地下水流系统概念模型研究

地下水流系统是经过漫长地质时代的演化而形成的,其内部结构的不均匀性及外部环境因素作用程式的复杂性,使得系统的输入、输出在时空域上的变化相当复杂。在现有的经济、技术条件下,要对地下水     

大型抽水试验最优化设计研究

抽水试验最优化设计,是指针对一个具体的地下水系统优选出一个抽水试验设计,它使抽水试验的费用最小化,而试验所获资料能满足识别参数所要求的可靠性,它可以概化为一个非线性的混合整数规划问题,其决策变量是确定抽水井和观测井的位置及井数、抽水量和观测频率等,采用搜索算法求解了这一优化问题,得到了理论最优解,并进行了实例演算。     

基于分形理论探究砂岩最小孔隙半径的最优区间

渗透率是评价多孔介质导水性能的主要参数,是导水介质微观孔隙结构在宏观上的表现特征。通过扫描电镜实验和图像处理技术,统计出砂岩微观孔隙几何参数,并结合分形理论探究了砂岩微观孔隙结构对渗透率的影响。同时,以实测渗透率为约束条件,确定了对渗流起作用的最小孔隙半径r_min区间,该区间可作为渗透率预测时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并获取了与之对应的孔隙半径累积百分数区间。结果表明:砂岩最小孔隙半径r_min的取值对渗透率影响较大,随着砂岩最小孔隙半径r_min取值的增大,其渗透率先急剧下降,后渐渐地趋于稳定,并伴有上升趋势。在致密砂岩中,理论渗透率与实测渗透率相等时,对应的最小孔隙半径r_min落在孔隙半径累积百分数为15%~25%内,该孔隙半径累积百分数区间对应的孔隙半径区间可作为计算砂岩理论渗透率时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并且随着砂岩渗透率的增大,最小孔隙半径r_min对应下的孔隙半径累积百分数逐渐增加。      

地下水多目标管理模型的研究

本文以矿区的供排水最优化设计为例,论述了地下水多目标管理模型的建模和求解方法,以及灵敏度分析,并给出了实际算例。     

弥散系数在非均质多相岩层中的尺度效应

根据渗透系数在多相岩层中的协方差函数,文中首先推导了用以描述溶质在三维模型中运移特征的宏观弥散系数方程,然后导出了纵向弥散系数用来表达该参数的尺度效应。利用一个例子,讨论了宏观弥散随时间的变化趋势,以及同一岩相内转移项和越相转移项对弥散的相对贡献。灵敏度分析指出纵向弥散系数是与岩相平均长度正相关,也与不同岩相的渗透系数的差值正相关,其取值随渗透系数的总方差的增加而增大。     

区域地下水资源优化管理模型研究

在分析晋、陕、蒙接壤地区水文地质条件的基础上，建立了区域地下水运动的数学模型；采用有限元法与非线性规划相结合，识别了模型的水文地质参数；根据能源基地内的工业布局及用水需求，建立了区域地下水最优分配模型；利用响应矩阵法求得了本区地下水最优方案。最后对最优化模型进行了灵敏度分析，证实了最优化方案的合理性     

井内混合效应对弥散尺度依赖性影响的实验研究

弥散度是刻画孔隙介质中溶质运移和扩散的重要参数,对于污染物的预测和修复至关重要,但野外示踪试验往往会选择忽略真实存在的井内混合效应。通过室内砂槽实验方法,模拟具有水平分层结构的含水层,该含水层主要由3种介质充填而成。采用埋藏传感器和井中布设传感器2种监测方式,对比在有/无混合效应情况下,穿透曲线的形态差异,进而探究井内混合效应对弥散尺度依赖性的影响情况。实验结果表明,井内混合效应会使穿透曲线呈现阶梯式增长,并伴有显著的拖尾现象;当使用对流弥散方程进行计算时,混合效应会导致弥散度被高估;观测到的弥散度与真实弥散度的差异会随着注入井和观测井间距离的增加而增大;此外,2种观测方式（埋藏/井内）均能发现弥散的尺度依赖性,且井内混合效应显著增强了弥散尺度效应,该实验结果可为污染物运移的评价和预测提供参考。      

水泥基注浆材料浆液稳定性及其析水规律试验

为了探索不同配比下浆液的稳定性能及其沉积析水规律,改进了现有浆液静置析水试验装置,进行了浆液稳定性沉积析水试验,获得了水固比（0.6:1~3:1）、粉煤灰掺量（0%~90%）、水玻璃掺量（0~12%）单因素控制下的浆液样本在各时刻析水厚度值;引入浆液析水厚度生长理论,获得了不同配比条件下浆液析水厚度生长曲线;对浆液稳定性衡量法进行分类,并验证了浆液稳定性直接衡量法与间接衡量法的等效关系。结果表明:随着水固比增加,浆液稳定性减弱;粉煤灰能延长浆液最终析水时间,提高浆液稳定性;水玻璃能缩短浆液最终析水时间,降低浆液稳定性;析水厚度生长曲线呈现半"C"形;间接衡量法与直接衡量法不具有直接等效关系。研究成果为防治水注浆工程的浆液配比优化提供参考。      

仿生算法在地下水模型反演中的应用现状与展望

求解地下水逆问题是水文地质学研究的重要内容,传统的基于非线性优化技术的求解地下水逆问题的方法存在收敛速度慢,寻优效率低,易陷入局部最优的缺点。基于模仿生物功能和习性而开发的人工神经网络、遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、入侵杂草算法、免疫算法、混合蛙跳算法、人工蜂群算法、萤火虫算法、蝙蝠算法、布谷鸟算法和果蝇优化算法、蚊子算法、螳螂算法、人工鱼群算法、捕鱼策略算法等仿生算法具有很强的优化能力和寻优效率。人工神经网络、遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等4种仿生算法在求解地下水逆问题的应用实践表明,这些方法可以按较大的概率找到全局最优解,且收敛速度较快。确定适当的目标函数转换形式和算法参数,其它仿生算法也完全可以用于地下水模型反演。从这些算法的理论和已应用于其它领域的实践来看,仿生算法在求解地下水逆问题中具有广阔前景。     

莱州湾南岸海水入侵特征及基于WA-NARX混合模型的动态预测

随着我国海岸带经济的快速发展与人类活动的加剧,地下水超采现象十分严峻,由此引发的海水入侵已成为滨海地区普遍存在的地质问题.本研究以莱州湾南岸海水入侵区为研究对象,根据地下水连续监测数据分析了地下水位和电导率的动态变化特征.在此基础上,基于降雨、蒸发、潮汐及农业排灌用电量等影响地下水动态变化的因素,建立了小波分析(WA)...