水文地质计算中随机模型应用特点

本文初步分析了水文地质计算中应用随机模型的特点及注意事项。结合水文地质工作实际情况,介绍了根据动态数据进行随机模拟、推求参数的方法和体会,并给出了计算实例。     

水文地质计算中的随机模型及其应用前景

七十年代中、后期以来,水文地质计算中的随机模型方法（如多元回归方法、频谱分析方法、时间序列分析方法以及随机微分方程等）得到了很快发展,并在水文地质计算领域中给人们展示了十分可喜的前景。      

随机模型在地下水资源计算中的应用：随机水文地质计算理论与方法

详细论述了地下水系统作为随机系统的客观合理性,应用随机模型于地下水资源 计算问题的可行性和必要性,介绍了地下水动态数据的随机处理方法,分类讨论用随机微分方程模拟,预测地下水位;并引入了伊藤随机积分研究地下水运动规律;将反求水文地质参数一维求布依模型推广到导水边界和二维情形。     

基于三维随机水文地质结构模型的地下水流数值模拟: 以西辽河平原为例

为了探究水文地质结构对地下水流数值模拟的不确定性,可以运用随机模拟建立地下水位的预测模型。根据转移概率地质统计方法模拟多孔介质岩性分布,利用非线性规划的思路计算岩性与水文地质参数之间的关系,从而建立相对精确的随机水文地质参数场。将不同的水文地质参数场运用到MODFLOW中,得到不同的随机模拟结果。通过比较随机模型和确定模型的末流场拟合情况以及水位动态拟合图,发现确定模型和随机模型具有相似趋势,都能与实测流场拟合较好,但是随机模型更能体现真实的水文地质特征。对随机模型预测10年后的地下水水位做不确定性分析,得到水位平均变幅介于-5～5 m之间,且95%置信度水位变幅的平均上限线约为0.146 m。研究结果为决策者提供科学依据。     

使用双核计算机并行求解水文地质参数研究

在建立地下水流模型的过程中，模型验证一直是较为复杂的步骤之一，具体难点包括寻优方法的选用，为保持总体平衡所引起的参数峰值异常以及总体寻优需要大量的计算机时等问题。本文运用区域分解法中D-N交替法的基本思想，在计算目标函数值时，将整体求解水文地质模型的过程分解为计算各参数分区内的子模型的过程，并在双核计算机上实现了并行计算。理想算例的计算结果证明了该方法用于水文地质逆问题求解的可行性，它不仅减少了求解过程中所需要的计算机时，而且提高了参数的拟合度。最后将这种方法应用到山东鹏山水源地的水文地质参数求解问题中，由结果可以看出，运用该方法反求水文地质参数是可行的，具有很好的应用前景。     

人工神经网络技术在水文地质学中的应用潜力初探

在许多水文地质问题中,多因素且非线性的影响常使传统的集中参数随机模型或分布参数确定性数值模型的方法难以对其作出符合实际的评价与预测。本文从几个典型的水文地质问题入手,利用人工神经网络技术的高度自组织、自适应与自学习能力和分类计算能力,对这些问题的解决进行了系统的ＢＰ网分析。结果表明,人工神经网络的应用可有效减少人为的主观臆断性,其训练识别的结果更符合实际,效果令人满意,因此具有十分广阔的应用前景。     

复合形进化重组方法在水文地质参数识别中的应用

水文地质逆问题和地下水资源管理模型的优化求解一直是水文地质学研究的一个热点.本文将复合形进化重组方法引入求解水文地质逆问题,通过一个测试函数对该方法的优化性能进行了检验,进而将该方法应用于水文地质参数的识别.比较复合形进化重组方法与遗传算法的计算结果表明,复合形进化重组方法具有很强的全局优化能力,是求解水文地质逆问题非...     

时间序列分析方法的应用研究

针对水文地质计算中存在的问题,依据渭北煤田韩城矿区马沟渠煤矿地下水位长期观测数据,采用时间序列分析方法的随机模型,从应用角度出发,作了该矿区地下水动态的预报评价。      

水文地质数据数理统计程序设计与实现

应用数理统计方法可提取大量随机水文地质数据的重要特征。本文设计的程序实现了对大量随机数据的统计计算、确定元素含量背景值及概率分布型式的检验等水文地质工作中常用统计方法。     

随机微分方程在水文地质计算中的应用

本文简要介绍了随机做分方程(SDE)的一些基本知识,并与确定性微分方程进行了对比.较为系统地阐述了在水文地质计算中建立SDE模型的原理和方法,讨论了无限平面、条带状及扇形区域等几类典型地段SDE模型的建立和解法,并给出实例予以说明.     

