.1.2 灵敏度分析结果 |
4.2 替代模型训练样本与检验样本的抽取 |
4.2.1 拉丁超立方抽样方法的概述 |
4.2.2 抽取训练样本与检验样本 |
4.3 替代模型的建模方法 |
4.3.1 KRG方法 |
4.3.2 KELM方法 |
4.3.3 BP神经网络 |
4.3.4 Stacking集成学习方法 |
4.4 替代模型的建立 |
4.5 替代模型的检验 |
4.5.1 替代模型精度的三种评价指标 |
4.5.2 对比分析三种替代模型的检验结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 优化模型的建立与求解 |
5.1 最优化理论 |
5.2 优化模型的建立 |
5.3 优化模型的求解方法 |
5.3.1 同伦算法 |
5.3.2 差分进化鲸鱼算法 |
5.3.3 混合同伦差分鲸鱼算法 |
5.4 CUP策略 |
5.5 本章小结 |
第6章 地下水LNAPLs污染源解析结果 |
6.1 假想例子验证 |
6.1.1 假想例子概述 |
6.1.2 运用DE-WOA算法求解所得的识别结果 |
6.1.3 运用HA-DE-WOA算法求解所得的识别结果 |
6.1.4 基于CUP策略的识别结果 |
6.2 实际例子解析 |
6.3 本章小结 |
第7章 结论及展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及研究成果 |
致谢 |
(5)基于含水层结构信息的水文地质参数反演方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水力层析反演方法的研究现状 |
1.2.2 结构耦合反演方法的研究现状 |
1.2.3 交叉梯度反演方法的研究现状 |
1.3 论文研究内容 |
1.4 论文技术路线 |
1.5 论文的创新点 |
第2章 地下水流模拟方法和软件实现 |
2.1 地下水流控制方程 |
2.2 商业数值模拟软件 |
2.3 开源数值模拟软件 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于最小二乘法的水文地质参数反演方法 |
3.1 基于Tikhonov正则化的最小二乘反演方法 |
3.1.1 反演迭代公式 |
3.1.2 基于伴随状态法求解灵敏度矩阵 |
3.1.3 Tikhonov正则化方法 |
3.1.4 反演方法流程图 |
3.2 交叉梯度函数 |
3.2.1 交叉梯度函数的定义 |
3.2.2 交叉梯度函数的性质 |
3.2.3 交叉梯度函数的离散化 |
3.3 基于交叉梯度约束的最小二乘反演方法 |
3.3.1 基于交叉梯度约束的目标函数 |
3.3.2 反演迭代公式 |
3.3.3 反演方法流程图 |
3.4 本章小结 |
第4章 水文地质参数反演算法平台开发 |
4.1 平台软硬件环境 |
4.2 软件功能设计 |
4.2.1 COMSOL模型构建 |
4.2.2 程序结构设计 |
4.2.3 预设输入文件 |
4.2.4 结果绘制与分析 |
4.3 平台应用流程图 |
4.4 本章小结 |
第5章 水文地质参数反演与边界识别方法验证 |
5.1 水平板状矿体模型 |
5.1.1 模型设置 |
5.1.2 正演结果与分析 |
5.1.3 灵敏度分析 |
5.1.4 反演结果与分析 |
5.2 倾斜板状矿体模型 |
5.2.1 模型设置 |
5.2.2 正演结果与分析 |
5.2.3 反演结果与分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与讨论 |
6.1 主要结论 |
6.2 存在问题与改进方向 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究(论文提纲范文)
本论文得到以下项目的资助 |
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 土地整治的内涵与国内外发展趋势 |
1.2.2 国内外沟道流域水土保持技术发展与现状 |
