平原区地表水与地下水联合调控模型研究

平原区三水转化关系强烈，由地表水和地下水形成了统一的水资源系统。本文研究分析了基于费用准则和供水量准则的地表水与地下水联合调控模型，以合理开发、优化调度本区的水资源．充分发挥该区地表水库和地下含水层空间的联合调蓄作用，提高水资源的利用率，达到最佳的社会效益、环境效益和经济效益。     

梯级水电站优化调度的分形与混沌嵌套搜索算法

考虑到梯级水电站水库联合优化调度模型的高非线性、强约束特点,提出了分形分割与混沌嵌套搜索算法的求解方法。该算法利用嵌套结构把确定性搜索和随机搜索有机结合起来,按照自身的运动规律,直接在优化区间内通过逐步的插值映射来对被优化问题进行优化搜索。通过在南桠河梯级水电站联合优化运行中的成功应用,显示该算法具有参数配置简单、普适性强、稳定性高、全局优化和易于编程等特点,并取得了与POA算法一致的收敛精度且计算速度有优势,从而为求解诸如水库优化调度等具有复杂约束条件的非线性优化问题提供了新的探索。     

实码加速遗传算法求潜水含水层系统逆问题的研究

本文在分别考虑垂直分量和弹性释水的Neuman潜水井流模型和迟后排水的Boulton第二潜水井流模型解析解分析的基础上,以具有随机搜索寻优特性的实数编码加速遗传算法(RAGA)和数值积分法对其进行优化求解,从而来确定潜水含水层系统的逆问题.以计算实例表明,该法可以取得较好的求参效果,并且与配线法、直线图解法等传统方法比较,方法简单,不需要分抽水时间-降深过程的前、后段分别进行参数确定,实现了潜水含水层参数的自动优选,简化了潜水含水层系统逆问题的确定过程.     

基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散方法研究

分析了目前孔隙地下水流三维有限差分数值模拟中对含水层系统三维空间离散存在的问题，针对自然界孔隙含水层与隔水层空间分布的不连续性与厚度的不均匀性，研究了基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散实现的技术路线，提出了基于GIS与不规则六面体元的孔隙含水层系统的三维空间离散方法，最大限度地保证了离散体元中含水层类型的单一性，提高了孔隙地下水流模拟模型三维空间离散的精度。     

工作面回采期间地下承压水位变化规律分析

根据煤矿开采岩层移动与覆岩破坏理论,运用地下水动力学基本原理,阐述了采动裂隙导水与采动变形压力作用使采动承压含水层水位变化的力学机制,并依此建立了采动承压含水层水位变化数学模型。结合铁煤(集团)公司大平矿三台子水库下N1S2综放开采工作面水文地质条件,通过编程计算得出工作面回采过程中白垩系下部承压含水层水位变化曲线,经与矿井水文监测系统实测数据对比,结果较为理想。     

北京牛口峪地区稳定同位素水文地质研究

牛口峪地区位于北京房山县城西南2公里的华北平原与太行山脉交界的丘陵地带。由于研究区内的牛口峪污水水库修建在地质构造复杂、断裂发育的喀斯特石灰岩上,水库产生严重渗漏,污染了地下水体,破坏了生态平衡。通过稳定环境同位素水文研究得出:水库—牛14孔—牛10孔—马刨泉带为重稳定同位索水分子的富集带,也是水库污水渗漏的主要途径;深部石灰岩含水体中的地下水流缓慢;牛11孔所在的上寒武统泥质条带灰岩含水层与牛14孔所在的奥陶系石灰岩含水层属于两个不同的水文地质单元;不存在由水库通过牛11孔附近向外渗漏的问题;牛7—马刨泉及主坝下的渗漏不严重等结果。      

淮河流域大型水库联合优化调度的动态规划模型解

淮河流域暴雨洪水频繁,常常遭遇恶劣雨型的组合。为使大型水库群在大范围暴雨洪水期间综合效益达到最优,采用动态规划模型求解淮河流域大型水库群的联合优化调度问题,利用国产曙光１０００巨型计算机的高速度和大容量的优势,解决了优化中的“维数灾”和“网格灾”问题,给出了淮河流域９个大型水库联合优化调度模型极效地提高了防洪水库的利用率。     

