应用混合分布研究银川平原地下水埋深对植被的影响

银川平原地处西北干旱地区,自然生态环境在西北地区具有典型性。研究银川平原的生态环境,需要研究植被,它反映多种因素的作用。在影响植被的各种因素中,地下水对植被生长的影响非常重要,但将地下水对植被生长的影响进行定量化分离并不容易。近年来,用混合分布函数处理大量数据的方法受到越来越多的关注,但是混合分布函数的参数求解一直比较困难。文章提出了一种基于混合分布函数和数据直方图之间的关系,用最小二乘法估计参数的新方法;并用这种方法,结合银川平原遥感数据中的归一化植被指数NDVI,对地下水埋深与植被生长的关系进行定量分析,得到地下水埋深对植被影响所服从的正态分布密度函数。     

NPGA-GW在地下水系统多目标优化管理中的应用

在地下水系统管理问题中,涉及到多个相互冲突的目标函数常常被简化为不同形式的单一目标函数来求解,这种通过单一目标函数的优化方法只能给出一个解,由此确定的方案有时会违背决策者的意愿。而通过多目标优化方法可以得到一系列供决策者权衡选择的解集。将地下水流模拟程序MODFLOW 和溶质运移模拟程序MT3DMS 相耦合,采用基于小生境技术的Pareto 遗传算法进行求解,开发了一个用于地下水系统多目标管理的应用程序NPGA-GW。并将该程序应用于一个二维地下水污染修复问题的多目标优化求解,结果表明,该程序能够在较短的时间内得到一系列Pareto 最优解,解的跨度足够决策者进行适当的选择,具有很好的应用前景。     

承压稳定井流的径向基配点法数值模拟浅析

将径向基函数配点法用于求解承压含水层中地下水向井的稳定流动问题。主要考虑存在井群情形时径向基函数配点方法的应用。通过对具体实例计算分析显示,用径向基函数配点法求解该问题的计算精度及效率较高,结果理想。     

用遗传算法求解地下水资源管理模型

首先介绍了遗传算法的基本原理,以山东省羊庄盆地为例,在建立地下水模拟模型的基础上,用嵌入法建立分布参数地下水系统管理模型,将遗传算法用于求解该管理模型,通过有限单元法与遗传算法耦合表示水位约束,采用罚函数的方法处理约束条件,对于同一管理问题,与线性规则求解的结果十分接近,说明遗传算法是求解地下水管理模型的一种有效方法。     

公主岭市地下水水质水量多目标联合管理模型研究

本文通过对公主岭市地下水资源开发利用中存在的主要问题的分析,确定了水资源管理的目标,建立了水质、水量联合优化管理的多目标线性规划模型。并采用加权函数法对模型进行了求解研究,得到了公主岭市地下水资源的最优开采方案。     

地下水污染源识别的数学方法研究进展

地下水污染源识别模型可利用有限的观测资料估计污染源位置、污染物泄露强度及其泄露过程,是制定地下水污染修复方案的依据。在阐明地下水污染源识别基本问题基础上,综述了污染源识别研究的两大类数学方法,一类为直接方法,包括反向追踪法和基于正则化的方法;另一类为间接方法,包括基于优化的方法和基于概率统计的方法。同时指出了当前污染源识别数学方法应用中存在的主要问题:地下水污染源识别问题的复杂性、地下水有机污染问题和模型求解效率的低下性。对土壤-地下水的联合管理、基于物联网的地下水污染监测、对非水相流体（Non-aqueous Phase Liquid,NAPL）类污染源识别以及基于图形处理器（GPU）的异构并行计算将是未来研究的重点方向。     