1.2.3 黄土丘陵沟壑区沟道土地整治现状 |
1.2.4 土地整治措施对沟道流域水系平衡的影响 |
1.2.5 土地整治对沟道水系影响研究与评价方法 |
1.3 存在问题与不足 |
第2章 研究内容与方法 |
2.1 研究内容与技术路线 |
2.1.1 研究目标 |
2.1.2 研究内容 |
2.1.3 技术路线 |
2.2 研究方法 |
2.2.1 线性沟道土地整治工程室内试验模拟系统 |
2.2.2 线性沟道土地整治室内模拟试验设计与试验材料 |
2.2.3 线性沟道土地整治室内模拟试验试验监测项目与监测方法 |
2.2.4 盆地式沟道土地整治研究区域 |
2.2.5 沟道土地整治水系平衡数值模拟平台 |
第3章 沟道土地整治条件下“流域自响应理论”的进一步完善 |
3.1 “流域自响应理论”简述 |
3.2 沟道土地整治水系平衡研究中需要考虑的问题 |
3.3 沟道土地整治下的“流域自响应理论”完善 |
3.4 基于“流域自响应理论”的沟道整治条件下水系平衡新理论 |
3.5 本章小结 |
第4章 线性沟道土地整治对流域水系平衡的影响 |
4.1 线性沟道土地整治对地表产汇流的影响 |
4.1.1 不同整治沟道下垫面对地表径流的影响分析 |
4.1.2 降雨强度对地表径流的影响分析 |
4.2 线性沟道土地整治对土壤水变化的影响 |
4.2.1 不同整治沟道下垫面对土壤水的影响分析 |
4.2.2 降雨强度对土壤水的影响分析 |
4.3 线性沟道土地整治对地下水动态变化的影响 |
4.3.1 不同整治沟道下垫面对地下水动态变化的影响分析 |
4.3.2 降雨强度对地下水动态变化的影响分析 |
4.4 线性沟道土地整治对沟道降水分配各水系要素的影响 |
4.4.1 不同整治沟道措施对沟道水系要素分配的影响分析 |
4.4.2 降雨强度对沟道水系要素分配的影响分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于数值模型不同线性沟道土地整治条件下水系平衡模拟 |
5.1 基于HYDRUS-3D不同条件下线性沟道土地整治水量转化模拟分析 |
5.1.1 HYDRUS-3D模型的建立 |
5.1.2 不同模拟沟道下垫面模型参数的率定与验证 |
5.1.3 基于室内模拟条件下不同沟道土地整治条件对水系要素转化影响 |
5.2 基于Visual MODFLOW不同线性沟道整治下垫面对地下水位影响模拟 |
5.2.1 Visual MODFLOW模型的建立 |
5.2.2 不同模拟沟道下垫面模型参数的率定与验证 |
5.2.3 基于室内模拟不同沟道整治下垫面对地下水动态变化影响 |
5.3 本章小结 |
第6章 盆地式沟道土地整治对流域水系的影响 |
6.1 基于实地调查和水文模型的盆地式沟道土地整治对地表水环境的影响 |
6.1.1 基于水文比拟法和SCS模型盆地式沟道土地整治对地表径流的影响 |
6.1.2 基于水土保持监测资料的盆地式沟道土地整治对地表水环境的影响 |
6.2 基于ESA CCI土壤含水量数据的盆地式沟道土地整治对土壤水分的影响 |
6.3 基于Visual MODFLOW盆地式沟道土地整治对地下水动态变化的影响 |
6.3.1 水文地质条件概化与建模 |
6.3.2 边界条件与初始水文地质参数设定 |
6.3.3 模型率定及模拟结果分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 沟道土地整治流域水系失衡灾害调控与防治技术 |
7.1 基于Google Earth的沟道土地整治坝体冲毁量的测算技术 |
7.1.1 Google Earth对地观测原理 |
7.1.2 系统与随机误差及纠偏 |
7.1.3 侵蚀量计算过程 |
7.1.4 侵蚀量计算结果与精度分析 |
7.1.5 沟道土地整治坝体冲毁侵蚀量测算验证 |
7.2 沟道土地整治对沟道控制工程设计标准的影响 |
7.2.1 对沟道控制骨干坝体设计标准的影响 |
7.2.2 对坝地田坎防护的影响 |
7.3 沟道整治流域水系失衡灾害防治及地下水排泄调控措施设计 |