ModfloW在华北平原区地下水库模拟中的应用

通过分析华北平原地下水系统的动态特征及其含水层的分布特点，应用Modflow软件，建立了华北平原地下水系统数学模型。根据对该模型的识别分析结果，得出华北平原由于地下水超采，地下水位降低，增加包气带的厚度，从而腾出了地下水库容。据此提出充分利用含水层的地下空间，修建地下水库，调蓄外来水资源的设想。     

梅山,鲇鱼山水库联合防洪优化调度系统研究

为了充分发挥大型水库的防洪效用，减轻其下游可道的洪水压力，本文运用动态规划方法，开发了在ＡＳＴ系列微机上运行的淮南史灌河水系梅山、鲇鱼山两 座大型水库的联合防洪优化调度系统，并应用淮河流域“９１．６”洪水进行验算。     

深部含水层储热系统的数值模拟研究

深部含水层储热系统, 是一种以深部含水层介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用, 能够弥补能源供需的时空分布的不平衡, 是综合利用多种可再生能源, 实现节能减排的有效途径。深部含水层储热是一种水热型地热资源开发利用的新方式。传统的水热型地热资源开采, 受限于地热尾水回灌导致的热突破, 热田寿命有限。而利用深部含水层储能, 不但可以增强热储能力, 而且能够延长热田寿命。本研究通过数值模拟研究表明, 与传统的水热型地热系统相比, 通过采取深部含水层储热技术, 在相同开采流量下, 可以提升单井供热能力20%。其储热效率可以达到60%~90%, 能够保证更高的地热能提取率; 同时, 与传统水热型地热井寿命受限于热突破时间的情况不同, 深部含水层储热系统可以延长地热井寿命, 实现可持续开采。通过参数敏感性分析的方法进一步评估了不同参数对深部含水层储热性能的影响。通过参数研究发现, 储层渗透率和储热温度等是影响储热能力和效率的关键参数。本研究为后续开展深部含水层储热系统工程的设计与优化提供科学参考。     

一个基于熵最大原理的地下水评价模型

针对目前水质评价灰色聚类分析方法中存在的评价结果分辨率不高等问题,本文基于信息论中Jaynes最大信息熵原理,提出了一种新的水环境质量评价模型.通过实例计算并与灰色聚类法评价结果进行对比分析,说明了该模型不仅数学推导严谨、科学合理,而且结果的分辨率、灵敏度以及评价的可靠性都大大提高.     

A fuzzy approach to classify physico-mechanical rock property with varying pH of the surrounding medium

The information on the soundness of rock is very important for enduring safety and stability of miming, marine and civil structures. The present paper mainly deals with a fuzzy approach to determine the effect of acidic watery environment on the rock strength of the sandstone rock sample. Fuzzy inference system developed here intelligently predicts the competency of the rock, based on experimental data used for the model development. The approach used would be able to predict the relative rock strength at any range of acidic to basic watery environment for any geotechnical investigation or application to achieve long-term durability.     

基于非静压模型的波浪破碎模拟

波浪破碎是海岸工程所关注的关键水动力学问题之一,而波浪破碎的数值模拟技术的研究方兴未艾。高效的浅水方程基于静压假定,而通过引入动压项建立的完全非静压模型,可成功应用于色散水波的模拟。自由表面的捕捉采用的垂向坐标变换技术,较之VOF（Volume of Fluid）模型,计算效率较高。但垂向坐标变换不能模拟大曲率自由表面变形,即波浪破碎过程。对于破碎波的模拟,一种高效的模式分裂法应用至非静压模型,即在波浪破碎局部水域将模型分裂为静压模型和非静压模型,破碎波波峰附近退化至静压模型,并持续至波浪破碎结束再恢复为动压模型。通过典型算例,验证了模式分裂法的适用性及对于波浪破碎过程的模拟精度,鉴于模式分裂法对于波浪破碎过程的模拟未引入新的概化模型,计算效率较高,可应用于大尺度的海岸带波浪的变形、破碎及越浪的数值模拟。     

水资源规划与管理决策支持系统的发展和应用

国内外在水资源系统分析的理论研究和实践间存在差距,外国一些专家认为开发水资源规划和管理决策支持系统是弥合这一差距的有希望的途径.综述国外在80年代对水资源规划和管理决策支持系统的研究和应用概况,简介我国在此领域的研究和应用,并展望其前景.     