Pareto强度指标遗传算法求解地下水模拟-优化模型

针对地下水模拟-优化模型约束优化的特点,本文结合最小代数代沟模型和Pareto强度指标概念,引入一种求解地下水模拟-优化模型的新型实数编码遗传算法,该算法将罚函数法求解约束优化问题的目标函数和违反约束条件的程度函数的权组合方式改为向量组合形式,从而将约束优化问题转化为两目标优化问题进行求解。通过经典地下水算例与其他优化方法的比较分析表明了新算法的可靠性、通用性和稳健性。     

无网格法在地下水水位预测中的应用

基于移动最小二乘理论的无网格法是近几年来兴起的一种新的数值计算方法,与有限元法相比,它的主要优点在于无需单元信息,只需节点信息。用无网格法构造了场函数,包括基函数和权函数的选取,形函数及其导数的计算。根据鞍山市首山区水文地质条件,建立了求解双层渗流二维平面系统的数学模型,详细推导了模型求解的无网格方程。应用已识别的参数,用无网格法对该数学模型进行了求解, 并对该区的地下水水位进行了预测,预测的水位与实际水位变化规律基本一致。     

地下水环境健康分功能模糊评价方法

以往的地下水环境健康研究忽视了单个地下水功能对地下水环境健康的决定作用,因此当不同功能的健康程度差别较大时,地下水环境健康的模糊评价结果被平均化,而得到不合理的结论。提出分功能模糊评价方法,并用其评价郑州、开封、新乡和濮阳四城市地下水环境健康状况。结果表明:分功能模糊评价方法不仅可以得到研究区地下水环境的整体健康状况,而且能得到地下水环境不同的功能或属性的健康状况,能够反映研究区地下水的保护、开发和管理的重点。此外,虽然采用数学方法选择评价因子能够避免人类的主观臆断,提高工作效率,但它可能会忽略重要因子或引入扰动因子,所以需要人工检查数学方法筛选出的评价因子。客观赋权方法无法根据各因子的实际意义给出各因子的合理权重,因此需要人工检查和调整各因子权重的分配,从而避免得出错误的评价结果。     

地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解

采用模拟-优化方法建立了一个用于地下水污染监测网设计的多目标优化模型,该模型包括最小化监测费用、污染物质量评估误差、污染羽一阶矩评估误差和二阶矩评估误差等4个目标函数,以充分揭示减少地下水污染监测费用与提高污染监测精度之间的权衡关系.将改进小生境Pareto遗传算法与地下水流模拟程序和污染物运移模拟程序相耦合用于求解地下水污染监测网多目标设计模型.算例研究表明,采用进化算法求解监测网的多目标模型,能真实地反映各个目标函数间的权衡关系,并且不用考虑传统方法中惩罚因子的影响.与单目标优化模型相比,多目标优化模型可在较短的时间内得到优化问题的一系列Pareto权衡解,以利于相应条件下决策者选择最为经济有效的地下水污染监测方案.     

谈地下水数学模型在南干渠灌区中的预测与应用

地下水数学模型是用数学方法表述,经过概化地下水系统,在系统分析地下水补、径、排的基础上,对地下水预测分析的一种有效方法.随着南干渠灌区建成后水量的变化,本文通过选用适宜的数学模型,对灌区地下水资源量进行模拟计算,根据模拟计算结果对灌区地下水升幅进行预测,对灌区生态环境的变化做出评价.     

佳木斯市地下水水量水质模型

佳木斯市是一个以开采地下水为主要供水水源的城市.本文根据当地的水文地质条件,建立了佳木斯市的地下水的水量水质模型.用有限元法求解水量模型进行地下水资源评价.用特征有限元法求解水质模型进行地下水污染预测,该方法在求解对流一弥散方程时能有效地消除数值弥散和数值振荡,精度较高.为使该方法付诸实施,文中也提出了当利用特征有限元法求解时确定运动水质点所属单元的方法.     