7.3.1 高边坡水流出露点处工程及植被修复技术 |
7.3.2 整治沟道控制性工程的管涌防治技术 |
7.3.3 整治沟道新造农田地下水排泄调控技术 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)基于贝叶斯理论的地下水DNAPLs污染源反演识别研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状及发展动态分析 |
1.2.1 地下水污染源反演识别研究 |
1.2.2 最优试验设计研究 |
1.2.3 替代模型建模方法研究 |
1.2.4 有待解决的科学问题 |
1.3 研究目标与研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 技术路线与论文结构 |
1.4.1 技术路线 |
1.4.2 论文结构 |
1.5 创新点 |
1.6 本章小结 |
第2章 反演问题与贝叶斯理论 |
2.1 正演问题概述 |
2.2 地下水污染源反演识别问题 |
2.2.1 反演问题概述 |
2.2.2 反演问题的不适定性 |
2.3 贝叶斯理论 |
2.4 广义似然不确定性估计方法 |
2.5 马尔科夫链蒙特卡洛 |
2.5.1 单链MCMC采样算法 |
2.5.2 多链MCMC采样算法 |
2.6 本章小结 |
第3章 地下水DNAPLs污染源反演识别研究方法体系的构建 |
3.1 地下水中DNAPLs的主要来源及运移 |
3.2 地下水DNAPLs污染多相流数值模型及其求解软件 |
3.2.1 偏微分方程 |
3.2.2 定解条件 |
3.2.3 模型求解 |
3.3 最优试验设计 |
3.3.1 贝叶斯试验设计 |
3.3.2 0-1 整数规划优化模型及其求解方法 |
3.4 贝叶斯参数反演识别 |
3.4.1 DREAM算法的研究及其改进 |
3.4.2 收敛性诊断方法 |
3.4.3 反演识别结果分析方法 |
3.5 替代模型建模方法 |
3.5.1 拉丁超立方抽样方法 |
3.5.2 克里格方法 |
3.5.3 支持向量回归方法 |
3.5.4 深度残差网络方法 |
3.5.5 替代模型精度检验指标 |
3.6 本章小结 |
第4章 地下水DNAPLs污染源反演识别方法的算例研究 |
4.1 理想数值算例介绍 |
4.1.1 算例一简介 |
4.1.2 算例二简介 |
4.1.3 算例三简介 |
4.2 替代模型的建立 |
4.2.1 样本的获取 |
4.2.2 克里格替代模型的建立 |
4.2.3 支持向量回归替代模型的建立 |
4.2.4 深度残差网络替代模型的建立 |
4.3 优化模型的建立 |
4.4 结果分析 |
4.4.1 算法的设定 |
4.4.2 替代模型精度检验分析 |
4.4.3 优化模型的求解 |
4.4.4 收敛性分析 |
4.4.5 反演识别结果的对比与分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 西北地区某污染场地的地下水DNAPLs污染源反演识别应用研究 |
5.1 实例研究区概况 |
5.1.1 研究区自然地理概况 |
5.1.2 地质与水文地质条件 |
5.2 研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型的初步建立 |
5.2.1 水文地质概念模型 |
5.2.2 多相流数值模拟模型的建立 |
5.3 多相流数值模拟模型的替代模型 |
5.3.1 含水层参数的敏感性分析 |
5.3.2 替代模型的建立与精度检验分析 |
5.4 算法的设定 |
5.5 收敛性分析 |
5.6 反演识别结果分析 |
5.6.1 反演识别结果 |
5.6.2 反演识别结果精度评估 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读博士期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(8)昆明某软土深基坑支护方案优选与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题的背景与意义 |