多层介质含水系统中石油类污染预测评价：以大庆市纳污湖泡区为例

本文选取大庆贴不贴泡区的多层介质含水系统为研究对象,在分析水文地质条件和研究各层介质渗透规律的基础上,运用地质统计学方法和数值模拟技术建立起此类含水系统中石油类污染运移数值模拟模型,应用所建模型对地下水污染趋势进行了预测,并提出了污染控制措施。     

水流模拟智能化问题的探讨

对水流模拟的发展历史进行了总结,指出阻碍水流模拟发展的主要问题,提出克服这些瓶颈问题的方法是将智能科学与水利科学交叉融合,实现水流的智能模拟。据此,介绍了水流智能模型理论,结合遗传算法、模糊逻辑、元胞自动机、混沌分析理论、人工神经网络、专家系统、数据挖掘等智能理论和技术,对水流智能模拟的实现途径作了探讨,并指出建造一个优秀的水流模拟智能系统的关键是联合运用各种智能方法,认为智能化是当前水流模拟发展的新方向,水流智能模型将是水利科学的一种新的研究途径,并将在研究水流问题上具有广阔的应用前景。     

随机条件下的水环境总量控制研究

提出风险水环境容量概念,并在此基础上建立了风险水环境容量计算与容量资源分配模式,从而拓展了水环境总量控制的内涵,为水环境总量控制开辟了新的途径——随机条件下的水环境总量控制.     

不同驱替方式下岩石电阻率与饱和度的关系

针对高含水期老区调整井饱和度评价过程中存在的问题,通过模拟油田开发过程的岩石物理实验,研究水驱油方式下电阻率与含水饱和度之间的关系。与油驱水不同,水驱油方式下电阻增大率与含水饱和度在双对数坐标系中的关系不再是一条直线,而呈现出明显的与高、低含水饱和度区间相关的两段式;岩石的润湿特征不同,两段式拐点所对应的含水饱和度S_wp不同,水驱方式下所能达到的最终采收率也不同。水驱油方式下的I－S_w曲线特征表明,用勘探阶段及开发初期油驱水实验得到的饱和度公式对开发中后期的饱和度进行评价不太合适,尤其是在高含水期,电阻率对高含水饱和度反映能力的局限性严重制约了这一阶段水淹层的评价精度。     

Analyzing unsaturated flow patterns in fractured rock using an integrated modeling approach

Characterizing percolation patterns in unsaturated fractured rock has posed a greater challenge to modeling investigations than comparable saturated zone studies due to the heterogeneous nature of unsaturated media and the great number of variables impacting unsaturated flow. An integrated modeling methodology has been developed for quantitatively characterizing percolation patterns in the unsaturated zone of Yucca Mountain, Nevada (USA), a proposed underground repository site for storing high-level radioactive waste. The approach integrates moisture, pneumatic, thermal, and isotopic geochemical field data into a comprehensive three-dimensional numerical model for analyses. It takes into account the coupled processes of fluid and heat flow and chemical isotopic transport in Yucca Mountain’s highly heterogeneous, unsaturated fractured tuffs. Modeling results are examined against different types of field-measured data and then used to evaluate different hydrogeological conceptualizations through analyzing flow patterns in the unsaturated zone. In particular, this model provides clearer understanding of percolation patterns and flow behavior through the unsaturated zone, both crucial issues in assessing repository performance. The integrated approach for quantifying Yucca Mountain’s flow system is demonstrated to provide a practical modeling tool for characterizing flow and transport processes in complex subsurface systems.     

基于水库模型的扎龙湿地水循环模拟

基于水库模型的概念,根据地形地物将扎龙湿地划分为相互联系的9个水库单元,对每个水库单元进行水量平衡模拟,建立了扎龙湿地水循环系统模拟模型。以月为时间步长,利用建立的模型对扎龙湿地1971-2003年33年的水循环过程进行模拟,应用1971-1981年出口径流量进行模型参数标定,应用1982-1987年出口径流量和12个水面面积对模型模拟效果进行检验。模拟的出口径流量效率系数和相关系数接近0.90,相对误差小于3%;模拟的湿地水面面积也具有满意的精度。模拟结果表明,建立的模型对湿地水循环系统具有较好的模拟能力。