地下水污染物溯源的数学模拟方法研究进展

在当前我国地下水资源供需矛盾突出,地下水环境不断恶化的情况下,加强地下水污染物溯源的有关研究对于防治地下水污染、保护地下水资源、保障城乡居民饮水安全、保证经济和社会又好又快发展有着重要的实际意义。探索地下水污染物溯源的新理论和方法,在推动不适定问题的求解、不确定性研究,完善我国地下水污染理治技术与方法方面具有明显的理论意义。根据国外近三十年的研究成果,分析地下水污染物溯源问题的特点,将常用数学模拟方法归纳为模拟-优化法、解析和回归方法、直接法、随机理论法,讨论现有数学溯源方法的优缺点,认为应在复杂溯源问题、物理化学及生物作用的表达、模型计算效率和不确定性方面加强溯源数学方法的研究。     

P-III分布参数的概率权重矩法S函数计算

概率权重矩法是一种估计统计分布参数的方法.本文根据不完全Γ函数在无限区间积分,推导了P-Ⅲ分布参数的S函数的计算公式.通过现有计算公式比较,其计算结果具有较高的计算精度,避免了的大量的数值积分计算.文中公式只要借助于计算编程进行求解,给定超几何函数项一定的截断误差,其运算具有较高的运行速度.文中计算公式是一种P-Ⅲ分布参数S函数的计算途径.     

支柱型复合片钻头外圈支柱镶嵌孔位置的确定

分析了支柱复合片钻头外圈镶嵌孔位对钻头直径的影响,介绍了用数学方法求解孔位的过程。     

边坡岩体中地下水优化排水机理研究

基于对岩体边坡中地下水的存在性态及怍用机理分析,提出了实用排水模型;建立了排水微分控制方程,通过敏感性分析求解此方程得到岩体中地下水的优化排水方向。此成果在岩体边坡及洞室中地下水渗流、库岸边坡岩体中地下水的有效排泄、岩体滑坡有效排水等方面具有重要的实用价值,丰富了岩体水力学及山地灾害学的科学内涵。     

MATLAB在地下水数值模拟中的应用

讨论从Matlab编程、PDE工具箱及Matlab提供的特殊函数这三方面来阐述Matlab在地下水数值模拟前处理、计算求解、后处理中的应用。运用Matlab解决地下水问题更加简洁直观,可大大减少工作量,提高编程效率。     

基坑降水—回灌共同作用下地下水浸润曲线求解研究

基坑工程中,通常采用地下水回灌措施降低降水对周边地质环境产生的不良影响,然而目前基坑降水—回灌的相关设计理论仍处于探索阶段。本文通过引入平面二维流势函数理论和叠加原理,分别求解得到了无止水帷幕工况下潜水完整井和承压完整井在降水—回灌共同作用下的地下水浸润曲线方程;此外,本文通过空间汇点原理和镜像原理分别求得基坑内降水和基坑外回灌对基坑外地下水位的影响,并运用叠加原理得到了有止水帷幕工况下,深基坑降水—回灌作用下的地下水浸润曲线解析式。本文利用得到的解析式探讨了在具有止水帷幕条件下回灌井距基坑围护结构的距离、渗透系数等主要因素对浸润曲线的影响,为基坑降水—回灌设计提供了参考依据。     

时空径向基函数配点法在计算二维地下水非稳定流动问题中的应用

本文中使用的径向基函数配点法是以时空配点法为基础来解决抛物型方程的一类问题。这种方法与近似求时间导数的隐式,显式法以及其他数值法不同,它不需要对离散系统的时间稳定性进行分析。用时空径向基函数配点法求解二维地下水非稳定流动问题,通过呈现有混合边界条件及只有一类边界条件两种情况下的计算结果,说明了该方法求解该问题的精度及效率较高,结果理想。     

用MATLAB PDE工具箱解地下水稳定流问题

简述MATLAB偏微分方程工具箱的基本原理,将其应用在承压和非承压的二维稳定流地下水问题中。结果表明,MATLAB PDE工具箱求解地下水问题的过程比利用直接编写原始程序的方法灵活简捷,求解的精度也有所提高。