1.2 基坑支护方案优选的研究现状 |
1.2.1 定性分析的方法 |
1.2.2 定性分析与定量分析结合的方法 |
1.2.3 基坑支护方案优选研究现状的分析 |
1.3 本文采用的基坑支护方案优选方法 |
1.4 桩锚支护体系的国内外研究现状 |
1.5 本文的主要内容及研究路线 |
1.5.1 主要内容 |
1.5.2 主要技术路线 |
第二章 桩锚支护体系及水泥土加固的基本理论 |
2.1 桩锚支护体系的基本理论 |
2.1.1 桩锚支护体系的构成 |
2.1.2 桩锚支护体系的作用机理 |
2.1.3 桩锚支护结构的破坏形式 |
2.2 桩锚支护体系的计算 |
2.2.1 桩锚支护结构内力的计算方法 |
2.2.2 整体稳定性验算 |
2.2.3 抗倾覆稳定性验算 |
2.2.4 抗隆起稳定性验算 |
2.2.5 抗流土稳定性验算 |
2.3 水泥土加固的基本理论 |
2.3.1 水泥土搅拌桩的作用原理 |
2.3.2 水泥土的结构特性及其与混凝土的差异 |
2.3.3 有机质对水泥土加固的影响 |
2.3.4 红黏土的掺入对水泥加固泥炭土的改善作用 |
2.4 本章小结 |
第三章 研究区泥炭土的特性及其工程地质条件 |
3.1 泥炭土的概述 |
3.2 滇池泥炭土的形成过程及空间分布 |
3.2.1 滇池泥炭土的形成过程 |
3.2.2 滇池泥炭土的分布 |
3.3 工程实例 |
3.3.1 工程概况及周边环境 |
3.3.2 场地及其周边地形地貌 |
3.3.3 地层岩性构成 |
3.3.4 水文地质条件 |
3.4 工程场地泥炭土的特点及其工程地质条件 |
3.4.1 研究区泥炭土层的分布 |
3.4.2 研究区泥炭土的物质成分 |
3.4.3 研究区泥炭土的物理力学特性 |
3.5 泥炭土地基存在的工程地质问题及施工注意事项 |
3.5.1 研究区泥炭土存在的工程地质问题 |
3.5.2 基坑施工过程中的注意事项 |
3.6 本章小结 |
第四章 基坑支护方案优选 |
4.1 价值工程的起源及发展 |
4.2 价值工程的原理 |
4.3 价值工程活动的基本流程 |
4.3.1 确定目标 |
4.3.2 功能分析 |
4.4 价值工程活动用于基坑支护方案优选 |
4.4.1 基坑支护价值工程活动的特点 |
4.4.2 搜集基坑背景资料并确定备选方案 |
4.4.3 基坑支护工程的功能分析 |
4.4.4 基坑支护方案的选取 |
4.5 本章小结 |
第五章 基坑支护方案的数值模拟 |
5.1 数值分析模型的建立 |
5.1.1 本构关系及参数选取 |
5.1.2 支护结构及参数选取 |
5.1.3 模型尺寸及网格划分 |
5.1.4 模型边界条件 |
5.1.5 初始应力状态 |
5.2 基坑开挖的数值模拟及分析 |
5.2.1 模拟工况的设置 |
5.2.2 各工况下基坑变形模拟分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 基坑监测与对比分析 |
6.1 基坑监测方案 |
6.1.1 监测项目及内容 |
6.1.2 监测点布置 |
6.1.3 监测仪器及报警值 |
6.2 模拟结果与监测结果对比分析 |
6.2.1 典型剖面处地表沉降对比分析 |
6.2.2 桩顶水平位移对比分析 |
6.2.3 桩顶沉降对比分析 |
6.2.4 支护桩深层水平位移的对比分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论 |
第八章 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 (攻读硕士学位期间发表的论文) |
(9)基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究的目的及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 单裂隙水力学特征 |