论地下水模型的仿真性

“拟合”实质上是对真实系统的一种仿真过程;模型的仿真性则是模型是否有效的关键所在。通常所指的拟合精度只是仿真性的一个判别标准,而更重要的判别标准应是模型本身是否能反映真实系统的内部结构。从本质上来看,地下水模型的仿真性主要取决于:水文地质条件的基本研究程度,包括实际问题中水文地质工作的精度和水文地质机理的研究程度;地下水模型的研究程度,包括摸型对水文地质实体的刻画程度,模型及计算方法本身的研究程度。只有把握了水文地质本质,模型才有“真”可仿;而只有提高了模型的研究程度,才有可靠手段去对实体进行仿真。两方面研究的紧密结合是提高模型仿真性及模拟精度的必由之路。     

地下水逆问题数值解法评述

根据地下水的长观资料或抽水试验的观测资料反过来确定水文地质参数、认识水文地质条件是水文地质计算中的一个重要课题,我们称它为逆问题,也叫模型识别问题或模型校正问题。     

地下水流模型识别的分步解法

地下水流模型识别问题是综合的水文地质分析与计算过程,但常常被片面理解为反求水文地质参数问题,这种片面的认识大大妨碍了对水文地质条件的认识及对水文地质过程的理解,并由此导致一些不应有的错误结论。简要论述了地下水流模型识别的概念及问题类型,利用模型分解的方法指出地下水流模型的识别可分2步完成:一是利用附加水头场(或附加降深场)求参数;二是利用初始水头场确定边界条件及源汇项。除参数外,源汇项、初始条件、边界条件也是地下水流模型识别的重要内容。     

水文地质在线计算模型研究

利用现代信息技术,分析水文地质在线计算模型的相关思路,对基于网络的在线计算模型进行分析研究,表明水文地质在线计算模型平台可以更方便计算地下水化学成分,地下水质及流量水文地质参数能极大提高工作效率,阐明水文地质在线计算的发展方向,加大水文地质在线计算软硬件环境支撑,保障水文地质在线计算的长效机制,是未来发展的趋势。     

地下水动态模拟中的随机-确定性研究

确定性和随机性研究都是水文地质学中常用的传统性方法。确定性研究与地下水流模型密切相关,而水文地质学和其它地质学科中的随机研究,由于自然流场的空间变化,其主控因素和现有目标缺乏随机性资料。随机-确定性偶合研究同描述含水层参数或地下水补给率的方法有所不同。地下水补给是通过水文气象和管理条件而随机形成的。因此,地下水动态和水均衡预报模型都包含有补给这一随机项。在本报告中讨论了下列的现实问题:     

多层含水层系统水文地质参数计算

为求取含水层水文地质参数,常用的试验方法是抽水试验。在进行抽水试验时,经常有越流现象,计算时一般采用越流模型计算。越流模型假定非抽水含水层的水位恒定不变,但在实际抽水过程中,抽水含水层和非抽水含水层间通过越流相互影响、相互作用。如果只考虑抽水含水层的水位变化而不考虑非抽水含水层的水位变化,会导致计算的水文地质参数不准确。实际工作中,有时会在非抽水含水层中布置一口观测井来观测抽水含水层抽水时对非抽水含水层的影响。如果采用多层含水层系统模型的方法,即可利用各含水层观测井中的数据计算出每个含水层和相关弱透水层的水文地质参数,提高参数计算精度、节省资金和工作量。     

地下水化学动力学方法运用过程中的若干问题探讨

对用地下水化学动力学方法计算出的5种水文地质参数定量评价研究区水文地质条件的整个过程中存在的问题，进行了较全面的分析，认为用地下水化学动力学方法计算出的5种水文地质参数，通常只能粗略地评价研究区的水文地质条件，对于无钻孔或钻孔很少的区域，此方法便难以应用。     

基于GMS的水文地质结构可视化研究——以天山北麓为例

水文地质结构模型是表现水文地质体的空间结构及含水层空间分布的模型,是地下水及与环境研究的基础.基于GMS建立的水文地质结构模型,具有方便、快捷、可视性强的特点.然而在建立大区域的模型时,仍然存在一些问题.本文结合天山北麓水文地质结构模型的建立,对基于GMS软件建立水文地质结构模型中遇到的问题进行了初步探讨,提出了相应的解决措施.验证了GMS软件建立水文地质结构模型的可行性,为GMS软件在建立水文地质结构模型方面的应用探索了道路.     

定水头补给半无限带状含水层矿坑涌水量评价

通过对广西某石灰岩矿区水文地质条件的分析,对该水文地质单元的水文地质模型进行概化,推导出了定水头补给半无限带状含水层中完整井流公式,并运用该公式对开采条件下矿坑涌水量作了评价。最后,运用传统的逐个干扰井叠加法对该公式的评价结果进行验证,结果表明,当映射叠加次数足够多时,其计算结果极为相近。但就其计算方法而言,映射叠加方法较为繁琐,而运用该公式计算则显得较为方便。     

基于LHS方法的地下水随机模拟及开采量风险性 评价

地下水流数值模拟过程中,水文地质参数的不确定性对模拟结果影响很大。以内蒙古鄂尔多斯市某水源地为例,利用拉丁超立方抽样(LHS)方法获得了含水层渗透参数的随机组合,进行地下水流随机模拟。通过对观测资料与计算水位的绝对值平均(MAE)误差和误差均方根(RMSE)的统计分析,获得了模型较为稳定的随机模拟次数是243次。利用该随机模型对水源地设计开采量进行水位预测,并给出允许降深的风险性分布图。结果表明,预测水位和标准差分布符合实际情况,水位降深大于35 m的风险性最大达到75%。