1.2.2 裂隙网络三维空间分布模拟 |
1.2.3 裂隙岩体渗透特性 |
1.2.4 地下水流动数值模拟 |
1.3 主要研究内容及技术路线 |
1.4 论文创新点 |
1.5 本文完成的工作量 |
第二章 研究区概况 |
2.1 研究区范围及概况 |
2.2 区域水文地质背景 |
第三章 岩体裂隙的多尺度性及渗透性分析 |
3.1 岩体裂隙的尺度不变性 |
3.1.1 定义及分类 |
3.1.2 岩体裂隙数据获取 |
3.2 裂隙多尺度性对渗透性的影响 |
3.3 中尺度裂隙发育规律 |
3.3.1 水平发育规律分析 |
3.3.2 垂向发育规律分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 小尺度单裂隙渗透性 |
4.1 单裂隙渗透性研究 |
4.1.1 立方定律 |
4.1.2 单裂隙渗流能力的影响因素 |
4.1.3 单裂隙渗流研究方法 |
4.2 岩石裂隙形态识别及提取 |
4.2.1 岩石CT图像处理及裂隙识别 |
4.2.2 激光扫描裂隙面提取 |
4.2.3 裂隙面提取及网格化处理 |
4.3 岩石渗透性测试及分析 |
4.4 粗糙单裂隙渗透性及等效水力宽度计算 |
4.4.1 三维双壁粗糙裂隙模型 |
4.4.2 三维裂隙隙宽函数法 |
4.4.3 研究区岩石样品裂隙渗流计算结果 |
4.4.4 计算方法合理性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 中尺度裂隙网络模拟及渗透性计算 |
5.1 裂隙岩体的等效连续介质模型 |
5.1.1 等效连续介质模型分析的必要条件 |
5.1.2 裂隙岩体等效渗透系数张量计算方法 |
5.2 基于DFM模型的三维渗透张量计算 |
5.2.1 二维等效渗透张量 |
5.2.2 三维等效渗透张量 |
5.2.3 裂隙流与达西流耦合控制方程 |
5.2.4 渗透椭球体的可视化 |
5.2.5 计算方法合理性验证 |
5.3 中尺度岩体裂隙网络模拟 |
5.3.1 三维裂隙网络分布模拟 |
5.3.2 研究区三维裂隙分布模拟 |
5.4 各分区裂隙模拟及分析 |
5.5 研究区渗透张量计算 |
5.5.1 代表性分区渗透张量计算 |
5.5.2 分区渗透张量计算 |
5.5.3 计算结果与实测对比分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 大尺度裂隙及其渗透性分析 |
6.1 研究区大尺度裂隙网络 |
6.2 研究区大尺度裂隙特征及渗透性分析 |
第七章 基于渗透张量的地下水流动理论及实现 |
7.1 地下水流动基本方程 |
7.1.1 地下水运动方程 |
7.1.2 方程的定解条件 |
7.2 数值模拟中渗透张量的适应性分析 |
7.2.1 基本原理 |
7.2.2 适应性分析 |
7.2.3 误差与稳定性分析 |
7.2.4 巷道概化问题讨论 |
7.3 本章小结 |
第八章 云南个旧高松矿田地下水数值模拟 |
8.1 研究区水文地质 |
8.2 水文地质参数 |
8.2.1 降雨及巷道涌水 |
8.2.2 渗透系数 |
8.2.3 降水入渗系数及给水度 |
8.2.4 地下水流场 |
8.3 概念模型及数值模型参数 |
8.3.1 水文地质边界 |
8.3.2 含水层组划分及水文地质参数 |
8.3.3 其它水文地质因素概化 |
8.3.4 数值模型 |
8.4 地下水流动模拟结果及分析 |
8.4.1 巷道涌水量对比分析 |
8.4.2 地下水位对比分析 |
8.5 本章小结 |
结论及展望 |
结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
附图Ⅰ 各分区三维裂隙网裂隙网络模拟结果 |
附图Ⅱ 各分区渗透椭球及椭圆 |
附录A:显示差分法稳定性判断公式推导 |
附录B:博士在读期间研究成果 |
(10)频率域航空电磁数据反演方法与应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 典型测量系统 |
1.1.3 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 总体研究现状 |
1.2.2 二维反演研究现状 |
1.3 论文研究内容 |
1.3.1 快速成像研究 |
1.3.2 一维反演研究 |
1.3.3 二维反演研究 |
1.3.4 三种反演技术应用对比研究 |
1.4 论文进展与创新点 |
2 频率域航空电磁法快速成像研究 |
2.1 航空视电阻率 |
2.2 航空视电阻率转换 |
2.2.1 实、虚分量法 |
2.2.2 幅值飞行高度法 |
2.3 快速成像原理 |
2.4 三频航电快速成像经验公式 |
2.5 理论模型试验 |
2.6 小结 |
3 频率域航空电磁法一维反演研究 |
3.1 频率域航空电磁法一维正演 |
3.1.1 电磁场基本方程 |
3.1.2 一维水平磁偶极子场 |
3.1.3 数值计算方法 |
3.2 频率域航空电磁法一维反演 |
3.2.1 反演模型的选择 |
3.2.2 基本方程的建立 |
3.2.3 非线性方程组求解方法 |
3.2.4 层状理论模型反演 |
3.2.5 初始模型选择问题 |
3.3 小结 |
4 频率域航空电磁法二维反演研究 |
4.1 频率域航空电磁法2.5维正演 |
4.1.1 正演方法 |
4.1.2 数学公式 |
4.1.3 数值实现 |
4.1.4 计算精度验证 |
4.1.5 小结 |
4.2 频率域航空电磁法二维反演 |
4.2.1 反演方法 |
4.2.2 灵敏度矩阵的数值计算 |
4.2.3 阻尼特征参数反演 |
4.2.4 理论模型合成数据反演算例 |
4.2.5 小结 |
5 三种反演技术应用研究 |
5.1 测区概况 |
5.1.1 项目基本概况 |
5.1.2 数据质量和数据处理 |
5.2 典型航电异常反演 |
5.2.1 乌日尼图巴嘎异常 |
5.2.2 准苏吉花敖包异常 |
5.2.3 达布哈尔哈沙异常 |
5.2.4 舒特音萨日布其异常 |
5.2.5 阿拉盖乌拉异常 |
5.2.6 查干敖包异常 |
5.3 三种反演技术对比分析 |
5.3.1 反演效果对比 |
5.3.2 反演参数的选择 |
5.3.3 计算效率对比 |
6 结论与建议 |
6.1 结论 |
6.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
在校期间发表的学术论文 |
四、水文地质数值解法的若干问题(论文参考文献)
- [1]地表水地下水耦合模型在大型山丘平原交错区的研发与应用[J]. 孙青言,陆垂裕,郭辉,严聆嘉,张博. 地理科学进展, 2021(08)
- [2]向导点方法在中卫平原水文地质参数反演中的应用[D]. 何金沙. 宁夏大学, 2021
- [3]大型引黄灌区退水规律与退水量预测方法研究[D]. 李静思. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]基于Stacking替代模型的地下水LNAPLs污染源解析研究[D]. 袁乾. 吉林大学, 2021(01)
- [5]基于含水层结构信息的水文地质参数反演方法研究[D]. 赵瑞珏. 山东大学, 2021(12)
- [6]黄土丘陵沟壑区典型沟道土地整治工程对水系平衡影响研究[D]. 郭子豪. 中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心), 2021
- [7]基于贝叶斯理论的地下水DNAPLs污染源反演识别研究[D]. 闫雪嫚. 吉林大学, 2021
- [8]昆明某软土深基坑支护方案优选与研究[D]. 李晓怡. 昆明理工大学, 2021(01)
- [9]基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例[D]. 陈刚. 昆明理工大学, 2021
- [10]频率域航空电磁数据反演方法与应用研究[D]. 李飞. 中国地质大学(北京), 2020(04)